KR100771684B1 - 타이어 사이드월 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 사이드월 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서, 크랙안정성을 높이기 위해 요오드 흡착가가 40mg/g 이하인 카본블랙과 윤활작용이 큰 공정조제인 폴리에틸렌글리콜과 폴리비닐알코올을 포함하여 점도감소에 의한 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 점도감소에 의한 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
발명은 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 요오드 흡착가 40mg/g 이하인 카본블랙 40∼70phr, 폴리에틸렌글리콜 1∼10phr, 폴리비닐알코올 1∼10phr 포함하는 타이어 사이드월 고무조성물을 나타낸다.
사이드월, 고무, 카본블랙, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올

Description

타이어 사이드월 고무조성물{Tire sidewall rubber composition}
본 발명은 타이어 사이드월 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서, 크랙안정성을 높이기 위해 요오드 흡착가가 40mg/g 이하인 카본블랙과 윤활작용이 큰 공정조제인 폴리에틸렌글리콜과 폴리비닐알코올을 포함하여 점도감소에 의한 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물에 관한 것이다.
타이어 사이드월은 고무의 혼용비율이 높고, 대체로 천연고무를 많이 적용하고 있어 다른 합성고무에 비해 노화 후 물성 하락율이 높다. 또한 높은 하중 상태에서 반복적인 굴신에 의해 발열이 심해져서 쉽게 열화됨으로써 고무의 물성이 쉽게 하락되는 문제가 있다.
타이어 사이드월 고무의 물성 하락을 방지하기 위해 보강충진제를 사용하고 있다. 고무조성물의 보강충진제로 카본블랙, 실리카를 주로 사용하고 있으나, 카본블랙에 비해 실리카가 다소 고가이기 때문에 대부분의 타이어 사이드월 고무에는 보강충진제로 카본블랙을 주로 사용하고 있다.
카본블랙은 입자크기가 작아질수록 강도는 높아져 물성 하락을 방지할 수 있으나 발열 증가에 의한 물성노화 하락율이 증가된다. 또한 크랙(crack) 발생에 필요한 임계값이 낮아진다. 따라서 입자크기가 작은 카본블랙을 타이어 사이드월 고무조성물에 사용시 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 사용하는 타이어는 대기 중의 오존에 의해 쉽게 크랙이 발생되므로 장기간 운행해야 하는 타이어 제품의 안정성을 하락시키게 된다.
한편 본 발명과 관련된 종래기술로서 한국특허공개 2000-0073985호에 타이어의 사이드월 고무 조성물에 있어서, 천연고무 40 내지 60중량부, 폴리부타디엔 고무 10 내지 60중량부 및 고기능화된 고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR) 10 내지 60중량부에 카본블랙이 35 내지 55중량부 배합되는 경량화 및 저연비화를 위한 타이어용 사이드월 고무 조성물에 대한 내용이 있다.
또한 한국특허공개 2003-0049660호에 천연고무 30 내지 70중량부, 부타디엔 고무 30 내지 70중량부를 원료고무로 하고, 보강제로서 HI(HETEROGENIETTY INDEX)값이 1.7 내지 2.5인 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 35 내지 90중량부 포함하는 타이어 사이드월용 고무 조성물에 대한 내용이 있다.
그러나 상기 선행기술들은 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서, 크랙안정성을 높이기 위해 요오드 흡착가가 40mg/g 이하인 카본블랙과 윤활작용이 큰 공정조제인 폴리에틸렌글리콜과 폴리비닐알코올을 포함하여 점도감소에 의한 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물에 관한 본 발명과는 기술적 구성이 서로 상이하다.
본 발명은 점도감소에 의한 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 타이어 사이드월 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 함유하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 요오드 흡착가 40mg/g 이하인 카본블랙 40∼70phr, 폴리에틸렌글리콜 1∼10phr, 폴리비닐알코올 1∼10phr 포함하는 타이어 사이드월 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물의 원료고무는 천연고무(NR), 합성고무를 각각 단독으로 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물의 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 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 포함 하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물은 사이드월 고무의 저발열특성을 유지하고 오존에 의한 크랙 안정성을 높이기 위해 요오드 흡착가가 40mg/g 이하인 카본블랙을 원료고무 100phr에 대하여 40∼70phr 사용할 수 있다.
상기에서 요오드 흡착가가 40mg/g 이하인 카본블랙은 바람직하게는 요오드 흡착가 30∼40mg/g, DBP 흡유량 70∼90mg/100g인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물은 점도 감소에 의한 압출 생산성을 높이고자 윤활작용이 있는 공정조제로서 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올을 원료고무 100phr에 대하여 각각 1∼10phr 사용할 수 있다.
상기에서 폴리에틸렌글리콜은 무게평균 분자량(Mw)이 1,000∼10,000, 바람직하게는 무게평균 분자량(Mw)이 6,000∼8,000인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 폴리비닐알코올은 무게평균 분자량(Mw)이 25,000∼35,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)는 2.5∼3.5, 바람직하게는 무게평균 분자량(Mw)이 30,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)는 3.0인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물은 환경친화성을 위해 환경친화 특성을 지니며 발열이 적은 공정오일을 원료고무 100phr에 대하여 1∼5phr 추가로 더 사용할 수 있다.
상기의 환경친화 특성을 지니며 발열이 적은 공정오일의 일예로 PCA(polycyclic aromatic) 함량이 3wt% 미만인 공정오일을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물은 다양한 성분, 함량 등의 조건으로 타이어 사이드월 고무를 제조한바, 본 발명의 목적에 부합하는 타이어 사이드월 고무조성물을 얻기 위해서는 상기에서 언급한 성분, 함량 등의 조건으로 나타낼 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 카본블랙, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 공정오일 이외에 종래 타이어 사이드월 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 사이드월 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 함유하는 타이어는 승용차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 오토바이용 타이어, 항공기용 타이어 중에서 선택된 어느 하나 이상을 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 실시예, 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 50phr과 스티렌부타디엔 고무 50phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 50phr, 산화아연 5phr, 스테아린산 3phr, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 4phr, 폴리에틸렌글리콜 10phr, 폴리비닐알코올 10phr, 공정오일 6phr를 밴버리 믹서에 첨가하고 140℃에서 5분 동안 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 2phr, 가류촉진제 1phr을 첨가하고 100℃에서 3분 동안 가류하고 고무시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 35±1mg/g, DBP 흡유량 80±2mg/100g인 것을 사용하였다.
상기에서 폴리에틸렌글리콜은 무게평균 분자량(Mw)이 6,000인 것을 사용하였다.
상기에서 폴리비닐알코올은 무게평균 분자량(Mw)이 30,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 3.0인 것을 사용하였다.
상기에서 공정오일은 PCA(polycyclic aromatic) 함량이 2.5±0.1wt%인 것을 사용하였다.
<비교예>
하기의 표 1과 같이 천연고무 50phr과 스티렌부타디엔 고무 50phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙(N330) 50phr, 산화아연 5phr, 스테아린산 3phr, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 4phr, 공정오일 6phr를 밴버리 믹서에 첨가하고 140℃에서 5분 동안 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 2phr, 가류촉진제 1phr을 첨가하고 110℃에서 3분 동안 가류하고 고무시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 76∼84mg/g, DBP 흡착가 89∼106mg/100g인 것을 사용하였다.
표 1. 실시예 및 비교예의 조성(단위 : phr)
항목 실시예시l 비교예
천연고무 50 50
스티렌 부타디엔 고무 50 50
카본블랙(1)* 50 -
카본블랙(2)* - 50
산화아연 5 5
스테아린산 3 3
노화방지제 4 4
폴리에틸렌글리콜* 10 -
폴리비닐알코올* 10 -
공정오일(1)* 6 -
공정오일(2)* - 6
유황 2 2
가류촉진제 1 1
*카본블랙(1) : 요오드 흡착가 35±1mg/g, DBP 흡유량 80±2mg/100g
*카본블랙(2) : 요오드 흡착가 76∼84mg/g, DBP 흡착가 89∼106mg/100g
*무게평균 분자량(Mw)이 6,000인 폴비에틸렌글리콜.
*무게평균 분자량(Mw)이 30,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 3.0인 폴리비닐알코올.
*PCA(polycyclic aromatic) 함량이 2.5±0.1wt%인 공정오일
*PCA(polycyclic aromatic) 함량이 15±1wt%인 공정오일
<시험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무시편에 대해 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율과 같은 인장물성, 발열, 점도와 같은 물성을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성
항목 실시예 비교예
인장물성 경도(shore A) 71 69
300% 모듈러스 139 136
인장강도(kg/cm2) 278 266
신율(%) 482 478
Mooney(100℃) viscosity 87 95
Mooney(125℃) viscosity 72 81
발열 (℃) 28.1 33.2
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 시험예의 결과인 표 2에서처럼 본 발명의 타이어 사이드월 고무조성물인 실시예의 고무는 비교예의 고무에 비해 동등 수준 이상의 인장물성을 지니는 한 편, 점도, 발열이 감소되어 점도감소에 의한 타이어의 생산성을 높이고 발열 감소에 의한 열노화 물성 하락을 방지할 수 있는 타이어 사이드월 고무조성물을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 타이어 사이드월 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100phr에 대하여 요오드 흡착가 40mg/g 이하인 카본블랙 40∼70phr, 폴리에틸렌글리콜 1∼10phr, 폴리비닐알코올 1∼10phr 포함함을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무조성물.
  2. 제1항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가 30∼40mg/g, DBP 흡유량 70∼90mg/100g 임을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무조성물.
  3. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜은 무게평균 분자량(Mw)이 1,000∼10,000 임을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무조성물.
  4. 제1항에 있어서, 폴리비닐알코올은 무게평균 분자량(Mw)이 25,000∼35,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)는 2.5∼3.5 임을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무조성물.
  5. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 포함하는 타이어.
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