KR20030095079A

KR20030095079A - 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물

Info

Publication number: KR20030095079A
Application number: KR1020020032594A
Authority: KR
Inventors: 박중양; 박재석
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-12-18

Abstract

본 발명은 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N330) 55∼62 중량부, N-디시클로헥실 - 2 - 벤조티아졸설펜 아미드(N-dicyclohexyl-2- benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.80∼1.00 중량부, 유황 2.5∼4.5 중량부 포함하여 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물의 제공과 상기 타이어용 고무조성물을 유효성분으로 포함하도록 하여 내피로 특성이 향상된 트럭용 또는 버스용 타이어의 제공을 목적으로 한다.

Description

내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물{Rubber composition for tire improved anti-fatigue property}

본 발명은 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N330) 55∼62 중량부, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.80∼1.00 중량부, 유황 2.5∼4.5 중량부 포함하는 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

넓은 의미의 타이어는 이동용 기계에 취부되어 이동용 기계의지지 및 기계의 이동에 직접적인 역할을 하는 것으로서 이러한 타이어는 크게 차량, 항공기, 오토바이 및 기타 특수한 이동용 기계용으로 구분되어 있으나 이중 대분분의 타이어는 차량에 사용되고 있으며 이러한 차량은 크게 자동차, 트럭, 버스로 나뉘어 진다.

차량의 지지 및 이동의 기능이 주요한 역할인 타이어는 이 두가지 역할이 매우 중요하다. 그러나 최근 세계경제와 기술력 발달에 따라 소비자의 요구가 급변하고 있으며, 특히 차량의 성능향상에 따라 타이어의 성능도 이에 비례하여 그 성능이 향상되고 있으나 아직까지는 차량의 성능향상에 따른 타이어의 성능향상이 부족한 실정이다.

그중에서도 트럭 및 버스용 타이어는 적은 비용으로 보다 큰 이익을 창출해야 하는 업무에 주로 이용하기 때문에 트럭 및 버스용 타이어에 있어서 가장 중요한 것은 타이어의 내구성으로서 얼마나 오랫동안 사용할 수 있는가가 가장 중요한 특성이다. 그 이유는 특허 및 버스용 타이어는 비교적 고가의 제품이면서 타이어 성능에 따른 사용기간의 편차가 많기 때문이다.

일반적으로 타이어를 장기간 사용하고, 타이어를 재생하여 새로운 타이어와 유사한 성능으로 오랫동안 사용하기 위해서는 카카스부의 보강이 필수적이다. 카카스부는 차량으로부터 과도한 하중과 부담을 공기압과 맞대어 지지하고 있으므로 카카스부의 안정화가 타이어를 장기간 사용하는데 필수 조건인 것이다. 이러한 카카스부를 공기압과 직접적으로 접촉하는 인러라이너부와 구별하기 위해서 백업층을 사용하고 있으며, 백업층은 인너라이터층으로부터 투과되어 나오는 수분을 억제하고, 보강성 코드와 고무간의 접착을 추가적으로 보완해주는 기능을 한다.

통상적으로 장기간 동안 주행하는 타이어의 경우 우선적으로 백업층이 파괴된 후 점진적으로 카카스부가 파괴되는 진행양상을 보이므로 백업층을 내피로 특성이 우수한 고무조성물로 구성하면 타이어를 장기간 동안 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어의 내구성에 중요한 영향을 미치는 카카스부를 보호하기 위해 내피로 특성이 우수한 고무조성물을 백업층에 사용함으로써 타이어를 오랫동안 사용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

따라서 본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N330) 55∼62 중량부, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.80∼1.00 중량부, 유황 2.5∼4.5 중량부 포함하도록 하여 내피로 특성이 향상된 고무조성물의 제공 및 상기 타이어용 고무조성물을 유효성분으로 포함하도록 하여 내피로 특성이 향상된 트럭용 또는 버스용 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N330) 55∼62 중량부, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드 (N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.80∼1.00 중량부, 유황 2.5∼4.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 원료고무는 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 스티렌 고무와 같은 합성고무, 천연고무와 합성고무의 혼합물을 사용할 수 있으나 보다 바람직하게는 카카스부를 보강하는 백업층에 주로 사용하는 천연고무를 사용하는 것이 좋다.

고무조성물에 있어서, 실리카와 함께 보강충진제로 흔히 사용하는 카본블랙은 본 발명에서 원료고무 100 중량부에 대하여 55 중량부 미만 사용하면 보강충진제로서의 역할이 미미하며, 62 중량부 초과 사용하면 뚜렷한 보강효과의 상승없이 카본블랙의 비용만 상승할 뿐만아니라 과사용된 카본블랙에 의하여 오히려 고무의 물성이 하락하는 문제가 있어 본 발명에서 카본블랙은 원료고무 100 중량부에 대하여 55∼62 중량부 사용하는 것이 좋다.

한편 본 발명은 다양한 특성의 카본블랙을 사용한바 요오드 흡착가가 76∼84mg/g, DBP 흡착가가 98∼106mg/100g인 것을 사용시 본 발명의 목적에 적합한 고무조성물을 얻을 수 있다.

가류촉진제로 사용하는 N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드(DZ)는 원료고무 100 중량부에 대하여 0.80 중량부 미만 사용하면 가류촉진제로서의 역할이 미미하고, 1.00 중량부 초과 사용하면 가류촉진 효과의 상승이 없기 때문에 본 발명에서 원료고무 100 중량부에 대하여 0.80∼0.10 중량부 사용하는 것이 좋다.

가류제로 사용하는 유황은 본 발명에서 가류시 모노-설파이드 또는 디-설파이드를 대량 생성하여 내피로특성을 유지하는 역할을 하는 중요한 첨가제로서 원료고무 100 중량부에 대하여 2.5 중량부 미만 사용하면 내피로특성을 향상시킬 수 있을 정도의 모노-설파이드 또는 디-설파이드를 생성하기 어려우며, 4.5 중량부 초과 사용하면 뚜렷한 내피로특성의 향상이 없이 과사용된 유황에 의해 도리어 고무의 물성이 하락하는 문제가 있어 본원 발명에서 유황은 원료고무 100 중량부에 대하여 2.5∼4.5 중량부 사용하는 것이 좋다.

한편 본 발명은 상기 타이어용 고무조성물을 유효성분으로 포함하는 내피로특성이 향상된 트럭용 또는 버스용 타이어를 제공한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일예로서 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예 1>

하기의 표 1과 같이 원료고무로 천연고무(SMR-20) 100 중량부에 대하여 산화아연(ZnO) 7.00 중량부, 아로마틱 오일(Aromatic oil) 2.00 중량부, 카본블랙(N330) 55 중량부, 스테아린산(Stearin acid) 0.80 중량부, 쿠마녹스-RD(Kumanox-RD, 금호몬산토, 대한민국) 2.00 중량부, 쿠마녹스-13(Kumanox-13, 금호몬산토, 대한민국) 2.00 중량부, 쿠마녹스-3C(Kumanox-3C, 금호몬산토, 대한민국) 0.25 중량부, 마노본드(MANOBOND, 렌포우렌(Rhene Poulenc)사, 영국) 0.40 중량부, B-18-S(인드스펙(Indspec)사, 미국) 2.00 중량부, MOR(동양화학사 대한민국) 0.80 중량부, 설파산(SULFASAN, 플렉시스(FLEXSYS)사, 미국) 1.00 중량부, 시클로헥실티오프탈이미드(Cyclohexylthiophthalimide, PVI), 0.20 중량부, 유황(80%-CRYSTEX) 4.70 중량부, CYREZ964 3.70 중량부를 첨가하여 145℃에서 35분 가류하여 고무시편을 제조하였다.

<비교예 2>

하기의 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 산화아연 5.00 중량부, 아로마틱 오일 2.00 중량부, 카본블랙(N351) 47 중량부, 실리카(Silica) 12.33 중량부, 스테아린산 1.00 중량부, 쿠마녹스-RD 3.50 중량부, 쿠마녹스-13 1.00 중량부, 쿠마녹스-3C 0.25 중량부, MANOBOND 0.40 중량부, B-18-S 1.50 중량부, N-t-부틸벤조티아졸-Z-설펜아미드(N-t-butylbenzothiazole-Z-sulfenamide, NS) 0.70 중량부, 시클로헥실티오프탈이미드(PVI), 0.20 중량부, 유황(80%-CRYSTEX) 3.75 중량부, CYREZ964 3.20 중량부를 첨가하여 145℃에서 35분 가류하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 1>

하기의 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 산화아연 7.00 중량부, 아로마틱 오일 3.00 중량부, 카본블랙(N330) 58 중량부, 스테아린산 1.50 중량부, 쿠마녹스-RD 2.00 중량부, 쿠마녹스-13 1.00 중량부, MANOBOND 0.40 중량부, B-18-S 1.00 중량부, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ), 시클로헥실티오프탈이미드(PVI), 0.10 중량부, 유황(80%-CRYSTEX) 3.50 중량부, CYREZ964 1.80 중량부를 첨가하여 145℃에서 35분 가류하여 고무시편을 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 76∼84mg/g, DBP 흡착가가 98∼106mg/100g인 것이다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : 중량부)

항 목	비교예 1	비교예 2	실시예
천연고무	100	100	100
산화아연	7.00	5.00	7.00
아로마틱 오일	2.00	2.00	3.00
카본블랙(N330)	55.0	-	58.0
카본블랙(N351)	-	47.00	-
실리카	-	12.33	-
스테아린산	0.80	1.00	1.50
쿠마녹스-RD	2.00	3.50	2.00
쿠마녹스-13	2.00	1.00	1.00
쿠마녹스-3C	0.25	0.25	-
마노본드(Manobond)	0.40	0.40	0.40
B-18-S	2.00	1.50	1.00
MOR	0.80	-	-
유황	1.00	-	-
NS	-	0.70	-
DZ	-	-	0.90
PVI	0.20	0.20	0.10
80%-CRYSTEX	4.70	3.75	3.50
CYREZ964	3.70	3.20	1.80

<시험예>

상기 비교예 내지 실시예의 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 무니점도, 스코치타임, 가류시간, 경도, 모듈러스, 인장강도 및 신장율에 대한 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성측정 결과

물성항목	비교예 1	비교예 2	실시예
무니 점도(100℃)	70.02	88.15	71.56
스코치타임(T5)	16.00	23.33	25.33
가류시간(분)	24.08	29.35	25.60
경도	76	70	72
100% 모듈러스	49	34	39
300% 모듈러스	182	147	165
인장강도	263	227	269
절단시 신장율	432	437	487

<시험예 2>

상기 비교예 및 실시예의 고무시편을 DIMATIA 시험기를 이용하여 30,000회 반복굴절 후 크랙(crack)의 성장량을 측정하여 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

표 3. 비교예 및 실시예 고무시편의 내피로 특성 측정 결과

구분	비교예 1	비교예 2	실시예
가로 파괴량(mm)	7.10	4.70	2.50
세로 파괴량(mm)	24.00	5.30	4.70

상기 표 2에서 비교예 고무시편과 실시예 고무시편은 동등 수준 이상의 물성을 가지고 있으나 내피로 특성과 관련이 깊은 절단시 신장율은 본 발명의 실시예 고무시편이 비교예의 시편 보다 보다 우수함을 알 수 있었다. 이와 유사한 결과로서 상기 표 3의 고무시편의 내피로 특성 결과에서도 다시 확인할 수 있는데 실시예의 고무시편이 비교예의 고무시편 보다 가로 및 세로의 크랙 성장이 작아 내피로 특성이 우수함을 알 수 있었다.

상기 시험예의 결과로부터 본 발명의 고무조성물에 있어서, 카본블랙, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드(DZ), 유황 등을 적절하게 사용함으로써 내피로 특성이 우수한 고무조성물을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

공지의 타이어용 고무조성물에 있어서,

천연고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N330) 55∼62 중량부, N-디시클로헥실-2-벤조티아졸설펜 아미드 0.80∼1.00 중량부, 유황 2.5∼4.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 내피로 특성이 향상된 타이어용 고무조성물
특허청구범위 제 1 항의 고무조성물을 유효성분으로 포함하는 내피로 특성이 향상된 타이어
제 2 항에 있어서, 타이어는 트럭용 또는 버스용 타이어 임을 특징으로 하는 내피로 특성이 향상된 타이어