KR100771687B1 - 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 보강충진제로서 N330 카본블랙을 사용하고, 보강충진제의 분산성을 향상시키기 위해 분산제로서 폴리알파메틸스티렌을 포함하도록 하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 55∼62중량부, 분산제로서 폴리알파메틸스티렌 2∼4중량부 포함하는 타이어용 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 상기의 카본블랙, 분산제인 폴리알파메틸스티렌의 적용 이외에 가류제로서 80% CRYSTEX SULFUR를 사용하고, 가류촉진제로서 N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide(DZ)을 사용하여 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물을 얻을 수 있다.
SA85, 폴리알파메틸스티렌, 카본블랙

Description

내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물{Rubber composition for tire improved antiabrasion}
본 발명은 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 보강충진제로서 N330 카본블랙을 사용하고, 보강충진제의 분산성을 향상시키기 위해 분산제로서 폴리알파메틸스티렌을 포함하도록 하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
자동차가 발명된 후 초기의 타이어 용도는 단순한 차량지지 및 차량이동의 기능으로만 사용되어 왔다. 그러나 세계경제와 기술력 발달에 따라 소비자의 요구가 급변하고 있으며, 따라서 차량의 성능향상에 따른 타이어의 성능도 비례적으로 향상되고 있어 새로운 성능을 갖는 타이어 개발이 시급한 실정이다.
각각의 타이어는 고유한 특성을 갖게 되는데, 이러한 타이어의 요구특성 중에서 가장 중요한 것은 장기사용이 가능한 내마모성이다. 특히 트럭이나 버스와 같이 대형차량에 사용되는 대형 타이어는 소형의 자동차용 타이어에 비해 그 가격이 비싸고, 트럭 및 버스를 주로 사용하는 운송회사는 대부분 영세한 규모가 많아 타 이어의 비용에 대해서 민감하기 때문에 타이어를 장기간 사용할 수 있는 내마모성이 우수해야 한다.
따라서 모든 타이어에서 내마모성이 중요하지만 특히 트럭/버스용 타이어는 비교적 고가의 제품이면서 타이어 성능에 따른 사용기간의 편차가 많지만, 일정한 성능을 유지하면서 장기간 사용이 가능한 내마모성 제품 개발이 필수적이다.
타이어의 내마모성의 향상을 위해서는 타이어에 사용되는 고무조성물을 이루는 원재료들, 특히 보강충진제로 사용되는 재료성분이 고무조성물 내에서 충분한 분산이 이루어져야 내마모성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 타이어의 기본 내구력을 유지하면서도 타이어를 장기간 동안 사용 가능토록 내마모성 향상을 위하여 보강충진제로 카본블랙 바람직하게는 N330 카본블랙을 사용하고, 고무조성물의 성분 바람직하게는 보강충진제인 카본블랙의 최적 분산을 유지할 수 있도록 분산제로서 폴리알파메틸스티렌을 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 타이어를 제공할 수 있다.
상기에서 분산제인 폴리알파메틸스티렌은 올리고머로서 분자량이 1500∼2000인 것을 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 타이어용 고무조성물은 상기의 카본블랙, 분산제인 폴리알파메틸스티렌의 적용 이외에 가류시 모노-설파이드 또는 다이-설파이드를 대량 생성하여 내피로 특성을 유지할 수 있도록 가류제로서 80% CRYSTEX SULFUR를 사용하고, 가류촉진제로서 N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide(DZ)을 사용하여 고무조성물을 얻고 이를 완제품 타이어 적용하여 내마모성과 장기 내구성을 향상시켰 다.
본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 보강충진제로서 카본블랙을 사용하고, 보강충진제의 최적 분산을 유지할 수 있도록 분산제로서 폴리알파메틸스티렌을 사용하여 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 상기의 카본블랙, 분산제인 폴리알파메틸스티렌의 적용 이외에 가류제로서 80% CRYSTEX SULFUR를 사용하고, 가류촉진제로서 N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide(DZ)을 사용하여 내마모성이 향상된 타이어용 고무조성물을 얻을 수 있다.
본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 55∼62중량부, 분산제로서 폴리알파메틸스티렌 2∼4중량부 포함하는 타이어용 고무조성물을 나타낸다.
본 발명에서 원료고무는 본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 천연고무(NR), 합성고무를 각각 단독으로 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물의 원료고무는 서로 다른 종류의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무의 일예로 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 내마모성을 향상시키기 위해 보강충진제를 사용할 수 있다.
본 발명에서 보강충진제로 사용하는 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 55∼62중량부, 바람직하게는 58±1중량부 사용할 수 있다. 본 발명의 타이어용 고무조성물에서 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대항 55중량부 미만 사용하면 내마모성 향상이 미미하고, 62중량부 초과 사용하면 내마모성 이외에 다른 물성이 감소할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 55∼62중량부 사용하는 것이 좋다.
상기에서 보강충진제로 사용하는 카본블랙의 일예로 요오드 흡착가가 76∼84mg/g, DBP 흡착가가 89∼106mg/100g인 N330 카본블랙을 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 타이어용 고무조성물에 있어서, 보강충진제로 카본블랙 대신에 실리카, 탄산칼슘, 클레이 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 분산제로서 분자량이 1500∼2000 정도의 올리고머인 폴리알파메틸스티렌을 사용하여 보강충진제인 카본블랙의 분산성을 높임으로써 결과적으로 고무의 내마모성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 분산제인 폴리알파메틸스티렌은 원료고무 100중량부에 대하여 2∼4중량부, 바람직하게는 3중량부 사용할 수 있다.
본 발명에서 폴리알파메틸스티렌을 원료고무 100중량부에 대하여 2중량부 미만 사용하면 보강충진제의 분산성이 높아지지 않아 결과적으로 고무조성물의 내마모성이 감소하고, 4중량부 초과하여 사용하면 고무의 다른 물성이 감소할 우려가 있다. 따라서 본 발명의 타이어용 고무조성물에서 분산제인 폴리알파메틸스티렌은 원료고무 100중량부에 대하여 2∼4중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기의 분산제는 시중에서 상품으로 유통되어 사용되고 있는 것을 적용할 수 있다. 일예로 아리조나케밀컬사에서 상품명 SA85으로 상품으로 사용중인 것을 적용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 상기의 보강충진제, 분산제 이외에 가류제로서 80%-CRYSTEX를 2.5∼4.5량부, 가류촉진제로서 DZ(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide) 0.8∼1.0중량부 포함하도록 하여 내마모성을 향상시킨 고무조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에 대하여 다양한 성분, 함량을 적용한바, 본 발명의 목적에 부합하는 타이어용 고무조성물을 얻기 위해서는 상기에서 언급한 성분, 함량의 타이어용 고무조성물이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강충진제, 분산제, 가류제, 가류촉진제 이외에 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 노화방지제, 활성제, 공정오일과 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명은 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다. 일예로 본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어 또는 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 사이드월로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 본 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어는 승용차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 오토바이용 타이어, 항공기용 타이어 중에서 선택된 어느 하나 이상을 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 실시예, 시험예에 의하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 실시를 위한 하나의 일예일 뿐 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예> 트레드 고무 제조
하기의 표 1과 같이 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 60중량부 및 천연고무 40중 량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙(N330) 58중량부, 폴리알파메틸스티렌(SA85, 아리조나케미칼사) 3중량부, 산화아연(ZnO) 4.0중량부, 스테아린산 3중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 3.0중량부, 공정오일 4.0중량부를 밴버리 믹서에 넣고 140℃에서 5분 동안 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 80%-CRYSTEX 3.5중량부, 가류촉진제(N-dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, DZ) 0.9중량부를 첨가하고 100℃에서 3분 동안 가류하고 고무시편을 제조하였다.
상기에서 폴리알파메틸스티렌은 분자량이 1700±100인 것을 사용하였다.
<비교예>
분산제를 사용하지 않고, 가류제로서 유황 2중량부, 가류촉진제로서 N-t-butylbenzothiazole sulfenamide(NS) 1.5중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 실시예 및 비교예의 고무 조성(단위 : 중량부)
항목 실시예 비교예
천연고무 40 40
SBR 60 60
카본블랙(N330) 58 58
분산제(SA85) 3 -
산화아연 4 4
스테아린산 3 3
노화방지제 3 3
공정오일 4 4
80％ CRYTEX 3.5 -
유황 - 2
가류촉진제(DZ) 0.9 -
가류촉진제(NS) - 1.5
<시험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무에 대하여 ASTM 관련 규정에 의해 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성
항목 실시예 비교예
경도(Shore A) 54 52
300％ 모듈러스(kg/cm2) 94 91
인장강도(kg/cm2) 184 179
신율(％) 554 552
마모특성(PICO)* 111 100
* 상기 표 2에서 실시예의 수치는 비교예의 값을 100으로 하였을 때 환산한 수치로서 수치가 높을수록 마모특성이 우수함을 의미한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 시험예의 결과(표 2 참조)에서처럼 본 발명에 의해 분산제인 폴리알파메틸스티렌을 함유한 실시예의 고무조성물로 이루어진 고무는 분산제인 폴리알파메 틸스티렌을 함유하지 않은 비교예의 고무조성물로 이루어진 고무와 비교시 동등 수준 이상의 물성을 나타내며, 내마모성이 보다 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 고무조성물로 이루어진 고무는 종래 고무조성물로 이루어진 고무에 비해 내마모성이 향상되어 이러한 고무를 함유하는 타이어는 장기간 동안 차량의 이동, 지지 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유한 타이어는 종래 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유한 타이어에 비해 장시간 동안 사용할 수 있어 특히 가격이 비싼 대형 타이어를 많이 소요하는 트럭 운수회사, 버스 회사 등의 제반비용 감소에 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 타이어용 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 탄산칼슘, 클레이 중에서 선택된 어느 하나 이상의 보강충진제 55∼62중량부, 분산제로서 분자량이 1500∼2000인 폴리알파메틸스티렌 2∼4중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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