KR20030042881A

KR20030042881A - 튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의인너라이너 고무 조성물

Info

Publication number: KR20030042881A
Application number: KR1020010073694A
Authority: KR
Inventors: 김석윤
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-02

Abstract

본 발명은 튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너 고무 조성물에 관한 것으로서, 이는 할로겐화 부틸고무 100중량부에 대하여 요오드 흡착 표면적이 20 내지 25mg/g이고 DBP 흡유량이 45 내지 55㎖인 카본블랙을 60 내지 90중량부로 포함하여 내공기 투과성, 내피로성 및 내크랙성을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너 고무 조성물{Rubber composition for innerliner of tubeless type radial pneumatic tire}

본 발명은 타이어용 인너라이너 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 N660 카본블랙보다 표면적이 작고 구조발달이 미약한 카본블랙을 높은 배합량으로 사용한 튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너 고무 조성물에 관한 것이다.

최근에는 트럭, 버스용 타이어의 경우에도 튜브를 사용하는 과거의 경우와는 달리 튜브를 사용하지 않는 튜브리스형 타이어를 사용하는 비율이 점차로 늘어가고 있는 추세이다.

그런데, 이러한 튜브리스형 타이어의 인너라이너에는 내공기 투과성의 유지를 위하여 할로겐화 부틸고무를 100% 사용하는 경우가 일반적이다. 또한, 카본블랙의 경우에는 기존에는 주로 N660 카본블랙을 사용하였는데, 이 경우에는 카본을 60중량부 이상으로 사용할 경우 내피로성과 내크랙성과 같은 인너라이너에서 중요한역할을 하는 물성이 전반적으로 저하되는 경향을 보였다.

따라서, 카본 함량을 제한적으로 사용하여야 하고 결과적으로 고가인 할로겐화 부틸고무를 사용하는 인너라이너 컴파운드의 단가가 상당히 높은 수준으로 유지되어 왔다.

이러한 한계를 극복하고자 일부 제조사에서는 N990(Thermal Carbon Black) 카본블랙을 적용하는 경우도 있었다. N990 카본블랙은 큰 폭의 구형 응집체 구조분포를 가지고 있으며, 높은 배합량으로 보이드 볼륨(void volume)을 최소화시키므로 인너라이너 내부공기의 유출을 최소화할 수 있는 꾸불꾸불한 유출경로를 만드므로 내공기 투과성은 개선을 기대할 수는 있다. 그러나, N990 카본블랙을 사용할 경우 고무에 대한 보강성이 매우 약하여 N660 카본블랙을 사용하는 경우보다 인장강도가 많이 떨어지기 때문에 특히, 내크랙성이 많이 저하되는 경향을 보였다.

이에, 본 발명자는 인너라이너의 요구물성인 내공기 투과성, 내피로성 및 내크랙성을 동시에 향상시키기 위한 방안을 모색하던 중, 종래의 N660 카본블랙보다 표면적이 작고 구조발달이 미약한 특수 카본블랙을 높은 배합량으로 첨가한 결과, 이를 만족시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 내공기 투과성, 내피로성 및 내크랙성을 동시에 향상시킬 수 있는 튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너 고무 조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 인너라이너 고무 조성물은 할로겐화 부틸고무 100중량부에 대하여 요오드 흡착 표면적이 20 내지 25mg/g이고 DBP 흡유량이 45 내지 55㎖인 카본블랙을 60 내지 90중량부로 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 타이어용 인너라이너 고무 조성물은 특히 튜브리스형의 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어용에서 더욱 요구되는 내공기 투과성, 내피로성 및 내크랙성을 동시에 향상시킬 수 있도록, 종래 인너라이너 고무 조성물에 첨가되온 카본블랙을 특정 특성을 만족시키는 것으로 대체한 것이다.

본 발명에서 사용되는 카본블랙은 요오드 흡착 표면적이 20 내지 25mg/g이고, DBP 흡유량이 45 내지 55㎖/100g인 것으로서, 종래 N660 카본블랙이 요오드 흡착 표면적이 35 내지 40mg/g이고, DBP 흡유량이 85 내지 95㎖/100g이며, N990 카본블랙의 경우 요오드 흡착 표면적이 7 내지 10mg/g이고 DBP 흡유량이 30 내지 40㎖/100g이던 것과는 다르다.

이를 포함하여 본 발명에서 사용되는 카본블랙과 종래의 카본블랙을 비교하여 다음 표 1에 요약한다.

	본 발명 카본블랙	N660	N990
요오드 흡착 표면적(mg/g)	20-25	35-40	7-10
DBP 흡유량(㎖/100g)	45-55	85-95	30-40
투과율(%)	97	58	99
입자경(nm)	72-46	78-82	280-320

상기 표 1 기재와 같이, 본 발명에서 사용되는 카본블랙은 투과도값이 낮으므로 퀀칭 타임(Quenching time)이 다른 N660 카본블랙에 비하여 매우 빠른 것으로 파악된다.

상기와 같은 특성을 갖는 카본블랙을 인너라이너 고무로서 주로 사용되는 할로겐화 부틸고무 100중량부에 대하여 60 내지 90중량부로 사용한다.

만일, 본 발명의 카본블랙의 함량이 할로겐화 부틸고무 100중량부에 대하여 90중량부 초과면 내피로성 및 내크랙성이 상당 수준 떨어지며, 60중량부보다 적게 사용할 경우에는 인장강도가 떨어져 내크랙성에 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에는 다른 기타 배합제들, 예를들어 오일 6중량부, 가공조제 8중량부, 수지 5중량부, 스테아린산 0.5중량부, 가류촉진제 2중량부, 가류제로서의 아연화 2중량부, 그리고 유황 1중량부를 첨가할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2

다음 표 1과 같은 배합제를 반바리믹서를 이용하여 배합하여 고무 시트를 제조하였다.

얻어진 고무 시트를 170℃의 가류프레스에서 15분간 가류하여 시험시편을 준비한 뒤 모듈러스, 내공기 투과성, 내크랙성장성, 내피로성을 측정하였으며, 무니점도는 가류하지 않은 고무시트를 몬산토(Monsanto)에서 제작한 MV2000으로 측정하였다.

내피로성은 118% 스트레인 조건에서 6개의 샘플을 fatigue to failure 테스터로 측정하여 6개 샘플의 50% 잔존율로 횟수를 구하였다.

내크랙 성장성은 13mm의 샘플에서 샘플 끝부분에 1mm의 크랙을 주고 fatigue to failure 테스터에서 118% 스트레인 조건에서 샘플이 끊어질 때까지의 횟수를 측정하였다.

내공기 투과성 지수는 작을수록 내공기 투과성이 우수함을 나타낸다.

	실 시 예	비교예
	1	2	3	4	1	2
할로겐화 부틸고무	100	100	100	100	100	100
카본블랙	a	-	-	-	-	60	-
	b	-	-	-	-	-	60
	c	60	70	80	90	-	-
오일	6
가공조제	8
수지	5
스테아린산	0.5
가류촉진제	2
아연화	2
유황	1
(주)카본블랙 a: 요오드 흡착 표면적이 35 내지 40mg/g이고 DBP흡유량이 85 내지 95㎖/100g인 N660 카본블랙카본블랙 b:요오드 흡착 표면적이 7 내지 10mg/g이고 DBP흡유량이 30 내지 40㎖/100g인 N990 카본블랙카본블랙 c:요오드 흡착 표면적이 20 내지 25mg/g이고 DBP흡유량이 45 내지 55㎖/100g인N660 본 발명 카본블랙

	실 시 예	비교예
	1	2	3	4	1	2
인장초기물성	300% 모듈러스	32	35	38	41	37	24
	파단시 신장율(%)	862	521	790	751	782	824
	인장강도(kgf/㎠)	89	88	90	87	86	73
	파단에너지(kgf/㎟)	384	361	356	327	336	301
인장(100℃×1주)	300% 모듈러스	41	44	48	52	48	32
	파단시 신장율(%)	750	708	687	638	665	644
	인장강도(kgf/㎠)	82	81	83	80	79	66
	파단에너지(kgf/㎟)	308	287	285	255	263	213
인장(100℃×2주)	300% 모듈러스	46	49	53	59	54	38
	파단시 신장율(%)	683	651	632	574	598	567
	인장강도(kgf/㎠)	78	78	80	77	75	61
	파단에너지(kgf/㎟)	266	254	253	221	224	173
내열노화성	1주당 파단에너지 감소율(%/1주)	83.3	84.0	84.4	82.3	81.7	76.0
내피로성(Kcycle)	실온	456	495	466	392	425	308
	100℃×1주	360	396	380	306	332	242
	100℃×2주	299	333	327	254	276	196
내크랙성장성(㎛/cycle)	실온	1.78	1.52	1.14	1.96	1.64	3.24
	100℃×1주	2.13	1.82	1.35	2.45	2.01	4.05
	100℃×2주	2.53	2.17	1.58	2.94	2.41	4.98
내공기투과성지수×10^-10(㎥/secN)	1.42	1.21	1.02	0.98	1.62	1.14

상기 표 3의 결과에 있어서, 내공기 투과성의 경우에 카본블랙을 60중량부로 동등하게 사용하였을 때 표면적이 가장 작고 구조발달이 가장 미약한 N990 카본블랙을 사용한 비교예 2가 N660 카본블랙을 사용한 비교예 1에 비하여 내공기 투과성에 있어서 상당수준으로 개선된 결과를 나타낸다. 본 발명의 카본블랙을 사용한 실시예의 경우에는 카본블랙 첨가량을 60중량부로부터 10중량부씩 증량함에 따라서내공기 투과성이 개선되는 결과를 보였다. 카본블랙을 80중량부 사용하는 실시예 3과 90중량부 사용하는 실시예 4의 경우 내공기 투과성의 차이가 그다지 크지 않다. 실시예 3과 4의 경우 N990 카본블랙을 60중량부 사용하는 비교예 2에 대비하여 내공기 투과성이 우수하다.

내피로성의 경우에는, 카본블랙을 60중량부로 동등 수준으로 사용할 경우, 본 발명의 카본블랙을 사용한 경우가 가장 우수한 내피로성을 나타내며, N990 카본블랙을 사용하는 비교예 2의 경우에 인장강도가 낮기 때문에 가장 저조한 내피로성의 경향을 보였다. 본 발명의 카본블랙을 사용한 실시예의 경우 카본블랙 첨가량이 70중량부일때까지는 내피로성이 증가하며, 실시예 3과 4의 경우에는 내피로성이 약간 떨어지는 경향을 보였다. N660 카본블랙을 사용할 경우 카본블랙이 60중량부 이상인 경우에는 카본블랙 첨가량의 증가에 따라 내피로성이 떨어지는 결과를 보이나, 이를 예시하지는 않았다.

한편, 내크랙성의 경우에는 카본블랙을 60중량부로 동등수준으로 사용한 경우에 본 발명의 카본블랙을 사용하는 실시예 1의 경우와 N660 카본블랙을 사용하는 비교예 1의 경우가 거의 동등 수준의 내크랙성을 보이며, N990 카본블랙을 사용하는 비교예 2의 경우에는 내크랙성이 크게 떨어진다. 본 발명의 카본블랙을 사용하는 실시예의 경우에는 카본블랙 첨가량이 80중량부까지는 내크랙성이 증가하며 90중량부에서는 내크랙성이 저하되는 경향을 보였다. 참고로, N660 카본블랙을 사용하는 경우에는 카본블랙이 60중량부 이상인 경우 첨가량의 증가에 따라서 내크랙성이 떨어지는 결과를 보인다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 기존의 N660 카본블랙보다 표면적이 작고 구조발달이 미약한 특수 카본블랙을 높은 배합량으로 사용하여 얻어진 인너라이너 고무 조성물은 내공기 투과성, 내피로성 및 내크랙성을 동시에 향상시킬 수 있어 튜브리스형 트럭버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너로서 적합하다.

Claims

할로겐화 부틸고무 100중량부에 대하여 요오드 흡착 표면적이 20 내지 25mg/g이고 DBP 흡유량이 45 내지 55㎖인 카본블랙을 60 내지 90중량부로 포함하는 튜브리스형 트럭, 버스용 래디알 공기압 타이어의 인너라이너 고무 조성물.