KR20020082016A

KR20020082016A - 트럭/버스용 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20020082016A
Application number: KR1020010021727A
Authority: KR
Inventors: 최윤희
Original assignee: 금호산업 주식회사
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-30

Abstract

본 발명은 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 트럭/버스용 트레드 고무조성물은 공지의 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무인 천연고무 100 중량부 대하여 요오드 흡착가 100g/kg∼130g/kg, DBP 흡유량 105㎖/100g∼125㎖/100g, 질소흡착 비표면적 115m²/g∼135m²/g, 착색도 100%∼130%(ITRB 대비), 평균 입자크기가 30∼200 nm, 입자분포도 폭이 20∼120 nm, 결정자 측면부 평균길이 0.2∼1.2 nm인 나노구조의 카본블랙 50∼90 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 트럭/버스용 타이어 트레드에 기존의 카본블랙에 비해 요오드 흐착가, 질소흡착 비표면적, DBP 흡착가, 착색도, 결정자 측면부 평균길이가 작고, 평균 입자크기 및 입자분포도 폭이 큰 카본블랙을 보강제로 사용함으로써 종래의 트럭/버스용 트레드 고무조성물과 동등 수준이상의 내마모 특성을 지니는 한편 저연비 특성을 향상시킨 트럭/버스용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

트럭/버스용 트레드 고무조성물{Tread rubber composition for truck and bus}

본 발명은 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 나노구조의 카본블랙을 보강제로 사용하여 종래의 트럭/버스용 트레드 고무조성물과 비교시 내마모 특성을 동등 수준 유지하면서 저연비 특성을 향상시킨 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

종래 트럭/버스용 타이어에서 요구되는 주요 특성으로는 내마모성과 저발열 특성을 우선으로 하여 고무조성물의 개발이 이루어져 왔다. 근래 들어서 유럽등지에서의 환경에 대한 관심이 증가하면서 트럭/버스용 타이어에 있어서도 차량의 연료 소모량을 줄이고 총주행 거리를 연장시킬 수 있는 저연비 특성을 고려하지 않을 수 없게 되고 있다.

마모현상은 타이어와 노면사이에서 발행하는 마찰력에 의해 지면과 접지되는 타이어 트레드 고무의 표면이 닳게 되는 현상으로 이러한 현상은 곡선주로를 주행시의 횡력, 구동 및 제동시의 종력 등 여러가지 요인에 의해 발생되고 있으며 타이어의 마모는 타이어의 수명, 제동성에 커다란 영향을 끼치므로 안전한 주행과 타이어 비용절감면에서 내마모성이 우수하여야 한다.

종래 타이어의 트레드 고무는 비용절감을 목적으로 내마모성을 최우선으로 하였기 때문에 이를 개선하기 위하여 원료고무의 조성비를 조절하여 고무의 유리전이온도를 낮추는 방법, 모듈러스를 증가시키기 위한 방편으로 보강제로 사용하는 카본블랙의 첨가량을 증가하는 방법, 입자경이 작은 카본블랙의 적용, 공정조제 및 오일의 함량을 줄이는 방법 등이 주로 사용되어 왔다.

그러나 트럭/버스용 타이어 트레드의 경우 타이어의 수명 및 하중을 고려하여 원료고무로 천연고무를 주로 하고 있으며, 카본블랙의 첨가량을 증가시키고, 입자경을 작게 하는 것 역시 한계가 있어, 공정중 발열 및 고점도 현상이 발생하게 되고 또한 게이지가 두꺼운 트레드의 압출시 스코치 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 트럭/버스용 트레드 고무조성물은 공지의 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무인 천연고무 100 중량부 대하여 나노구조의 카본블랙 50∼90 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 트럭/버스용 트레드 고무조성물에서 원료고무인 천연고무 100 phr에 대하여 나노구조의 카본블랙을 50 중량부 미만 사용하면 보강제로서 충분한 역할을 하지 못하여 고무의 물성 및 내마모 성능이 하락하는 문제점이 있으며, 90 중량부 초과 사용하면 점도 및 온도가 상승하여 공정성 및 분산성이 하락하게 되어 균일한 고무물성을 얻기 어려우며, 점도 상승은 압출공정에서 스코치 문제를 야기할 가능성이 있어 본 발명에서 사용하는 나노구조의 카본블랙의 사용은 원료고무인 천연고무 100 phr에 대하여 나노구조의 카본블랙을 50∼90 중량부 유지하는 것이 좋다.

상기에서 나노구조의 카본블랙은 요오드 흡착가 100g/kg∼130g/kg, DBP 흡유량 105㎖/100g∼125㎖/100g, 질소흡착 비표면적 115m²/g∼135m²/g, IRB 대비 착색도 100%∼130%, 입자경 분포도로서 평균 입자크기가 30∼200 nm, 입자분포도 폭이 20∼120 nm, 결정자 측면부 평균길이 0.2∼1.2 nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 나노구조의 카본블랙은 평균 입자크기가 30∼200 nm, 입자분포도 폭이 20∼120 nm, 결정자 측면부 평균길이 0.2∼1.2 nm인 것을 사용하는데 이와 같이 카본블랙의 평균 입자크기, 입자분포도 폭을 크게하고, 결정자 측면부 평균길이를 줄여서 어크리게이트 내에 더 많은 수의 결정자가 들어갈 수 있도록 하여 카본블랙과 고무와의 물리적 상호작용을 증가시켜 내마모성 및 저연비 특성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

아래의 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 공지의 트럭/버스용 트레드 고무조성물의 첨가제를 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다. 한편 보강제로 사용한 카본블랙 1의 특성은 표 2에 나타내었다.

<실시예>

아래의 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 공지의 트럭/버스용 트레드 고무조성물의 첨가제를 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다. 한편 보강제로 사용한 카본블랙 2의 특성은 표 2에 나타내었다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물 조성비(단위 : 중량부)

항목	비교예	실시예
천연고무	100	100
착해제	0.12	0.12
아연화	3.0	3.0
스테아린산	2.0	2.0
노화방지제	2.0	2.0
왁스	1.0	1.0
공정오일	10	10
카본블랙 1	70	-
카본블랙 2	-	70
촉진제	1.5	1.5
가류제	1.5	1.5

표 2. 비교예 및 실시예에 사용한 카본블랙 특성

항 목	카본블랙 1	카본블랙 2
요오드 흡착가(g/kg)	121	122
질소흡탁 비표면적(m²/g)	115	117
DBP 흡유량(㎖/100g)	114	113
착색도(%, IRB 대비)	116	115
결정자 측면부 평균길이(nm)	1.2	0.7
입자경 분포도	평균 입자크기(nm)	77	111
입자경 분포도	입자 분포도 폭(nm)	26	72

<시험예 1>

상기 비교예 및 실시예의 고무시편을 공지의 방법으로 점도, 인장물성, 발열, 리바운드, 마모량 및 동적특성 등의 제반물성을 측정한 후 그 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.

표 3. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성측정 결과

항목	비교예	실시예
100℃ 점도	88.0	85.0
스코치 타임(t5)	20.1	18.8
가류시간(t90, 145℃)	16.4	15.8
경도	63	63
300% 모듈러스	117	121
인장강도	290	296
신율	558	569
발열(온도차)	26.0	24.9
리바운드(1st)	40.3	41.7
마모량(g)	0.0295	0.0275
Tg	-51.0	-51.4
0℃ Tan δ	0.156	0.153
60℃ Tan δ	0.102	0.087

상기 표 3에서처럼 본 발명의 카본블랙 2를 적용한 시험예의 고무시편이 종래의 카본블랙 1을 적용한 시편과 비교시 미가류 특성 및 인장강도, 300% 모듈러스 등의 기본물성을 보이고 있다. 특히 물성측정 결과 중 발열은 하락하고, 리바운드 특성은 증가하고 있으며 마모량에 있어서는 비교예의 고무시편 보다 실시예의 고무시편에서 현저히 개선된 효과를 보이고 있다.

동적특성에 있어서, 60℃ Tan δ는 회전저항 특성과 관계가 있는 것으로서 수치가 낮을수록 저연비 특성이 우수함을 의미하는 것으로서 상기 표 3에서 비교예의 수치 보다 실시예의 수치가 낮아 저연비 특성이 우수함을 알 수 있다.

<시험예 2>

상기 비교예 및 실시예의 조성물을 이용하여 제조한 고무를 타이어 트레드에 적용하고 이 타이어를 차량에 부착하여 공지의 방법으로 회전저항 성능, 내마모성능의 실차 평가 측정을 하여 그 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다.

표 4. 비교예 및 실시예 고무시편의 실차 평가 결과

항목	비교예	실시예
회전저항성능	50km/h	100.0	106.4
	90km/h	100.0	107.4
	120km/h	100.0	106.1
내마모성능	총마일리지(km/mm)	4251	4678
내마모성능	총마모도(10,000km : %)	100	103

상기 표 4의 결과로부터 비교예의 고무에 비해 실시예의 고무가 저연비 특성과 관련 있는 회전저항값이 50km/h, 90km/h, 120km/h의 속도에서 개선되었으며, 마모성능 역시 향상되었음을 알 수 있었다.

상기 시험예 1,2의 결과로부터 본 발명의 트럭/버스용 트레드 고무조성물이 종래의 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 비하여 저연비특성 및 내마모 특성에 있어서 보다 향상되었음을 알 수 있다.

Claims

공지의 트럭/버스용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무인 천연고무 100 중량부에 대하여 나노구조의 카본블랙 50∼90 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭/버스용 트레드 고무조성물
제 1항에 있어서, 나노구조의 카본블랙은 요오드 흡착가 100g/kg∼130g/kg, DBP 흡유량 105㎖/100g∼125㎖/100g, 질소흡착 비표면적 115m²/g∼135m²/g, 착색도 100%∼130%(ITRB 대비), 평균 입자크기가 30∼200 nm, 입자분포도 폭이 20∼120 nm, 결정자 측면부 평균길이 0.2∼1.2 nm 임을 특징으로 하는 트럭/버스용 트레드 고무조성물