KR100518306B1

KR100518306B1 - 내 찢김성과 내 마모성이 우수한 트럭 및 버스용 타이어의트레드 고무 조성물

Info

Publication number: KR100518306B1
Application number: KR10-2003-0014084A
Authority: KR
Inventors: 박병호
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2005-10-04
Also published as: KR20040079146A

Abstract

본 발명은 비 포장용 도로를 주로 주행하는 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무 조성물에 관한 것이며, 원료고무 100중량부에 대해 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무(Polybutadiene adducted with maleic anhydride)가 1.0~5중량부 포함된다.

상기와 같은 조성물로 이루어진 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무는 다른 성능 하락 없이 내 발열성 및 내 마모성 그리고 내 찢김성이 크게 향상되는 효과가 발생된다.

Description

내 찢김성과 내 마모성이 우수한 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무 조성물{Truck and bus tread compound recipes for excellent cut and chip resistance and abrasion resistance}

본 발명은 비 포장용 도로를 주로 주행하는 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원료고무 100중량부에 대해 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무(Polybutadiene adducted with maleic anhydride)가 1.0~5중량부 포함된 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

산업화가 진행됨에 따라 임업용이나 광산지역 및 산업 개발지역에서 운행하는 차량의 경우는 예전과 달리 비 포장 도로와 포장도로를 동시에 주행을 해야 하기 때문에 비 포장용 타이어라도 내 찢김 성능이 우수해야 하며 또한 내 마모성과 고속주행에 따른 타이어의 고 발열에 의한 파열현상을 방지할 수 있어야 한다.

일반적으로 비 포장용 트럭 및 버스용 트레드 고무로 가장 많이 사용하는 천연 고무의 배합물은 천연고무의 불포화 결합, 이중결합(double bond) 때문에 고속 주행 시 발생하는 열에 의하여 내 마모특성의 하락 및 고무 물성 중 인열 특성, 불 균일성이 좋은 노방제나 혹은 고무의 혼용 사용, 예를 들면 천연고무(NR)/스타일엔-부타디엔 고무(SBR), NR/부타디엔 고무(BR),NR/SBR/BR 등의 방법과 가교 결합계를 다중 황(polysulfide)결합보다는 단일 설파이드(mono-sulfide)으로 변경하여 열 안정성 특성을 개선하는 방법이 시도되고 있으나, 고무 물성 중 특히 인장 강도 특성과 타이어에서 요구되는 내 찢김성이 하락하기 때문에 내 마모 성능과 내 찢김성을 동시에 만족시키기는 한계를 보여주고 있다.

현재 내 마모 성능과 내 찢김성을 동시에 만족 시키기 위한 방법은 실리카를 5~20중량부 정도를 카본블랙과 혼용 사용하는 방법이다. 하지만 이 방법의 경우 실리카와 천연 고무간의 친화성을 올리기 위하여 커플링제인 SI-69를 사용하게 되는데 이는 인열강도가 하락하는 단점을 보이고 있으며, 커플링제를 사용하지 않을 경우 실리카 사용으로 인한 공정의 어려움 및 실리카에 의한 아민계 촉진제 흡착으로 인한 물성하락 등으로 내 파열특성을 하락시키는 원인이 되고 있다.

이에, 본 발명은 원료고무 100중량부에 대해 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무가 1.0~5중량부 포함시켜 다른 특성의 하락없이 내 찢김성과 내 마모성이 향상된 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무가 1.0~5중량부 포함됨을 특징으로 한다.

상기 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무는 말레익 언하이드라이드에 폴리부타디엔 레진을 첨가 반응시킨것이며, 폴리부타디엔 레진은 수 평균 분자량이 2500~8500이고 1,2비닐이 25~50%인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실리카는 특별히 한정하지는 않지만, 바람직하게는 5~20중량부 사용된다. 상기 실리카를 5중량부 이하를 사용하면, 물성 성능 향상이 미비하다. 또한, 실리카를 20중량부 이상을 사용하면, 실리카를 20중량부 이하 사용하는 타이어보다 내 찢김성 및 내 마모성은 하락한다.

상기 말레익 언하이드라이드 1.0~5중량부 사용됨이 바람직하다. 폴리 부타디엔 고무는 1중량부 미만을 사용하면 물성 성능 향상이 미비하며, 5중량부 이상을 사용하면 모듈러스 감소로 인한 발열 및 기타 물성이 하락한다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.

(비교예 )

다음 표 1에 지시된 배합비와 같이 본 발명은 원료고무(SMR-5CV) 100중량부에 대하여 카본 블랙(N-220) 50중량부, 실리카 10중량부, 오일 4중량부, 산화아연(ZnO) 4중량부, 스테아린산 1중량부, 유리황(free sulfur) 1.5중량부, 촉진제(CZ) 0.8중량부를 포함하여 이루어지며 이를 혼합한 후 밴버리믹서를 사용하여 트레드 고무시편을 제조하였다.

(실시예 1) )

실리카 5중량부와 오일 2중량부를 사용하며, 추가로 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무(Polybutadiene adducted with maleic anhydride, 상품명 : RICONE 130MA20) 1.5중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

(실시예 2)

실리카 5중량부와 오일 2중량부를 사용하며, 추가로 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무 3중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

(실시예 3)

실리카 5중량부와 오일 2중량부를 사용하며, 추가로 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무 4.5중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

삭제

표 1. 실시예 및 비교예의 트레드 고무조성물

조성비	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연고무(SMR-5CV)	100	100	100	100
카본블랙(N220)	50	50	50	50
실리카	10	5	10	15
Ricone 130MA20	0	1.5	3	4.5
오일	4	2	2	2
ZnO	4	4	4	4
스테아린산	1	1	1	1
유리황(Free sulfur)	1.5	1.5	1.5	1.5
촉진제(CZ))	0.8	0.8	0.8	0.8

<시험예>

비교예와 실시예 1~3의 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표 3에 나타난 바와 같다.

<시험방법>

1)내커팅성 및 내칩성

비.에프.굿리치 커트 및 칩 테스터(B.F. Goodrich cut chip tester)를 이용하여 날카로운 칼날이, 회전하는 시편을 일정한 속도로 내리치면서 시험하는 방법으로, 최초의 시편 무게와 시험후의 시편 무게와의 무게차가 적을수록 성능이 우수함을 나타낸다.

2)내마모성

비.에프.굿리치 마모시험기를 이용하여 칼날이, 회전하는 시편의 위쪽을 누르면서 시험하는 방법으로, 최초의 시편무게와시험후의 시편무게와의 무게차가 적을수록 성능이 우수함을 나타내며, 내마모성이 크면 클수록 마모되기 전까지 보다 장거리(보다 큰 마일 mile)(수)를 주행할 것이다.

3)내 발열성(Heat Build - Up)

페리 기계사의 히스테리시스 시험기(hystetsis testing machine)를 이용하여 일정한 스트로크를 시편에 부여하여 상승된 온도를 측정하는 방법으로 수치가 적을수록 내발열 특성이 우수함을 나타낸다. 또는 최초의 시편온도와 시편의 최종온도와의 온도차가 적거나 을수록 성능이 우수함을 나타낸다.

표2. 비교예 및 실시예 1-3의 물성측정결과

	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
점도	65	63	63	63
300%모듈러스 (kgf/cm²)	90	95	98	102
인장강도 (kgf/cm²)	179	183	185	187
Elongation break(%)	532	538	528	520
블로우 아웃(분)	5.6	6.2	9.7	9.5
마모(g)	0.0253	0.0245	0.0232	0.0251
컷앤칩(g)	0.235	0.234	0.225	0.231
발열(℃)	35	28	25	22

상기 표 2에 나타난 바와 같이 물성측정결과는 다음과 같다.

첫째, 비교예와 실시예 1-3의 물성측정결과를 비교하면, 본 발명은 종래발명보다 발열특성을 포함한 모든 성능면에서 우수함을 알 수 있다.

삭제

둘째, 비교예와 실시예 3을 비교하여 보면 동일 실리카 사용(10중량부)에서 Ricone 130MA20를 사용한 고무 배합물이 공정조제 역할을 하면서 인장강도 및 모듈러스가 개선되었다. 특히 비교예에 비하여 Ricone 130MA20 3중량부를 사용한 실시예 3의 경우 내 찢김성(Cut & chip resistance)를 어느 정도 개선하면서 블로우 아웃 특성과 내 마모성능이 크게 개선됨을 알 수 있다.

삭제

다음 표 3은 타이어 트레드 부위의 고무조성물 변경에 의한 비교예와 실시예 2을 선택하여 트럭 및 버스용 타이어(11R22.5 956 pattern)에 적용했을 때 마모 시험 및 내 찢김성 시험결과이며, 그 결과는 비교예 성능을 100으로 했을 때 실시예 2의 성능을 상대 비교한 것이다.

표3. 완제품 타이어에서 성능별 상대 비교

	비교예	실시예 2
마모정도	100	112
내 찢김성 정도	100	102

상기 표 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 타이어(실시예 2)가 종래의 타이어(비교예)보다 내 마모성 및 내 찢김성 성능이 크게 향상됨을 알 수 있다.

삭제

상기 시험예의 결과인 표 2 및 표3에 나타난 바와 같이, 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무가 1.0~5중량부 포함시켜 사용함으로써 다른 성능 하락 없이 내 발열성 및 내마모성 그리고 내 찢김성이 크게 향상되는 효과가 발생된다.

Claims

트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 5~20중량부와 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무가 1.0~5중량부 포함됨을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 말레익 언하이드라이드 폴리 부타디엔 고무는 말레익 언하이드라이드에 폴리부타디엔 레진을 첨가 반응시킨 것이며, 상기 폴리부타디엔 레진은 수 평균 분자량이 2500~8500이고 1,2비닐이 25~50%임을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어의 트레드 고무조성물.