KR100982278B1 - 무기물이 함유된 타이어 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기물이 함유된 타이어 고무조성물에 관한 것으로, 차량용 타이어의 트래드, 사이드월 및 이너라이너에 사용되는 고무조성물로서, 탄산칼슘이 3~80중량%와, 무기물이 0.1~30중량% 포함되어 있으며, 상기 무기물은 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제중 적어도 1종으로 이루어지고, 상기 탄산칼슘은 나노 탄산칼슘이나 미세 탄산칼슘으로 이루어지며 평균입경이 1~100nm로 구성된 것을 특징으로 하여,
고무원료와 첨가제에 가볍고 단단하며 내부식성이 있는 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제의 무기물을 함유하여 수명을 대폭 향상시키고, 타이어의 내마모성 및 물리적 성능을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한, 고무원료에 입자가 매우 적고 표면활성도가 높은 나노 탄산칼슘을 포함하여 표면적이 일반 칼슘보다 크므로 고무원료의 공간을 채우는데 매우 효과적이고, 나노 탄산칼슘이 카본블렉이나 연화제와 같은 첨가제와 압출성형시 표면활성도가 높으므로 성형능력을 대폭 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

무기물이 함유된 타이어 고무조성물{Tire rubber composition having minerals}

본 발명은 무기물이 함유된 타이어 고무조성물에 관한 것으로, 상세하게는 타이어의 트래드, 사이드월 및 이너라이너에 대한 고무조성물로서 고무원료와 첨가제에 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제의 무기물을 함유하여 수명을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 타이어의 내마모성 및 물리적 성능을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한, 고무원료에 나노 탄산칼슘을 포함하여 고무원료의 공간을 채우는데 매우 효과적이고, 나노 탄산칼슘이 타이어의 강도를 증가시켜 물리적인 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 첨가제와 압출성형시 표면활성도가 높으므로 성형능력을 대폭 강화시킬 수 있는 무기물이 함유된 타이어 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 타이어는 트래드(Tread), 사이드월(Sidewall), 카카스(Carcass), 벨트(Belt), 비드(Bead), 이너라이너(Inner liner)로 구성되며, 이러한 타이어 연구의 대부분은 상기와 같은 구조적 측면과 타이어에 사용되는 재료의 특성을 이용한 물리적인 측면으로 집약될 수 있다.

타이어 재료 부분에서는 기계적이나 물리적인 특성, 자원 절감, 생산성 향상 및 친환경적인 측면을 고려하여야 하며, 타이어의 주재료는 고무를 사용하고, 이러한 타이어 고무의 물리적인 특성을 향상시키기 위해 다양한 종류의 첨가제나 보강재를 사용하고 있다.

그리고, 상기 타이어의 고무조성물은 타이어의 구조에서 트래드, 사이드월 및 이너라이너에 주로 사용되고 있다.

상기 타이어 고무에 사용되는 첨가제나 보강재 중에서 타이어의 반제품 성형시 매우 중요한 성능인 점착력과 마모성을 향상시키기 위해 점착제 및 보강재를 사용하고 있으며, 상기 점착제 및 보강재는 타이어 고무의 생산 효율성을 중시하는 시스템에서 매우 유용하며, 그 영향이 매우 큰 물질이다.

타이어의 고무조성물 분야에서 점착제 및 보강재는 주로 유기물과 그 유기물화합물(탄소, 수소, 산소의 성분을 기본 골격으로 이루어진 화합물)을 사용하여 점착력을 향상시키고 물리적 특성을 개선시키고 있으나, 타이어를 장기간 사용하거나 긴 시간 동안 고속주행을 할 경우 타이어의 변형 및 마모로 인하여 타이어가 손상되거나 심할 경우 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 타이어의 그립 성능 향상을 위해 여러 가지 방법이 창출되고 있다. 즉, 특정한 성질의 고무를 원료고무로 하여 타이어의 그립 성능을 향상시키거나, 특정한 성분의 첨가제를 고무조성물에 사용하여 이러한 고무조성물로 제조된 타이어 고무의 그립력을 높이는 방법 등이 있다.

일예로 타이어용 고무조성물에 첨가제로서 단일 결정 산화아연을 적용하여 이러한 단일 결정 산화아연을 첨가한 고무조성물로 제조된 고무를 타이어로 사용함으로써 타이어 그립력을 높이는 방법을 개발하였다.

그러나 이러한 방법의 고무조성물은 단일 결정의 산화 아연의 함량을 높이면 마모 성능이 급격하게 하락하여 일정 함량 이상을 적용하기에는 매우 곤란한 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 무기물이 함유된 타이어 고무조성물의 목적은,

첫째, 고무원료와 첨가제에 가벼우며 단단하고 내부식성이 있는 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제의 무기물을 함유하여 무기물로 인하여 수명을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 타이어의 내마모성 및 물리적 성능을 대폭 향상시킬 수 있으며,

둘째, 고무원료에 입자가 매우 적고 표면활성도가 높은 나노 탄산칼슘을 포함시킴으로써 표면적이 일반 칼슘보다 크므로 고무원료의 공간을 채우는데 매우 효과적이고, 나노 탄산칼슘이 타이어의 강도를 증가시켜 물리적인 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 카본블렉이나 연화제와 같은 첨가제와 압출성형시 표면활성도가 높으므로 성형능력을 대폭 강화시킬 수 있는 무기물이 함유된 타이어 고무조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 무기물이 함유된 타이어 고무조성물는, 차량용 타이어의 트래드(Tread), 사이드월(Sidewall), 이너라이너(Inner liner)에 사용되는 고무조성물로서,

상기 타이어는 탄산칼슘이 3~80중량%와, 무기물이 0.1~30중량% 포함되어 있으며, 상기 무기물은 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제 중 적어도 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하여,

상기 탄산칼슘은 나노 탄산칼슘으로 이루어지며 평균입경이 1~100nm로 구성되며, 상기 탄산칼슘은 미세 탄산칼슘으로 이루어지며 평균입경이 1~100㎛로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 무기물이 함유된 타이어 고무조성물는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고무원료와 첨가제에 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제의 무기물을 함유시킴으로써 가볍우며 단단하고 내부식성이 있는 상기 무기물로 인하여 타이어의 수명을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 타이어의 내마모성 및 물리적 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 고무원료에 입자가 매우 적고 표면활성도가 높은 나노 탄산칼슘을 포함시킴으로써 표면적이 일반 칼슘보다 크므로 고무원료의 공간을 채우는데 매우 효과적이고, 나노 탄산칼슘이 타이어의 강도를 증가시켜 물리적인 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 카본블렉이나 연화제와 같은 첨가제와 압출성형시 표면활성도가 높으므로 성형능력을 대폭 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 개요도이다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 무기물이 함유된 타이어 고무조성물에 대하여 기술한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무기물이 함유된 타이어 고무조성물은 도 1에 도시한 바와 같이, 차량용 타이어 구조의 트래드(1), 사이드월(2), 카카스(3), 벨트(4), 비드(5), 이너라이너(6) 중에서 트래드(1), 사이드월(2) 및 이너라이너(6)에 사용되는 고무조성물이다.

그리고, 상기 타이어(1)는 탄산칼슘과 무기물이 포함된 고무조성물로서,

상기 탄산칼슘은 3~80중량%로 포함되어 있으며, 상기 탄산칼슘은 나노 탄산칼슘 또는 미세 탄산칼슘으로 이루어지며 평균입경은 나노 탄산칼슘이 1~100nm로 형성되며, 미세 탄산칼슘이 1~100㎛로 형성된다.

상기 나노 탄산칼슘은 입자가 매우 적고, 표면활성도가 높으며 표면적이 일반 칼슘보다 크므로 고무원료의 공간을 채우는데 매우 효과적이다.

그리하여, 나노 탄산칼슘은 강도를 증가시켜 물리적인 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 표면활성도가 높으므로 카본블렉이나 연화제와 같은 첨가제와 압출성형 능력을 대폭 강화시킬 수 있다.

또한, 상기 무기물은 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 카플링중 적어도 1종으로 이루어지며, 함량은 0.1~30중량% 포함되어 있고, 가장 바람직한 중량%는 0.2~5.0중량%로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 무기물의 티타네이트 커플링제와 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제는 가볍고 단단하고 내부식성이 있는 전이 금속 원소로 은백색이며, 철이나 알루미늄보다 가볍고 단단한 촉매제이다. 이와 같은 상기 무기물을 타이어의 재료에 포함시킴으로써 수명을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 성능을 한층 더 높일 수 있게 된다.

상기 타이어는 고무원료에 카본블랙이나 연화제를 첨가제로 배합하여 이루어지는 것도 바람직하다.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 자세하게 설명하도록 하나, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아님을 주지하여야 할 것이다.

<실시예1>

고무원료 50중량%, 나노탄산칼슘 30%, 무기물 3중량%, 기타(카본블렉,연화제) 17중량%를 믹서에서 배합하여 타이어를 제조하여 타이어의 내구성 실험을 실시하여 하기 [표 1]같은 결과를 얻었다.

- [ 표 1 ] -

상기 [표 1]에 표시된 바와 같이, 무기물이 함유된 타이어 조성물은 기존타이어에 비하여 내구성 실험시간이 21.67시간 높으므로 타이어의 수명이 대폭 향상되었다.

<실시예2>

고무원료 50중량%, 나노탄산칼슘 30%, 무기물 3중량%, 기타(카본블렉,연화제) 17중량%를 믹서에서 배합하여 타이어를 제조하여 실험속도를 시속 130km하여 타이어의 고속성능 실험을 실시하여 하기 [표 2]의 결과를 얻었다.

- [ 표 2 ] -

상기 [표 2]에 나타난 것 처럼, 무기물이 함유된 타이어 조성물은 기존타이어에 비하여 고속성능 실험시간을 30분 이상 길어져도 타이어의 손상 부위가 전혀 없으므로 타이어의 내마모성 및 물리적 성능이 대폭 개선되었다.

상기 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

1 ; 트래드(Tread) 2 ; 사이드월(Sidewall)
3 ; 카카스(Carcass) 4 ; 벨트(Belt)
5 ; 비드(Bead) 6 ; 이너라이너(Inner liner)

Claims (4)

1. 차량용 타이어의 트래드(Tread), 사이드월(Sidewall) 및 이너라이너(Inner liner)에 사용되는 고무조성물로서,
   상기 타이어는 탄산칼슘이 3~80중량%와, 무기물이 0.1~30중량% 포함되어 있으며,
   상기 무기물은 알루미네이트 커플링제 및 지르코 커플링제 중 적어도 1종으로 이루어지고,
   상기 탄산칼슘은 미세 탄산칼슘으로 이루어지며 평균입경이 1~100㎛로 구성되며,
   상기 타이어는 고무원료와 카본블랙과 연화제를 첨가제로 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무기물이 함유된 타이어 고무조성물.
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