KR101135327B1

KR101135327B1 - 옻 성분을 함유하는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101135327B1
Application number: KR1020090129119A
Authority: KR
Inventors: 곽연미
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-04-17
Also published as: KR20110072262A

Abstract

본 발명은 옻 성분을 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료 고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함함으로써 타이어를 구성하는 물질에서 발생하는 악취 및 고무 특유의 냄새를 제거하고, 타이어에 포함된 각종 첨가제에서 발생할 수 있는 유해한 휘발성 물질의 방출을 감소시키며 원적외선 방출을 통해 인체에 친화적인 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용한 공기입 타이어에 관한 것이다.

옻, 트레드부, 탈취효과, TVOC, 유성 옻, 수성 옻, 분말 옻, 공기입 타이어.

Description

옻 성분을 함유하는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 공기입 타이어 {Rubber Composition for Tire Tread Comprising Lacquer and Air Injection Tire Using The Same}

본 발명은 옻 성분을 함유하는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함함으로써 탈취 효과 및 TVOC 방출 감소, 원적외선 방출 효과 등을 가지는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것이다.

근래 세계적으로 친환경 물질 개발 및 그 사용 기술에 대한 관심 및 기대가 커지고 있으며, 타이어 산업에도 예외는 없어, 업체별로 자발적인 친환경 기술 개발 노력은 물론 국가별 강제적인 법제화 등을 통한 유해물질 저감 및 이산화 탄소 발생 저감을 위한 노력 등을 실시 중이다. 따라서, 최근의 타이어 연구 개발 동향은 친환경 및 저연비 분야에 집중되고 있다.

한편 통상적으로 타이어에는 천연고무, 합성고무 등의 원료고무 및 필러(filler), 황 이외에 다양한 첨가제가 포함되어 있다. 이렇게 타이어를 구성하는 다양한 물질에서 발생하는 악취 때문에 타이어 공장 및 타이어 완제품에서는 고무 특유의 냄새와 황 냄새가 뒤섞여 좋지 않은 냄새가 난다.

또 한가지 문제가 되는 것은 타이어 고무에 들어가는 프로세스 오일 등 각종첨가제에서 발생할 수 있는 유해한 휘발성 물질이다. 특히 타이어에 많이 쓰이는 석유계 DAE(Distillate Aromatic Extract) 오일의 경우, 발암성 물질을 방출하기 때문에 타이어가 마모되는 동안 인체에 유해한 물질이 대기 중에 다량 방출될 가능성이 높다.

한편, 옻은 활엽수 교목인 옻나무 수액에서 유래한 것으로 예로부터 상자 등과 같은 목재의 표면을 미화하고 장식하는데 사용되어 왔다. 특히 옻칠은 천연 수지의 일종으로서, 내염성, 내열성, 방수성, 절연성이 우수할 뿐 아니라, 방부성, 방충성 및 항균성이 우수하다는 것은 잘 알려진 사실이다.

옻의 이러한 특성을 이용하여 한국 특허공개공보 제2000-0024493호에는 옻 성분을 혼합한 기능성 합성수지 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 이에 의하면, 옻 성분을 포함한 기능성 합성수지로 제품을 포장할 경우 내열성과 방부성, 항균성 및 절연성이 우수하기 때문에 내용물의 성격에 따라서 보관 기능의 강화로 제품 수명의 연장이나 기능을 오래 간직할 수 있음이 개시되어 있다.

그러나 이러한 옻 성분을 타이어 고무 조성물의 성분으로 이용하는 사례는 아직까지 알려진 것이 없는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 원료 고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함함으로써 타이어를 구성하는 물질에서 발생하는 악취 및 고무 특유의 냄새를 제거하고, 타이어에 포함된 각종 첨가제에서 발생할 수 있는 유해한 휘발성 물질의 방출을 감소시키며 원적외선 방출을 통해 인체에 친화적인 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 본 발명에 따른 고무 조성물을 타이어 트레드에 사용함으로써 환경 친화적이고 악취가 나지 않으며 TVOC(total volatile orgarnic carbon) 방출을 감소시키고 원적외선을 방출하는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 원료 고무 및 고무 배합제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 고무 조성물이 원료 고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 옻 성분은 고형분 97% 이상의 유성 옻, 고형분 31% 이상의 수성 옻, 평균 입 도 10 ㎛ 이하의 분말 옻 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상기 원료 고무, 합성 고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상은, 상기와 같은 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 트레드에 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 발명에 의한 타이어 트레드용 고무 조성물은, 옻 성분을 포함함으로써 타이어를 구성하는 물질에서 발생하는 악취 및 고무 특유의 냄새를 제거하고, 타이어에 포함된 각종 첨가제에서 발생할 수 있는 유해한 휘발성 물질의 방출을 감소시키며 원적외선 방출을 통해 인체에 친화적인 타이어를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용하여 제조되는 공기입 타이어는, 환경 친화적이고 악취가 나지 않으며 TVOC 방출을 감소시키고 원적외선을 방출하는 효과가 있다.

이하, 실시예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 원료 고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

옻나무의 수피에서 채취되는 수액인 칠액은 식물생리상 일종의 분비물로써, 금방 채취한 칠액(생 옻)은 회백색의 유상의 액으로 단맛과 떫은맛이 나며 공기와 접촉하면 갈색으로 변한다.

칠액의 주성분은 그 생산지에 따라 함량의 차이가 나지만, 일반적으로 우루시올(urushiol) 55-65%, 물 25-30%, 단당 및 다당류 5-10%, 함질소물질(당단백질) 3-5% 및 소량의 효소-락카제(laccase), 스텔라시아닌(stellacyanin), 퍼옥시다제 등으로 이루어져 있다. 그 중, 주성분인 우루시올은 카테콜의 3번 위치에 탄소가 15개인 곁가지가 붙은 구조를 갖는 여러가지 화합물을 총칭한다. 지금까지 밝혀진 우루시올 성분의 화학 구조는 다음과 같다.

상기와 같은 구조의 우루시올은 공기 중의 산소와 접촉되면 효소 반응에 의해 견고하게 굳어지면서 다른 도료와는 특이하게 3차원 구조의 훌륭한 도막을 형성하여 옛날부터 칠로 널리 이용되어 왔다.

본 발명자들은 친환경적인 타이어의 제조를 연구하던 중, 타이어용 고무 조성물에 옻 성분을 포함하여 타이어를 제조하는 경우 여러가지 효과가 있음을 알 수 있게 되었다.

즉, 타이어 트레드용 고무 조성물에 옻 성분을 포함하는 경우, 후술하는 실시예에 기재된 바와 같이 타이어에서 발생하는 고무 특유의 냄새 및 황 냄새 등 악취를 제거하는 효과가 있다. 특히 고무 조성물에 포함되는 프로세스 오일 및 각종 첨가제에서 발생하는 TVOC 을 감소시키는 효과가 있다. 또한 고무 조성물에 옻 성분이 포함되는 경우 우리 몸에 유익한 원적외선을 다량 발생시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물에서, 상기 옻 성분은 원료 고무 100 중량부에 대하여 1~80 중량부, 바람직하게는 10~20 중량부를 사용하는 것이 좋다. 옻 성분이 1 중량부 미만인 경우에는 전술한 옻이 가지는 여러가지 효과의 발현이 충분하지 않으며, 80 중량부를 초과하여 사용시에는 고무 조성물의 점도 상에 문제점이 있다.

한편, 옻 성분을 포함하는 옻 수액은 전체 수액 중 고형분이 97% 이상인 경우를 유성 옻이라 부르며, 고형분이 31% 이하인 것을 수성 옻이라 부른다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물에서, 상기 옻 성분은 고형분 97% 이상의 유성 옻, 고형분 31% 이상의 수성 옻, 평균 입도 10 ㎛ 이하의 분말 옻 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물의 원료 고무로는 천연고무, 합성 고무 또는 천연 고무와 합성 고무의 혼합물을 사용할 수 있다.

천연 고무는 말 그대로 자연에서 얻은 고무를 지칭하며, 합성 고무로는 각종스티렌-부타디엔 고무(SBR), 각종 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리이소프렌 고무(IR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고 무(EPDM)등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료 고무로서 이상과 같은 고무들을 단독으로, 또는 용도에 따라 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상기한 원료 고무 및 옻 성분 이외에도 보강충전제인 실리카 및/또는 카본 블랙, 가황제인 유황, 가황 촉진제인 CBS와 1,3-디페닐구아니딘(DPG), 가류활성제인 산화아연, 스테아린산, 분산성 향상을 위한 커플링제 및 노화방지제 등 타이어 트레드용 고무 조성물에 일반적으로 사용되는 고무배합제를 포함할 수 있다.

본 발명에서 보강충전제로 사용될 수 있는 실리카는 그 종류에는 특별한 제한이 없으나, 표면적이 175 ± 5 ㎡/g, 수분 함량은 6.0 ± 0.5 중량%, 이산화규소(SiO₂) 함량은 90 중량% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 카본 블랙은, 그 종류에 특별한 제한은 없으나, BET(Brunauer-Emmett-Teller) 비표면적이 80~90 ㎡/g이고, DBP (Dibutylphthalate) 흡착가가 100~110 g/100g이며, 요오드 흡착가가 90~120 mg/g 범위인 것이 바람직하다. 상기 카본 블랙은 원료 고무 100 중량부에 대하여 40~100 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 그 사용량이 40 중량부 미만이면 충분한 보강 효과를 나타내지 못하여 바람직하지 않고, 100 중량부를 초과하면 발열 및 내마모 효과를 나타내지 못하여 바람직하지 않다.

기타 본 발명에서 사용되는 다양한 첨가제에 대하여는 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 그 자세한 내용은 생략한다.

이상과 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은, 고무 조성물에 옻을 포함함으로써 타이어를 구성하는 물질에서 발생하는 악취 및 고무 특유의 냄새를 제거하고, 유해한 휘발성 물질의 방출을 감소시키 친환경적인 타이어의 제조를 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 양상은, 상기와 같은 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 트레드에 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것이다. 상기 본 발명에 따른 공기입 타이어는 타이어 특유의 고무 냄새가 나지 않으며 유해성 휘발물질의 방출을 감소시키고 인체에 유익한 원적외선을 발생시킨다.

이하에서는 구체적인 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[비교예 ]

하기 표1에 도시된 바와 같이, 원료고무 100 중량부에 대하여 카본 블랙 55 중량부, 프로세스 오일 8 중량부, 산화아연 3 중량부, 스테아린산 1 중량부, 노화방지제 4 중량부, 유황 2.8 중량부, 가황촉진제 1 중량부(CZ)를 밀폐식 반바리 믹서에서 혼합하여 마스터 배치를 제조한 후, 개방형 2축 롤밀에서 혼합 고무를 제조하여 165℃에서 10분간 가류하여 고무 시편을 제조하였다

[실시예 1]

원료고무 100 중량부에 대하여 유성 옻 10 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 비교예와 동일한 조건으로 고무 시편을 제조하였다.

[실시예 2]

원료고무 100 중량부에 대하여 분말 옻 10 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 비교예와 동일한 조건으로 고무 시편을 제조하였다.

[실시예 3]

원료고무 100 중량부에 대하여 수성 옻 10 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 비교예와 동일한 조건으로 고무 시편을 제조하였다.

[실시예 4]

원료고무 100 중량부에 대하여 유성 옻 20 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 비교예와 동일한 조건으로 고무 시편을 제조하였다.

[실시예 5]

원료고무 100 중량부에 대하여 유성 옻 30 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 비교예와 동일한 조건으로 고무 시편을 제조하였다.

[표 1] 비교예 및 실시예 1-5의 각 조성성분 함량비(중량부)

상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무 시편의 평과 결과는 하기 [표 2]와 같으며 측정은 하기의 방법에 따랐다.

(1) 탈취 시험 : 가스 검지관법에 따라 측정하였다.

(2) TVOC 시험 : 실내 공기 질에 대한 환경 표준법에 따라 측정하였다.

(3) 원적외선 시험 : FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정 결과를

비교하였다.

[표 2] 시험 결과

상기 [표 2]에 나타난 바와 같이 옻을 적용한 실시예 1, 2, 3의 경우, 유성 옻, 분말옻, 수성옻 등 옻의 상태와 관계없이 비슷한 탈취율, TVOC 방출량, 원적외선 방출량을 보임을 확인할 수 있다. 또한 비교예와 실시예 1, 2, 3을 비교할 경우, 옻을 적용하였을 때 그렇지 않은 경우에 비하여 탈취 효과, TVOC 방출 감소, 원적외선 방출 효과가 크게 향상됨을 알 수 있다.

또한 유성옻의 함량을 20, 30 중량부로 늘렸을 때, 탈취율이 다소 좋아지고 TVOC 방출 감소 효과가 좀 더 좋아지고 원적외선 방출이 다소 늘어났지만, 20, 30 중량부로 중량부를 늘린 것에 비하여 그 효과는 그 정도 큰 차이는 없었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

Claims

원료 고무 및 고무 배합제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,

상기 고무 조성물은 원료 고무 100 중량부에 대하여 옻 성분을 1~80 중량부 포함하며,

상기 옻 성분은 고형분 97% 이상의 유성 옻, 고형분 31% 이상의 수성 옻, 평균 입도 10 ㎛ 이하의 분말 옻 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 원료 고무는 천연 고무, 합성 고무 또는 천연 고무와 합성 고무의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항의 고무 조성물을 트레드에 사용하여 제조되는 공기입 타이어.