KR101621613B1

KR101621613B1 - 저온 트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물

Info

Publication number: KR101621613B1
Application number: KR1020140071817A
Authority: KR
Inventors: 홍아라
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-05-17
Also published as: KR20150143899A

Abstract

본 발명은 천연 광물을 포함하므로써 트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

Description

저온 트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물{Tire Tread Rubber Compositions Improved Low Temperature Traction Performance}

본 발명은 트랙션 성능, 특히 저온의 스노우/아이스 트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연 광물을 포함하는 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

타이어는 구조상 여러 부위가 있으며, 이러한 타이어 부위 중에서 제일 중요한 부분은 지면과 접촉하여 차량의 이동, 회전, 정지 등에 직접적으로 작용하는 트레드(tread) 부위이다.

타이어의 트레드는 지면과 접촉하여 차량의 이동, 회전, 정지 등에 직접적으로 작용하기 때문에 이러한 역할을 하기 위해 많은 내마모성, 제동성, 조종 안정성, 낮은 회전저항 등 여러 가지 특성이 필요하다.

상기 타이어 트레드는 필요한 특성에 맞게끔 여러 가지 종류의 첨가제를 사용하고 있는데, 특히 타이어 트레드용 고무조성물의 보강성 향상을 위해 보강충전제로서 카본블랙, 실리카 등을 사용하고 있다.

상기의 타이어 트레드용 고무조성물에 사용되는 보강충전제 중에서 실리카는 회전저항을 낮추어 연비 향상에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 제동성, 조종 안정성 측면에서 카본블랙보다 우수하여 보강충전제로서 실리카의 사용이 계속적으로 증가하고 있다.

실리카는 현재 주로 Z-115 등급 혹은 Z-175 등급의 범용 실리카를 주로 사용하고 있으나, 점차적으로 비표면적이 180㎡/g 이상인 고비표면적 실리카가 사용될 것으로 예상하고 있다.

한편 실리카는 서로 응집하려는 특성이 있는데, 이처럼 실리카가 고무조성물 내에서 서로 응집하여 고르게 분산되지 않으면 실리카가 특정 부위에 응집하여 고무물성이 감소한다. 실리카를 포함하는 고무조성물의 경우, 실리카의 분산성 향상을 목적으로 실리카 분산제를 사용하고 있으며, 현재 일반적으로 사용하는 실리카 분산제의 경우 실란을 포함하는 실란 커플링제를 주로 사용하고 있다.

그러나, 상기에서 언급한 바와 같이, 비표면적이 180㎡/g 이상인 고비표면적 실리카를 고무조성물에 사용하는 경우, 고비표면적 실리카의 분산성 향상을 위해 일반적인 실리카 분산제를 사용하면 실리카의 분산성 향상이 미미하여 실리카의 응집을 방지하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고무조성물의 배합시 배합분산 불량, 압출 공정성 불량, 온도 상승 등의 성능저하를 방지할 뿐만 아니라, 트랙션 성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는데에 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 원료고무 100중량부에 대하여 입자크기가 1~300㎛인 천연 광물을 60~80중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 원료고무는 그 종류에 특별히 제한이 없이, 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무를 사용할 수 있고, 본 발명에서 사용되는 합성고무의 종류로는, 특별히 한정이 없다.

상기 천연광물은 천연 다공성 디아토마이트, 돌로마이트 및 판상형 실리틴으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 이들 천연광물은 알루미늄 성분이 약 10% 함유되어 있는 것으로, 타이어 고무조성물에 첨가시 내마모 성능, 저연비 성능, 스노우/아이스 트랙션 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 디아토마이트는 수중생물 규조류 퇴적물인 디아토마이트이고, 실리틴은 판자층 구조의 카올리나이트의 자연적 결합에 의해 생성된 것이다.

상기와 같은 천연광물은 모세관 흡수효과를 내는 다공성 구조를 가지며, 모세관 수분흡수 효과를 통하여 웨트트랙션 및 스노우/아이스 트랙션 성능향상이 기대된다.

본 발명에 사용되는 천연 광물은 입자크기가 1~300㎛인 것이 바람직한데, 입자크기가 1㎛ 미만이면 고분자 사슬과 반응할 수 있는 천연 광물의 표면이 줄어듦으로 인하여 물성이 하락하여 바람직하지 않고, 300㎛를 초과하면 분산성이 하락하여 물성의 하락으로 이어지므로 바람직하지 않다.

본 발명에 사용되는 천연광물은 원료고무 100중량부에 대하여 60~80중량부인 것이 바람직한데, 상기 범위이면 고무조성물의 배합시 분산성 향상에 의해 배합분산 불량, 압출 공정성 불량, 온도 상승 등의 성능저하를 방지할 뿐만 아니라, 트랙션 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 충전제, 커플링제, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 공정유, 황, 촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당 분야에서는 공지이다.

본 발명에 따른 타이어는 상기와 같은 본 발명의 타이어 트레드 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 항공기용 타이어 및 오토바이용 타이어에 적용될 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 내마모성, 저연비성 및 트랙션 성능을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

하기 표 1에 나타낸 시험고무 조성물의 배합사양에 따라 고무 조성물을 제조하고, 제조한 각각의 고무시편에 대해 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.

(단위: 중량부)

구분	비교예 1	비교예 2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예 5
실리카 (RcpZ-115)	65	-	-	-	-	-	-
실리카(Z-175)	-	65	-	-	-	-	-
디아토마이트 (입자크기 40㎛)	-	-	65	-	-	-	-
디아토마이트 (입자크기 300㎛)	-	-	-	65	-	-	-
돌로마이트 (입자크기 40㎛)	-	-	-	-	65	-	-
돌로마이트 (입자크기 300㎛)	-	-	-	-	-	65	-
실리틴 (입자크기 40㎛)	-	-	-	-	-	-	65
커플링제 (Si-69)	4.3	4.3	4.3	4.3	4.3	4.3	4.3
카본블랙 (HP130)	8	8	8	8	8	8	8
Hard's¹ ⁾	62	63	64	67	66	63	67
300%모듈러스 (kgf/㎠)	85	92	89	94	88	82	94
T.S² ⁾	159	163	157	162	166	156	162
E.B³⁾	480	462	476	473	458	462	473
유리전이온도 (℃)	-31.0	-29.5	-31.1	-33.1	-33.1	-31.1	-33.1
Tanδ@0℃⁴⁾	0.264	0.253	0.265	0.258	0.267	0.265	0.258
Tanδ@70℃⁵⁾	0.102	0.104	0.105	0.109	0.113	0.105	0.109
E"@-20⁶⁾	21.4	20.5	22.7	24.4	25.4	26.2	27.2
Din⁷ ⁾	0.087	0.085	0.076	0.072	0.068	0.066	0.058

주) 1) Hard's(경도) : 단단하고 무른 성질을 나타내는 지표로서, 수치가 높을수록 경도가 강함을 의미한다.

2) T.S(인장 강도, Tensile Strength) : 특정 크기와 두께로 이루어진 시편을 길이방향으로 늘였을 때, 파단 시점의 강도를 의미한다. 수치가 높을수록 파단까지 강한 힘이 필요함을 의미한다.

3) E.B(신장율, Elongation at Break) : 특정 크기와 두께로 이루어진 시편을 길이방향으로 늘였을 때, 파단시점의 길이를 의미한다. 수치가 높을수록 파단까지 늘어난 길이가 긺을 의미한다.

4) Tan δ(0℃): 타이어의 성능 중 젖은 상태의 제동력(웨트 트랙션) 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 높을수록 우수함을 의미한다.

5) Tan δ(70℃): 타이어의 성능 중 회전저항 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 낮을수록 우수함을 의미한다.

6) E"-20℃ : -20℃에서의 손실 모듈러스 값으로, 수치가 높을수록 제동성능이 좋아짐을 의미한다.

7) DIN: 내마모 특성을 나타내는 것으로서, 수치가 낮을수록 내마모성이 우수함을 의미한다.

상기 표 1에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~5의 고무 조성물로 제조한 고무 시편은 비교예 1 및 2에서 제조한 고무 시편과 비교시, 인장물성, 내마모성, 제동력, 회전저항 특성이 모두 우수함을 알 수 있다.

Claims

원료고무 100중량부에 대하여 알루미늄 성분이 10% 함유되어 있는 천연 광물을 60~80중량부 포함하고,
상기 천연광물은 돌로마이트 및 판상형 실리틴으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
삭제
제1항에 기재된 타이어 트레드용 고무 조성물로 이루어지는 트레드부를 갖는 타이어.