KR100506842B1 - Tread rubber composition for bus and truck tire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다. The present invention relates to tread rubber compositions for truck and bus tires.
본 발명의 트레드 고무조성물은 환경 유해물질로 대두되고 있는 공정조제중 아로마틱 오일(aromatic oil) 대신 수소치환된 우드로진의 메틸에스테르(Methylester of hydrogenated wood rosin) 및 스테아린산(stearic acid)을 포함하도록 하여 내마모특성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물을 제공할 수 있다.The tread rubber composition of the present invention includes methyl ester of hydrogenated wood rosin and stearic acid instead of aromatic oil in the process formulations that are emerging as environmentally harmful substances. It is possible to provide a tread rubber composition for truck and bus tires that can improve wear characteristics.
Description
본 발명은 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다. The present invention relates to tread rubber compositions for truck and bus tires.
본 발명의 트레드 고무조성물은 환경 유해물질로 대두되고 있는 공정조제중 아로마틱 오일(aromatic oil) 대신 수소치환된 우드로진의 메틸에스테르(Methylester of hydrogenated wood rosin) 및 스테아린산(stearic acid)을 포함하도록 하여 내마모특성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.The tread rubber composition of the present invention includes methyl ester of hydrogenated wood rosin and stearic acid instead of aromatic oil in the process formulations that are emerging as environmentally harmful substances. The present invention relates to a tread rubber composition for truck and bus tires that can improve wear characteristics.
타이어의 공정조제 중 타이어의 배합과정에 있어서 기기에 걸리는 힘을 최소화하며, 공정을 원활하게 하기 위해 첨가되는 파라핀 오일이나 아로마틱 오일 등 타이어 산업에서 주로 사용하는 배합 공정유는 현재 환경 유해물질로 사용을 제한하려는 움직임이 유럽 및 전세계적으로 확산되고 있는 추세이다. 또한 이러한 공정유는 상기에서 언급한 역할 이외에 고무조성물을 배합 후 타이어의 성능 측면에서 볼 때 가류 후 고무 화합물의 경도 하락 및 내마모 특성의 하락을 초래한다.The process oils used in the tire industry, such as paraffin oil and aromatic oils, which are added to make the process smooth, are minimized. Restrictions are spreading across Europe and around the world. In addition, such process oils, in addition to the above-mentioned roles, in view of the performance of the tire after blending the rubber composition causes a decrease in hardness and wear resistance of the rubber compound after vulcanization.
현재 오일의 연구 및 적용 추진 현황은 공정유 내에 함유된 벤젠류 및 기타 유해물질을 최소화한 오일을 적용하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 이와 같은 경우 원가의 현저한 상승 및 고무화합물의 물성 중 유리전이온도(Tg)의 현저한 변화로 인해 내마모 특성의 현저한 하락을 초래하기 때문에 대량생산의 적용에 한계점을 내포하고 있다. Currently, the research and application of the oil is under way to apply the oil to minimize the benzene and other harmful substances contained in the process oil. In this case, however, a significant increase in the cost and a significant change in the glass transition temperature (Tg) in the properties of the rubber compound causes a significant decrease in the wear resistance, which implies a limitation in the application of mass production.
따라서 상기와 같이 고무배합시 공정유의 역할을 하면서 종래 공정유의 단점을 해결할 수 있는 수단이 필요한 실정이나 아직까지 이에 대한 명확한 대안이 없는 실정이다.Therefore, a situation that requires a means to solve the shortcomings of the conventional process oil while acting as a process oil in the rubber compound as described above, but there is no clear alternative to this yet.
본 발명은 종래 타이어 산업에서 배합공정유로 사용하는 아로마틱 오일 대신 수소치환된 우드로진의 메틸에스테르 및 스테아린산을 적절히 사용함으로써 환경친화적이며, 내마모특성을 향상시킬 수 있는 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. The present invention is environmentally friendly by appropriately using methyl ester of hydrogen substituted wood rosin and stearic acid instead of aromatic oils used as blending process oils in the tire industry in the related art, and a tread rubber composition for truck and bus tires that can improve wear resistance characteristics. It is for the purpose of providing.
본 발명의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물은 위에서 언급한 목적 해결을 위하여 공지의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 수소치환된 우드로진 메틸에스테르 2∼10중량부, 스테아린산 3∼6중량부 포함한다.The tread rubber composition for truck and bus tires of the present invention, in the known tread rubber composition for truck and bus tires for solving the above-mentioned object, is hydrogen-substituted wood rosin methyl ester 2 to 10 to 100 parts by weight of the raw material rubber Parts by weight and 3 to 6 parts by weight of stearic acid.
본 발명에서 원료고무는 천연고무나 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌 고무, 스티렌-부타디엔-니트릴 고무, 니트릴 고무, 시스함량이 94% 이상인 이소프렌과 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 천연고무와 위에서 언급한 합성고무가 동일한 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 원료고무로서 트레드 고무조성물의 원료고무로서 널리 사용하고 있는 천연고무를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the raw material rubber is used alone or synthetic rubber such as natural rubber or butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, styrene rubber, styrene-butadiene-nitrile rubber, nitrile rubber, and isoprene each having a cis content of 94% or more. It is possible to use mixed rubbers in which the above mentioned synthetic rubbers are mixed in the same ratio. In the present invention, it is preferable to use natural rubber widely used as the raw material rubber of the tread rubber composition as the raw material rubber.
본 발명의 주요 구성성분인 수소치환된 우드로진 메틸에스테르는 원료고무 100중량부에 대하여 비중이 0.95∼1.05이고, 25℃에서의 점도가 22∼27포이즈(poise)인 특성을 가진 것을 2∼10중량부 사용할 수 있다. Hydrogen-substituted wood rosin methyl ester, which is a major component of the present invention, has a specific gravity of 0.95 to 1.05 with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber, and has a characteristic of 22 to 27 poise at 25 ° C. 10 parts by weight can be used.
본 발명에서 수소치환된 우드로진 메틸에스테르는 소나무과에서 분비되는 수지중 테레핀유를 제거한 나머지의 수지로서 식물종류에 따라 다소 조성이 다를 수 있다. 본 발명에서는 이러한 수소치환된 우드로진 메틸에스테르의 일예로서 아비에틱산(abietic acid, C20H30O2)을 하기 식(1)과 같이 수소화 시켜 하기 식(2)로 나타낼 수 있는 것을 사용할 수 있다.In the present invention, the hydrogen-substituted wood rosin methyl ester may be slightly different in composition depending on the type of plant as the remaining resin from which terepine oil is removed from the resin secreted from the pine family. In the present invention, as an example of such hydrogen-substituted wood rosin methyl ester, abietic acid (C 20 H 30 O 2 ) can be hydrogenated as shown in the following formula (1) to be represented by the following formula (2) Can be.
......(1) ......(One)
......(2) ......(2)
상기 식(1),(2)에서 R은 C19H29이고, R'은 C19H31이다.In formulas (1) and (2), R is C 19 H 29 , and R 'is C 19 H 31 .
본 발명의 트레드 고무조성물에 있어서 다양한 특성 및 함량의 수소치환된 우드로진 메틸에스테르를 사용하여 트레드용 고무를 제조한바 종래 아로마틱 오일을 사용하는 공정과 대비시 동등 수준을 배합 공정성을 유지할 수 있다. 따라서 본 발명의 버스 및 트럭 타이어용 트레드 고무조성물은 전술한 수치의 특성 및 함량을 가지는 수소치환된 우드로진 메틸에스테르를 포함하는 것이 좋다. In the tread rubber composition according to the present invention, rubber prepared for tread using hydrogen-substituted wood rosin methyl ester of various properties and contents can be maintained at the same level as compared to a process using a conventional aromatic oil. Therefore, the tread rubber composition for bus and truck tires of the present invention preferably comprises hydrogen-substituted wood rosin methyl esters having the properties and contents of the aforementioned values.
또한 본 발명의 트레드 고무조성물에서 수소치환된 우드로진 메틸에스테르와 같이 원료고무 100중량부에 대하여 스테아린산을 3∼6중량부 사용시 경도 및 내마모특성이 향상된 버스 및 트럭 타이어용 트레드 고무조성물을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 트레드 고무조성물은 주요 구성성분인 수소치환된 우드로진 메틸에스테르와 함께 전술한 수치의 함량을 가지는 스테아린산을 포함하는 것이 좋다. In addition, when using 3 to 6 parts by weight of stearic acid with respect to 100 parts by weight of raw rubber, such as hydrogen-substituted wood rosin methyl ester in the tread rubber composition of the present invention to obtain a tread rubber composition for bus and truck tires with improved hardness and wear resistance Can be. Therefore, the tread rubber composition of the present invention preferably contains stearic acid having a content of the above-mentioned numerical value along with hydrogen-substituted wood rosin methyl ester which is a main component.
본 발명에서 보강제로 사용하는 카본블랙은 요오드 흡착가 30∼80mg/g, DBP 흡유가 40∼120cm3/100g인 것을 원료고무 100중량부에 대하여 30∼80중량부 사용한다. 본 발명에서 다양한 특성 및 함량을 가지는 카본블랙을 사용한바 전술한 수치의 범위를 가지는 특성 및 함량을 가지는 카본블랙 사용시 경도 및 내마모특성이 우수한 버스 및 트럭 타이어용 트레드 고무를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서 보강제로 사용하는 카본블랙은 요오드 흡착가 30∼80mg/g, DBP 흡유가 40∼120cm3/100g인 것을 원료고무 100중량부에 대하여 30∼80중량부 사용하는 것이 좋다.The carbon black used as the reinforcing agent in the present invention uses 30 to 80 parts by weight of iodine adsorption 30 to 80 mg / g, DBP oil absorption 40 to 120 cm 3 / 100g with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber. In the present invention, carbon black having various properties and contents may be used, and thus, tread rubber for bus and truck tires having excellent hardness and abrasion resistance may be obtained when using carbon black having properties and contents having the above-described numerical values. Therefore, the carbon black used as the reinforcing agent in the present invention is 30 to 80 mg / g of iodine adsorption, 40 to 120 cm 3 / 100g it is preferable to use 30 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
한편, 본 발명은 상기에서 언급한 수소치환된 우드로진 메틸에스테르, 스테아린산 및 카본블랙 이외에 종래 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 가류제, 가류촉진제를 포함하는 각종 첨가제를 포함한다. 그러나 이들은 종래 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.On the other hand, the present invention, in addition to the hydrogen-substituted wood rosin methyl ester, stearic acid and carbon black mentioned above, various additives including active agents, anti-aging agents, vulcanizing agents, vulcanization accelerators used in conventional tread rubber compositions for truck and bus tires It includes. However, these are general components used in tread rubber compositions for truck and bus tires, and are not essential components of the present invention.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본원발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following comparative examples, examples and test examples. However, these are not limited to the scope of the present invention by them as an embodiment of the present invention.
<비교예>Comparative Example
하기의 표 1과 같이 원료고무로서 천연고무(SMR-5CV) 100중량부에 대하여 카본블랙(N220) 50중량부, 공정오일(A#2 oil) 5중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제 4.5중량부, 황 2.0중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.2중량부를 벤버리 믹서에 넣고 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다. 50 parts by weight of carbon black (N220), 5 parts by weight of process oil (A # 2 oil), 2 parts by weight of stearic acid, and an antioxidant 4.5, based on 100 parts by weight of natural rubber (SMR-5CV) as raw material rubber, as shown in Table 1 below. By weight, 2.0 parts by weight of sulfur, 1.2 parts by weight of vulcanization accelerator (N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) was placed in a Benbury mixer and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes to prepare a tread rubber.
<실시예 1><Example 1>
하기의 표 1과 같이 원료고무로서 천연고무(SMR-5CV) 100중량부에 대하여 카본블랙(N220) 50중량부, 수소치환된 우드로진 메틸에스테르(상품명: Hercolyn D) 2중량부, 스테아린산 3중량부, 노화방지제 4.5중량부, 황 2.0중량부, 가류촉진제(CZ) 1.2중량부를 벤버리 믹서에 넣고 160℃에서 30분간 가류하여 고무를 트레드 제조하였다. 50 parts by weight of carbon black (N220), hydrogen substituted wood rosin methyl ester (trade name: Hercolyn D), 2 parts by weight of stearic acid, based on 100 parts by weight of natural rubber (SMR-5CV) as raw material rubber, as shown in Table 1 below. By weight, 4.5 parts by weight of antioxidant, 2.0 parts by weight of sulfur, 1.2 parts by weight of vulcanization accelerator (CZ) were placed in a Benbury mixer and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes to prepare a rubber tread.
<실시예 2><Example 2>
공정오일 대신에 수소치환된 우드로진 메틸에스테르(상품명: Hercolyn D) 4중량부 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성성분 및 함량을 벤버리 믹서에 첨가하고 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다. Except for using 4 parts by weight of hydrogen-substituted wood rosin methyl ester (trade name Hercolyn D) instead of process oil, the same ingredients and contents as in Example 1 were added to a Benbury mixer and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes. Tread rubber was prepared.
<실시예 3><Example 3>
수소치환된 우드로진 메틸에스테르(상품명: Hercolyn D) 4중량부, 스테아린산 4중량부 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성성분 및 함량을 벤버리 믹서에 첨가하고 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다. 4 parts by weight of hydrogen-substituted wood rosin methyl ester (trade name: Hercolyn D) and 4 parts by weight of stearic acid were added to the same composition and content as in Example 1 to a Benbury mixer and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes. To prepare a tread rubber.
<실시예 4><Example 4>
수소치환된 우드로진 메틸에스테르(상품명: Hercolyn D) 7중량부, 스테아린산 4중량부 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성성분 및 함량을 벤버리 믹서에 첨가하고 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다. 7 parts by weight of hydrogen-substituted wood rosin methyl ester (trade name: Hercolyn D) and 4 parts by weight of stearic acid were added to the same composition and content as in Example 1 to a Benbury mixer and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes. To prepare a tread rubber.
표 1. 비교예 및 실시예의 조성물Table 1. Compositions of Comparative Examples and Examples
<시험예 1><Test Example 1>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 점도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신장율, 마모(pico), 발열 및 컷앤칩(cut&chip)과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다Rubber specimens prepared in Comparative Examples and Examples were measured for physical properties such as viscosity, 300% modulus, tensile strength, elongation, pico, heat generation, and cut & chip according to ASTM-related regulations. Is shown in Table 2
표 2. 물성 측정결과Table 2. Property Measurement Results
*점도 : 무니테스터(Mooney tester)기를 이용하여 측정함* Viscosity: Measured using Mooney tester
*마모(abrasion) : 피코(pico) 시험기를 이용하여 측정한 값으로 시편을 80회 회전시킨 후 고무 손실량 무게를 측정함.* Abrasion: The weight of rubber loss is measured after rotating the specimen 80 times using a pico tester.
*컷앤칩(cut&chip) : 비.에프.굿리치 커트 및 칩 테스터(B.F. Goodrich cut chip tester)를 이용하여 날카로운 칼날이, 회전하는 시편을 일정한 속도로 내리치면서 시험하는 방법이다. 최초의 시편 무게와 시험후의 시편 무게와의 무게차가 적을수록 성능이 우수함을 나타낸다.* Cut & Chip: B.F. Goodrich cut chip tester is a method of testing by cutting the rotating specimen at a constant speed with a sharp blade. The smaller the difference between the weight of the original specimen and the weight of the specimen after testing, the better the performance.
상기 표 2에서처럼 본 발명의 고무조성물로 제조한 고무(실시예 3,4)는 종래 비교예의 고무조성물로 제조한 고무에 비해 점도가 낮아 공정성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고 발열특성에 있어서도 실시예의 고무가 비교예의 고무보다 우수하다. 또한 300% 모듈러스 및 인장강도에 있어서도 동등수분이거나 또는 보다 우수함을 알 수 있다. 한편 내마모특성 지표인 마모 측정결과에서도 본 발명의 트레드 고무조성물로 제조한 고무가 종래 비교예의 고무보다 우수함을 알 수 있다.It can be seen that the rubber (Examples 3 and 4) made of the rubber composition of the present invention, as shown in Table 2, has a lower viscosity than the rubber made of the rubber composition of the conventional comparative example, thereby improving processability. The rubber of the example is also superior to the rubber of the comparative example in the heat generating characteristics. In addition, it can be seen that even in 300% modulus and tensile strength is equivalent moisture or better. On the other hand, it can be seen that the rubber prepared from the tread rubber composition of the present invention is superior to the rubber of the conventional comparative example in the wear measurement result which is an index of wear resistance.
<시험예 2><Test Example 2>
통상의 타이어 제조방법에 따라 11R22.5 956 패턴 규격의 버스용 타이어를 제조하였다. 이때 이 타이어의 트레드 고무는 비교예 및 실시예 1∼4에서 제조한 것을 사용하였다. A tire for buses of the 11R22.5 956 pattern standard was manufactured according to a conventional tire manufacturing method. At this time, the tread rubber of this tire used what was produced by the comparative example and Examples 1-4.
상기 규격의 버스용 타이어를 광주광역시와 부산광역시의 지방도로를 왕복주행하는 고속버스에 취부하고 7만km 주행 후 ASTM 관련 규정에 의하여 컷앤칩(cut&chip) 및 내마모성능을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.The bus tire of the above standard is mounted on the express bus which runs round-trip between Gwangju and Busan, and after 70,000 km, the cut and chip and wear resistance are measured according to ASTM-related regulations. Table 3 shows.
표 3. 컷앤칩 및 내마모지수 측정Table 3. Cut and Chip and Wear Resistance Measurements
*컷앤칩 및 내마모지수의 수치는 비교예 1의 측정값을 100으로 하였을 때 상대적으로 나타낸 값으로 수치가 높을수록 성능이 우수함을 의미한다.* The values of the cut-and-chip and wear resistance index are relatively values when the measured value of Comparative Example 1 is 100. The higher the value, the better the performance.
상기 표 3에서처럼 종래 공정오일을 사용한 트레드 고무조성물로 제조한 고무(비교예)보다는 수소치환된 우드로진 메틸에스테르와 스테아린산을 사용한 본 발명의 트레드 고무조성물로 제조한 고무(특히 실시예 3, 4)가 컷앤칩 및 마모특성이 우수함을 알 수 있다.Rubber prepared by the tread rubber composition of the present invention using hydrogen-substituted wood rosin methyl ester and stearic acid rather than rubber prepared by the conventional tread rubber composition using the process oil as shown in Table 3 (particularly Examples 3 and 4) ) Shows excellent cut and chip and wear characteristics.
상기 시험예의 결과에서처럼 본 발명의 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물은 종래의 버스 및 타이어용 고무조성물에 비해 공정성이 동등수준 이상이다. 또한 발열특성과 마모특성에 있어서도 우수함을 알 수 있다. As a result of the test example, the tread rubber composition for trucks and bus tires of the present invention has a level of fairness or higher than that of conventional rubber compositions for buses and tires. In addition, it can be seen that also excellent in the heat generation characteristics and wear characteristics.
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| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080603 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |