KR100635617B1

KR100635617B1 - 회전저항 특성이 향상된 타이어용 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100635617B1
Application number: KR1020050087816A
Authority: KR
Inventors: 김인식
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2006-10-18

Abstract

본 발명은 회전저항 특성이 향상된 트럭-버스용 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 특성을 갖는 카본블랙과 실리카를 사용하고 일정 비율의 가류시스템을 적용하여 마모성능은 기존 대비 동등 이상을 유지하면서 회전 저항 및 발열 성능을 향상시켜 연비를 개신시킨 트럭-버스 트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 마모성능은 유지하면서도 회전저항 특성이 우수하여 연비가 뛰어난 트럭-버스용 고무조성물을 제공함에 있다.

본 발명은 트럭-버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 100중량부에, 보강제로 CTAB 표면적 130∼150㎡/g, DBP 흡유량 120∼140 ㎖/100g의 특성을 가진 카본블랙 40∼50 중량부 및 CTAB 표면적 110∼130㎡/g, DOP 흡유량 250∼280 ㎖/100g의 특성을 가진 실리카 10 중량부 이하로 구성하고, 가류시스템으로 유황 1.6∼2.0중량부, 촉진제 1.1∼1.3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭-버스 타이어용 트레드 고무조성물을 제공한다.

Description

회전저항 특성이 향상된 타이어용 트레드 고무조성물{Tread Compound of Tire for Truck-Bus Having Improved Properties in Rolling Resistance}

최근 환경문제가 중요시 됨에 따라 타이어 업계에서도 저연비, 환경 친화적인 제품 개발을 위한 많은 연구가 진행되고 있다.

타이어의 회전저항을 줄이기 위해서 구조적인 측면에서는 패커 형상 및 타이어 접지면적을 조절하고 비드부의 강성을 조절하는 한편, 고무 조성물 측면에서는 히스테리시스 손실을 줄이기 위한 노력이 진행되고 있다 일반적으로 히스테리시스 손실을 줄이기 위하여 카본블랙의 사용량을 줄이거나 입자가 큰 카본블랙을 사용하는 방법이 있으나, 이는 회전저항은 향상되나 마모성능이 하락하는 단점이 있다. 따라서, 마모성능은 유지하면서 회전저항을 개선하기 위한 방법으로 국내특허공개공보 제 2002-37590에서는 특정 특성을 가지는 카본블랙을 사용하거나 국내특허공개공보 제2003-96856호의 경우에는 변성 SBR을 사용함으로써 내마모성능을 유지하면서 회전저항 특성을 향상시키고자 하였다.

하지만 표면적이 적고 구조가 덜 발달한 카본블랙을 사용하는 경우 마모성능이 하락하며, 변성 SBR을 적용하여 회전저항 특성을 향상시키면 발열특성이 하락하여 내구력이 하락하는 문제가 지적되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 마모성능은 유지하면서도 회전저항 특성이 우수하여 연비가 뛰어난 트럭-버스용 고무조성물을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 트럭-버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 100중량부에, 보강제로 CTAB 표면적 130∼150㎡/g, DBP 흡유량 120∼140 ㎖/100g의 특성을 가진 카본블랙 40∼50 중량부 및 CTAB 표면적 110∼130㎡/g, DOP 흡유량 250∼280 ㎖/100g의 특성을 가진 실리카 10 중량부 이하로 구성하고, 가류시스템으로 유황 1.6∼2.0중량부, 촉진제 1.1∼1.3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭-버스 타이어용 트레드 고무조성물을 제공한다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 트레드 고무조성물의 회전저항을 향상시키기 위해 보강제로서 카본블랙과 함께 실리카를 사용한다. 또한 가류시스템을 기존 대비 변경 및 배합하여 마모 성능의 하락없이 회전저항 특성이 향상된 고무조성물을 제공할 수 있다.

상기 트레드 고무조성물을 구성하는 성분들 중 보강제와 가류시스템을 제외하고는 모두 통상적으로 트럭-버스 트레드 고무조성물에서 공지된 성분(예를 들어, 산화아연, 스테아린산 등의 첨가제로서 표 2의 조성 참조) 및 조성비(표 2의 배합비 참조)를 따를 수 있으므로 이하에서는 이들에 한하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명에서 사용되는 카본블랙은 바람직하게는 CTAB 표면적 130∼150㎡/g, DBP 흡유량 120∼140 ㎖/100g의 특성을 가진다. 이러한 특징을 가지는 카본블랙의 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 40∼50 중량부이다.

또한 보강제로서 사용되는 실리카는 바람직하게는 CTAB 표면적 110∼130㎡/g, DOP 흡유량 250∼280 ㎖/100g의 특성을 가진다. 이러한 특징을 가지는 실리카의 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 10 중량부 이하이다.

또한 본 발명에서 사용되는 가류시스템으로는 유황 1.6∼2.0중량부, 촉진제 1.1∼1.3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조성을 가지는 본 발명에 따른 트레드 고무조성물을 대상으로 12R22.5 16PR 규격의 시험타이어를 제조하여 내구력 및 회전저항 시험 및 연비시험을 측정한 결과에서 현용 타이어보다 매우 우수한 결과를 나타내었다. (표 2 내지 표 4)

즉, 본 발명에 따른 타이어 트레드 고무조성물은 카본블랙만을 단독으로 적 용하고, 촉진제의 함량을 0.8중량부 적용한 기존 트레드 고무조성물에 비하여 마모성능을 동등이상 유지하면서 회전저항 성능이 우수한 타이어를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

<비교예 1>

트럭-버스용 타이어의 트레드 고무조성물은 표 2의 배합비에 따라 통상의 타이어 트레드에 적용하는 원재료를 사용하였으며, 천연고무를 주원료로 하여 보강제로서는 카본블랙 50중량부를 사용하고, 가류시스템으로 황/촉진제=1.8/0.8를 사용하였다.

<실시예 1>

트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물은 표 2의 배합비에 따라 통상의 타이어 트레드에 적용하는 원재료를 사용하였으며, 천연고무를 주원료로 하여 보강제로서는 카본블랙 45중량부에 실리카 5중량부를 사용하고, 가류시스템으로 황/촉진제=2.0/1.2를 사용하였다.

<실시예 2>

트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물은 표 2의 배합비에 따라 통상의 타이어 트레드에 적용하는 원재료를 사용하였으며, 천연고무를 주원료로 하여 보강제로서는 카본블랙 43중량부에 실리카 7중량부를 사용하고, 가류시스템으로 황/촉진제=1.8/1.2를 사용하였다.

<실시예 3>

트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물은 표 2의 배합비에 따라 통상의 타이어 트레드에 적용하는 원재료를 사용하였으며, 천연고무를 주원료로 하여 보강제로서는 카본블랙 40중량부에 실리카 10중량부를 사용하고, 가류시스템으로 황/촉진제=1.8/1.2를 사용하였다.

<실시예 4>

트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물은 표 2의 배합비에 따라 통상의 타이어 트레드에 적용하는 원재료를 사용하였으며, 천연고무를 주원료로 하여 보강제로서는 카본블랙 43중량부에 실리카 7중량부를 사용하고, 가류시스템으로 황/촉진제=1.6/1.2를 사용하였다.

하기 표 1에는 시험에 사용된 카본블랙과 실리카의 특성을 나타내었으며, 표 2에는 트레드 고무조성물의 성분배합 및 물성을 나타내었고, 표 3에는 본 발명의 비교예와 실시예의 배합물을 이용하여 제조한 12R22.5 16PR 규격 타이어의 내구력 시험(ECER-54) 결과를, 표 4에 회전저항 및 연비 시험결과를 각각 나타내었다.

<표 1> 카본블랙과 실리카의 특성

구분	카본블랙	실리카
CTAB 표면적(㎡/g)	130∼150	110∼130
DBP 흡착량(㎖/100g)	120∼140	-
DOP 흡착량(㎖/100g)	-	250∼280

* CTAB 표면적은 표면적을 나타내는 값으로, 그 값이 클수록 입자크기가 작음

* DBP 흡착량은 카본블랙의 구조를 나타내는 값으로, DBP(Dibutyl phthalate)에 의한 흡유량 측정법으로 흡착량이 많을수록 발달된 구조임

* DOP 흡착량은 실리카의 구조를 나타내는 값으로, DOP(Dioctyl phthalate)에 의한 흡유량 측정법으로 흡착량이 많을수록 발달된 구조임

<표 2> 트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물 및 물성

항목	조성	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
천연고무		100	100	100	100	100
카본블랙		50	45	43	40	43
실리카		-	5	7	10	7
실리카 커플링제		-	0.8	1.2	0.8	1.2
산화아연		5	5	5	5	5
스테아린산		2	2	2	2	2
TMQ		1	1	1	1	1
6PPD		1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
왁스		1	1	1	1	1
유황		1.8	2.0	1.8	1.8	1.6
촉진제(TBBS)		0.8	1.2	1.2	1.2	1.2
PVI		0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
마모	발생량(g)	0.139	0.133	0.135	0.132	0.133
발열성능	온도상승,℃	26.4	21.8	22.6	21.2	21.5
60℃ tanδ		0.107	0.085	0.085	0.089	0.086
리바운드	INDEX	37.6	43.6	43.9	44.5	43.4

* 마모성능은 DIN 마모성능기로 측정한 값으로, 발생량이 적을수록 우수함

* 발열성능은 온도상승이 낮을수록 우수함

* 60℃ tanδ는 GABO로 측정한 데이터로 회전저항 특성을 나타내며, 수치가 낮을수록 성능이 우수함

* 리바운드는 높을수록 회전저항 특성이 우수함

<표 3> 트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물로 제조한 타이어의 내구력 성능(ECER-54)

	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
내구력 시험결과	66시간 35분	69시간 15분	69시간 54분	70시간 18분	69시간 43분

* 내구력 시험은 주행시간이 길수록 우수한 성능을 나타냄

<표 4> 트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물로 제조한 타이어 회전저항 성능

	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
회전저항 시험결과(N)	155	137	135	136	135
연비시험 (km/ℓ)	4.83	5.16	5.28	5.22	5.20

* 회전저항 시험은 주행시 걸리는 힘의 크기를 나타내는 값으로, 그 값이 작을수록 우수함

* 연비시험은 25톤 카고 차량을 대상으로 시험한 값으로, 그 값이 클수록 연비가 우수함

이상의 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이, 트럭 버스용 타이어의 트레드 고무의 보강제로 카본블랙과 실리카를 사용하고, 가류시스템의 황/촉진제 비율을 변화시켜 배합하여 마모성능을 기존 대비 동등이상 유지하면서 회전저항 성능이 우수한 타이어를 제조할 수 있었다.

Claims

트럭버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 100중량부에, 보강제로 CTAB 표면적 130∼150㎡/g, DBP 흡유량 120∼140 ㎖/100g의 특성을 가진 카본블랙 40∼50 중량부 및 CTAB 표면적 110∼130㎡/g, DOP 흡유량 250∼280 ㎖/100g의 특성을 가진 실리카 10 중량부 미만으로 구성하고, 가류시스템으로 유황 1.6∼2.0중량부, 촉진제 1.1∼1.3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 타이어의 트레드 고무조성물.