KR20020084991A

KR20020084991A - 레디알 타이어용 에이펙스용 고무조성물

Info

Publication number: KR20020084991A
Application number: KR1020010024159A
Authority: KR
Inventors: 송한석
Original assignee: 금호산업 주식회사
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 레디알 타이어용 에이펙스(Apex) 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물은 공지의 에이펙스 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 phr에 대하여 보강성 수지 2∼30 phr, 활성제로 ACTIVATOR 73를 1∼10 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고무조성물에 보강성 충진제와 이와 별도로 높은 가교밀도를 갖게하는 활성제 ACTIVATOR 73를 사용하여 점도는 현수준으로 유지하면서 내구력이 증가하면서 조종안정성을 유지할 수 있는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

레디알 타이어용 에이펙스용 고무조성물{Apex rubber composition for radial tire}

최근 차량 및 도로와 같은 주행환경이 발전과 물류의 증가에 따라 초고속 주행용 타이어의 개발이 가속화되고 있다.

이러한 고성능 타이어는 빠른 주행속도에 맞게 설계되었기 때문에 이제까지 일반적인 수준에서 요구하는 타이어의 제동력, 조종안정성으로는 타이어로써의 기능을 상실할 수 밖에 없다.

지금까지 타이어의 제동력(traction)을 향상시키기 위해서는 실리카, 폴리머 등의 다양한 원재료의 발달로 제동력을 향상시키는 고무설계 기술이 일반화 되어 사용되고 있는 실정이다. 그러나, 조종안정성 분야는 아직 많은 기술의 발전이 요구되고 있는 실정이다. 특히, 지금까지 조종안정성 개선을 위해 사용하고 있는 주된 방법으로는 타이어의 비드(bead)를 포함한 사이드월(sidewall) 부위에 별도의 스틸(steel) 또는 이와 유사한 강도(stiffness)를 갖는 코드(cord)지를 별도로 삽입(insert)하는 방식을 많이 써오고 있으며, 그 외에도 비드 필러(bead filler)의 고무, 즉 에이펙스(apex)를 극단적으로 높이는 방법 등을 사용하여 왔다.

고속주행시 조종안정성을 향상시키기 위한 방법으로 상기에서 언급한 바와 같이 별도의 스틸 또는 코드지를 삽입하여 사용하는 것은 전체적으로 타이어의 중량을 높게 하는 등의 부수적인 문제점을 야기하게 된다. 뿐만아니라 고속주행용 타이어들은 대부분 Low series 이어서 타이어의 사이드월 부위의 높이가 매우 낮아 무작정 에이펙스 높이를 높이는 것에 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고무조성물에 보강성 충진제와 이와 별도로 높은 가교밀도를 갖게하는 활성제 ACTIVATOR 73를 사용하여 점도는 현수준으로 유지하면서 내구력이 증가하면서 조종안정성을 유지할 수 있는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

고무가 고경도를 갖게 하기 위해서는 고무조성물에 카본블랙, 클레이(clay), 실리카 등의 충진제를 다량으로 사용하거나, 유황을 많이 넣어 가교결합을 증가시켜 높은 경도를 얻는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 고무의 점도를 높여 제품생산시 공정성 및 제품의 생산성을 하락시키는 문제가 있으며 내굴곡 특성, 발열 특성이 현저하게 하락하는 문제점이 있다.

본 발명은 레디알 타이어용 고경도의 에이펙스 고무를 얻기위하여 상기와 같은 방법 대신에 보강성 수지(resin)과 할성제로 ACTIVATOR 73를 사용한다.

즉, 본 발명의 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물은 공지의 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 phr에 대하여 보강성 수지 2∼30 phr, 카본블랙 50∼90 phr, 활성제로 ACTIVATOR 73를 1∼10 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 원료고무는 천연고무를 단독으로 사용하거나 또는 천연고무 40∼90 phr, 스티렌 부타디엔 고무 10∼60 phr을 혼합한 혼합고무를 사용한다.

보강성 레진은 페놀릭 수지(phenolic resin), 캐슈 변형 페놀 수지(cashew modified phenol resin), KNR1300(코롱유화 제품), PR12686(일본 스미토모 케미칼사 제품) 또는 CYREZ-964(일본 CYTEC사 제품)을 사용한다. 이러한 보강성 레진은 분자량이 고무에 비해 낮아 100℃∼125℃의 공정조건에서는 용융(melting)된 상태로 존재하여 실질적으로 점도증가를 막아 주는 효과가 있으면 가류공정(150℃∼195℃) 후에는 매우 딱딱하여 고경도를 유지하게 되는 특징을 갖는다.

활성제인 ACTIVATOR 73는 지방성/방향성 카르복실산 아연염의 혼합물이 주성분이며, 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24인 것을 사용하며, 가공 공정시 soap으로서 고무에 유연성을 부과하여 점도를 낮추는 역할을 한다.

본 발명에서 보강성 레진을 원료고무 100 phr에 대하여 2 phr 미만 사용하면 고경도의 에이펙스 고무를 얻을 수 없으며, 30 phr 초과사용시에는 더 이상의 보강효과를 얻을 수 없어 원료비 절감 측면에서 바람직하지 않아 보강성 레진은 원료고무 100 phr에 대하여 2∼30 phr 사용하는 것이 좋다.

한편 활성제로 사용하는 ACTIVATOR 73을 원료고무 100 phr에 대하여 1 phr 미만 사용하면 고무에 유연성을 부과하여 점도를 낮추는 역할을 하기 어려우며, 10 phr 초과 사용하면 과량의 사용으로 오히려 고무의 작업성에 좋지 않은 역할을 하기 때문에 ACTIVATOR 73은 원료고무 100 phr에 대하여 1∼10 phr 사용하는 것이 좋다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예 1>

원료고무로 천연고무 100 phr에 대하여 충진제로 카본블랙 65 phr, 산화아연(ZnO) 5 phr, 스테아린 산(stearic acid) 3 phr, 공지의 타이어 조성물에 사용하는 가류제 3 phr 및 가류촉진제 2 phr을 160℃에서 15분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다. 이를 아래의 표 1에 다시 정리하여 나타내었다.

<비교예 2>

충진제로 카본블랙을 75 phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 1>

원료고무로 천연고무 100 phr에 대하여 충진제로 카본블랙 75 phr, 산화아연 5 phr, 스테아린 산 3 phr, 공지의 타이어 조성물에 사용하는 가류제 3 phr 및 가류촉진제 2 phr, 보강성 수지로 페놀릭 수지 15 phr 및 CYREZ-964 3 phr을 160℃에서 15분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다. 이를 아래의 표 1에 다시 정리하여 나타내었다.

<실시예 2>

상기 실시예 1의 조성물 이외에 활성제로 ACTIVATOR 73를 2 phr를 첨가하여 160℃에서 15분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다. 이를 아래의 표 1에 다시 정리하여 나타내었다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : phr)

항목	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
원료고무	100	100	100	100
카본블랙	65	75	75	75
산화아연	5	5	5	5
스테아린 산	3	3	3	3
가류제	3	3	3	3
가류촉진제	2	2	2	2
페놀릭 수지	-	-	15	15
ACTIVATOR 73	-	-	-	2

<시험예 1>

상기 비교예 및 실시예에 의해 얻은 고무 시편을 ASTM 관련 규정에 의해 무니점도(ML(1+4)@100℃), HBU, 블로우 아웃(blow out), DMFC, 경도, 100% 모듈러스의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성측정

항목	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
무니점도	100	110	105	100
HBU	100	120	105	100
블로우 아웃	100	90	105	110
DMFC	100	80	95	100
경도	100	120	140	150
100% 모듈러스	100	120	155	160

* 표 2의 시험결과는 비교예 1을 100으로 기준하여 측정한 자료임

상기 표 2에서처럼 카본블랙 만으로 거경도를 얻은 비교예 2의 경우 점도가 증가하고 있으며, 실시예 1의 경우처럼 보강성 수지를 사용하면 경도를 증가시킬 수 있으며, 실시예 2의 경우처럼 보강성 수지와 동일한 유황함량 임에도 가교결합을 증가시켜주는 효과와 점도를 개선해주는 효과를 가지고 있는 ACTIVATOR 73를 적용함으로써 경도와 모듈러스가 증가하였다.

<시험예 2>

종래 타이드의 사이드월 내부에 별도의 스틸로 만들어진 코드를 삽입한 것을 대조구로 하고, 본 발명의 실시예 2에 의해 제조한 고무를 실험구로 하여 이들 대조구 및 실험구를 195/70R14 규격 타이어로 하여 고속주행시 조종안정성, 승차감을측정하여 그 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.

표 3. 대조구 및 실험구의 조종안정성 및 승차감 측정결과

규격	195/70R14
구분	대조구	실험구
고속 주행시 조종안정성	6.5	6.5+
고속 주행시 승차감	6.5	6.5+

* 표 3에서 실험구의 고속주행시 조종안정성 및 승차감 테스트는 일정한 트랙을 갖추고 있는 타이어 전문 성능평가장에서 이루어 졌으며 객관적인 테스트(objective test)가 아닌 주관적인 테스트(subjective test)로서 운전자의 느낌을 대조구와 비교해서 작성한 것임

상기 시험예의 결과인 표 2 및 표 3에서처럼 본 발명의 에이펙스용 고무조성물에 의한 고무시편은 점도가 낮아 공정 및 생산성의 향상에 기여할 수 있고, 경도 및 100% 모듈러스 등의 물성이 향상되었을 뿐만 아니라 이러한 고무를 타이어의 에이펙스로 적용시 차량의 조종안정성 및 승차감의 향상을 가져올 수 있다.

Claims

공지의 에이펙스용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 phr에 대하여 보강성 수지 2∼30 phr, 활성제로 ACTIVATOR 73를 1∼10 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물
제 1항에 있어서, 원료고무는 천연고무를 단독으로 사용하거나 또는 천연고무 40∼90 phr, 스티렌 부타디엔 고무 10∼60 phr을 혼합한 혼합고무 인 것을 특징으로 하는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물
제 1항에 있어서, 보강성 수지는 페놀릭 수지 또는 캐슈 변형 페놀 수지 임을 특징으로 하는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물
제 1항에 있어서, ACTIVATOR 73는 지방성/방향성 카르복실산 아연염의 혼합물이 주성분이며, 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24인 것을 특징으로 하는 레디알 타이어용 비드 코팅 고무조성물인 것을 특징으로 하는 레디알 타이어용 에이펙스 고무조성물