KR20040008442A

KR20040008442A - 내열성능 및 마모성능이 향상된 비포장도로용 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20040008442A
Application number: KR1020020042080A
Authority: KR
Inventors: 김인식
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-01-31

Abstract

본 발명은 비포장도로용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

원료고무 100 중량부에 대하여 아연함량이 15∼20wt%인 지방산물질을 1∼5중량부 포함하여 기타물성의 하락없이 블로우-아웃, 발열과 같은 내열특성 및 마모특성을 향상시키는 비포장도로용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 비포장도로용 트레드 고무 조성물은 내열성능 및 마모성능이 향상되었으며, 이 배합물로 제작한 타이어의 내구력 평가 결과, 기존 타이어보다 우수한 성능을 가짐을 알 수 있었으며 이로 인해 보다 안전한 운행을 할 수 있다.

Description

내열성능 및 마모성능이 향상된 비포장도로용 트레드 고무 조성물{Improved in heat-resistance and abrasion properties tread compound for off the road}

본 발명은 비포장도로용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아연을 함유하는 지방산물질을 첨가하여 기타물성의 하락없이 블로우-아웃, 발열특성과 같은 내열특성 및 마모특성을 향상시킨 비포장도로용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

비포장도로용 타이어의 트레드 고무는 흙 및 모래 등으로 된 지반에서의 미끄럼 방지를 위해서 높은 견인력이 요구되고, 돌 같은 이물질에 의한 찢김 방지를 위해 높은 내컷칩성이 요구된다. 일반적으로 비포장도로용 타이어의 트레드 고무는 내컷칩성을 향상시키기 위해 천연고무, 구조가 발달하고 입자가 작은 카본블랙, 저 모듈러스와 높은 신장률에 좋은 레진, 활성제, 노화방지제, 연화제, 가황제 및 가황촉진제를 포함하여 이루어진 고무조성물을 배합하여 고무를 제조하고 있다.

그러나 점차 산업화가 됨에 따라 포장도로 비율이 증가하여 비포장도로에서 작업을 하고, 작업물 운반시 포장도로를 통해 고속주행하게 되는데 이 때 종래 비포장도로용 트레드를 갖는 타이어는 블로우-아웃 및 마모 등이 발생하는 문제가 있다.

이에, 본 발명에서는 일반적으로 사용되어지는 비포장용 트레드 고무 조성물에 있어서 원료고무 100 중량부에 대하여 아연함량이 15∼20wt%인 지방산물질을 1∼5중량부 포함하여 기타물성의 하락없이 블로우-아웃, 발열특성과 같은 내열특성 및 마모특성을 향상시킬 수 있는 비포장도로용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 목적을 이루기 위해 비포장도로용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 아연화함량이 15∼20 wt%인 지방산 물질 Activator-73 1∼5중량부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 Activator-73은 천연고무의 가류 리버젼(Reversion) 효과 개선을 위하여 개발된 것으로 고무조성물내에 Activator-73을 첨가하면 아연함량이 증가하게 되고 아연함량의 증가에 따라 가교밀도가 향상되어 모듈러스가 증가하고 가류 리버젼을 개선함으로서 기존의 활성제(스테아린산, 아연화 등)를 대체하고 착해제 효과(공정성 개선)가 있는 재료이다.

본 발명에서 사용하는 Activator-73은 아연(Zn) 함량이 15∼20%,지방산(Fatty acid) 함량이 80∼85%, 그리고 상기 지방산 중에서 알리파틱(Aliphatic) 함량이 75%, 아로마틱(Aromatic) 함량이 25%로 이루어져 있으며 공업적으로는 아연함량이 18%, 지방산 함량이 82%인 것이 많이 사용되고 있다.

본 발명의 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, Activator-73 이외에 공지의 조성을 포함한다. 즉 카본블랙, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 점착제, 아로마틱오일, 유황, 가황촉진제, 지연제 등으로 이루어진 공지의 트레드 고무조성물에, 아연을 함유하는 지방산물질, 바람직하게는 아연함량이 15∼20wt%인 Activator-73을 포함하는 것이다. 상기 원료고무는 천연고무, 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무로서 천연고무와 합성고무의 혼합비는 특별히 한정되지는 아니한다.

한편 본 발명에서 원료고무 100중량부에 대하여 아연함량이 15wt% 미만인Activator-73을 1 중량부 미만 사용하면 블로우-아웃, 발열특성과 같은 내열특성과 마모성능이 개선시키기에 어려운 문제가 있고, 아연함량이 20wt% 초과하는 Activator-73을 5 중량부 이상 사용하면 가류역할을 하는 아연함량이 적적량 이상 증대되어 블로우-아웃, 발열과 같은 열적특성이 하락하는 문제가 있으므로 본 발명에서는 원료고무 100중량부에 대하여 아연함량이 15∼20wt%인 Activator-73 1∼5 중량부 포함하는 것이 좋다.

이하 본 발명의 내용을 비교예, 실시예 및 시험예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

<비교예 1>

다음 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 아연화 5 중량부, 스테아린산 1.5 중량부, 노화방지제 6 중량부, 점착제 4.5 중량부, 아로마틱 오일 4 중량부, 유황 1.5 중량부, 가황촉진제 0.8 중량부, 지연제 0.1 중량부를 밴버리 믹서에서 혼합한 후 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.

<비교예 2>

Activatior-73 7 중량부를 비교예 1의 조성물에 첨가하는 것을 제외하고는 비교예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

상기에서 Activatior-73은 독일 Strucktol의 제품으로서 성분은 하기의 표 2와 같다.

<실시예 1>

다음 표 1과 같이 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 아연화 5 중량부, 스테아린산 1.5 중량부, 노화방지제 6 중량부, 점착제 4.5 중량부, 아로마틱오일 4 중량부, Activatior-73 1 중량부, 유황 1.5 중량부, 가황촉진제 0.8 중량부, 지연제 0.1 중량부를 밴버리 믹서에서 혼합한 후 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 2> 고무 조성물

Activatior-73 2 중량부를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 3> 고무 조성물

Activatior-73 5 중량부를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

표 1. 고무 조성물 (단위 : 중량부)

항목	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연고무	100	100	100	100	100
카본블랙	50	50	50	50	50
아연화	5	5	5	5	5
스테아린산	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	6	6	6	6	6
점착제	4.5	4.5	4.5	4.5	4.5
아로마틱 오일	4	4	4	4	4
Activator-73	-	7	1	2	5
유황	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
가류촉진제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
지연제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1

표 2. Activator-73의 성분

Zn : 18wt%	Fatty acid : 82wt%
	Aliphatic : 75wt%	Aromatic :25wt%
	C8 : 62wt%	Aromatic :25wt%	C10 : 36wt%	C12 : 2wt%

상기 표 2에서 C8, C10, C12는 탄소원자수가 8, 10, 12개인 성분을 의미함

<시험예 1>

비교예 및 실시예의 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표3에 나타난 바와 같다.

표 3. 비교예 및 실시예의 물성측정 결과

항목	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3
점도(100℃)	63	57	61	59	58
인장강도(초기/노화*)	경도(Shore A)	59/65	64/68	60/65	62/66	63/66
	300% 모듈러스(kg/cm²)	92/126	114/136	93/125	109/136	112/135
	인장강도(kg/cm²)	290/249	298/251	292/248	295/248	299/250
발열	상승온도(℃)	29	29	28	27	28
블로우아웃	파단시간(min)	5.5	6.9	8.3	10.8	10.5
마모성능	마모발생량(g)	0.038	0.031	0.035	0.031	0.030

*노화는 105℃에서 24시간 동안 방치

상기 표 3에 나타난 비교예 및 실시예 고무시편의 물성측정 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 상기 발열성능은 상승 온도가 낮을수록 우수한 물성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 상기 특성이 우수함을 알 수 있다.

둘째, 상기 블로우 아웃은 파단 시간이 길수록 우수한 물성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 상기 특성이 우수함을 알 수 있다.

셋째, 상기 마모성능은 마모 발생량이 적을수록 우수한 물성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 상기 특성이 우수함을 알 수 있다.

넷째, 상기 고무점도는 낮을수록 공정이 우수한 특성을 나타내는데, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 상기 특성이 우수함을 알 수 있다.

<시험예 2>

비교예 및 실시예의 방법에 의해 제조한 고무를 타이어의 트레드로 하고 이 타이어를 공지의 방법으로 내구력 시험을 측정하여 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

표 4. 타이어 내구력 시험

구 분	비교예 1
비교예 2
실시예 1	실시예 2	실시예 3
내구력 시험	41시간 33분
44시간 59분
49시간 36분	52시간 19분	50시간 18분
사고유형	숄더 파열
숄더 파열
숄더 파열	숄더파열	숄더 파열

상기 내구력 시험은 그 결과, 시간이 길수록 성능이 우수함을 나타내는데, 상기 표 4에 의하면 본 발명에 따른 실시예가 비교예보다 상기 특성이 우수함을 알 수 있다.

본 발명에 의한 비포장도로용 트레드 고무 조성물은 기존기술 대비 점도의 하락으로 공정성이 개선되었으며, 내열성능(블로우 아웃, 발열성능) 및 마모성능이 향상되었으며, 특히 블로우 아웃 성능이 크게 개선되었다. 그리고 이 배합물로 제작한 타이어의 내구력 평가 결과, 기존 타이어보다 우수한 성능을 가짐을 알수 있었으며 이로 인해 보다 안전한 운행을 할 수 있게 되었다.

Claims

비포장 도로용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 아연함량이 15∼20 wt%인 지방산 물질을 1∼5중량부 포함함을 특징으로 하는 내열성능 및 마모성능이 향상된 비포장도로용 트레드 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 지방산 물질은 아연함량이 18wt%인 Activator-73임을 특징으로 하는 내열성능 및 마모성능이 향상된 비포장도로용 트레드 고무 조성물.