KR20060027186A

KR20060027186A - 타이어용 사이드월 고무조성물

Info

Publication number: KR20060027186A
Application number: KR1020040076045A
Authority: KR
Inventors: 임원우
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-27

Abstract

본 발명은 타이어용 사이드월 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 카본블랙을 포함하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 있어서, 카본블랙의 보강제로서 풀러렌(fullerene)을 사용하여 내노화성, 내피로특성을 향상시킨 타이어용 사이드월 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 타이어용 사이드월 고무조성물은 종래 보강제로 카본블랙을 포함하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 보강제로 풀러렌(Fullerrene) 1∼15중량부 포함할 수 있다.

Description

타이어용 사이드월 고무조성물{Sidewall rubber composition for tire}

본 발명은 타이어용 사이드월 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 카본블랙을 포함하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 있어서, 카본블랙의 보강제로서 풀러렌(fullerene)을 사용하여 내노화성, 내피로 특성을 향상시킨 타이어용 사이드월 고무조성물에 관한 것이다.

풀러렌(fullerene)은 1985년에 처음 발견된 탄소 화합물의 일종으로 벅민스터풀러렌(Buckminsterfullerene) 또는 버키볼(bucky ball)로 불리워 진다. 처음 풀러렌이 발견되었을 때는 탄소 원자 60개가 12개의 5각형과 20개의 육각형을 이루면서 축구공처럼 둥근 케이지(cage)를 이룬 상태로 발견되었으나 그 후 탄소 원자 60개로 구성된 것 이외에도 70개, 76개, 80개씩으로 구성된 비슷한 것들이 속속 발견되었다.

풀러렌은 그을음(검댕이)으로부터 복잡한 단계를 거쳐 분리된 것으로 흑연, 다이아몬드와 더불어 제3의 탄소 동소체로 알려지고 있다.

일반적으로 플러렌은 C_2n으로 표시되는 탄소화합물들을 통칭하는데 이들은 모두 축구공모양 또는 약간 길쭉한 호박모양 등으로 생겼는데, 물성이 비슷하다.

이 풀러렌의 탄소 화합물들은 대체로 반응성이 떨어지지만, 공 모양 풀러렌의 어느 한 개나 두개의 탄소에 화학반응을 통하여 다른 화합물을 결합시키거나 내부에 특정 원소의 원자나 이온 등을 집어넣어서 많은 새로운 화합물들을 만들어 내고, 그들의 성질을 연구하며, 그들을 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로 타이어용 사이드월 고무조성물은 원료고무, 카본블랙, 가류제, 가류촉진제와 활성제, 산화방지제, 노화방지제와 같은 공정조제를 포함되어 이루어져 있다. 이때 강도의 손실을 최소화하는 범위에서 카본블랙을 최대로 사용하면서 내노화성을 위해서 과량의 노화방지제를 사용하고 있다. 그러나 과량의 노화방지제를 사용하기 때문에 사용시간이 경과함에 따라 고무조성물 내부에 있던 노화방지제가 표면으로 이동하여 사이드월 고무 표면을 오염시키는 문제가 있다. 때문에 이러한 문제를 해결하기 위해서 노화방지제를 감량하여 사용하지만 이때에는 노방방지제의 함량이 일정량 이하로 되면 사이드월에서의 크랙(crack)이 발생하는 등 내노화성과 내피로성이 하락하는 문제가 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 노력하던 중 본 발명의 발명자들은 새로운 제3의 탄소 동소체이며, 카본 보강제로 사용할 수 있는 풀러렌을 소정의 함량으로 타이어용 사이드월 고무조성물에 첨가하면 내노화성과 내피로성이 향상됨을 알 수 있었다.

따라서 본 발명은 종래 카본블랙을 포함하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 풀러렌을 첨가하여 내노화성과 내피로성이 향상된 타이어용 사이드월 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 사이드월 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 사이드월 고무조성물은 종래 보강제로 카본블랙을 포함하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 있어서,

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 사이드월 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 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

본 발명의 사이드월 고무조성물에서 보강제로 사용하는 카본블랙은 30∼60중량부, 보다 바람직하게는 40∼50중량부를 포함될 수 있다. 카본블랙의 함량이 30중량부 미만에서는 강도 보강 효과가 낮은 문제가 있고, 60중량부를 초과하면 고무의 유연성이 부족하여 고무의 크랙 저항성과 같은 내피로성이 감소하는 문제가 있다. 따라서 본발명의 사이드월 고무조성물에서 보강제로 사용하는 카본블랙은 30∼60중량부 포함되는 것이 좋다.

한편 본 발명의 고무조성물에서 카본블랙은 통상적으로 사이드월 고무조성물에 적용하는 특성을 가지는 카본블랙이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 다양한 특성을 가지는 카본블랙을 적용한바 본 발명의 목적을 달성하기 위해 보강충진제로 적용하는 카본블랙은 요오드 흡착가 30∼120g/kg, DBP 흡착가 50∼100cm³/100g, BET 표면적 30∼300m²/g의 특성을 가지는 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 사이드월 고무조성물에서 필수 구성성분인 풀러렌은 하기의 화학식 (1)의 것을 원료고무 100중량부에 대하여 1∼15중량부 사용할 수 있다.

C_2n......식(1)

상기 식(1)에서 n은 30 이상의 정수, 보다 바람직하게는 n은 30∼40의 범위를 나타낸다.

본 발명의 사이드월 고무조성물에서 원료고무 100중량부에 대하여 풀러렌 1 중량부 미만 사용하면 내노화성 및 내피로성의 향상이 적은 문제가 있고, 15중량부 초과하여 사용하면 물성 보강 효과가 너무 커져서 사이드월 고무의 기능을 상실하는 문제가 있다. 따라서 본 발명의 사이드월 고무조성물에서 풀러렌은 원료고무 100중량부에 대하여 1∼15중량부 포함되는 것이 좋다.

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

한편 본 발명은 상기의 타이어용 사이드월 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.

<실시예 1>

하기의 표 1의 조성과 같이 천연고무 50중량부 및 스티렌 부타디엔 고무 50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 공정오일 5중량부, 탄소수가 60개인 풀러렌 2중량부를 밴버리 믹서에 넣어 혼합하고 140℃에서 25분 동안 반응시킨 후 방출하여 고무배합물을 얻었다.

이 고무배합물에 가류제(유황)2중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 0.8중량부를 상기의 밴버리 믹서에 넣고 110℃에서 10분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 100g/kg, DBP 흡착가 80cm³/100g, BET 표면적 150m²/g의 특성을 가지는 것을 사용하였다.

<실시예 2>

풀러렌 8중량부 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일한 조성 및 구성성분을 이용하여 사이드월 혼합물로 얻어진 고무시편을 제조하였다.

<비교예 1>

풀러렌 12중량부 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일한 조성 및 구성성분을 이용하여 사이드월 혼합물로 얻어진 고무시편을 제조하였다.

<비교예 2>

풀러렌 18중량부 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일한 조성 및 구성성분을 이용하여 사이드월 혼합물로 얻어진 고무시편을 제조하였다.

<표 1> 비교예 및 실시예의 고문의 조성성분

항목	비교예1	실시예1	실시예2	비교예2
천연고무	50	50	50	50
SBR	50	50	50	50
카본블랙	50	50	50	50
산화아연	3	3	3	3
스테아린산	2	2	2	2
노화방지제	2	2	2	2
공정오일	5	5	5	5
가황제	2	2	2	2
가황촉진제	0.8	0.8	0.8	0.8
풀러렌	0	2	10	18

<시험예> 물성 측정

상기 비교예 및 실시예의 고무에 대하여 인장강도, 300%모듈러스, 절단신율, 경도와 같은 인장물성 및 내오존성, 내열노화성, 내피로성과 같은 물성을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2에서 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2는 비교예 1의 물성 측정값을 100으로 하였을 때 환산한 수치로, 수치가 높을수록 각각의 특성이 우수함을 의미한다.

<표 2> 물성 측정결과

항목	비교예1	실시예1	실시예2	비교예2
인장강도	100	105	120	132
300%모듈러스	100	102	115	121
절단신율	100	100	100	88
경도	100	100	102	120
내오존성	100	103	120	123
내열노화성	100	100	110	112
내피로성	100	105	115	93

상기 표 2의 시험예의 결과에서처럼 풀러렌을 첨가하지 않은 비교예 1에 비해 풀러렌을 10중량부 첨가한 실시예 2에서는 인장물성이 향상되었고, 특히 내오존성, 내열노화성, 내피로성이 크게 향상됨을 알 수 있었다. 그러나 풀러렌을 과량 사용한 비교예 2는 내피로 특성이 하락하여 적절한 플로렌의 함량 적용이 중요한 요소 임을 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

카본블랙을 보강제로 하는 타이어용 사이드월 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 보강제로 풀러렌 1∼15중량부 포함함을 특징으로 하는 타이어용 사이드월 고무조성물.
제1항에 있어서, 카본블랙은 30∼60중량부 포함됨을 특징으로 하는 타이어용 사이드월 고무조성물.
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.