KR100593028B1

KR100593028B1 - 내마모성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100593028B1
Application number: KR1020040082755A
Authority: KR
Inventors: 김인식
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-06-26
Also published as: KR20060033580A

Abstract

본 발명은 공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 질소흡착 비표면적이 130 ~ 150㎡/g이고, DBP 흡착량이 120 ~ 140㎖/㎎인 카본블랙(이하, '카본블랙 1'이라 함) 25 ~ 35중량부, 질소흡착 비표면적이 90 ~ 110㎡/g이고, DBP 흡착량이 105 ~ 125㎖/㎎인 카본블랙(이하, '카본블랙 2'이라 함) 15 ~ 30중량부, 공정조제 0.1 ~ 5중량부 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명은 트럭 버스용 타이어의 트레드 고무의 보강제로 사용되는 입자크기가 작고 구조가 발달한 마모에 유리한 카본블랙 1과, 입자크기가 크고 구조가 덜 발달한 발열 및 공정성에 유리한 카본블랙 2를 혼용 사용함과 동시에 카본함량을 증가시키면서 발열 및 공정성에 유리한 특성을 가지는 약품을 함께 배합시킴으로써 내구력성능 및 발열성능 하락 없이 내마모성능을 향상시킬 수 있다.

내마모성, 트레드, 발열성능

Description

내마모성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물{Tread Compound for Truck and Bus Tire Improved Abrasion}

본 발명은 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 특히 내구력성능 및 발열성능의 하락 없이 내마모성능을 향상시킨 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

최근에 자동차의 고성능화나 고속도로의 발달로 인하여 트럭이나 버스 등의 차량에 있어서 주행속도는 증가할 뿐만 아니라 규제 완화로 적재 중량의 증가 등으로 인하여 트럭 및 버스용 타이어의 가혹도는 커지고 있다. 따라서 이런 가혹 조건하에서의 우수한 내마모성을 가지는 트레드 고무가 요구되고 있다. 또한, 일반 승용차보다는 훨씬 장거리를 주행하는 트럭 및 버스용 타이어에 있어서는 우수한 발열 성능도 요구되고 있다.

종래에는 타이어 내마모성의 결정 요인으로, 고무 조성물의 보강제로 사용되는 카본블랙의 입자크기나 구조가 지배요인으로 생각되어져 왔고, 카본블랙의 입자크기가 작을수록 내마모성은 향상되지만, 공정성 및 발열성능이 저하되는 것으로 알려져 있다. 또한, 카본블랙의 구조가 발달할수록 내마모성능은 향상되지만, 공정성 및 발열성능은 하락하는 문제가 있다.

그리고 카본블랙의 사용량이 증가함에 따라 내마모성능은 향상되는 경향을 보이나, 일정량 이상 사용하면 급격하게 공정성 및 발열성능이 하락될 뿐만 아니라 내마모성도 저하되는 경향을 보인다.

상기와 같이 공정성도 개선하고 마모성능도 향상시킨 고무조성물의 개발이 행해지고 있다. 그 일례로, 일본국 공개특허공보 소63-112638(명칭 : 타이어 트레드용 고무 조성물)에서는 카본블랙의 어그리게이트(aggregate)가 브로드(broad)한 카본블랙을 적용한 고무조성물을 개발하였고, 일본국 공개특허공보 소61 - 207452(명칭 : 타이어 트레드용 고무 조성물) 등에서는 고무와의 반응성이 우수한 표면이 개질된 카본블랙을 사용한 고무조성물을 개발하였다.

그러나, 트럭-버스용 타이어에 대한 요구성능은 점점 증대되고 있지만, 상기와 같은 특허 등에서 제시한 고무 조성물로는 최근에 성능(우수한 발열성능을 가지면서 가혹조건에서의 마모성능을 가지는 타이어)에 쉽게 대응하기 어려울 뿐만 아니라 원재료 수급 및 가격적인 측면에서 대량 생산에 적용하기에는 어려운 게 현실이다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 트럭 버스용 타이어의 트레드 고무의 보강제로 사용되는 입자크기가 작고 구조가 발달한 마모에 유리한 카본블랙 1과, 입자크기가 크고 구조가 덜 발달한 발열 및 공정성에 유리한 카본블랙 2를 혼용 사용함과 동시에 카본함량을 증가시키면서 발열 및 공정성에 유리한 특성을 가지는 약품을 함께 배합시켜 내구력성능 및 발열성능 하락 없이 내마모성능을 향상시키는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 질소흡착 비표면적이 130 ~ 150㎡/g이고, DBP 흡착량이 120 ~ 140㎖/㎎인 카본블랙(이하, '카본블랙 1'이라 함) 25 ~ 35중량부, 질소흡착 비표면적이 90 ~ 110㎡/g이고, DBP 흡착량이 105 ~ 125㎖/㎎인 카본블랙(이하, '카본블랙 2'이라 함) 15 ~ 30중량부, 공정조제 0.1 ~ 5중량부 포함함을 특징으로 한다.

상기 공정조제로는 바람직하게는, 아연 : 칼륨의 비가 3:1인 징크 소프(Zinc Soap, 명칭 : EF-44, 제조사 : STRUCTOL)를 적용시킨다.

상기에서 카본블랙 1을 25중량부 미만으로 첨가시키면 마모성능이 하락하며, 카본블랙 1을 35중량부를 초과하여 첨가시키면 발열이 급격히 상승하므로 바람직하지 못하다.

또한, 상기에서 카본블랙 2를 15중량부 미만으로 첨가시키면 발열이 상승하며, 카본블랙 2를 30중량부를 초과하여 첨가시키면 마모성능이 하락하므로 바람직하지 못하다.

또한, 상기에서 공정조제를 5중량부를 초과하여 첨가시키면 물성이 하락하므로 바람직하지 못하다.

상기 원료고무로는 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무 또는 이들의 혼용 고무 등을 사용할 수 있다.

다음 표 1은 본 발명에 사용되는 카본블랙 1 및 카본블랙 2의 특성을 비교한 것이다.

<표 1>카본블랙 1 및 카본블랙 2의 특성 비교

구 분	카본블랙 1	카본블랙 2
질소흡착 비표면적(㎡/g)	130 ~ 150	90 ~ 110
DBP 흡착량(㎖/㎎)	120 ~ 140	105 ~ 125

1)상기 질소흡착 비표면적은 표면적을 나타내는 값으로, 카본블랙 단위 g당 질소가 흡착된 면적(㎡)을 표시하는 값으로, 그 수치가 클수록 입자 크기가 작다는 것을 나타낸다.

2)DBP 흡착량은 카본블랙의 구조를 나타내는 값으로, DBP(DiButyl Phthalate)에 의한 흡착량 측정법으로, 그 수치가 클수록 발단된 구조를 나타낸다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.

<비교예 1>

다음 표 2에 지시된 배합비와 같이, 천연고무 100중량부에 대해 카본블랙 1 50중량부, 아연화 3.5중량부, 스테아린산 2중량부, 오존노화방지제 1.5중량부, 노화방지제 1중량부, 왁스 1중량부, 오일 3중량부, 황 1.6중량부, 가류 촉진제 1.0중량부를 포함하며, 이를 밴버리믹서를 이용하여 트레드 고무시편을 제조하였다.

<비교예 2>

카본블랙 1을 30중량부 적용하고, 카본블랙 2 20중량부를 더 적용시키는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 1>

카본블랙 1을 30중량부 적용하고, 카본블랙 2 23중량부 및 공정조제 3중량부를 더 적용시키는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 2>

카본블랙 1을 30중량부 적용하고, 카본블랙 2 25중량부 및 공정조제 3중량부를 더 적용시키는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<표 2> 비교예1, 2 및 실시예1, 2의 고무조성물

구 분	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
천연고무	100	100	100	100
카본블랙 1	50	30	30	30
카본블랙 2	-	20	23	25
공정조제	-	-	3.0	3.0
아연화	3.5	3.5	3.5	3.5
스테아린산	2.0	2.0	2.0	2.0
오존노화방지제	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	1.0	1.0	1.0	1.0
왁스	1.0	1.0	1.0	1.0
오일	3.0	3.0	3.0	3.0
황	1.6	1.6	1.6	1.6
촉진제	1.0	1.0	1.0	1.0

<시험예 1>

비교예와 실시예 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표 2에 나타난 바와 같다.

(1)발열성능은 온도상승이 낮을수록 우수한 것을 나타낸다.

(2)마모성능은 발생량이 적을수록 우수한 것을 나타낸다.

(3)모듈러스

측정은 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기(모델 4502)로 실시한다. 300% 모듈러스는 시편을 300% 신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는 것으로, 그 수치가 높을수록 우수한 성능을 나타낸다.

<표 3> 비교예1, 2 및 실시예1, 2의 물성측정결과

구 분		비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
인장물성	경도, Shore A법	66	65	68	69
	300% 모듈러스, kg/cm²	150	152	168	172
	인장강도, kg/cm²	293	295	291	293
	신장율, %	534	523	472	475
점도	100℃	78	76	75	78
발열성능	온도상승, ℃	25.5	24.1	24.5	25.3
마모	발생량(g)	0.022	0.021	0.016	0.017

상기 표 3에 나타난 바와 같이 물성측정결과는 다음과 같다.

1)본 발명에 따른 실시예는 인장물성 및 발열성능면에서 비교예와 동등 이상임을 알 수 있다.

2)발명에 따른 실시예는 내마모성능면에서 비교예보다 월등히 향상되었음을 알 수 있다.

<시험예 2>

상기 비교예와 실시예에 따른 트럭 버스용 타이어의 트레드 고무조성물로 제조한 타이어(규격 : 12R22.5 16PR)의 내구력 성능(ECER-40) 및 실차마모를 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 4에 나타난 바와 같다.

(1)내구력 시험은 주행시간이 길수록 우수한 성능을 나타낸다.

(2)실차 마모는 인덱스(Index)값이 높을수록 내마모성능이 우수한 것을 나타낸다.

<표 4> 비교예1, 2 및 실시예1, 2의 내구력 시험 및 실차마모 측정결과

구 분	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
내구력 시험 결과	64시간 48분	64시간 50분	65시간 18분	64시간 3분
실차마모(Index)	100	99	113	107

상기 표 4에 나타난 바와 같이 내구력 시험 및 실차마모 측정결과는 다음과 같다.

1)본 발명에 따른 실시예는 내구력 성능면에서 비교예와 동등 이상임을 알 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 트럭 버스용 타이어의 트레드 고무의 보강제로 사용되는 입자크기가 작고 구조가 발달한 마모에 유리한 카본블랙 1과, 입자크기가 크고 구조가 덜 발달한 발열 및 공정성에 유리한 카본블랙 2를 혼용 사용함과 동시에 카본함량을 증가시키면서 발열 및 공정성에 유리한 특성을 가지는 약품을 함께 배합시킴으로써 내구력성능 및 발열성능 하락 없이 내마모 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대해 질소흡착 비표면적이 130 ~ 150㎡/g이고, DBP 흡착량이 120 ~ 140㎖/㎎인 카본블랙 25 ~ 35중량부, 질소흡착 비표면적이 90 ~ 110㎡/g이고, DBP 흡착량이 105 ~ 125㎖/㎎인 카본블랙 15 ~ 30중량부, 공정조제로서 아연 : 칼륨의 비가 3:1인 징크 소프(Zinc Soap) 0.1 ~ 5중량부 포함함을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물.
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