KR100635595B1

KR100635595B1 - 내피로특성이 향상된 타이어용 고무조성물

Info

Publication number: KR100635595B1
Application number: KR1020030084689A
Authority: KR
Inventors: 박중양
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2006-10-18
Also published as: KR20050051008A

Abstract

본 발명은 내피로특성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공지의 타이어용 고무조성물에 징크 아세테이트(Zinc acetate, Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)를 포함함으로써 보강충진제의 분산성을 개선시켜 내피로특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 징크 아세테이트(Zinc acetate)를 포함하여 보강충진제의 분산성을 개선시켜 내피로특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어에 포함하도록 하여 내피로특성이 향상된 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 징크 아세테이트(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O) 1.5∼2.5phr 포함할 수 있다.

본 발명에서 고무조성물은 내피로특성을 향상시키기 위해 원료고무 100phr에 대하여 보강충진제 57∼60phr, 가류제(80%-CRYSTEX) 3.5∼3.75phr 및 가류촉진제 0.7∼0.9phr를 추가로 더 사용할 수 있다.

Description

내피로특성이 향상된 타이어용 고무조성물{Tread compound improved fatigue property}

자동차 발명 초기의 타이어의 용도는 단순한 차량지지 및 이동의 기능으로만 사용되었다. 그러나 시간이 지남에 따라 타이어에 대해서 소비자의 요구가 급변하고 있으며, 기술이 발전함에 따라 차량의 성능향상에 따른 타이어의 성능도 비례적으로 향상되고 있어 새로운 성능을 갖는 타이어 개발이 시급할 실정이다.

타이어는 주 사용처에 따른 고유한 특성을 갖게 되는데 그중 트럭/버스용 타이어에서의 중요한 요구특성은 장기사용 특성 부분이다. 특히 트럭/버스용 타이어는 비교적 고가의 제품이면서 타이어 성능에 따른 사용기간의 편차가 많아 일정한 성능을 유지하면서 장기사용 가능한 제품개발이 필수적이다. 또한 소비자들은 장기사용에 따른 추가적으로 재생사용을 필수적으로 요구하고 있어, 타이어의 장기사용에 따른 내피로특성 유지가 매우 중요한 부분이다.

최근 타이어는 단순히 새 타이어의 장기사용 뿐만 아니라 재생타이어에서 까지도 새 타이어와 동일한 성능을 요구되어 지고 있다. 이러한 성능유지를 위해서는 타이어의 골격이라 할 수 있는 카카스부의 보강이 필수적이다.

타이어는 차량으로부터 과도한 하중과 부담을 공기압과 맞대어 지지하고 있으므로 카카스층의 안정화가 장기 내구력 확보를 위한 필수 조건으로 알려져 있다. 이러한 카카스부에는 공기압과 직접적으로 접촉하는 인너라이너부와 구별하기 위해 백업층을 사용하고 있으며, 백업층은 인너라이너층으로부터 투과되어 나오는 수분 등을 억제하고 보강성코드와 고무간의 접착을 추가적으로 보완해주는 기능을 한다. 통상적으로 장기주행 타이어의 경우 우선적으로 백업층이 파괴된 후 점진적으로 카카스층이 파괴되는 진행양상을 띠고 있으므로 본 발명에서는 타이어의 내피로특성을 향상시키기 위해 백업층에 사용할 수 있는 타이어용 고무조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 징크 아세테이트(Zinc acetate)를 포함하여 보강충진제의 분산성을 개선시켜 내피로특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어에 포함하도록 하여 내피로특성이 향상된 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무배합물을 타이어의 백업층에 적용하여 카카스부를 보호함과 동시에 내구성이 향상된 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 징크 아세테이트(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O) 1.5∼2.5phr 포함할 수 있다.

본 발명에서 징크 아세테이트를 1.5phr 미만 사용하면 보강충진제의 분산성이 낮아 고무의 내피로특성이 감소하는 문제가 있고, 2.5phr 초과하여 사용하면 보강충진제의 분산성이 뚜렷하게 향상되지 않아 결과적으로 고무의 내피로특성이 향상되지 않는다. 따라서 본 발명에서 원료고무 100phr에 대하여 징크 아세테이트(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O) 1.5∼2.5phr 포함하는 것이 좋다.

한편 본 발명에서 보강충진제는 원료고무 100phr에 대하여 종래 타이어용 고무조성물에서 보강충진제로 사용하는 카본블랙, 실리카를 각각 단독으로 사용하거나 또는 두 개를 혼용하여 57∼60phr 사용할 수 있다. 카본블랙과 실리카를 혼용하여 사용하는 경우 이들의 혼합비는 1:9∼9:1의 비로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 고무조성물은 가류시 모노-설파이드, 다이-설파이드를 대량 생성하여 고무배합물의 내피로특성을 향상시키기 위해 원료고무 100phr에 대하여 가류제(80%-CRYSTEX) 3.5∼3.75phr 및 가류촉진제 0.7∼0.9phr를 사용할 수 있다.

본 발명에서 적절한 모듈러스를 유지하면서 보강충진제의 분산성을 향상시켜 내피로특성이 향상된 고무조성물을 얻기 위하여 다양한 함량에 대해 보강충진제, 유황, 가류촉진제를 적용한바 상기에서 언급한 수치 조건으로 사용시 본 발명의 목적에 부합하는 고무종성물을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서 보강충진제, 유황, 가류촉진제는 상기에서 언급한 수치 범위로 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 원료고무의 일예로서 본 발명에서는 천연고무나 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상의 합성고무가 동일한 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 징크 아세테이트, 보강충진제, 가류제 및 가류촉진제 이외에 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어, 보다 바람직하게는 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 카카스부의 백업층으로 사용할 수 있는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

하기의 표 1과 같이 원료고무로서 천연고무(SMR-20) 100phr에 대하여 아연화 7phr, 카본블랙(N330) 55phr, 스테아린산 0.8phr, 노화방지제(Kumanox-RD) 2phr, 노화방지제(Kumanox-13) 2phr, 노화방지제(Kumanox-3C) 0.25phr, MANOBOND 0.4phr, 레조시놀 수지(B18S) 2.0phr, 멜라민 수지(Cyrez 964) 3.7phr MOR 0.8phr, 가류지연제(PVI) 0.2phr, 가류제(SULFASAN) 1.0phr, 가류제(80%-CRYSTEX) 4.7phr을 밴버리 믹서에 넣고 145℃에서 35분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

상기에서 원료고무로 사용하는 천연고무(SMR-20)는 천연고무 100phr에 대하여 2,2-디벤즈아미노디페닐디설파이드 1.5 중량부를 천연고무와 2∼5분간 배합한 후 140∼150℃에서 덤프하는 소련공정을 거친 것을 사용하였다.

<실시예 1>

하기의 표 1과 같이 원료고무로서 천연고무(SMR-20) 100phr에 대하여 아연화 5phr, 징크 아세테이트 2.0phr, 카본블랙(N351) 47phr, 실리카 12phr, 스테아린산 1.0phr, 노화방지제(Kumanox-RD) 3.5phr, 노화방지제(Kumanox-13) 1.0phr, 노화방지제(Kumanox-3C) 0.25phr, 코발트 보로아실레이트(Cobalt Boroacylate, MANOBOND )0.4phr, 레조시놀 수지(B18S) 1.5phr, 멜라민 수지(Cyrez 964) 3.2phr, 가류촉진제(N-t-butylbenzothiazole-Z-sulfenamide, NS) 0.7phr, 가류지연제(PVI) 0.2phr, 가류제(80%-CRYSTEX) 3.75phr을 밴버리 믹서에 넣고 145℃에서 35분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

<실시예 2>

하기의 표 1과 같이 원료고무로서 천연고무(SMR-20) 100phr에 대하여 아연화 7phr, 징크 아세테이트 2.0phr, 카본블랙(N330) 58phr, 스테아린산 1.5phr, 노화방지제(Kumanox-RD) 2phr, 노화방지제(Kumanox-13) 1.0phr, MANOBOND 0.4phr, 레조시놀 수지(B18S) 1.0phr, 멜라민 수지(Cyrez 964) 1.8phr, 가류촉진제(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.9phr, 가류지연제(PVI) 0.1phr, 가류제(80%-CRYSTEX) 3.5phr을 밴버리 믹서에 넣고 145℃에서 35분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예 고무 조성성분

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
SMR-20	100	100	100
아연화	7.0	7.0	7.0
징크 아세테이트	-	2.0	2.0
N330	55	-	58
N351	-	47	-
실리카	-	12	-
스테아린산	0.8	1.0	1.5
Kumanox-RD	2.0	3.5	2.0
Kumanox-13	2.0	1.0	1.0
Kumanox-3C	0.25	0.25	-
MANOBOND	0.4	0.4	0.4
B-18-S	2.0	1.5	1.0
CYREZ964	3.7	3.2	1.8
MOR*	0.8	-	-
NS	-	0.7	-
DZ	-	-	0.9
가류지연제	0.2	0.2	0.1
80%-CRYSTEX	4.7	3.75	3.5
SULFASAN	1.0	-	-

*MOR:N-oxydiethylene-2-benzothiazole-sulfenamide-2-(Morpholinothio)benzothiazol

<시험예 1> 물성측정

상기 비교예 및 실시예의 고무에 대하여 ASTM 관련규정에 의하여 무니점도, 스코치타임, 적정가류시간, 경도, 100%모듈러스, 300%모듈러스, 인장강도 및 절단 시 신장율과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무 물성

항목	비교예	실시에 1	실시예 2
무니점도(100℃)	71.02	89.15	71.50
스코치타임(T5)	18.0	25.33	25.13
적정가류시간(분)	24.15	28.31	25.69
경도	73	70	71
100%모듈러스	50	35	40
300%모듈러스	179	146	165
인장강도	251	217	270
절단시 신장율	430	447	465

<시험예 2> 내피로특성 측정

상기 비교예 및 실시예의 고무의 내피로특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.

표 3. 내피로특성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
가로파괴량(mm)	7.25	4.41	2.51
세로파괴량(mm)	24.0	5.1	4.5

*내피로특성은 DIMATIA 시험기를 이용하여 고무시편을 30,000회 반복굴절 후 크랙의 성장량을 나타낸 것으로 수치가 작을수록 내피로특성이 우수함을 나타낸다.

상기 표 2의 물성에서처럼 본 발명의 고무조성물로 이루어진 고무배합물은 종래의 고무조성물로 이루어진 고무배합물과 비교시 동등 수준 이상의 물성을 가지 고 있음을 알 수 있다. 한편 표 3의 내피로특성에서처럼 본 발명의 고무조성물로 이루어진 고무배합물은 종래의 고무조성물로 이루어진 고무배합물과 비교시 내피로특성이 현저히 상승되었음을 알 수 있다.

결과적으로 본 발명은 종래 고무조성물과 비교시 동등 수준의 물성이 지니는 한편, 내피로특성이 향상된 고무조성물을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

타이어용 고무조성물에 있어서,

천연고무 100phr에 대하여 2,2-디벤즈아미노디페닐디설파이드 1.5phr을 천연고무와 2∼5분간 배합한 후 140∼150℃에서 덤프하는 소련공정을 거친 것을 원료고무로 사용하고, 이 원료고무 100phr에 대하여 징크 아세테이트 1.5∼2.5phr 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.
제1항에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙, 실리카 중에서 선택된 어느 하나 이상의 보강충진제 57∼60phr, 가류촉진제 0.7∼0.9phr, 80%-CRYSTEX 3.5∼3.75phr를 추가로 더 포함함을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.