KR100635602B1 - 발열성능이 향상된 타이어 캡플라이용 고무조성물 - Google Patents

발열성능이 향상된 타이어 캡플라이용 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발열성능이 향상된 타이어 캡플라이용 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서, 아라미드 펄프, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 및 안티리버전(anti reversion)제로서 N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(KA9188)과 시트라콘이미도메틸벤젠(DP900)을 포함하도록 하여 발열성능을 향상시킬 수 있는 타이어 캡플라이용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명의 타이어 캡플라이용 고무조성물은 종래 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 펄프 0.5∼1.5중량부, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 30∼50중량부, N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(N,N-Dibenzylthiocarbamoyldithio-hexane, KA9188) 0.3∼3.0중량부, 시트라콘이미도메틸벤젠(Citraconimidometylbenzen, DP900) 1∼5중량부를 포함한다.
본 발명에 의한 타이어 캡플라이용 고무조성물은 차량의 고속 주행시 타이어의 발열을 억제하여 벨트층과 트레드 하부간의 분리를 억제할 수 있고, 원심력에 의한 벨트층의 스틸코드의 분리를 막기 위한 모듈러스를 발휘할 수 있으며, 열화로 인한 물성하락을 방지하고, 접착 고무로서 섬유 코드와의 접착성능을 향상시킬 수 있다.

Description

발열성능이 향상된 타이어 캡플라이용 고무조성물{Tire capply rubber composition improved Heat Built-up property}
본 발명은 발열성능이 향상된 타이어 캡플라이용 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서, 아라미드 펄프, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 및 안티리버전(anti reversion)제로서 N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(KA9188)과 시트라콘이미도메틸벤젠(DP900)을 포함하도록 하여 발열성능을 향상시킬 수 있는 타이어 캡플라이용 고무조성물에 관한 것이다.
타이어 구조에서 캡플라이(capply)는 타이어 내부의 벨트 위에 부착되는 것으로 일반적으로 특수코드지 또는 코드지를 포함하는 고무로 이루어져 차량 주행시 벨트의 이탈현상을 방지하는 역할을 한다.
도로사정이 좋아지고 차량에 대한 기술이 점차 발전하면서 차량의 고속주행이 빈번해지고, 이러한 추세에 맞추어 타이어 역시 고속주행에 맞도록 타이어가 개발되고 있다.
차량의 고속 주행에 따라 타이어에서 발생하는 마찰과 발열에 의해 타이어 내부의 벨트부와 트레드 하부간의 분리(separation)가 발생할 가능성이 증가하는데 만일타이어 벨트부와 트레드 하부간의 분리가 발생하면 작게는 타이어의 수명이 감소하고, 크게는 차량의 고속 주행에 의해 사고의 발생 위험이 커지게 된다.
종래 캡플라이용 고무조성물의 경우 섬유코드와의 접착성질 및 기본 물성을 유지하기 위해 보강재인 카본블랙의 함량을 변화시키거나 원료고무를 변경하는 방법을 주로 사용하고 있으나 과도한 발열에 의해 벨트부와 트레드 하부의 분리 위험이 계속적으로 존재하고 있다.
상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서, 아라미드 펄프, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 및 안티리버전(anti reversion)제로서 N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(KA9188)과 시트라콘이미도메틸벤젠(DP900)을 포함하도록 하여 발열성능을 향상시킬 수 있는 타이어 캡플라이용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 타이어 캡플라이용 고무조성물로 이루어진 캡플라이를 포함하는 타이어를 포함한다.
본 발명에 의한 타이어 캡플라이용 고무조성물은 차량의 고속 주행시 타이어의 발열을 억제하여 벨트층과 트레드 하부간의 분리를 억제할 수 있고, 원심력에 의한 벨트층의 스틸코드의 분리를 막기 위한 모듈러스를 발휘할 수 있으며, 열화로 인한 물성하락을 방지하고, 접착 고무로서 섬유 코드와의 접착성능을 향상시킬 수 있다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 캡플라이용 고무조성물은 종래 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 펄프 0.5∼1.5중량부, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 30∼50중량부, N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(N,N-Dibenzylthiocarbamoyldithio-hexane,KA9188)0.3∼3.0중량부, 시트라콘이미도메틸벤젠(Citraconimidometylbenzen, DP900) 1∼5중량부를 포함한다.
본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 캡플라이용 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 원료고무의 일예로서 천연고무나 용액중합 스티렌 부타디엔 고무, 유화중합 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 두 개의 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무, 또는 세 개 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 캡플라이용 고무조성물은 보강재로 이종(異種)의 카본블랙 혼합물, 아라미드 펄프를 사용할 수 있다. 이때 아라미드 펄프는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼1.5중량부, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물은 원료고무 100중량부에 대 하여 30∼50중량부 사용할 수 있다.
본 발명의 보강재에서 아라미드 펄프를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 보강재로서 아라미드 펄프를 사용하는 의미가 없으며, 1.5중량부 초과하여 사용하면 보강효과에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없다. 따라서 본 발명에서 아라미드 펄프는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼1.5중량부 사용하는 것이 좋다.
상기에서 아라미드 펄프는 파라-페닐렌(para-phenylene)/3,4-옥시디페닐렌 테레탈아미드(3,4-oxydiphenylene terephalamide) 구조를 이루며, 직경이 0.50∼0.70mm, 길이가 0.5∼3.5mm, 영율(YOUNG'S Modulus)이 20∼22GPa, 인장강도는 3000∼3500MPa, 신률(％)이 5∼10인 아라미드 중합체의 펄프를 사용할 수 있다.
본 발명의 보강재에서 카본블랙은 서로 다른 특성을 지닌 이종(異種)의 카본블랙 혼합물을 원료고무 100중량부에 대하여 30중량부 미만 사용하면 보강효과가 미미하고, 50중량부 초과하여 사용하면 보강효과에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없다.
이때 카본블랙의 혼합물은 캡플라이용 고무의 적절한 모듈러스 확보를 위해 요오드흡착량이 75∼85mg/g, DBP흡유량이 95∼105ml/100g, 착색도가 100∼105％인 카본블랙 17.5∼42.5중량부와 캡플라이용 고무의 발열특성과 공정특성 향상을 위해 요오드흡착량이 30∼40mg/g, DBP흡유량이 85∼95ml/100g, 착색도가 55∼60％인 카본블랙 7.5∼12.5중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 캡플라이용 고무조성물은 보강재로서 상기의 이종(異種)의 카본블랙 혼합물, 아라미드 펄프 이외에 실리카를 선택적으로 사용할 수 있다. 본 발명에서 보강재로 이종(異種)의 카본블랙 혼합물, 아라미드 펄프 이외에 실리카를 추가적으로 사용하는 경우 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 5∼15중량부를 사용할 수 있다. 이때 보강재로 실리카를 추가적으로 사용하는 경우 실리카의 분산성 향상을 위해 실리카 분산제를 원료고무 100중량부에 0.1∼0.3중량부 사용할 수 있다.
본 발명의 캡플라이용 고무조성물은 발열로 인한 고무의 물성 하락을 방지하기 위해 안티리버전제를 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 안티리버전제는 원료고무 100중량부에 대하여 N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(KA9188) 0.3∼3.0중량부, 시트라콘이미도메틸벤젠(DP900) 1∼5중량부 사용할 수 있다. 이때 KA9188에 대한 DP900의 비율(KA9188/DP900)은 0.3∼0.6이 되도록 고무조성물에 사용하는 것이 좋다.
상기에서 각각의 안티리버전제를 수치 범위 미만으로 사용하면 안티리버전제를 사용하는 의미가 없으며, 각각의 안티리버전제를 수치 범위 초과하여 사용하는 경우 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로 본 발명에서 각각의 안리리버전제는 전술한 수치 범위로 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 상기에서 언급한 보강재, 안티리버전제에 대해 다양한 특성 및 함량 등에 대하여 다양한 조건으로 실시한바 본 발명의 목적에 부합하는 캡플라이용 고무조성물을 얻기 위해서는 위에서 언급한 보강재, 안티리버전제의 특성 및 함량을 적용하는 것이 좋다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강재, 안티리버전제 이외에 종래 타이어 캡플라이용 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 캡플라이용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기의 캡플라이용 고무조성물로 이루어진 캡플라이를 가지는 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 천연고무 80중량부, 합성고무(SBR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 55중량부, 산화아연 5.0중량부, 스테아린 산 2.0중량부, 노화방지제(N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-phenylenediamine, RD) 3.0중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.
그런 다음 가류제로서 유황 2.0중량부, 가류촉진제로서 N-t-부틸벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butylbenzothiazole sulfenamide, NS) 1.5중량부 및 디페닐구아니딘(Diphenyl guanidine, DPG) 1.0중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드흡착량이 75∼85mg/g, DBP흡유량이 95∼105ml/100g, 착색도가 100∼105％인 것을 사용하였다.
<실시예 1>
하기의 표 1과 같이 천연고무 80중량부, 합성고무(SBR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 아라미드 펄프 0.7중량부, 카본블랙(1) 38중량부, 카본블랙(2) 12중량부, 산화아연 5.0중량부, 스테아린 산 2.0중량부, 노화방지제(RD) 3.0중량부와 안티리버전제로서 이때 KA9188에 대한 DP900의 비율(KA9188/DP900)이 0.4가 되도록 N,N-디벤질티오카바모일디티오-헥산(KA9188) 0.8중량부 및 시트라콘이미도메틸벤젠(DP900) 2.0중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.
그런 다음 가류제로서 유황 2.0중량부, 가류촉진제로서 N-t-부틸벤조티아졸 설펜아미드(NS) 1.5중량부 및 디페닐구아니딘(DPG) 1.0중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.
상기에서 아라미드 펄프는 파라-페닐렌(para-phenylene)/3,4-옥시디페닐렌 테레탈아미드(3,4-oxydiphenylene terephalamide) 구조를 이루며, 직경이 0.50∼ 0.70mm, 길이가 0.5∼3.5mm, 영율(YOUNG'S Modulus)이 20∼22GPa, 인장강도는 3000∼3500MPa, 신률(％)이 5∼10인 아라미드 중합체의 펄프를 사용하였다.
상기에서 카본블랙(1)은 요오드흡착량이 75∼85mg/g, DBP흡유량이 95∼105ml/100g, 착색도가 100∼105％인 것을 사용하였고, 카본블랙(2)는 요오드흡착량이 30∼40mg/g, DBP흡유량이 85∼95ml/100g, 착색도가 55∼60％인 것을 사용하였다.
<실시예 2>
아라미드 펄프를 1.5중량부 사용하고, 보강재로 실리카 10중량부를 추가로 첨가하고, 실리카의 분산성 향상을 위해 실리카 분산제(X50S) 0.2중량부를 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 성분, 함량 및 방법으로 고무를 제조하였다.
<표 1> 비교예 및 실시예 고무 조성(단위 : 중량부)
항목 비교예 실시예 1 실시예 2
원료고무 100 100 100
아라미드 섬유 - 0.7 1.5
카본블랙(1) 55 38 38
카본블랙(2) - 12 12
실리카 - - 10
실리카 분산제(X50S) - - 0.2
산화아연 5.0 5.0 5.0
스테아린 산 2.0 2.0 2.0
노화방지제 3.0 3.0 3.0
KA9188 - 0.8 0.8
DP900 - 2.0 2.0
유황 2.0 2.0 2.0
NS 1.5 1.5 1.5
DPG 1.0 1.0 1.0
<시험예 1>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무에 대해 스코치시간, 발열(Heat Built-up)지수, tanδ(70℃), 블로우 아웃(Blow-Out), 접착력과 같은 물성을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
<표 2> 비교예 및 실시예 고무 물성
항목 비교예 실시예 1 실시예 2
스코치시간(분) 25 26 27
발열시험(지수) 100 105 115
tanδ(70℃) 0.080 0.070 0.064
블로우아웃(지수) 100 110 112
접착력(지수) 100 100 100
상기 표 1에서 실시예의 발열시험, 블로우아웃 및 접착력의 측정값은 비교예의 측정값을 100으로 하였을 때 환산한 측정값을 나타낸 것으로 수치가 높을 수로 우수함을 의미한다.
<시험예 2>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무를 타이어 캡플라이 고무로 적용하는 폭 225mm, 편평비 45％, 림 사이즈 17인치(inch)의 시험 타이어를 준비하였다. 이때 캡플라이를 제외한 타이어 구성 성분은 일상적인 타이어 제조와 동일한 방법에 의해 제조하였다.
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무를 캡플라이로 하는 각각의 타이어에 대해 유럽규정의 속도 내구력 측정시험인 ECER-30 측정을 실시하여, 이 규격에 준한 정규 속도 주행과 고속(270km/h) 주행 시 타이어에 이상이 발생하는 시간과 타 이어의 이상 발생을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
<표 3> 비교예 및 실시예 고무의 내구력 실험
내구력 시험 비교예 실시예 1 실시예 2
정규 속도 주행 1시간 25분 트레드 파열 1시간 40분 트레드 파열 1시간 50분 트레드 파열
고속 주행 1시간 트레드-벨트 파열 1시간 20분 트레드 파열 1시간 23분 트레드 파열
상기 시험예 1의 결과에서처럼 본 발명에 의한 실시예의 고무는 비교예의 고무에 비해 발열특성이 우수함을 알 수 있다.
또한 시험예 2의 결과에서처럼 본 발명에 의한 실시예의 고무를 타이어의 캡플라이용 고무로 적용한 타이어의 내구력은 비교예의 고무를 타이어의 캡플라이용 고무로 적용한 타이어에 비해 내구력이 향상되었음을 알 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 (5)

  1. 타이어 캡플라이용 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여, 아라미드 펄프 0.5∼1.5 중량부, 이종(異種)의 카본블랙 혼합물 30∼50중량부, KA9188 0.3∼3.0중량부, DP900 1∼5중량부를 포함하는 타이어 캡플라이용 고무조성물.
  2. 제1항에 있어서, 아라미드 펄프는 직경이 0.50∼0.70mm, 길이가 0.5∼3.5mm, 영율(YOUNG'S Modulus)이 20∼22GPa, 인장강도는 3000∼3500MPa, 신률(％)이 5∼10인 아라미드 중합체의 펄프 임을 특징으로 하는 고무조성물.
  3. 제1항에 있어서, 카본블랙의 혼합물은 고무의 모듈러스 확보를 위해 요오드흡착량이 75∼85mg/g, DBP흡유량이 95∼105ml/100g, 착색도가 100∼105％인 카본블랙 17.5∼42.5중량부와 발열특성과 공정특성 향상을 위해 요오드흡착량이 30∼40mg/g, DBP흡유량이 85∼95ml/100g, 착색도가 55∼60％인 카본블랙 7.5∼12.5중량부의 혼합물 임을 특징으로 하는 고무조성물.
  4. 제1항에 있어서, KA9188에 대한 DP900의 비율(KA9188/DP900)은 0.3∼0.6 임을 특징으로 하는 고무조성물.
  5. 특허청구범위 제1항 내지 제4항 중에서 선택된 어느 한 항의 고무조성물로 이루어진 캡플라이를 포함하는 타이어.
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