KR100635605B1

KR100635605B1 - 외관 특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100635605B1
Application number: KR1020050054183A
Authority: KR
Inventors: 박도윤
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2025-06-22

Abstract

본 발명은 외관 특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 표면장력 감소제인 소디움 디옥틸 설포숙시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate)를 사용하여 타이어 트레드의 외관 특성 뿐만 아니라 고무조성물 성분의 분산성 개선을 통해 타이어의 마모 특성까지 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 필수적으로 용이한 공정을 위하여 방향성 오일을 사용하는 트레드 고무조성물에 표면장력 감소제를 첨가하여 표면장력을 감소시켜 균일하고, 1.75㎛ 미만의 피막층이 생성되도록 하는 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 트레드를 함유하는 타이어를 포함한다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 표면장력 감소제 0.5∼5중량부 포함할 수 있다.

Description

외관 특성이 향상된 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for improving surface appearance property}

타이어에 있어서 트레드는 차량이 이동하면서 지면과 직접 접촉하는 부위로서 타이어와 지면과의 마찰과 이러한 마찰에 의해 발생하는 발열에 의해 트레드 부분이 점차적으로 마모되기 때문에 내마모 성능(abrasion resistance)이 우수해야 한다. 또한 차량은 직진 뿐만 아니라 곡선으로 회전하기 때문에 차량의 회전에 따라 회전저항(rolling resistance) 성능이 좋아야 한다. 그리고 비에 의해 노면이 젖거나, 동절기에 발생하는 결빙이나 빙판에 의해 노면이 젖는 경우가 많으므로 젖은 노면에서의 미끄럼 방지 성능(wet traction)이 우수해야 한다.

그러나 상기에서 언급한 것처럼 타이어의 트레드는 내마모 성능, 회전저항 성능, 젖은 노면에서의 미끄럼 방지 성능 이외에도 타이어의 외관 색상이 우수해야 한다.

타이어의 외관색상은 소비자가 타이어 제품을 구입할 때 눈으로 직접 확인 할 수 있는 부분으로 수려한 외관색상의 타이어 제품이 소비자의 구매 욕구를 보다 촉진시킬 수 있기 때문이다.

따라서 타이어 제조사들은 타이어의 기능과 특성을 향상시키는 것 이외에도 타이어의 외관색상이 우수하도록 많은 연구를 하고 있다.

일반적으로 타이어 트레드 표면의 색상변화를 주의 깊게 관찰한 결과 통상적으로 타이어 제조일로부터 4주 후 외관 오염이 관찰된다. 이러한 타이어 외관 오염의 주된 이유는 가공조제로 사용한 공정오일이 내후성 및 내오존 특성을 개선하기 위해 사용하는 노화방지제나 왁스(wax)와 함께 트레드 표면부위로 과량 석출되어 변색이나 부분적으로 검댕이(black spot)처럼 보이게 하거나 혹은 회색 상태로 표면이 변하게 된다.

이와 같은 현상의 원인은 노화방지제나 왁스(wax)들이 타이어 내부에서 표면층으로 이동하게 되어 먼지 또는 불순물들이 흡착되어 타이어 표면이 회색이나 또는 검댕이 모습으로 보이게 된다.

이때 타이어 표면층에서 석출되는 물질들은 타이어 표면에서 피막층을 형성하게 되는데 이런 피막층이 1.75㎛ 이상일 때 타이어의 표면이 회색으로 보이게 되나 1.75㎛ 미만의 피막층을 형성하게 되면 타이어 표면의 외관 변색에 영향을 주지 않는다.

따라서 타이어 표면에 피막층이 형성되더라도 피막층을 1.75㎛ 미만이 되도록 타이어의 고무의 조성 성분 및 이의 함량을 조절하는 것이 중요하다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 필수적으로 용이한 공정을 위하여 방향성 오일을 사용하는 트레드 고무조성물에 표면장력 감소제를 첨가하여 표면장력을 감소시켜 균일하고 1.75㎛ 미만의 피막층이 생성되도록 하는 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 종래 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 표면장력 감소제 0.5∼4중량부 포함한다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 원료고무의 일예로서 천연고무나 용액중합 스티렌 부타디엔 고무, 유화중합 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 두 개의 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무, 또는 세 개 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 보강재로서 카본블랙과 실리카를 각각 단독으로 사용하거나 또는 카본블랙과 실리카를 동시에 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강재로 카본블랙을 단독으로 사용하는 경우 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 30∼65중량부 사용할 수 있으며, 이때 카본블랙은 표면적(surface area)을 나타내는 BET값이 120∼160m²/g이고, 구조(structure)를 나타내는 DBP흡착량이 110∼160ml/100g인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 25∼55중량부 사용할 수 있으며, 이때 실리카는 표면적(surface area)을 나타내는 BET값이 150∼200m²/g이고, 구조(structure)를 나타내는 DBP흡착량이 240∼300ml/100g인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강재로 카본블랙과 실리카의 혼합물을 사용하는 경우 상기에서 언급한 각각의 특성을 지닌 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 20∼40중량부 사용할 수 있으며, 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 15∼25중량부 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 보강재로서 사용하는 카본블랙과 실리카에 대하여 다양한 특성의 카본블랙, 실리카를 각각 단독으로 사용하거나 또는 카본블랙과 실리카의 혼합물을 타이어 트레드용 고무조성물에 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 카본블랙과 실리카는 상기에서 언급한 각각의 BET값, DBP흡착량의 특성을 지닌 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 필수 구성 성분인 표면장력 감소제는 원료고무 100중량부에 대하여 표면장력 감소제를 0.5∼4중량부 사용할 수 있다. 이때 표면장력 감소제는 소디움 디옥틸 설포숙시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate)를 사용할 수 있다.

본 발명에서 표면장력 감소제를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 타이어 트레드 고무조성물에 표면장력 감소제를 사용하는 의미가 없으며, 표면장력 감소제를 4중량부 초과 사용하면 고무조성물의 가격상승에 비하여 물성 개선 효과가 크지 않다. 따라서 본 발명에서 표면장력 감소제는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼4중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강재, 표면장력 감소제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성 성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 가지는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 오토바이용 타이어, 비행기용 타이어, 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

스티렌 부타디엔 고무(SBR1502)를 원료고무로 하고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N351) 60중량부, 왁스 2.0중량부, 표면장력 감소제로서 소디움 디옥틸 설포숙시네이트(상품명 : cyanasol) 1중량부, 공정오일(A#2 oil) 7중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1중량부, 노화방지제(RD/6C/wax=2/2/2) 6중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

그런 다음 가류제로서 유황 1.8중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamide, CZ) 1.0중량부 및 디페닐구아니딘(Diphenyl guanidine, DPG) 0.5중량부를 상기의 배합물에 첨가하고 110℃에서 10분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 BET값이 120∼160m²/g, DBP흡착량이 110∼160ml/100g인 것을 사용하였다.

하기의 표 1에 실시예 1 고무의 성분을 정리하여 나타내었다.

<실시예 2>

표면장력 감소제인 소디움 디옥틸 설포숙시네이트를 2중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.

<실시예 3>

표면장력 감소제인 소디움 디옥틸 설포숙시네이트를 3중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.

<실시예 4>

표면장력 감소제인 소디움 디옥틸 설포숙시네이트를 4중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.

<비교예>

스티렌 부타디엔 고무(SBR1502)를 원료고무로 하고, 이 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N351) 60중량부, 왁스 2.0중량부, 공정오일(A#2 oil) 7중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1중량부, 노화방지제(RD/6C/wax=2/2/2) 6중량부를 밴버리 믹서에 넣고 150℃에서 30분 동안 배합한 후 방출하였다.

하기의 표 1에 비교예 고무의 성분을 정리하여 나타내었다.

표 1. 실시예 및 비교예 고무의 조성

항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예
SBR1502	100	100	100	100	100
카본블랙	60	60	60	60	60
왁스	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
표면장력 감소제	1	2	3	4	-
공정오일	7.0	7.0	7.0	7.0	7.0
산화아연	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
스테아린산	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
RD(1)	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
6C(2)	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
wax	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
CZ	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
황	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
DPG	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

(1)RD : 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline

(2)6C : N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-phenylenediamine

<시험예 1>

상기 실시예 및 비교예 고무에 대하여 ASTM 관련 규정에 의해 무니점도, 300％모듈러스, 인장강도, 신율, 마모와 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성

항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예
무니점도(125℃)(1)	59	58	57	56	60
인장강도(kgf/cm²)	212	215	220	213	210
300％모듈러스(kgf/cm²)	115	119	119	116	118
신율(％)	449	446	440	439	458
마모(2)	0.022	0.020	0.021	0.022	0.023

(1)무니점도는 무니 측정기(Mooney tester)를 이용하여 측정

(2)마모는 PICO 시험기기를 이용하여 고무의 내마모 정도를 평가한 것으로 80회 회전 후 손실된 고무의 양을 나타낸 것으로 수치가 높을수록 내마모 특성이 감소함을 나타낸다.

<시험예 2>

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무 10개에 대하여 평균 피막층 두께(㎛), 카본블랙 분산도, 외관 등급을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

상기에서 평균 피막층 두께는 고무를 제조한 후 5주 후에 고무의 표면에 형성되는 피막층의 두께를 전자현미경으로 측정하여 얻은 평균값이다.

카본블랙 분산도는 고무를 제조한 후 5주 후에 고무의 카본블랙 분산 분석기 (Carbon black dispersion analyzer)(2AS-4400-W1, Fedral, USA)를 이용하여 측정한 분석값을 평균 분석값으로 나타낸 것으로, 카본블랙 분산도는 수치가 높을수록 분산 특성이 우수함을 의미한다.

외관 등급은 고무를 제조한 후 5주 후에 고무의 표면을 육안으로 살펴본 후 5등급으로 나눈 것으로 1등급은 매우 우수, 3등급은 보통, 5등급은 열세로 나타내어 수치가 높을 수록 특성이 열세임을 의미한다.

표 3. 실시예 및 비교예 고무의 특성

항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예
평균 피막층 두께 (㎛)	1.42 ±0.8	1.402 ±0.4	1.10 ±0.3	1.09 ±0.2	1.87 ±1.2
카본블랙 분산도	82	83	85	86	80
외관 등급	3등급	2등급	1등급	1등급	5등급

상기 시험예 1,2의 결과에서처럼 표면장력 감소제를 적용한 본 발명의 실시예 고무는 표면장력 감소제를 적용하지 않은 비교예의 고무와 대비시, 동등 수준 이상의 물성을 가지고 있으며, 보강재인 카본블랙의 분산도가 향상되고, 외관이 우수함을 알 수 있다.

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.

Claims

타이어 트레드용 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 표면장력 감소제를 0.5∼4중량부 포함함을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 표면장력 감소제는 소디움 디옥틸 설포숙시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate) 임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 타이어.