KR20150029945A

KR20150029945A - 친환경 필러(Filler)를 적용한 타이어 고무 조성물

Info

Publication number: KR20150029945A
Application number: KR20130109014A
Authority: KR
Inventors: 손모아
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-19

Abstract

본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 야자수가루를 5 내지 20중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 원료고무 100중량부에 대하여 천연 야자수의 겉껍질만을 벗긴 후 건조시켜 가루형태로 분쇄시킨 야자수 가루를 5 내지 20중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

친환경 필러(Filler)를 적용한 타이어 고무 조성물 {Tire rubber composite with enviromental-friendly filler}

고무는 받는 힘의 유무에 따라 변형되거나 회복되는 성질이 있어 이러한 고무의 성질을 이용하여 타이어, 컨베이어, 벨트 및 신발 등 다양한 제품에 이용하고 있다.

자동차 산업의 발전과 더불어 자동차 운행도로 조건이 개선됨에 따라 소비자들의 요구 조건도 다양해지고 또한 고성능용 타이어의 개발이 요구되고 있다.

고무를 재료로 하는 다양한 제품에 대해 제품의 특성에 맞도록 다양한 첨가제를 사용하고 있는데, 특히 타이어에 사용하는 고무에 강도를 높이기 위해 여러 가지 보강재를 사용하고 있으며, 타이어에 사용되는 고무의 대표적인 보강재로서 카본블랙이 있다.

한편, 카본블랙과 더불어 타이어용 고무의 인장강도와 마모성능을 높이기 위해 실리카의 사용 또한 점차적으로 늘고 있는 추세이다.

실리카는 고무의 인장강도를 강화하며, 회전저항(rolling resistance, RR)과 마모의 개선 효과를 높이므로 폭넓게 사용되고 있다.

실리카 첨가로 인장강도가 크게 증가하는 이유는 실리카의 높은 기계적 안정성 때문이다. 실리카가 첨가된 고무는 낮은 회전 저항을 가지며, 연비를 높인다.

일반적으로 필러는 최종적인 고무제품을 만들기 위한 원료 소재인 고무 블렌드 조성물 및 고무 컴파운드 제조에서, 최종제품의 보강효과와 부피증량에 의한 원가절감 효과를 위해 대부분 사용되어 오고 있다.

최근 환경의식 고조와 함께 타이어의 성능뿐 아니라 친환경적인 측면이 대두되고 있으며, 이에 따른 친환경 재료 및 고무제품을 위한 수요가 발생하고 있다.

대한민국 특허 등록번호 10-1140204 에서는 스노우 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 스노우 타이어를 제공하면서 제동성능이 우수한 효과를 얻기 위하여 탄화 쌀겨 분말 충진제를 함유하는 것으로 한정하고 있다.

그러나 본 발명은 최근 환경의식 고조와 함께 친환경적인 측면이 대두되는 점을 기초로 하여 친환경 재료 및 고무제품을 위한 수요를 착안하여 무해성 재료로 구하기 용이하며 비용도 적게 드는 야자수가루로 구성된 발명이므로, 상기 등록특허의 발명과는 그 목적, 구성 및 효과가 상이하다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 다른 물성에 영향 없이 기존의 필러를 친환경 재료인 야자수가루로 대체한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하고자 한다.

또한 특별한 개량없이 야자수 껍질 본연의 상태에서 건조시켜 분쇄해 사용함으로써 친환경적이며 원가절감 효과가 있는 고무조성물 및 타이어를 제공하여 친환경적인 재료 및 고무제품을 위한 수요를 충족시키며, 타이어의 효과에 있어 300% 모듈러스 및 인장강도, 마모특성 및 Wet Grip성능 향상율을 개선시키고자 함에 목적이 있다.

본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 야자수가루를 5 내지 20중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.

또한 상기의 고무 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 고무 또는 타이어를 제공하며, 상기의 고무 조성물을 타이어의 필러 또는 섬유(fiber)로 사용하는 방법을 제공한다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 다른 물성들은 동등수준으로 유지하면서 필러 대체용으로 특별한 개량없이 야자수 껍질 본연의 상태에서 건조시켜 분쇄해 사용함으로써 친환경적이며 원가절감 효과가 있는 고무조성물 및 타이어를 제공하여 친환경적인 재료 및 고무제품을 위한 수요를 충족하여 산업에 이바지할 수 있다.

또한 300% 모듈러스 및 인장강도, 마모특성 및 Wet Grip성능 향상율을 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여, 친환경 필러(Filler)인 야자수가루를 5-30중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 원료고무는 그 종류에 특별히 제한이 없이 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무를 사용할 수 있고, 바람직하게는 천연고무만을 단독으로 사용하거나, 천연고무와 스티렌 부타디엔 고무를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 고무들간의 혼합비율에는 특별한 한정이 없다.

일례로 상기 원료고무는 전체 중량 대비 스티렌 부타디엔 고무 50내지 90중량%를 함유하고, 부타디엔 고무 10 내지 50중량%를 함유할 수 있으며, 상기 스티렌 부타디엔 고무는 전체 스티렌부타디엔 고무 중량 대비 스티렌이 10 내지 50중량%를 함유하고 그 나머지는 부타디엔을 함유하며, 부타디엔 내 비닐의 함량은 전체 부타디엔 중량 대비 30 내지 70중량%를 함유하는 것을 특징으로 혼합하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 야자수가루는 다른 첨가제는 전혀 포함하지 않은 무해성 재료로 구하기 용이한 야자수 열매의 겉 껍질을 사용한다.

상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 부틸고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 우레탄 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 고무, 스티렌 에틸렌 부타디렌 스티렌 공중합체 고무(SEBS), 브로미네이티드 폴리이소부틸 이소프렌 코 파라메틸 스티렌(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene, BIMS) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 타이어용 고무 조성물은 통상적인 고무 조성물용 첨가제 즉, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 아로마틱 오일, 황, 촉진제 등을 적절히 선택하여 첨가할 수 있다.

상기 고무 조성물은 실란커플링제를 더 포함할 수 있다.

상기 고무 조성물들 중 필러의 경우 그 종류에 제한은 없지만 카본블랙, 실리카 또는 카본블랙과 실리카를 혼합하여 선택되는 1종을 사용할 수 있고, 커플링제의 경우도 종류의 제한은 없지만 설파이드계 실란 화합물, 머캅토계 실란 화합물, 비닐계 실란 화합물, 아미노계 실란 화합물, 니트로계 실란 화합물, 클로로계 실란 화합물 중의 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 더 자세히 나타낸다.본 발명은 여러 형태로 상이하게 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

[실시예 및 비교예]

고무조성물의 제조

하기 표1에 나타낸 조성대로 각 성분들을 배합하여 타이어 고무 조성물을 제조하였으며, 타이어 트레드 부위에 첨가한 후, ASTM을 기초로 하여 그 물성을 측정하고 가황 후 성능검증을 위해 평가 항목별로 비교하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표1의 방법으로 제조한 조성물의 각 중량은 1250g이다.

구분	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예2	비교예3
SBR	80	80	80	80	80	80	80
NR	20	20	20	20	20	20	20
실리카	60	55	50	45	40	35	30
커플링제	4.8	4.4	4	3.6	3.2	2.8	2.4
카본블랙	7	7	7	7	7	7	7
산화아연	3	3	3	3	3	3	3
스테아린산	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	2	2	2	2	2	2	2
오일	5	5	5	5	5	5	5
황	1	1	1	1	1	1	1
촉진제	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
야자수가루	0	5	10	15	20	25	30

1) SBR : 스티렌 부타디엔 고무 조성물 전체 중량 대비 스티렌 함량이 18 내지 32 중량%, 부타디엔 내의 비닐함량이 38 내지 58 중량% 인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무로 제조할 수 있으며, 상기 표 1의 경우 각 예는 각 조성물 전체 중량대비 스티렌 함량이 25중량%, 부타디엔 내의 비닐함량이 48%로 하여 제조하였다.

2) NR : 천연고무

3) 실리카 : BET표면적이 160m²/g, DBP흡유량이 180내지 200cc/g인 침강성 실리카

4) 커플링제 : 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드

5) 카본블랙 : BET표면적이 127m²/g, DBP흡유량이 135cc/100g인 것

6) 오일 : PCA함량이 0.3중량% 이하이고, 아로마틱계 성분 함량이 30중량%, 파라핀계 함량이 60중량%, 나프텐계 함량이 10중량% 함유된 것임

7) 촉진제 : CBS (N-사이클로 헥실-2-벤조티아질술펜아미드)

8) 야자수가루 : 베트남산 일반적인 야자수 열매의 겉 껍질을 건조시켜 분말형태로 만든 것

시험항목	시험결과	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예2	비교예3
레오미터	Toq(Max)	41.3	41.3	41.1	41.0	40.8	38.1	37.6
레오미터	T90	7.8	7.8	7.8	7.9	7.9	8.1	8.5
무늬점도	100℃ 점도	85	85	84	85	85	87	87
무늬점도	T05	24.8	25.1	25.6	25.9	26.3	26.5	26.3
인장강도	경도	65	65	65	65	65	64	62
	M-100%	29	29	29	28	29	25	23
	M-300%	125	125	124	123	123	112	110
	인장강도	174	172	172	170	171	164	159
GABO	0℃ tanδ	0.414	0.417	0.429	0.433	0.443	0.443	0.445
GABO	70℃ tanδ	0.088	0.087	0.089	0.088	0.086	0.084	0.086
마모	Din	0.064	0.065	0.067	0.070	0.070	0.076	0.079

상기 표2의 결과로부터, 본 발명의 야자수가루를 실리카 대체로 변량 적용한 실시예 1 내지 4의 경우, 실리카만을 사용한 비교예1 대비 물성은 동등 수준을 유지하면서도 Wet Grip성능이 우수한 것을 알 수 있다.

야자수가루를 전체 조성물 중량대비 20중량부 이상 사용한 비교예 2 내지 3의 경우 300% 모듈러스 및 인장강도, 마모특성이 크게 떨어지는 것을 알 수 있었다. 또한 Wet Grip성능 향상율도 미미하게 증가함을 알 수 있었다.

Claims

원료고무 100중량부에 대하여 야자수가루를 5 내지 20중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 야자수가루는 천연 야자수의 겉껍질만을 벗긴 후 건조시켜 가루형태로 분쇄시킨 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항의 고무 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 고무 또는 타이어.
제1항의 고무 조성물을 타이어의 필러 또는 섬유(fiber)로 사용하는 방법.