KR100641046B1

KR100641046B1 - 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물

Info

Publication number: KR100641046B1
Application number: KR1020050054413A
Authority: KR
Inventors: 박병호
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2006-11-01

Abstract

본 발명은 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산과 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate)를 특정 비율로 함께 사용하므로써, 고온 가류의 주 문제점인 표면층의 과 가류로 인한 내마모 특성의 하락 및 편마모 현상을 개선하고, 주행 중 발생하는 열노화 특성을 개선할 수 있는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.

고온 가류, 트럭, 버스, 타이어, 고무, 조성물

Description

고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION FOR TRUCK AND BUS TIRE FOR HIGH TEMPERATURE CURING}

트럭 및 버스용 타이어의 경우, 전형적인 가류 시간은 약 45분 전후이고, 가류 온도는 140~150℃가 보통 적용되고 있다. 일반적으로, 가류 온도를 올리면 가류 시간의 단축을 통한 생산성 증대 및 연비절감을 획기적으로 개선시킬 수 있으나, 현재 트럭 및 버스용 타이어의 경우, 최고 가류 온도는 150℃로 제한되고 있는 실정이다. 이와 같은 제한의 주된 원인은, 트럭 및 버스용 타이어의 경우, 승용차용 타이어 고무 조성물에 비하여 열노화 특성이 취약한 천연 고무를 상대적으로 더 많이 사용하고 있기 때문이다.

따라서, 트럭 및 버스용 타이어에 있어서 고온 가류가 가능하게 하므로써, 이를 통한 가류 시간의 단축을 얻고자 하는 여러가지 기술들이 개발되어 있는데, 예컨대, 고무에 열을 전달하는 열전도 특성이 좋은 물질을 고무 배합물 속에 첨가시키는 방법, 혹은 원료고무로서 천연고무(NR), 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR) 등을 NR/SBR, NR/BR, NR/SBR/BR 등과 같이 다양하게 혼합하여 사용하는 방법, 혹은 가교 결합계를 다중 황(polysulfide) 결합보다는 단일 설파이드(monosulfide)로 변경하여 열 안정성 특성을 개선하는 방법 등이 알려져 있다.

그러나, 상기한 방법들 모두, 타이어에서 요구되는 물성의 상호 보완관계 때문에 한계성을 보여주고 있다. 또한 생산성 증가를 위한 고온 가류시, 표면 과가류 등에 의한 내마모 특성이 하락된다는 문제점을 개선하는 데에 있어서 여전히 만족스럽지 못하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고온 가류의 주 문제점인 표면층의 과 가류로 인한 내마모 특성의 하락 및 편마모 현상을 개선하고, 주행 중 발생하는 열노화 특성을 개선할 수 있는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 천연고무(NR)를 주된 고무성분으로서 포함하는 원료고무 100중량부, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산 0.5~1.0중량부 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 0.5~3.0중량부를 포함하여 이루어지는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무에는 주된 고무성분으로서 천연고무(NR)가 바람직하게는 50중량% 이상, 더 바람직하게는 60중량% 이상 포함되며, 상기 원료고무가 천연고무 단독으로 이루어져도 무방하다. 상기 원료고무 중의 상기 천연고무의 함량이 50중량% 미만이면, 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물로서 적합하지 않게 된다. 또한, 상기 원료고무에는, 추가적인 고무성분으로서 부타디엔 고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무(IR) 등이 더 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 포함되는 상기 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산은 열안정성의 개선을 위하여 사용되는 것으로서, 그 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만이면, 열안정성의 개선이 충분치 않게 되고, 1.0중량부를 초과하면, 내마모 특성 및 인장강도와 같은 다른 물성의 하락이 우려된다.

또한, 본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 포함되는 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 우레탄 가교제로서 고온 가류시 내마모 특성의 하락을 개선하기 위하여 사용되며, 그 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만이면, 내마모 특성의 개선이 충분치 않게 되고, 3.0중량부를 초과하면, 발열특성 및 인장강도와 같은 다른 물성의 하락이 우려된다.

본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 있어서, 상기 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산과 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 의 함량비는, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산/메틸렌 디페닐 디이소시아네이트가 중량비로 0.16~1.0인 것이, 열안정성 및 내마모성을 동시에 개선시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.

본 발명에 따른 트레드 고무 조성물에는, 상기한 성분들 이외에도, 타이어 트레드용 고무 조성물에 통상적으로 사용되는 첨가제들이 더 포함될 수 있는데, 예컨대 원료고무 100중량부에 대하여 활성제로서 스테아린산 1~3중량부, 산화아연(ZnO) 3~6중량부, 보강 충전재로서 카본블랙 40~65중량부 및 실리카 0~15중량부, 촉진제 0.5~1.5중량부 및 기타 가소제, 연화제, 노방제 등이 더 포함될 수 있다.

이하에서, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1~4 및 비교예>

다음 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1~4 및 비교예의 고무 조성물을 제조하고, 그로부터 고무시편을 제조한 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다. 고무 조성물 제조시, 황, 촉진제 및 노화방지제는, 동일한 양을 실시예 1~4 및 비교예에 있어서 공통으로 사용하였다.

또한, 실시예 3 및 비교예의 고무 조성물을 사용하여 트럭 및 버스용 타이어(11R22.5 9736 pattern)를 제조하였고, 제조된 타이어에 대하여 ECE-R 54 내구력 시험과 실차 마모 시험을 행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

[표 1] 고무 조성물의 조성 및 물성비교

		실시예				비교예
		1	2	3	4	비교예
조성비 (중량부)	NR	100	100	100	100	100
	C/B	50	50	50	50	50
	오일	5	5	5	5	5
	ZnO	4	4	4	4	4
	St	1	1	1	1	1
	Novor®950	0.5	3.0	1.0	3.0	1.0
	KA-9188	0.5	0.5	1.0	1.0	-
물성	경도	64	65	65	69	63
	300% MOD	120	127	127	140	120
	초기TS	249	231	232	238	248
	초기EB	540	537	594	512	576
	노화TS	172	200	194	174	148
	노화EB	394	448	438	337	134
	180℃ REV	10.1	8.0	3.2	2.4	32.3
	200℃ REV	12.8	11.1	8.1	5.7	36
	PICO	0.062	0.037	0.042	0.052	0.075
	H-BU	27	25	26	28	28
	BOT	32.0	42.1	31.1	22.8	15.0

상기 표 1에서 사용된 약어 및 용어에 대한 설명은 다음과 같다.

NR: 표준 말레이시아산 천연고무(SMR-5CV).

C/B: 카본블랙(N220)

오일: 공정유(제품명 A#2071, 미창석유 제조)

ZnO: 산화아연

St: 스테아린산(용진유화 제조)

Novor®950: 메틸렌-비스-4,4'-디페닐 디이소시아네이트(미국 Acrocheme사 제조)

KA-9188: 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산(Bayer사 제조)

경도: 쇼어-A(Shore-A) 경도계로 측정

300% MOD: 300% 신장시 단위면적당 받는 힘(kgf/㎠)

초기TS: 제조 직후 파괴시 인장강도(kgf/㎠)

초기EB: 제조 직후 파단연신율(%)

노화TS: 120℃에 2일간 방치후 파괴시 인장강도(kgf/㎠)

노화EB: 120℃에 2일간 방치후 파단연신율(%)

180℃ REV: 180℃ 고온 가류시 가교결합 파괴율(reversion ratio, %)

MDR 기기를 이용하여 180℃에서 아래의 식을 이용하여 계산

REV(%) = (최대토크-10분에서의 토크)/(최대토크-최소토크)*100

200℃ REV: 200℃ 고온 가류시 가교결합 파괴율(reversion ratio, %)

MDR 기기를 이용하여 200℃에서 아래의 식을 이용하여 계산

REV(%) = (최대토크-6분에서의 토크)/(최대토크-최소토크)*100

PICO: 마모성에 관련한 피코 어브레이젼 테스트(Pico abrasion test)로서, 비.에프. 굿리치 어브레이젼 테스트(B.F. Goodrich Abrasion Test)를 이용하여 80회 회전후 마모된 값(g)

H-BU: 발열성(Heat Build-Up)에 관련한 테스트로서, 페리(Ferry) 발열테스트기를 이용하여 측정한 온도(℃). 온도가 낮을수록 내발열성이 우수함을 나타낸다.

BOT: 블로우아웃(Blow-Out) 테스트로서, 비.에프.굿리치 블로우아웃 테스트( B.F. Goodrich Blow-Out Test)를 이용하여 측정한 시간(분). 시간이 길수록 내블로우아웃의 성능이 우수함을 나타낸다.

[표 2] 완제품 타이어 성능비교

	타이어 1	타이어 2
고무 조성물	실시예 3	비교예
ECE-R 54	84시간	64시간
마모 지수	125	100

상기 표 2에서 사용된 약어 및 용어에 대한 설명은 다음과 같다.

ECE-R 54: 공기압 120 PSI에서 64.14km/시간으로 주행하면서, 주행시간에 따른 적재 지수(Load index)(3150kg에서 100%)를 변화시키면서 사고시까지 걸리는 시간을 측정한 값.

마모 지수: 실차 후 남아 있는 스키드(skid) 깊이를 비교한 것으로서, 타이어 2를 100으로 했을 때의 상대적인 값. 높을수록 마모성능이 우수하다.

상기 표 1을 살펴보면, 메틸렌-비스-4,4'-디페닐 디이소시아네이트와 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산을 함께 사용하여 제조된 본 발명의 실시예 1~4에 따른 고무 조성물은, 이들 중 메틸렌-비스-4,4'-디페닐 디이소시아네이트 하나만을 포함하는 비교예의 고무 조성물에 비하여, 내열노화 특성, 내발열성 및 내마모 특성이 현저히 개선되었음을 알 수 있다. 특히, 메틸렌-비스-4,4'-디페닐 디이소시아네이트와 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산의 사용량을 조절하므로써 원하는 물성을 쉽게 조절할 수 있었으며, 또한 고온 가류시 가교 결합의 파괴율의 비교에서도 본 발명의 실시예 1~4에 따른 고무 조성물이 비교예의 고무 조성물에 비하여 현저히 우수함을 알 수 있었다.

한편 상기 표 2를 살펴보면, 본 발명의 실시예 3에 따른 고무 조성물로 제조된 타이어 1이, 비교예에 따른 고무 조성물로 제조된 타이어 2에 비하여, 내구력 및 내마모 특성에서 상대적으로 우수함을 알 수 있다. 특히 내구력 시험결과(ECE-R 54)의 경우, 타이어 1이 타이어 2에 비하여 20시간을 더 주행하는 우수한 결과를 보여주고 있는데, 이는 상대적으로 내열노화 특성의 차이로 기인된 것으로 보여진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고온 가류시 내마모 특성, 편마모 현상 및 열노화 특성이 개선된, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물을 얻을 수 있다.

Claims

천연고무를 주된 고무성분으로서 포함하는 원료고무 100중량부, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산 0.5~1.0중량부 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 0.5~3.0중량부를 포함하여 이루어지는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 원료고무에는, 주된 고무성분으로서 천연고무가 50중량% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 원료고무에는, 추가적인 고무성분으로서 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 또는 이소프렌 고무가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산과 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 함량비는, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산/메틸렌 디페닐 디이소시아네이트가 중량비로 0.33~1.0인 것을 특징으로 하는, 고온 가류를 위한 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물.