KR100691219B1

KR100691219B1 - 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무조성물

Info

Publication number: KR100691219B1
Application number: KR1020050056308A
Authority: KR
Inventors: 장두영
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-03-12
Also published as: KR20070000735A

Abstract

본 발명은 통상의 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물에서 원료고무로 천연고무 20~80중량% 및 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 고무 (Syndiotactic 1,2-Polybutadiene)가 잘 분산되어 있는 폴리부타디엔 20~80중량%를 포함하는 조성물로부터 제조된 런플랫 타이어는 종래 고무 조성물로부터 제조된 것과 비교하여 고경도, 고인장강도, 내발열, 내피로성, 내크랙성에서 우수하여 런플랫 성능이 우수하며 또한 비중이 무거운 필러를 줄일 수 있어 가벼운 고무 조성물로 중량 감소 역할을 통하여 회전저항을 줄여 연비를 향상시킬 수 있다.

회전저항*런플랫타이어*폴리부타디엔*보강제

Description

런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물{Sidewall insert and bead rubber composition for runflat tire}

본 발명은 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 폴리부타디엔을 일정 함량으로 포함하여 타이어의 내구성 및 회전저항을 향상시킨 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물에 관한 것이다.

종래 런플랫 타이어의 싸이드월부의 강성을 향상시켜 런플랫 성능 확보에 필요한 강도를 얻기 위해서는 보강성 필러를 증량하여 사용하거나 가류제를 증량하여 사용하였다. 이러한 경우에 보강성 필러의 비중이 1.8~2.0 정도로 고무제품의 비중을 높이는 주 원인으로 작용하며, 중량을 낮추지 못하여 타이어 경량화에 많은 문제가 있었다.

또한 내피로성, 내크랙성, 내발열성이 불리해져 요구되는 런플랫 성능을 유지하지 못하고 고무의 파괴로 이어졌다. 특히 셀프 써어포트형 런플랫 타이어는 인써트의 보강으로 인한 중량 증가를 막을 수 없었다.

오늘날 타이어 요구성능은 다양한 소비자들의 기호에 맞게 타이어를 제조하여 공급하는 것으로 안정성을 가장 중시한 형태로써 타이어의 내부 압력 손실시 차량의 하중을 지지하며 일정한 속도와 거리를 안전하게 주행할 수 있어야 한다.

보강성 필러의 비중은 1.8~2.0로서, 사용되는 조건에 맞게 충진할 경우 고무조성물의 중량에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다. 따라서, 보강성 필러의 함량을 줄이면 고무 조성물의 중량감소를 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나 이를 줄일 수 없는 것은 요구되는 물성 수준 때문으로, 만일 물성 수준만 만족된다면 보강성 필러의 양을 줄여 가벼운 고무 조성물을 만들 수 있다. 즉, 보강성 필러의 역할을 해 줄 수 있는 개체가 필요하며, 이러한 개체가 있다면 강도를 유지하며 가벼운 고무 조성물의 제조가 가능하게 된다.

또한, 가류제의 증량을 통한 강성을 높일 경우 현장 가공 중에 분산의 불충분으로 인하여 균일한 물성 확보가 어려우며 스코치 등 현장 가공성이 안 좋아지고 타이어의 내부 압력 손실시 요구되는 런플랫 성능에서 내피로성과 내크랙성이 매우 불리해져 일정량 이상을 사용하는 데는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무의 런플랫 성능을 향상시키고, 보강성 필러의 역할을 수행할 수 있는 대체 물질을 찾아 상기한 문제들을 해결하기 위한 것으로서 통상의 런플랫 타이어용 싸이드월 인서트 및 비드 고무 조성물에서, 원료고무로서 천연고무와 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔 을 포함하는 폴리부타디엔을 적용함으로써 과도한 가류제의 사용을 피하며 일정 수준의 가류제를 사용하므로써 런플랫 성능에 부합되는 물성을 만족하는 고무 조성물을 제조할 수 있어, 내피로성, 내크랙성, 내발열성이 향상되며 동등 수준의 경도와 인장강도 물성을 유지할 수 있음을 확인하였다.

따라서 본 발명의 목적은 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무의 런플랫 성능 및 회전 저항을 향상시키기 위해 내피로성, 내크랙성, 내발열성이 향상되고 비중이 낮은 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무조성물은 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물에 있어서, 원료고무는 천연고무 20~80중량% 및 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 폴리부타디엔 20~80중량%를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 통상의 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무조성물에서, 원료고무로 천연고무 20~80중량%와 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔이 잘 분산되어 있는 폴리부타디엔 20~80중량%를 포함하며, 여기에 추가로 부타디엔 고무를 50중량% 이내로 포함시킨 것을 사용한다.

본 발명의 런플랫 타이어용 싸이드월 인서트 및 비드 고무조성물은 신디오 택틱 1,2-폴리부타디엔(Syndiotactic 1,2-Polybutadiene)을 포함하는 폴리부타디엔을 일정 함량으로 포함함으로써, 상기 포함된 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 고무가 기존의 고무 조성물에 보강 역할을 하는 보강성 필러의 역할을 해주어 보강성 필러로 인한 타이어의 중량 증가를 방지하고, 내피로성, 내크랙성, 내발열성 등이 우수하다.

상기와 같은 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 고무를 포함한 폴리부타디엔의 함량은 전체 원료고무 중 20 내지 80중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직한 바, 20중량% 미만일 경우 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔에 의한 보강성 필러의 역할이 적어 원하는 모둘러스 수준 확보가 어려우며, 또한 80중량%를 초과할 경우 부타디엔 및 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 함량이 너무 높아 혼합 및 압출 가공성의 저하, 내크랙성 및 발열 성능이 저하된다.

또한, 상기 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 고무를 포함한 폴리부타디엔 중의 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 고무는 전체 폴리부타디엔 중 3 내지 35중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 고무의 함량이 3% 미만의 경우 보강성 필러로서의 역할을 할 수 없어 일반 부타디엔고무와 큰 성능차를 얻을 수 없으며, 35중량%를 초과할 경우 모둘러스 급상승으로 적정 수준의 성능을 얻을 수 없다. 가장 바람직하기는 10~20중량% 사용시 가장 적절한 성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 원료고무는 상기 성분 이외에 추가로 부타디엔 고무를 전체 원료고무 중 50중량% 이내로 포함시킬 수도 있다.

한편, 본 발명의 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무조성물은 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 충진제 20~70중량부, 가류제로 유황 0.5~6중량부, 가류촉진제로 설펜아마이드계 0.5~4 중량부, 열화방지제로 0.5~5 중량부를 포함하며, 이러한 첨가제들은 통상 타이어 제조에서 사용되는 것으로서 특별히 한정되지 않는다.

이하 본 발명을 다음의 실시예와 시험예로 설명하고자 하며 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 3

다음 표 1과 같은 조성으로 배합된 고무조성물을 160℃에서 20분간 가류시켰으며, 가류된 쉬트에 대해 ASTM 규정에 의거 인장 특성, Tanδ, 내피로성, 내크랙성, 내발열성, 비중을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 2에 나타내었다.

1. 인장 물성 : 인장시험기(ASTM D 638)를 이용하여 모듈러스, 신장율, 인장 강도를 평가하였다.

2. 내피로성 : FF 시험기를 이용하여 피로 수명(50% 잔존율)을 측정하였다.

3. 내크랙성 : Demattia 시험기를 이용하여 일정 싸이클 후의 크랙 길이를 측정하여 성장 속도를 구하였다.

4. tanδ : 점탄성시험기를 이용하여 측정하였다.

5. 비중 : 자동비중계를 이용하여 측정하였다.

(표 1)

		실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
원료고무	천연고무(STR-20)	30	30	30	30
	신디오택틱 1,2-폴리부타디엔을 포함한 폴리부타디엔⁽¹⁾	70	-	-	-
	부타디엔고무⁽²⁾		70	70	70
카본블랙(GPF)		45	45	65	65
산화아연(KS#2)		5	5	5	5
스테아린산(경화식 P60)		2	2	2	2
노화방지제	노화방지제1(6PPD)	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	노화방지제2(RD)	1.5	1.5	1.5	1.5
유황(분말황)		3.0	3.0	3.0	3.0
가류촉진제(TBBS)		1.5	1.5	1.5	2.0
열화방지제(Bayer KA9188)		1.0	1.0	1.0	1.0
(주) (1) 신디오택틱 1,2 폴리부타디엔을 포함한 폴리부타디엔 : UBEPOL제 VCR617 (2) 부타디엔고무 : 금호석유화학제 KBR01 (상기 성분 중 원료고무는 중량%이고, 나머지 성분은 원료고무 100중량부에 대한 중량부임)

(표 2)

물 성		실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
인장물성	경도(Shore A)	75	65	71	74
	모듈러스(kgf/cm²)	75	40	65	73
	신장율(%)	190	200	150	120
	인장강도(kgf/cm²)	160	145	120	110
내피로성(수명싸이클)		6000	6000	1500	500
내크랙성(성장속도,mm/kc)		0.4	0.4	1.0	2.0
tanδ(80℃)		0.04	0.04	0.08	0.07
비중(g/cc)		1.34	1.35	1.41	1.41

상기 표 2의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명과 같이 종래 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물의 원료고무로서 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 부타디엔을 일정함량으로 포함시킨 경우, 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 폴리부타디엔 고무를 포함하지 않은 비교예에 비해 인장물성 및 내피로성 내크랙성 등 대부분의 물성이 우수한 것으로 보아, 첨가된 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔이 보강성 필러 역할을 수행함으로써 고무의 중량을 증가시켜 비중이 낮고, 인장 물성, 내피로성, 내크랙성, 내발열성이 등이 우수하다.

한편, 런플랫 내구 성능과 회전저항을 측정하기 위하여, 런플랫 내구성능의 경우 타이어를 림 조립 후 내압 2.5kg/㎠상태로 38℃에서 24시간 방치 후 밸브를 빼고 내압을 대기압 상태로 조정하여 하중 400kg, 속도 80km/h로 드럼(직경 1.7m)에서 주행하여 고장 발생시까지의 시간이며 실시예를 콘트롤로 100으로 하여 지수화하였다.

또한, 회전저항의 경우 타이어를 림 조립 후 코스트 다운(Coast Down SAE J2452) 시험법을 이용하여 실시후 실시예를 콘트롤로 100으로 지수화하여 나타내었다.

상기 런플랫내구성능과 회전저항 값을 다음 표 3에 나타내었다.

(표 3)

	실시예 1	비교예 1	비교예 3
런플랫내구성능(지수)	100	10	30
회전저항(지수)	100	95	70

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔을 포함하는 폴리부타디엔 고무를 종래 런플랫 타이어용 싸이드월 인서트 및 비드 고무 조성물의 원료고무에 포함시킨 결과, 첨가된 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔이 보강 필러의 역할을 수행하여 내구성이 우수하고, 가벼운 고무 조성물로 중량 감소 역할을 통하여 회전저항을 줄여 연비를 향상할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 런플랫타이어의 성능 향상을 목적으로 하여 보강성 필러의 함량을 줄이고 이를 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔으로 보강역할을 함으로써 고무의 중량부를 증가시켜 비중이 낮으면서 동일 경도 및 모듈러스에서 인장 특성, 내피로성, 내크랙성, 내발열성이 향상된 싸이드월 인써트 고무 및 비드의 고무 조성물로 런플랫 내구 특성을 만족시키며 중량 증가를 막아 연비 성능을 향상시키는 고무 조성물을 제공한다.

Claims

런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물에 있어서,

원료고무는 천연고무 20~80중량%, 및 전체 폴리부타디엔 중 신디오태틱 1,2-폴리부타디엔을 3~35 중량%로 포함하는 폴리부타디엔 20~80중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어용 싸이드월 인써트 및 비드 고무 조성물.
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