KR102620929B1 - 타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 - Google Patents

타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은, 천연고무 및 부타디엔고무를 포함하는 원료 고무 100 중량부; 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 제1 카본블랙이 5 중량부 내지 60 중량부 포함되고, 상기 제1 카본블랙은 요오드 흡착가(Iodine Absorption Number)가 50 mg/g 내지 60 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 오일 흡착가(DBP Oil Absorption Number)가 120 ㎖/100g 내지 130 ㎖/100g인 것을 특징으로 한다
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 본 발명의 타이어 언더트레드용 고무 조성물로부터 제조된다.

Description

타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 {Rubber composition for tire under tread and tire manufactured from it}
본 발명은 타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 차량에서 발생하는 정전기를 지면으로 효과적으로 방출시키기 위하여 High structure 카본블랙을 포함한 타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어에 관한 것이다.
최근, 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 저연비특성과 젖은 노면에서의 견인력 등 안정성과 환경친화적 측면을 고려한 보강성 충전제로서 카본블랙 대신 실리카의 적용비율이 급격히 증가되고 있다.
그러나 실리카를 적용한 타이어의 경우, 저연비 특성과 젖은 노면 및 빙판 노면에서 견인력을 점진적으로 개선할 수 있지만, 제조공정에서 분산문제가 있고, 차량에 장착된 타이어의 경우 정전기 발생문제를 필연적으로 수반하게 된다.
즉, 실리카의 경우 판상구조에 전자의 이동이 가능한 카본블랙과 달리 전자의 이동이 불가능한 구조를 가지기 때문에 실리카의 사용량이 증가함에 따라 전기전도도가 현저히 하락하는 문제점을 가지고 있다.
이와 같은 정전기 발생문제의 해결을 위하여, 종래에 트레드 고무조성물에 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 단독으로 일정량 이상 사용하거나, I2 표면적이 1000 mg/g이상인 전도성 카본블랙을 첨가함으로써 전기전도성을 향상시키는 방법이 소개된 바 있다.
그러나, 전자의 경우에는 전도성 카본블랙의 가격이 매우 고가여서 비용문제에 어려움이 있으며 후자의 경우에는 표면적이 매우 큰 전도성 카본블랙을 사용하면 경도, 모듈러스 등의 인장물성이 달라지게 되므로 고무 배합물의 물성을 조절하기 어려운 문제점이 발생하게 된다.
한편, 상기와 같은 방법으로 트레드 고무조성물의 전기전도도를 향상시키거나 구조적으로 센터부에서 언더 트레드를 지면에 닿도록 설계함으로써 접지를 통해 지면으로 정전기를 방출시키는 방법도 있으나 우선적으로 언더 트레드의 전기전도도를 향상시키는 것이 필요하다.
본 발명은 기존 조성물과 동등한 물성을 유지하면서도 전기전도성을 확보할 수 있는 타이어 언더트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은, 천연고무 및 부타디엔고무를 포함하는 원료 고무 100 중량부; 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 제1 카본블랙이 5 중량부 내지 60 중량부 포함되고, 상기 제1 카본블랙은 요오드 흡착가(Iodine Absorption Number)가 50 mg/g 내지 60 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 오일 흡착가(DBP Oil Absorption Number)가 120 ㎖/100g 내지 130 ㎖/100g인 것을 특징으로 한다
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 본 발명의 타이어 언더트레드용 고무 조성물로부터 제조된다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 전기전도성을 확보할 수 있으며, 차량에서 발생하는 정전기를 지면으로 효과적으로 방출시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조성물은 High structure 카본블랙을 포함함으로써 전기저항, 점탄성, 및 회전저항 (Rolling Resistance, RR) 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 실리카를 포함하지 않는다. 즉, 기존에는 타이어의 연비성능 확보를 위해 실리카를 적용하고 있으나, 실시카의 경우 전기전도도가 낮아 트레드가 부도체 성질을 띄게 됨에 따라 차량에서 발생된 정전기가 타이어를 통해 지면으로 방전되지 않는다는 문제가 있었다. 본 발명에서는 두 종류의 카본블랙을 통해 연비성능을 확보하면서도 전기전도성을 확보할 수 있어 실리카를 포함하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 신규 합성고무를 이용하여 기본적인 성능 수준 확인을 통해 실제로 타이어에 적용하여 사용할 수 있고, 젖은 노면 성능 및 연비 성능을 희생하지 않고도 마모 특성이 현저히 향상된 타이어 고무 조성물을 제조하였다.
본 명세서에 개시된 창의적 사상은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고 필요한 경우 특정 실시예들을 도면에 예시한다. 본 명세서의 창의적 사상의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서의 창의적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
일 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 필요한 경우에, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 명세서에 개시된 창의적 사상이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
타이어 언더트레드용 고무 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은, 원료 고무 및 제1 카본블랙을 포함할 수 있다.
원료 고무는 타이어 언더트레드용 고무 조성물의 베이스가 되는 것으로서, 타이어에 기본 성능 예를 들어, 제동력, 조종 안정성 등을 부여하는 역할을 한다. 원료 고무는 천연고무 및 부타디엔고무(Butadiene Rubber, BR)를 포함할 수 있다. 이때, 원료 고무 100 중량부에 대해 천연고무는 70 중량부 내지 90 중량부로 포함될 수 있고, 부타디엔고무는 10 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 충전제로서 제1 카본블랙을 포함할 수 있다. 제1 카본블랙은 원료 고무 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 60 중량부 포함될 수 있다.
제1 카본블랙은 요오드 흡착가(Iodine Absorption Number)가 50 mg/g 내지 60 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 오일 흡착가(DBP Oil Absorption Number)가 120 ㎖/100g 내지 130 ㎖/100g일 수 있다. 제1 카본블랙은 구조가 발달된 High structure 카본블랙이다. 본 발명에서는 이러한 High structure 카본블랙을 통해 전기저항, 점탄성, 및 회전저항 (Rolling Resistance, RR) 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 충전제로서 제2 카본블랙을 더 포함할 수 있다. 제2 카본블랙은 요오드 흡착가가 36 mg/g 이고, DBP 오일 흡착가가 91 ㎖/100g일 수 있다. 제2 카본블랙은 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 상기 제1 카본블랙 및 제2 카본블랙을 모두 포함할 수 있다. 이때, 제1 카본블랙은 원료 고무 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 30 중량부 포함되고, 제2 카본블랙은 원료 고무 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 가류촉진제, 가류촉진조제 및 가황제를 더 포함할 수 있다.
가황제는 유황계 가황제, 유기 과산화물, 수지 가황제, 산화마그네슘 등의 금속산화물을 포함할 수 있다.
유황계 가황제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가황제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가황제를 포함할 수 있으며, 이외 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 포함할 수도 있다.
또한, 유기 과산화물은 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, 또는 n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 등을 포함할 수 있다.
가황제의 함량은 원료 고무의 함량 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4 중량부일 수 있다. 가황제의 함량이 상기 범위 이내인 경우 적절한 가황 효과로서 원료 고무가 열에 덜 민감하고 화학적으로 안정하게 해줄 수 있다.
가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제(accelerator)를 의미한다. 가류촉진제는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
술펜아미드계 가류촉진제는 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS), N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질술펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸술펜아미드 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
티아졸계 가류촉진제는, 예컨대 2-머캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아질디설파이드(MBTS), 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
티우람계 가류촉진제는, 예컨대 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
티오우레아계 가류촉진제는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
구아니딘계 가류촉진제는 N,N-디페닐구아니딘(DPG), 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
디티오카르밤산계 가류촉진제는 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 펜타메틸렌디티오카르밤산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연 디벤질디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르밤산피페리딘, 디메틸디티오카르밤산셀레늄, 디에틸디티오카르밤산텔루늄, 디아밀디티오카르밤산카드뮴 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 가류촉진제는 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
이미다졸린계 가류촉진제는 2-머캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물을 포함할 수 있고, 크산테이트계 가류촉진제는 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물을 포함할 수 있다.
가류촉진제의 함량은 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 원료 고무의 함량 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부일 수 있다.
가류촉진조제는 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 무기계 가류촉진조제, 유기계 가류촉진조제 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
무기계 가류촉진조제로는 산화아연(ZnO), 탄산아연(zinc carbonate), 산화마그네슘(MgO), 산화납, 수산화 칼륨 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
유기계 가류촉진조제는 스테아린산, 스테아린산 아연, 팔미트산, 리놀레산, 올레산, 라우르산, 디부틸 암모늄-올레이트(dibutyl ammonium oleate), 이들의 유도체 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
특히, 가류촉진조제로서 산화아연과 스테아린산을 함께 사용할 수 있으며, 이 경우 산화아연이 스테아린산에 녹아 가류촉진제와 유효한 복합체(complex)를 형성하여, 가황 반응 중 유리한 황을 만들어냄으로써 고무의 가교 반응을 용이하게 한다.
산화아연과 스테아린산을 함께 사용하는 경우 산화아연 및 스테아린산의 함량은 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 할 수 있도록 각각 원료 고무의 100 중량부에 대하여 1 내지 6 중량부일 수 있다. 구체적으로, 산화아연은 원료 고무 100 중량부에 대하여 3 내지 5 중량부 포함되고, 스테아린산은 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 실리카를 포함하지 않는다. 즉, 기존에는 타이어의 연비성능 확보를 위해 실리카를 적용하고 있으나, 실시카의 경우 전기전도도가 낮아 트레드가 부도체 성질을 띄게 됨에 따라 차량에서 발생된 정전기가 타이어를 통해 지면으로 방전되지 않는다는 문제가 있었다. 본 발명에서는 상술한 제1 카본블랙 및 제2 카본블랙을 통해 연비성능을 확보하면서도 전기전도성을 확보할 수 있어 실리카를 포함하지 않을 수 있다.
이러한 타이어 언더트레드용 고무 조성물은 상술한 각 성분을 공지의 장치(예를 들어, 인터메싱 타입 믹서, 니더, 롤 등)을 이용하여 혼련함으로써 제조될 수 있다.
타이어
본 발명의 타이어는 상술한 고무 조성물로부터 제조된 타이어다. 본 발명의 타이어는 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고무 조성물을 타이어 트레드부에 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 타이어를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 타이어(10)는 트레드부(100), 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함한다.
트레드부(100)는 단면상 지면과 접하는 부분으로, 노면 등으로부터의 충격, 외상으로부터 타이어를 보호하는 역할을 한다. 상기와 같은 트레드부의 표면에는 타이어의 배수성 향성을 위해 그루브(groove)에 의해 구획되는 다수개의 블록들이 형성될 수 있다.
이러한 트레드부(100)에 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 조성물이 포함된다. 본 발명의 트레드부(100)를 통해 전기전도성을 확보할 수 있으며, 차량에서 발생하는 정전기를 지면으로 효과적으로 방출시킬 수 있다.
트레드부(100)를 중심으로 타이어의 폭 방향을 따라 양측으로 사이드월(200) 및 비드부(300)가 순차적으로 위치한다.
사이드월(200)은 트레드부(100)의 양 단부로부터 연장되어 타이어의 측면을 형성하는 부분으로, 주행 중 지속적으로 반복되는 수축 및 팽창작용을 견디며, 내측면에 위치하는 카카스층(400)을 보호하는 역할을 한다.
비드부(300)는 사이드월(200)의 양단에 구비되어 코드지의 끝부분을 감싸고 있으며 비드부(300)는 링 형태의 강선재를 포함하는 비드 코어(500)를 포함한다. 또한, 비드부(300)에 있어서는, 림에 접하는 부분에 림 쿠션(미도시)이 배치되어 있다.
좌우 한 쌍의 비드부(300) 사이에는 카카스층(400)이 위치하며 타이어 내부에 타이어 고무 시트와 접합되어 타이어의 골격을 형성하는 역할을 하고 카카스층(400)이 비드 코어(500) 주위를 타이어 내측에서 외측으로 감아 올라가고 있다.
카카스층(400)의 내측의 일면상에는 이너라이너(700)가 위치하며 타이어 내부의 공기가 밖으로 빠져나가지 않도록 하는 역할을 한다.
트레드부(100)에 위치하는 카카스층(400)의 외측면에는 트레드의 탄성을 높이고, 조종성 및 안정성을 갖도록 하는 보강층으로서 벨트층(600)이 위치한다.
벨트층 고무는 코발트 화합물을 포함할 수 있으며, 코발트 화합물은 코발트 염, 코발트-붕소 에스테르, 유기산 코발트염, 무기산 코발트염, 비코발트 염 등이 사용되고 있으며, 접착 시스템으로써는 코발트 염 단독, 코발트-RH, 코발트-HRH 외에도 수지[예를 들면, 메틸렌 수용체: 페놀계, 레조시놀계, 크레졸계 등, 또는 공여체: 헥사메틸렌테트라아민(HMT), 헥사메톡시메틸멜라민(HMMA), 펜타메톡시메틸멜라민(PMMA)]을 개질한 접착 시스템 등이 있다.
일반적으로 접착력 향상을 위해서 접착 배합 고무의 접착계 개선(코발트-RH, 코발트-HRH, 이들의 변성 시스템), 접착조제로 사용되는 수지의 개선과 성능 향상, 접착 조제로 사용되는 코발트 염 개선, 접착 고무의 가류 시스템 개선, 새로운 배합 조성물 사용(보강제, 카본블랙, 실리카, 폴리머, 약품 류) 등을 사용하고 있다.
코발트 화합물의 함량은 원료 고무 100 중량부에 대해서 0.2 내지 5.0 중량부 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
벨트층(600)과 트레드부(100) 사이에 하이브리드 코드를 포함하는 캡플라이(800)가 배치될 수 있다. 캡플라이(800)는 주행시 벨트층(600)의 유동을 억제하여 타이어의 성능을 유지시켜 줄 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 타이어는 그린 타이어 성형시 상술한 타이어 고무 조성물을 이용할 수 있다. 본 발명의 타이어 고무 조성물을 이용하여 그린 타이어를 성형하는 방법 등은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.
도 1에서는 승용차용 타이어에 대해서 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 바람직하게는 레디얼 타이어이다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
실시예 - 고무 조성물의 제조
하기 표 1 및 표 2의 각 성분들을 기재된 비율(단위: 중량부)로 밴버리 믹서에 투입하고 혼합하였다. 인터메싱 타입(Intermeshing type)의 믹서(Mixer)에 모든 성분이 투입된 후 1.65L 용량의 충전율(fill factor)이 0.65에서 0.70이 되도록 각 성분의 비율을 조절하였다.
혼합 단계는 총 두 단계로 진행하였으며,제1단계는 고무 및 카본블랙을 투입하는 단계(non-productive mixing step)로, 140 ℃의 혼합 온도로 180 초 동안 실란 반응 구간을 유지하면서 혼합하였다.
제2단계는 상기 제1단계의 혼합물에 가황제(유황, Sulfur) 및 가류 촉진제를 투입하는 단계(productive step)로 약 120 초와 100 ℃ 수준으로 혼합 후 드랍(Drop)하였다.
구분 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
천연고무1 ) 80 80 80 80
부타디엔 고무2 ) 20 20 20 20
카본블랙 (N660) 3) 45 - - -
High structure
카본블랙 4)
- 40 45 50
산화아연 5) 4 4 4 4
스테아린산 6) 1.5 1.5 1.5 1.5
촉진제 7) 1.2 1.2 1.2 1.2
유황(Sulfur) 8) 2.5 2.5 2.5 2.5
구분 비교예 -1 실시예2 -1 실시예4 실시예5 실시예6
천연고무1 ) 80 80 80 80 80
부타디엔 고무2 ) 20 20 20 20 20
카본블랙 (N660) 3) 45 - 22.5 35 38
High structure
카본블랙 4)
- 45 22.5 10 7
산화아연 5) 4 4 4 4 4
스테아린산 6) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
촉진제 7) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
유황(Sulfur) 8) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
1) 천연고무: CHANA S.T.R 사
2) 부타디엔 고무: 1,4-시스 (Cis) 함량 96%, 유리전이온도 -110℃를 가지며, 네오디늄 (Neodymium) 촉매로 중합한 부타디엔 고무 (CB25, LANXESS사)
3) 카본블랙(N660): 요오드 흡착가가 36 mg/g 이고, DBP 오일 흡착가가 91 ㎖/100g인 카본블랙
4) High structure 카본블랙 : 요오드 흡착가가 50 mg/g 내지 60 mg/g이고, DBP 오일 흡착가가 120 ㎖/100g 내지 130 ㎖/100g인 카본블랙
5) 산화아연 : ZnO KS#2, 주식회사 한일화학공업사
6) 스테아린산 : Stearic Acid, LG HOUSEHOLD & HEALTH CARE사
7) 촉진제 : N-사이클로헥실-2-벤조사이아조일 설펜아미드
(CBS, SHANDONG SHANXIAN CHEMICALS사)
8) 유황(가황제) : Ground sulfur, 오일 1% (미원상사)
평가예 - 물성 평가
무늬 점도(Mooney viscosity, MV)
표 1에서 제조된 타이어용 고무 조성물의 무니점도(ML1+4, 100 ℃)는 ASTM 규격 D1646에 의해 측정하였다.
가류 고무 물성평가
표 1 및 표 2에서 제조된 타이어용 고무 조성물을 각각 금형(15cmХ15cmХ0.2cm)중에서, 165℃에서 10분 동안 100톤의 힘으로 프레스 가류하여 가류 고무를 각각 제작하였다.
각각의 가류 고무의 경도, 300% 모듈러스, 점탄성 및 전기저항을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 표 1에 따른 조성물에 대한 결과는 표 3에 나타내었고, 표 2에 따른 조성물에 대한 결과는 표 4에 나타내었다. 한편, 비교예 및 실시예 2의 조성에 대해서는 실험을 두 번 실시하여 표 2 및 표 4에서 비교예-1 및 실시예 2-1로 각각 표시하였다.
HD (hardness)
경도를 쇼어 A 타입(shore A type) 경도기에 의해 측정하였다. 경도는 시편의 딱딱한 정도로 조종 안정성을 나타내는 것으로, 그 값이 높을수록 조종안정성이 우수함을 나타낸다.
300% 모듈러스
300% 모듈러스를 300% 신장시의 인장강도로서 ASTM 규격 D412에 의해 측정하였고, 수치가 높을수록 우수한 강도를 나타낸다.
점탄성 ( Viscoelastomer )
점탄성은 가보 비스코미터(Gabo viscometer) 측정기를 사용하여 0.2% 변형에 10Hz Frequency 하에서 -80℃에서 70℃까지의 Tanδ 값을 측정하였다. 이때, Tanδ 값이 가장 큰 온도를 유리 전이 온도(Tg)라 규정하고, 60℃에서의 Tanδ는 값이 작을수록 주행 중 발열이 적고 회전 저항이 우수함을 나타낸다.
전기저항
전기저항은 상대습도 50 %, 온도 23 ℃의 조건으로 최소 저항 측정치를 나타내었다.
구분 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
MV 65 66 69 74
경도 (Shore A) 63 65 66 68
300%모듈러스 (kgf/cm2) 126 150 162 176
Tg (
Figure 112021114103603-pat00001
)
-46 -48 -45 -47
tanδ @ 60
Figure 112021114103603-pat00002
0.054 0.049 0.056 0.066
전기저항 (Ω) 6.4 X1010 4 X107 4 X105 2 X105
구분 비교예-1 실시예2-1 실시예4 실시예5 실시예6
MV 57 61 59 58 57
경도 (Shore A) 64 64 65 66 65
300%모듈러스 (kgf/cm2) 109 132 123 126 122
Tg (
Figure 112021114103603-pat00003
)
-45 -45 -45 -46 -46
tanδ @ 60
Figure 112021114103603-pat00004
0.040 0.050 0.039 0.036 0.037
전기저항 (Ω ) 〉1010 1.2 X105 6.2 X106 2.6 X108 4.0 X109
상기 표 3 및 표 4를 참고하면, 실시예 4는 비교예-1 대비 무니점도(MV) 및 경도를 동등한 수준으로 유지하면서 전기저항특성은 매우 우수하였고, 특히 실시예 4, 5 및 6은 비교예-1 대비 동등 이상의 점탄성을 확보함을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 타이어
100: 트레드부
200: 사이드월부
300: 비드부
400: 카카스층
500: 비드 코어
600: 벨트층
700: 이너라이너
800: 캡플라이

Claims (7)

  1. 천연고무 및 부타디엔고무를 포함하는 원료 고무 100 중량부;
    상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 제1 카본블랙이 5 중량부 내지 25 중량부; 및
    상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 제 2 카본블랙이 20 중량부 내지 40 중량부 포함되고,
    상기 제1 카본블랙은 요오드 흡착가(Iodine Absorption Number)가 50 mg/g 내지 60 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 오일 흡착가(DBP Oil Absorption Number)가 120 ㎖/100g 내지 130 ㎖/100g이며,
    상기 제 2 카본블랙은 요오드 흡착가가 36 mg/g 이고, DBP 오일 흡착가가 91 ㎖/100g이며,
    실리카를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 타이어 언더트레드용 고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 따른 타이어 언더트레드용 고무 조성물로부터 제조된 타이어.
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