KR100917446B1 - 타이어 트레드 고무조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래의 타이어 고무조성물에 있어서, 석유수지와 목초액을 포함하도록 하여 컷 앤드 칩(cut & chip) 성능과 발열성능 개선을 통한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
석유수지, 목초액, 컷 앤드 칩(cut & chip), 마모특성, 고무
Description
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래의 타이어 고무조성물에 있어서, 석유수지와 목초액을 포함하도록 하여 컷 앤드 칩(cut & chip) 성능과 발열성능 개선을 통한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
자동차 타이어에서 요구되는 성능은 타이어의 부위, 역할, 사용되는 곳에 따라 매우 다양하다.
타이어의 정보를 기재하는 사이드월 부위에 사용되는 고무는 태양으로부터 자외선을 받고, 굴신운동을 자주 하고, 타이어에서 발생하는 발열을 외부로 배출해야 하기 때문에 자외선에 대한 내노화성, 내굴곡성 및 내발열성이 우수해야 한다.
한편, 지면과 직접 접촉하는 타이어 트레드 부위에 사용되는 고무는 차량 주행시 조정 안정성, 승차감, 연비성능, 스노우 성능이 우수해야 할 뿐만 아니라 경제적인 문제면에서는 내마모성, 제동력, 내구력 등이 우수해야 한다.
타이어에서는 차량의 이동, 지지, 유지 중에서 이동이 중요하므로, 타이어의 여러 부위 중에서 특히 타이어 트레드 부위는 상기에서 언급한 바와 같이 여러 가지 특성을 만족해야 한다. 그러나 이들 성능은 서로 상호 부분적으로 배반하는, 즉 한쪽이 좋아지면 다른 쪽은 나빠지는 트레이드-오프(Trade-Off) 관계로 이루어져 있어서 상기의 트레드 고무가 필요한 여러 가지 성질들을 동시에 개선하는 것은 어려운 문제이다.
타이어의 트레드 부위는 특히 차량이 지면과 직접 접촉하고 있기 때문에 예상 또는 예상치 못한 갑작스런 상황에 대비하기 위해 제동특성이 중요하고, 또한 경제적인 면에서 장시간 동안 사용할 수 있는 내마모성이 중요하다.
자동차 타이어 트레드의 내마모 특성은 지면과 접하는 트레드 표면층의 성질에 의해 결정되는데, 고속주행시 발생하는 발열에 의해 트레드 부위의 물성하락 및 내마모특성 저하의 원인이 되고 있다.
상기와 같은 타이어 트레드의 문제를 해결하기 위해 고무에 내열특성이 양호한 노화방지제를 사용하거나, 내열특성이 우수한 고무를 혼용하여 사용하는 방법, 가교결합제를 다중 황결합(polysulfide bond) 보다는 단일 황결합(monosulfide bond)으로 변경시켜 열안정성을 개선 시키는 방법이 행하여져 왔다.
이와 같이 자동차, 특히 트럭 및 버스용 타이어(TBR Tire) 마모를 향상시키기 위하여 다양한 고무조성물의 개발이 행하여 지고 있다.
한편 본 발명과 관련된 선행기술로서 대한민국 공개특허공보 2003-0063684 호에 마모성능이 우수한 자동차 타이어용 트레드 고무조성물을 나타내고 있는데 보 다 상세하게는 내마모성이 우수한 이소프렌(isoprene)이 함유된 스티렌 부타디엔 고무를 원료고무로 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 자동차 타이어용 트레드 고무조성물을 개발하였다.
그러나 상기 선행기술은 본 발명과 대비시 발명의 기술적 특징이 서로 상이하다.
본 발명은 컷 앤드 칩 성능과 발열성능 개선에 의한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물, 상기 고무조성물로 이루어진 고무, 상기 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래의 타이어 고무조성물에 있어서, 석유수지와 목초액을 포함하도록 하여 컷 앤드 칩 성능과 발열성능 개선에 의한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 컷 앤드 칩 성능과 발열성능 개선에 의한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물, 상기 고무조성물로 이루어진 고무, 상기 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.
본 발명은 컷 앤드 칩 성능과 발열성능 개선에 의한 마모특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 석유수지 1∼10중량부, 목초액 1∼10중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 트레드 고무조성물에서 원료고무는 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용하는 경우 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 변성 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무(BR), 변성 부타디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴 부타디엔 고무, 클로린네이티드 폴리에틸렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS)고무, 에틸렌프로필렌고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM)고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세티에트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤질클로라이드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무, 카르복실산니트릴부타디엔고무 및 BIMS(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 인화점이 270∼300℃, 연화점이 105℃±5℃, 비중이 1.0±0.3인 물리화학적 특징을 가지는 석유수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 인화점이 270∼280℃, 연화점이 105℃±5℃, 비중이 1.11±0.01인 물리화학적 특징을 가지는 석유수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 석유수지는 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하거나, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 본 발명의 목적에 부합하는 고무조성물을 얻기 어려운 문제가 있으므로, 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 상기 석유수지는 원료고무 100중량부에 대하여 1∼10중량부를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 나무를 숯으로 만들 때 발생하는 연기가 외부 공기와 접촉하면서 액화되어 떨어지는 것을 채취한 목초액(木醋液)을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 목초액을 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하거나, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 본 발명의 목적에 부합하는 고무조성물을 얻기 어려운 문제가 있으므로, 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 상기 목초액은 원료고무 100중량부에 대하여 1∼10중량부를 사용하는 것이 좋다.
상기에서 목초액은 소나무, 낙엽송, 참나무, 삼나무, 잣나무, 전나무, 구상나무, 박달나무, 상수리나무, 가문비나무, 대나무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로부터 얻은 목초액을 사용할 수 있다.
상기에서 목초액은 종래 공지된 방법에 의해 얻은 것을 사용할 수 있다.
상기에서 목초액은 종래 공지된 방법인 한국특허공개 10-1998-0068014에 기재된 방법에 의해 얻은 것을 사용할 수 있다.
상기에서 목초액은 현재 시중에서 상품으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(carbon black), 실리카(silica), 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 보강충진제 10∼80중량부를 추가로 더 포함할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 층간 간격이 0.1∼10nm인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 두께(d)에 대한 평면폭(l)의 비를 나타낸 편평비(aspect ratio, l/d)가 5 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 편평비가 5∼100인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 양이온 교환반응 및/또는 음이온 교환반응이 가능한 천연 층상실리케이트를 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 양이온 교환반응 및/또는 음이온 교환반응이 가능한 합성 층상실리케이트를 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 양이온기를 갖는 물질 및/또는 음이온기를 갖는 물질로 유기화 처리된 유기화 층상실리케이트를 사용할 수 있다.
상기에서 층상실리케이트는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 렉토나이트(rectorite), 버미큘라이트(vermiculite), 마이카(mica), 일라이트(illite), 카올린나이트(kaolinite), 소디움 몬모릴로나이트(sodium montmorillonite, Na-MMT) 및 클로이지트 15A(Cloisite 15A)의 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 0.01∼0.1㎛이고, 비표면적이 80∼90m2/g인 것 이거나 또는 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1∼10㎛이고, 비표면적이 100∼120m2/g인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어는 승용차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 오토바이용 타이어 및 항공기용 타이어의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 나타낸다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 타이어 트레드 고무조성물을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 타이어 트레드 고무조성물이 바람직하다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 석유수지, 목초액 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
이하 본 발명을 다음의 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<비교예>
천연고무를 원료고무로 사용하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 스테아 린산 3중량부, 카본블랙(1) 30중량부, 카본블랙(2) 23중량부, 공정조제 6중량부, 노화방지제(N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-P-phenylenediamine, 6PPD) 3중량부를 밴버리 믹서(Banbury Mixer)에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기 고무배합물에 가류제로서 유황 1.6중량부, 가류촉진제로서 시클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드(cyclohexyl benzothiazol sulfenamide, CZ) 1.0중량부를 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.
하기 표 1에 상기 고무조성의 함량을 정리하여 나타내었다.
<실시예 1>
천연고무를 원료고무로 사용하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 스테아린산 3중량부, 카본블랙(1) 30중량부, 카본블랙(2) 23중량부, 공정조제 6중량부, 노화방지제(6PPD) 3중량부, 석유수지 2중량부, 목초액 5중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기 고무배합물에 가류제로서 유황 1.6중량부, 가류촉진제로서 시클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드(CZ) 1.0중량부를 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 석유수지는 인화점이 270℃, 연화점이 105℃±5℃, 비중이 1.11±0.01인 물리화학적 특징을 가진 석유수지를 사용하였다.
상기에서 목초액은 한국특허공개 10-1998-0068014에 의해 대나무를 숯으로 만들 때 발생하는 연기가 외부 공기와 접촉하면서 액화되어 떨어지는 것을 채취한 것을 사용하였다.
하기 표 1에 상기 고무조성의 함량을 정리하여 나타내었다.
<실시예2>
석유수지 4중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 조성성분
항목 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 |
천연고무 | 100 | 100 | 100 |
카본블랙(1) | 30 | 30 | 30 |
카본블랙(2) | 23 | 23 | 23 |
공정조제 | 6 | 6 | 6 |
산화아연 | 3 | 3 | 3 |
스테아린산 | 3 | 3 | 3 |
석유수지 | - | 2 | 4 |
목초액 | - | 5 | 5 |
유황 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
가황촉진제 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
카본블랙(1) : 요오드 흡착가 115g/kg, DBP 흡착가 135ml/100g, 착색도 120%인 보강성 카본블랙
카본블랙(2) : 요오드 흡착가 90g/kg, DBP 흡착가 114ml/100g, 착색도 115%인 보강성 카본블랙
<시험예>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 각각의 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 의해 점도, 인장물성(TENSILE), 리바운드(REBOUND), 발열(Heat Built Up, H.B.U.), 블로우 아웃(Blow-out), 컷앤칩, 실차결과지수 등의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 물성시험 결과
구분 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | |
점도 | 100℃ | 62 | 61 | 60 |
TENSILE (Initial) | 경도(HD'S) | 68 | 68 | 68 |
300% 모듈러스 | 190 | 175 | 168 | |
인장강도(T.S.) | 278 | 285 | 291 | |
신장율(E.B.) | 480 | 492 | 498 | |
REBOUND | Resilience(%) | 42 | 44 | 47 |
H.B.U | ΔT(℃) | 26.7 | 22.0 | 20.4 |
Blow-Out(100℃) | Minute | 8.9 | 12.3 | 13.5 |
컷앤칩 | (g) | 2.92 | 2.80 | 2.63 |
실차결과 | Mileage (비교예기준) | 1.0 | 1.17 | 1.25 |
* 점도는 무니(MOONEY) 점도계를 이용하여 측정하였고, 점도가 낮을수록 공정성이 우수함을 나타낸다.
* 발열(H.B.U.)은 발열테스트기를 이용하여 측정한 값으로 수치가 적을수록 내발열성이 우수함을 나타낸다.
* 블로우 아웃(Blow-Out) 테스트는 비.에프.굿리치 블로우 아웃 테스트(B.F. Goodrich Blow-Out Test)를 이용하여 측정하였고, 블로우 아웃 시간이 길수록 내열특성이 우수함을 나타낸다.
* 컷앤칩 : 비. 에프. 굿리치 커트 및 칩 테스터(B.F. Goodrich cut & chip tester)를 이용하여 날카로운 칼날이 회전하는 시편을 일정한 속도로 내리치면서 시험을 하는 방법으로 최초의 시편 무게와 시험 후의 시편 무게와의 무게 차를 기재한 것으로 수치가 적을수록 성능이 우수함을 나타낸다.
상기 표 2의 결과에서처럼 본 발명의 석유수지, 목초액을 포함하는 고무조성 물로 이루어진 실시예의 고무는 석유수지, 목초액을 포함하지 않은 고무조성물로 이루어진 비교예의 고무와 비교시 동등 수준 이상의 인장물성을 지니며, 컷 앤드 칩(cut & chip) 성능이 개선되어 마모특성이 향상되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 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 (5)
- 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,원료고무 100중량부에 대하여 인화점 270∼300℃, 연화점 105℃±5℃, 비중 1.0±0.3인 물리화학적 특징을 가진 석유수지 1∼10중량부; 소나무, 낙엽송, 참나무, 삼나무, 잣나무, 전나무, 구상나무, 박달나무, 상수리나무, 가문비나무, 대나무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로부터 얻은 목초액 1∼10중량부; 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 보강충진제 10∼80중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
- 삭제
- 삭제
- 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무.
- 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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