KR100962622B1

KR100962622B1 - 타이어 언더트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR100962622B1
Application number: KR1020070141077A
Authority: KR
Inventors: 이화정; 김학주
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2010-06-14
Also published as: KR20090072845A

Abstract

본 발명은 타이어 언더트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 타이어 언더트레드 고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 전기전도성 카본블랙을 1 내지 4 중량부로 포함한다.

이와 같은 고무 조성물에 따르면 제반 물성은 동등 수준 이상으로 유지시키면서 전기 전도성을 향상시킬 수 있다.

타이어*언더트레드*전기전도성*카본블랙

Description

타이어 언더트레드용 고무 조성물{Rubber composition for tire undertread}

본 발명은 타이어 언더트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에서 발생하는 정전기를 지면으로 효과적으로 방출시키기 위하여 타이어의 전기전도도를 향상시킨 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

최근, 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 저연비특성과 젖은 노면에서의 견인력 등 안정성과 환경친화적 측면을 고려한 보강성 충전제로서 카본블랙 대신 실리카의 적용비율이 급격히 증가되고 있다.

그러나 실리카를 적용한 타이어의 경우 저연비 특성과 젖은 노면 및 빙판 노면에서 견인력을 점진적으로 개선할 수 있지만, 제조공정에서 분산문제가 있고, 차량에 장착된 타이어의 경우 정전기 발생문제를 필연적으로 수반하게 된다.

즉, 실리카의 경우 판상구조에 전자의 이동이 가능한 카본블랙과 달리 전자의 이동이 불가능한 구조를 가지기 때문에 실리카의 사용량이 증가함에 따라 전기전도도가 현저히 하락하는 문제점을 가지고 있다.

이와 같은 정전기 발생문제의 해결을 위하여, 종래에 트레드 고무조성물에 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 단독으로 일정량 이상 사용하거나, I₂ 표면적이 1000mg/g이상인 전도성 카본블랙을 첨가함으로써 전기전도성을 향상시키는 방법이 소개된 바 있다.

그러나, 전자의 경우에는 전도성 카본블랙의 가격이 매우 고가여서 비용문제에 어려움이 있으며 후자의 경우에는 표면적이 매우 큰 전도성 카본블랙을 사용하면 경도, 모듈러스 등의 인장물성이 달라지게 되므로 고무 배합물의 물성을 조절하기 어려운 문제점이 발생하게 된다.

한편, 상기와 같은 방법으로 트레드 고무조성물의 전기전도도를 향상시키거나 구조적으로 센터부에서 언더 트레드를 지면에 닿도록 설계함으로써 접지를 통해 지면으로 정전기를 방출시키는 방법도 있으나 우선적으로 언더 트레드의 전기전도도를 향상시키는 것이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 보다 상세하게는 I₂ 표면적이 500~900 mg/g이며 DBP 흡착가가 300~500 ml/100g인 전기전도성 카본블랙을 사용하여 인장강도, 모듈러스 등의 제반 물성은 저하시키지 않으며 동시에 전기전도성을 획기적으로 향상시킨 타이어 언더트레드용 고무 조성물을 제공 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 전기전도성 카본블랙을 1 내지 4 중량부로 포함한다.

본 발명에 사용되는 원료고무로는 합성고무, 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 배합고무 어느 것이나 사용이 가능하다.

또한, 본 발명의 고무 조성물은 원료고무에 보강제로서 카본블랙, 연화제, 산화아연, 스테아린산, 가황제 및 가류촉진제를 포함할 수 있다.

이하, 전기전도성 카본블랙에 대해 자세히 살펴보도록 한다.

본 발명의 일 예로써 사용되는 전기전도성 카본블랙은 I₂ 표면적이 500~900mg/g이며 DBP 흡착가가 300~500ml/100g인 것이 바람직하다. I₂ 표면적이 500mg/g미만이면 입자간의 거리가 멀어 전기가 통하지 않고 900mg/g을 초과하면 분산성에 문제가 있고 물성을 조절하기가 매우 어려워 진다.

또한 DBP 흡착가가 300ml/100g미만이면 응집력이 약하고 500ml/100g를 넘으면 비용증가의 문제가 있다.

한편, 본 발명에 사용되는 전기전도성 카본블랙의 양은 1~4중량부가 바람직하다. 전도성 카본블랙의 전도성 카본블랙을 1중량부 미만 사용하면 전기전도도가 향상되지 않고, 4중량부 초과하여 사용하면 전기전도성 및 보강성은 향상되지만 피로성능이 떨어지는 문제점이 발생한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 다음과 같은 효과를 제공한다.

전도성 카본블랙을 고무 조성물에 포함시킴으로써 인장강도, 모듈러스가 종래의 언더트레드 고무조성물과 비교시 동등 수준이거나 상승되고, 전기 전도성이 향상된 언더트레드 고무 조성물을 얻을 수 있다.

이하 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 실시예 및 비교예를 통해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본 발명이 이와 같은 실시예에 의해 한정되지 않음은 주지되어야 할 것이다.

하기 [표 1]에 나타낸 바와 같은 조성을 반바리 믹서에서 배합한 후, 고무 조성물을 제조하였다.

조성

단위 : 중량부	비교예1	비교예2	비교예3	비교예 4	실시예1	실시예2	실시예3
원료고무⁽¹⁾	100	100	100	100	100	100	100
카본블랙⁽²⁾	55	54.5	50	50	54	53	51
전도성 카본블랙⁽³⁾	-	0.5	5		1	2	4
전도성 카본블랙⁽⁴⁾				5
공정오일	8	8	8	8	8	8	8
산화아연	3	3	3	3	3	3	3
스테아린산	1	1	1	1	1	1	1
유황	2.8	2.8	2.8	2.8	2.8	2.8	2.8
가황촉진제	1	1	1	1	1	1	1

㈜

(1) 원료고무 : 스티렌-부타디엔 고무

(2) 카본블랙 : GPF N660

(3) 전도성 카본블랙 : I₂ 표면적이 500~900mg/g

(4) 전도성 카본블랙 : I₂ 표면적이 1000mg/g 이상

<비교예1>

하기 <표 1>에 개시된 배합비와 같이 원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 55중량부, 공정오일 8중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 1중량부, 황 2.8중량부 및 가황촉진제 1중량부를 첨가하여 반바리 믹서에서 배합하여 고무조성물을 제조하였다.

<비교예2>

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 54.5중량부, I₂ 표면적이 500~900mg/g 인 전도성 카본블랙 0.5중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

<비교예3>

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 50중량부, I₂ 표면적이 500~900mg/g 인 전도성 카본블랙 5중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

<비교예4

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 50중량부, I₂ 표면적이 1000mg/g이상인 전도성 카본블랙 5중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

<실시예1>

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 54중량부, I₂ 표면적이 500~900mg/g 인 전도성 카본블랙 1중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

<실시예2>

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 53중량부, I₂ 표면적이 500~900mg/g 인 전도성 카본블랙 2중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

<실시예3>

원료고무 100중량부에 대해서 카본블랙 51중량부, I₂ 표면적이 500~900mg/g 인 전도성 카본블랙 4중량부 사용하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 고무조성물을 제조하였다.

상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무 시편의 평과 결과는 <표 2>와 같으며 하기의 방법에 따라 측정하였다.

(1) 인장 물성: 인스트롱 (Instron)시험기를 이용하여 ASTM D412 시험법에 따라 측정하였다.

(2) 저항: 한국산업규격 ISO 2878에 준하여 측정하였다.

(3) 피로물성: Demattia 시험기를 이용하여 100℃에서 24시간 노화 후 50000cycle에서 크랙 성장 길이(crack growth length)를 측정하여 피로물성을 확인하였다.

물성측정결과

구분		비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	실시예1	실시예2	실시예3
인장물성	경도	54	55	61	55	57	58	60
	100% 모듈러스(kgf/cm²)	18	20	25	22	21	23	24
	300% 모듈러스(kgf/cm²)	95	97	107	100	102	107	106
	신율(%)	498	492	464	485	484	477	468
	인장강도(kgf/cm²)	204	203	191	205	200	197	195
저항 (kΩ)	전압(1KV)	270	259	3.2	5.2	97	5.4	3.4
피로물성	Crack growth length (mm)	3.82	4.13	6.98	7.02	4.28	4.65	5.13

상기 [표 2]의 물성측정결과를 통해 알 수 있듯이 전도성 카본블랙을 사용하지 않거나 전도성 카본블랙을0.5중량부 사용한 비교예 2의 경우에는 전기전도도의 향상이 보이지 않으나, 전도성 카본블랙을1중량부 이상 사용한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 3내지 비교예 4의 경우 전기전도도가 향상됨을 확인 할 수 있었다.

또한 전도성 카본블랙을 1중량부 이상으로 사용한 실시예 1 내지 3 및 비교예 3은 경도 및 모듈러스가 증가함을 확인할 수 있었다. 그러나, 전도성 카본블랙이 5중량부 적용된 비교예 3의 경우 인장강도와 피로 성능이 떨어지는 문제점이 발생하는 것을 확인하였다. 또한 I₂ 표면적이 1000mg/g이상인 전도성 카본블랙을 사용한 비교예 4의 경우 분산성의 문제로 인하여 I₂ 표면적이 500~900mg/g 를 사용한 비교예 3과 비교 시 같은 양의 전도성 카본블랙이 사용되었음에도 불구하고 경도 및 물성이 낮은 것을 확인할 수 있다. 카본블랙을 포함한 트레드 고무조성물에서 전도성 카본블랙의 사용은 원료고무 100중량부에 대하여1~4중량부 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

Claims

원료고무 100 중량부에 대하여, DBP 흡착가가 300~500 ml/100g이고 I₂ 표면적이 500~900 mg/g인 전기전도성 카본블랙을 1 내지 4 중량부, 그리고

상기 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙을 51 내지 54 중량부로 포함하는 것인 타이어 언더트레드용 고무 조성물.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 원료고무는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 타이어 언더트레드용 고무 조성물.
삭제