KR100703847B1 - 블로우-아웃성이 개선된 트럭 및 버스 래디얼 타이어용비드 필러 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블로우-아웃성이 개선된 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 타이어 비드부와 차량의 림(Rim) 사이의 마찰열 상승으로 인한 타이어 비드부의 세퍼레이션을 방지하므로써 블로우-아웃성을 개선시킨, 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물에 관한 것이다.
블로우-아웃성, 트럭, 버스, 타이어, 비드 필러, 고무, 조성물
Description
본 발명은 블로우-아웃성이 개선된 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 타이어 비드부와 차량의 림(Rim) 사이의 마찰열 상승으로 인한 타이어 비드부의 세퍼레이션을 방지하므로써 블로우-아웃성을 개선시킨, 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물에 관한 것이다.
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, 버스 래디얼 타이어의 비드 필러부에 대해서는, 장시간 주행 후에도 타이어와 림과의 마찰열 감소로 인한 세퍼레이션을 방지할 수 있어야 하고, 경도, 내발열성 및 블로우-아웃(Blow-out)성 등의 향상 또한 요구되고 있는 상황이다.
상기와 같은 요구특성을 만족하기 위하여, 종래에는 일반적으로 트럭 및 버스 래디얼 타이어의 비드 필러부의 물성 개선을 위하여 원료 고무 개질 즉, 천연 고무와 합성 고무의 혼용비율 변경 혹은 충전재 조성물 및 첨가량 변경 등을 통하여 제반 성능을 개선시키고자 하였다. 그러나 이러한 방법들은 발열특성과 블로우-아웃성을 동시에 개선할 수 없다는 문제점을 갖고 있었다.
한편, 트럭 및 버스용 래디얼 타이어의 비드 필러부의 물성 개선을 위하여 다양한 고무 조성물의 개발이 행하여져 왔는데, 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제2002-0042110호에는, 열노화 특성이 우수한 타이어의 에이펙스용 고무 조성물로서 천연고무 100중량부에 0.5~4중량부의 1,6-비스(N'N'-디벤질티오카르바모일디티오)헥산 및 가교제로서 0.5~4중량부의 유리 황 또는 오일 처리된 황을 포함하는 고무 조성물이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제1996-0000996호에는, 마모 및 발열 저항을 개선한 공기압 타이어용 고무 조성물로서 비드부의 골심 역할과 충격경도 상승 및 마모량의 감소, 영구 변형 성능의 상승 및 내발열 성능의 상승을 가져와 높은 경도를 요구하는 에이펙스 부분에 적용할 수 있는 고무 조성물이 개시되어 있으며, 또한 대한민국 공개특허공보 제1995-25063호에는 고 보강성 에이펙스 고무 조성물로서, 결합제로서 접착제인 레졸시놀 포름알데히드 수지 및 헥사메톡시 메틸렌아민을 첨가하여 타이어의 내굴곡성 및 저발열의 성능을 유지하도록 한 고경도 고무 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 종래 기술들은, 트럭 및 버스용 래디얼 타이어의 비드부와 카고 및 버스차량의 림과의 마찰에 따른 발열 및 온도상승으로 인한 비드부의 세퍼 레이션(파열) 문제를 궁극적으로 개선시키기에는 한계가 있어, 보다 근본적인 해결방안이 요청되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은, 트럭 및 버스용 래디얼 타이어의 비드 필러부의 고무 조성물의 실리카 및 가황 촉진 시스템 변경을 통하여 비드 필러부의 내열성 및 블로우-아웃성을 개선시킨 비드 필러부 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 천연고무(NR)를 주된 고무성분으로서 포함하는 원료고무 100중량부, 고분산성 실리카 2~20중량부, 실란커플링제 0.2~2중량부, 가황촉진제로서 N,N-디페닐구아니딘(N,N-Diphenylguanidine, DPG) 0.2~2.0중량부 및 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(N-Tertiary Butyl Benzothiazole Sulfenamide, TBBS) 0.2~3.0중량부 및 가교제 0.5~5.0중량부를 포함하여 이루어지는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 비드 필러 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무에는 주된 고무성분으로서 천연고무(NR)가 바람직하게는 80중량% 이상, 더 바람직하게는 90중량% 이상 포함되며, 상기 원료고무가 천연고무 단독으로 이루어져도 무방하다. 상기 원료고무 중의 상기 천연고무의 함량이 80중량% 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) 등 이 더 포함될 수 있으며, 특히 합성고무인 1,4-폴리부타디엔 고무가 0~20중량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 포함되는 상기 고분산성 실리카는 침전에 의해 얻어진 합성 수화 실리카(synthetic hydrated silica)로서, 그 함량이 2중량부 미만이면, 블로우-아웃성이 개선되지 않고, 20중량부를 초과하면, 인장물성이 나빠진다.
본 발명에 따른 트럭 및 버스 타이어용 고무 조성물에 포함되는 상기 실란커플링제는 상기 원료고무와 상기 고분산성 실리카의 혼합성을 개선하기 위해 사용하는 것으로서, 그 함량이 0.2중량부 미만이면, 원료고무와 고분산성 실리카의 혼합이 원활하지 않고, 2중량부를 초과하면, 다른 물성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 비드 필러 고무 조성물에 있어서, 상기 가황촉진제로는, N,N-디페닐구아니딘(N, N-Diphenylguanidine, DPG) 0.2~2.0중량부와 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(N-Tertiary Butyl Benzothiazole Sulfenamide, TBBS) 0.2~3.0중량부가 함께 사용되며, 그 함량비는 N,N-디페닐구아니딘:N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드가 중량비로 1:1.0~1:5.0인 것이 바람직하다. 상기 두종류의 가황촉진제 각각의 함량 및 그 함량비가, 상기한 범위를 벗어나게 되면, 블로우-아웃성이 만족할 만한 수준으로 개선되지 않는다.
본 발명에 따른 비드 필러 고무 조성물에 있어서, 상기 가교제는 유리황 또는 오일 처리된 황을 포함하는 가교제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 가교제의 함 량이 0.5중량부 미만이면, 가교가 만족스럽지 못하게 되고, 5.0중량부를 초과하면, 가교가 지나치게 일어나 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 비드 필러 고무 조성물에는, 상기한 성분들 이외에도, 타이어 비드 필러용 고무 조성물에 통상적으로 사용되는 첨가제들이 더 포함될 수 있는데, 예컨대 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30~65중량부, 공정유 2~5중량부, 산화아연(ZnO) 3~6중량부, 스테아린산 1~3중량부, 보강성 수지 2~5중량부, 가황촉진제 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 1~3>
다음 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1~2 및 비교예의 고무 조성물을 제조하고, 그로부터 고무시편을 제조한 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다.
[표 1]
| 항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 | |
| 조성 (중량부) | 천연고무 | 100 | 100 | 100 |
| 카본블랙 | 38 | 34 | 50 | |
| 고분산성 실리카 | 5 | 10 | - | |
| 실란커플링제 | 0.5 | 1.6 | - | |
| 공정유 | 3 | 3 | 3 | |
| 산화아연 | 5 | 5 | 5 | |
| 스테아린산 | 1 | 1 | 1 | |
| 보강성 수지 | 3 | 3 | 3 | |
| DPG | 0.5 | 0.5 | - | |
| TBBS | 1.4 | 1.4 | 0.8 | |
| 유리황 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |
| 공정성 | 점도 | 56 | 58 | 52 |
| 스코치 타임(t5)(분) | 11 | 12 | 20 | |
| 가류시간(t90)(분) | 8 | 9 | 15 | |
| 인장물성 (노화전) | 경도(JIS) | 62 | 64 | 61 |
| 300% 모듈러스(kgf/㎠) | 150 | 153 | 138 | |
| 인장강도(kgf/㎠) | 278 | 266 | 290 | |
| 파단연신율(%) | 483 | 468 | 530 | |
| 인장물성 (105℃, 5일간 노화후) | 경도(JIS) | 68 | 70 | 70 |
| 100% 모듈러스(kgf/㎠) | 51 | 52 | 62 | |
| 인장강도(kgf/㎠) | 104 | 103 | 78 | |
| 파단연신율(%) | 181 | 170 | 123 | |
| 발열성(℃) | 12 | 12 | 15 | |
| 블로우-아웃성(분) | 49.8 | 59.7 | 28.7 | |
| DMFC: 가로(mm)×세로(mm) | 9.6×6.0 | 19.2×9.3 | 13.0×8.6 | |
상기 표 1에서 사용된 약어 및 용어에 대한 설명은 다음과 같다.
천연고무: 표준 말레이시아산 천연고무(SMR-5CV).
카본블랙: N330
고분산성 실리카: 침전에 의해 얻어진 합성 수화 실리카(제품명:Z115)
실란커플링제: 제품명 X50S (N330, 50% + Si-69, 50%)
공정유: 아로마틱 오일
보강성 수지: 비반응성 열가소성 수지(Dyphene-8318)
DPG: N,N-디페닐구아니딘(KUMAC-D)
TBBS: N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(KUMAC-NS)
유리 황: 유리 황(free sulfur)(MIDAS SP-325, 미원상사)
점도: 무니 점도계를 사용하여 측정
스코치 타임: 레오미터를 이용하여 배합고무를 5% 가류하는 데에 걸린 시간(분)
가류시간: 레오미터를 이용하여 배합고무를 90% 가류하는 데에 걸린 시간(분)
300% 모듈러스: 300% 신장시 단위면적당 받는 힘
100% 모듈러스: 100% 신장시 단위면적당 받는 힘
발열성: 페리(Ferry) 발열테스트기를 이용하여 측정한 온도(℃). 온도가 낮을수록 내발열성이 우수함을 나타낸다.
블로우-아웃성: 비.에프.굿리치 블로우-아웃 테스트( B.F. Goodrich Blow-Out Test)를 이용하여 측정한 시간(분). 시간이 길수록 내블로우-아웃의 성능이 우수함을 나타낸다.
DMFC: 디마티아 플렉스 크랙킹 테스트(DeMattia Flex Cracking Test)에 의해 측정된 값. 가로×세로의 값이 클수록 고무가 쉽게 찢겨짐을 나타낸다.
상기 표 1을 살펴보면, 보강재로서 카본블랙 외에 고분산성 실리카를 사용하고, 실란 커플링제를 사용하였으며, 가황촉진제로서 N,N-디페닐구아니딘과 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드를 함께 사용하여 제조된 본 발명의 실시예 1 및 2의 고 무 조성물의 경우, 보강재로서 카본블랙만을 사용하고, 가황촉진제로서 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드만을 사용하여 제조된 비교예의 고무 조성물에 비하여, 스코치 타임 및 가류시간 등의 공정성에서 우수한 결과를 나타내었고, 인장물성의 내 노화특성에서도 보다 우수하였으며, 특히 발열 특성 및 블로우-아웃성 측면에서 현저하게 개선되었음을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 특히 발열 특성 및 블로우-아웃성, 즉, 고무가 열에 의해 폭발되는 시간이 길어지는 특성이 현저하게 개선된 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물을 얻을 수 있다.
Claims (5)
- 원료고무 전체 중량을 기준으로 천연고무를 80중량% 이상 포함하는 원료고무 100중량부, 고분산성 실리카 2~20중량부, 실란커플링제 0.2~2중량부, 가황촉진제로서 N,N-디페닐구아니딘 0.2~2.0중량부 및 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드 0.2~3.0중량부 및 가교제 0.5~5.0중량부를 포함하여 이루어지는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 원료고무에는, 주된 고무성분으로서 천연고무가 80중량% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 고분산성 실리카는 침전에 의해 얻어진 합성 수화 실리카인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 N,N-디페닐구아니딘과 N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드의 함량비는, N,N-디페닐구아니딘:N-t-부틸 벤조티아졸 설펜아미드가 중량비로 1:1.0~1:5.0인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 가교제는 유리황 또는 오일 처리된 황을 포함하는 가교제인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 래디얼 타이어용 비드 필러 고무 조성물.
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|---|---|---|---|---|
| KR970001073B1 (ko) * | 1988-12-28 | 1997-01-25 | 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니 | 황가황 가능 고무용 경화 시스템 |
| US20020036043A1 (en) | 2000-08-03 | 2002-03-28 | Georges Marcel Victor Thielen | Runflat tire having a rubberized insert containing 1,6-bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldithio)-hexane |
| KR100388629B1 (ko) | 2000-08-24 | 2003-06-25 | 금호산업주식회사 | 실리카 충진 고무조성물 및 동 조성물에 의한 고무배합방법 |
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2005
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Patent Citations (4)
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