KR100798359B1

KR100798359B1 - 고속 경주용 자동차의 타이어 트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR100798359B1
Application number: KR1020060116246A
Authority: KR
Inventors: 정해광
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-01-28
Also published as: CN101186727A; CN101186727B

Abstract

본 발명은 요오드(I₂) 흡착량이 130~250mg/g, DBP 흡유량이 120~140ml/100g인 카본블랙 5중량% 내지 90중량%와, 요오드(I₂) 흡착량이 250~400mg/g, DBP 흡유량이 100~140ml/100g인 카본블랙 10중량% 내지 95중량%로 이루어진 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 총 함량 100 내지 200중량부로 사용하는 경주용 타이어의 트레드 고무 조성물을 제공한다.

본 발명의 경주용 타이어의 트레드 고무 조성물은 입자 크기가 서로 다른 2종의 카본 블랙을 혼합 사용함으로써 grip 성능의 향상과 함께 내구성능까지 향상시킬 수 있다.

grip성능*내구성*경주용*타이어*조성물

Description

고속 경주용 자동차의 타이어 트레드용 고무 조성물{Rubber composition for tire tread of high-speed racing car}

본 발명은 고속 경주용 자동차의 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 특히 마른 노면에서의 Grip 성능을 향상시킬 수 있는 고무 조성물을 제공한다.

통상적으로 고속 경주용 자동차의 타이어 트레드용 고무 조성물은 입경이 작은 카본블랙을 사용하여 발열 속도의 향상을 통하여 마른 노면에서의 Grip 성능 향상을 이루어 내고 있다.

또한 이러한 개념을 바탕으로 입경이 작은 카본블랙의 첨가량을 일반적인 타이어 트레드용 고무 조성물보다 많게 하여 성능의 향상을 극대화하려 하고 있다.

그러나 이렇게 입경이 작은 카본블랙의 첨가량을 많게 할 경우 제동 및 핸들링(Handling)시의 Grip 성능은 향상시키는 반면 지속적인 발열 증대로 인해 주행 중 타이어의 내구 성능 및 마모 성능은 현저히 저하되는 단점을 가지게 된다.

한편, 마른 노면에서의 Grip 성능을 향상시키기 위한 다른 방법으로 트레드 용 고무 조성물에 High styrene 성분을 함유한 원료고무를 다량 사용함으로써 고무의 유리전이온도(Tg)를 높이고 이로 인해 노면에서의 동적 손실 계수(Tan δ)를 증대시키는 방안이 있으나, 이 또한 주행 중 발열 증대로 인해 타이어의 내구성능 및 마모 성능의 저하는 피할 수 없다.

국내 특허 공개번호 제2005-32414는 경주용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 입자크기가 작고 구조가 발달된 새로운 카본을 사용하여 낮은 온도에서의 제동력 및 노화 후 물성 유지력의 증가로 마모성능이 개선된 경주용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 여기서 사용된 카본블랙은 요오드(I₂) 흡착량가가 170∼190g/kg이고, 표면활성도가 -4 내지 -10인 것으로서 획기적인 grip 성능 향상을 기대할 수는 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 마른 노면에서의 grip 성능을 향상시키기 위한 종래의 기술의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 종래의 입자경이 작고 구조가 발달된 고속 경주용 자동차의 트레드에 사용되어 온 카본 블랙보다 더욱 더 입자경이 작은 새로운 카본블랙을 종래의 카본블랙과 혼합 사용함으로써 노면에서의 제동 시 동적손실계수(Tan δ)를 획기적으로 증대시키는 한편, 주행시 동적손실계수 증대는 최소화함으로써 grip 성능의 획기적인 증대 및 내구성의 유지를 확보할 수 있는 고속 경주용 자동차의 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 통상의 경주용 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 요오드(I₂) 흡착량이 130~250mg/g, DBP 흡유량이 120~140ml/100g인 카본블랙 5중량% 내지 90중량%와, 요오드(I₂) 흡착량이 250~400mg/g, DBP 흡유량이 100~140ml/100g인 카본블랙 10중량% 내지 95중량%로 이루어진 총 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 100 내지 200중량부로 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 충진제는 입자경이 다른 2종의 카본블랙을 혼합하여 사용하는 바, 구체적으로는 요오드(I₂) 흡착량이 130~250mg/g, DBP 흡유량이 120~140ml/100g인 카본블랙 5중량% 내지 90%중량%와, 요오드(I₂) 흡착량이 250~400mg/g, DBP 흡유량이 100~140ml/100g인 카본블랙 10중량% 내지 95중량%로 이루어진 총 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 100 내지 200중량부로 사용한다.

상기 요오드(I₂) 흡착량이 250~400mg/g, DBP 흡유량이 100~140ml/100g인 카본블랙은 10중량% 미만 사용시 그 효과가 미미하며, 95중량%를 초과할 경우는 제동시 동적손실계수(Tan δ)는 크게 증대되는 반면 주행 시 동적손실계수 또한 큰폭으로 증대되어 주행 중 과도한 발열로 인해 내구성능이 급격히 떨어지게 되는 단점이 있다.

또한, 상기 요오드(I₂) 흡착량이 130~250mg/g, DBP 흡유량이 120~140ml/100g인 카본블랙 5중량% 내지 90중량%로 사용하는 바, 5중량% 미만에서는 그 효과가 미미하고, 또한 90중량%를 초과할 경우 제동 시 동적 손실계수가 획기적으로 증대시킬 수 없는 단점이 있다.

또한 최종 포함되는 총 카본블랙의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 100 내지 200중량부로 사용되는 바. 100중량부 미만에서는 제동 시 동적 손실계수가 충분히 크지 않아 grip 성능의 향상에 한계가 있으며, 200중량부를 초과할 경우 주행 시 동적 손실 계수가 너무 커 내구성능이 급격히 떨어지게 되는 단점이 있다.

상기와 같이 서로 다른 입자경을 가진 두 종류 이상의 카본블랙, 즉 요오드 흡착량이 다른 카본블랙을 혼합하여 충진할 경우 입자가 작은 카본이 입자가 큰 카본의 사이 사이에 배향됨으로써, 주행 중 상대적으로 낮은 외부 응력이 가해질 시에는 발열을 억제하고, 제동 및 구동 시 상대적으로 큰 외부 응력이 가해질 시에는 발열이 증대됨으로써 본 발명이 기대하는 grip 성능의 증대 및 내구성능의 유지를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 경주용 타이어의 트레드용 고무 조성물은 원료고무로서 1종 이상의 합성고무를 혼합하여 사용하는 바, 구체적으로는 스타이렌 함량이 35~45중량%인 유화중합 스타이렌-부타디엔 고무 50~100 중량부와 스타이렌 결합 함량이 20~25중량%이고, 부타디엔 내 비닐기 함량이 60~70중량%인 용액중합 스타이렌-부타디엔 고무 1~50중량부로 구성된 것이다.

또한, 본 발명의 조성물은 아로마틱 오일 등을 포함하는 가공유의 함량이 원료고무 100중량부에 대해 50~ 150중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고무조성물은 상기와 같은 조성 이외에도 통상의 고무 조성물에 사용하는 배합제, 가류제, 및 기타첨가제를 포함할 수 있음은 물론이다.

다음 표1과 같이 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 효과를 상세히 설명한다.

<표1>

상기 표 1에서 사용된 성분들의 구체적인 특성은 다음과 같다.

-SBR-1 : 스타이렌 결합 함량이 35~45중량%인 유화중합 스타이렌-부타디엔 고무(가공오일 37.5 중량부 포함)

-SBR-2 : 스타이렌 결합 함량이 20~25중량%이고, 부타디엔 내 비닐기 함량이 60~70중량%인 용액중합 스타이렌-부타디엔 고무(가공오일 37.5 중량부 포함)

-카본블랙-1:요오드(I₂) 흡착량 130~250mg/g, DBP 흡유량 120~140ml/100g인 것임.

-카본블랙-2 : 요오드(I₂) 흡착량 250~400mg/g, DBP 흡유량 100~140ml/100g인 것임.

상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 트레드 고무 조성물에 대한 물성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

-경도 : Shore A 경도계로 실온(25℃)에서 측정한 값으로, 그 값이 클수록 상대적으로 딱딱한 것을 의미함.

-20℃ Tan δ : GABO사의 Flexometer로 측정한 동적 손실 계수 값이며, 값이 클수록 마른 노면에서의 제동 성능이 우수함.

-60℃ Tan δ : GABO사의 Flexometer로 측정한 동적 손실 계수 값이며, 값이 작을수록 주행 중 발열이 적어 내구성능이 우수함.

-발열 (Delta T) : MTS사의 발열시험기로 측정한 동적 반복 변형에 대한 고무의 실제 발열 값.

<표2>

상기 표 2의 결과에서와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예의 고무조성물이 제동성과 내구성 및 발열 특성이 우수한 반면, 1종의 카본블랙을 포함하는 비교예 1의 경우 제동성이 떨어지고, 비교예 2의 경우 제동성은 우수하나 주행 중 높은 발열로 인해 내구성이 떨어진다.

또한, 상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 트레드 고무 조성물로 실제 고속 경주용 타이어를 제조하여 마른 노면에서의 제동 성능 및 평균 lap time(경기장 10바퀴를 돌 때 걸리는 시간/10)을 평가하여 다음 표 3에 나타내었다.

- 제조 타이어 규격 : 225/45ZR17 Z211

- 마른 노면에서의 제동 성능은 비교예 1을 기준으로 지수로 나타내었으며 값이 클수록 제동 성능이 우수함.

- 평균 lap time : 경기장 10 바퀴를 돌 때 걸리는 시간/10

; grip 성능 및 내구성을 확인할 수 있는 지표로 시간이 짧을수록 grip 및 내구성능이 우수함.

<표3>

상기 표 3의 결과와 같이 스타이렌-부타디엔 고무를 원료고무로 하고, 입자 크기가 다른 2종의 카본블랙을 혼합 사용함에 따라 grip 성능의 향상과 함께 내구성능의 유지까지 확보할 수 있음을 알 수 있다.

그러나 비교예 1과 2는 grip 성능과 내구성이 저하되는 단점을 보임을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 입자 크기가 서로 다른 2종의 카본 블랙을 혼합사용한 본 발명의 고무 조성물은 grip 성능의 향상과 함께 내구성능의 유지까지 확보할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

경주용 타이어의 트레드 고무 조성물에 있어서,

요오드(I₂) 흡착량이 130~250mg/g, DBP 흡유량이 120~140ml/100g인 카본블랙 5중량% 내지 90중량%와, 요오드(I₂) 흡착량이 250~400mg/g, DBP 흡유량이 100~140ml/100g인 카본블랙 10중량% 내지 95중량%로 이루어진 총 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 100 내지 200중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 경주용 타이어의 트레드 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 원료고무 100중량부에 대하여 스타이렌 함량이 35~45중량%인 유화중합 스타이렌-부타디엔 고무 50~100 중량부와, 스타이렌 결합 함량이 20~25중량%이고 부타디엔 내 비닐기 함량이 60~70중량%인 용액중합 스타이렌-부타디엔 고무 1~50중량부로 구성되고, 가공유를 50 내지 150중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경주용 타이어의 트레드 고무 조성물.