KR20030022477A

KR20030022477A - 버스용 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20030022477A
Application number: KR1020010055448A
Authority: KR
Inventors: 김명선; 이화우
Original assignee: 금호산업 주식회사
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-17
Also published as: KR100449890B1

Abstract

본 발명은 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 공지의 버스용 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 50∼60 중량부, 폴리부타디엔 고무 20∼25 중량부, 폴리스티렌부타디엔고무 20∼25 중량부 혼합물의 원료고무 100 중량부에 대하여 유황 1∼2.0 중량부, 가황촉진제(1)을 0.5∼2.0 중량부, 가황촉진제(2)를 0.1∼0.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 천연고무, 폴리부타디엔 고무에 폴리스티렌부타디엔 고무를 첨가하여 이들의 혼합물을 원료고무로 사용함으로써 트레드 고무의 마모성능, 내구력을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한 발열에 의한 물성노화를 최소화하기 위해 종래의 트레드 고무조성물 보다 유황을 소량 사용하고, 이종의 가황촉진제를 고무조성물에 첨가하여 트레드 고무의 내열성을 향상시키는 것을 본 발명의 또다른 목표로 한다.

Description

버스용 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for bus}

본 발명은 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 원료고무로 천연고무, 폴리부타디엔 고무 및 폴리스티렌부타디엔 고무의 3종 혼합고무를 사용하고 소량의 유황과 다량의 가황촉진제를 첨가하는 저유황 고촉진법을 이용하여 내마모성, 내열성 및 내구력이 우수한 버스용 트레드 고무를 제조할 수 있는 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 버스에 사용되는 공기압 타이어의 트레드 고무는 천연고무와 합성고무를 주원료로 하고 고무의 물성 향상을 위해 기타 첨가제로 카본블랙, 노화방지제, 연화제 및 가류제를 첨가하여 주행중 발생하는 열에 의한 물성노화가 최소화되는 방향으로 설계한다.

트레드 고무에 원료고무로 천연고무만을 사용하면 내열성은 우수하나 마모성능이 다소 하락하여 천연고무와 합성고무 특히 폴리부타디엔 고무를 첨가하여 내마모성능을 향상시키고 있다.

동일한 노선을 일정주기로 주행하는 버스용 타이어 트레드는 우수한 마모성능이 요구되어 통상적으로 타이어 트레드 고무의 원료고무는 천연고무와 폴리부타디엔 고무를 혼합하여 설계하여 마모성능은 어느정도 소비자들의 요구수준에 부합시켜 왔으나 반복되는 정지와 출발에 의해 축적되는 열에 의한 고무의 물성노화가 급속하게 진행되어 트레드가 분리되는 문제가 종종 발생하고 있는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 천연고무, 폴리부타디엔 고무에 폴리스티렌부타디엔 고무를 첨가하여 이들의 혼합물을 원료고무로 사용함으로써 트레드 고무의 마모성능, 내구력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한 발열에 의한 물성노화를 최소화하기 위해 종래의 트레드 고무조성물 보다 유황을 소량 사용하고, 이종의 가황촉진제를 고무조성물에 첨가하여 트레드 고무의 내열성을 향상시키는 것을 본 발명의 또다른 목표로 한다.

본 발명에서 원료고무로 사용하는 천연고무는 트레드의 발열특성 문제로 인해 천연고무는 50∼60 중량부 사용하는 것이 좋고, 폴리부타디엔 고무는 마모성능을 유지하기 위해 20∼25 중량부 사용하는 것이 좋으며, 폴리스티렌부타디엔 고무는 트레드부의 균일한 마모를 위해 20∼25 중량부 사용하는 것이 좋다.

한편 폴리부타디엔 고무는 통상적으로 cis 함량이 97% 이상인 상업화된 것을 사용하고, 폴리스티렌부타디엔 고무는 적절한 트랙션을 발휘하는 것을 사용하기 위해 스티렌 함량이 30∼40%인 것을 사용한다.

본 발명의 트레드 고무조성물은 상기의 원료고무와 저유황 고촉진제법을 이용하여 내구력, 내마모성 및 내열성능이 향상된 트레드 고무를 제조할 수 있다. 상기에서 저유황 고촉진법은 통상적으로 트레드 고무 제조시 사용하는 유황 및 가황촉진제의 사용량과 비교하여 소량의 유황과 다량의 가황촉진제를 사용하는 것을 의미한다.

특히 본 발명에서는 한종류의 가류촉진제를 사용하지 않고, 높은 모듈러스를 유지하며 고온배합에서 유리한 1차 가류촉진제와 이러한 가류촉진제와 병행 사용시 1차 가류촉진제의 사용효과를 더욱 증대할 수 있는 2차 가류촉진제를 사용한다.

즉, 본 발명에서는 원료고무 100 중량부에 대하여 유황 1∼2.0 중량부, 가황촉진제(1)을 0.5∼2.0 중량부, 가황촉진제(2)를 0.1∼0.5 중량부 트레드 고무조성물에 첨가하여 트레드 고무를 제조시 내구력, 내마모성 및 내열성능이 향상된 트레드 고무조성물을 얻고자 한다.

본 발명에서 사용하는 가황촉진제에 있어서, 가황촉진제(1)은 천연고무 또는 디엔고무의 지효성 준초촉진제로서 높은 모듈러스를 유지하며 고무 배합에서 유리한 N-t-부틸-벤조티아졸-설펜아미드(N-t-butyl-benzothiazole-sulfenamide, NS)를 사용할 수 있으며, 가황촉진제(2)는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide, CZ) 또는 티아졸(Thiazole), 설펜아미드 (sulfenamide)와 병행 사용시 효과가 큰 촉진제인 N,N-디페닐 구아니딘(N,N-Diphenyl guanidine, DPG)을 사용할 수 있는데 트레드 고무의 내구력, 내마모성 및 내열성능을 향상을 위해 바람직하기로는 가황촉진제중 NS와 DPG를 3:1∼5:1의 비율로 사용하는 것이 좋다.

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

<비교예>

하기의 표 1과 같이 천연고무 60 중량부, 폴리부타디엔 고무 40 중량부 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 통상적으로 고무조성물의 첨가제로 사용하는 카본블랙 57 중량부, 프로세스 오일(Aromatic#2, 미창석유 제품) 2 중량부, 스테아린 산 1.5 중량부, 아연화 4 중량부, 노화방지제 4.5 중량부, 유황 2.2 중량부 및 가황촉진제(1) NS 0.9 중량부 첨가하여 145℃에서 30∼40분 동안 가류하여 트레드 고무시편을 제조하였다.

<실시예 1>

하기의 표 1과 같이 천연고무 60 중량부, 폴리부타디엔 고무 20 중량부, 폴리부타디엔 고무 20 중량부 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 통상적으로 고무조성물의 첨가제로 사용하는 카본블랙 57 중량부, 프로세스 오일(Aromatic#2, 미창석유 제품) 2 중량부, 스테아린 산 1.5 중량부, 아연화 4 중량부, 노화방지제 4.5 중량부, 유황 1.4 중량부 및 가황촉진제(1)로 NS(입수처 : Flexsys사) 0.9 중량부, 가황촉진제(2)로 DPG(입수처 : 금호몬산토) 0.3 중량부를 첨가하여 145℃에서 30∼40분 동안 가류하여 트레드 고무시편을 제조하였다.

<실시예 2>

가황촉진제(1)로 NS 1.2 중량부, 가황촉진제(2)로 DPG 0.3 중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 3>

가황촉진제(1)로 NS 1.5 중량부, 가황촉진제(2)로 DPG 0.3 중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게하여 고무시편을 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연고무	60	60	60	60
폴리부타디엔 고무	40	20	20	20
폴리스타이엔부타디엔 고무	-	20	20	20
카본블랙	57	57	57	57
프로세스오일	2	2	2	2
스테아린산	1.5	1.5	1.5	1.5
아연화	4	4	4	4
노화방지제	4.5	1.5	4.5	4.5
유황	2.2	1.4	1.4	1.4
가황촉진제(1) NS	0.9	0.9	1.2	1.5
가황촉진제(2) DPG	-	0.3	0.3	0.3

<시험예 1>

상기 비교예 및 실시예로부터 제조한 고무시편을 공지의 방법으로 인장물성, 발열성능, 열화파단성능 및 마모성능에 대한 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

한편 인장물성은 초기 고무시편의 물성과 105℃에서 24시간 동안 노화시킨 후의 물성을 측정하여 초기 대비 노화 후의 물성을 비교할 수 있었다.

표 2. 비교예 및 실시예 시편의 물성측정 결과

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
인장물성(초기/노화)	경도(Shore A)	65/70	65/71	66/71	68/73
	300% 모듈러스(kg/cm²)	104/149	106/149	109/150	132/164
	인장강도(kg/cm²)	233/195	235/198	234/223	244/210
	신율(%)	576/391	576/394	556/446	507/385
발열성능(온도상승, ℃)	37.9	37.1	32.4	31.0
열화파단성능(min, @100℃)	6.0	6.3	7.6	6.9
마모성능(피코법, g)	0.0195	0.0201	0.0196	0.0205

<시험예 2>

상기 비교예 및 실시예의 고무시편으로 타이어 트레드 고무를 제조한 후 이를 11R22.5 규격 타이어에 부착하고 실차시험을 하여 타이어의 내구력, 내마모성능 및 내열성능을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

아래의 표 3에서 내구력은 시간이 길수록, 내마모 지수는 높을수록 성능이 우수하다.

표 3. 비교예 및 실시예 고무조성물을 적용한 타이어의 제반성능

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
내구력결과(ECER-54)*	66시간 55분트레드벨트 파열	68시간 27분트레드벨트 파열	71시간 15분트레드벨트 파열	70시간 4분트레드벨트 파열
내구력결과(ECER-54)*	67시간 34분트레드벨트 파열	67시간 42분트레드벨트 파열	69시간 9분트레드벨트 파열	68시간 39분트레드벨트 파열
내마모지수(km/mm)**	7,373	7,436	7,703	7,542

* ECER-54: 유럽규정의 속도 내구력 측정시험, 내구성능이 균일한지를 평가하기 위해 2개씩 평가하여 각각의 평균결과를 나타냄

** 내마모 지수 : 11R22.5 규격의 비교예 타이어와 실시예 타이어를 동일 트럭 또는 버스에 취부하여 일정거리를 주행한 후 트레드 고무 1mm가 마모되는 동안 주행한 거리를 산출한 것임

상기의 표 2 및 표 3에서처럼 천연고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리스티렌부타디엔 고무를 원료고무로 사용하고 유황을 소량 사용하고, 이종의 가황촉진제를 고무조성물에 첨가한 본 발명의 트레드 고무조성물에 의한 트레드 고무 물성은 종래의 트레드 고무 물성에 비교하면 마모성능은 동등 수준을 유지하면서도 내열성능과 내열파단성능이 개선되어 주행중 트레드의 분리가 일어나는 것을 방지하여 사고를 감소시킬 수 있다. 한편 트레드 분리의 방지로 인해 타이어 본체의 수명도 연장시킬 수 있다.

Claims

공지의 버스용 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 50∼60 중량부, 폴리부타디엔 고무 20∼25 중량부, 폴리스티렌부타디엔고무 20∼25 중량부 혼합물의 원료고무 100 중량부에 대하여 유황 1.0∼2.0 중량부, 가황촉진제(1)을 0.5∼2.0 중량부, 가황촉진제(2)를 0.1∼0.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물
1항에 있어서, 가황촉진제(1)은 N-t-부틸-벤조티아졸-설펜아미드(NS) 이고, 가황촉진제(2)는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(CZ) 또는 N,N-디페닐 구아니딘(DPG)임을 특징으로 하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물