KR20070000860A

KR20070000860A - 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20070000860A
Application number: KR1020050056508A
Authority: KR
Inventors: 김태은
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-03
Also published as: KR100693449B1

Abstract

본 발명은 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 천연고무와 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무로 이루어진 고무를 원료고무로 하고, 이 원료고무에 대하여 아라미드 단섬유를 포함하도록 하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, Cis의 함량이 98％ 이상인 부타디엔 고무를 원료고무에 포함되도록 하고, 내마모성과 내열성을 개선시키기 위한 충진제로서 레소시놀 포름알데히드(RFL)로 표면을 코팅한 아라미드 단섬유를 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 포함하는 트럭 및 버스용 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무와 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무로 이루어진 고무를 원료고무로 하고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 단섬유 0.5∼5중량부 포함할 수 있다.

Description

트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for truck and bus}

타이어 트레드는 천연고무 또는 천연고무와 합성고무를 주원료로 하고, 원료고무의 물성, 기타 특성을 향상시키기 위해 보강재, 노화방지제, 연화제, 가류제 및 가류촉진제를 적의 선택하여 적절한 함량으로 사용하고 있다.

타이어에 있어서 트레드는 차량이 이동하면서 지면과 직접 접촉하는 부위로서 타이어와 지면과의 마찰과 이러한 마찰에 의해 발생하는 열로 인해 트레드 부분이 점차적으로 마모되기 때문에 내마모성(abrasion resistance)과 내열성이 우수해야 한다.

타이어 트레드의 내열성과 내마모성은 지면과 접촉하는 트레드 표면의 성질에 의해 결정된다. 특히 고속 주행시 필연적으로 발생하는 열 발생은 타이어의 물성하락 및 내마모성 저하의 원인이 된다.

이러한 내마모성, 내열성 이외에도 차량은 직진 뿐만 아니라 곡선으로 회전하기 때문에 차량의 회전에 따라 타이어의 회전저항(rolling resistance) 성능이 좋아야 한다. 그리고 비에 의해 노면이 젖거나, 동절기에 발생하는 결빙이나 빙판에 의해 노면이 젖는 경우가 많으므로 젖은 노면에서의 타이어의 미끄럼 방지 성능(wet traction)이 우수해야 한다.

일반적으로 트럭용 타이어나 버스용 타이어의 트레드 고무로 가장 많이 사용하고 있는 천연고무 배합물은 천연고무의 불포화 결합, 이중결합(double bond) 때문에 고속 주행시 발생하는 열에 의하여 마모특성이 하락하고 불균일 마모인 편마모의 원인이 되는 문제가 있다. 또한 트럭이나 버스가 포장도로가 아닌 비포장도로를 주행시 타이어의 찢김 현상이나 편마모 발생율이 포장도로 주행시 보다 증가하여 타이어의 수명을 현저히 하락시킨다.

이러한 문제를 해결하기 위해 내열성이 우수한 노화방지제를 적용하거나 또는 내열성이 우수한 고무를 원료고무에 혼용하여 적용하고 있으며, 또한 가교결합에 사용되는 가류제를 다중 황(poly sulfide) 결합보다는 단일 황(mono sulfide)으로 변경하여 열에 대한 안정성을 개선하는 방법이 시도되고 있다.

그러나 이러한 경우에도 마모특성과 타이어의 찢김 등의 고무 물성이 감소하여 적용에 한계를 나타내고 있다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 연구한바, 부타디엔 고무의 구조적인 특성과 이종의 충진제의 조합이 우수한 특성을 갖는 다른 것을 알게되었다. 특히 Cis의 함량이 98％ 이상인 부타디엔 고무를 원료고무에 포함되도록 하고, 내마모성과 내열성을 개선시키기 위한 충진제로서 레소시놀 포름알데히드(RFL)로 표면을 코팅한 아라미드 단섬유를 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 고무조성물을 얻을 수 있는 것을 알게 되었다.

따라서 본 발명은 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, Cis의 함량이 98％ 이상인 부타디엔 고무를 원료고무에 포함되도록 하고, 내마모성과 내열성을 개선시키기 위한 충진제로서 레소시놀 포름알데히드(RFL)로 표면을 코팅한 아라미드 단섬유를 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무와 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무로 이루어진 고무를 원료고무로 하 고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 단섬유 0.5∼5중량부 포함할 수 있다.

본 발명에서 원료고무는 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

본 발명에서 이러한 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로서 천연고무와 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용하거나 또는 두 개 이상의 합성고무를 혼합한 혼합고무를 사용할 수 있다.

상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 이소프렌 고무(IR), 클로로프렌 고무(CR), 니트릴 고무(NBR), 부틸고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명은 원료고의 일예로서 천연고무 50∼80중량부, Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무 50∼80중량부로 이루어진 혼합고무를 원료고무로 사용할 수 있다.

본 발명에서 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무는 종래 부타디엔 고무 제조시 촉매로서 일반적으로 사용하는 니켈(nickel) 촉매 대신 니오디미움(Neodymium) 촉매를 사용하여 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무를 얻을 수 있다.

본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에서 내마모성과 내열성을 개선시키기 위해 충진제로서 아라미드 단섬유를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부 사용할 수 있다.

본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에서 아라미드 단섬유를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 내열성, 내마모성이 감소하는 문제가 있고, 아라미드 단섬유를 원료고무 100중량부에 대하여 5중량부 초과하여 사용하면 내열성, 내마모성에 대한 뚜렷한 효과의 향상이 계속적으로 이루어지지 않고 고무의 물성이 나빠질 수 있는 우려가 있다.

따라서 본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무를 원료고무에 포함하도록 하고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 단섬유를 0.5∼5중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 내열성, 내마모성을 향상시키기 위해 사용하는 아라미드 단섬유는 이러한 역할을 할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

본 발명에서 이러한 아라미드 단섬유의 일예로서 파라-페닐렌/3,4-옥시디페닐렌 테레팔아미드(para-phenylene/3,4-dxyldiphenylene terephalamide)의 구조를 가지며, 영율(Young's Modulus) 20∼22GPa, 인장강도 3000∼35000MPa, 신장율 5∼10％, 직경 0.5∼0.7mm, 길이 0.5∼3.5mm인 아라미드 단섬유의 표면을 레소시놀 포름알데히드 용액으로 코팅한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에서 보강재는 카본블랙을 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강재는 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 보강재로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강재로 사용하는 카본블랙의 일예로 요오드 흡착가 110∼130mg/g, DBP 흡착가 10∼125cc/mg의 특성을 가진 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 아라미드 단섬유 이외에 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강재, 활성제, 연화제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성 성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

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

<비교예>

천연고무 80중량부 및 부타디엔 고무 제조시 니켈 촉매를 사용하여 Cis 함량이 95％인 부타디엔 고무(Ni-BR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하 여 카본블랙 50중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 공정오일(Aromatic-2) 2중량부, 스테아린산(Stearic acid) 3중량부, 노화방지제(N-(1,3-Dimethylbutyl)- N'-phenyl-p-phenylene diamine, Kumanox-13) 1중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

그런 다음 가류제로서 유황 2중량부, 가류촉진제로서 N-부틸벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butylbenzothiazole sulfenamide, NS) 1.0중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 110∼130mg/g, DBP 흡착가 10∼125cc/mg인 것을 사용하였다.

<실시예>

천연고무 80중량부 및 부타디엔 고무 제조 시 니오미디움 촉매를 사용하여 Cis 함량이 98％인 부타디엔 고무(Nd-BR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 공정오일(Aromatic-2) 2중량부, 스테아린산(Stearic acid) 3중량부, 노화방지제(Kumanox-13) 1중량부, 아라미드 단섬유 3중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

그런 다음 가류제로서 유황 2중량부, 가류촉진제로서 N-부틸벤조티아졸 설펜아미드(NS) 1.0중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

그리고, 아라미드 단섬유는 파라-페닐렌/3,4-옥시디페닐렌 테레팔아미드(para-phenylene/3,4-dxyldiphenylene terephalamide)의 구조를 가지며, 영율(Young's Modulus) 20∼22GPa, 인장강도 3000∼35000MPa, 신장율 5∼10％, 직경 0.5∼0.7mm, 길이 0.5∼3.5mm인 아라미드 단섬유의 표면을 레소시놀 포름알데히드 용액으로 코팅한 것을 사용하였다.

표 1. 실시예 및 비교예 고무의 조성(단위 : 중량부)

항목	비교예	실시예
천연고무	80	80
Ni-BR	20	-
Nd-BR	-	20
카본블랙	50	50
산화아연	3	3
공정오일	2	2
스테아린산	3	3
노화방지제	1	1
아라미드 단섬유	-	3
가류제	2	2
가류촉진제	1	1

<시험예>

상기 실시예 및 비교예 고무에 대하여 ASTM 관련 규정에 의해 발열시험, Tanδ(70℃), 블로우아웃(Blow out), 경도, 300％모듈러스, 인장강도(kgf), 마모특성(PICO)(g)과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성

항목	비교예	실시예
발열시험(지수)(1)	100	110
Tanδ(70℃)(2)	0.080	0.072
블로우아웃	45	60
경도	64	66
300％모듈러스	265	263
인장강도(kgf)	590	598
마모특성(PICO)(g)(3)	0.29	0.22

(1)발열지수의 수치는 비교예의 값을 100으로 하였을 때 실시예의 수치를 나타낸 것으로 수치가 높을수록 우수함을 의미한다.

(2)Tan δ(70℃) : 타이어의 성능 중 회전저항 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 낮을수록 우수하다.

(3)피코(PICO) 마모특성은 비.에프.굿리치 어브레이젼 테스트(B.F goodrich Abrasion Test)를 이용하여 마모된 값을 나타낸 것으로, 수치가 낮을수록 내마모성이 우수함을 의미한다.

상기 시험예의 결과에서처럼 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무가 원료고무에 포함되고, 아라미드 단섬유를 포함하는 실시예의 고무는 Cis 함량이 95％인 부타디엔 고무가 원료고무에 포함되고, 아라미드 단섬유를 포함하지 않는 비교예의 고무에 비해 내열성, 내마모성이 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

트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,

천연고무와 Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무로 이루어진 고무를 원료고무로 하고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 아라미드 단섬유 0.5∼5중량부 포함함을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 원료고무는 천연고무 50∼80중량부, Cis 함량이 98％ 이상의 부타디엔 고무 50∼80중량부로 이루어진 것 임을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 아라미드 단섬유는 파라-페닐렌/3,4-옥시디페닐렌 테레팔아미드(para-phenylene/3,4-dxyldiphenylene terephalamide)의 구조를 가지며, 영율(Young's Modulus) 20∼22GPa, 인장강도 3000∼35000MPa, 신장율 5∼10％, 직경 0.5∼0.7mm, 길이 0.5∼3.5mm인 아라미드 단섬유의 표면을 레소시놀 포름알데히드 용액으로 코팅한 것 임을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물.
특허청구범위 제1항 내지 제3항 중에서 선택된 어느 한 항의 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 포함하는 트럭 및 버스용 타이어.