KR101098050B1

KR101098050B1 - 타이어 고무 조성물

Info

Publication number: KR101098050B1
Application number: KR1020090048190A
Authority: KR
Inventors: 조대림
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2011-12-26
Also published as: KR20100129563A

Abstract

본 발명은 트럭 및 버스 래디얼 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 할로겐부틸고무에 입자경이 매우 큰 카본 블랙 및 탄소계 충전제를 사용함으로써 기존의 타이어보다 동등 이상의 물성을 가지면서 또한 내공기투과도, 내피로성 및 내크랙성장성을 향상시키고, 가공 안정성이 향상된 트럭 및 버스 래디알 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물에 관한 것이다.

인너라이너용 고무 조성물, 할로겐부틸고무, 내공기투과도, 내피로성, 내크랙성장성

Description

타이어 고무 조성물{Rubber Composition for Tire}

요즈음 자동차 회사들의 기술력 향상으로 인하여 트럭 및 버스 차량의 고성능화 및 고속도로 발달로 인하여 이와 관련된 차량의 주행 속도는 빨라지고, 더불어 차량 성능 향상으로 인한 적재중량의 증가 등으로 인하여 트럭, 버스 래디얼 타이어에 가해지는 가혹도는 점차 커지고 있는 상황이다. 따라서 타이어 제조분야에서는 이러한 가혹 조건에서도 우수한 장거리 주행 성능을 유지하기 위하여 인너라이너부의 내공기투과성 및 내피로 성능을 개선하기 위한 수많은 노력이 진행되고 있다.

종래에는 트럭 및 버스용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물 에 통상적으로 부틸고무를 사용하거나, 또는 부틸고무 단가가 매우 높기 때문에 부틸고무 70~90중량부에 천연고무 30~10중량부를 혼합하여 사용하였다. 그러나 이러한 부틸고무는 가격이 매우 비싸기 때문에 지속적으로 원가를 개선하고자 하는 연구들이 진행되어 왔다.

이를 해결하기 위한 방법으로 천연 고무의 첨가량을 늘림으로써 원가 개선 효과가 있었으나, 천연 고무는 부틸고무에 비하여 내공기투과도가 현저하게 떨어지고, 또한 내열 노화성도 떨어지므로 타이어의 재생성에도 영향을 미치기 때문에 천연 고무의 첨가는 인너라이너 고무 조성물에 매우 적합하지 않았다.

이와 같이 인너라이너 고무조성물의 내공기투과성을 향상시키기 위하여 다양한 고무 조성물의 연구가 진행되고 있다. 예를 들면 대한민국 특허출원 제2008-0130116호에서는 아라미드 단섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 인너라이너 고무 조성물을 개시하고 있고, 대한민국 특허출원번호 제2007-7022564호에서는 작업성, 파괴 특성, 내마모성 및 저발열성이 우수하고, 저장 탄성률(G')이 높은 고무 조성물로서, 1종 이상의 관능기를 갖는 변성 공액 디엔계 중합체를 10질량％ 이상 포함하는 고무 성분(A) 100질량부에 대하여, 보강성 충전제(B) 20질량부 이상과, 방향족 비닐 화합물량이 5~80질량％이고, 공액 디엔 화합물 부분의 비닐 결합량이 10~80질량％이며, 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량이 5,000~300,000인 저분자량 방향족 비닐 화합물-공액 디엔 화합물 공중합체(C) 5~60질량부를 포함하는 고무 조성물을 개시하고 있다.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 할로겐부틸고무에 입자경이 큰 카본 블랙 및 탄소계 충전제를 적용함으로써 원가 개선 효과를 얻음과 동시에 타이어 인너라이너의 특성인 내공기투과도, 내피로성, 및 내크랙성장성을 향상시킨 트럭 및 버스 래디얼 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 트럭 및 버스 래디얼 공기입 타이어의 인너라이너용 고무조성물은 할로겐부틸고무 100중량부에 대하여 요오드 흡착가 25~33mg/g 및 DBP 흡수가가 68~76ml/100g인 카본 블랙 15~85중량부 및 탄소계 충전제 5~30중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인너라이너용 고무 조성물에 있어서, 상기 할로겐부틸고무는 그 종류에 특별히 한정이 없으나, 그 구체예로서 브로모부틸고무 및 클로로부틸고무 등을 들 수 있고, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 혼합고무의 경우, 고무간의 혼합비율에는 특별히 한정이 없다.

본 발명의 인너라이너용 고무 조성물에 있어서, 상기 카본블랙은 요오드 흡착가 25~33mg/g이고, DBP 흡수가가 68~76ml/100g인 것이 바람직한데, 상기 요오드 흡착가가 25mg/g 미만이면 인장 강도가 떨어져 바람직하지 않고, 33mg/g을 초과하면 강성이 높아 크랙이 발생할 수 있어 바람직하지 않으며, 상기 DBP 흡수가가 68ml/100g 미만이면 강성이 적어 바람직하지 않고, 76ml/100g을 초과하면 강성이 너무 높아 바람직하지 않다.

상기 카본블랙의 함량은 할로겐부틸고무 100중량부에 대하여 15~85중량부인 것이 바람직한데, 15중량부 미만이면 인장물성이 하락하여 바람직하지 않고, 85중량부를 초과하면 크랙이 발생하여 바람직하지 않다.

본 발명의 인너라이너용 고무 조성물에 있어서, 상기 탄소계 충전제는 카본 40~70중량%, 탄화수소 산화물 1~30중량% 및 유황 5~50중량%로 이루어진다.

상기 탄소계 충전제의 함유량은 할로겐부틸고무 100중량부에 대하여 5~30중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 30중량부를 초과하면 공정상 에어입 불량 발생이 많아 바람직하지 않다.

본 발명의 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 인너라이너용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예로서 공정 오일, 산화 아연, 스테아린산, 유황 및 가황촉진제 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위로 배합할 수 있다.

본 발명의 인너라이너용 고무 조성물은 내공기투과성, 내피로성 및 내크랙성장성이 현저하게 향상되고, 또한 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 트럭, 버스용 래디얼 타이어는 실내 주행 내구력 및 실차주행성능에서 종래의 타이어보다 우수한 효과를 가진다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예 가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

비교예 및 실시예

하기 표 1의 조성대로, 원료고무와 카본블랙, 오스틴블랙, 공정오일 및 스테아린산을 반바리 믹서에서 배합하고 155℃에서 방출한 후, 24시간 동안 상온에서 방치하고, 그 다음에 유황, 가황촉진제 및 산화아연을 반바리 믹서에 투입하고 배합하여 고무 조성물을 제조한 후, 이를 가류시켜 고무 시편을 제조한 후, ASTM 규격에 따라 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율, 공기투과계수, 피로특성 및 크랙성장길이 등을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 1

조 성	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
브로모부틸고무	100	90	100	100	100	100
천연고무	-	10	-	-	-	-
카본 블랙¹⁾	60	60	55	50	40	15
탄소계 충전제²⁾	-	-	5	10	20	30
공정 오일	10	10	10	10	10	10
산화 아연	3	3	3	3	3	3
스테아린산	2	2	2	2	2	2
유황	1	1	1	1	1	1
가황촉진제	1	1	1	1	1	1

주) 1) N660 Grade (요오드 흡착가 28mg/g, DBP 흡수가 72ml/100g)

2) 오스틴 블랙 325(Coal Fillers Incorporated)

표 2

조 성		비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
공정성	무니점도(100℃)	50	52	49	50	50.5	53
	스코치타임¹⁾ (t=5)	30.2	29.5	32.5	31.2	30.6	29.8
	가류시간²⁾ (t=90)	37.5	34.3	38.5	37.4	36.5	34.9
인장 물성	경도³⁾	52.0	54.0	51.0	52.0	52.5	53.0
	300% 모듈러스 (kg/㎠)⁴⁾	30.2	23.6	29.5	31.5	32.6	33.5
	인장 강도⁵⁾ (kg/cm²)	91.2	85.6	91.6	92.5	93.5	96.0
	신율(%)	860.6	910.0	880.5	856.6	850.6	849.5
공기투과계수⁶⁾		2.6	3.4	2.4	2.1	1.9	1.4
Fatigue-to-Failure⁷⁾		420	385	435	442	445	437
크랙성장길이⁸⁾	노화전 노화후(105℃, 12시간) 노화후(105℃, 24시간)	3.4 5.1 6.2	6.2 11.0 12.8	3.5 4.9 5.5	3.3 4.5 5.1	3.1 3.9 4.6	3.0 3.9 4.2

주) 1) 스코치 안정성을 나타내는 것으로, 스코치 시간이 길수록 스코치 안정성이 우수함을 의미한다

2) 몬산토 전류계(Monsanto rhemoter)를 이용하여 일정온도에서 시간에 따라 고무에 걸리는 힘을 이용하여 가류정도를 측정하는 방법으로, 측정값이 낮을수록 가류시간이 짧아짐을 나타낸다.

3) 168℃에서 10분간 가류 후, 상온 20℃에서 쇼어 A 유형 경도계로 측정하며, 그 수치가 클수록 성능이 우수한 것을 나타낸다.

4) 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기(모델 4502)로 실시한다. 300% 모듈러스는 시편을 300% 신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는 것으로, 그 수치가 높을수록 우수한 성능을 나타낸다.

5) 인스트론사(Instron사)의 인장시험기를 이용하여 절단시의 강력을 측정한 것으로, 그 값이 클수록 우수한 것을 나타낸다.

6) 고무 시편의 양쪽 부위에 1기압의 공기압 차이를 두고, 약 1시간 동안 시편의 단위 면적당 시편의 두께를 통해 이동된 공기의 양을 측정한 값으로서, 값이 낮을수록 공기의 이동값이 낮음, 즉 내공기투과성이 우수함을 나타낸다.

7) 인너라이너 고무의 내피로성을 측정하기 위한 시험 방법으로, ASTM D430-73으로 시험하였고, 지속적인 반복 피로를 통해 인너라이너 시편이 절단될 때까지의 피로 사이클을 측정하였으며, 값이 클수록 피로에 대한 저항성(내피로성)이 우수함을 나타낸다.

8) 노화전 및 노화후의 크랙성장 길이를 측정한 값으로, 값이 클수록 크랙성장이 많이 되어 불리하다.

표 2에서 나타난 바와 같이, 실시예 1~4는 비교예 1 및 2보다 내공기투과성, 내피로성 및 내크랙성장성이 우수함을 알 수 있다.

Claims

할로겐부틸고무 100중량부에 대하여, 요오드 흡착가가 25~33mg/g, DBP 흡수가가 68~76ml/100g인 카본 블랙 15~85중량부 및 카본 40~70중량%, 탄화수소 산화물 1~30중량% 및 유황 5~50중량%로 이루어진 탄소계 충전제 5~30중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 버스 및 트럭 타이어의 인너라이너용 고무 조성물.
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