KR100746337B1 - 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물 - Google Patents

고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어용 고무조성물에 있어서, 보강충진제, 리버젼안정제, 열안정제를 포함하여 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 50∼90phr, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl)
benzene, Perkalink-900), 터트-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(Tert-butyl benzothiazole sulfenamide), 터트-부틸 피리디엔 설펜아미드(Tert-butyl pyridien sulfenamide) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 리버젼안정제 1∼3phr, 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드(Dibutyl tin maelic anhydride), 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 열안정제 0.5∼4phr 포함하는 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물을 나타낸다.
열안정제, Dibutyl tin maelic anhydride, 타이어, 고무 조성물

Description

고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물{Rubber compound having high intensity and low heat-generation for Tire}
본 발명은 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어용 고무조성물에 있어서, 보강충진제, 리버젼안정제, 열안정제를 포함하여 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
타이어에 사용되는 고강도 고무는 차량의 하중을 고르게 분산시키는 에이펙스(Apex)나 비드(Bead) 충진고무로 주로 사용되어 왔다. 이들 고무는 경도를 높이기 위해 주로 보강성 수지를 사용하기 때문에 타이어 주행시에 발열이 매우 높다.
종래에는 차량 주행시 예기치 못한 타이어의 파열 또는 타이어의 펑크 후에도 차량이 주행할 수 있도록 타이어의 내부에 고무 스폰지나 가벼운 탄성체를 충진시키는 제품이 출시되었다. 그러나 상기의 제품은 타이어가 상당히 무거워지고 에너지 소비가 많으며 발열에 의한 제품의 수명이 크게 하락되므로 이들의 사용은 특수한 차량에 한해서 사용되는 등 극히 일부로 제한되어 왔다.
자동차가 고속으로 주행하는 중에 펑크가 발생하여도 안전하게 주행할 수 있 는 안정성을 유지하기 위해서는 타이어 사이드월(Sidewall) 부위에 강도가 매우 높은 고무를 부착하여 자동차의 하중을 지지할 수 있어야 하며, 또한 펑크 발생시에 계속적으로 가혹한 굴곡운동을 받기 때문에 이때 발생되는 열의 발생을 최소화시키고 과도한 열에도 견딜 수 있는 내열성이 높은 고무가 필요하다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 강도가 높으며, 내열성이 우수한 고무를 제공하기 위해 개발된 것으로 타이어용 고무조성물에 있어서, 보강충진제, 리버젼안정제, 열안정제를 포함하도록 하여 고강도, 저발열의 특성을 지니는 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 50∼90phr, 리버젼안정제 1∼3phr, 열안정제 0.5∼4phr 포함하여 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물을 나타낸다.
상기에서 리버젼안정제는 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl)benzene, Perkalink-900), 터트-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(Tert-butyl benzothiazole sulfenamide, TBBS), 터트-부틸 피리디엔 설펜아미 드(Tert-butyl pyridien sulfenamide, TBPS) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 열안정제는 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드(Dibutyl tin maelic anhydride), 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 고무조성물에서 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 천연고무(NR), 합성고무를 각각 단독으로 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 서로 다른 종류의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무의 일예로 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 원료고무는 고무의 발열을 최소로 하기 위해 원료고무의 함량이 100phr일 경우 천연고무 60∼90phr 및 부타디엔 고무 10∼40phr이 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명에서 보강충진제로서 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 클레이 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 가공성과 발열성 향상을 위해 카본블랙을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 서로 상이한 특성을 지닌 2종 이상의 카본블랙이 혼합된 혼합 카본블랙을 사용하는 것이 좋다.
상기에서 본 발명에서 사용하는 보강충진제의 일예로서 N550 카본블랙과 N660 카본블랙이 혼합된 혼합 카본블랙을 사용할 수 있으며, 이때 N550 카본블랙과 N660 카본블랙이 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기에서 N550 카본블랙은 요오드 흡착가가 40∼50mg/g, DBP 흡착가가 120∼130mg/100g인 물성을 지닌 것을 사용할 수 있다.
상기에서 N660 카본블랙은 요오드 흡착가가 30∼40mg/g, DBP 흡착가가 90∼100mg/100g인 물성을 지닌 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 열에 의한 유황결합의 절단을 방지하기 위해 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(Perkalink-900), 터트-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(TBBS), 터트-부틸 피리디엔 설펜아미드(TBPS) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 리버젼안정제를 원료고무 100phr에 대하여 1∼3phr 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 저발열 특성을 지니도록 하기 위해 원료고무 100phr에 대하여 열안정제 0.5∼4phr 사용할 수 있다.
상기의 열안정제는 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드(Dibutyl tin maelic anhydride), 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 다양한 성분, 특성, 함량의 카본블랙, 리버젼안정제, 열안정제를 타이어용 고무조성물에 적용한바 본 발명의 목적에 부합하는 타이어용 고무조성물을 얻기 위해서는 상기에서 언급한 카본블랙, 리버젼안정제, 열안정제의 성분, 특성, 함량을 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 카본블랙, 리버젼안정제, 열안정제 이외에 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 활성제, 공정오일, 노화방지제, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다.
일예로 원료고무 100phr에 대하여 활성제로서 스테아린산 3∼6phr, 산화아연(ZnO)6∼12phr, 노화방지제로서 6PPD 0.5∼4phr, 산화방지제로서 RD 0.5∼4phr, 가류제로서 유황 또는 고무에 불용성인 유황 4∼7phr, 가류촉진제 1∼3phr와 같은 첨가제를 사용할 수 있다.
한편 상기에서 언급한 첨가제는 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 적의 선택하여 실시할 수 있으므로 이하 이에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명은 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 이용하여 타이어의 구성 부위가 되도록 할 수 있고, 또는 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어의 소정 부위 바람직하게는 타이어의 사이드 월 부위에 부착시킬 수 있다.
상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 이용하여 타이어의 구성 부위가 되도록 하거나, 또는 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어의 사이드 월 부위에 부착시켜 주행중에 펑크가 발생하더라도 차량의 하중을 충분히 지지할 수 있도록 함으로써 타이어를 수리할 수 있는 장소까지 안전하게 가서 타이어를 수리할 수 있도록 할 수 있다.
상기에서 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어는 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 승용차용 타이어, 오토바이용 타이어 항공기용 타이어 중에서 선택된 어느 하나 이상을 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 실시를 위한 하나의 일예일 뿐 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
하기의 표 1과 같이 천연고무 70phr 및 부타디엔 고무 30phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 70phr, 아연화 10phr, 스테아린산 4phr, 노화방지제인 N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-P-페닐렌디아민(N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-P-phenylenediamine, 6PPD) 2.0phr, 산화방지제인 2,2,4-트리메틸-1,2-다이하이드로퀴놀린(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 1.0phr, 아로마틱오일 3phr, 리버젼안정제로서 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(Perkalink -900) 2phr, 열안정제로서 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드 1phr을 밴버리 믹서에 넣고 145℃에서 5분 동안 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 고무에 불용성 유황(Crystex 80% 황) 4.5phr, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드(N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide, CZ) 0.2phr를 첨가하고 105℃에서 3분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 42mg/g, DBP 흡착가가 122mg/100g인 N550 카본블랙(입수처 : 코리아카본블랙) 35phr 및 요오드 흡착가가 36mg/g, DBP 흡착가가 91mg/100g인 N660 카본블랙(입수처 : 코리아카본블랙) 35phr 사용하였다.
<실시예 2>
열안정제인 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드를 2phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<실시예 3>
열안정제인 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드를 3phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예>
열안정제를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으 로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 실시예 및 비교예의 고무조성(단위 : phr)
재료 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1
천연고무 70 70 70 70
부타디엔고무 20 20 20 20
카본블랙 70 70 70 70
ZnO 10 10 10 10
스테아린산 4 4 4 4
6PPD 2 2 2 2
RD 1 1 1 1
아로마틱오일 3 3 3 3
80%황 4.5 4.5 4.5 4.5
가황촉진제 0.2 0.2 0.2 0.2
Perkalink900 2 2 2 2
열안정제 1 2 3 -
* 카본블랙은 N550 카본블랙과 N660 카본블랙이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합 카본블랙을 사용하였다.
<시험예>
상시 실시예 및 비교예에서 제조한 고무에 대하여 ASTM 관련규정에 의하여 경도, 100%모듈러스, 인장강도, 연신율 등의 인장물성, 발열과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예의 고무 물성
평가항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1
경도 75 81 80 75
100%모듈러스 92 110 97 87
인장강도 204 200 198 180
연신율 220 195 198 180
발열(℃) 25 23 27 30
* 발열성능은 수치가 낮을 수로 우수함을 의미한다.
상기 표 2와 같이 열안정제를 포함하여 배합한 실시예의 고무는 열안정제를 사용하지 않은 비교예의 고무에 비해 경도, 100%모듈러스, 인장강도, 연신율 등의 인장물성 및 발열 성능이 더 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어의 구성부분으로 하거나 또는 타이어의 구성부분의 소정 부위에 부착하여 고강도, 저발열의 특성을 지니는 타이어를 제공할 수 있다.
상기 본 발명의 고무조성물로 이루어진 고무를 타이어의 사이드 월 부위에 부착시켜 주행중에 펑크가 발생하더라도 차량의 하중을 충분히 지지할 수 있도록 함으로써 타이어를 수리할 수 있는 장소까지 안전하게 가서 타이어를 수리할 수 있다.

Claims (3)

  1. 타이어용 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 50∼90phr, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(Perkalink-900), 터트-부틸 벤조티아졸 설펜아미드(TBBS), 터트-부틸 피리디엔 설펜아미드(TBPS) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 리버젼안정제 1∼3phr, 다이부틸 틴 말레익 안하이드라이드, 트리페닐 포스페이트 중에서 선택된 어느 하나 이상의 열안정제 0.5∼4phr 포함함을 특징으로 하는 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물.
  2. 제1항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가가 40∼50mg/g, DBP 흡착가가 120∼130mg/100g인 N550 카본블랙과 요오드 흡착가가 30∼40mg/g, DBP 흡착가가 90∼100mg/100g인 N660 카본블랙이 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 것 임을 특징으로 하는 고강도 저발열 특성을 갖는 타이어용 고무조성물.
  3. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200120341A (ko) 2019-04-12 2020-10-21 금호타이어 주식회사 트레드고무 조성물

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