KR20020089892A - 타이어 벨트부 상단에 부착되는 고무쉬트용 조성물 - Google Patents

타이어 벨트부 상단에 부착되는 고무쉬트용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어의 고속주행 내구성 향상을 위해 타이어 벨트부 상단의 전체 또는 양말단에 부착되는 나일론 커버를 대체할 수 있는 고무쉬트용 조성물에 관한 것으로서, 이는 천연고무에 카본블랙과 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진 및 헥사메틸렌 테트라민을 첨가하여 이루어진 것으로, 이를 쉬트로 제조하여 벨트부의 상부에 부착하는 경우 종래 나일론 커버를 대체할 수 있어 나일론 커버 사용으로 인해 발생되는 벨트부 형상이 변하거나, 타이어 쇼울더 부위의 편마모 발생 여지의 증가, 승차감 저하 및 부착력 저하 등을 방지하면서 고속주행내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

타이어 벨트부 상단에 부착되는 고무쉬트용 조성물{Rubber sheet composition}
본 발명은 타이어 벨트부 상단에 부착되는 고무쉬트용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어의 고속주행 내구성 향상을 위해 타이어 벨트부 상단의 전체 또는 양말단에 부착되는 나일론 커버를 대체할 수 있는 고무쉬트용 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 차량 주행시에 타이어는 차량의 동력으로부터 전달받은 구동력을 가지고 에너지를 전달받아서 일부 에너지는 구동, 제동시에 소모되고, 일부의 에너지는 타이어가 마모되는 데 사용된다. 그리고, 일부의 에너지는 열로서 외부로 방출되며, 나머지의 에너지는 내부에 보관된다.
이때, 열로서 발생하는 에너지는 타이어에 악영향을 줄 수 있는데, 특히 타이어의 내구성능에 나쁜 영향을 미치게 된다.
특히, 타이어의 쇼울더(shoulder) 부위는 고무 부피가 가장 많으며, 타이어 주행시 가장 움직임이 많은 부위로서 고무의 히스테릭 에너지 거동에 큰 영향을 받게 된다.
이와같은 이유로 고속주행을 하는 타이어는 발열에 의한 타이어의 분리(separation)가 가장 문제가 되는데, 발열 및 외부응력에 따라서 벨트 에지 부위에 분리가 발생되지 않도록 해야만 한다. 이를 위한 통상의 방법으로는 보강재료를 덧붙이는 방법이 사용되고 있다.
이러한 보강재료로는 나일론 코드(nylon cord)를 주로 사용하는데, 나일론 코드에 고무를 덧입혀서(rubber coating) 벨트부 끝단에 원주방향으로 붙이거나 벨트 전면을 원주방향으로 붙이기도 한다.
보강정도에 따라 1장 또는 2장의 러버 코팅된 나일론 스트립(rubber coated nylon strip)을 붙이게 되는데, 끝단에 부착하는 것을 나일론 에지 커버(nylon edge cover)라 하며, 전면에 부착하는 것은 나일론 풀 커버(nylon full cover)라 한다.
이러한 나일론 커버 스트립을 부착할 경우 고속 내구성능이 향상되므로, 많은 타이어 제조업체에서 이와같은 방법을 사용하고 있는데, 나일론 커버 스트립과 벨트와의 부착력 및 토핑 고무의 내발열성 등은 타이어의 내구성능에 영향을 미치고 있다.
다시말해, 나일론 커버 스트립을 붙이는 경우, 내구성능 향상에는 긍적적인 측면이 있지만 부정적인 측면도 많은 데, 구체적으로는 1)나일론 스트립을 부착하는 경우 벨트부 형상이 변하게 되며, 2)벨트부 형상 변형에 따라 타이어가 라운드(round)해지고 이에 따라 쇼울더 부위의 편마모가 발생될 여지가 높아지고,3)부착시 승차감이 저하되며, 4)부착력 저하 및 가류시간 변동에 따른 분리에 대한 민감성이 크다.
따라서, 나일론 커버 스트립 대신에 고무 쉬트를 사용한다면 이러한 문제를 해결할 수 있을 것이다.
이에, 본 발명자는 종래 타이어의 고속주행 내구성 향상을 위해 벨트부의 상부에 부착되는 나일론 커버 스트립을 대신할 수 있는 고무 쉬트 조성물을 개발하기 위해 연구노력하던 중, 천연고무에 카본블랙과 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진, 헥사메틸렌 테트라민을 포함한 경우, 나일론 커버 스트립을 사용하는 문제점을 해결하면서 고속주행내구성을 향상시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 타이어의 고속주행 내구성을 향상시키기 위해 벨트 상부에 덧붙여 사용할 수 있는 고무쉬트용 조성물을 제공하는 데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 고무쉬트용 조성물은 천연고무 100중량부에 요오드 흡착량 75∼90mg/g이고 DBP 흡유량이 65∼80㎤/100g인 카본블랙 70∼80중량부, 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진 2∼4중량부 및 헥사메틸렌 테트라민 0.5∼1.5중량부를 첨가하여 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 고무조성물은 종래 타이어의 벨트부 상부측에 위치되는 나일론 커버 코드를 대체할 수 있는 쉬트 제조에 적합한 것으로서, 원료고무는 천연고무를 사용할 수 있으며, 여기에 디엔계 고무를 병용할 수 있음은 물론이다.
여기에 보강제로서 카본블랙을 첨가하는 바, 카본블랙은 요오드 흡착량이 75∼90mg/g이고 DBP 흡유량이 65∼80㎤/100g인 것이 바람직하며, 그 첨가량은 원료고무 100중량부에 대하여 70∼80중량부인 것이 바람직하다. 만일, 카본블랙의 요오드 흡착량 및 DBP 흡유량이 상기 범위를 벗어나는 것을 사용하면 심각한 문제가 발생될 수 있으며, 그 첨가량이 원료고무 100중량부에 대하여 70중량부 미만이면 경도및 보강성이 저하하고 80중량부 초과면 발열상승에 따른 고무가 분리되는 문제가 있다.
그리고, 점착제로서 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진을 사용하는 바, 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진은 다음 화학식 1로 표시되는 화합물이다.
이같은 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진은 고무 조성 중 보강 역할을 하는 것으로서, 그 첨가량은 원료고무 100중량부에 대하여 2∼4중량부인 것이 바람직하다. 만일, 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진의 첨가량이 원료고무 100중량부에 대하여 2중량부 미만이면 보강효과가 적으며 4중량부 초과면 고무혼합 및 발열측면에서 문제가 있다.
한편, 가류촉진제로서 헥사메틸렌 테트라민을 첨가하는 것이 바람직한 바, 이는 레진과 반응하여 고무보강효과를 나타내기 때문이다. 헥사메틸렌 테트라민의 첨가량은 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼1.5중량부인 것이 바람직한 바, 만일 헥사메틸렌 테트라민의 첨가량이 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만이면 레진,고무와의 3차원적 보강구조를 갖지 못하며 1.5중량부 초과면 고무의 스코치발생이 빨라지는 (혼합, 압출작업시 가류가 진행되는 것 )문제가 있다.
그밖에 본 발명의 고무조성물은 통상의 타이어용 고무조성물에서 첨가되는 첨가제들, 예를들어 산화아연, 스테아린산, 유황 등을 포함할 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1∼3
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 배합제 조성으로 배합하여 고무 쉬트를 제조하였다. 얻어진 고무쉬트에 대하여 피로응력, 동적손실계수 및 트레드부에 대한 벨트부의 접착력을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
피로응력으로는 고무경도계 (JIS TYPE)를 이용하여 경도를 측정하고, 인장시험기 (TENSOMETER )를 이용하여 100% 모듈러스를 측정하였으며, 동적손실계수는
점탄성 측정기 (RDS)로 측정하였고, 트레드부에 대한 벨트부의 접착력은
강력시험기를 이용하여 트레드부와 벨트부간의 접착력을 측정하였다.
실시예 1 비 교 예
1 2 3
천연고무 100 100 100 100
카본블랙 75 65 75 80
접착제 - 1 2 2
점착제 2 - - -
유황 5.5 7 9 9
촉진제 a 1 - - -
촉진제 b 1 - - -
촉진제 c - 0.8 0.7 0.8
(주)카본블랙: 요오드 흡착량이 75∼90mg/g, DBP 흡유량이 65∼80㎤/100g인 카본블랙접착제: 코발트 보론 아크릴레이트점착제: 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진(SUMITOMO사 제품)촉진제 a: N-디사이클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드촉진제 b: 헥사메틸렌 테트라민(10% 오일 유전된 것)촉진제 c: N-t-부틸펜조티아졸-2-설펜아미드
실시예 1 비 교 예
1 2 3
피로응력 경도 80 78 82 85
100% 모듈러스 68 60 75 80
동적손실계수 60% tanδ 0.0853 0.0873 0.0957 0.1028
접착력 벨트/트레드(kg/f) 53 40 38 35
한편, 실차성능을 평가하기 위하여 고무 쉬트를 벨트 상부의 에지부에 부착하여 실내내구 성능을 타이어 규격 LT265/75R16 10PR AT 타입으로 제조하여 고속내구성과 일반내구성을 평가하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다. 여기서, 비교예 4로 표시한 것은 종래의 나일론 커버를 벨트 상부에 부착한 경우로서 측정한 것이다.
실시예 1 비 교 예
1 2 3 4
고무 쉬트 ○ ○ ○ ○
나일론 커버 ○
고속내구(시간) 1시간 40분 1시간 28분 1시간 10분 1시간 3분 1시간 35분
일반내구(시간) 300(무사고) 300(무사고) 300(무사고) 300(무사고) 300(무사고)
상기 표 2 및 표 3의 결과로부터, 높은 경도, 모듈러스는 벨트 에지부의 움직임을 적게 만들어 에지부 움직임에 따른 분리 발생을 최소화할 수 있으나, 과도한 경도 및 모듈러스의 증가는 오히려 고무발열을 증가시켜 역효과를 나타냄을 알 수 있다. 실시예 1의 고무 조성물은 적정한 경도 및 모듈러스를 유지함에 따라 고무 발열을 낮추고(60℃tanδ 값이 낮을수록 발열저하) 벨트와의 접착력이 향상되는 효과가 있어, 나일론 커버 사용시와 동등이상의 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 천연고무에 카본블랙과 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진 및 헥사메틸렌 테트라민을 첨가하여 이루어진 고무조성물을 쉬트로 제조하여 이를 벨트부의 상부에 부착하는 경우 종래 나일론 커버를 대체할 수 있어 나일론 커버 사용으로 인해 발생되는 벨트부 형상이 변하거나, 타이어 쇼울더 부위의 편마모 발생 여지의 증가, 승차감 저하 및 부착력 저하 등을 방지하면서 고속주행내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 천연고무 100중량부에 요오드 흡착량 75∼90mg/g이고 DBP 흡유량이 65∼80㎤/100g인 카본블랙 70∼80중량부, 개질된 알킬 페놀 포름알데히드 레진 2∼4중량부 및 헥사메틸렌 테트라민 0.5∼1.5중량부를 첨가하여 이루어진 타이어 벨트부 상단에 부착되는 고무쉬트용 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709979B1 (ko) * 2005-11-30 2007-04-20 한국타이어 주식회사 공기입 타이어의 사이드월 고무 조성물

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