KR100746328B1

KR100746328B1 - 압출성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100746328B1
Application number: KR1020050058503A
Authority: KR
Inventors: 조치훈
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-08-03
Also published as: KR20070002825A

Abstract

본 발명은 압출성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 사용하여 타이어 트레드 고무조성물의 점도를 낮추어 고무조성물의 압출공정시 발열에 의한 스코치(scorch)를 방지하고, 압출물의 형상 변화를 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 포함하도록 하여 점도를 낮추어 압출공정의 불안요소를 해소할 수 있는 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 트레드를 함유하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid) 1∼5중량부 포함할 수 있다.

Description

압출성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for improving good extrusion}

타이어에 있어서 트레드는 차량이 이동하면서 지면과 직접 접촉하는 부위로서 타이어와 지면과의 마찰에 의해 트레드 부분이 점차적으로 마모되기 때문에 내마모 성능(abrasion resistance)이 우수해야 한다. 또한 차량은 직진 뿐만 아니라 곡선으로 회전하기 때문에 차량의 회전에 따라 타이어의 회전저항(rolling resistance) 성능, 및 비에 의해 노면이 젖거나, 동절기에 발생하는 결빙이나 빙판에 의해 노면이 젖는 경우가 많으므로 젖은 노면에서의 타이어의 미끄럼 방지 성능(wet traction)이 우수해야 한다.

타이어 트레드는 천연고무와 합성고무를 주요한 원료로 하여 고무재료의 물성, 기타 특성을 향상시키기 위해 보강재, 노화방지제, 연화제, 가류제 및 가류촉진제를 적의 선택하여 적절한 함량으로 사용하여 우수한 내마모성을 가지도록 하고 있다.

종래 타이어용 트레드 고무, 특히 트럭 및 버스와 같이 고하중용의 타이어 트레드에 사용하는 트레드 고무는 천연고무를 주로 사용하여 내열성능을 유지하였으며, 보강효과를 통해 내마모성을 유지하기 위해 다량의 카본블랙을 사용하고 있다.

그러나 보강재로서 다량의 카본블랙을 사용하는 경우 고무조성물의 점도가 상승되어 고무의 압출공정에서 여러 가지 문제점이 발생하였다. 특히 점도가 높은 고무조성물은 압출기를 통과할 때 고무와 스크류 또는 고무와 구금과의 마찰로 인해 열발생이 심화되어 스코치가 발생하고, 압출물의 형상이 변해서 생산성이 하락하는 문제가 있다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 타이어 트래드 고무조성물에 있어서, 높은 점도에 의한 압출공정의 불안요소를 해소하고 스코치를 방지하며, 생산성을 향상시키기 위해 다양한 성분을 고무조성물에 첨가하여 적용한바, 원료고무 함량에 대해 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 소정의 함량으로 첨가하면 고무조성물의 점도가 낮아져 결과적으로 압출공정의 불안요소를 해소할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 포함하도록 하여 점도를 낮추어 압출공정의 불안요소를 해소할 수 있는 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid) 1∼5중량부 포함할 수 있다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 원료고무의 일예로서 천연고무나 합성고무를 각각 사용하거나 또는 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 두 개의 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용하거나, 또는 세 개 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

상기에서 합성고무는 용액중합 스티렌 부타디엔 고무, 유화중합 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사 용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 보강재로서 카본블랙을 단독으로 사용하거나 또는 카본블랙과 실리카를 동시에 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강재로 사용하는 카본블랙은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용하는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 카본블랙의 일예로서 표면적(surface area)을 나타내는 BET값이 120∼160m²/g이고, 구조(structure)를 나타내는 DBP흡착량이 110∼160ml/100g인 것을 원료고무 100중량부에 대하여 40∼65중량부 사용할 수 있다.

본 발명에서 카본블래과 같이 보강재로 사용하는 실리카는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용하는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 실리카의 일예로서 표면적(surface area)을 나타내는 BET값이 150∼200m²/g이고, 구조(structure)를 나타내는 DBP흡착량이 240∼300ml/100g인 것을 원료고무 100중량부에 대하여 5∼25중량부 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 고무조성물의 점도를 감소시키기 위해 사용하는 필수 구성 성분인 분산조제는 원료고무 100중량부에 대하여 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 1∼5중량부 사용할 수 있다.

본 발명에서 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 타이어 트레드 고무조성물의 점도 감소가 미미하고, VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)를 5중량부 초과 사용하면 고무조 성물의 점도 감소에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 생기지 않는다. 따라서 본 발명에서 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)는 원료고무 100중량부에 대하여 1∼5중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 필수 구성성분으로 함유하는 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)는 아로마틱 디설파이드(Aromatic Disulphide)와 지방산(Fatty Acid)이 1:9∼9:1의 비율로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 상기 VP1440에서 지방산은 탄소수가 4 내지 22의 지방산 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 일예로 부티르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아린산, 아라크산 또는 베헨산을 사용할 수 있다.

또한 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid)은 현재 시중에서 상품으로 시판중인 것을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강재에 대하여 다양한 특성, 함량의 원료고무, 보강재를 타이어 트레드 고무조성물에 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 원료고무, 보강재는 상기에서 언급한 특성, 함량의 원료고무, 보강재의 특성을 지닌 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강재 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 연화제, 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 구성 성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 가지는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 오토바이용 타이어, 비행기용 타이어, 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나이며, 보다 바람직하게는 트럭용 타이어, 버스용 타이어를 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) 60중량부, 부타디엔 고무(BR) 40중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 57중량부, 실리카 5중량부, 실란커플링제(SI-69) 1.5중량부, 공정오일(Aromatic-2) 6중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1.5중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 6중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

그런 다음 가류제로서 유황 2.2중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamide, CZ) 0.9중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 BET값이 140∼150m²/g, DBP흡착량이 150∼160ml/100g인 것을 사용하였고, 실리카는 BET값이 170∼180m²/g이고, DBP흡착량이 260∼270ml/100g인 것을 사용하였다.

<실시예>

천연고무(NR) 60중량부, 부타디엔 고무(BR) 40중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 57중량부, 실리카 5중량부, 실란커플링제(SI-69) 1.5중량부, VP1440 3중량부, 공정오일(Aromatic-2) 6중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1.5중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 노화방지제(RD) 6중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

그런 다음 가류제로서 유황 2.2중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(CZ) 0.9중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

표 1. 실시예 및 비교예 고무의 조성

항목	비교예	실시예
천연고무	60	60
부타디엔 고무	40	40
카본블랙	57	57
실리카	5	5
실란커플링제	1.5	1.5
VP1440	-	3
공정오일	6	6
스테아린산	1.5	1.5
산화아연	3	3
노화방지제(RD)	6	6
가류제(황)	2.2	2.2
가류촉진제(CZ)	0.9	0.9

<시험예 1>

상기 실시예 및 비교예 고무에 대하여 ASTM 관련 규정에 의해 인장물성(경도, 300％모듈러스, 인장강도, 신율), 스코치시간, 점도, 발열과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성

항목	비교예	실시예
경도(Shore A)	67/72	67/71
300%모듈러스(kg/cm²)	130/170	133/167
인장강도(kg/cm²)	230/207	227/205
신율(％)	492/366	461/356
스코치시간(분)	32.1	36.2
점도(100℃)	66	59
발열(℃)	30.3	27.8

* 인장물성은 측정값은 초기/노화이고, 노화조건은 100℃에서 24시간 동안 방치하였다.

* 인장물성의 300％모듈러스, 인장강도는 초기 물성에 비해 노화 후의 물성 상승률이 낮을수록 우수하다.

* 발열성능은 상승온도가 적을수록, 즉 수치가 낮을수록 우수하고, 점도(100℃)는 낮을수록 우수하다.

* 스코치 시간은 길수록 공정성에 유리하다.

<시험예 2>

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무에 대하여 고무 압출물 표면온도, 고무 압출물 내부온도를 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

또한 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무를 트레드로 하여 315/80R22.5 규격의 실차에 적용하고, 내구력(트레드의 파단시간), 실차 마모지수를 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

표 3. 실시예 및 비교예 고무의 특성

항목	비교예	실시예
고무 압출물 표면온도(℃)	139.0	131.0
고무 압출물 내부온도(℃)	146.0	138.0
내구력(파단시간)	64시간 09분	67시간 10분
실차 마모지수	100	104

* 내구력은 유럽규정의 속도 내구력 측정시험인 ECER-54에 의해 트레드가 파단되는 시간을 측정한 값으로 수치(파단시간)가 높을수록 우수함을 의미한다.

* 실시예의 실차 마모지수는 비교예의 측정값을 100으로 하였을 때의 환산한 측정값으로 수치가 높을수록 우수함을 의미한다.

상기 시험예 1의 결과에서처럼 VP1440을 적용한 본 발명의 실시예 고무는 VP1440을 적용하지 않은 비교예의 고무와 대비시, 동등 수준 이상의 물성을 가지고 있으며, 특히 발열특성이 우수하고, 점도가 감소되어 공정성이 향상되었음을 알 수 있다.

또한 시험예 2의 결과에서처럼 VP1440을 첨가한 실시예의 고무는 VP1440을 사용하지 않은 비교예 고무에 비해 스코치 시간이 안정화됨으로써 내구력이 향상되었으며, 마모특성은 동등 수준 이상임을 알 수 있다.

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.

Claims

타이어 트레드 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 BET값이 120∼160m²/g이고 DBP흡착량이 110∼160ml/100g인 카본블랙 40∼65중량부, BET값이 150∼200m²/g이고 DBP흡착량이 240∼300ml/100g인 실리카 5∼25중량부, 아로마틱 디설파이드와 부티르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산 또는 라우르산의 지방산이 1:9∼9:1의 비율로 이루어진 VP1440(Aromatic Disulphide & Fatty Acid) 1∼5중량부 포함함을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
삭제
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 타이어.