KR950003150B1

KR950003150B1 - 빙상마찰저항이 우수한 타이어트레드용 고무조성물

Info

Publication number: KR950003150B1
Application number: KR1019910020021A
Authority: KR
Inventors: 남효승; 김휘중; 이범진; 이경남
Original assignee: 한국타이어제조주식회사; 홍건희
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1995-04-01
Also published as: KR930010100A

Abstract

내용 없음.

Description

빙상마찰저항이 우수한 타이어트레드용 고무조성물

본 발명은 빙상마찰저항이 우수한 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 극단적인 고분자량의 미가교 분쇄고무가 혼입된 내마모성과 빙상마찰저항이 우수한 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

종래, 타이어 고무성형품에 대해 빙설로상에서의 슬립(Slip)의 방지를 위한 여러가지 방법이 소개된 바 있는데, 예를들면, (1) 타이어에 스파이크를 사용하는 방법이 일본특개소 50-71003호에 소개되어 있고, (2) 유리등의 경질분말을 혼입한 기술이 일본특개소 46-31731호에 소개되어 있으며, (3) 빙상마찰저항이 큰 폴리머를 사용하는 기술도 있고, (4) 일본특개소 53-133248호에는 가교된 분쇄고무를 혼입한다고 게재되어 있다.

하지만, 상기의 (1), (2)의 방법은 빙질은 아닌 실온이상의 노면에서는 오히려 타이어의 트레드면에 손상을 주어 조기 마모의 원인이 될 뿐 아니라 노면에도 손상을 주게 되므로 분진공해를 야기시키는 문제가 있다. 그리고, (3)의 방법은 저온에서 유연성을 갖는 폴리머를 트레드용 고무조성물에 사용하는 기술이지만, 단지 빙설노면에 접촉되는 면적을 높힐 수 있을 뿐 스파이크의 역할은 갖지 못하므로 역시 빙상마찰저항의 향상에 한계를 가지고 있으며, (4)의 방법은 저온에서는 높은 경도를 나타내고 실온영역에서는 유연성을 나타내는 가교된 분쇄고무를 통상의 트레드용 고무조성물에 혼입하는 방법을 사용하고 있지만, 이 경우에 분쇄고무가 이미 가교되어 있기 때문에 분쇄고무와 통상의 트레드 고무간의 접착이 불충분하게 되어 타이어주행에 의한 피로조건 때문에 분쇄고무가 견디지 못하고 통상의 고무에서 떨어져 나가게 되어 빙상마찰저항 및 내마모성이 급격히 감소되는 단점이 있다.

이에 본 발명자는 이러한 종래의 문제점을 해소시키고 빙상에서의 마찰저항이 크고 고무간의 접착력이 우수한 타이어 트레드용 고무조성물을 개발하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 빙상에서와 같은 저온에서는 고도로 경화하고, 그 이상의 온도에서는 연화하는 성질을 갖는 분쇄고무를 미가교의 상태로 통상의 고무에 혼입시키게 되면 고무간에 접착력이 향상되어 빙상마찰저항과 내마모성이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물을 얻을 수 있다는 결과에 도달하여 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 빙상마찰저항과 내마모성이 우수한 타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 무게평균 분자량이 200만 이상인 미가교의 분쇄고무를 통상의 고무 100중량부에 대해 5 내지 40중량부 혼입시킨 후 가교시켜서 된 빙상마찰저항이 우수한 타이어 트레드용 고무조성물인 것을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 타이어 트레드용의 통상의 고무조성물에 극단적인 고분자량을 갖는 미가교 분쇄고무를 혼입 및 가교시켜서 된 고무조성물로서 본 발명에서 사용하는 분쇄고무는 무게평균 분자량이 200만 이상의 범위에 있는 미가교 분쇄고무이다.

상기의 분쇄고무로서 무게평균 분자량이 만일 200만 미만인 것을 사용할 경우에는 고무의 혼련시 미크론의 단위 이하로 통상의 고무중에 완전 분산이 되기 때문에 타이어 트레드등의 빙상마찰저항의 향상을 기대할 수 없게 된다. 또한, 본 발명과 같이 미가교된 분쇄고무를 사용하는 이유는 가교된 분쇄고무가 통상의 고무와는 접착력이 약하여 결과적으로 빙상마찰저항과 내마모성을 저하시키기 때문이다.

일반적으로 미가교된 고무에 가교된 고무를 붙여서 가교시킬 경우 그 경계면의접착력은 약하나 미가교된 고무에 미가교된 고무를 붙여서 가교를 시키면 고무간의 접착력이 훨씬 강하게 된다. 본 발명에서는 미가교된 트레드용 고무조성물에 미가교된 분쇄고무를 혼입하는 것이므로 가교된 트레드에서의 트레드고무와 혼입된 분쇄고무 사이의 접착력은 상당히 강하다.

본 발명에서 사용된 미가교분쇄고무는 분자량이 극히 크기 때문에 혼입시에 분쇄고무의 모양이 변하지 않고 혼입이 가능하나 통상의 천연고무, 스티렌-부타디엔고무, 부타디엔고무등은 혼입시 열이나 압력을 견딜만큼 분자량이 크지 않기 때문에 완전분산된다. 따라서, 본 발명은 통상의 고무를 사용하지 않고 평균분자량이 200만 이상의 미가교된 분쇄고무를 트레드고무에 혼입시킴으로써 미가교 분쇄고무의 형태를 유지시킬뿐만 아니라 그 분쇄고무 입자가 빙상노면을 긁어서 빙상마찰계수를 향상시키도록 한 것이다.

다만, 미가교된 고무의 경우에는 가교된 고무와는 달리 분쇄할 수 있을 만큼 큰 경도를 갖지 못하므로 영하 20℃ 이하의 저온에서 분쇄가 가능하며, 통상의 미가교된 분쇄고무뿐 아니라 무게평균 분자량이 200만 이상의 미가교된 분쇄고무를 혼입하는 경우에도 통상의 조건(배합 및 압출 : 130℃)에서 공정을 하게 되면, 통상의 고무조성물에 완전분산하게 되므로 배합 및 압출공정에서는 80℃ 이하의 저온에서 가공해야만 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 미가교된 분쇄고무로는 보다 구체적으로 노보넨(Norbornene) 고무를 대표적인 예로 들 수 있으며, 그 이외에 본 발명을 손상시키지 않는 범위 내에서 상기 범위에 속하는 고무라면 모두 포함될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 미가교 분쇄고무의 사용량은 통상의 고무 100중량부에 대해 5 내지 40중량부를 첨가하면 된다. 만일 미가교 분쇄고무의 사용량을 5중량부 미만으로 할 경우에는 분쇄고무의 양이 적기 때문에 빙설로상에서 슬립을 방지하기에는 불충분하므로 빙상스키드저항의 향상을 기대할 수 없게 되고, 반대로 40중량부를 초과하여 사용할 경우에는 분쇄고무의 양이 너무 많기 때문에 슬립방지를 위한 분쇄고무의 역활보다는 고무의 경도가 높아지게 되어 노면에 접촉되는 면적이 크게 감소하므로 빙상마찰저항이 향상되지 않게 된다. 따라서, 상기 양의 범위내에서 미가교된 분쇄고무를 첨가하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명한다. 본 발명은 다음의 실시예에 국한되는 것은 아니며, 실시예에서 특별한 언급이 없는 이상 단위는 모두 중량부이다.

[실시예 1]

다음 표 1의 조성으로 혼합한 혼합물을 160℃에서 20분간 가열하여 고무 조성물을 제조하였다. 이 조성물의 경도, 빙상스키드 저항 및 내마모성특성은 다음 표 2와 같다.

[비교예 1 내지 3]

[표 1]

① 노보덴 고무(프랑스의 CdF사 제품 "NORSOREX") 100중량부와 방향족계 오일 40중량부와의 혼합물로써 무게평균분자량이 300만이다.

② 노보넨고무(①과 동일) 100중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 1중량부, ISAF 카본블랙 30중량부, 실리카계 보강제 10중량부, 방향족계 오일 40중량부, 유황 2중량부, 촉진제 1.5중량부 및 노화방지제 2중량부의 배합물로서 25메쉬를 통과시킨 것이다.

③ 천연고무(SMR 5, 무게평균분자량 140만) 100중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 1중량부, ISAF 카본블랙 80중량부, 유황 5중량부, 촉진제 2중량부 및 노화방지제 2중량부의 배합물로서 25메쉬를 통과시킨 것이다.

[표 2]

④ ASTM D-2240-85 시험법에 따라 쉬어(Shear) A 경도를 측정함.

⑤ 포터블 스키드 테스터기(Portable Skid Tester : Stanley London : Portable Skid Resistance Tester, DSIR Road Research Laboratory)로 측정하였으며, 수치가 높을 수록 성능이 좋음.

⑥ ASTM D-2228-83 시험법(Pico 마모시험)에 따라 측정한 결과를 지수로 표현한 것이며, 수치가 높을수록 성능이 좋음.

싱기 실시예 1과 비교예 1 내지 3의 고무조성물은 동일하지만 비교예 1에서는 노보넨고무를 사용하지 않은 경우이고, 비교예 2는 분말이 아닌 것을 사용한 경우이며, 비교예 3은 무게평균 분자량이 140만의 천연고무 미가교고무분말을 사용한 경우로서, 그 결과는 상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명 실시예 1에 따른 타이어 트레드용 고무조성물은 비교예들 보다 특히 빙상스키드 저항과 내마모성에서 현저히 우수함을 알 수 있다.

[실시예 2 내지 4]

다음 표 3의 조성으로 혼합한 혼합물을 160℃에서 20분간 가열하여 고무 조성물을 제조하였다. 이 조성물의 경도, 빙상스키드 저항 및 내마모성특성은 다음 표 4와 같다.

[비교예 4 내지 6]

[표 3]

② 표 1의 경우와 같다.

⑦ 배합물 ②를 160℃에서 20분간 가열하여 조제한 가교물의 분쇄물로서 25메쉬를 통과시킨 것이다.

[표 4]

④ 표 2의 경우와 같음.

⑥ 표 2의 경우와 같음.

⑧ 시편을 아스팔트상에서 0.5mm를 마모시킨 후 표 2의 ⑤와 동일한 방법으로 시험함.

⑨ ASTM D4482-85 시험법(Fatigue to Failure Test)에 따라 측정한 결과로서 수치가 높을수록 성능이 좋음.

상기 실시예 2 내지 4와 비교예 4 내지 6은 미가교 분쇄분말과 가교 분쇄분말 및 이들의 사용량에 따른 특성비교를 하기 위한 것으로서, 고무조성물은 동일하지만 통상의 고무 100중량부에 대하여 실시예 2 내지 4는 미가교 분쇄불말을 사용하면서 사용량을 본 발명의 범위내인 각각 10, 25 및 35 중량부를 사용하는 경우이고, 비교예 4는 가교 분쇄분말 25중량부를 사용하는 경우이며, 비교예 5와 6의 경우는 미가교 분쇄분말을 사용하지만 사용량을 본 발명의 범위외인 3중량부와 45중량부를 사용한 것이다.

상기 표 4에 의하면, 실시예 2 내지 4의 경우를 비교예 4와 비교하여 보면 내피로성 및 내마모성면에서 극히 우수함을 알 수 있는데 이것은 본 발명의 경우 미가교 분쇄고무가 통상의 고무에서 이탈되지 않음을 나타내는 것이다. 특히 비교예 5의 경우와 같이 미가교 분쇄고무의 사용량을 3중량부로 사용하면, 빙상스키드 저항이 극히 낮게 나타나며, 비교예 6의 경우와 같이 미가교 분쇄고무의 사용량을 45중량부로 사용해도 빙상스키드 저항이 극히 낮을 뿐 아니라 내피로성도 감소하게 됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 통상의 고무용 배합제를 통상의 합성고무 또는 천연고무에 혼합하여 얻은 고무조성물에 상기와 같은 분쇄고무를 혼입한 후 가교시켜 얻어진 본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은, 이것을 타이어 트레드에 사용함으로써 빙상에서는 마찰저항이 크게 되고, 주행시의 피로에 의해 접착력이 떨어짐을 방지하기 때문에 빙상마찰저항 및 내마모성을 유지하는 고무성형품을 만들 수 있게 된다.

Claims

타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 무게평균 분자량이 200만 이상인 미가교의 분쇄고무를 통상의 고무 100중량부에 대해 5 내지 40중량부 혼입시킨 후 가교시켜서 된 것을 특징으로 하는 빙상마찰저항이 우수한 타이어 트레드용 고무조성물.