KR20050111292A

KR20050111292A - 저발열 언더트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20050111292A
Application number: KR1020040036536A
Authority: KR
Inventors: 이규형
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-11-24
Also published as: KR100593005B1

Abstract

본 발명은 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것으로 보가 상세하게는 언더트레드 고무조성물에 보강충전제로 실리카를 사용하여 고속 주행시 발생하는 인장강도 성능저하 및 저발열 성능을 개선시킬 수 있는 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 언더트레드 고무조성물은 종래 언더트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 20∼40중량부, 실리카 15∼25중량부 및 실란커플링제 1∼4중량부 포함할 수 있다.

Description

저발열 언더트레드 고무조성물{Under tread rubber composition for low heat}

타이어에서 언더트레드는 트레드부와 벨트부 사이에 존재하여 승차감을 증가시키, 벨트부에서 발생하는 발열을 방지하여 타이어의 내구성을 향상시키는 역할을 한다.

일반적으로 언더트레드 고무조성물에 보강충전제로서 사용하는 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대해 40∼60중량부를 첨가하고 있다.

상기와 같이 카본블랙을 함유하는 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어는 고속주행시 벨트부에서 생긴 발열이 외부로 잘 배출되지 못하는 문제가 발생한다.

언더트레드 고무를 포함하는 타이어의 고속주행시 언더트레드 부위에 발생하는 발열을 억제시키기 위해 모폴로지(morphology) 발달이 적은 카본블랙을 적용하거나 또는 카본블랙의 첨가량을 상대적으로 감소시키는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 타이어 언더트레드의 인장강도가 하락하는 문제가 있다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 인장강도의 하락이 없이 저발열을 나타낼 수 있도록 카본블랙의 함량을 소량 감소시키고, 인장강도의 하락을 방지하기 위해 실리카를 보강충전제로 포함하는 언더트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 저발열 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 언더트레드 고무조성물은 종래 언더트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 20∼40중량부, 실리카 15∼25중량부 및 실란커플링제 1∼4중량부 포함할 수 있다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 원료고무의 일예로서 본 발명에서는 천연고무나 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

본 발명에서 카본블랙은 언더트레드의 발열특성을 향상시키기 위해 종래 언더 트레드에 적용하는 카본블랙에 비해 소량 첨가할 수 있다. 본 발명에서 보강충전제인 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 20중량부 미만 첨가하면 보강효과가 미미한 문제가 있고, 40중량부 초과하여 첨가하면 고무의 발열이 증가하는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 20∼40중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 보강충전제로 사용하는 카본블랙에 있어서, 다양한 특성을 가지는 카본블랙을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 카본블랙은 비중 1.7∼1.9, DBP 흡착가 85∼105ml/100g, 요오드 흡착가 30∼90mg/g, 색강도(tint strength) 50∼110%인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 언더트레드의 인장강도 향상을 위해 실리카를 보강충전제로 사용한다. 본 발명에서 보강충전제인 실리카를 원료고무 100중량부에 대하여 15중량부 미만 첨가하면 고무의 인장강도 향상이 감소하는 문제가 있고, 25중량부 초과하여 첨가하면 과량의 실리카 첨가에 따라 도리어 고무의 물성이 감소할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 15∼25중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 카본블랙 이외에 보강충전제로 사용하는 실리카에 있어서, 다양한 특성을 가지는 실리카를 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 실리카는 비중 1.8∼2.2, BET 표면적 100∼300m²/g, DBP 흡착가 250∼350ml/100g인 것을 사용할 수 있다.

한편 본 발명에서 보강충진제인 실리카는 원료고무 및 기타 첨가제와의 혼화성이 약한 문제가 있기 때문에 실리카와 원료고무 및 기타 첨가제와의 혼화성을 증가시키기 위해 원료고무 100중량부에 대하여 실란커플링제를 1∼4중량부 첨가하 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강충전제, 실란커플링제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

하기의 표 1과 같은 특성을 가지는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 30중량부, 천연고무(NR) 50중량부 및 부타디에 고무(BR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N660) 60중량부, 공정오일 3중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제 2중량부를 밴버리 믹서에 넣어 혼합하고 140℃에서 25분 동안 반응시킨 후 방출하여 고무배합물을 얻었다.

이 고무배합물에 가류제(유황) 2.0중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.9중량부를 밴버리 믹서에 넣고 110℃에서 10분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 비중 1.80, DBP 흡착가 91ml/100g, 요오드 흡착가가 36mg/g, 색강도(tint strength)가 56%인 것을 사용하였다.

하기의 표 2에 비교예 고무의 조성성분을 정리하여 나타내었다.

<실시예 1>

카본블랙(N660) 30중량부, 실리카(Z175) 15중량부, 실란커플링제 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 조성성분 및 방법으로 고무를 제조하였다.

상기에서 실리카는 비중 2.0, BET 표면적 200m²/g, DBP 흡착가 300ml/100g인 것을 사용하였다.

<실시예 2>

카본블랙(N660) 20중량부, 카본블랙(N330) 15중량부, 실리카(Z175) 20중량부, 실란커플링제 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 조성성분 및 방법으로 고무를 제조하였다.

카본블랙(N330)은 비중 1.80, DBP 흡착가 102ml/100g, 요오드 흡착가 81mg/g, 색강도(tint strength)가 102%인 것을 사용하였다.

표 1. 원료고무의 물성

항목	NR	BR	SBR
스티렌 함량(%)	-	-	40∼45
비닐 함량(%)	-	-	15∼20
시스 함량(%)	-	92∼96	-
무니점도	80∼90	43.5	-
Tg(℃)	-62	-98 ∼ -99	-25 ∼ -20

표 2. 비교예 및 실시예 고무의 조성성분

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
SBR	30	30	30
NR	50	50	50
BR	20	20	20
카본블랙(N660)	60	30	20
카본블랙(N330)	-	-	15
실리카	-	15	20
실란커플링제	-	2.0	2.0
공정오일	3	3	3
산화아연	3	3	3
스테아린산	2	2	2
노화방지제	2	2	2
가류제	2.0	2.0	2.0
가류촉진제	1.8	1.8	1.8

<시험예 1>

상기 비교예 및 실시예의 고무의 300%모듈러스, 신율, 인장강도와 같은 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

표 3. 비교예 및 실시예 고무의 물성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
300%모듈러스(kg/cm²)	118	130	135
신율(%)	230	260	270
인장강도(kg/cm²)	450	460	480

<시험예 2>

상기 비교예 및 실시예의 고무로 언더트레드를 만들고, 이 언더트레드 고무를 반제품으로 포함하는 P195/70R14 규격의 타이어를 만들었다. 이 타이어에 대한 발열, 압축비, 회전저항, 상대비율에 대한 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

표 4. 타이어의 물성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
발열(℃)	100	89	95
압축비	86	97	100
회전저항	190	200	200
상대비율	98	100	100

상기 표 3, 표 4에서와 같이 보강충전제로서 카본블랙과 실리카를 사용한 본원발명의 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무는 종래 언더트레드 고무조성물에 비해 인장강도, 300%모듈러스와 같은 물성과 발열특성이 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

언더트레드 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 20∼40중량부, 실리카 15∼25중량부 및 실란커플링제 1∼4중량부 포함함을 특징으로 하는 저발열 언더트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 카본블랙은 비중 1.7∼1.9, DBP 흡착가 85∼105ml/100g, 요오드 흡착가 30∼90mg/g, 색강도(tint strength)가 50∼110% 임을 특징으로 하는 저발열 언더트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 실리카는 비중 1.8∼2.2, 실리카는 BET 표면적 100∼300m²/g, DBP 흡착가 250∼350ml/100g 임을 특징으로 하는 저발열 언더트레드 고무조성물.
특허청구범위 제1항의 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.