KR20240081832A - 승용차용 타이어 고무 조성물 - Google Patents
승용차용 타이어 고무 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240081832A KR20240081832A KR1020220165484A KR20220165484A KR20240081832A KR 20240081832 A KR20240081832 A KR 20240081832A KR 1020220165484 A KR1020220165484 A KR 1020220165484A KR 20220165484 A KR20220165484 A KR 20220165484A KR 20240081832 A KR20240081832 A KR 20240081832A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon black
- crystalline carbon
- weight
- rubber composition
- tire
- Prior art date
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 90
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 25
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 15
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 6
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 6
- 239000010734 process oil Substances 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000010074 rubber mixing Methods 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBOCQTNZUPTTEI-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(hydrazinesulfonyl)phenoxy]benzenesulfonohydrazide Chemical compound C1=CC(S(=O)(=O)NN)=CC=C1OC1=CC=C(S(=O)(=O)NN)C=C1 NBOCQTNZUPTTEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229920006272 aromatic hydrocarbon resin Polymers 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/006—Additives being defined by their surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
Abstract
본 발명은 승용차용 타이어 고무 조성물에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소 또는 탄화수소를 포함하는 준결정성(semi crystalline) 카본블랙; 및 상기 준결정성 카본블랙보다 규칙성이 큰 결정구조를 가지는 결정성(crystalline) 카본블랙을 포함하고, 상기 준결정성 카본블랙 : 상기 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 인, 승용차용 타이어 고무 조성물이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 승용차용 타이어 고무 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 결정성 카본블랙을 포함한 실란트/폼 고무 조성물에 대한 발명이다.
차량 운행 중 타이어에 손상이 발생해 구멍이 나는 것을 일반적으로 펑크라 하며, 펑크난 타이어를 플랫 타이어(flat tire)라 한다. 타이어에 손상이 발생되는 경우, 타이어 내부의 기체가 펑크 난 구멍을 통해 빠져나가 타이어의 형상이 변경되고, 타이어의 접지력이 상실될 수 있다. 또한, 차량의 조향력이 감소되어 운행 중 차량이 급회전 될 수 있다. 이는 운전자, 동승자의 안전을 크게 위협하는 등의 인명피해 및 물적 피해를 유발시킬 수 있다.
실란트(sealant) 타이어는 못과 같은 이물질이 타이어의 트레드를 관통했을 때 자체적으로 손상 부위를 봉합하여 공기의 외부 누출 없이 정상적으로 주행이 가능한 타이어를 말한다. 예를 들어, 타이어 주행 중 발열에 의해 실란트 타이어는 액상의 성질이 상대적으로 높은 젤(gel) 형태의 실란트 층이 손상 부위로 이동되어 자가 봉합함으로써, 손상 부위를 메울 수 있다. 이러한 실란트 고무 조성물은 온도가 상승함에 따라 유동성이 증가되어 손상 부위로 이동되는 속도가 상대적으로 증가될 수 있다. 또한, 실란트 고무 조성물은 흡음재를 접착할 수 있는 성질도 가지고 있다.
흡음 타이어는 주행 중 타이어의 공명음에 의한 소음을 저감 시킨 것으로 발포과정에서 독립 기포(closed cell)의 개수가 많은 폴리우레탄 소재의 흡읍 패드를 타이어 내부에 안정적으로 부착함으로써 기포들이 타이어 내부의 공명음을 흡수하거나, 타이어 내의 공기 진동을 감소시켜 차량내 주행 소음을 감소시키는 타이어이다. 공명음이란 타이어가 주행중 노면과의 마찰로 인해 타이어 내부의 공기가 진동되면서 발생하는 소음을 말한다.
최근에는 실란트 타이어와 흡음 타이어의 장점이 모두 적용된 타이어가 제조되고 있는 추세이며, 이러한 타이어는 실란트/폼 타이어(combination tire)일 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 실란트/폼 타이어의 일반적인 실란트 고무 조성물이 적용된 타이어는 손상 부위를 밀봉하는 효과가 높지 않고, 손상 부위에 메워진 실란트 고무 조성물이 다시 타이어 외부로 배출되어 타이어 내부의 공기가 외부로 배출되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 점착성 및 충진성이 향상되어 타이어 주행 중 타이어에 펑크가 나는 등 타이어의 일부가 손상되는 경우에도 펑크난 손상 부분이 효율적으로 자가 봉합될 수 있고, 밀봉력이 증가될 수 있는 실란트 고무 조성물을 제공하고자 한다. 또한 고무 조성물을 도포한 후 실란트 타이어의 소음을 저감하기 위해 흡음재가 부착된 실란트/폼 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소 또는 탄화수소를 포함하는 준결정성(semi crystalline) 카본블랙; 및 상기 준결정성 카본블랙보다 규칙적으로 배열된 결정구조를 가지는 결정성(crystalline) 카본블랙을 포함하고, 상기 준결정성 카본블랙 : 상기 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 인, 승용차용 타이어 고무 조성물이 제공될 수 있다.
또한, 원료고무를 더 포함하고, 상기 원료고무는, 100 중량부이고, 상기 준결정성 카본블랙은, 35 내지 45 중량부이며, 상기 결정성 카본블랙은, 10 중량부 내지 20 중량부인, 승용차용 타이어 고무 조성물이 제공될 수 있다.
또한, 결정성 카본블랙은, 비표면적이 28 m2/g 내지 34 m2/g 인, 승용차용 타이어 고무 조성물이 제공될 수 있다.
또한, 카본블랙 파우더를 압축하는 단계; 및 압축된 상기 카본블랙 파우더를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리단계는, 플라즈마 가스 분위기에서, 700도 내지 800도에서 1 분 내지 3 분에서 수행되는, 승용차용 타이어 고무 조성물의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들은 실란트 고무 조성물의 점착성 및 충진성이 향상되어 타이어 주행 중 타이어에 펑크가 나는 등 타이어의 일부가 손상되는 경우에도 펑크난 손상 부분이 효율적으로 자가 봉합될 수 있고, 밀봉력이 증가될 수 있다. 또한, 타이어 회전시 발생되는 소음이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재 및 실란트 고무 조성물이 도포된 타이어에 대한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
한편, 이하에서 서술하는 '반경방향(Radial direction)'은 공기입 타이어(T)의 반경방향 및 도 1에서 상하방향을 의미하고, '축방향(Axial direction)'은 반경방향과 직교하고 공기입 타이어(T)의 회전축과 평행한 방향 및 도 1에서 좌우방향을 의미한다. 한편, 특별한 언급이 없다면, 상기 방향들은 양의 방향 및 음의 방향 모두를 포괄한다. 또한, '원주방향(Circumferential direction)'은 공기입 타이어(T)가 연장되는 방향으로서 둘레방향일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 승용차용 타이어 고무 조성물(1)(이하, 실란트 고무 조성물(1)이라 한다)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에서 실란트 고무 조성물(1)은 타이어(T) 주행 중 못 등이 삽입되어 타이어(T)의 일부가 손상되는 경우, 손상 부분을 자가 봉합할 수 있고, 주행 중 발생할 수 있는 소음을 감소시킬 수 있다. 실란트 고무 조성물(1)은 타이어(T)의 트레드(Tt)의 반경방향 내측 및 이너라이너(Ti)의 반경방향 내측에 배치되도록 도포될 수 있다. 또한, 실란트 고무 조성물(1)의 반경방향 내측에는 흡음재(Ts)가 부착될 수 있다. 이러한 실란트 고무 조성물(1)은 원료고무, 준결정성 카본블랙 및 결정성 카본블랙을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 타이어(T)는 차량에 장착될 수 있으며 지면과 접촉할 수 있다. 이러한 타이어(T)는 카카스(Tc), 이너라이너(Ti), 흡음재(Ts) 및 트레드(Tt)를 포함할 수 있다.
카카스(Tc)는 공기입 타이어(T)의 골격을 형성하기 위해 구비될 수 있다. 이러한 카카스(Tc)는 공기입 타이어(T) 내부의 코드층을 가리키는 것으로 하중을 지지하고 충격을 흡수하는 역할을 하기 때문에 굴신 운동에 대한 내피로성에 강한 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, 카카스(Tc)는 복수 개의 스틸코드를 포함할 수 있다. 이러한 스틸코드는 높은 모듈러스를 가지며, 열과 수분에 의한 물성 변화가 낮기 때문에, 공기입 타이어(T)의 구름저항을 저감시킬 수 있다.
이너라이너(Ti)는 공기입 타이어(T)의 내부에 채워진 공기의 압력을 유지하기 위해 구비될 수 있다. 다시 말해, 이너라이너(Ti)는 공기입 타이어(T)의 공기가 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 이너라이너(Ti)는 공기입 타이어(T)의 반경방향 최내측에 배치될 수 있으며, 비공기성 소재로 구비될 수 있다. 예를 들어, 이너라이너(Ti)는 밀도가 높은 부틸 고무 등으로 형성될 수 있다.
흡음재(Ts)는 주행 중 타이어(T)에서 발생되는 소음을 저감시킬 수 있다. 이러한 흡음재(Ts)는 일 예로, 폴리우레탄 폼일 수 있다. 흡음재(Ts)는 실란트 고무 조성물(1)과 인접하도록 배치될 수 있다. 이러한 흡음재(Ts)는 축방향으로의 길이인 폭이 실란트 고무 조성물(1)의 폭보다 작을 수 있다. 또한, 흡음재(Ts)의 반경방향으로의 길이인 두께는 실란트 고무 조성물(1)의 두께보다 클 수 있다.
트레드(Tt)는 공기입 타이어(T)의 최외측에 배치되며 지면과 직접적으로 접촉될 수 있다. 이러한 트레드(Tt)에는 돌기 형태로 지면에 접촉되는 복수 개의 블록 및 복수 개의 블록 사이에 형성되는 복수 개의 그루브(groove)가 제공될 수 있다.
원료고무는 천연 고무, 부타디엔, 부틸고무 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 원료고무는 부틸고무 기준으로 설명하며, 보다 상세하게는 이소부틸렌을 메인 구조로 한 평균 250~2,500 분자량의 액상 폴리머인 폴리부텐을 의미한다.
준결정성 카본블랙(Semi crystalline carbon black)은 탄화수소 또는 탄소를 포함하는 화합물을 불완전 연소시켜 수득한 미세한 구형 입자의 집합체일 수 있다. 예를 들어, 준결정성 카본블랙은 원유를 정제한 정제석유를 요로(furnace)를 이용한 열분해 공정으로 1500도 내지 2000도 분위기에서 제조한 카본블랙일 수 있다. 이러한 준결정성 카본블랙은 카본표면에 고무와 반응할 수 있는 복수 개의 관능기가 형성될 수 있다. 관능기는 주로 카르복실기, 케톤기 등을 포함하며, 고무사슬과 결합되어 보강성이 증가될 수 있다. 본 실시예에서 준결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 35 중량부 내지 45 중량부를 포함할 수 있다.
결정성 카본블랙(crystalline carbon black)은 준결정성 카본블랙보다 규칙적으로 배열된 결정구조를 가질 수 있다. 이러한 결정성 카본블랙은 비활성기체와 같은 천연가스를 전기에너지를 이용한 플라즈마 반응시스템을 이용하여 제조될 수 있다. 결정성 카본블랙은 준결정성 카본블랙과 달리 결정구조가 상대적으로 대칭성과 규칙성을 많이 가지도록 형성되어 있다. 이러한 결정구조로 인해 포논(phonon)이 형성되어 열전도성이 상대적으로 높은 성질을 가질 수 있다. 한편, 이러한 결정구조는 XRD(x-ray diffraction)로 결정면이 관찰될 수 있다. 또한, 결정성 카본블랙은 준결정성 카본블랙과 달리 관능기가 형성되어 있지 않다. 이에, 고무와 반응이 이루어지지 않아 불활성 충진제로써 부피가 증량될 수 있는 성질을 가질 수 있다. 본 실시예에서 결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 10 중량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예의 결정성 카본블랙은 700도 내지 800도의 분위기에서 제조될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
준결정성 카본블랙 : 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 일 수 있다. 예를 들어, 준결정성 카본블랙이 40 중량부일 때, 결정성 카본블랙은 10 중량부 내지 20 중량부이므로, 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 일 수 있다. 한편, 결정성 카본블랙은, 비표면적이 28 m2/g 내지 34 m2/g 일 수 있다. 여기서, 비표면적(BET)은 물리적 흡착을 통해 비표면적을 측정하는 분석법으로 보강제의 표면적을 측정하고, 기공의 크기, 기공의 부피등을 확인할 수 있는 분석법이며, 보통 질소 및 아르곤 가스등을 활용하여 기체 분자를 고체 시료에 흡착시켜 흡착된 기체 분자의 양 등을 활용하여 비표면적을 측정하는 방법이다.
| 구분 | 제1 비교예 | 제1 실시예 | 제2 실시예 | 제3 실시예 | 제2 비교예 |
| 부틸고무 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 준결정성 카본블랙 | 50.0 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 결정성 카본블랙 | 10 | 15 | 20 | 25 | |
| 비율 | 1 : 0.25 | 1 : 0.38 | 1 : 0.50 | 1:0.62 | |
| 혼련제 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 점착제 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 노화방지제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 공정오일 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 황 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 제1 폴리부텐 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 제2 폴리부텐 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 |
| 과산화물 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 발포제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
이하 [표 1]을 참조하여 본 발명에 따른 실란트 고무 조성물(1)의 구성을 설명한다(단위 중량부). [표 1]에 나타났듯이, 준결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 35 중량부 내지 45 중량부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 준결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 40 중량부 일 수 있다. 또한 결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 10 중량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 다시 말해, 준결정성 카본블랙이 40 중량부일 때, 결정성 카본블랙은 10 중량부 내지 20 중량부를 포함하므로, 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 일 수 있다. 한편, 실란트 고무 조성물(1)은 원료고무, 준결정성 카본블랙 및 결정성 카본블랙 외에, 혼련제, 점착제, 노화방지제, 공정오일, 황, 제1 폴리부텐, 제2 폴리부텐, 과산화물 및 발포제를 더 포함할 수 있다.
제1 실시예의 경우, 실란트 고무 조성물(1)은, 원료고무가 100 중량부일 때 준결정성 카본블랙이 40 중량부, 결정성 카본블랙이 10 중량부이므로, 준결정성 카본블랙 : 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 일 수 있다. 또한, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화방지제 0.5 중량부, 공정오일 20 중량부, 황 1.5 중량부, 제1 폴리부텐 90 중량부, 제2 폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부 및 발포제 7 중량부를 포함할 수 있다.
제2 실시예의 경우, 실란트 고무 조성물(1)은, 원료고무가 100 중량부일 때 준결정성 카본블랙이 40 중량부, 결정성 카본블랙이 15 중량부이므로, 준결정성 카본블랙 : 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.38 일 수 있다. 또한, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화방지제 0.5 중량부, 공정오일 20 중량부, 황 1.5 중량부, 제1 폴리부텐 90 중량부, 제2 폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부 및 발포제 7 중량부를 포함할 수 있다.
제3 실시예의 경우, 실란트 고무 조성물(1)은, 원료고무가 100 중량부일 때 준결정성 카본블랙이 40 중량부, 결정성 카본블랙이 20 중량부이므로, 준결정성 카본블랙 : 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.50 일 수 있다. 또한, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화방지제 0.5 중량부, 공정오일 20 중량부, 황 1.5 중량부, 제1 폴리부텐 90 중량부, 제2 폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부 및 발포제 7 중량부를 포함할 수 있다.
이에 반하여 제1 비교예의 경우, 원료고무가 100 중량부일 때 준결정성 카본블랙이 50 중량부이며, 결정성 카본블랙은 포함되어 있지 않다. 이와 같이, 결정성 카본블랙이 포함되어 있지 않거나, 결정성 카본블랙이 포함되어 있더라도 10 중량부 미만으로 형성되면 충진성이 상대적으로 부족해질 수 있다.
또한, 제2 비교예의 경우, 원료고무가 100 중량부일 때 준결정성 카본블랙이 40 중량부, 결정성 카본블랙이 25 중량부이므로, 준결정성 카본블랙 : 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.62 일 수 있다. 이와 같이 결정성 카본블랙이 20 중량부를 초과하도록 형성되면 상대적으로 과도한 충진성으로 인해 점착력이 상대적으로 감소될 수 있다.
한편, 준결정성 카본블랙은 요오드 흡착가 85g/kg 일 수 있다. 결정성 카본블랙의 STSA 는 31m2/g 일 수 있다. 혼련제는 아로마틱 하이드로 카본 레진일 수 있다. 점착제는 페놀릭 레진일 수 있다. 노화방지제는 -(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민일 수 있다. 공정오일은 MES(Mild Extracted Solvate) 오일일 수 있다. 제1 폴리부텐은 수평균 분자량 1300의 폴리부텐일 수 있다. 제2 폴리부텐은 수평균 분자량 2400 폴리부텐일 수 있다. 과산화물은 벤조일퍼옥사이드일 수 있다. 발포제는 p,p'-옥시비스-벤젠설포닐 히드라자이드일 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 실란트 고무 조성물(1)의 효과에 대하여 설명한다.
실란트 고무 조성물(1)은 타이어(T)의 트레드(Tt)의 반경방향 내측 및 이너라이너(Ti)의 반경방향 내측에 배치되도록 도포될 수 있다. 이러한 실란트 고무 조성물(1)의 반경방향 내측에는 흡음재(Ts)가 부착될 수 있다.
실란트 고무 조성물(1)은, 원료고무가 100 중량부일 때, 준결정성 카본블랙 35 중량부 내지 45 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 결정성 카본블랙은, 원료고무가 100 중량부일 때, 10 중량부 내지 20 중량부로 형성될 수 있다. 다시 말해, 준결정성 카본블랙이 40 중량부일 때, 결정성 카본블랙은 10 중량부 내지 20 중량부를 포함하므로, 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 일 수 있다.
이에, 실란트 고무 조성물(1)의 점착성 및 충진성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 고온 환경의 주행 중 타이어(T)에 발생한 열이 실란트 고무 조성물(1)에 전달되는 경우, 실란트 고무 조성물(1)의 열전도율이 증가될 수 있다. 이에 실란트 고무 조성물(1)의 유동성이 증가되어 타이어(T)의 손상부위에 실란트 고무 조성물(1)이 상대적으로 빠른 속도로 이동될 수 있고, 타이어(T)의 손상부위가 빠른 속도로 자가 밀봉될 수 있다. 이와 같이, 타이어(T) 주행 중 못 등이 삽입되어 타이어(T)에 펑크가 나는 등 타이어(T)의 일부가 손상되는 경우, 펑크난 손상 부분이 효율적으로 자가 봉합될 수 있다.
또한, 저온 환경의 주행시에는, 실란트 고무 조성물(1)의 열전도율이 상대적으로 감소되어 실란트 고무 조성물(1)에 의한 타이어(T)의 펑크난 손상 부분의 밀봉력이 증가될 수 있다.
또한, 실란트 고무 조성물(1)에는 흡음재(Ts)가 부착될 수 있으며, 흡음재(Ts)가 실란트 고무 조성물(1)에 부착되는 접촉면이 균일하게 형성되어 타이어(T) 회전시 발생할 수 있는 진동에 의한 파장의 회절 변동 폭이 감소되어 주행 중 발생할 수 있는 소음이 감소될 수 있다.
또한, 실란트 고무 조성물(1)에 결정성 카본블랙을 포함시키는 경우, 충진제로써의 부피가 증대되어 실란트 고무 조성물(1)의 두께가 증가될 수 있다.
| 구분 | 제1 비교예 | 제1 실시예 | 제2 실시예 | 제3 실시예 | 제2 비교예 |
| 무늬점도 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 |
| 점착력 | 100 | 103 | 100 | 97 | 95 |
| 발열성 | 100 | 104 | 108 | 108 | 108 |
| 고무 배합물의 도포 높이 | 100 | 102 | 105 | 104 | 104 |
이하 [표 2]를 참조하여, 본 발명에 따른 실란트 고무 조성물(1)이 실제 적용된 타이어(T)의 물성(단위 지수), 작용 및 효과에 대해 구체적으로 설명한다. [표 2]에, 실란트 고무 조성물(1)의 무늬점도, 점착력, 발열성의 열전도성 지수 및 고무 배합물의 도포 높이 지수가 나타나 있다. 한편, 점착력은 3 개의 단계인 실란트 고무 조성물(1)의 고정력, 점착력 및 응집력을 포함할 수 있다. 고정력은 실란트 고무 조성물(1)이 타이어(T) 표면에 닿았을 때의 점착 결합이 상대적으로 빠르게 진행되는 힘을 의미한다. 점착력은 실란트 고무 조성물(1)과 타이어(T) 내부 표면간의 접합되는 힘을 의미한다. 응집력은 점착제의 내부 강도로 분자들끼리 상대적으로 강하게 결합되는 힘을 의미한다.
제1 실시예의 경우, 무늬점도는 105, 점착력은 103, 발열성은 104, 고무 배합률의 도포 높이는 102 일 수 있다.
제2 실시예의 경우, 무늬점도는 110, 점착력은 100, 발열성은 108, 고무 배합률의 도포 높이는 105 일 수 있다.
제3 실시예의 경우, 무늬점도는 115, 점착력은 97, 발열성은 108, 고무 배합률의 도포 높이는 104 일 수 있다.
이에 반하여 비교예 1(결정성 카본블랙 없음)의 경우, 무늬점도는, 점착력, 발열성, 고무 배합률의 도포 높이는 모두 100 일 수 있다.
또한, 비교예 2(결정성 카본블랙이 25 중량부)의 경우, 무늬점도는 120, 점착력은 95, 발열성은 108, 고무 배합률의 도포 높이는 104 일 수 있다. 비교예 2의 경우, 결정성 카본블랙이 25 중량부로, 고무 분자들 간의 공유결합력이 감소되어 점착력이 95로 상대적으로 낮게 나타남을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 실란트 고무 조성물(1)의 무늬점도, 점착력, 발열성 및 고무 배합물의 도포 높이는 제1 비교예에 비해 상대적으로 높은 효과가 있다.
| 구분 | 제1 비교예 | 제1 실시예 | 제2 실시예 | 제3 실시예 | 제2 비교예 |
| 저온밀봉율(백분율) | 50 | 60 | 80 | 70 | 65 |
| 고온밀봉율(백분율) | 80 | 90 | 100 | 90 | 85 |
| 소음저감성능(지수) | 100 | 110 | 130 | 120 | 120 |
이하 [표 3]을 참조하여 본 발명에 따른 실란트 고무 조성물(1)의 밀봉율 및 소음저감성능의 작용 및 효과를 설명한다. [표 3]에, 실란트 고무 조성물(1)의 무늬점도, 점착력, 발열성의 열전도성 지수 및 고무 배합물의 도포 높이 지수가 나타나 있다. 제1 실시예, 제2 실시예 제3 실시예, 제1 비교예 및 제2 비교예의 경우, 본 발명에 따른 실란트 고무 조성물(1)을 실물 타이어(T)에 적용한 후, 타이어(T)의 원주방향을 따라 9개의 못을 일정한 이격거리로 타이어(T)에 삽입한 후, 1,000 km를 주행하였다. 이후, 9 개의 못을 타이어(T)로부터 제거한 후, 다시 300 km를 주행한 후, 밀봉율을 평가하였다. 또한, 주행중에는 타이어(T)의 소음저강성능을 평가하였다. 한편, 저온밀봉율은 주행 지역의 기후가 -20 도 내지 -5 도 일 때의 밀봉율은 나타태고, 고온밀봉율은 주행 지역의 기후가 30 도 내지 45 도 일 때의 밀봉율을 나타낸다.
제1 실시예의 경우, 저온밀봉율이 60 %, 고온밀봉율이 90 %, 소음저감성능 지수는 110을 나타낸다.
제2 실시예의 경우, 저온밀봉율이 80 %, 고온밀봉율이 100 %, 소음저감성능 지수는 130을 나타낸다.
제3 실시예의 경우, 저온밀봉율이 70 %, 고온밀봉율이 90 %, 소음저감성능 지수는 120을 나타낸다.
이에 반하여 비교예 1의 경우, 저온밀봉율이 50 %, 고온밀봉율이 80 %, 소음저감성능 지수는 100을 나타낸다.
또한, 비교예 2의 경우, 저온밀봉율이 65 %, 고온밀봉율이 85 %, 소음저감성능 지수는 120을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 실란트 고무 조성물(1)을 실물 타이어(T)에 적용한 후, 다수 개의 못을 삽입 및 제거하여 실제 주행한 결과, 저온밀봉율, 고온밀봉율 및 소음저강성능이 제1 비교예 및 제2 비교예에 비해 상대적으로 높은 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 승용차용 타이어 고무 조성물의 제조방법 의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 본 발명의 승용차용 타이어 고무 조성물의 제조방법을 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과의 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
본 실시예에서 승용차용 타이어 고무 조성물의 제조방법은 결정성 카본블랙을 제조하는 방법일 수 있다. 이러한, 결정성 카본블랙 제조방법은 카본블랙 파우더를 압축하는 단계 및 압축된 카본블랙 파우더를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
카본블랙 파우더를 압축하는 단계는 카본블랙을 스크류 압축방법, 롤러 압축방법 및 로터리 압축방법 등으로 압축하는 단계 등을 포함할 수 있다. 이러한 압축방법으로 카본블랙 파우더를 압축하면, 압축되기 전 카본블랙 파우더의 겉보기 밀도 대비 압축 후 카본블랙 파우더의 겉보기 밀도는 약 2배 이상 증가될 수 있다.
열처리단계는 압축된 카본블랙 파우더를 열처리하는 단계일 수 있다. 이러한 열처리단계는 플라즈마 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 이러한 플라즈마 가스는 불활성 기체일 수 있으며, 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 열처리단계는 700도 내지 800도에서 1 분 내지 3 분의 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 이 경우, 비표면적(BET)는 28 m2/g 내지 34 m2/g 일 수 있다.
또한, XRD 2θ peak (002) 일 수 있다. 여기서, XRD는 X선을 조사하여 결정구조의 고체에 특정 각도에서 회절이 일어나는 것을 바탕으로 하는 분석법으로 입사광선과 산란광선 사이의 각도를 2θ라고 하며, 원자의 배열 구조에 따라 peak 값을 가지며 002인 결정면에서 회절강도가 얻어지는 것을 말한다
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 실란트 고무 조성물 T: 타이어
Tc: 카카스 Ti: 이너라이너
Ts: 흡음재 Tt: 트레드
Tc: 카카스 Ti: 이너라이너
Ts: 흡음재 Tt: 트레드
Claims (4)
- 탄소 또는 탄화수소를 포함하는 준결정성(semi crystalline) 카본블랙; 및
상기 준결정성 카본블랙보다 규칙적으로 배열된 결정구조를 가지는 결정성(crystalline) 카본블랙을 포함하고,
상기 준결정성 카본블랙 : 상기 결정성 카본블랙의 중량 혼합비는 1 : 0.25 내지 0.5 인,
승용차용 타이어 고무 조성물. - 제 1 항에 있어서,
원료고무를 더 포함하고,
상기 원료고무는, 100 중량부이고,
상기 준결정성 카본블랙은, 35 내지 45 중량부이며,
상기 결정성 카본블랙은, 10 중량부 내지 20 중량부인,
승용차용 타이어 고무 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 결정성 카본블랙은, 비표면적이 28 m2/g 내지 34 m2/g 인,
승용차용 타이어 고무 조성물. - 카본블랙 파우더를 압축하는 단계; 및
압축된 상기 카본블랙 파우더를 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 열처리단계는,
플라즈마 가스 분위기에서, 700도 내지 800도에서 1 분 내지 3 분에서 수행되는,
승용차용 타이어 고무 조성물의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220165484A KR20240081832A (ko) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 승용차용 타이어 고무 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220165484A KR20240081832A (ko) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 승용차용 타이어 고무 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240081832A true KR20240081832A (ko) | 2024-06-10 |
Family
ID=91482603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220165484A KR20240081832A (ko) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 승용차용 타이어 고무 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240081832A (ko) |
-
2022
- 2022-12-01 KR KR1020220165484A patent/KR20240081832A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102147517B1 (ko) | 실란트층 및 흡음재층을 포함하는 타이어 | |
| EP1457308B1 (en) | Pneumatic tire having built-in sealant layer and preparation thereof | |
| US9517661B2 (en) | Low noise tire | |
| CN110395077A (zh) | 自修复轮胎 | |
| CN102950974A (zh) | 充气轮胎及其制造方法 | |
| KR102084128B1 (ko) | 실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어 | |
| CN115175818B (zh) | 轮胎 | |
| KR101437679B1 (ko) | 공기압 타이어 | |
| EP3925803A1 (en) | Tire comprising a sealant layer and an acoustic absorbent layer | |
| JP2022048243A (ja) | タイヤ | |
| KR20240081832A (ko) | 승용차용 타이어 고무 조성물 | |
| CN109551964B (zh) | 跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包 | |
| CN113236695B (zh) | 一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法 | |
| JP2005023219A (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| KR20190115629A (ko) | 실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어 | |
| KR100990125B1 (ko) | 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물 | |
| KR101016369B1 (ko) | 타이어 트레드 고무조성물 | |
| EP4227119A1 (en) | Tyre cavity resonance noise absorber | |
| EP4129715A1 (en) | Cavity noise reduction tire | |
| EP3213937B1 (en) | Vibration suppression tire | |
| EP4450302A1 (en) | Tire comprising sealant layer and sound-absorbing material layer | |
| KR102571716B1 (ko) | 공명음 저감 타이어 | |
| JP2024060451A (ja) | タイヤ | |
| KR20230019669A (ko) | 공명음 저감 타이어 | |
| CN114537049A (zh) | 轮胎 |