KR20100053178A - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여, 조개껍질 분쇄물 5 내지 10 중량부; 및 발포제 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 조개껍질 분쇄물은 카본의 수가 15 내지 20개를 가지면서 말단에 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하는 유기물로 표면을 개질 처리한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 표면을 개질한 조개껍질 분쇄물을 포함함으로써 트레드 고무 조성물의 빙상마찰계수를 현저하게 향상시키는 장점이 있다.

타이어 트레드, 고무 조성물, 조개껍질 분쇄물, 카르복시산

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION OF TIRE TREAD}

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 표면 개질한 조개껍질 분쇄물을 이용하여 빙상마찰계수를 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

타이어의 구동력 및 제동력을 높이기 위해 종래의 방법으로는 트레드 표면에 스파이크 핀을 구비함으로써 타이어와 빙설 노면의 마찰력을 증대시키는 원리를 이용하였다. 그러나 스파이크 타이어는 극한 지역에서 주로 사용되며 일반노면에서는 소음을 유발하고 스파이크가 노면을 손상시켜 분진을 발생시키는 문제로 인해 환경에 대한 관심이 높아지면서 그 사용이 규제되고 있다.

종래의 스터드레스 스노우 타이어도 카본블랙 및 실리카를 충전제로 사용하는 것에 국한되어 있으며 이로 인해 겨울철 빙설노면에서의 구동 및 제동 성능을 극대화하는 데는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하고자 겨울용 타이어의 빙상 노면에서의 제동 성능을 향상시키기 위하여 트레드 고무에 발포형태의 기공을 만들거나, 유리섬유를 투입하는 방법이 연구되어 왔고, 최근에는 유리섬유를 대체하여 고 경도의 다공질 경석 등을 적용시키고 있다.

그러나, 발포제를 첨가시키는 경우 발포에 의해 고무 내부에 기공이 지나치게 형성되거나 고경도 물질이 충전제의 역할을 하지 못하는 경우 고무 전체의 강도가 저하되어 타이어의 마모성능이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 표면 개질된 조개껍질 분쇄물이 스파이크 역할을 함으로써 트레드 고무 조성물의 빙상마찰계수를 현저하게 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 평균적 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여, 조개껍질 분쇄물 5 내지 10 중량부; 및 발포제 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 조개껍질 분쇄물은 카본의 수가 15 내지 20개를 가지면서 말단에 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하는 유기물로 표면을 개질 처리한 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 카본의 수가 15 내지 20개를 가지면서 말단에 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하는 유기물로 표면을 개질한 조개껍질 분쇄물을 사용하여 상기 조개껍질 분쇄물이 고무에서 떨어져 나가지 않게 함으로써 트레드가 마모되는 경우 조개껍질 분쇄물이 스파이크 역할을 함으로써 트레드 고무 조성물의 빙상마찰계수가 현저하게 향상되는 장점을 가진다.

본 발명은 겨울철 노면에서의 제동 성능을 향상시키기 위해 발포제를 포함한 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서 고무와 조개껍질 분쇄물 사이의 친화력을 높이고자 유기물로 표면 개질한 조개껍질 분쇄물을 사용하여 고무가 마모 시 표면 개질된 조개껍질 분쇄물이 고무에서 떨어져 나가지 않고 스파이크 역할을 함으로써 빙상 마찰계수를 대폭 향상시킬 수 있는 장점을 가진 고무 조성물인 것이다.

이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원료고무, 조개껍질 분쇄물 및 발포제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.

상기 원료고무는 합성고무, 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 배합고무를 사용할 수 있다. 상기 합성고무로는 스티렌-부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무등을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 조개껍질 분쇄물은 카본의 수가 15 내지 20개를 가지면서 말단에 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하는 유기물로 표면을 개질 처리한 것이다.

상기 유기물로는 구체적으로 스테아린산(stearic acid)등을 들 수 있다.

상기 유기물로 조개껍질 분쇄물의 표면을 코팅하여 개질시키는 경우 고무 배합물의 하나로 분산이 유리한 장점이 있다.

상기 조개껍질 분쇄물은 평균입경이 0.5 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.3nm 내지 0.5㎜의 평균입경을 가지는 것이 좋다. 상기 조개껍질 분쇄물의 평균입경이 상기 범위 내에 있는 경우 고무의 강도를 저하시키지 않는다는 장점이 있다. 조개껍질 분쇄물의 평균 입경이 0.5mm 보다 클 경우에는 인장강도 등의 급격한 저하로 타이어 마모 성능이 급격히 저하될 가능성이 있다.

상기 조개껍질 분쇄물은 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 10 중량부로 포함된다. 상기 조개껍질 분쇄물의 함량이 5 중량부 미만이면 트레드의 마모된 표면에서 스파이크 역할의 효과를 얻을 수 없고, 10 중량부를 초과하면 인장강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 유기물로 조개껍질 분쇄물를 개질하여, 조개껍질 분쇄물이 고무에서 떨어져 나가지 않게 함으로써 트레드가 마모되기 전에는 고무 조성물의 강도를 유지시키고, 트레드가 마모되는 경우에는 조개껍질 분쇄물이 타이어 표면에서 스파이크 역할을 하여 빙상 마찰 계수를 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 친환경 소재인 조개껍질 분쇄물을 사용함으로써 이로 인해 타이어 마모 시 환경 유해 물질을 일으킬 우려가 없다.

본 발명에서는 눈이나 빙상 노면에서의 제동성능을 향상시키기 위하여 발포제를 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 5 중량부로 포함한다. 상 기 발포제의 함량이 1 중량부 미만이면 발포 생성이 너무 적어 발포로 인한 수막 제거의 효과를 얻을 수 없고, 5 중량부를 초과하면 발포 생성이 많아져 고무 물성이 급격히 저하되는 문제가 있다.

한편, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 첨가되는 것으로 보강제로서 카본블랙, 실리카, 연화제, 산화아연, 스테아린산, 가황제, 및 가류촉진제 등을 들 수 있다.

상기 첨가제의 함량은 원하는 물성에 따라 임의로 용이하게 조절될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다.　 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3]

하기 표 1에서 보는 바와 같이 비교예 1은 표면 개질 되지 않은 조개껍질 분쇄물을 사용하였고, 실시예 1 내지 3은 표면 개질된 조개껍질 분쇄물을 사용하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
원료고무①	100	100	100	100	100	100
조개껍질 분쇄물②	0	0	0	7	0	0
표면 개질된 조개껍질 분쇄물③	5	7	10	0	3	12
실리카	0	0	0	70	40
카본블랙	70	70	70	70	70	70
아로마틱 오일④	12	12	12	12	12	12
산화아연	4	4	4	4	4	4
스테아린산	2	2	2	2	2	2
노화방지제⑤	2	2	2	2	2	2
왁스	2	2	2	2	2	2
유황	2	2	2	2	2	2
발포제⑥	4	4	4	4	4	4

* (단위: 중량부)

주)

①: 천연고무 70 중량부, 1,4-시스폴리 부타디엔 고무 30 중량부

②: 표면 개질을 하지 않은 평균입경이 0.45㎜ 이하인 조개껍질 분쇄물

③: 스테아린산으로 표면 개질을 실시한 평균입경이 0.45㎜ 이하인 조개껍질 분쇄물

④: 미창석유공업, A#2 오일

⑤: 금호석유화학, KUMANOX-13

⑥: P,P-옥시비스 벤젠 설포닐 히드라자이드 (p,p-oxybis benzene sulfonyl hydrazide, OBSH)

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따른 고무시편을 하기 측정방법에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

(1) 인장 물성: 인스트롱 (Instron)시험기를 이용하여 ASTM D412 시험법에 따라 측정하였다.

(2) 마찰계수: Dynamic Friction Tester를 이용하여 빙상 마찰 계수를 측정한 결과로서, 비교예 1을 100으로 하여 이를 기준으로 지수화하여 표현하였다. 빙상마찰성능은 그 값이 클수록 좋은 것이다.

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
인장물성	경도	54	56	57	52	50	60
	300% 모듈러스(kgf/cm2)	93	95	97	90	85	100
	신율(%)	480	450	420	500	520	380
	인장강도(kgf/cm2)	155	160	168	145	130	107
마찰계수	아이스 노면	110	113	115	100	101	98

* (단위:지수)

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 3 및 비교예 2 내지 3은 표면 개질된 조개껍질 분쇄물을 사용한 것으로 비교예 2는 표면 개질된 조개껍질 분쇄물을 원료고무 100 중량부에 대해 5 중량부 미만 사용한 것으로 비교예 1에 비해서 빙상마찰계수의 향상이 거의 없고 모듈러스 및 인장강도가 감소했음을 알 수 있다.

비교예 3은 표면 개질된 조개껍질 분쇄물을 원료고무 100 중량부에 대해 10 중량부 초과 사용한 것으로 비교예 1에 비하여 경도가 높으며 이로 인하여 신율이 현저히 떨어지며 빙상마찰계수가 감소했다.

실시예 1 내지 3의 경우 비교예 1에 비하여 빙상마찰계수가 향상되었으며 표면 개질된 조개껍질 분쇄물을 10 중량부 사용한 실시예 3의 경우 그 값이 가장 높음을 알 수 있었다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.　

Claims (6)

1. 원료고무 100 중량부에 대하여,

   조개껍질 분쇄물 5 내지 10 중량부; 및

   발포제 1 내지 5 중량부를 포함하고,

   상기 조개껍질 분쇄물은 카본의 수가 15 내지 20개를 가지면서 말단에 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하는 유기물로 표면을 개질 처리한 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무, 및 합성고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 합성고무는 스티렌-부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 유기물은 스테아린산인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 조개껍질 분쇄물은 평균입경이 0.5 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 고무 조성물에 의해 제조된 타이어 트레드를 적용한 공기압 타이어.