KR100738670B1 - 타이어 트레드 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 안티리버젼제(anti-reversion agent)를 포함하도록 하여 웨트 트랙션(wet traction), 회전저항특성, 내마모특성, 내발열성이 우수한 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
한편 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 안티리버젼제 이외에 지방산 금속염(Fatty acid metal salt)을 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 안티리버젼제 1∼3중량부 포함한다.
본 발명에서 안티리버젼제는 KA-9188(1,6-Bis(N,N-Dibenzylthiocarbamoyldi
thio)hexane) 또는 HTS(Hexamethylene-1,6-bis(thuosulfate)disodium salt, Dihy
drate)을 사용할 수 있다.
안티리버젼제, KA-9188

Description

타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition}
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 안티리버젼제(anti-reversion agent)를 포함하도록 하여 웨트 트랙션(wet traction), 회전저항특성, 내마모특성, 내발열성이 우수한 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
한편 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 안티리버젼제 이외에 지방산 금속염(Fatty acid metal salt)을 추가로 더 포함할 수 있다.
타이어의 요구특성에는 조정안정성, 승차감, 연비성능, 스노우성능, 제동성능, 내마모특성 등 여러 가지가 있다.
타이어 트레드는 타이어중에서 지면과 접촉하는 유일한 부위로서 카카스(carcass)를 보호하고 지면과의 마찰계수확보로 유효한 제동력 및 조정성 발휘에 기여한다. 이중에서도 특히 중요한 요구 특성은 웨트 트랙션, 내마모, 회전저항이다. 흔히 매직 트라이앵글(magic triangle)에 속하는 위의 3가지 성능은 트레드 오프(tread off) 관계로 동시에 모든 성능을 만족하는 컴파운드를 개발하는 것은 상 당히 어려운 일이다. 예를 들면 웨트 트랙션 성능을 향상시키면 회전저항 특성이 감소하게 되는 것이다. 따라서 상기 3가지 특성을 모두 만족시키기 위한 연구가 계속적으로 이루어지고 있다.
상기의 3가지 특성을 만족시키기 위한 선행기술로 대한민국 특허출원 제1996-0035767에는 보강충진제로 카본블랙과 실리카를 함께 사용하고 원료고무로는 NBR(Nitrille Butadiene Rubber)을 SBR과 혼용해서 사용하여 제동성을 높이고, 회전저항을 대폭 개선시킬 수 있다고 밝혔으나, NBR은 SBR, BR의 혼용성이 좋지 못하여 실제 타이어 컴파운드에 적용되기는 어렵다.
본 발명은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 안티리버젼제(anti-reversion agent)를 포함하도록 하여 웨트 트랙션(wet traction), 회전저항특성, 내마모특성, 내발열성이 우수한 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
한편 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 안티리버젼제 이외에 지방산 금속염(Fatty acid metal salt)을 추가로 더 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 안티리버젼제 1∼3중량부 포함한다.
본 발명에서 안티리버젼제는 KA-9188(1,6-Bis(N,N-Dibenzylthiocarbamoyldi
thio)hexane) 또는 HTS(Hexamethylene-1,6-bis(thuosulfate)disodium salt, Dihydrate)을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기의 안티리버젼제를 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 본 발명에서 안티리버젼제를 사용하는 의미가 없으며, 3중량부 초과하여 사용하면 고무조성물의 물성이 지나치게 증가하여 회전저항특성이 감소할 우려가 있다.
따라서 본 발명에서 상기의 안티리버젼제는 원료고무 100중량부에 대하여 1∼3중량부 사용하는 것이 좋다.
한편 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기의 안티리버젼 이외에 분산제로 지방산 금속염을 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 분산제를 추가로 더 포함하는 경우 원료고무 100중량부에 대하여 1∼3중량부 사용하여 상기의 안티리버젼제와 동일한 함량으로 사용할 수 있다.
분산제는 고무조성물에 사용되는 보강충진제의 분산성을 향상시켜 고무조성물의 물성향상을 좋게 할 뿐만 아니라 상기의 안티리버젼제의 역할에 도움을 줄 수 있다.
본 발명에서 분산제로 사용하는 지방산 금속염은 지방산에 금속염을 부가하여 얻은 것을 사용할 수 있다. 이때 지방산은 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 페라르곤산, 카프린산, 운데실산, 라우린산, 트리데실산, 미리스틴산, 펜타데실산, 파르치민산, 헵타데실산, 스테아린산, 노나데칸산, 아라킨산, 아크릴산, 크로톤산, 운데시렌산, 올레인산, 세트레인산, 에르카산, 브러쉬 진산, 소르빈산, 리놀산, 리노렌산, 아라키존산 중에서 선택된 어느 1종 이상을 사용할 수 있고, 금속염은 아연, 칼륨중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속염을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
상기에서 지방산 금속염의 일예로 아연염이 초산에 부가되면 아연 아세테이트(zinc acetate)가 되고, 칼륨염이 초안에 부가되면 칼륨 아세테이트가 된다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수X다. 이러한 원료고무의 일예로 천연고무, 합성고무 중에서 선택된 어느 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기의 원료고무 중에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 실리카, 실리카 분산제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충전제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<비교예>
하기의 표 1과 같이 천연고무(NR) 40중량부와 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40중량부(Z-175), 커플링제(Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane, TESPT) 5중량부, 카본블랙(N330) 40중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, TMQD) 2중량부, 노화방지제(N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-P-phenylenediamine, 6PPD) 2중량부, 왁스(SUNNOC) 2중량부, 산화아연 5중량부를 밴버리 믹서에서 배합하고 140℃에서 20분 동안 혼련하고 방출하여 고무배합물을 얻었다.
그런 다음 상기의 고무배합물에 가류제로 유황 2중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 2중량부를 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.
<실시예1>
하기의 표 1과 같이 천연고무(NR) 40중량부와 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40중량부(Z-175), 커플링제(TESPT) 5중량부, 카본블랙(N330) 40중량부, 노화방지제(TMQD) 2중량부, 노화방지제(6PPD) 2중량부, 왁스(SUNNOC) 2중량부, 산화아연 5중량부, 안티리버젼제로 KA-9188 2중량부를 밴버리 믹서에서 배합하고 140℃에서 20분 동안 혼련하고 방출하여 고무배합물을 얻었다.
그런 다음 상기의 고무배합물에 가류제로 유황 2중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 2중량부를 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.
<실시예2>
분산제 2중량부를 추가로 더 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
상기에서 분산제는 아연염이 초산에 부가된 아연 아세테이트(zinc acetate)로서 연화점이 97℃인 것을 사용하였다.
표 1. 비교예 및 실시예 고무시편의 조성
항목 비교예 실시예1 실시예2
천연고무 40 40 40
SBR 60 60 60
실리카 40 40 40
커플링제 5 5 5
카본블랙 40 40 40
TMDQ 2 2 2
6PPD 2 2 2
왁스 2 2 2
산화아연 5 5 5
KA-9188 - 2 2
분산제 - - 2
<시험예>
상기 비교예 및 실시예의 고무시편에 대하여 ASTM 관련 규정에 의하여 레오미터, 무니점도, 인장물성, 유리전이온도(Tg), tanδ(0℃), tanδ(70℃), 마모특성, 내발열성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성
항목 비교예 실시예1 실시예2
레오미터 (160℃) Max. Torque 26 30 32
Min. Torque 10 9 10
T90분 10 8 9
무니(Mooney) T5 25 35 40
T35 30 30 34
점도(100℃) 45 40 38
인장물성 경도(Shore A) 70 75 79
300％모듈러스(kg/cm2) 130 190 213
인장강도(kg/cm2) 190 195 208
신율(％) 430 320 345
동적점탄성 유리전이온도(Tg)(℃) -7.5 -7.8 -7.7
Tanδ(0℃) 0.6 0.66 0.72
Tanδ(70℃) 0.2 0.175 0.15
마모시험(PICO) 0.03 0.02 0.01
발열시험(H.B.U.) 31.6 28.1 26.4
*tanδ(0℃)는 타이어의 성능 중 젖은 상태의 제동력(wet traction) 특성을 예측할 수 있는 값으로, Elastomerics(model 1332) 기기를 이용하여 측정함, 수치가 높을수록 우수하다.
*tanδ(70℃)는 타이어의 성능 중 회전저항 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 낮을수록 우수하다.
*마모시험(Pico Abrasion)은 비.에프.굿리치 어브레이젼 테스트(B.F goodrich Abrasion Test)를 이용하여 측정한 후 마모된 값을 나타낸 것으로 수치가 낮을수록 내마모특성이 우수함을 의미한다.
*발열시험(H.B.U.)은 페리기계사의 히스테리시스 시험기(hystetsis testing machine)를 이용하여 일정한 스트로크를 고무시편에 부여하여 상승된 온도를 측정하는 방법으로 측정한 것으로 수치가 낮을수록 내발열특성이 우수함을 의미한다.
상술한 바와 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.
상기 표 2의 가공성 및 인장물성에 있어서 본 발명의 실시예 고무시편은 종래 고무시편을 나타낸 비교예에 비해 레오미터, 무니(Mooney), 인장물성에서 동등 수준 이상의 물성을 지니고 있음을 알 수 있다.
한편 동적점탄성, 마모시험, 발열시험에 대한 물성 특성에 대해선 본 발명의 실시예 고무시편이 종래 고무조성물을 나타내는 비교예의 고무시편에 비해 보다 우수함을 알 수 있었다.

Claims (3)

  1. 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 안티리버젼제로 KA-9188(1,6-Bis(N,N-Dibenzylthiocarbamoyldithio)hexane) 또는 HTS(Hexamethylene-1,6-bis(thuosulfate)disodium salt, Dihydrate)를 1∼3중량부 포함함을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 분산제로 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 페라르곤산, 카프린산, 운데실산, 라우린산, 트리데실산, 미리스틴산, 펜타데실산, 파르치민산, 헵타데실산, 스테아린산, 노나데칸산, 아라킨산, 아크릴산, 크로톤산, 운데시렌산, 올레인산, 세트레인산, 에르카산, 브러쉬 진산, 소르빈산, 리놀산, 리노렌산, 아라키존산 중에서 선택된 어느 1종 이상의 지방산과 아연, 칼륨중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 지방산 금속염 1∼3중량부를 추가로 더 포함함을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
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