KR100696288B1

KR100696288B1 - 내마모성이 개선된 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무조성물

Info

Publication number: KR100696288B1
Application number: KR1020050047907A
Authority: KR
Inventors: 박병호
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2007-03-19
Also published as: KR20060126187A

Abstract

본 발명은 내마모성이 개선된 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아라미드 단섬유를 포함하므로써 내마모성을 개선시킨, 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물에 관한 것이다.

내마모성, 트럭, 버스, 타이어, 림 플랜지, 고무, 조성물

Description

내마모성이 개선된 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물{RIM FLANGE RUBBER COMPOSITION FOR TRUCK AND BUS TIRE WITH IMPROVED ABRASION RESISTANCE}

최근 트럭, 버스 차량의 고성능화 및 양호한 도로 조건으로 인하여 차량주행속도가 현저하게 높아져 고속주행이 가능할 뿐만 아니라, 특히 카고 차량의 경우에는 적재 중량이 증가되는 등, 트럭 및 버스 타이어에 가해지는 가혹도가 점차 커지고 있는 상황이다. 따라서, 트럭 및 버스 타이어의 림과 접촉부위인 림 프랜지 고무는, 차량의 림에서 직접적으로 전해지는 고발열에 대한 열 노화 특성이 우수해야 하며, 또한 급제동시 내지 고하중 조건 하에서 림과의 마찰에 의해 림 프랜지 고무가 마멸되어 내구력이 하락하고 사고가 초래되는 것을 막기 위하여, 내마모성이 우수해야 한다. 이와 같은 요구특성 때문에, 트럭 및 버스 타이어에 일반적으로 사용되는 림 프랜지 고무 조성물의 제조에는, 원료고무로서 천연고무와 부타디엔 고무 가 함께 사용되고, 또한 내마모성의 부여를 위하여 많은 양의 카본블랙이 사용되고 있다. 그러나, 많은 양의 카본블랙을 사용할 경우, 이로 인해 발열이 증가하기 때문에 오히려 내마모 특성을 하락시키는 요인으로 작용할 수 있다.

따라서, 발열특성과 내마모 특성을 동시에 개선시킬 수 있는, 보다 근본적인 해결방안이 요청되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은, 발열특성과 내마모 특성이 동시에 개선된 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 천연고무(NR)와 부타디엔 고무(BR)를 주된 고무성분으로 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 단섬유(Aramid short fiber) 1.5~5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 림 플랜지 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무에는 주된 고무성분으로 천연고무(NR)와 부타디엔 고무(BR)를 포함하며, 바람직하게는 천연고무(NR)가 40~60중량%, 그리고 부타디엔 고무(BR)가 40~60중량%의 함량 범위 내에서 포함된다. 상기 원료고무 중의 천연고무 및 부타디엔 고무의 함량이 각각 상기한 범위를 벗어나면, 트럭 및 버스 타이어 림 플랜지용 고무 조성물로는 적합하지 않게 된다. 또한, 상기 원료고무에는, 추가적인 고무성분으로서 스티렌-부타디엔 고 무(SBR), 이소프렌 고무(IR) 등이 더 포함될 수도 있다.

본 발명에 따른 림 플랜지 고무 조성물에 포함되는 상기 아라미드 단섬유(Aramid short fiber)는 림 프랜지 고무 조성물에 저발열 특성을 부여하면서 동시에 내마모성을 증가시키기 위해 사용되는 것으로서, 그 화학식명은 폴리-(파라페닐렌 테레프탈아미드)(Poly-(paraphenylene terephthalamide))이다. 상기 아라미드 단섬유의 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 1.5중량부 미만이면, 발열성 및 내마모성의 개선이 만족스럽지 않고, 5중량부를 초과하면, 점성 등의 유변특성이 나빠질 우려가 있다.

상기 아라미드 단섬유로는, 그 기본 물성으로 24~25MPa의 영(Young's) 모듈러스, 2400~3000MPa의 인장강도, 3~4%의 파단연신율 및 20~700의 애스팩트 비(aspect ratio)를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 아라미드 단섬유의 길이는 1~5mm인 것이 바람직한데, 이 길이가 1mm 미만이면, 내마모성의 개선이 충분치 않게 되고, 5mm를 초과하면, 원료고무와의 혼합이 불량해진다. 또한, 상기 아라미드 단섬유는, 원료고무와의 혼합특성을 보다 개선하기 위하여, 레소시놀 포름알데히드 및 공정 조제를 함유한 코팅용 라텍스 고무 조성물로 표면이 코팅된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 림 플랜지 고무 조성물에는, 상기한 성분들 이외에도, 타이어 림 플랜지용 고무 조성물에 통상적으로 사용되는 첨가제들이 더 포함될 수 있는데, 예컨대 원료고무 100중량부에 대하여 스테아린산 1~3중량부, 산화아연(ZnO) 3~6중량부, 카본블랙 40~80중량부, 공정유 2~5중량부, 불용성 황 2~4중량부, 가황 촉진제 0.5~1.5중량부, 황 기여제 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 1~3 및 비교예>

다음 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1~3 및 비교예의 고무 조성물을 제조하고, 그로부터 고무시편을 제조한 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다. 또한, 상기에서 얻어진 고무 조성물을 12R22.5 RAO1 타이어에 적용하여 재생성을 평가하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

[표 1]

항목		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
조성 (중량부)	원료고무:NR/BR	40/60	40/60	40/60	40/60
	카본블랙(N330)	71	71	71	71
	아라미드 단섬유	1.5	3.0	5.0	-
	스테아린산	2	2	2	2
	산화아연	5	5	5	5
	공정유	5	5	5	5
	불용성 황(80%)	3	3	3	3
	가황촉진제	0.8	0.8	0.8	0.8
	황 기여제	1	1	1	1
유변특성	토크(MAX)	58.2	57.6	57.5	58.2
	토크(min)	19.6	17.6	17.5	19.8
	T40(분)	6.81	6.94	6.97	6.94
	T90(분)	8.94	9.2	9.4	9.08
무니점도	점도	76.2	73.3	74.3	77.3
무니점도	T05(분)	14.4	15.5	16.5	21.2
인장물성	경도(JIS)	77	79	81	74
	100% 모듈러스(kgf/㎠)	49.8	52.9	56.3	44.6
	300% 모듈러스(kgf/㎠)	175.6	173.5	169.5	172.4
	인장강도(kgf/㎠)	185.4	187.5	177.5	180.1
	파단연신율(%)	318.3	313.2	321.2	313.7
발열성	(X-50)(℃)	34.4	33.9	30.2	35.2
발열성	Set.(%)	97.7	97.5	97.5	98.1
내마모성	DIN(g)	0.064	0.061	0.054	0.068
내마모성	PICO(g)	0.015	0.012	0.013	0.020
재생성	리캡핑 비율(%)	65	75	63	55

상기 표 1에서 사용된 약어 및 용어에 대한 설명은 다음과 같다.

NR: 표준 말레이시아산 천연고무(SMR-5CV).

BR: 부타디엔 고무(제품명 BR-01, 금호석유화학 제조)

아라미드 단섬유: 표면 코팅된 폴리-(파라페닐렌 테레프탈아미드)

(제품명 PPTA, Twarin),

평균 길이: 약 3mm, 영(Young's) 모듈러스: 약 24MPa,

인장강도: 약 2700MPa, 파단연신율: 약 3%,

애스팩트 비: 약 100~500

불용성 황: 80% 순도, 제품명 crystax sulfur.

가황촉진제: N-옥시디에틸벤조티아졸-2-설펜아미드

(N-oxydiethylbenzothiazole-2-sulfenamide, NOBS)

황 기여제: 4,4'-디티오디몰포린(4,4'-dithiodimorpholine)

토크(MAX): 레오미터(Rheometer, MDR100)로 측정한 최대 토크(단위 In·lb)

토크(min): 레오미터(Rheometer, MDR100)로 측정한 최소 토크(단위 In·lb)

T40: 40% 가류 완료 시간

T90: 90% 가류 완료 시간

점도: 무니 점도계를 사용하여, 1분 예열후 4분 경과후 측정

T05: 스코치 타임

100% 모듈러스: 100% 신장시 단위면적당 받는 힘

300% 모듈러스: 300% 신장시 단위면적당 받는 힘

(X-50): 실란커플링제(X-50)의 존재하에, 페리(Ferry) 발열테스트기를 이용하여 측정한 온도(℃). 온도가 낮을수록 내발열성이 우수함을 나타낸다.

Set.: 발열테스트 후, 시료의 높이 편차율(%)

[Set.(%) = (초기 시료높이 - 테스트후 시료높이)/초기 시료높이*100]

DIN: DIN 마모시험기를 사용하여 마모테스트 후 마모된 값(g)

PICO: 내마모성에 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)

리캡핑 비율: 재생 1회 비율

상기 표 1을 살펴보면, NR/BR 원료고무에 아라미드 단섬유를 적용하여 제조 된 본 발명의 실시예 1 내지 3의 고무 조성물의 경우, 아라미드 단섬유를 사용하지 않고 제조된 비교예의 고무 조성물에 비하여, 점도 및 가류속도에는 거의 영향을 미치지 않으면서, 특히 발열 특성 및 내마모성이 현저하게 개선되었으며, 그 결과 타이어의 재생성도 크게 향상되었음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 특히 발열특성과 내마모 특성이 동시에 개선되고, 그에 따라 타이어의 재생성도 향상된 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물을 얻을 수 있다.

Claims

천연고무와 부타디엔 고무를 주된 고무성분으로 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 24~25MPa의 영(Young's) 모듈러스, 2400~3000MPa의 인장강도, 3~4%의 파단연신율 및 20~700의 애스팩트 비를 갖는 아라미드 단섬유 1.5~5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 아라미드 단섬유의 길이는 1~5mm인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아라미드 단섬유는 레소시놀 포름알데히드 및 공정 조제를 함유한 코팅용 라텍스 고무 조성물로 표면이 코팅된 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림 플랜지 고무 조성물.