KR20060002641A - 타이어용 트레드 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료고무에 특수 층상 실리케이트를 첨가하므로써 제동력이 개선됨과 동시에 내마모성을 향상시키는 효과를 갖는 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

층상 실리케이트, 타이어용 트레드 고무 조성물

Description

타이어용 트레드 고무 조성물{TREAD RUBBER COMPOSITION FOR TIRE}

본 발명은 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료고무에 특수 층상 실리케이트를 첨가하므로써 제동력이 개선됨과 동시에 내마모성을 향상시키는 효과를 갖는 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

타이어의 제반 성능중 주행성과 내마모성, 내노화성, 내충격성 등은 매우 중요하고, 특히 안정성 측면에서 젖은 노면과 빙설노면에서의 제동력에 대한 요구수준은 더욱 높아지고 있다. 통상적으로 타이어용 트레드 고무는 특성상 물과 섞이지 않는 소수성을 가지기 때문에 젖은 노면 주행시 수막현상을 일으켜 사고를 유발하거나, 빙설 노면에서도 얼음 혹은 눈과 친화성이 거의 없어 미끄러짐에 의한 사고를 유발시킨다.

근래에 많이 개발되고 있는 일반 승용차용 타이어는 노면과 접촉시 접지성과 마찰력을 향상시켜주는 소재로서 세라믹 분말, 셀룰로오스, 섬유상 물질, 실리카, 콜라겐 등을 적용하고 있다. 이러한 소재들이 가지는 장점은 빙판을 파고드는 스파이크 효과와, 트레드가 마모되면서 이들이 떨어져 나와 생긴 수많은 요철로 발포고무와 동일한 효과를 낸다는 점이다. 반면 이들이 가진 단점은 젖은 노면과 빙설노 면에서의 제동력 및 구동력 효과가 미흡하고, 상대적으로 발포고무 효과로 인한 마모가 심하다는 점이다.

따라서, 젖은 노면과 빙설 노면에서의 견인력을 향상시키기 위해서는 스파이크 효과를 가지므로써 젖은 노면의 수막과 고무가 반발하는 성질을 완충시키고, 수막을 파괴하여 보다 넓은 접지면적과 마찰력을 확보해야 하며, 내마모성 유지를 위해 마모가 심한 발포고무 성질을 없애야 할 뿐만 아니라, 견인력을 발휘할 수 있도록 강력한 친수성 상호작용 성능이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 친수성 성질이 강한, 극성을 지닌 특수 층상 실리케이트를 적용시키므로써, 기존의 소재가 갖는 블렌딩의 한계를 극복하고, 젖은 노면과 빙설 노면에서 충분한 견인력을 발휘하여 제동력이 개선됨과 동시에 내마모성을 향상시키는 효과를 갖는 타이어용 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 타이어용 트레드 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대해서 특수 층상 실리케이트를 1~10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 원료고무는 천연고무나 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무중 어느 고무나 사용이 가능하며, 혼합고무의 경우 천연고무와 합성고무의 혼합비율에는 특별한 제한이 없으나, 10~90:90~10의 비율이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 특수 층상 실리케이트(Layered Hydrated Sodium Silicate Hydroxide)는 Na(Si₄O₁₀)₃(OH)₆ㆍnH₂O)(n=1~9))의 구조식을 갖는 것이고, 비중이 2.86, 입자직경이 2~13㎛, 수분이 2% 미만, 양이온 교환능(Cation Exchange Capacity)이 92.6meq/100g, 층간 간격이 11.7Å인 것이 바람직하다.

상기 특수 층상 실리케이트는 원료고무 100중량부에 대하여 1~10중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 친수성 효과가 적어서 제동력 개선이 미흡하며, 10중량부를 초과할 경우에는 분산성이 불리하여 마모 및 기계적 물성이 나빠질 우려가 있다.

본 발명에 사용되는 친수성 소재인 특수 층상 실리케이트는, 실리케이트 층 사이에 나트륨 이온(Sodium ion, Na+)을 함유하고 있어서 강한 극성을 나타내어, 소수성인 고무가 수막층이나 빙설층과 반발하는 성질을 완충시키고, 기존의 섬유질 소재와 같은 미세섬유 스파이크 효과를 가지도록 하며, 또한 입자크기가 미세하고 균일할 뿐만 아니라 실리카와 같이 자기응집도 없어 분산성이 매우 좋아 내마모성도 동시에 개선시키는 장점이 있다.

본 발명의 고무 조성물에는 보강제로서 카본블랙과 실리카, 그 외의 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 실란커플링제, 공정오일, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 유황, 가황촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당분야에서는 공지이다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한 다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

1) 시험고무의 준비

시험 고무 조성물의 배합사양은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

¹⁾합성고무 : SBR-1712 유화중합 스티렌-부타디엔 고무

²⁾합성고무 : BR-01 용액중합 폴리부타디엔 고무

³⁾실리카 : Zeosil-175 실리카

⁴⁾실란커플링제 : X-50S 실란커플링제

⁵⁾카본블랙 : N-330(HAF) 카본블랙

⁶⁾층상 실리케이트 : 비중이 2.86, 평균입자경이 6㎛, 수분이 2% 미만, 양이온 교환능(Cation Exchange Capacity)이 92.6meq/100g, 층간 간격이 11.7Å으로 되어 있는 층상 실리케이트(Layered Hydrated Sodium Silicate Hydroxide) 상품명 Cloisite Na⁺, 미국 Southern Clay사제.

2) 가황특성 및 물성측정

배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고, 그 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.

상기 표 2에 나타난 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 고무 조성물에 특수 층상 실리케이트를 첨가한 실시예의 경우, 젖은 노면과 마른 노면에서의 견인력(스키드저항 테스트값)과 제동력(0℃에서의 탄델타값)이 비교예와 비교시 현저하게 우수한 것으로 나타났으며, 또한 내마모성이(아브레이숀 테스트값)도 현저히 개선된 수준의 결과를 나타내었다.

또한, 특수 층상 실리케이트의 사용량이 증가함에 따라, 견인력과 내마모성이 개선되지만, 사용량이 10중량부 이상인 경우(비교예2) 공정성의 하락(125℃에서의 점도 하락)과 인장물성에서는 모듈러스와 인장강도가 상당히 하락됨을 나타내었으며, 이에 따라 실시예1, 2와 비교시 내마모성이 하락하는 것을 알 수 있다.

이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 타이어용 트레드 고무 조성물은 천연고무나 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무에 특수 층상 실리케이트를 첨가하므로써 실리케이트에 함유된 나트륨 이온으로 인한 강한 극성으로 수막층이나 빙설층과 친화력을 가지며, 또한 입자크기가 미세하고 균일하여 분산성이 좋아지므로 내마모성도 동시에 개선되는 효과를 얻는다.

Claims (2)

1. 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해서 구조식 Na(Si₄O₁₀)₃(OH)₆ㆍnH₂O(n=1~9)의 층상 실리케이트를 1~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 층상 실리케이트는 비중이 2.86, 입자직경이 2~13㎛, 수분이 2% 미만, 양이온 교환능이 92.6meq/100g, 층간 간격이 11.7Å인 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.