KR20100062907A - 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물 및 타이어 - Google Patents

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KR20100062907A
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 양호한 열전도성이나 저발열성을 가지며, 우수한 강성(剛性), 런플랫 타이어의 내구성도 갖는 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물 및 그 조성물을 사용하여 제작한 측벽 보강층 또는 측벽을 갖는 런플랫 타이어 등의 공기 주입 타이어를 제공한다.
(해결수단)
디엔계 고무 및 석탄 피치계 탄소 섬유를 함유하는 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.

Description

측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물 및 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR SIDEWALL REINFORCEMENT LAYER OR SIDEWALL, AND TIRE}
본 발명은, 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물 및 이것을 사용한 런플랫 타이어 등의 공기 주입 타이어에 관한 것이다.
현재 측벽부의 내측에 배치되어 있는 고강도의 측벽 보강층을 갖는 런플랫(run-flat) 타이어가 실용화되어, 펑크에 의해 공기압이 소실된(내압 제로) 상태가 되더라도 타이어의 강성을 유지하고, 반복 굴곡을 받은 경우에도 고무의 파손을 경감하여, 어느 정도의 거리를 안전하게 주행할 수 있게 되었다. 이에 따라, 스페어 타이어를 상비할 필요성이 없어져 차량 전체의 중량의 경량화를 기대할 수 있다. 그러나, 런플랫 타이어의 펑크시의 런플랫 주행에는 속도, 거리의 제한이 있어, 런플랫 타이어의 내구성의 향상이 한층 더 요구되고 있다.
런플랫 타이어의 내구성을 향상시키는 방법으로는, 보강층을 두껍게 함으로써 변형을 억제하여, 변형에 의한 파괴를 막는 방법을 들 수 있다. 그러나, 타이어의 중량이 커지기 때문에, 런플랫 타이어의 당초의 목적인 경량화에 반한다.
또, 카본블랙 등의 보강용 충전제를 증량함으로써 보강층의 경도를 높여 변 형을 억제하는 방법도 들 수 있지만, 혼련, 압출 등의 공정에서 혼련기의 부하가 커지고, 또 가황후 물성에서 발열이 커지기 때문에, 런플랫 내구성의 향상은 그다지 기대할 수 없다.
한편, 런플랫 타이어 이외의 공기 주입 타이어도 내구성 등의 성능 향상이 요구되고 있다.
특허문헌 1에는, 아세틸렌블랙, 탄소 섬유 등을 배합한 고무 조성물을 측벽부의 보강 고무층에 사용하여 생산성을 개선한 런플랫 타이어가 개시되어 있지만, 탄소 섬유에 관해 상세히 검토되어 있지 않다. 또, 측벽 보강층이나 측벽부에서의 측벽 고무의 저발열성이나 런플랫 내구성은 아직 개선의 여지가 있다.
또 특허문헌 2에는, 탄소 섬유의 전구체 단섬유를 트레드에 사용하여, 빙판상에서 뛰어난 스터드리스 타이어가 개시되어 있지만, 런플랫 타이어의 측벽 보강층이나 측벽 고무에 대해서는 검토되어 있지 않다. 또, 상기 성능도 개선의 여지가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2004-330822호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2004-34743호 공보
본 발명은, 상기 과제를 해결하여, 양호한 열전도성이나 저발열성을 가지며, 우수한 강성, 런플랫 타이어의 내구성도 갖는 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물 및 그 조성물을 사용하여 제작한 측벽 보강층 또는 측벽을 갖는 런플랫 타이어 등의 공기 주입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 디엔계 고무 및 석탄 피치계 탄소 섬유를 함유하는 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물에 관한 것이다.
상기 고무 조성물에서, 상기 석탄 피치계 탄소 섬유의 함유량이 디엔계 고무 100 질량부에 대하여 1∼50 질량부인 것이 바람직하다.
상기 석탄 피치계 탄소 섬유는, 평균 섬유 직경이 1∼80 ㎛, 평균 섬유 길이가 0.1∼30 ㎜인 것이 바람직하다.
상기 고무 조성물은, 복소탄성률 E*이 5 MPa 이상, 파괴 에너지(TB×EB/2)가 500 이상(TB는 파단 강도, EB는 파단시 신도를 나타냄)인 것이 바람직하다. 또, 상기 고무 조성물은, 열전도율이 0.3∼5 W/mㆍK인 것이 바람직하다.
본 발명은 또, 상기 고무 조성물을 사용하여 제작한 측벽 보강층을 갖는 런플랫 타이어에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 상기 고무 조성물을 사용하여 제작한 측벽을 갖는 공기 주 입 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 디엔계 고무에 석탄 피치계 탄소 섬유를 배합한 측벽 보강층용 고무 조성물이기 때문에 우수한 열전도성 및 저발열성을 가지며, 강성 및 런플랫 내구성도 뛰어난 런플랫 타이어를 제공할 수 있다. 또, 측벽용 고무 조성물로서 사용함으로써, 우수한 열전도성, 저발열성, 강성 및 내구성을 얻을 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 디엔계 고무 및 석탄 피치계 탄소 섬유를 함유한다. 런플랫 타이어의 측벽부에서의 보강 고무층(측벽 보강층)에 석탄 피치계 탄소 섬유를 사용함으로써, 높은 열전도성, 저발열성을 부여할 수 있으며, 고무의 강성과 내열성이 향상되기 때문에, 강성 및 런플랫 내구성도 뛰어한 런플랫 타이어를 얻을 수 있다. 또, 동일한 성분을 배합한 본 발명의 고무 조성물을 측벽부의 측벽 고무에 사용한 경우에도, 우수한 열전도성, 저발열성, 강성, 내구성을 얻을 수 있다.
디엔계 고무로는, 예를 들어, 천연 고무(NR), 에폭시화 천연 고무(ENR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR), 스티렌이소프렌부타디엔 고무(SIBR), 스티렌이소프렌 고무, 이소프렌부타디엔 고무 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도, 우수한 저발열성, 런플랫 내구성을 얻을 수 있기 때문에, NR, IR, BR, SBR을 사용하는 것이 바람직하고, SBR 또는 BR을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또, NR 및/또는 IR과 BR과 SBR을 병용하는 것이 더욱 바람직하다. 특히 변성 SBR, 변성 BR이 바람직하다.
변성 SBR로는, 예를 들어, 하기 식 (1)로 나타내는 화합물로 변성된 SBR을 들 수 있다.
Figure 112009062990212-PAT00001
(식중, R1, R2 및 R3은 동일하거나 상이하고, 알킬기, 알콕시기, 실릴옥시기, 아세탈기, 카르복실기, 메르캅토기 또는 이들의 유도체를 나타낸다. R4 및 R5는 동일하거나 상이하고, 수소원자 또는 알킬기를 나타낸다. n은 정수를 나타낸다.)
식 (1)로 변성된 변성 SBR의 시판품으로는, 아사히카세이케미컬(주) 제조의 E15 등을 들 수 있다.
또, 변성 BR도, 예를 들어, 상기 식 (1)로 변성된 것을 들 수 있고, 시판품으로는, 스미토모화학(주) 제조의 변성 부타디엔 고무(비닐 함량 15 질량%, R1, R2 및 R3=-OCH3, R4 및 R5=-CH2CH3, n=3)가 있다.
변성 부타디엔 고무의 비닐 함량은, 바람직하게는 35 질량% 이하, 보다 바람직하게는 25 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 질량% 이하이다. 비닐 함량이 35 질량%를 초과하면, 저발열성이 손상되는 경향이 있다. 비닐 함량의 하한은 특별히 한정되지 않는다.
비닐 함량(1,2-결합 부타디엔 단위량)은, 적외 흡수 스펙트럼 분석법으로 측정할 수 있다.
NR은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, SIR20, RSS#3, TSR20 등, 타이어 공업에서 일반적인 것을 사용할 수 있다. IR도 일반적인 것을 사용할 수 있다. BR은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 높은 시스 함유량의 BR, 신디오탁틱폴리부타디엔 결정을 함유하는 BR 등을 사용할 수 있다. SBR로는, 용액 중합법으로 얻어진 것, 유화 중합법으로 얻어진 것을 들 수 있지만, 특별히 제한은 없다.
디엔계 고무가 NR 및/또는 IR을 함유하는 경우, 디엔계 고무 100 질량% 중의 NR 및/또는 IR의 함유량은, 10 질량% 이상이 바람직하고, 20 질량% 이상이 보다 바람직하고, 30 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 10 질량% 미만이면, 고무 강도가 저하되는 경향이 있다. 한편, 상기 NR 및/또는 IR의 함유량은, 80 질량% 이하가 바람직하고, 70 질량% 이하가 보다 바람직하고, 60 질량% 이하가 더욱 바람직하다. 80 질량%를 넘으면, 충분한 내열성과 경도를 얻을 수 없어, 내구성이 저하되는 경향이 있다.
NR 및/또는 IR의 함유량은 두 성분의 합계량이다.
디엔계 고무가 BR을 함유하는 경우, 디엔계 고무 100 질량% 중의 BR의 함유량은, 10 질량% 이상이 바람직하고, 20 질량% 이상이 보다 바람직하고, 30 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 10 질량% 미만이면, 저발열화의 효과가 작은 경향이 있 다. 상기 BR의 함유량은, 80 질량% 이하가 바람직하고, 60 질량% 이하가 보다 바람직하고, 50 질량% 이하가 더욱 바람직하다. 80 질량%를 넘으면, 강도가 저하되는 경향이 있다.
디엔계 고무가 SBR을 함유하는 경우, 디엔계 고무 100 질량% 중의 SBR의 함유량은, 10 질량% 이상이 바람직하고, 20 질량% 이상이 보다 바람직하고, 30 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 10 질량% 미만이면, 고무의 저발열화가 불충분해지고, 또 고무의 신도(EB)가 부족하고, 내열성도 악화될 우려가 있다. 또, 상기 SBR의 함유량은, 100 질량%이어도 상관없지만, 공정상 점착 부족으로 고무가 박리되고, 고무의 신도(EB)가 현저하게 저하된다는 이유에서, 80 질량% 이하가 바람직하고, 70 질량% 이하가 보다 바람직하고, 60 질량% 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명에서는, 석탄 피치계 탄소 섬유가 사용된다. 측벽부의 보강 고무층에 석탄 피치계 탄소 섬유를 배합함으로써, 열전도성, 저발열성, 강성, 내구성이 뛰어난 런플랫 타이어를 얻을 수 있다. 또, 측벽부의 측벽 고무에 배합한 경우에도, 이러한 성능의 향상 효과를 얻을 수 있다. 통상, 보강 고무층이나 측벽 고무에서는, 어떤 한정된 스폿에 집중적으로 온도 상승이 발생하여 고무의 파괴가 진행된다. 본 발명에서는, 석탄 피치계 탄소 섬유에 의해, 열전도성을 높이고, 고무 전체에 열을 분산시켜 온도 상승을 억제하여, 고무의 파괴 진행을 억제할 수 있는 결과, 우수한 저발열성이나 런플랫 내구성 등의 내구성을 얻을 수 있다고 추찰된다.
석탄 피치계 탄소 섬유는, 고무 중으로의 분산, 열전도 향상의 관점에서, 평균 섬유 직경이 1∼80 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경의 하한은, 보다 바람 직하게는 3 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상이다. 또, 평균 섬유 직경의 상한은, 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다.
또, 석탄 피치계 탄소 섬유는, 고무 중으로의 분산, 열전도 향상의 관점에서, 평균 섬유 길이가 0.1∼30 ㎜인 것이 바람직하다. 평균 섬유 길이의 하한은, 보다 바람직하게는 1 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 4 ㎜ 이상이다. 또, 평균 섬유 길이의 상한은, 보다 바람직하게는 15 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㎜ 이하이다.
상기 평균 섬유 직경, 평균 섬유 길이는, 예를 들어, 전자현미경으로 관찰함으로써 측정할 수 있다.
본 발명에서의 석탄 피치계 탄소 섬유는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 일본 특허 공개 평 7-331536호 공보에 기재된 제법으로 얻어지는 것이 적합하게 사용된다. 구체적으로는, 피치 섬유를 통상의 방법에 따라 불융화하여, 원하는 온도에서 탄화 및/또는 흑연화를 행함으로써 「원료가 되는 탄소 섬유」를 얻고, 다음으로 그 원료가 되는 탄소 섬유를 미리 흑연화 처리된 패킹 코크스와 함께 흑연제의 도가니 속에 넣어 흑연화 처리함으로써, 석탄 피치계 탄소 섬유를 제조할 수 있다.
상기 제법에서 사용되는 피치 섬유(방사 피치)로는, 석탄계의 콜타르, 콜타르 피치, 석탄 액화물 등의 탄소질 원료(40% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상의 광학적 이방성 조직을 포함하는 것이 적합함)를 사용하여 방사하여 얻어지는 것을 들 수 있다. 또, 「원료가 되는 탄소 섬유」에는, 사이징 제(에폭시 화합물, 수용성 폴리아미드 화합물 등)를 첨착해도 된다.
상기 제법으로, 섬유 축방향의 열전도율이 130∼1500W/mㆍK, 인장 탄성률 85 ton/㎟ 이상, 압축 강도 35 kg/㎟ 이상이며, 흑연 결정의 적층 두께 Lc가 30∼50 nm, 흑연 결정의 층면방향의 넓이 La의 비(La/Lc)가 1.5배 이상이고, 섬유 축방향의 단면의 도메인 사이즈가 500 nm 이하인 석탄 피치계 탄소 섬유를 제조할 수 있어, 본 발명에서 적합하게 사용할 수 있다. 열전도율, 인장 탄성률, 압축 강도, Lc, La, 도메인 사이즈, 광학적 이방성 조직 비율은, 상기 공보에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
상기 제법에 의한 석탄 피치계 탄소 섬유는, 분자의 배향이 한방향으로 규제된 액정(메소페이즈) 등을 원료로 하고 있기 때문에, 결정화도가 매우 높고, 탄성률, 열전도도가 높다. 본 발명에서의 석탄 피치계 탄소 섬유는, 다환 방향족 분자 골격이 층형상으로 겹쳐 쌓인 구조를 갖는 것이 바람직하다. 석탄 피치계 탄소 섬유의 시판품으로는, 미쓰비시수지(주) 제조의 「K6371T」등을 들 수 있다.
상기 석탄 피치계 탄소 섬유의 함유량은, 디엔계 고무 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 1 질량부 이상, 보다 바람직하게는 5 질량부 이상, 더욱 바람직하게는 10 질량부 이상이다. 1 질량부 미만이면, 첨가에 의한 효과를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또, 그 함유량은, 디엔계 고무 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 50 질량부 이하, 보다 바람직하게는 40 질량부 이하, 더욱 바람직하게는 30 질량부 이하이다. 50 질량부를 넘으면, tanδ가 악화하는 경향이 있다.
본 발명의 고무 조성물에는, 상기 성분 이외에도, 종래 고무 공업에서 사용 되는 배합제, 예를 들어, 카본블랙, 실리카 등의 충전제, 스테아르산, 산화아연, 각종 노화 방지제, 왁스, 황 또는 황화합물 등의 가황제, 가황 촉진제, 가황 촉진 보조제 등을 필요에 따라 적절하게 배합할 수 있다.
카본블랙은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, FEF, GPF, HAF, ISAF, SAF 등을 사용할 수 있다. 카본블랙에 의해 고무의 강도를 향상시킬 수 있다.
카본블랙의 질소 흡착 비표면적(N2SA)은, 충분한 보강성 및 내구성을 얻을 수 있다는 점에서, 30 ㎡/g 이상이 바람직하고, 35 ㎡/g 이상이 보다 바람직하다. 또, 카본블랙의 N2SA는 저발열성이 뛰어나다는 점에서, 100 ㎡/g 이하가 바람직하고, 80 ㎡/g 이하가 보다 바람직하고, 60 ㎡/g 이하가 더욱 바람직하다.
카본블랙의 N2SA는 JIS K6217의 A법으로 구해진다.
카본블랙의 디부틸프탈레이트 흡유량(DBP)은, 충분한 보강성을 얻을 수 있다는 점에서, 50 ㎖/100 g 이상이 바람직하고, 80 ㎖/100 g 이상이 보다 바람직하다. 또, 카본블랙의 DBP는, 파단시 신도 등의 내피로 특성이 뛰어나다는 점에서, 300 ㎖/100 g 이하가 바람직하고, 200 ㎖/100 g 이하가 보다 바람직하다.
카본블랙의 DBP는 JIS K6217-4의 측정 방법으로 구해진다.
카본블랙의 함유량은 충분한 고무 강도를 얻을 수 있다는 점에서, 디엔계 고무 100 질량부에 대하여 5 질량부 이상이 바람직하고, 15 질량부 이상이 보다 바람직하다. 또, 카본블랙의 함유량은, 혼련시의 점도를 적정하게 유지하여, 가공성이 뛰어나다는 점에서, 50 질량부 이하가 바람직하고, 40 질량부 이하가 보다 바람직 하다.
실리카는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 건식법 실리카(무수 규산), 습식법 실리카(무수 규산) 등을 들 수 있지만, 실라놀기가 많다는 이유에서, 습식법 실리카가 바람직하다. 실리카를 배합함으로써, 파단 강도를 향상시킬 수 있고, tanδ를 저감할 수 있다.
실리카의 질소 흡착 비표면적(N2SA)은, 50 ㎡/g 이상이 바람직하고, 80 ㎡/g 이상이 보다 바람직하다. 50 ㎡/g 미만이면 파단 강도가 저하되는 경향이 있다. 또, 실리카의 N2SA는, 220 ㎡/g 이하가 바람직하다. 220 ㎡/g을 넘으면 발열성이 저하되는 경향이 있다.
실리카의 질소 흡착 비표면적은, ASTM D3037-81에 준하여 BET법으로 측정되는 값이다.
실리카의 함유량은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 3 질량부 이상, 보다 바람직하게는 5 질량부 이상, 더욱 바람직하게는 10 질량부 이상이다. 3 질량부 미만이면, 실리카의 배합에 의한 충분한 효과를 얻을 수 없고, 파단 강도, 런플랫 내구성이 저하될 우려가 있다. 상기 실리카의 함유량은, 바람직하게는 50 질량부 이하, 보다 바람직하게는 30 질량부 이하, 더욱 바람직하게는 25 질량부 이하이다. 50 질량부를 넘으면, 발열성이 악화되는 경향이 있다.
가황 촉진제로는, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드(TBBS), N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴술펜아미드(CBS), N,N'-디시클로헥실-2-벤조티아졸릴술펜아미 드(DZ), 메르캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아졸릴디술피드(MBTS), 디페닐구아니딘(DPG) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 가황 특성이 뛰어나고, 가황후의 저발열성, 런플랫 내구성이 양호하다는 점에서, TBBS, CBS, DZ 등의 술펜아미드계 가황 촉진제가 바람직하고, TBBS가 특히 바람직하다.
가황 촉진 보조제로는, 알킬페놀ㆍ염화황 축합물을 적합하게 사용할 수 있다. 이에 따라, 고경도의 고무 조성물을 얻을 수 있다. 알킬페놀ㆍ염화황 축합물로는, 하기 식으로 나타내는 것을 들 수 있다.
Figure 112009062990212-PAT00002
(식 중, n은 0 또는 1∼10의 정수이고, X는 2∼4의 정수이며, R은 탄소수 5∼12의 알킬기이다.)
알킬페놀ㆍ염화황 축합물의 고무 중으로의 분산성이 양호하다는 점에서, n은 1∼9의 정수가 바람직하다. 또, 고경도를 효율적으로 얻을 수 있다는 점에서, X는 2∼4의 정수가 바람직하고, 2가 보다 바람직하다. X가 4를 넘으면, 열적으로 불안정해지는 경향이 있고, X가 1이면 알킬페놀ㆍ염화황 축합물 중의 황 함유율(황의 중량)이 적어진다. 고무 중으로의 분산성이 양호하다는 점에서, R은, 바람직하게는 탄소수 5∼12의 알킬기, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼9의 알킬기이다. 알킬페놀ㆍ 염화황 축합물의 구체예로는, n이 0∼10, X가 2, R이 C8H17의 알킬기이며, 황 함유율이 24 질량%인 TACKROL V200(다오카화학공업(주) 제조)를 들 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은 일반적인 방법으로 제조된다. 즉, 범버리 믹서나 니더, 오픈롤 등으로 상기 각 성분을 혼련하고, 그 후 가황하는 방법 등으로 제조할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 런플랫 타이어의 측벽부의 보강 고무층(측벽 보강층)으로서 사용된다. 보강 고무층이 존재함으로써, 공기압이 소실된 상태에서 차량을 지지할 수 있어, 우수한 런플랫 내구성을 부여할 수 있다. 또, 본 발명의 고무 조성물은, 측벽부의 측벽 고무로서도 사용된다. 여기서, 측벽부의 보강 고무층이란, 런플랫 타이어의 측벽부의 내측에 배치된 라이닝스트립층을 말하며, 측벽부의 측벽 고무란, 카커스의 타이어 축방향 외측에 배치된 고무를 말한다. 구체적으로는, 일본 특허 공개 2004-330822호 공보의 도면에 나타나 있는 보강 고무층(카커스 플라이의 내측에서 비드부로부터 숄더부에 걸쳐 배치되며, 양단 방향으로 두께가 점차 감소하는 초승달 모양의 보강 고무층), 측벽 고무 등을 들 수 있다.
본 발명의 고무 조성물(가황후)은, 복소탄성률 E*이 5 MPa 이상인 것이 바람직하다. 또, 고무 조성물(가황후)은, 파괴 에너지(TB×EB/2)가 500[MPaㆍ%] 이상(TB는 파단 강도, EB는 파단시 신도를 나타냄)인 것이 바람직하다. 이 경우, 높은 강성, 우수한 런플랫 내구성을 얻을 수 있다. 또한, 고무 조성물(가황후)은, 열전도율이 0.3∼5 W/mㆍK인 것이 바람직하다. 이러한 높은 열전도율을 갖고 있는 경 우, 양호한 저발열성을 얻을 수 있다.
E*, TB×EB/2, 열전도율은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명의 런플랫 타이어 등의 공기 주입 타이어는, 상기 고무 조성물을 사용하여 통상의 방법으로 제조된다. 즉, 필요에 따라 상기 배합제를 배합한 고무 조성물을, 미가황의 단계에서 타이어의 측벽부의 보강 고무층(측벽 보강층)이나 측벽부의 측벽 고무의 형상에 맞춰 압출 가공하고, 다른 타이어 부재와 함께, 타이어 성형기 상에서 통상의 방법으로 성형함으로써 미가황 타이어를 형성한다. 이 미가황 타이어를 가황기 중에서 가열 가압함으로써 런플랫 타이어 등의 공기 주입 타이어를 얻는다.
실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에만 한정되는 것이 아니다.
(재료)
천연 고무(NR) : RSS#3
스티렌부타디엔 고무(SBR) : 스미토모화학(주) 제조의 SBR1502
부타디엔 고무(BR) : 우베흥산(주) 제조의 BR150B
카본블랙 : 미쓰비시화학(주) 제조의 다이어블랙 E(FEF, N2SA : 41 ㎡/g, DBP 흡유량 : 115 ㎖/100g)
실리카 : 데구사(주) 제조의 Ultrasil VN3(N2SA : 152 ㎡/g)
석탄 피치계 탄소 섬유 : 미쓰비시수지(주) 제조의 K6371T(chopped fiber, 평균 섬유 직경 : 11 ㎛, 평균 섬유 길이 : 6.3 ㎜)
PAN계 탄소 섬유 : 도레이사 제조의 TORAYCAT 300
노화방지제 6C : 스미토모화학공업(주) 제조의 안티겐 6C(N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민)
노화방지제 FR : 스미토모화학(주) 제조의 안티겐 FR(아민과 케톤의 반응품을 정제한 것으로 아민의 잔류가 없는 것, 퀴놀린계 노화방지제)
산화아연 : 미쯔이금속광업(주) 제조의 산화아연 2종
스테아르산 : 일본유지(주) 제조의 동백
황 : 카루이자와유황(주) 제조의 분말 황
가황 촉진제 : 오우치신흥화학공업(주) 제조의 NOCCELER-NS(N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드)
가황 촉진 보조제 : TACKROL V200(다오카화학공업(주) 제조)
실시예 1∼7 및 비교예 1∼7
표 1∼2에 나타내는 배합 처방에 따라, 범버리 믹서를 사용하여, 황, 가황 촉진제 및 가황 촉진 보조제 이외의 약품을 150℃의 조건하에서 4분간 혼련하여 혼련물을 얻었다. 다음으로, 오픈롤을 사용하여, 얻어진 혼련물에 황, 가황 촉진제 및 가황 촉진 보조제를 첨가하고, 80℃의 조건하에서 3분간 반죽하여, 미가황 고무 조성물을 얻었다. 얻어진 미가황 고무 조성물을 160℃의 조건하에서 20분간 프레스 가황하여, 가황 고무 조성물(실시예 1∼4 및 비교예 1∼4 : 측벽 보강층용 고무 조성물, 실시예 5∼7 및 비교예 5∼7 : 측벽용 고무 조성물)을 제작했다.
측벽 보강 고무층으로서, 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4에서 얻어진 각 미가황 고무 조성물을 사용하여 타이어의 측벽부 보강 고무층(라이닝스트립층)의 형상으로 성형하고, 다른 부재와 함께 접합하여 미가황 타이어를 형성하고, 160℃의 조건하에서 120분간 프레스 가황하여, 각 시험용 런플랫 타이어(사이즈 : 215/45ZR17)를 제조했다.
측벽부의 측벽 고무로서, 실시예 5∼7 및 비교예 5∼7에서 얻어진 각 미가황 고무 조성물을 사용하여 타이어의 측벽 고무의 형상으로 성형하고, 다른 부재와 함께 접합하여 미가황 타이어를 형성하고, 160℃의 조건하에서 120분간 프레스 가황하여, 각 시험용 런플랫 타이어(사이즈 : 215/45ZR17)를 제조했다.
제작한 가황 고무 조성물, 시험용 런플랫 타이어에 대해 이하의 평가를 각각 행했다. 평가 결과를 표 1∼2에 나타낸다.
(점탄성 시험)
(주)이와모토제작소 점탄성 스펙트럼 미터를 사용하여, 측정 온도 50℃, 초기 변형 10%, 동적 변형 ±2%, 주파수 10Hz의 조건으로, 복소탄성률(E*) 및 손실 정접(tanδ)을 측정했다. 또, 측정한 E* 및 tanδ를, 비교예 1 또는 5를 100(기준)으로 하여 지수로 나타냈다. E*의 지수가 클수록 강성이 높고 양호하다. 또, tanδ의 지수가 클수록 발열되기 쉬워져, 바람직하지 않다.
(인장 시험)
JIS K 6251 「가황 고무 및 열가소성 고무-인장 특성을 구하는 방법」에 준하여, 가황 고무 조성물로 이루어지는 3호 덤벨형 시험편을 사용하여 인장 시험을 실시하고, 파단 강도(TB) 및 파단시 신도(EB)를 측정하여 파괴 에너지(TB×EB/2)를 산출했다. 또, 비교예 1 또는 5의 강도 지수를 100으로 하여, 이하의 계산식에 의해 각 배합의 파괴 에너지를 각각 지수 표시했다. 강도 지수가 클수록 기계 강도에 뛰어나다는 것을 나타낸다.
(강도 지수)=(각 배합의 파괴 에너지)/(비교예 1 또는 5의 파괴 에너지) ×100
(열전도율)
열전도율 측정기(교또전자공업사 제조 QTM-D3)를 사용하여, 측정 온도 25℃, 측정 시간 60초의 조건으로, 가황 고무 조성물의 시험편(세로 100 ㎜×가로 50 ㎜×두께 10 ㎜, 샘플은 균질, 측정면은 평활)의 열전도율(W/mㆍK)을 측정했다. 또, 비교예 1 또는 5의 열전도율 지수를 100으로 하여 지수 표시했다. 지수가 클수록 열전도율이 높은 것을 나타낸다.
(런플랫 내구성)
제조한 시험용 런플랫 타이어를, 공기 내압 0 kPa로 드럼 위를 80 km/h로 주행시켜, 타이어가 파괴되기까지의 주행 거리를 측정하고, 비교예 1 또는 5의 런플랫 내구성 지수를 100으로 하여, 하기 계산식에 의해, 각 배합의 주행 거리를 지수 표시했다. 런플랫 내구성 지수가 클수록, 런플랫 내구성이 뛰어나다는 것을 나타낸다.
(런플랫 내구성 지수)=(각 배합의 주행 거리)/(비교예 1 또는 5의 주행 거리)×100
측벽 보강층용 고무 조성물
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4




배
합
(질
량
부)		 NR 20 20 20 20 20 20 20 20
SBR 40 40 40 40 40 40 40 40
BR 40 40 40 40 40 40 40 40
카본 블랙 40 35 20 - 40 40 35 20
실리카 20 20 20 - 20 20 20 20
석탄 피치계 탄소섬유 10 10 10 40 - - - -
PAN계 탄소섬유 - - - - - 10 - -
노화방지제 6C 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
산화아연 3 3 3 3 3 3 3 3
스테아린산 1 1 1 1 1 1 1 1
노화방지제 FR 1 1 1 1 1 1 1 1
황 5 5 5 5 5 5 5 5
가황촉진제 2 2 2 2 2 2 2 2
가황촉진 보조제 2 2 2 2 2 2 2 2


평
가
결
과		 E* (지수) 127 118 113 119 100 107 97 89
(MPa) 8.5 7.9 7.6 8.0 6.7 7.2 6.5 6.0
tanδ
(50℃)		 (지수) 101 98 102 125 100 103 95 96
측정치 0.075 0.0735 0.0765 0.093 0.075 0.077 0.071 0.072
TB×EB/2
(150℃)		 (지수) 124 120 131 110 100 102 94 89
(MPa·%) 1473 1426 1556 1306 1188 1212 1117 1057
열전도율 (지수) 312 298 344 357 100 140 96 92
(W/m·K) 0.905 0.864 0.998 1.035 0.29 0.406 0.278 0.267
런플랫 내구성 124 119 123 104 100 103 84 75
측벽 보강 고무층의 고무 성분으로서 NR, SBR 및 BR을 사용하고, 석탄 피치계 탄소 섬유를 배합한 실시예 1∼4에서는, 열전도율이 높고, 저발열성이 양호하며, 강성, 파괴강도, 런플랫 내구성도 뛰어났다. 석탄 피치계 탄소 섬유를 사용하지 않는, 또는 그 대신 PAN계 탄소 섬유를 사용한 비교예 1∼4에서는, 전체적으로 이들의 성능이 떨어졌다.
측벽용 고무 조성물
실시예 비교예
5 6 7 5 6 7




배
합
(질
량
부)		 NR 50 50 50 50 50 50
BR 50 50 50 50 50 50
카본 블랙 20 20 15 20 20 15
실리카 5 5 5 5 5 5
석탄 피치계 탄소섬유 10 20 20 - - -
PAN계 탄소섬유 - - - - 20 20
노화방지제 6C 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
산화아연 3 3 3 3 3 3
스테아린산 1 1 1 1 1 1
노화방지제 FR 1 1 1 1 1 1
황 5 5 5 5 5 5
가황촉진제 2 2 2 2 2 2
가황촉진 보조제 2 2 2 2 2 2


평
가
결
과		 E* (지수) 380 420 355 100 110 98
(MPa) 20.52 22.68 19.17 5.4 5.94 5.29
tanδ
(50℃)		 (지수) 101 106 94 100 103 95
측정치 0.065 0.0689 0.0611 0.065 0.067 0.062
TB×EB/2
(150℃)		 (지수) 124 120 131 100 102 94
(MPa·%) 1612 1560 1703 1300 1326 1222
열전도율 (지수) 290 340 300 100 140 96
(W/m·K) 0.812 0.952 0.84 0.28 0.392 0.2688
런플랫 내구성 124 125 130 100 103 84
측벽 고무의 고무 성분으로서 NR 및 BR을 사용하여, 석탄 피치계 탄소 섬유를 배합한 실시예 5∼7에서도 상기 성능이 뛰어났다. 석탄 피치계 탄소 섬유를 사용하지 않는, 또는 그 대신 PAN계 탄소 섬유를 사용한 비교예 5∼7에서는, 상기 성능이 떨어졌다.

Claims (7)

  1. 디엔계 고무 및 석탄 피치계 탄소 섬유를 함유하는 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 석탄 피치계 탄소 섬유의 함유량이 디엔계 고무 100 질량부에 대하여 1∼50 질량부인 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 석탄 피치계 탄소 섬유는, 평균 섬유 직경이 1∼80 ㎛, 평균 섬유 길이가 0.1∼30 ㎜인 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 복소탄성률 E*이 5 MPa 이상, 파괴 에너지(TB×EB/2)가 500 이상(TB는 파단 강도, EB는 파단시 신도를 나타냄)인 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 열전도율이 0.3∼5 W/mㆍK인 측벽 보강층 또는 측벽용 고무 조성물.
  6. 제1항에 기재된 고무 조성물을 사용하여 제작한 측벽 보강층을 갖는 런플랫 타이어.
  7. 제1항에 기재된 고무 조성물을 사용하여 제작한 측벽을 갖는 공기 주입 타이어.
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