KR101177197B1 - 갯벌 점액성분을 포함하는 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 갯벌 점액성분(mucus ingredients from tideland)을 포함하는 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것으로서, 원료고무에 갯벌 점액성분이 포함하므로써 가황 공정의 안정성, 스코치의 최소화, 접착력, 보강성 및 내마모성이 우수한 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것이다.

Description

갯벌 점액성분을 포함하는 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어{Tire Rubber Composition Comprising Mucus Ingredients from Tideland and the Tire Using the Same}
본 발명은 갯벌 점액성분을 포함하는 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것으로서, 원료고무에 갯벌 점액성분을 포함하므로써 가황 공정의 안정성, 스코치의 최소화, 접착력, 보강성 및 내마모성이 우수한 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것이다.
타이어를 제조하기 위해서 원료고무를 비롯한 수많은 첨가제를 사용하고 있다. 즉, 타이어라는 제품에 대해 필요한 성능을 갖기 위해서 다양한 첨가제를 사용하고 있으며, 그 중에서 타이어의 보강성 및 내마모성 등의 특성 향상을 위해서 보강충전제를 사용하고 있고, 고무의 물성 향상을 위해서 활성제 및 접착제 같은 소량의 첨가제로 보강의 효과를 극대화하고 있다. 그러나, 상기 활성제로서는 주로 동물로부터 추출하는 우지가 사용되며, 상기 우지의 사용은 환경 유해 물질로 이산화탄소를 발생시켜 발암물질을 일으키는 주범이 되고 있다.
타이어용 고무 조성물의 성능과 관련된 선행기술로서, 대한민국 특허출원 제2003-0042334에는 실리카로서 비중이 2.1~3.6인 고비중 실리카와 커플링제를 사용하므로써 스코치 안정성, 내마모성능, 제동성능 및 저연비성능을 동시에 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 특허출원 제2002-0030535에는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무에 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 첨가하므로써 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어 트레드 고무 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 상기 개시된 타이어 트레드 고무 조성물들은 카본블랙과 실리카를 보강재로 적용하고, 활성제로 우지를 사용하고 있어, 이산화탄소(CO2)를 발생시키는 환경적인 면에서 문제가 발생하고, 환경규제가 강화된 최근의 경쟁력 측면에서도 뒤떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 친환경 갯벌 점액성분을 적용하여 가황 공정의 안정성, 스코치의 최소화, 접착력, 보강성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무 조성물 및 그를 이용한 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 타이어 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 갯벌 점액성분 5~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 원료고무로는 천연고무와 합성고무를 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 천연고무 및 에폭시화 천연고무의 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 에폭시화 천연고무는 고무 전체 중량 중 에폭시기가 10~60중량％ 함유된 에폭시화 천연고무인 것이 바람직하다.
또한 상기 원료고무로는 천연고무와 에폭시화 천연고무를 혼합한 혼합고무를 사용할 수 있고, 상기 천연고무와 에폭시화 천연고무의 혼합비는 중량기준으로 1:9~9:1의 범위로 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 천연고무와 에폭시화 천연고무의 혼합비는 중량기준으로 1:1의 범위로 혼합될 수 있다.
본 발명에 사용되는 갯벌 점액성분은 갯벌로부터 갯벌원액을 채취하여 처리한 것으로서, 갯벌에는 다양한 갯벌생물과 갯벌식물이 존재하고 있고, 상기 갯벌생물군으로는, 예를 들면 저서생물, 간극생물 및 갯벌식물 등이 서식하고, 갯벌식물로는 염생식물, 해조류 및 미소저서조류 등이 있다. 상기 미소저서조류의 경우에는 갯벌조간대에 남조류, 규조류, 편모조류가 같이 나타나거나 대치되기도 하고, 그 중 상기 규조류는 파랄리아, 나비큘라니치아, 암포라 및 코코네이스를 비롯하여 많은 속이 알려져 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 다양한 성분의 갯벌생물 및 갯벌식물 등을 포함하고 있는 갯벌에서 갯벌원액을 채취하여 처리한 갯벌 점액성분을 사용하는 것으로서, 본 발명에 사용되는 갯벌 점액성분은 주로 무기 교질물과 유기 교질물로 구성되어 있는데, 상기 유기 교질물은 입경이 0.1μm이하의 미세입자로서, 탄수화물, 단백질 및 지방 등 유기성분의 분해 중간산물이며, 이들은 환상(環狀)의 수산기(-OH) 및 카르복실기(-COOH) 등이 외부에 노출되어 있다.
본 발명에서 사용되는 갯벌 점액성분의 제조방법은 다음과 같다.
갯벌에서 채취한 갯벌원액을 증류수와 부피비로 1:0.45~0.6으로 혼합하여 30~35℃에서 2~24시간 동안 정치시킨다. 갯벌원액이 포함된 혼합액 1L 당 응집제, 예를 들어, 황산제1철(FeSO4)을 0.1~1g 넣고, 최대한 용해시킨 후, 찌꺼기는 여과하여 걸러내고, 나머지 액을 0.1㎛ 이하의 콜로이드 입자를 갖는 여과지에 여과시킨다. 상기 여과된 액을 20시간~30시간 정도 교반하면서 두면 콜로이드 상태의 입자가 용해된 액체를 얻을 수 있다. 그런 다음, 1~2일 동안 정치시켜 침전물이 완전히 가라앉으면, 상등액을 70~80% 제거하고 남은 침전물을 갯벌 점액성분으로서 사용한다.
본 발명에서 사용되는 갯벌 점액성분의 함량은 5~10중량부인 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 활성제 효과가 미미하여 물성 및 접착력이 하락하는 문제가 있어 바람직하지 않고, 10중량부를 초과하면 가류제로 사용하는 유황이 소금과 같은 상태로 고무에 나타나는 블루밍(blooming) 현상이 발생할 수 있어 타이어 코드와 고무와의 접착력을 하락시키고, 점도가 낮아져 타이어 공정성이 문제가 되므로 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예로서 보강충전제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위로 배합할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 고무 조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본 발명의 필수 구성성분이 아니므로 자세한 내용은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명은 상기에서 언급한 타이어용 고무 조성물에 의해 제조된 고무를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는 타이어를 제공하며, 상기 타이어는 그 용도에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어 등에 사용될 수 있다.
본 발명은 친환경 재료인 갯벌 점액성분을 타이어용 고무 조성물에 적용함으로써 가황 공정의 안정성, 스코치의 최소화, 우수한 접착력, 보강성 및 내마모성을 나타내는 효과가 있다.
또한, 친환경 타이어를 제조할 수 있어 환경 오염을 줄일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
< 제조예 >
부안 갯벌에서 채취한 갯벌원액을 증류수와 부피비로 1:0.5로 혼합하여 35℃에서 24시간 동안 정치하였다. 갯벌원액이 포함된 혼합액(45L)에 응집제로서 황산제1철(FeSO4)을 30g 넣고, 최대한 용해시킨 후, 남은 찌꺼기는 여과하여 걸러내고, 나머지 액을 0.1㎛ 이하의 콜로이드 입자를 갖는 여과지에 여과시켰다. 상기 여과된 액을 24시간 동안 교반하여 콜로이드 상태의 입자가 용해된 액체를 얻었다. 그런 다음, 1일 후에 침전물이 완전히 가라앉은 후, 상등액을 80% 제거하여 버리고, 침전물을 취하므로써 원하는 갯벌 점액성분을 얻었다.
< 실시예 1>
표 1에 나타낸 조성대로 원료고무로서 천연고무 100중량부에 대하여 상기 제조예에서 얻은 갯벌 점액성분 5중량부, 요오드 흡착가 140±5g/kg, DBP 흡착가 130±5ml/100g, 착색도 127%인 카본블랙 20중량부, BET 표면적이 120±5㎡/g인 실리카 50중량부, 공정오일 3중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 8중량부 및 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기 고무배합물에 가류제로서 유황 2중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸-설펜아마이드(CZ) 1중량부를 첨가한 후, 160℃에서 25분 동안 가류시켜 고무시편을 제조하였다.
< 실시예 2>
하기 표 1에 나타낸 조성대로 갯벌 점액성분 7중량부, 카본블랙 25중량부 및 실리카 55중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
< 비교예 >
하기 표 1에 나타낸 조성대로 갯벌 점액성분을 사용하지 않고, 카본블랙 52중량부 및 실리카 38중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
(단위:중량부)
항목 비교예 실시예 1 실시예 2
천연고무 100 100 100
갯벌 점액성분 - 5 7
카본블랙 52 20 25
실리카 38 50 55
공정오일 3 3 3
산화아연 3 3 3
스테아린산 8 8 8
노화방지제 2 2 2
가류제 2 2 2
가류촉진제 1 1 1
상기 비교예 및 실시예 1 및 2에서 제조한 각각의 고무시편에 대하여 레오놀러지, 무니점도, 인장물성, 발열 및 내마모성 등의 물성을 각각 ASTM 관련규정에 의해 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험 항목 결과 항목 비교예 실시예 1 실시예 2
레오놀로지
(160℃)		 최대 토크 51.0 51.7 51.5
최소 토크 20.3 20.9 20.7
T401 ) 5.47 5.47 5.45
T902 ) 10.28 10.81 10.81
EC(분)3) 11.31 11.89 11.87
무니 점도 점도(125℃) 73 76 74
T054 ) 20.93 20.80 20.81
T355 ) 27.20 27.07 27.05
점도(100℃) 82 86 85
인장물성 경도 68 70 72
100％ 모듈러스(kg/㎠) 76 80 82
300％ 모듈러스(kg/㎠) 163 170 174
인장강도(kg/㎠) 226 234 239
신장(%) 431 410 411
발열(℃) 29.5 29.3 29.1
내마모성* 상대지수 100 119 114
주) 1) 가류가 시작되는 온도
2) 가류가 완성되는 온도
3) 가류(End Cure) 시간
4) 가류가 시작되는 온도
5) 가류가 완성되는 온도
*내마모성은 비교예의 측정치를 100으로 하였을 때의 상대적인 값으로 나타내었으며, 수치가 클수록 내마모성이 우수함을 의미한다.
상기 비교예 및 실시예 1 및 2에서 제조한 각각의 고무시편에 대한 접착력을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시험 항목 결과 항목 비교예 실시예 1 실시예 2
접착력
(kgf)

 초기 54 58 56
과가류 49 54 53
가온상태(Thermal) 5일 49 53 52
가습상태(Huminity) 5일 53 55 53
상기 표 2 및 3에서 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 고무시편은 비교예의 고무시편과 비교시 인장물성, 발열, 내마모성 등의 물성과 접착력이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 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 (4)

  1. 원료고무 100중량부에 대하여 갯벌 점액성분 5~10중량부를 포함하고, 상기 갯벌 점액성분은
    (1) 갯벌에서 채취한 갯벌원액을 증류수와 부피비로 1:0.45~0.6으로 혼합하여 30~35℃에서 2~24시간 동안 정치시키는 단계;
    (2) 상기 (1)단계로부터 얻어진 갯벌원액이 포함된 혼합액 1L 당 응집제 0.1~1g을 넣고, 용해시킨 후, 찌꺼기는 여과하여 걸러내고, 나머지 액을 0.1㎛ 이하의 콜로이드 입자를 갖는 여과지에 여과시키는 단계;
    (3) 상기 여과된 액을 20시간~30시간 교반하여 콜로이드 상태의 입자가 용해된 액체를 얻는 단계; 및
    (4) 상기 (3)단계로부터 얻어진 액체를 1~2일 동안 정치시킨 후, 상등액을 70~80% 제거하고 남은 침전물을 갯벌 점액성분으로서 얻는 단계;
    를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 원료고무는 천연고무 및 에폭시화 천연고무의 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는 타이어.
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KR100542279B1 (ko) 2003-06-03 2006-01-11 금호타이어 주식회사 승용차 타이어용 트레드 고무조성물
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