KR100841180B1 - 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상 구조를 갖는 마이크로 사이즈의 글래스플레이크를 적용시킴으로써 고무의 강도를 향상시키고, 고무와 스노우/아이스 노면의 그립력을 향상시킨 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물, 글래스플레이크

Description

스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물{Studless Snow Tire Tread Rubber Composition}
본 발명은 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상 구조를 갖는 마이크로 사이즈의 글래스플레이크를 적용시킴으로써 고무의 강도를 향상시키고, 고무와 스노우/아이스 노면의 그립력을 향상시킨 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
동계용 타이어로서는 스파이크 타이어와 스터드레스 타이어로 구별되고 있으며, 이중 스파이크 타이어는 빙설지역에서의 마찰력 증대를 목적으로 트레드에 스파이크 핀을 장착한 것으로 타이어와 빙설 노면에 대한 제동성능 및 구동성능이 우수하다.
그러나, 스파이크 핀을 장착한 타이어의 경우 빙설노면이 아닌 일반노면을 주행할 경우 승차감이 불량할 뿐만 아니라 소음, 분진, 도로손상 등의 환경오염을 야기시켜 대부분의 국가에서 이의 사용을 금지하는 추세이며, 고무 스파이크를 장착한 타이어의 경우에는 트레드 고무보다 핀의 마모가 빠르게 나타나 사용도중 쉽게 끊어지는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 충전제로 카본 블랙 대신에 실리카를 사용하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 실리카를 충전제로 사용할 경우 실리카 표면의 관능기인 수산기들(hydroxyls)간의 수소결합에 의하여 입자가 잘 분산되지 않고, 서로 응집되어 장시간의 혼합시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 천연고무와 폴리부타디엔 고무를 포함하는 디엔계 고무에 판상구조의 마이크로사이즈의 글래스플레이크를 적절히 배합한 결과, 스노우/아이스 노면에서의 제동 성능과 회전저항성능을 향상시킬 수 있는 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 글래스플레이크 10~50중량부 및 보강제로서 실리카와 카본블랙 중 1종 이상 40~90중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무 또는 합성고무, 예로서 폴리부타디엔 고무 또는 천연고무와 합성고무와의 혼합고무를 사용할 수 있으며, 상기 합성고무의 종류에 특별한 제한은 없으나, 디엔계 고무로서 미세조성 중 1,4-시스 부타디엔 함량이 97% 이상인 폴리부타디엔 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 상기 글래스플레이크는 64~70중량%의 SiO2, 0~3중량%의 K2O, 2~5중량%의 B2O3, 1~5중량%의 ZnO, 8~13중량%의 Na2O, 1~4중량%의 MgO, 3~7중량%의 CaO, 3~6중량%의 Al2O3, 0~1중량%의 TiO2를 포함하여 이루어지고, 0.5~10마이크로미터의 크기를 갖는 다판상 구조의 마이크로 사이즈의 글래스플레이크로서, 고무의 강도를 향상시켜 트레드부의 마모를 더디게 하고, 트레드부가 마모되기 시작 한 후에는 스노우/아이스 노면에서의 수막을 깨뜨리는 역할을 수행함으로써, 타이어와 노면의 그립력을 향상시키기 위해 사용한다.
상기 글래스플레이크는 10~50중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 10중량부 미만이면 너무 소량이어서 얻고자 하는 성능을 얻지 못하여 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하면 고무의 경도가 증가하여 마모성능의 저하를 가져오기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에서는 보강제로서 실리카와 카본블랙 중 1종 이상을 사용하는데, 그 종류 및 배합비율은 특별히 한정하지 않고 있으며, 보강제의 총량이 40~90중량부가 되도록 사용하는 것이 바람직한데, 40중량부 미만이면 회전저항은 향상되나 빙상제동성능이 불량해져 바람직하지 않고, 90중량부를 초과하면 카본블랙 및 실리카의 분산 불량으로 인하여 가공성이 불량해져 발열이 증가하고 내마모성이 떨어지는 역효과가 발생하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 아로마틱오일, 아연화, 노화방지제, 스테아린산, 황, 촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당 분야에서는 공지이다.
본 발명은 판상구조를 갖는 마이크로사이즈의 글래스플레이크를 도입하여 공정성 및 스노우/아이스 노면에서의 접착력 및 회전저항성능 등을 개선시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 표 1의 조성대로 실시예 및 비교예의 타이어 트레드 고무 조성물을 인터널 믹서(Internal Mixer)를 이용하고 배합하여 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다. 표 1에 의해 제조된 고무 조성물로 각각의 성능 검증을 위한 시편을 160℃에서 최적의 시간으로 고온프레스를 이용하여 고온에서 고압으로 가류 제조한 후 각각의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
표 1
구분 비교예 실시예1 실시예2
천연고무/폴리부타디엔고무 60/40 60/40 60/40
카본블랙(N-375)/실리카(Z-115) 50/20 50/20 50/20
글래스플레이크 0 10 20
공정오일 14 14 14
SDA1 ) 2 2 2
아연화 5 5 5
노화방지제2 ) 3 3 3
스테아린산 2 2 2
황 2 2 2
촉진제13 ) 0.7 0.7 0.7
촉진제24 ) 0.2 0.2 0.2
주) 1) 실리카분산제: 아연-칼륨비누
2) KUMANOX-RD 또는 KUMANOX-13
3) CZ(N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드)
4) DPG(N,N-디페닐구아니딘)
표 2
구 분 비교예 실시예1 실시예2
무늬 점도 (100℃)1) 70.4 59.0 60.9
인장 시험 경도 65 66 65
300% 모듈러스(kg/cm2) 119 112 105
인장강도(MPa)(kg/cm2) 191 181 184
신율(%) 457 451 479
동적 점탄성 시험 Loss @ -30℃2) 0.0047 0.0049 0.0061
탄델타@-30℃3) 0.344 0.388 0.395
아이스/스노우 트랙션 성능4 ) @-25℃ 49.83/47.72 49.75/47.24 40.46/38.43
구름저항지수5 ) 0.161 0.140 0.147
주) 1) 무늬점도의 수치가 낮을수록 공정성이 우수함.
2) Loss는 Loss Modulus를 의미하며, -30℃에서 Loss Modulus의 수치가 높을 수록 아이스 성능이 우수함.
3) -30℃에서 탄델타 수치가 높을수록 스노우 성능이 우수함.
4) 아이스/스노우 트랙션 수치는 낮을수록 트랙션 성능이 우수함.
5) 구름 저항 지수는 수치가 낮을수록 회전저항성능이 우수함.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2는 비교예에 비하여 공정성이 우수하고, 아이스/스노우 트랙션 성능이 향상되며, 회전저항성능이 개선된 것을 확인할 수 있다.

Claims (3)

  1. 원료고무 100중량부에 대하여 판상구조의 마이크로사이즈의 글래스플레이크를 10~50중량부 및 실리카 및 카본블랙 중 1종 이상을 40~90중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 글래스플레이크는 64~70중량%의 SiO2, 0~3중량%의 K2O, 2~5중량%의 B2O3, 1~5중량%의 ZnO, 8~13중량%의 Na2O, 1~4중량%의 MgO, 3~7중량%의 CaO, 3~6중량%의 Al2O3, 0~1중량%의 TiO2를 포함하여 이루어지고, 0.5~10㎛ 크기의 판상구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항의 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는 스터드레스 스노우 타이어.
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