KR101849014B1

KR101849014B1 - 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물

Info

Publication number: KR101849014B1
Application number: KR1020160141775A
Authority: KR
Inventors: 전재현
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-04-16

Abstract

본 발명은 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)를 첨가하여 고강도로 런플랫 내구성을 확보할 수 있고 관능화된 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무를 적용하여 충전제와의 상호작용을 증진시킴으로써 저연비 성능을 향상시킨 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것이다.

Description

런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물{rubber composition for sidewall insert in runflat tire}

타이어의 안정성을 중시하는 소비자들의 요구에 맞춰 타이어 제조사들은 타이어의 내부 압력이 손실된 경우에 차량의 하중을 지지하면서 일정한 속도와 거리를 안전하게 주행할 수 있는 런플랫 타이어에 관하여 다양한 연구를 진행하고 있고 차량 OE 업체에서도 이러한 추세에 따라 런플랫 타이어에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.

종래 런플랫 타이어는 사이드월부에 인서트보강고무를 사용하여 차량하중을지지해 줌으로써 일정 속도, 일정 기간동안 차량을 주행시킬 수 있고, 이러한 런플랫성능 확보에 필요한 적정 강도의 인서트고무를 얻기 위해서는 보강성 필러를 증량 사용하거나 가류제를 증량하여 사용하였다.

보강성 필러를 다량 사용하는 경우 필러의 비중이 높아 결과적으로 타이어 경량화에 문제가 있었고, 타이어 내부 발열로 인한 내구성 저하와 회전 저항이 높아지는 문제가 있었다. 또한 가류제의 증량 사용과 병행할 경우 내피로성, 내크랙성, 내발열성에 불리해져 런플랫 성능을 유지하지 못하고 파괴로 이어지거나, 균일한 현장 가공 물성 확보가 어려웠다. 런플랫 타이어에서는 이를 시급히 개선해야 할 문제로 여기고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)를 첨가하여 고강도로 런플랫 내구성을 확보할 수 있고 관능화된 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무를 적용하여 충전제와의 상호작용을 증진시킴으로써 저연비 성능을 향상시킨 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 제공하는 것이다.

일반적인 Carbon nanotube(탄소나노튜브)를 사용하였을 경우, 보강성은 향상되지만, 히스테리시스로스가 증가하는 문제가 발생하는데, 본 발명의 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)를 사용하였을 경우, 히스테리시스로스에 큰 증가없이 보강성을 향상 시킬 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 천연고무와 관능화된 용액중합 스티렌 부타디엔 고무, 네오디미움 부타디엔 고무로 이루어지고 상기 용액중합 스트렌 부타디엔 고무가 원료고무 100 중량부에 대하여 10~50 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무가 원료고무 100 중량부에 대하여 10~50 중량부를 사용하며, Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 0.1~1중량부, 충전제로 카본블랙 30~60 중량부 및 실리카 10~20 중량부, 활성제 7~10 중량부를 포함하는 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공한다.

본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물은 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)를 첨가하여 고강도로 런플랫 내구성을 확보할 수 있고 관능화된 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무를 적용하여 충전제와의 상호작용을 증진시킴으로써 저연비 성능을 향상시킨 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명은 천연고무와 관능화된 용액중합 스티렌 부타디엔 고무, 네오디미움 부타디엔 고무로 이루어지고, 상기 용액중합 스티렌 부타디엔 고무가 원료고무 100중량부에 대하여 10~50 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무가 원료고무 100중량부에 대하여 10~50 중량부, Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 0.1~1중량부, 충전제로 카본블랙 30~60 중량부 및 실리카 10~20중량부, 활성제 7~10 중량부를 포함하는 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물은 원료고무 100 중량부 중에서 천연고무 10~50 중량부 및 관능화된 용액중합 스티렌 부타디엔고무 10~50중량부, 고함량의 1,4-부타디엔 및 고선형(higher linearity) 특성을 지닌 네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 10~50 중량부에 대하여, Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 0.1~1중량부, 특정 카본블랙 30~60 중량부 및 실리카 10~20 중량부를 포함한다.

또한, 본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에서 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)는 탄소나노튜브함량 75wt%이상, 나노튜브 외부직경 1.5±0.4nm이며, 0.1~1중량부를 첨가하여 기계적 물성을 증가 시키고, 고강성을 확보해 런플랫 내구성을 확보할 수 있다.

본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에서, 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무는 유리전이 온도가 -20℃~ -40℃이고, 스티렌 20~40%, 비닐 40~60%일 수 있고, 네오디미움 부타디엔 고무는 유리전이 온도가 -110℃~ -108℃이고, 1,4-부타디엔의 함량이 98% 이상, 바람직하게는 98%~99.5%이며, 분자량 분포도가 2.1~3.1일 수 있다.

본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에 포함되는 상기 네오디미움 부타디엔 고무는 고함량의 1,4-부타디엔 및 고선형인 특성을 지니고 분자량 분포가 샤프하기 때문에, 입자 크기가 큰 카본블랙과 혼용 사용할 경우, 더 좋은 저연비 특성의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물에서, 상기 카본블랙은 요오드 값이 30~50mg/g이고, DBP 흡유량이 100~140cc/100g이며, TINT값이 50~70이며 실리카는 BET값이 100~130 m²/g, CTAB값이 100~130 m²/g 일 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<비교예 1>

하기의 표 1과 같이, 천연고무 50 중량부, 폴리부타디엔 고무로는 네오디미움 촉매를 이용한 네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 50 중량부에 대하여, 통상적으로 고무 조성물의 첨가제로 사용되는 요오드 값이 30~50 mg/g, DBP 흡유량이 100~140 cc/100g, TINT값이 50~70인 카본블랙 45 중량부, BET값이 100~130 m²/g, CTAB값이 100~130 m²/g인 실리카 15 중량부, 활성제 7 중량부, 스테아린산 2 중량부, 오일로 처리된 유황 5 중량부 및 촉진제 0.8 중량부의 배합비로 배합하여 고무 조성물을 제조하고, 이를 160℃에서 가류시켜 고무 시편을 제조하였다.

<비교예 2>

천연고무 35 중량부, 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무 30 중량부,네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 35 중량부, Carbon Nanotube 0.5 중량부를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일하게 하여 고무 시편을 제조하였다.

<비교예 3>

천연고무 35 중량부, 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무 30 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 35 중량부를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일하게 하여 고무 시편을 제조하였다.

<실시예 1>

천연고무 35 중량부, 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무 30 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 35 중량부, Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 0.5 중량부를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일하게 하여 고무 시편을 제조하였다.

<실시예 2>

천연고무 35 중량부, 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무 30 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무(Nd-BR) 35 중량부, Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 1.5 중량부를 포함하는것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 하여 고무 시편을 제조하였다.

항목	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2
천연고무(NR)	50	35	35	35	35
합성고무(S-SBR)		30	30	30	30
합성고무(Nd-BR)	50	35	35	35	35
카본블랙	45	45	45	45	45
실리카	15	15	15	15	15
활성제 A (ZnO)	7	7	7	7	7
활성제 B	3	3	3	3	3
스테아린산	2	2	2	2	2
CNT		0.5
SWCNT				0.5	1.5
유황	5	5	5	5	5
촉진제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8

1. 합성고무(S-SBR) : 유리전이온도 -25 ~ -30℃, 스티렌 25~30%, 비닐 55~60%

2. 합성고무(Nd-BR) : 1,4-부타디엔 함량 98%이상, 유리전이온도는 -110 ~ -108℃,

분자량 분포도는 2.1~3.1

3. 카본블랙 : 요오드 값이 30 ~ 50mg/g, DBP 흡유량이 100 ~ 140 cc/100g, TINT값이 50~70

4. 실리카 : BET값이 100~130 m²/g, CTAB값이 100~130 m²/g

5. 활성제 B : Activator 73

6. Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) : 상품명 TUBALL (탄소나노튜브 >75wt%)

<시험예>

상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 2에 의해 제조한 고무 시편을 ASTM 규격에 따라 경도, 100% 모듈러스 및 히스테리시스로스와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

이때, 상기 내구성은 실내 런플랫 드럼 내구력 평가 결과를 지수화 하였고, 히스테리시스로스는 0.5% 스트렌인 및 10 Hz의 조건에서, 온도 변화 조건에 의하여 70℃ tanσ를 측정하여 지수화하였다.

항목	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2
경도	75	77	76	78	79
100% 모듈러스	65	85	75	90	95
내구성%	100	105	101	107	107
히스테리시스로스%	100	100	110	108	105

상기 표 2에서 내구력은 런플랫 상태에서 80km 정속 주행시 주행 시간을 나타내며 수치가 높을수록 내구 안정성이 우수함을 나타내고, 히스테리시스로스는 저연비 성능을 나타내는 것으로써 수치가 높을수록 발열 감소 특성으로 성능이 우수함을 나타낸다.

또한, 상기 표 1에서 비교예 2 내지 3 및 실시예 1 내지 2와 같이 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30 중량부를 적용함에 따라, 충전제와의 상호작용이 증진되어 저연비 성능이 향상되었고, 실시예 1 내지 2와 같이 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브)를 소량 첨가함으써 기계적 물성을 향상시켜 고강성으로 저연비 성능 뿐만아니라 내구성도 동시에 향상시킬 수 있었다.

Claims

천연고무와 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔고무, 네오디미움 부타디엔 고무로 이루어지고, 상기 용액중합 스티렌-부타디엔고무 10~50 중량부, 네오디미움 부타디엔 고무가 10~50 중량부인 원료고무 100 중량부에 대하여,
카본블랙 30~60 중량부 및 실리카 10~20 중량부 및 탄소나노튜브함량 75wt%이상이고 나노튜브 외부직경 1.5±0.4nm인 Single-Walled Carbon Nanotube(단일벽 탄소나노튜브) 0.1~1 중량부를 포함하는 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 관능화된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 유리전이 온도가 -20℃~ -40℃, 스티렌 20~40%, 비닐 40~60%이며, 네오디미움 부타디엔 고무는 유리전이 온도가 -110℃~ -108℃이고, 1,4-부타디엔의 함량이 98% 이상, 분자량 분포도가 2.1~3.1 인 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 요오드 값이 30~50mg/g이고, DBP 흡유량이 100~140 cc/100g이며, TINT값이 50~70이며, 실리카는 BET값이 100~130 m²/g, CTAB값이 100~130 m²/g인 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어용 사이드월인서트 고무 조성물.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 런플랫 타이어용 사이드월인서트용 고무 조성물을 포함하는 타이어.