KR100621850B1

KR100621850B1 - 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물

Info

Publication number: KR100621850B1
Application number: KR1020050082524A
Authority: KR
Inventors: 김병석
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-09-11

Abstract

본 발명은 천연고무 20~80중량%, SBR 10~50중량%, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무 10~50중량%로 이루어진 원료고무 조성 100중량부에 대해 재생고무 20~60중량부를 더 포함하는 원료고무 조성을 가지며, 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 40~80중량부 및 가류촉진제로서 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산 0.1~3중량부를 포함하는 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물에 관한 것으로서, 재생고무를 포함하여 친환경 타이어를 제조하는 데 있어서의 물성저하를 막고 보강재의 역할을 하도록 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무를 사용하고, 재생고무의 추가적 사용으로 인해 고무 중량이 증가됨에 따른 가류밀도 저하를 방지하기 위해 특정의 가류촉진제를 사용하여 고온에서의 tanδ를 낮추어 림과의 접촉시 발열이 적은 림쿠션 고무조성물을 제공한다.

Description

공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물{Rubber composition for rim cushion of pneumatic tire}

본 발명은 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재생고무를 사용하여 환경친화적이면서 재생고무 사용으로 인한 물성 저하를 방지하여 인장, 내열노화성 및 영구압축율 등이 동등 내지는 향상되며 재생고무의 추가적 사용으로 인한 고무 중량의 증가로 유래되는 가류밀도 저하를 방지하여 림과의 접촉시 발열이 적은 림쿠션 고무조성물에 관한 것이다.

타이어 분야에 있어서 재생고무의 활용은 타이어의 트레드 및 인너라이너 부위를 들 수 있으나, 그 사용량이 미미하다. 재생고무를 적용시 그 사용량이 적은 이유는 물성의 하락이 현저하게 나타나 요구되는 물성을 만족시키지 못하기 때문이다.

재생고무는 일반적으로 고무에 배합시 취약한 부위로 작용하여 가류고무의 물성을 저하시키는 주요 원인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 이는 카본블랙과 같은 보강재의 분산율을 저하시키고 고무 중량이 증가됨으로 인해 가류밀도가 저하 되기 때문이다.

이에 본 발명은 재생고무를 원료고무로서 포함시켜 환경친화적인 고무제품을 제조하는 데 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원료고무 중 재생고무를 사용함과 더불어 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무를 적용함으로써 재생고무 사용으로 인한 물성의 저하를 막을 수 있고, 재생고무 사용으로 인해 고무 중량이 증가됨에 따른 가류밀도 저하 방지를 위해 특정의 가류촉진제를 사용하여 가류 밀도를 높여 인장, 내열노화성 및 영구압축율 등에 있어서 기존의 재생고무를 활용하지 않은 림쿠션 고무 대비하여 동등 내지는 향상되며 고온에서의 tanδ가 낮아 림과의 접촉시 발열이 적으며, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔이 보강재의 역할을 분담함에 따라서 보강재의 양을 줄일 수 있게 되어 고무 비중을 낮추어 타이어의 중량 감소효과를 동반할 수 있는 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물은 천연고무 20~80중량%, SBR 10~50중량%, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무 10~50중량%로 이루어진 원료고무 조성 100중량부에 대해 재생고무 20~60중량부를 더 포함하는 원료고무 조성을 가지며, 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 40~80중량부 및 가류촉진제로서 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산 0.1~3중량부를 포함하는 것을 그 특징으로 한 다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고무조성물은 친환경을 지향하는 고무조성물로 재생고무의 함량을 높인 것이다. 그런데 재생고무의 사용량을 늘리게 되면 기존에 재생고무를 사용하지 않은 경우에 비하여 물성의 저하가 뚜렷하다. 이러한 저하를 막고자 고분자와 보강재의 조합을 꾀하는 동시에 촉진제로 가류의 최적점을 찾은 것이다.

그에 따라서 궁극적으로는 물성의 저하없이 재생고무를 사용할 수 있어 원가절감 효과를 얻을 수 있으며 기존고무 대비 내열노화성 및 압축변형율이 동등 내지는 우수하고, 또한 보강성을 위해 투입된 신디오태틱 폴리부타디엔기들의 보강 성능으로 인하여 보강재의 함량을 줄일 수 있어 기존 타이어 대비 경량화에 일조를 할 수 있다.

구체적인 조성을 살피면, 본 발명에 따른 림쿠션 고무조성물은 원료고무로서 천연고무, 스타이렌-부타디엔 고무 및 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무로 이루어진 조성에 재생고무를 추가적으로 혼용한 조성을 갖는다.

좀더 구체적으로는 천연고무 20~80중량%, 스타이렌-부타디엔 고무 10~50중량%, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무 10~50중량%로 이루어진 고무 조성 100중량부에 재생고무를 추가적으로 20~60중량부로 더 포함한다.

신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무는 재생고무를 사용 함에 따른 물성저하를 방지하면서 보강재로서의 역할을 동시에 할 수 있다. 이같은 역할을 하는 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무는 구체적으로, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 10~30중량% 포함하는 부타디엔 고무로서 비중이 25℃에서 0.9~1.0이고, 수평균분자량이 5,000~200,000, 분자량 분포가 1.5~5.0인 것이다.

신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무에 있어서 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔의 함량이 10중량% 미만이면 보강성 필러로의 역할이 저하되고, 30중량% 초과하면 내발열성능에 문제가 있을 수 있다

신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무의 함량은 재생고무를 제외한 원료고무 중 10~50중량%인 바, 그 함량이 10중량% 미만이면 재생고무로 인한 물성의 저하를 막을 수 없으며, 50중량%보다 많이 사용하면 가공에 어려움이 따른다.

신디오태틱 1,2-폴리부타디엔은 보강효과를 발휘하므로 종전의 림쿠션 고무조성물에 비하여 보강재의 사용량을 고무 배합 대비하여 적은 양으로 사용하더라도 요구 물성을 만족시킬 수 있다. 통상 보강재의 비중은 1.8~2.0 정도로 고무제품의 비중을 높이는 주원인으로 작용해왔다. 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔의 첨가를 감안할 때 보강재의 사용량은 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 40~80중량부 정도이면 된다.

신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 이외의 원료고무는 통상의 림쿠션 고무조성물에서의 원료고무로 사용되는 천연고무, 스타이렌-부타디엔 고무인 바, 천연고무의 함량은 재생고무를 제외한 원료고무 중 20~80중량%인 것이 바람직하고, 스타이렌-부타디엔 고무는 재생고무를 제외한 원료고무 중 10~50중량%인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 고무조성물은 재생고무 첨가로 인해 고무 중량이 실질적으로 증가되면서 발생되는 가류밀도 저하를 방지하기 위하여 특정의 가류촉진제를 사용하는 바, 구체적으로는 열안정성이 좋은 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산이다. 이와같은 가류촉진제는 가류밀도를 증가시켜 고온에서의 tanδ를 낮추어 궁극적으로는 림쿠션이 림과 접촉시에 발열이 적게 하는 역할을 한다. 이같은 역할을 하는 가류촉진제의 함량은 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 0.1~3중량부인 것이 바람직하다. 가류촉진제의 함량이 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 0.3중량부 미만이면 재생고무로 인한 고무중량의 증가로 인해 발생되는 가류밀도 저하를 막을 수 없어 물성이 저하되며, 3.0중량부 초과면 고무의 경도증가 및 파열성능이 매우 안좋아진다.

이하 본 발명을 다음의 실시예와 시험예로 설명하고자 하며 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

천연고무 40중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 30중량부, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 고무 30중량부, 재생고무 40중량부, 충진제로 카본블랙 70중량부 및 가류촉진제로 가류촉진제로서 KA9188을 1.0중량부 혼합하여 고무조성물을 제조하였다.

비교예 1

천연고무 40중량부, 부타디엔 고무 60중량부 및 충진제로 카본블랙 70중량부를 혼합하여 고무조성물을 제조하였다.

비교예 2

천연고무 40중량부, 부타디엔 고무 60중량부, 재생고무 40중량부 및 충진제로 카본블랙 70중량부를 혼합하여 고무조성물을 제조하였다.

비교예 3

천연고무 40중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 30중량부, 부타디엔 고무 30중량부, 재생고무 40중량부, 충진제로 카본블랙 70중량부를 혼합하여 고무조성물을 제조하였다.

비교예 4

천연고무 40중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 30중량부, 신디오태틱 1,2-부타디엔 고무 30중량부, 재생고무 40중량부, 충진제로 카본블랙 70중량부를 혼합하여 타이어용 고무조성물을 제조하였다.

비교예 5

천연고무 20중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 20중량부, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 고무 60중량부, 재생고무 40중량부, 충진제로 카본블랙 70중량부 및 가류촉진제로 KA9188을 1.0중량부 혼합하여 고무조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 고무조성물을 요약하여 다음 표 1에 정리하였다.

항목	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
천연고무	40	40	40	40	40	20
스타이렌-부타디엔고무	30	-	-	30	30	20
부타디엔 고무	-	60	60	30	-	-
신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 부타디엔 고무	30	-	-	-	30	60
재생고무	40	-	40	40	40	40
카본블랙	70	70	70	70	70	70
KA9188	0.5	-	-	-	-	1.0
신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 부타디엔 고무: 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 10~30% 포함하고 비중이 25℃에서 0.9~1.0이고, 수평균분자량이 5000~200,000, 분자량 분포가 1.5~5.0인 부타디엔 고무 KA9188: 1,6-bis(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산

<시험예>

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따라 얻어진 고무조성물을 150℃에서 30분간 가류하였으며 가류된 쉬트에 대해 ASTM 규정에 의거 인장 특성, 내열노화성, tanδ, 마모시험, 압축변형율 및 비중을 측정하고 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

항 목		실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
인장특성	경도	76	76	72	74	73	78
	인장강도	179	187	111	156	135	196
	신장율(%)	341	354	397	361	364	311
tanδ	@ 60℃	0.171	0.181	0.218	0.202	0.207	0.293
압축변형율	%	48	52	62	58	59	42
비중		1.151	1.233	1.241	1.201	1.228	1.198

상기 표 2의 결과를 살펴보면, 비교예 1과 같이 천연고무와 부타디엔 고무 및 카본블랙만으로 이루어진 고무시편에 비하여 재생고무를 포함하는 비교예 2의 경우 물성이 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 그런데, 여기에 스티렌-부타디엔 고무를 포함하게되면 일정 부분 고무물성이 보상됨을 보여주고 있으며(비교예 3), 비교예 3의 조성 중에서 부타디엔 고무 대신에 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 부타디엔 고무를 사용한 비교예 4에 따르면 보다 더 물성이 보상되는 결과를 보임을 알수 있다. 그러나, 이 경우에도 tanδ값은 크다. 즉 재생고무의 추가적 사용으로 인한 고무비율의 증가에 따른 가류밀도 저하의 문제가 해결되지 않았다. 이에, 가류촉진제를 더 첨가한 경우(실시예 1), 제반 물성이 재생고무를 사용하지 않은 경우와 동등 내지는 향상되며 특히 고온에서의 tanδ가 낮은 값을 보인다. 또한 카본블랙의 함량은 고무 배합 대비하여 줄임에 따라서 비중이 낮아지는 결과를 보임을 알 수 있다.

그러나, 실시예 1의 조성에서 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 부타디엔 고무의 사용량이 과다한 경우, 즉 비교예 5의 경우는 재생고무로 인한 물성저하가 적으며 압축변형율과 인장강도 면에서 우수한 물성을 보이나, tanδ가 매우 높아 림쿠션 고무 성능에 부적합하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 천연고무, 스타이렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무에 더하여 재생고무를 사용하여 환경친화적인 고무조성물을 제조함에 있어서 부타디엔 고무 대신에 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 고무를 사용하고 특정의 가류촉진제를 사용하는 경우 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무가 재생고무를 포함함에 따른 물성저하를 막고 보강재의 역할을 하여 재생고무를 사용하지 않은 것에 비하여 동등 내지는 향상된 물성을 보이며, 특정의 가류촉진제가 재생고무의 추가적 사용으로 인해 고무 중량이 증가됨에 따른 가류밀도 저하를 방지하여 고온에서의 tanδ를 낮추어 림과의 접촉시 발열이 적은 림쿠션 고무를 제조할 수 있도록 한다.

Claims

공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물에 있어서,

천연고무 20~80중량%, SBR 10~50중량%, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무 10~50중량%로 이루어진 원료고무 조성 100중량부에 대해 재생고무 20~60중량부를 더 포함하는 원료고무 조성을 가지며, 재생고무를 제외한 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 40~80중량부 및 가류촉진제로서 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산 0.1~3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물.
제 1 항에 있어서, 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔 고무는 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 10~30중량% 포함하는 부타디엔 고무로서 비중이 25℃에서 0.9~1.0이고, 수평균분자량이 5,000~200,000, 분자량 분포가 1.5~5.0인 것임을 특징으로 하는 공기입 타이어의 림쿠션 고무조성물.