KR20040003994A - 버스용 타이어 트레드 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 연화제로서 폴리시클릭 아로마틱(Polycyclic Aromatic, PCA) 함량이 0.5∼3 중량% 인 파라핀 오일을 포함하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 PCA 함량이 3 중량% 미만인 파라핀 오일을 사용하여 종래 아로마틱 오일을 사용한 트레드 고무조성물과 비교시 배합 및 압출공정성이 유지되어 내열성능, 내마모성능이 동등 수준 이상인 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 공지의 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무 60∼80 중량부, 폴리부타디엔 고무 10∼20 중량부 및 폴리부타디엔-스티렌 고무 10∼20 중량부로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 연화제로 폴리시클릭 아로마틱(PCA) 함량이 0.5∼3 중량%인 파라핀 오일 2∼3 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

버스용 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for bus}
본 발명은 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 연화제로서 폴리시클릭 아로마틱(Polycyclic Aromatic, PCA) 함량이 0.5∼3 중량%인 파라핀 오일을 포함하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
동일한 노선을 일정한 주기로 운행하는 버스용 공기압 타이어의 트레드 고무는 일반적으로 천연고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리부타디엔-스티렌의 3중 고무가 혼합된 원료고무로 사용하며 기타 첨가제로서 보강충진제인 카본블랙, 노화방지제, 연화제 및 가류제를 사용하여 마모성능을 향상시키고, 주행시 발행하는 열에 의한 노화를 최소화하기 위해 모듈러스를 통상 120∼150kg/cm2수준으로 설계한다.
버스용 타이어의 트레드 고무조성물의 첨가제중에서 연화제는 원활한 배합 및 압출공정을 위해 사용하는 것으로서 이러한 연화제는 여러종류가 있으나 일반적으로 방향족 오일(Aromatic oil)이 최적의 물성 및 원활한 공정성을 구현하는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 스웨덴의 한 연구보고서에서는 다핵 방향족 화합물인폴리시클릭 아로마틱(Polycyclic Aromatic, PCA) 함량이 각기 다른 오일을 이용하여 동물실험을 한 결과 PCA 함량이 3 중량% 이상인 오일은 피부암을 유발한 가능성이 높은 것으로 보고되어 유럽 타이어 제조협회(BLIC)에서 이 결과를 수용하여 대책마련에 나섰으며, 스웨덴 정부에서도 구체적인 사용 규제방안을 마련하여 PCA 함량이 3 중량% 이상인 오일 및 이 오일을 사용한 제품에 대해서는 유독물질 표시(Carcinogenic Labell)를 하여 판매하도록 하는 제도를 법규화하기로 함으로써 시급히 해결해야 할 문제로 부각되고 있다.
현재 유럽지역은 단일 통화를 사용하고 있으며 점차적으로 하나의 시장으로 통합되어 가기 때문에, 유럽의 한개국 국가시책은 다른 국가에도 영향을 끼치며 또한 유럽지역에서는 동물 및 환경에 대한 문제에 민감하기 때문에 유독물질을 함유한 제품은 생산 및 판매에 많은 어려움이 있으므로 타이어 첨가제에 있어서 PCA 함량이 3 중량% 미만인 연화제의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 PCA 함량이 3 중량% 미만인 파라핀 오일을 사용하여 종래 아로마틱 오일을 사용한 트레드 고무조성물과 비교시 배합 및 압출공정성이 유지되어 내열성능, 내마모성능이 동등 수준 이상의 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 공지의 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리부타디엔-스티렌의 3중 고무가 혼합된 원료고무에 대하여 폴리시클릭 아로마틱(Polycyclic Aromatic, PCA) 함량이 적은 파라핀 오일을 포함하는 것을 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 천연고무 60∼80 중량부, 폴리부타디엔 고무 10∼20 중량부 및 폴리부타디엔-스티렌 고무 10∼20 중량부로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 연화제로 폴리시클릭 아로마틱(PCA) 함량이 0.5∼3 중량%인 파라핀 오일 2∼3 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 원료고무로 사용하는 천연고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리부타디엔-스티렌 고무에 있어서 다양한 사용량에 의해 원료고무를 사용한바 천연고무 60∼80 중량부, 폴리부타디엔 고무 10∼20 중량부 및 폴리부타디엔-스티렌 고무 10∼20 중량부로 이루어진 원료고무를 사용시 본 발명에 적합한 물성을 가지는 트레드 고무를 얻을 수 있다.
한편 본 발명에서 원료고무 100 중량부에 대하여, PCA 함량이 0.5 중량% 미만인 파라핀 오일을 2 중량부 미만 사용하면 고무조성물을 가류시 공정성이 하락하는 문제가 있고, PCA 함량이 3 중량% 초과하는 파라핀 오일을 3 중량부 초과하여 사용하면 본 발명의 목적에 부합하지 않으므로 본 발명에서 연화제는 원료고무 100 중량부에 대하여 PCA 함량이 0.5∼3 중량%인 파라핀 오일 2∼3 중량부 포함하는 것이 좋다.
또한 본 발명에서 연화제로 사용하는 파라핀 오일의 구성성분은 아로마틱(Aromatic)계 성분이 5∼10 중량%, 파라핀(Parpffine)계 성분이 60∼65 중량%, 나프텐(Naphthene)계 성분이 30∼35 중량%로 구성되며, 비중이 0.87∼0.95, 동점도(98.9℃)가 11.5인 특성을 갖는다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예>
하기의 표 1과 같이 천연고무 60 중량부, 폴리부타디엔 고무 20 중량부 및 폴리부타디엔-스티렌 고무 20 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 보강충진제로서 카본블랙(N330) 57 중량부, 연화제로 아로마틱-2 오일(미창석유, 한국) 2 중량부, 스테아린산 1.5 중량부, 아연화 4 중량부, 노화방지제 4.5 중량부, 유황 1.4 중량부, 가황촉진제 1.2 중량부를 혼합한 후 밴버리 믹서에서 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 연화제로 사용하는 아로마틱-2 오일은 PCA 함량이 13.6%, 비중이 1.1095, 동점도(98.9℃)가 21.5이며 아로마틱계 성분이 41 중량%, 파라핀계 성분이 24 중량%, 나프텐계 성분이 35 중량% 함유된 것이다.
<실시예>
하기의 표 1과 같이 천연고무 60 중량부, 폴리부타디엔 고무 20 중량부 및 폴리부타디엔-스티렌 고무 20 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 보강충진제로서 카본블랙(N330) 57 중량부, 연화제로 파라핀-2 오일(미창석유, 한국) 2 중량부, 스테아린산 1.5 중량부, 아연화 4 중량부, 노화방지제 4.5 중량부, 유황 1.4 중량부, 가황촉진제 1.2 중량부를 혼합한 후 밴버리 믹서에서 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 연화제로 사용하는 파라핀-2 오일은 PCA 함량이 1.0 중량%, 비중이 0.8705, 동점도(98.9℃)가 11.5이며 아로마틱계 성분이 5 중량%, 파라핀계 성분이 62 중량%, 나프텐계 성분이 33 중량% 함유된 것이다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : 중량부)
항목 비교예 실시예
천연고무 60 60
폴리부타디엔 고무 20 20
폴리부타디엔-스티렌 고무 20 20
카본블랙 57 57
연화제* 2 -
연화제** - 2
스테아린산 1.5 1.5
아연화 4 4
노화방지제 4.5 4.5
유황 1.4 1.4
가류촉진제 1.2 1.2
* 연화제 : 아로마틱-2 오일
** 연화제 : 파라핀-2 오일
<시험예>
상기 비교예 및 실시예의 고무시편에 대하여 ASTM 관련 규정에 의해 인장물성, 발열성능 및 마모성능을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성 측정결과
항목 비교예 실시예
인장물성(초기/노화) 경도(Shore A) 66/71 65/71
300% 모듈러스(kg/cm2) 109/150 106/149
인장강도(kg/cm2) 234/223 235/198
신율(%) 556/446 576/394
발열성능(℃) 32.4 31.0
마모성능(pico, g) 0.0201 0.0196
상기 표 2에서 노화는 185℃에서 하루(24시간) 동안 노화시킨 것이다. 한편 인장물성에서 노화시의 모듈러스 및 인장강도는 초기 물성 대비 상승률이 낮을수록 우수하고, 발열성능은 상승온도가 적을수록 우수하고, 마모성능은 손실량이 적을수록 우수하다.
상기의 시험예의 결과에서처럼 본 발명의 PCA 함량이 낮은 파라핀 오일을 연화제로 사용한 고무는 종래 PCA 함량이 높은 아로마틱 오일을 연화제로 사용한 고무에 비해 인장물성이 동등 수준 유지하면서 발열성능 및 마모성능은 오히려 향상됨을 알 수 있다.
또한 본 발명은 발암물질을 함유한 것으로 알려진 PCA 함량을 낮추었기 때문에 종래 PCA 함량이 높은 제품에 비해 인체에 덜 유해하며 환경 친화적인 제품을 공급할 수 있다.

Claims (2)

  1. 공지의 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100 중량부에 대하여 연화제로 파라핀 오일 2∼3 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물
  2. 제 1 항에 있어서, 파라핀 오일은 폴리시클릭 아로마틱 함량이 0.5∼3 중량% 임을 특징으로 하는 버스용 타이어 트레드 고무조성물
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