KR910006765B1 - 개량된 가공조제를 내포하고 있는 트레드 조성물을 갖는 타이어 - Google Patents

개량된 가공조제를 내포하고 있는 트레드 조성물을 갖는 타이어 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

개량된 가공조제를 내포하고 있는 트레드 조성물을 갖는 타이어
본 발명은, 발열성이 저하됨은 물론 취급성, 내구성 및 회전 저항성이 개선된, 좀더 용이하게 가공할 수 있는 타이어에 관한 것인데, 상기 타이어는, A 최소한 하나의 고무; B 유효량의 경화제; C 카본 블랙; 및 i C12-C50파라핀 왁스와 ii 사스테아린산 펜타에리스리톨로 구성된 D 가공조제로 되어 있는 배합물을 경화하여 형성된 트레드 조성물을 갖고 있는데, 상기 가공조제는 바람직하게는 탄산칼슘과 같은 캐리어를 또한 포함할 수 있다.
현대 타이어의 트레드는 표준성능을 갖추어야 하는데 이 표준성능은 폭 넓은 특성이 요구되고 있다. 즉 타이어 트레드용에 적합한 조성물은, 특히 고온에서, 바람직한 강도와 신장율 뿐만 아니라 양호한 균열 저항성 및 요구되는 회전 저항성을 위하여 저주파에서의 낮은 탄 델타(tam delta)값을 나타내어야 한다. 여기에 더하여, 기동성 및 핸들 조절을 위하여 높은 복소동적 탄성율 complex dynamic modulus 이 필요하다.
고무, 경화제 및 카본 블랙만으로 구성된 고무조성물은 무니점도 Mooney viscosity 가 너무 높아 무리없이 타이어 트레드 조성물로 가공되기는 어렵다고 오랫동안 인식되어 왔다. 따라서 여러 가지 용도에 있어서 관습적으로, 가공하기전에 고무에 방향족 오일을 가하여 고무조성물의 무니점도를 저하시킴으로서 용이하게 가공할 수 있을 정도로 만들어 왔다.
그러나, 상기 오일을 과량으로 첨합하면 생성되는 조성물의 인장특성, 특히 인장강도 및 인장 탄성율에 역효과를 일으킨다는 것이 판명되었다. 따라서 타이어 트레드 조성물의 가공성을 증대시키며 경화 조성물의 인장특성에 역효과를 주지 않는 가공조제를 얻는 것이 요망된다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 용이하게 가공될 수 있는 조성물로 구성된 트레드를 갖고 있는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은, 개선된 회전 저항성을 나타내며, 용이하게 가공되는 트레드를 갖는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은, 트레드의 굴곡 탄성율이 개선되고, 용이하게 가공되는 타이어를 제공하는 것이다.
이들 목적 및 기타 부가목적들은 하기 기술 및 첨부된 실시예부터 좀더 명백해질 것이다.
본 발명은, 하기 (A),(B),(C) 및 (D)로 구성된 배합물을 경화하여 형성된 트레드 조성물을 갖는 타이어에 관한 것이다.
(A) 최소한 하나의 적합한 고무; (B) 유효량의 경화제; (C) 카본블랙; 및 (D) 하기 (i) 및 (ii)로 구성된 가공조제; (i)C12-C50파라핀 왁스; 및 (ii) 사스테아린산 펜타에리스리톨.
본 발명 타이어는 용이하게 가공되며 경화시 요망되는 회전 저항성, 굴곡강도 및 내 발열성을 나타내는 트레드 조성물을 갖는다.
본 발명의 타이어에 사용되는 타이어 트레드 조성물은, (A) 최소한 하나의 적합한 고무; (B) 경화제; (C) 카본블랙; 및 (i) C12-C50파라핀 왁스; 와 (ii) 사스테아린산 펜타에리스리톨로 구성된 (D) 가공조제로 구성되어 있다.
트레드 조성물의 고무 성분은 타이어 트레드 소재에 적합한 어떤 고무로도 구성될 수 있는데, 그와 같은 고무는 타이어 배합 분야의 통상적인 기술자에게 잘 알려져 있다. 그러한 고무들은 예시하면, 천연고무, 시스-폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 에멀죤 폴리 스티렌-부타디엔, 에틸렌 프로필렌 비공액디엔 3원 공중합체 및 폴리 아크릴로 니트릴-부타디엔 이 있다. 또한 2개 이상의 고무의 혼합물도 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예 사용된 경화제는, 고무성분을 바람직하게 가황화하는데 적합한 경화제도 포함할 수 있다. 통상적으로, 고불포화 고무에는 유황 또는 2- 4-모르폴리닐디티오 벤조티아졸, 테트라메틸티우람 디술피드, 테트라에틸티우람 디술피드, 디펜타메틸렌티우람 헥사술피드, N,N'-카프로락탐 디술피드등과 같은 유황 공여체가 사용될 수 있다.
선택적으로 및 또는 부가적으로, 적당한 환경에서 사용된 경화제에는 벤조일 과산화물, 1,3-비스 t-부틸퍼옥시이소프로필 벤젠, 부틸 4,4-비스 t-부틸퍼옥시 발러레이트, p-클로로벤조일 과산화물, 큐멘히드로 과산화물, t-부틸큐밀 과산화물, t-부틸퍼벤조에이트, 디-t-부틸 과산화물, 디큐밀 과산화물, 2,5-디메틸-2,5-디-t-부틸퍼옥시헥산, 2,5-디메틸-2,5-디-t-부틸-퍼옥시헥스-3-인, 4-메틸-2,2-디-t-부틸퍼옥시펜탄등과 같은 히드로 과산화물이 포함된다.
또한, 유황 또는 유황 공여체가 경화제로 사용된 경우에는 유황 경화 촉진제도 가해질 수 있다. 사용될 수 있는 유황 경화 촉진제에는 N,N'-디부틸티오우레아, 2-메트캅토이미다졸린, 테트라메틸티오우레아 등과 같은 티오우레아; N,N'-디페닐구아니딘등과 같은 구아니딘 유도체; 디부틸크산틴산 아연등과 같은 크산틴산 염; 디메틸디티오 카르밤산 아연, 디에틸디티오 카르밤산 아연, 디부틸디티오 카르밤산 아연, 디에틸디티오 카르밤산 나트륨 등과 같은 디티오 카르밤산염; 디펜타메틸렌티우람 디술피드, 디펜타메틸렌티우람 헥사술피드, 테트라부틸티우람 모노술피드, 테트라과에틸티우람 모노술피드, 테트라에틸티우람 모노술피드, 테트라에틸티우람 디술피드 등과 같은 티우람술피드; 메르캅토벤즈이미다졸, 메르캅토벤즈티아졸, 2,2-디벤조티아질디술피드, 징크 2-메르캅토벤조티아졸 등과 같은 헤테로 고리 화합물; 및 N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸술펜아미드, X-t-부틸벤조티아질술펜아미드, N-시클로헥실-2-벤조티아질 술펜아미드, N,N'-디이소프로필-2-벤조티아질술펜아미드등과 같은 술펜아미드가 포함된다.
일반적으로, 100중량부의 고무당 약 0.2-약 5, 바람직하게는 약 0.5-약 3, 및 좀더 바람직하게는 약 0.5-약 1.5중량부의 경화제가 사용된다.
유황 경화 촉진제가 사용된 경우, 유황 경화 촉진제는 일반적으로 100중량부의 고무당, 약 0.1-약 5중량부, 바람직하게는 약 0.3-약 3.0중량부의 양으로 존재한다. 가장 바람직하게는 100중량부의 고무당 약 0.3부-약 1.0부의 촉진제가 사용된다.
본 발명의 타이어 트레드 조성물의 카본블랙 성분은 타이어 트레드에 통상적으로 사용되는 어떤 카본블랙도 포함될 수 있다. 이와 같은 카본블랙을 예시하면, N330블랙과 같은 고내마모성 블랙; N339, N347 및 N375블랙과 같은 고내마모성-고구조 블랙; N220 및 N234블랙과 같은 반초(半超) 내마모성 블랙; 및 N110블랙과 같은 초내마모성 블랙이 있다. 또한 둘이상의 카본블랙 혼합물도 사용될 수 있다.
통상적으로, 카본블랙은 100중량부의 고무당 약 30-약 100중량부의 양으로 존재한다. 새 타이어에는 카본블랙이 가장 바람직하게는 약 50-약60phr(parts per hundred parts of rubber) 존재하는 반면에, 재생 타이어에서는 카본 블랙 함량이 가장 바람직하게는 약 60-약 80phr의 범위에 있다.
본 발명의 타이어에서 사용된 가공조제는 (i) C12-C50파라핀 왁스 및 (ii) 사스테아린산 펜타에리스리톨로 구성된다. 왁스 성분이 C12-C50내에서의 넓은 범위의 중합체를 함유하는 것은 매우 바람직하다. 일반적으로, 사스테아린산 펜타에리스리톨 대 파라핀 왁스의 중량비는 약 12 : 1-약 2 : 1, 바람직하게는 약 10 : 1-약 4 : 1, 가장 바람직하게는 약 8 : 1-약 5 : 1이다.
가공조제 성분은 분리하여 별도로 첨가될 수도 있으나, 상기 성분들을 트레드 조성물에 첨합하기 전에 적절한 캐리어와 함께 미리 배합하는 것이 바람직하다. 활석, 실리카, 카본블랙등과 같은 여러 가지 적당한 캐리어가 사용될 수 있는 데, 탄산 칼슘이 특히 바람직하캅람직하게는, 상기 캐리어는 캐리어/파라핀/사스테아린산 펜타에리스리톨 배합물의 약 10-약 75중량%, 좀더 바람직하게는 약 20-약 40중량%로 구성된다.
통상적으로, 100중량부의 고무당 약 0.5-약 10중량부의 가공조제가 사용된다. 바람직하게는, 100중량부의 고무당 약 1-약 7, 좀더 바람직하게는 약 2-약 5부의 가공조제가 사용된다.
상술한 고무, 경화제, 카본블랙 및 가공조제외에, 본 발명의 타이어 트레드 조성물은, 산화아연, 강화제, 충진제, 익스텐더 오일, 가소제, 분해 방지제등을 또한 포함할 수 있는데, 이들 모든 부가적인 성분은 고무 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
고무 100그람당 10그람 이상의 산화아연이 사용될 수도 있으나, 바람직하게는 약 2-약 10그람이 사용된다. 가장 바람직하게는 고무 100그람당 약 3-약 5그람의 산화아연이 사용된다.
본 발명의 트레드 조성물은 통상적으로, 적절한 혼합기구(반버리(상표 : Banbury)형 밀폐식 혼합기, 2본롤밀등과 같은)에서 경화제 조성물을 제외한 모든 성분을 우선 혼합하여 배합한다. 이와 같은 혼합은, 다소 혼합시간에 장단이 있을 수 있으나, 통상적으로 약 5분이 소요된다. 이 혼합작업은 실온 이하의 온도로부터 약 150℃ 이상까지 사이의 온도에서 수행될 수 있다. 경화제의 활성온도 이상의 혼합온도가 사용되면, 혼합이 완결된 후, 배합된 고무를 상기 활성 온도 이하로 냉각시키거나 냉각되도록 방치한다. 다음에 통상 110℃까지의 온도에서 경화제 조성물이 계속되는 혼합 및 분쇄에 의하여 배합물에 혼화된다.
다음에, 배합된 조성물은 적절한 다이를 통하여 압출되어 미경화 트레드 슬라드(tread slab)를 형성하는데, 이 슬라브는 당 분야의 숙련자에게 잘 알려진 방법으로 사용되어 본 발명의 타이어를 생산할 수 있다.
본 발명의 타이어는 보다 효과적이고 경제적으로 생산될 뿐 아니라, 요망되는 강도 및 내구성을 나타내는 트레드 조성물을 갖는다. 또한 상기 타이어는 바람직한 회전 저항성, 마찰 저항성 및 취급상 뛰어난 특성이 있다.
[실시예]
하기 실시예는 본 발명을 좀더 예시하기 위한 것이며 어떤 방법으로도 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
[실시예 1과 2 및 비교실험 A]
표 1(중량부수로 표시)에 표시된 성분을 사용하여 몇 개의 고무 조성물을 하기 방법으로 배합하였다. B형 반버리(상표) 밀폐식 혼합기의 속도를 No.2에 설정하고 수(水) 냉각장치를 가동시킨 상태에서 스티렌-부타디엔고무(에멀존 SBR 1500) 및 폴리부타디엔(폴리부타디엔 1203)을 투입하였다. 1분 후, 카본블랙(N234)의 반을 혼합기에 투입하였다. 다시 2분 후에 나머지 카본블랙을 산화아연, 스테아린산, 산화방지제(Flexone[상표] 7L, N-페닐-N'(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민), 방향족 오일(Sundex[상표]790), 오존 균열방지제(Sunproof Improved[상표], 왁스성 물질의 혼합물, m.p.60°-65℃) 및 (실시예에는)가공조제와 함께 가열하였다. 5분간 더 혼합을 계속한 후, 얻어진 마스터뱃치를 혼합기로부터 꺼냈다.
하기와 같이 각 마스터뱃치의 경화된 샘플을 제조하였다. 100부의 고무가 존재할 정도로 충분한 양의 각 마스터뱃치를 유황 1.5부, 2(4-모르폴리닐메르캅캅) 벤조티아졸(Delae MOR) 0.5부 및 티오카르바밀 술펜아미드 1.0부와 함께 배합하였다. 배합된 소재를 시트화하여 경화용으로 샘플을 잘랐다.
[표 1]
Figure kpo00001
가공조제 I-탄산칼슘 29.5중량%; C12-C50왁스 8.9중량%; 및 PNTS 61.6중량%로 구성된 배합물
가공조제 II-탄산칼슘 27.1중량%; C12-C50왁스 10.9중량%; 및 PNTS 62중량%로 구성된 배합물
각 샘플의 초기 무니점도를, 177℃에서 10분간 경화된 샘플의 응력 변형관계 및 동적성질과 함께 측정하여 그 결과를 표 2에 요약하였다.
[표 2]
Figure kpo00002
상기 결과는 본 발명의 트레트 조성물의 인장특성이 바람직하다는 것을 나타내고 있다.
또한 본 발명의 조성물에 의하여 나타난, 25°-75℃, 주파수 11Hz에서의 탄델타 값은 비교실험의 해당값 보다 낮은데, 이는 본 발명의 타이어가 우수한 회전 저항을 나타냄을 의미한다. 또한 75°-100℃에서의 낮은 탄 델타값은 본 발명의 배합물이 발열성을 저하시키며 내구성을 개선시킴을 보여주고 있다.
뿐만 아니라. 본 발명의 실시예는 증가된 굴곡 탄성을 나타내는데 이는 본 발명의 타이어의 개선된 취급적성을 의미한다.
[실시예 3 및 비교실험 B]
상기 실시예와 본질적으로 동일한 방법을 사용하여 몇 개의 고탄성율의 타이어 트레드 소재를 제조하였다. 사용된 성분은, 천연고무(5CV형), 고 비닐(85% 비닐 그룹)부타디엔 고무, 및 스티렌-부타디엔 고무 용액이 사용된 점을 제외하고는 상기 실시예에서 사용된 것과 동일하였다. 만들어진 마스터뱃치를 하기 표 3에 요약한다.
[표 3]
Figure kpo00003
경화 촉진제로서 0.5부의 디티오모르폴린을 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 같이 상기 마스터뱃치를 경화하였다. 그 샘플의 동적성질 및 응력 변형관계를 측정하여 그 결과를 표 4에 요약한다.
[표 4]
Figure kpo00004
상기 표 4의 데이터는, 비교 실험 B에 비하여 실시예 3의 조성물의 무리점도가 낮음(가공성은 증가)에도 불구하고, 이와 같은 조성물의 인장특성이 대략 같으며, 본 발명의 조성물의 동적성질이 크게 개선되었음을 나타내고 있다.

Claims (18)

  1. 하기 (A), (B), (C) 및 (D)로 구성된 배합물을 경화하여 형성된 트레드 조성물을 갖은 타이어.
    (A) 최소한 하나의 적합한 고무; (B) 유효량의 경화제; (C) 카본블랙; 및 (D) 하기 (i) 및 (ii)로 구성된 가공조제; (i) C12-C50파라핀 왁스; 및 (ii) 사스테아린산 펜타에리스리톨.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고무가, 천연고무, 시스-폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 용액 폴리(스티렌-부타디엔), 에멀존 폴리(스티렌-부타디엔), 에틸렌/프로필렌/비공액 디엔 3원 공중합체 및 폴리(아크릴로 니트릴-부타디엔)으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 최소한 하나의 성분인 타이어.
  3. 제1항에 있어서, 0.2-5phr의 경화제가 존재하는 타이어.
  4. 제3항에 있어서, 0.5-3phr의 경화제가 존재하는 타이어.
  5. 제4항에 있어서, 0.5-1.5phr의 경화제가 존재하는 타이어.
  6. 제1항에 있어서, 성분(ii) 대 성분(i)의 중량비가 12 : 1-2 : 1인 타이어.
  7. 제6항에 있어서, 성분(ii) 대 성분(i)의 중량비가 10 : 1-4 : 1인 타이어.
  8. 제7항에 있어서, 성분(ii) 대 성분(i)의 중량비가 8 : 1-5 : 1인 타이어.
  9. 제1항에 있어서, 가공조제가 캐리어를 또한 포함하는 타이어.
  10. 제9항에 있어서, 상기 캐리어가 탄산칼슘인 타이어.
  11. 제10항에 있어서, 상기 캐리어가 상기 가공조제의 10-75중량%로 구성되는 타이어.
  12. 제1항에 있어서, 0.5-10phr의 가공조제가 존재하는 타이어.
  13. 제12항에 있어서, 1-7phr의 가공조제가 존재하는 타이어.
  14. 제13항에 있어서, 2-5phr의 가공조제가 존재하는 타이어.
  15. 제1항에 있어서, 30-100phr의 카본블랙이 존재하는 타이어.
  16. 제15항에 있어서, 50-80phr의 카본블랙이 존재하는 타이어.
  17. 하기 (A), (B), (C) 및 (D)로 구성된 배합물을 경화하여 형성된 트레드 조성물을 갖는 타이어.
    (A) 천연고무, 시스-폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 용액 폴리(스티렌-부타디엔), 에멀존 폴리(스티렌-부타디엔), 에틸렌/프로필렌/비공액디엔 3원 공중합체 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔)으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 고무; (B) 0.2-5phr의 경화제; (C) 30-100phr의 카본블랙; 및 (D) 하기 (i) 및 (ii)로 구성된 0.5-10phr의 가공조제; (i) C12-C50파라핀 왁스; 및 (ii) 사스테아린산 펜타에리스리톨(여기서 사스테아린산 펜타에리스리톨 대 C12-C50파라핀 왁스의 중량비는 12 : 1-2 : 1이다)
  18. 제17항에 있어서, 상기 가공조제가 탄산칼슘을 또한 포함하는 타이어.
KR1019880013269A 1987-10-22 1988-10-12 개량된 가공조제를 내포하고 있는 트레드 조성물을 갖는 타이어 KR910006765B1 (ko)

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US112178 1998-12-14

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