KR100650011B1

KR100650011B1 - 분산성이 우수한 트럭/버스용 타이어 고무 조성물

Info

Publication number: KR100650011B1
Application number: KR1020050061689A
Authority: KR
Inventors: 최윤희
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-11-27

Abstract

본 발명은, 카본블랙 함유 고무 조성물 내에, 분산제로서 아연 비누와 지방산 에스테르의 혼합물을 포함하는 트럭/버스용 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 분산제를 포함하는 용 고무 조성물은, 카본블랙의 분산성이 개선되어, 점도, 발열성을 낮추면서도, 인장강도, 300% 모듈러스 및 내마모성이 향상된 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

카본블랙, 트럭/버스용 타이어 트레드, 분산제

Description

분산성이 우수한 트럭/버스용 타이어 고무 조성물{TIRE RUBBER COMPOUND FOR TRUCK AND BUS WITH HIGH DISPERSITY}

본 발명은, 분산성이 우수한 카본블랙 함유 고무 조성물에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 아연 비누와 지방산 에스테르의 혼합물을 포함하는 분산제를 포함하는 트럭/버스용 타이어 트레드용의 카본블랙 함유 고무 조성물에 관한 것이다.

종래에는 트레드 고무 조성물의 내마모성을 개선시키기 위하여, 베이스 고무의 조성비를 조절하여 고무의 유리전이온도를 낮추는 방법, 모듈러스를 증가시키기 위하여 카본블랙의 첨가량을 증가시키는 방법, 입자경이 작은 카본블랙을 적용하는 방법, 공정조제 및 오일의 함량을 줄이는 방법 등이 사용되어 왔다.

그런데, 트럭/버스용 타이어 트레드용 고무 조성물의 경우에는 타이어의 하중 및 수명을 고려하여 천연고무를 주 베이스 고무로 사용하고 있는데, 트럭/버스용 트레드의 내마모성을 위하여 DBP 흡유량 및 질소 흡착 비표면적 값이 높은 카본블랙을 선택하고, 착색도를 높이기 위해 기존의 카본블랙보다 입자경 분포도를 좁게 하여 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 카본블랙을 적용하면 공정중 발열 및 고점도 현상이 발생할 염려가 있고 및/또는 트럭/버스용의 게이지가 두꺼 운 트레드를 압출할 때 스코치 현상이 발생하기도 한다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 종종 고무 혼합물에 금속 비누 및 지방산 탄화수소의 혼합물로 구성된 분산제 등의 공정조제를 적용하게 되는데, 이들은 점도와 발열을 낮추어 주는 역할을 하지만, 또한 고무 조성물의 제반 기본물성을 하락시키는 경우도 다발하여 적용에 어려움이 있었다.

본 발명은 카본블랙과의 혼화성을 개선하여, 고무 조성물의 제반 기본물성을 하락시키지 않으면서, 점도와 발열성을 낮추고, 내마모성을 현저히 향상시키는 특성을 가지는 분산제를 포함하는, 카본블랙 함유 고무 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30~70중량부, 아연 비누와 지방산 에스테르의 혼합물을 포함하는 분산제 0.5~5중량부를 포함하는 트럭/버스용 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.

본 발명의 고무조성물의 원료고무로는 천연고무 또는 천연고무를 주 베이스로 하는 혼합고무를 사용할 수 있으나, 천연고무 단일의 원료고무를 사용하는 것이 바람직하다. 단일 또는 혼합하여 사용하는 천연고무의 종류에 특별한 제한은 없다.

본 발명의 고무조성물에 사용되는 카본블랙은 그 종류에 특별한 제한이 없이, 타이어 트레드 고무조성물에 사용될 수 있는 종류들을 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 카본블랙은 30~70중량부 사용하는 것이 바람직한데, 그 함량이 30중량부 미만이면, 보강재로서의 역할을 하기에 불충분하고, 70중량부를 초과하면, 조성물의 분산성이 하락하여 제반 물성을 떨어뜨리므로 바람직하지 않다.

본 발명의 고무 조성물에 분산제로서 사용되는 아연비누와 지방산 에스테르의 혼합물은 고무 조성물 내에서, 분산제 중의 아연 이온들이 카본블랙과의 혼화성을 더 좋게 하고, 지방산 에스테르는 고무와의 친화성을 높여 일종의 가소제 및 윤활제 역할을 하므로써 공정성을 향상시킨다. 상기 아연비누와 지방산 에스테르의 혼합물은 고무조성물내에 0.5~5.0중량부 함유되는 것이 바람직한데, 그 함량이 0.5중량부 미만이면, 분산제로서의 기능이 불충분하고, 5.0중량부를 초과하면, 임계농도 이상이 되어 바람직하지 않다. 상기 혼합물내에서 아연비누와 지방산 에스테르의 혼합비는 중량기준으로 20:80~40:60의 범위인 것이 상기한 카본블랙과의 혼화성 향상 및 공정성 향상의 측면에서 바람직하다.

본 발명의 고무 조성물에 사용되는 지방산 에스테르로서는 탄소수 C12~C18의 포화 또는 불포화 지방산 에스테르 또는 그 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고무 조성물에 사용되는 아연비누로서는 아연 함량을 최대한 줄인 것, 예로서 아연비누 중의 아연 함량이 1~10중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 아연함량이 1중량% 미만이면 분산효과가 불충분하게 되고, 10중량%를 초과하면 극성이 강해져서 실리카와 반응하기 전에 스테아린산 등과 반응할 가능성이 있으므로 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용되는 상기 분산제 혼합물은 고무 조성물 내에서 카본블랙의 분산성을 높여 점도를 떨어뜨리고, 나아가서는 가류 활성제 역할을 하여 스테아린산 함량을 줄이면서도 스코치 안정성 및 가류시간을 유지하면서 내발열 특성을 개선시키는 역할을 한다.

본 발명의 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예로서 아연화, 왁스, 노화방지제, 가류제, 촉진제, 지연제 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위로 배합할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예

표 1의 배합비에 따라 실시예 및 비교예의 고무 조성물을 제조하고, 시편을 제작한 후 타이어의 제반 물성에 대한 표준시험법에 따라 공정성, 인장물성 등의 시험을 실시하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 1 고무 조성물 배합비 (단위:중량부)

배합비	실시예	비교예
천연고무 카본블랙 아연화 왁스 노화방지제	100 57 4.0 2.0 3.5	좌동 좌동 좌동 좌동 좌동
스테아르산 분산제1¹ ⁾ 분산제2² ⁾	2.0 5.0 -	2.0 - 5.0
가류제 촉진제 지연제	2.2 0.9 0.2	좌동 좌동 좌동

¹⁾분산제1 : 아연비누 중의 아연함량이 4.7중량%이고, 아연비누:지방산에스테르의 중량혼합비가 3:7인 지방산염계 분산제

²⁾ 분산제2 : 아연비누 중의 아연함량이 14.5중량%이고, 아연비누:지방산에 스테르의 중량혼합비가 3:7인 지방산염계 분산제

표 2 물성 시험 결과표

	실시예	비교예
공정성 100℃ 점도 125℃ 점도 스코치 타임(t5) 최대토크 최소토크 가류시간(t90, 분) 인장물성(노화전/노화후) 경도 300% 모듈러스(kg/㎠) 인장강도(kg/㎠) 신율(%)	75 65 28.9 49.0 14.7 21.5 65/70 136/177 245/220 501/373	81 71 28.9 50.0 15.8 21.3 65/70 132/170 237/195 489/336
발열(온도차)(℃) 리바운드(1sr)	26.4 43.4	29.6 40.9
피코(PICO) 마모손실량(mg) 딘(DIN) 마모손실량(mg)	15 715	19 810

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 카본블랙함유 고무 조성물에 본 발명의 아연염이 함유된 분산제를 적용한 실시예는 비교예에 비하여, 스코치 안정성 및 기본 물성인 노화 전후의 인장강도, 300% 모듈러스에서 동등 이상의 수준을 나타내면서, 발열특성, 리바운드 특성 및 내마모성이 크게 개선된 것으로 나타나, 특히 하중 부하가 높은 트럭/버스용 타이어에서의 내구력은 물론 내마모 성능도 크게 개선될 것으로 예상할 수 있다.

본 발명에 따른 분산제를 포함하는 카본블랙 함유 고무 조성물은, 카본블랙의 분산성이 개선되어 점도, 발열성을 낮추면서도, 인장강도, 300% 모듈러스 및 내마모성이 향상된 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

Claims

원료고무 100중량부에 대하여, 카본블랙 30~70중량부, 아연 비누와 지방산 에스테르의 혼합물을 포함하는 분산제 0.5~5중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아연비누 중의 아연 함량은 1~10중량%인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연비누:지방산 에스테르의 혼합비는 중량기준으로 20:80~40:60인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.