KR101335071B1 - 타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어는 원료고무와 보강재로 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카 30 내지 80 중량부, 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트 5 내지 20 중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능이 향상될 수 있다.

Description

타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어{Rubber composite for tyre-tread section and tyre thereof}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물 및 그 타이어에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능이 향상된 타이어 드레드용 고무조성물 및 그 타이어에 관한 것이다.
최근, 친환경적인 자동차 타이어에 대한 주요 관심사항으로 고무 조성물의 보강재 및 충진재로 사용되는 실리카와 카본블랙인데, 특히 실리카는 타이어의 회전저항 감소 및 젖은 노면제동성 등의 성능이나 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산 안전성 등의 성능에 영향을 미친다.
이러한 성능에 대한 영향을 파악하고, 개선하기 위하여 실란 커플링제 및 실리카 방출 시스템, 공정기술 강화 등으로 접근하고 있다.
특히, 마모특성, 전기 전도성, 분산 안전성 하락의 문제 해결을 위해 비표면적이 큰 재료들과 전기 전도성이 개선된 재료들이 상용화되기도 하지만, 비표면적이 큰 다공성 입자를 사용하는 경우에 분산성이나 공정성이 불안이 초래되는 문제가 생기기도 하고, 다공성 실리카에 다양한 금속 예컨대, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 아연, 철, 세륨 등을 사용하기도 하지만, 이는 타이어의 다층구조 사이에 공기를 제거하는 역할에 기여할 뿐 여전히 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능의 개선은 미약한 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능이 향상된 트레드부를 구비한 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 원료고무와 보강재로 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카 30 내지 80 중량부, 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트 5 내지 20 중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 은이온이 담지된 메조포러스 실리케이트는 소디움실리케이트 또는 알루미노실리케이트를 질산은(silver nitrate)용액으로 함침하고 건조하여 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 은이온이 담지된 메조포러스 실리케이트는 그 비표면적(BET)이 500 내지 600 ㎡/g인 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 타이어 트레드용 고무조성물로 이루어진 트레드부를 구비한 타이어를 제공한다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어에 의하면, 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능이 향상되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 타이어 트레드용 고무조성물 및 그 타이어에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 대하여 아래에서와 같이, 실시 가능한 예를 들어 설명하나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무조성물은 원료고무와 보강재로 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카 30 내지 80 중량부, 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트 5 내지 20 중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 원료고무는 천연고무 또는 합성고무를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 보강재는 타이어 트레드부의 기능이나 성능을 향상시키거나 보강할 목적으로 사용하는 것이면 종류나 재질에 한정없이 폭넓게 사용할 수 있는데, 예컨대, 상기한 실리카 외에도 카본블랙을 사용할 수 있다.
또한, 이러한 타이어 트레드용 고무조성물에는 산화아연, 노화방지제, 황, 촉진제, 스테아린산 등의 첨가제를 필요한 역할이나 기능에 따라 더 사용할 수 있다.
한편, 상기 실리카는 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카 30 내지 80 중량부를 사용하게 되는데, 만일 30 중량부 미만이면, 트레드성능(traction, wear)에 문제가 생길 수 있고, 반대로 80 중량부를 초과하면 공정성이 취약해질 수 있다.
아울러, 상기 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트는 원료고무 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부를 사용하는데, 만일 5 중량부 미만이면, 사용에 의하여 나타나는 효과가 미미할 수 있고, 반대로 20 중량부를 초과하면, 혼합/분산성 등 공정성이 열악해질 수 있다.
상기 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트는 소디움실리케이트 또는 알루미노실리케이트를 소스(source)로 하여 제조되는 것으로 그 제조방법을 특별하게 한정할 것은 아니나, 주형물질(molding material)로 사용될 수 있는 계면활성제, 예컨대 CTABr(cethyltrimethylammonium bromide)와 소스로 이산화규소(SiO2)와 소디움이나 알루미노 용액(예를 들어, 소디움의 경우는 콜로이드 실리카와 소디움하이드록사이드를 혼합하여 20% 이산화규소(Na/Si=0.5)용액을 준비할 수 있다)을 혼합하고 700 내지 800K로 소성하여 실리케이트를 제조하고, 이를 질산은용액과 함침하고 건조하여 준비될 수 있다.
여기서, 소성온도는 용매성분이나 불순물을 제거하고 실리케이트 구조의 균일성 및 안정성을 부여하는 것으로 800K을 초과하면 비표면적이 감소될 수 있다.
상기 은이온이 담지하는 이유는 비표면적을 조절하고 전기전도성을 확보하기 위한 것인데, 그 비표면적은 500 내지 600 ㎡/g이 바람직하다. 만일 비표면적이 500 ㎡/g미만이면, 사용에 의하여 발현되는 개선효과가 미미할 수 있으며, 반대로 600 ㎡/g을 초과하면 혼합/분산성 등 공정성이 열악해질 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 타이어 트레드용 고무조성물로 이루어진 트레드부를 구비한 타이어를 개시하는데, 상기 트레드부는 차량의 타이어가 노면과 맞닿는 부분을 의미하며, 상기 타이어는 특별하게 그 종류나 크기를 제한하지 아니하고 타이어의 마모특성, 전기전도성, 분산안전성, 회전저항 및 제동 성능을 요하는 한 폭넓게 이용할 수 있다.
실시예 및 비교예
하기 <표 1>에 나타낸 조성구분에 따라 각 성분을 배합하여, 타이어 트레드용 고무조성물을 제조하고, 이를 이용하여 시편을 준비한 후 ASTM 규격에 따라 물성 및 전기전도도 평가를 실시하여 그 평가 결과를 하기 <표 2>에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예
네오프렌고무 10 10 10 10
스티렌부타디엔고무 70 70 70 70
브타디엔고무 20 20 20 20
P#2 15 15 15 15
카본블랙 10 10 10 10
실리카 75 70 60 80
은이온이 담지된 메조포러스 실리케이트
20
10
5
0
산화아연 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2
노방제 2 2 2 2
황 3 3 3 3
촉진제1 2 2 2 2
촉진제2 1.2 1.2 1.2 1.2
* P#2 : 파라핀오일
* 노방제 : RD
* 촉진제1 : CZ
* 촉진제2 : D.P.G 입니다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예
HD's 103 101 100 100
Wear Index 110 106 101 100
Dispersion 112 108 102 100
Tand -60°C 0.041 0.038 0.036 0.035
Tand 0°C 0.51 0.48 0.46 0.45
Tand 70°C 0.06 0.07 0.09 0.10
전기저항 1.0 x 10^6 1.0 x 10^6 0.5 x 10^7 1.0 x 10^7
1) HD's , Wear Index, Dispersion 은 지수로 표시하였으며, 비교예의 100이 기준이며, 높을수록 실제 수치가 높은 값을 나타낸다.
2) Tand -60°C 는 마모 특성, Tand 0°C 는 Wet제동특성을 나타내는 척도로서, 수치가 높을수록 우수한 것을 의미한다.
3) Tand 70°C 는 회전저항 나타내는 척도로서, 수치가 낮을수록 우수한 것을 의미한다.
4) 전기저항은 상대습도 50 ± 6%RH, 주위 온도 23 ± 2°C의 조건으로, 최소 저항 측정치를 나타낸다.
상기 <표 2>의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실시예 1 내지 3은, 비교예의 경우보다 마모 특성이 상승하고, 회전저항 및 제동성능이 향상되며, 분산도와 전기저항 특성도 개선되는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 원료고무와 보강재로 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카 30 내지 80 중량부, 은이온(Ag+)이 담지된 메조포러스 실리케이트 5 내지 20 중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 은이온이 담지된 메조포러스 실리케이트는 소디움실리케이트 또는 알루미노실리케이트를 질산은(silver nitrate)용액으로 함침하고 건조하여 구비되는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 은이온이 담지된 메조포러스 실리케이트는 그 비표면적(BET)이 500 내지 600 ㎡/g인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항의 타이어 트레드용 고무조성물로 이루어진 트레드부를 구비한 타이어.
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