KR100713704B1 - 내구성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지고무조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내마모성능, 내마멸성능 및 내구성이 향상된 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연고무 및/또는 부타디엔고무를 포함하여 이루어진 원료고무에 대하여, 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트, 섬유 충전재, 안티리버젼제인 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트와 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠을 첨가하므로써 내마모성능, 내마멸성능 및 내구성능이 향상된 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물에 관한 것이다.
림플랜지 고무 조성물, 내마모성능
Description
본 발명은 내마모성능, 내마멸성능 및 내구성이 향상된 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연고무 및/또는 부타디엔고무를 포함하여 이루어진 원료고무에 대하여, 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트, 섬유 충전재, 안티리버젼제인 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트와 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠을 첨가하므로써 내마모성능, 내마멸성능 및 내구성능이 향상된 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물에 관한 것이다.
트럭, 버스 타이어의 구성 성분 중 림플랜지는 타이어 비드부를 보강하고, 조종안정성 및 제반 특성을 발현하는 중요한 구성 성분으로서, 주행중 보행자용 연석이나 이물질로부터 카카스층을 보호하고, 타이어 트레드 노면에서 오는 충격을 완화하여 스트레스를 해소시켜 주고, 승차감을 부여해 주는 역할을 하며, 림으로부터 마멸(체이핑)되는 현상에 견디며, 사용기간 동안 내구성능이 유지되도록 설계되어야 한다.
구조적인 측면으로는, 타이어가 장착되는 림의 형상에 따라 프로파일 조정에 의한 형상변경으로 비드부를 보강하면, 마멸 현상을 어느 정도는 방지할 수 있다. 한편, 사이드월 두께가 두꺼운 경우 가류시 부피 과다로 인한 겹침성 에어 함입 불량 발생으로 제품 사용시 분리 사고 요인이 되며, 사이드월 두께가 얇을 경우 타이어 주행 중 휠과의 마찰로 휠과 맞닿는 부위, 즉 림 라인(RIM LINE)이 갈라지는 크랙(CRACK) 사고가 발생할 수 있다.
림 플랜지 고무 조성물에 의한 효과도 중요한 인자로서 작용하고 있다. 일반적으로 원료고무로서 이종 또는 삼종 성분의 천연고무, 부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무를 적정량 채용하면, 인장물성 등 제반 특성을 유지하면서 내마모 특성 및 내마멸 현상을 향상시킬 수 있다.
또 보강성 충전재인 카본블랙에 의한 고무의 보강 성능은 종래부터 그 비표면적(입자경)과 구조가 지배적인 요인이라고 생각되고 있으며, 요구 특성에 대응하여 다양한 종류가 있다. 그래서 고무 성분과의 배합에 있어서는 용도 특성에 적합한 다양한 종류의 카본블랙을 선택하여 사용하고 있다. 타이어 사이드월부의 림 플랜지는 동일한 가혹한 주행 조건하에서는 고도의 내마모성을 요구하는 고강도 카본블랙을 적용하고 있다.
최근 타이어의 고성능화와 주행의 가혹 조건하에서는, 요구되는 성능도 고도화되고, 특히 고내마모성과 저발열성을 겸비하는 것이 무엇보다 중요하다. 일반적으로 카본블랙의 비표면적과 구조가 발달하면 내마모성은 증대하는 반면, 발열성이 높게 되어 양쪽 특성에는 이율배반적인 관계가 있다. 따라서 고무 조성물에 고내마 모성과 저발열성을 동시에 부여하는 것은 극히 곤란하다. 이 문제를 해결하기 위해서는 특정의 특성을 가진 카본블랙을 사용하는 것이 종종 제안되고 있다.
그러나, 종래에 제안된 원료고무 성분의 조정 및 특정 카본블랙의 사용 등의 방법으로도, 기본 물성은 동등수준으로 유지하면서 내마모성, 내구성 등을 향상시키는데에 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 개선하여, 고무 조성물에 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트(composite)를 첨가하고, 섬유 충전재를 적용하면서 안티리버젼제를 일정량 첨가하므로써, 고강도 충전재의 분산성 향상에 의하여 인장 물성에서 경도가 상승하는 것 이외에 고무 조성물의 분산성, 내마모성능, 내마멸 성능, 내구성능이 향상되는 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물은, 원료고무 100중량부에 대하여, 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트 0.1~40중량부, 섬유 충전재 0.1~10중량부, 안티리버젼제인 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트 0.2~5.0중량부, 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠 0.2~5.0중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 원료고무로는 천연고무, 부타디엔고무 또는 천연고무와 부타디엔고무의 혼합물로 된 혼합고무 중 어느 고무나 사용이 가능하다. 혼합고 무의 경우, 천연고무와 부타디엔고무의 혼합비율에는 특별히 한정이 없다.
본 발명에 사용되는 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트 함량은 0.1~40중량부인 것이 바람직하다. 상기 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트 함량이 0.1중량부 미만일 경우, 분산성의 개선 효과가 나타나지 않으며, 40중량부를 초과할 경우, 물성유지가 어려워 오히려 내마모성능이 하락할 가능성이 있다. 또한 상기 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트는 무늬점도가 30~70이며, 시스 함량이 96중량% 이상, 신디오탁틱 폴리부타디엔(SPB)의 함량이 1~40중량% 범위인 것이 바람직한데, 무늬점도가 30미만이면 차가운 흐름이 발생하여 상온에서 보관시 저장안정성이 불리하며, 70을 초과하면 점도가 높아져 가공성이 불리하고, 시스 함량이 96중량% 미만이면 마모 및 마멸특성이 떨어지며, SPB는 이 범위를 벗어나면 물성이 일반 부타디엔 사용분과 별로 차이가 없으며 가공성이 열세하므로 바람직하지 않다. 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트의 종류 및 특성을 하기 표1에 나타내었다.
본 발명에서 사용되는 섬유 충전재는 화이버 함량이 40~50중량%이고, 바인더 폴리머(BINDER POLYMER) 함량이 50~60중량%이며, 비중이 1.1±0.2인 것이 바람직하다. 상기 섬유 충전재의 사용량은 0.1~10중량부가 바람직한데, 사용량이 0.1중량부 미만일 경우, 내마모성, 내마멸 성능의 개선 효과가 나타나지 않으며, 10중량부를 초과할 경우, 배합시 분산성이 불량하여 물성이 떨어지고 오히려 내마모성, 내마멸성능이 하락할 가능성이 있다.
상기 섬유 충전재 중의 화이버로는 1~2mm 크기의 아라미드(예:폴리-파라-페닐렌테레프탈아라미드(POLY-p-PHENYLENETEREPHTHALAMIDE)인 것이 바람직한데, 1~2mm 크기의 섬유 충전재를 고무 조성물에 첨가하는 경우에는, 고분자의 낮은 기계적 물성을 개선하여 제반 인장 물성의 변화없이 소량 적용에도 경도 상승의 기계적 강도를 획기적으로 향상시켜 준다.
상기 섬유 충전재 중의 바인더 폴리머는 천연고무(NR), 부타디엔고무(BR), 아크릴로니트릴고무(NBR), 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 부틸고무(IIR) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 섬유 충전재로서 시판되는 제품으로서는, BAYER사 Rhenogran P91-40/EPDM, Rhenogran P91-40/NR, Rhenogran P91-40/NBR, Rhenogran P91-50/BR 등의 제품이 있다.
본 발명에서 사용되는 리버젼 특성을 향상시키는 안티리버젼제는 하이브리드 가교(Hybrid crosslinking)를 형성하여 폴리머-폴리머를 연결하는 가교결합을 보다 안정하게 형성시켜 내구성능을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명에서 안티리버젼제로 사용되는 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트는, 폴리머의 탄소 원자와 황 사이에 하이브리드 결합(hybrid crosslink)을 형성시키는 것으로서, 시판되는 제품으로는 Duralink HTS(DHTS)가 있다. 본 발명에서 또 다른 안티리버젼제로 사용되는 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠은 타이어의 내구수명동안 동적 특성을 유지해 주는 것으로서, 시판되는 제품으로는 Perkalink 900(Pk900)이 있다.
상기 두 종류의 안티리버젼제의 사용량은 각각 0.2~5.0중량부가 바람직하며, 각각 0.2중량부 미만일 경우, 내구성의 효과가 없으며, 5.0중량부를 초과할 경우 내구성의 개선효과가 더 이상 나타나지 않는다.
본 발명에서는 고무 조성물에 보강제로서 통상적으로 사용되는 카본블랙 및/또는 실리카를 통상적인 양으로 첨가할 수 있는데, 그 종류에는 특별한 제한이 없다. 바람직하게는 2종의 카본블랙을 고무 성분에 배합, 혼련하여 일차 혼련물을 얻고, 제3의 필러인 실리카를 고무 성분에 배합, 혼련하여 얻어진 혼련물과 일정 비율로 혼련하여 얻어진 혼련물을 사용할 수 있으며, 이때 바람직하게 사용될 수 있는 것들의 예를 각각 하기 표2(카본블랙)와 표3(실리카)에 나타낸다.
그 밖에 본 발명의 고무 조성물은 통상의 트럭, 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물에 사용되는 기타 첨가제 및 배합제를 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 하기 실시예와 비교예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있고, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
및
비교예
1) 시험 고무의 준비
시험 고무 배합물의 배합사양은 하기의 표 4와 같다.
① 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트(UBEPOL-VCR412) : 무늬점도 45, 시스함량 98중량%, 폴리부타디엔의 함량이 12함량%로 구성된 제품이다.
② 섬유 충전재 : 화이버 함량이 40중량%이고 바인더 함량이 60중량%로 구성되며, 비중이 1.1±0.2로, 상기 화이버는 1~2mm 크기의 아라미드이며, 바인더는 천연고무이다.
③DHTS : 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트, Flexsys사 제품.
④Perkalink 900(Pk900) : 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠, Flexsys사 제품.
2) 물성 결과
배합 고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고, 그 결과를 하기 표5에 나타내었다.
상기 표5의 물성 시험에 나타난 결과로 알 수 있는 바와 같이, 안티리버젼제와 섬유 충전재의 첨가량은 동일하게 유지하면서 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트 첨가량이 본 발명의 범위내에서 증가함에 따라 분산성 향상과 함께 경도 상승과 내마모 특성 및 내노화 특성이 확연히 개선됨을 알 수 있다.
여기서, 노화특성(105℃/2~3일)은 노화전의 동적점탄성 특성치인 tanδ을 기준으로 하여, 2, 3일 노화후 tanδ의 상대적인 비율로서 수치가 작으면 변화폭이 적어 내구특성이 향상됨을 나타낸다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따라 고무 조성물에 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트를 첨가하고, 섬유 충전재를 적용하면서 안티리버젼제를 일정량 첨가하므로써, 고강도 충전재의 분산성 향상에 의하여 인장 물성에서 경도가 상승하는 것 이외에 고무 조성물의 분산성, 내마모성능, 내마멸성능, 내구성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
Claims (6)
- 원료고무 100중량부에 대하여, 무늬점도가 30~70이며, 시스 함량이 96중량% 이상, 신디오탁틱 폴리부타디엔의 함량이 1~40중량% 범위인 부타디엔 고무와 신디오탁틱 폴리부타디엔의 컴퍼지트 0.1~40중량부, 섬유 충전재 0.1~10중량부, 안티리버젼제로서 디소듐헥사메틸렌-1,6-비스-티오설페이트 디하이드레이트 0.2~5.0중량부 및 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠 0.2~5.0중량부를 포함하는 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무 및 부타디엔 고무의 단독 또는 천연고무와 부타디엔고무의 혼합고무를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 섬유 충전재는 화이버 함량이 40~50중량%이고, 바인더 폴리머 함량이 50~60중량%이며, 비중이 1.1±0.2인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물.
- 제 4항에 있어서, 상기 화이버는 1~2mm 크기의 아라미드인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물.
- 제 4항에 있어서, 상기 바인더 폴리머는 천연고무, 부타디엔고무, 아크릴로니트릴고무, 에틸렌프로필렌고무 및 부틸고무 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스 타이어용 림플랜지 고무조성물.
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Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |