KR100668628B1 - 환경친화성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 천연고무 단일성분 또는 천연고무와 부타디엔 고무의 혼합물로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 30 ~ 70중량부, 분산제 3 ~ 15중량부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 분산제는 나트륨, 칼륨 소프(Soap) 및 지방산 탄화수소의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기와 같이, 종래의 트레드 고무 조성물에 적용되는 분산제에서 아연을 배제하고, 나트륨 및 칼륨을 포함시킴으로써 친환경 성능뿐만 아니라 발열성능, 리바운드 성능, 내구력 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
친환경성능, 트레드, 발열성능

Description

환경친화성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물{Tread Compound for Truck and Bus Tire}
본 발명은 환경친화성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 특히 분산제에 포함되어 있는 아연을 배제하고, 나트륨 및 칼륨을 추가시켜 친환경성을 개선시키고, 내발열 성능을 향상시키는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
종래의 트레드 고무는 내마모성을 최우선으로 하였기 때문에 이를 개선시키기 위해서 베이스 고무의 조성비를 조절하여 고무의 유리전이온도를 낮추는 방법, 모듈러스를 증가시키기 위한 방편으로 카본블랙의 첨가량을 증가하는 방법, 입자경이 작은 카본블랙의 적용 및 공정조제 및 오일의 함량을 줄이는 방법 등이 주로 사용되어 왔다.
그러나, 트럭/버스용 타이어 트레드의 경우, 타이어의 수명 및 하중을 고려하여 천연고무를 주 베이스 고무로 하고 있으며, 카본블랙의 첨가량을 증가시키고, 입자경을 작게 하는 데 그 한계가 있으며, 또한 이러한 요인들로 인하여 공정 중 발열 및 고점도 현상이 발생되고, 또한 게이지가 두꺼운 트레드의 압출시 스코치 현상이 발생하기도 한다.
상기 트럭/버스용 트레드의 내마모성을 동등수준으로 유지하기 위한 카본블랙의 특성으로는 DBP 흡유량, 질소 흡착 비표면적 값이 높아야 하고, 착색도를 높이기 위해 기존의 카본블랙 대비 입자경 분포도를 좁게 하는 것이 일반적인 방법이다.
이와 같은 특성을 개선하기 위해서 종종 고무 배합물에 공정조제를 적용하게 되는데, 이들은 점도와 발열을 낮게 해주는 역할을 하나, 또한 고무 물성까지도 하락시키는 경우가 대부분이다.
종래에는 트럭/버스용 고무 조성물의 분산성을 개선하기 위한 분산제로서 아연, 칼륨 소프(Soap) 및 지방산 탄화수소의 혼합물로 구성된 것으로, 2 ~ 4 중량부를 적용하였다.
그러나, 상기 분산제는 아연을 함유하고 있어 환경에 유해하다고 하여 법적으로 규제하고 있는 실정이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 트럭 및 버스 타이어용 트레드의 분산제에 포함되어 있는 아연솝을 적용하지 않고, 대신 칼륨과 나트륨을 포함시켜 친환경 성능뿐만 아니라 내발열 성능 및 리바운드 성능을 향상시키는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 천연고무 단일성분 또는 천연고무와 부타디엔 고무의 혼합물로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 30 ~ 70중량부, 분산제 3 ~ 15중량부를 포함함을 특징으로 한다.
상기에서 원료고무는 천연고무와 부타디엔 고무의 혼합물을 적용시키는 데, 이 때 천연고무는 50 ~ 99중량부, 부타디엔 고무는 1 ~ 50중량부 적용시키는 것이 바람직하다.
상기 분산제는 나트륨, 칼륨 소프(Soap) 및 지방산 탄화수소의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기에서 나트륨은 분산제 전체 함량의 0.5 ~ 1.5%, 칼륨 소프는 분산제 전체 함량의 7 ~ 12%을 적용시키고, 나머지는 지방산 탄화수소가 적용되는 것이 바람직하다.
상기 지방산 탄화수소는 바람직하게는, 지방산 에스테르이다.
상기에서 카본블랙을 30중량부 미만으로 첨가시키면 트럭 및 버스용 트레드로서의 내마모성능을 발휘하기 힘들며, 카본블랙을 70중량부를 초과하여 첨가시키면 압출 공정에서 발열 문제가 발생하거나 컴파운드 중의 카본 분산도가 하락하여 완제품에서의 성능이 하락되므로 바람직하지 못하다.
또한, 상기에서 분산제를 3중량부 미만으로 첨가시키면 분산제의 역할이 미미하고, 분산제를 15중량부를 초과하여 첨가시키면 포화상태가 되어 더 이상의 분 산 효과가 없다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.
<비교예>
다음 표 1에 지시된 배합비와 같이, 천연고무 60중량부, 부타디엔 고무 40중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 57중량부, 아연화 4중량부, 스테아린산 1.5중량부, 왁스 1.0중량부, 노화방지제 3.5중량부, 분산제1 6중량부, 가류제 2.2중량부, 촉진제 0.9중량부, 지연제 0.2중량부를 포함하며, 이를 밴버리믹서를 이용하여 트레드 고무시편을 제조하였다.
<실시예>
분산제1 6중량부 대신 분산제2 6중량부를 적용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
<표 1> 비교예 및 실시예의 고무조성물
구분 비교예 실시예
천연고무 60 60
부타디엔 고무 40 40
카본블랙 57 57
아연화 4.0 4.0
스테아르산 1.5 1.5
왁스 1.0 1.0
노화방지제 3.5 3.5
분산제 1 6.0 -
분산제 2 - 6.0
가류제 2.2 2.2
촉진제 0.9 0.9
지연제 0.2 0.2
1)상기 분산제 1은 아연, 칼륨 소프 및 지방산 탄화수소의 혼합물로 이루어진다.
2) 상기 분산제 2는 나트륨, 칼륨 소프 및 지방산 에스테르의 혼합물로 이루어진다.
<시험예 1>
비교예와 실시예 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표 2에 나타난 바와 같다.
(1)발열성능은 온도상승이 낮을수록 우수한 것을 나타낸다.
(2)마모성능은 발생량이 적을수록 우수한 것을 나타낸다.
(3)리바운드는 그 수치가 클수록 우수한 것을 나타낸다.
(4)모듈러스 - 측정은 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기(모델 4502)로 실시한다. 300% 모듈러스는 시편을 300% 신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는 것이다.
(5)가류시간은 그 수치가 작을수록 가류시간이 짧다는 것을 나타낸다.
<표 2> 비교예 및 실시예의 물성 측정 결과
구분 비교예 실시예
공정성 100℃점도 81 75
125℃점도 71 65
스코치 타임(t5) 28.9 27.2
최대 토크 50 49
최소 토크 15.8 14.7
가류시간(t90, min) 21.3 19.8
인장 물성 경도 70/74 70/74
300% 모듈러스 137/177 136/172
인장강도 237/196 242/211
신율 489/336 498/373
발열(온도차) 29.6 26.4
리바운드(1st) 40.9 43.4
피코(Pico) 마모 손실량(mg) 18 15
딘(Din) 마모 손실량(mg) 800 720
상기 표 2에 나타난 바와 같이 물성 측정 결과는 다음과 같다.
1)본 발명에 따른 실시예는 발열성능 및 리바운드 성능면에서 비교예보다 크게 개선되었음을 알 수 있다.
2)본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 내구력은 물론 내마모 성능에서도 크게 개선되었다.
상기와 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.
상기와 같이, 종래의 트레드 고무 조성물에 적용되는 분산제1 대신 분산제2를 사용함으로써 친환경 성능뿐만 아니라 발열성능, 리바운드 성능, 내구력 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서,
    천연고무 단일성분 또는 천연고무와 부타디엔 고무의 혼합물로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 30∼70중량부, 나트륨 및 칼륨 소프(Soap) 및 지방산 에스테르의 혼합물인 분산제 3∼15중량부 포함함을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
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