KR20040002186A - 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 적은 포장도로용 트럭 및버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서는 기존의 타이어 제조시 사용되는 PCA 함량이 13 wt% 이상인 방향성 오일 대신에 PCA 함량이 3 wt% 미만인 파라핀계 오일(Paraffine oil)을 사용하여 친환경적이며 물성이 기존기술 대비 동등 이상으로 유지하도록 설계한 포장 도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 45-55중량부, 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 3wt% 미만인 파라핀계 오일 1-3중량부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 적은 포장도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물{Polycyclic aromatics free tread compound of truck-bus radial tire used in on-road}
본 발명은 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 적은 파라핀 오일을 사용한 포장도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
현대사회에 없어서는 안 될 필수품인 자동차의 증가는 인간 생활에 다양한 편리함을 가져왔다. 그러나 자동차가 증가할 수록 교통사고로 인한 인적물적 손실, 공해 및 환경문제, 석유에너지의 부족심화, 교통문제와 같은 많은 문제점이 대두되고 있으며 특히, 그 중에서도 생활에 밀접한 환경오염에 대한 문제는 꼭 해결해야 할 과제로 남아있다. 이러한 취지에서 자동차의 부품중 중요한 부분을 차지하는 타이어 원부재료에도 유해물질에 대한 규제가 강화되고 있는 실정이다.
상기 타이어 원부재료 중 고무의 가공을 용이하게 하고, 체적 증량을 목적으로 공정유를 사용하고 있다. 일반적으로 타이어 업계에서는 상기 공정유으로 고무와의 좋은 친화성 및 좋은 완제품 성능을 가지며 폴리사이클릭 아로마틱스(PCA: Polycyclic Aromatics) 함량이 높은 방향성 오일(Aromatic Oil)이 널리 사용되고 있다. 그러나 몇몇의 연구로부터 PCA 함량에 따라 오일을 쥐의 피부에 페인팅 시험을 실시한 결과 PCA 함량이 3wt% 이상일 경우에 피부암을 발생한다는 연구결과가 발표되었다. 그리고 유럽연합에서는 발암물질에 대해서는 기술적으로 대체물질이 있을 때에는 발암물질의 사용을 줄이거나 대체할 것을 권고하고 있다. 그리고 1994년 스웨덴에서 발표한 KEMI(the Swedish National Chemicals Inspectorate) 보고서에서는 타이어 조성물에 PCA 함량이 높은 오일 사용함에 있어서 관심을 고조시켰다.
이에 유럽연합 위험물질 집행부에서는 IP 346 DMSO 추출법에 의해 3wt% PCA 함량을 지닌 오일에 발암성 물질로 규정하고, 해당 오일 및 그 오일을 사용한 제품에도 발암물질 라벨 및 문구를 부착하여 판매하도록 규정하고 있다. 따라서 타이어 산업에 대해서도 공정유에 포함되어 있는 PCA 함량이 3wt% 미만이면서 성능은 우수한 타이어 개발이 요구되고 있다.
이에, 본 발명에서는 기존의 타이어 제조시 사용되는 PCA 함량이 13 wt% 이상인 방향성 오일 대신에 PCA 함량이 3 wt% 미만인 파라핀계 오일(Paraffine oil)을 사용하여 친환경적이며 물성이 기존기술 대비 동등 이상으로 유지하도록 설계한 포장 도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로한다.
본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 45-55중량부, 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 3wt% 미만인 파라핀계 오일 1-3중량부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에서 원료고무는 천연고무, 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무로서 특별히 한정되지는 아니한다.
한편 본 발명에서 원료고무 100중량부에 대해서 파라핀계 오일 1 중량부 미만 사용하면 공정유가 부족하여 고무조성물의 가류공정시 공정성이 하락하는 문제가 있고, 3 중량부 초과 사용하면 뚜렷한 공정성의 상승이 없이 과사용된 공정유가 도리어 최종고무 제품의 물성을 감소시킬 위험이 있어 본원발명의 트레드 고무조성물에 있어서 원료고무 100중량부에 대해 파라핀계 오일은 1-3 중량부 포함하는 것이 좋다.
다음 표 1은 공정유 중 방향성 오일과 파라핀 오일의 특성을 비교 한 것이다.
표 1. 방향성 오일과 파라핀 오일의 특성 비교
구 분 방향성 오일 파라핀 오일
PCA(wt%) 13.6 1.0
Ca/Cp/Cn 41/24/35 5/62/33
비중 1.1095 0.8705
동점도(98.9℃,cSt) 21.5 11.5
아닐린점(℃) 43.5 106.5
상기 PCA(wt%)은 오일 내의 PCA 함량을 나타낸다.
상기 Ca/Cp/Cn은 각각 아로마틱(Aromatic)계 오일, 파라핀(Paraffine)계 오일, 나프텐(Naphthene)계 오일 함량을 나타낸다.
상기 아닐린점(℃)은 극성을 나타내는 수치로써, 대표적인 극성물질인 아닐린과의 혼용성을 측정하여 고무와의 가공성, 친화성의 관리기준이 된다.
이하 비교예, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이들에 국한되는 것은 아니다.
(비교예)
다음 표 2에 지시된 배합비와 같이, 본 발명은 천연고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 공정유인 방향성 오일 2중량부, 스테아린산 2중량부, 아연화 5중량부, 노화방지제 4.5중량부, 균질배합제 3중량부, 유황 2중량부, 가황촉진제 0.65중량부, 지연제 0.2중량부를 포함하여 이루어지며 이를 혼합한 후 밴버리믹서를 이용하여 고무시편을 제조하였다.
(실시예)
공정유인 방향성 오일 2중량부 대신에 파라핀 오일 2중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
표 2. 실시예 및 비교예의 트럭 버스용 트레드 고무조성물(단위 : 중량부)
구분 비교예 실시예
천연고무 100 100
카본블랙 50 50
공정유 방향성 오일 2 -
파라핀 오일 - 2
스테아린산 2 2
아연화 5 5
노화방지제 4.5 4.5
균질배합제 3 3
유황 2 2
가황촉진제 0.65 0.65
지연제 0.2 0.2
<시험예>
비교예와 실시예의 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표 3에 나타난 바와 같다.
표3. 비교예 및 실시예의 물성측정 결과
구분 비교예 실시예
점도 100℃ 90 91
인장물성 경도(Shore A) 66/70 66/71
300% 모듈러스(kg/cm2) 133/174 135/182
인장강도(kg/cm2) 296/246 305/260
신장율(%) 564/412 562/423
발열성능 상승온도(℃) 25 23
블로우 아웃 파단시간(min) 6.0 6.3
마모성능 마모발생량(g) 0.023 0.024
상기 표3에 나타난 바와 같이 물성측정결과는 다음과 같다.
첫째, 상기 발열성능은 상승온도가 낮을수록 우수한 물성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예의 고무시편은 비교예의 고무시편 보다 상기 특성이 향상됨을 알 수 있다.
둘째, 상기 블로우 아웃은 파단시간이 길수록 우수한 물성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예의 고무시편은 비교예의 고무시편 보다 상기 특성이 향상됨을 알 수 있다.
이상의 비교예, 실시예 및 시험예에서 보는 바와 같이, 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, PCA 함량이 13 wt% 이상인 방향성 오일 대신에 PCA 함량이 3 wt% 미만인 파라핀계 오일(Paraffine oil)을 사용함으로써 기존의 기술 대비 동등 수준으로 유지하면서도 내열성능(발열성능, 블로우 아웃)이 향상되어 성능이 우수하면서도 환경 친화적인 타이어를 제조할 수 있게 되었다.

Claims (1)

  1. 포장 도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 45-55중량부, 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 3wt% 미만인 파라핀계 오일 1-3중량부를 포함함을 특징으로 폴리사이클릭 아로마틱스 함량이 적은 포장도로용 트럭 및 버스 래디알 타이어의 트레드 고무 조성물
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