KR100322423B1 - 정량적인양의실리카로보강된타이어트레드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정량적인 양의 실리카로 보강된 트레드를 가진 타이어에 관한 것이며, 상기 트레드 고무는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무, 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무 및 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 할로겐화된 공중합체의 주성분으로 이루어져 있다. 또한, 상기 트레드 고무는 선택적으로 예를들면 시스 1,4-폴리부타디엔 고무 및 스티렌/부타디엔 공중합체 고무와 같은 다른 탄성중합체를 함유할 수 있다.

Description

정량적인 양의 실리카로 보강된 타이어 트레드{TIRE TREAD WITH QUANTITATIVE SILICA REINFORCEMENT}
본 발명은 정량적인 양의 실리카로 보강된 고무 트레드를 갖는 타이어에 관한 것이다. 본 발명의 한 양태에서, 트레드는 정량적인 양의 실리카 및 구체적으로는 소량의 카본 블랙과 함께 정량적인 양의 실리카의 혼합물로 보강된, 특정한 복합체성 고무, 즉 이소프렌/부타디엔 고무 및 천연 고무 및 할로겐화된 이소부틸렌/p-메틸스티렌 공중합체의 주성분으로 이루어져 있다.
공기 타이어는, 전형적으로 카본 블랙으로 보강된 각종 고무의 블렌드일 수 있는 고무 트레드를 사용하여 통상적으로 제조한다.
본 발명의 한 양태에서, 고무는 목적하는 타이어의 트레드 특성 및 특히 타이어의 트레드 특성, 즉, 구름 저항성, 트랙션(traction) 및 내마모성 사이의 균형을 얻기 위해서 평가하고 선택하여 블렌딩한다.
타이어 및 특히 타이어 트레드와 같은 용도를 비롯하여 고무를 이용하는 다양한 용도에 있어서, 충분한 양의 보강 충전제(들)를 함유하는 황 경화된 고무를 사용한다. 이러한 목적을 위해 카본 블랙이 통상적으로 사용되고 있으며, 보편적으로 황 경화된 고무에 우수한 물성을 제공하거나 또는 이를 개선시킨다. 특히 실리카를 커플링제와 함께 사용할 경우, 미립자 실리카, 특히 침강 실리카도 또한 때때로 이러한 목적을 위해 사용된다. 일부 경우에 있어서, 실리카 및 카본 블랙의 혼합물은 타이어용 트레드를 비롯하여 각종 고무 제품의 보강 충전제로서 사용된다.
실리카를 커플링제와 함께 사용하지 않을 경우에는, 통상적으로 카본 블랙이 고무 타이어 트레드의 보강 충전제로서 실리카보다 더욱 효과적인 것으로 평가된다는 점이 중요하다.
실제로 카본 블랙과 비교할때, 실리카를 커플링제와 함께 사용하지 않을 경우, 타이어 트레드를 비롯하여 대부분의 용도에 있어서, 실리카를 고무의 보강 충전제로서 사용가능하도록 하는 실리카 입자와 고무 탄성중합체 사이의 물리적 및/또는 화학적 결합이 결여되거나 또는 부족하게 되는 경향이 있다. 이러한 결점을 극복하기 위해서 다양한 처리 방법이 고안되는 경우, 일반적으로 본 기술 분야에 숙련된 자에게 커플링제로서 공지된, 실리카 표면과 고무 탄성중합체 분자 모두와 반응할 수 있는 화합물이 종종 사용된다. 이러한 커플링제는 예를들면, 실리카 입자들과 예비혼합되거나 또는 예비반응할 수 있거나, 또는 고무/실리카 처리공정 또는 혼합공정 단계중에 고무 혼합물에 첨가될 수 있다. 커플링제 및 실리카를 고무/실리카 혼합공정 또는 처리공정 단계중에 고무 혼합물에 별도로 첨가하는 경우, 커플링제는 동일반응계에서 실리카와 결합된다고 생각된다.
특히, 이러한 커플링제는 일반적으로 실리카 표면과 반응하거나 또는 결합할 수 있는 구성 성분 또는 잔기 (예를들면, 오가노-실란), 또는, 또한 고무, 특히 탄소-탄소 이중결합 또는 불포화 결합을 함유하는 가황성 고무와 반응할 수 있는 잔기 (예를들면, 황)으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식에서,커플링제는 실리카 및 고무사이를 연결하는 가교제로서 작용하며, 따라서 실리카의 고무 보강재로서의 성능을 향상시킨다.
본 발명의 한 양태에서, 커플링제의 실란은 가수분해를 통해서 실리카 표면에 결합을 분명하게 형성하고, 커플링제의 고무 반응성 성분(예: 황)은 고무 그 자체와 결합할 수 있다. 일반적으로 커플링제의 고무 반응성 성분은 실란 성분보다 높은 온도에서 다소 감온성(temperature ssnsi tive)일 수 있고, 보다 높은 온도의 최종 가황 단계 도중에 고무와 결합되고, 그다음 고무/실리카/커플링제의 혼합 단계를 수행한 후, 커플링제의 실란 그룹이 실리카와 결합된 후에 고무와 결합하는 경향이 있다. 그러나, 일부 결합은, 고무/실리카/커플링제의 초기 혼합 단계에서, 즉 후속 가장 단계 전에, 커플링제의 고무-반응성 성분과 고무에 형성될 수 있다.
커플링제의 고무-반응성 그룹 성분은 예를들면, 머캅토, 아미노, 비닐, 에폭시 및 황 그룹과 같은 1종 이상의 그룹일 수 있으며, 통상 바람직한 것은 황 잔기이다.
실리카 및 고무를 혼합시키는데 사용되는 많은 커플링제, 예를들면, 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드와 같은 폴리설파이드 성분 또는 구조를 함유하는 실란 커플링제가 교시되어 있다.
실리카-보강된 타이어 트레드에 있어서, 미합중국 특허 제5,066,721 호의 대조용 시험 실시예 1의 표 3(컬럼 15)중에는 실리카 50 부를 함유하는, 용액 중합으로 제조된 타이어 트레드를 위한 SBR의 용도가 개시되어 있다. 표 4(컬럼 17)에는 상기 타이어의 제조 방법이 예시되어 있다. EPO 특허 출원 제 501227-A 호에는 또한 유화 중합으로 제조한 SBR보다 우수하고 실리카 보강된, 용액 중합으로 제조된 SBR의 용도를 개시하고 있다. 미합중국 특허 제 4,519,430 호에는 실리카/카본 블랙 보강 충전제의 주요 성분으로 필요한 실리카와 카본 블랙의 혼합물과 함께 임의로 폴리부타디엔 고무 및/또는 폴리이소프렌 고무를 포함하는 용액 또는 유화액 SBR을 함유하는 실리카가 풍부한 타이어 트레드를 개시하고 있다.
실리카 및 실리카로 보강된 타이어 트레드에 관한 기타 미합중국 특허로는 제 3,451,458 호, 제 3,664,403 호, 제 3,768,537 호, 제 3,884,285 호, 제 3,938,574 호, 제 4,482,663 호, 제 4,590,052 호, 제 5,089,554 호 및 영국 특허 제 1,424,503 호가 있다.
본 발명의 또다른 양태에서, 실리카 커플링제와 함께 이소부틸렌과 메틸스티렌의 할로겐화된 공중합체 및 비교적 소량의 실리카(예를들면, 고무 100 중량부를 기준으로 실리카 약 30 중량부 이하)를 함유하는 타이어 트레드가 개시되어 있다. 예를 들면, 미합중국 특허 제 5,063,268 호 및 제 5,162,409 호를 참조한다.
본 발명에 따라서, (A) (i) 이소프렌 5 내지 95 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%를 함유하고, Tg 가 약 -5 내지 약 -95℃, 바람직하게는 약 -35 내지 약 -50℃ 또는 약 -70 내지 약 -90℃인, 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 약 10 내지 약 80 중량%, 바람직하게는 약 35 내지 약 70 중량%, (ii) 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무 약 5 내지 약 40 중량%, 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량%, 및(iii) 이소부틸렌과 p-메틸스티렌 비가 약 50/1 내지 약 7/1,바람직하게는 약 20/1 내지 약 9/1인, 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 1종 이상 할로겐화된 공중합체 약 5 내지 약 40 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 중량%로 이루어진 3개의 탄성중합체 혼합물, (B) 침강성 미립자 실리카 약 50 내지 약 110 phr, 바람직하게는 약 60 내지 약 85 phr; (C) 실리카와 반응성인 잔기 및 1종 이상의 상기 탄성중합체와 반응성인 다른 잔기를 갖는 1종 이상의 실리카 커플링제; 및 (D) 카본 블랙 0 내지 약 50 Phr (여기서, 카본 블랙이 사용되는 경우, 실리카 대 카본 블랙의 중량비는 1/1 이상, 바람직하게는 4/1 이상이고, 실리카와 카본 블랙의 총함량은 약 60 내지 약 120 phr, 바람직하게는 약 70 내지 약 90 phr이다)으로 이루어진 트레드 고무 조성물을 갖는 공기 타이어를 제공한다.
또한 본 발명에 따라서, 상기 트레드 고무 조성물의 고무는 (A) 이소프렌/부타디엔 공중합체, 천연 고무 및 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 할로겐화된 공중합체의 상기 혼합물 약 20 내지 80 중량% 및 이에 상응하게 (B) 예를들면 이소프렌 및 1,3-부타디엔과 같은 공액된 디엔의 단일중합체, 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴과 같은 단량체와 이소프렌 및 1,3-부타디엔의 공액된 디엔의 공중합체, 및 스티렌/이소프렌/부타디엔 및 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴의 삼원 공중합체중에서 선택되는 부가적인 하나 이상의 탄성중합체 약 80 내지 약 20 중량%로 이루어진다.
상기 부가적인 탄성중합체의 대표적인 예는 1,4-폴리부타디엔고무, 중간양의 비닐 (비닐 함량 30 내지 60) 폴리부타디엔, 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 (S-SBR 및/또는 E-SBR), 3,4-폴리이소프렌 고무, 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합제고무, 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원 공중합체 및 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴 삼원 공중합체 고무이다.
본 발명의 양태에서, 상기 고무 조성물로 이루어진 가황된 트레드를 갖는 공기 타이어를 제공한다.
본원에 사용되고, 통상적인 실시에 따르는 "phr"은 "고무 100 중량부당 각 물질의 부"를 의미한다.
기본 성분 또는 주성분인, 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무, 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무 및 상기 할로겐화된 공중합체의 3종-탄성중합체 블렌드는 매우 충분한 양의 실리카 보강재를 함유하는 타이어 트레드의 성질을 향상시키기 위해 고안된 본 발명의 중요한 고무 블렌드이다.
본 발명의 실시에서, 유기 용매 용액 (S-SBR) 또는 유화액(E-SBR)중합으로 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 탄성중합제를 사용할 수 있다.
하나의 양태에서, 선택적인 유화 중합 스티렌/부타디엔(E-SBR)의 스티렌 함량은 약 20 내지 약 55%를 갖지만, 중간 함량 내지 비교적 높은 스티렌 함량, 즉 스티렌 함량이 약 30내지 약 55%인 것이 바람직하며, 이러한 SBR은 본원에서 E-SBR로 언급된다. E-SBR의 비교적 높은 스티렌 함량은 타이어 트레드의 트렉션 또는 미끄럼 저항성을 향상시키는데 유익하다고 생각된다. 유화 중합으로 제조된 SBR 자체의 존재는, 특히 용액 중합으로 제조된 SBR과 비교하여, 경화되지 않은 탄성중합체 조성 혼합물의 가공성을 향상시키는데 유익하다고 생각된다.
유화 중합으로 제조된 E-SBR에 의해, 스티렌 및 1,3-부타디엔은 수성 유화액으로 공중합된다. 상기 중합 방법은 당 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
천연 고무가 처리가공 및 화합물 인열강도에 유익하다.
탄성률 (Rebound value)에 의해 입증된 것과 같이 적당히 낮은 히스테리시스를 나타내는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무(IBR)의 경화된 샘플을 관찰함으로써 예측한 것을 기초로하여 입증된 바와 같이, 이들은 타이어의 구름 저항성을 감소시키는데 유익하다고 생각된다. 본 발명의 한 양태에서, Tg 가 약 -70 내지 약 -80℃인 IBR은 타이어 트레드마모성에 대해 탁월하게 공헌할 수 있는 반면, Tg 가 약 -35 내지 약 -50℃인 IBR은 트랙션의 개선에 대해 탁월하게 공헌할 수 있다.
IBR은 비경화된 상태에서 약 -5℃ 내지 약 -95℃범위의 목적하는 Tg 및 약 95/5 내지 약 5/95 범위의 목적하는 이소프렌 대 부타디엔의 비율을 얻기에 적합한 중합 조건하에서, 이소프렌과 1,3-부타디엔을 예를들어 용액 중합에 의해 편리하게 제조할 수 있다. Tg는 분당 10℃씩 가열하는 경우 시차주사열량계에 의해 편리하게 측정될 수 있는 유리 전이 온도이다.
선택적인 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(BR)는 타이어 트레드의 마모성, 또는 트레드 마모성을 향상시키는데 유익한 것으로 생각된다.
이러한 BR은 예를들면, 1,3-부타디엔의 유기 용액 중합에 의해 제조할 수 있다.
BR은 통상적으로 예를들면, 90% 이상의 시스 1,4-성분을 가짐을 특징으로 한다.
시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무는 고무 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
상기 바람직하게 기재한 바와 같이, 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 할로겐화친 공중합체는 약 12/1 내지 약 8/1의 이소부틸렌 대 p-메틸스티렌의 비를 갖는다.
본 발명의 실시에서, 할로겐화된 공중합체는, 예를들면 먼저 이소부틸렌과 p-메틸스티렌을 공중합시키므로써 제조할 수 있다. 이어서, 상기 공중합체는, 파라메틸 위치에서 이소부틸렌/p-메틸스티렌의 공중합체를 브롬화시켜 벤질 브로마이드 작용기를 형성하는 것과 같이, 브롬과 같은 할로겐으로 할로겐화시킨다. 브롬화의 정도는 이소부틸렌과 P-메틸스티렌의 공중합체를 기준으로, 전형적으로 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%로 변할 수 있다. 타이어 트레드 용도를 위해, 본원에서는 약 1.5 내지 약 2.5 중량%의 브롬이 바람직하다고 생각한다.
하기 참고 문헌은 이러한 할로겐화된 공중합체의 제조에 대한 추가의 정보를 제공한다: (i) 크루즈(D.Kruse) 및 푸스코(J.V.Fusco)의 ["A New Isobutylene halogenated copolymers: Non-tire Uses", Rubber & Plastics News, February 1, 1993].
이러한 할로겐화된 공중합체는, 예를들면 하기 물성을 가질 수 있다. 125℃에서의 무니 점도 (Mooney viscosity), ML(1+8) 약 35 내지 약 60 및 Tg 약 -50 내지 약 -60℃
전형적으로, 이러한 할로겐화를 위한 할로겐은 브롬이다. 또한 전형적으로, 할로겐화된 공중합체는 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 브롬화된 공중합체이다.
본원에서는, 완전히 포화된 주성분 및 p-메틸 위치에서의 상기 브롬화에 의해 이루어지는 비교적 안정한 펜던트 작용기로 인해 적어도 부분적으로는 할로겐화된 공중합체가 유익하다고 생각된다. 본원에서는, 할로겐화된 공중합체가 트렉션을 개선 또는 향상시키기 위해 타이어 트레드 고무 조성물에서 바람직하다고 생각된다. 또한 본원에서는, 할로겐화된 공중합체가 타이어 조작을 향상시킨다고 생각된다.
또한, 본 발명의 실시에서, 선택적으로 추가의 탄성중합체를 함유할 수 있는 상기 언급된 균형을 이룬 3중-탄성중합체 블렌드 주성분은 실리카 보강에 따라,즉 고무 블렌드에 대한 실리카의 보강 효과를 위한 실리카 커플링제에 따라 제공된다.
또다른 양태에 있어서, 본 발명의 목적을 위해, 이러한 고무 트레드는 또한 실리카 대 카본 블랙의 중량비가 약 1.5/1이상, 바람직하게는 약 4/1이상이고, 몇몇 용도에 있어서는 약 10/1이상이 되도록 카본 블랙을 함유할 수 있다.
고무 배합용으로 사용되는 규산질 안료를 본 발명의 실리카로서 사용할 수 있으며, 이러한 규산질 안료로는 열분해 규산질 안료 (실리카) 및 침강성 규산질 안료 (실리카)를 포함하는데, 이들중에서 침강실리카가 바람직하다.
본 발명에 바람직하게 사용되는 규산질 안료는 예를들면, 규산 나트륨과 같은 가용성 실리케이트를 산성화시킴으로써 얻어지는 침강 실리카이다.
질소 가스를 사용하여 측정한 안료의 BET 표면적은 바람직하게는 약 100 내지 약 200㎡/g이고, 바람직하게는 약 120 내지 약 180㎡/g이다. 표면적을 측정하기 위한 BET법은 문헌[Journal of the American Chemical Society. Volume 60, page 304 (1930)]중에 기술되어 있다.
상기 실리카는 또한 전형적으로 약 200 내지 약 400 ㎤/100g, 일반적으로는약 250 내지 약 300 ㎤/100g 범위의 디부틸프탈레이트(OBP) 흡수치를 갖는다.
예를들면, 피피지 인더스트리스(PPG Industries)사로부터 상표명 Hi-Sil 210, 243, 등으로 시판중인 실리카, 롱플랑(Rhone- Poulenc)사로부터 상표명 Z1165MP 및 Z165GR로 시판중인 실리카; 및 데구싸 아크티엔게젤샤프트(Degussa AG)사로부터 상표명 VN2 및 VN3 등으로 시판중인 실리카와 같은 다양한 시판용 실라카들을 본 발명에 사용할 수 있다고 생각한다.
트레드 고무의 고무 조성물은 다양한 가창성 성분 고무를, 예를들면 황,활성화제,지연제 및 촉진제와 같은 경화 보조제, 오일, 점착성 부여 수지를 포함하는 수지, 실리카 및 가소제와 같은 가공 첨가제, 충전제, 안료, 지방산, 산화 아연, 왁스, 산화방지제와 오존화방지제, 해교제, 및 예를들면 카본 블랙과 같은 보강물질과 같이 통상적으로 사용되는 다양한 첨가 물질과 혼합시키는 것과 같은, 고무 배합 분야에 공지된 방법에 의해서 배합시킬 수도 있다는 것을, 관련 분야의 숙련자라면 쉽게 이해할 것이다. 관련분야의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 가황성 물질 및 가황된 물질(고무)의 의도된 용도에 따라, 상기 언급된 첨가제를 선택하여 통상적인 양으로 사용함이 일반적이다.
본 발명에 카본 블랙을 사용할 경우, 전형적인 첨가량은 상술한 바와 같다. 점착성 부여 수지를 사용할 경우, 그의 전형적인 첨가량은 약 0.5 내지 약 10 phr, 일반적으로는 약 1 내지 약 5 phr이다. 가공보조제의 전형적인 첨가량은 약 1 내지 약 50 Phr이다. 이러한 가공 보조제는 예를들면, 방향족, 나프텐계, 및/또는 파라핀계 가공 오일을 포함할 수 있다. 산화방지제의 전형적인 첨가량은 약 1 내지 약5 Phr이다. 대표적인 산화방지제는, 예를들면, 문헌[Vanderbilt Rubber Handbook (1978), pages 344-346]중에 기술된 것들과 같은 디페닐-p-페닐렌디아민등이다. 오존화방지제의 전형적인 양은 약 1내지 약 5 phr이다. 지방산을 사용할 경우, 스테아르산을 포함할 수 있는 지방산의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 3 phr이다. 산화 아연의 전형적인 양은 약 2 내지 약 5 phr이다. 왁스의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr이다. 종종 미정질 왁스가 사용된다. 해교제의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 1 phr이다. 전형적인 해교제는, 예를들면, 펜타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐 디설파이드이다.
가황 공정은 가황제의 존재하에 수행한다. 적합한 가황제의 예는, 황 원소(유리 황) 또는 황 공여 가황제(예를들면, 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물)를 포함한다. 바람직한 가황제는 황 원소이다. 관련분야의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 가황제는 약 0.5 내지 약 4 phr의 양으로 사용하고, 몇몇 경우에는, 약 8 phr 이하로 사용하며, 약 1.5 내지 약 2.5 phr의 범위, 때때로 2 내지 2.5 phr가 바람직하다.
촉진제는 가황 공정에 필요한 시간 및/또는 온도를 조절하고 가황물의 특성을 개선시키기 위해서 사용한다. 지연제도 또한 가황 개시를 조절하기 위해서 사용한다. 하나의 실시태양에서, 단일 촉진제 시스템, 즉, 1 차 촉진제를 사용할 수도 있다. 통상적으로 및 바람직하게는, 1 차 촉진제(들)는 총 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.5 phr의 양으로 사용한다. 또다른 실시태양에서, 1 차 및 2 차 촉진제의 혼합물을 사용할 수 있는데, 이때, 2차 촉진제는 예를들면, 가황물의 특성을 활성화시키고 개선시키기 위해서,약 0.05 내지 약 3 phr의 양으로 사용한다. 이러한 촉진제의 혼합물은 최종 특성에 대해 상승 효과를 기대할 수 있으며, 1종 촉진제만을 사용하여 제조된 것보다 다소 우수하다. 또한, 일반적인 공정 온도에는 영향을 받지 않지만 일반적인 가황 온도에서 만족스러운 경화를 형성시키는 지효성 촉진제를 사용할 수도 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 촉진제는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트이다. 바람직한 1차 촉진제는 설펜아미드이다. 2차 촉진제를 사용할 경우, 이러한 2차 촉진제는 바람직하게는 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다. 가황제 및 촉진제(들)의 존재량 및 상대적인 양은, 주로 커플링제와의 혼합물 형태로 보강 충전제로서의 실리카의 용도에 관계된 본 발명의 양태로는, 고려하지 않는다.
상기 첨가제의 존재량 및 상대적인 양은, 주로 실리카 및 실리카 커플링제의 혼합물 형태로, 타이어 트레드에서 특정한 고무 블렌드, 특히 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무, 천연 고무 및 할로겐화된 공중합체의 상기 언급된 주성분의 활용과 관계된 본 발명의 양태로는, 고려 하지 않는다.
타이어는 관련 분야의 숙련자에게는 잘 알려진 각종 방법에 의해서 제작되고, 성형되고, 경화될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참고로 하여 보다 잘 이해할 수 있으며, 이들 실시예중에서 함량 및 퍼센트는 별도의 언급이 없는 한 중량 기준이다.
실시예 I
Tg 가 약 -45° 인 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무(IBR), 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(BR) 및 시스 1,4-폴리이소프렌 고무(NR)의 블렌드로 이루어진 고무 조성물을 제조하고, 본원에서는 샘플 W라고 정의하였다.
이소부틸렌/p-메틸스티렌의 할로겐화된 공중합체가 포함된 유사한 고무 조성물을 제조하고, 본원에서는 샘플 X라고 정의하였다.
이소프렌/부타디엔 공중합체 고무(IBR), 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(BR), 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무(NR) 및 유화 중합으로 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무(E-SBR)의 블렌드로 고무 조성물(배합된 고무)을 제조하고, 본원에서는 샘플 Y라고 정의하였다.
이소부틸렌/p-메틸스티렌의 할로겐화된 공중합체가 포함된 유사한 고무 조성물을 제조하고, 본원에서는 샘플 Z라고 정의하였다.
몇가지의 단계, 즉, 2회의 비-생산 단계(경화제를 사용하지 않음) 및 1회의 생산 단계(경화제를 사용함)중에서 상기 성분들을 혼합하고, 이어서 생성된 조성물을 승온 및 승압 조건하에서 경화시켰다.
2회의 비-생산 혼합 단계를 위한 모든 성분은, 산화 아연 및 분해방지제를 제외하고 첫번째 비-생산 단계에서 혼합하고, 비례량의 커플링제 및 가공 오일을 함유하는 보강 충진제, 주로 실리카를 두번째 비-생산 혼합 단계에서 가하였다.
상기 성분은, 적합한 고무 혼합기에서 약 5분동안 약 165℃에서 각각의 비-생산 혼합 단계에서 혼합하였다. 이어서, 최종 생산 혼합 단계에서, 생성된 고무 조성물(혼합물)을 약 3분동안 약 120℃의 온도로 밴버리(Banbury)형 혼합기에서 경화제, 즉 촉진제(들)및 황과 혼합하였다. 이어서, 고무 조성물을 약 18 분 동안 약 150℃의 온도에서 가황시켰다.
상기 고무 조성물은 하기 표 1중에 예시된 성분들로 이루어져 있다. 표 2 에는 경화된 고무 조성물의 특성이 예시되어 있다.
1) 휴엘즈 아크티엔게젤샤프트 캄파니로부터 1721로서 구입가능한 형태의 약 41% 스티렌 함량을 갖는 유화 중합으로 제조된 SBR.
2) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로 부터 구입한 약 50%의 이소프렌 함량 및 약 -45℃의 Tg를 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무.
3) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로 부터 BudeneR 1207로서 구입한 시스 1,4-폴리부타디엔 고무.
4) 천연 고무 (시스 1,4-폴리이소프렌);
5) 이소부틸렌/p-메틸스티렌 비가 약 12/1이고, 125℃에서 무니 ML(1+8) 가가 약 45이고, Tg 약 -60℃인, 이소부틸렌과 p-메틸 스티렌의 브롬화된 공중합체 및 엑손 케미칼 캄파니로 부터 브로모(Bromo) EMDX 90-10로서 구입한 브롬 약 2 중량%;
6) 고 방향족 오일.
7) PPG 인더스트리즈로 부터 Hi-Sil로서 구입한 실리카;
8) 테트라설파이드와 N330 카본 블랙의 50/50 블렌드(따라서, 50% 활성으로서 간주한다) 형태로 데구싸사로부터 X50S로서 구입가능한 비스-3--(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(50% 활성)로서 수득함.
9) 알킬아릴 파라페닐렌 디아민 및 중합된 디하이드로 트리메틸퀴놀린 형중에서;
고무 조성물의 이러한 성질은, 0℃에서의 탄젠트 Δ가 증가하고, 실온에서의 탄성율이 감소되며, 60℃에서의 탄젠트 Δ, 고온에서의 탄성율 및 내마모성이 유사하기 때문에, 할로겐화된 ISR을 사용하는 경우, 타이어 트레드가 구름 저항성 및 내마모성을 유지하면서 트렉션이 개선됨을 나타내고 있다.
본 발명을 예시하기 위해서 특정한 대표적인 실시태양 및 상세한 설명을 제시하였지만, 본 발명의 요지의 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변화 및 개선이 이루어질 수 있다는 것은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.

Claims (5)

  1. (A) (i) 이소프렌 5 내지 95 중량%를 함유하고, Tg가 -5 내지 -95'C인 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 10 내지 80 중량%,
    (ii) 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무 5 내지 40 중량%, 및
    (iii) 이소부틸렌/p-메틸스티렌 비가 50/1 내지 7/1이고, 브롬을 1.5 내지 2.5 중량% 함유하는 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 브롬화된 공중합체 5 내지 40 중량% 로 이루어진 3종 이상의 탄성중합체 혼합물;
    (B) 침강 실리카 미립자 50 내지 110 phr;
    (C) 상기 실리카와 반응성인 잔기 및 하나 이상의 상기 탄성중합체와 반응성인 다른 잔기를 갖는 하나 이상의 실리카 커플링제; 및
    (D) 카본 블랙 0 내지 50 phr (여기서, 카본 블랙이 사용되는 경우, 실리카 대 카본 블랙의 중량비는 1/1 이상이고, 실리카와 카본 블랙의 총 함량은 60 내지 120 Phr이다)로 이루어짐을 특징으로 하는 트레드 고무 조성물을 갖는 공기 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트레드 조성물이 실리카 및 카본 블랙 둘다를 포함하고,
    실리카 대 카본 블랙의 중량비가 4/1 이상임을 특징으로 하는 공기 타이어
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 트레드 고무가
    (A) 이소프렌/부타디엔 공중합체, 천연 고무 및 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 브롬화된 공중합체의 혼합물 20 내지 80중량%, 및 이와 상응하게,
    (B) 이소프렌과 1,3-부타디엔 각각의 단독 중합체, 이소프렌 또는 부타디엔과 스티렌 또는 아크릴로니트릴의 공중합체, 및 스티렌/이소프렌/부타디엔 및 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴의 삼원공중합체중에서 선택되는 하나의 부가 탄성중합체 80 내지 20 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 공기 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 트레드 고무를 위한 다른 탄성중합체 (B)가, 시스 1,4-폴리부타디엔, 비닐 함량이 중간인 (비닐 함량이 30 내지 60%임) 폴리부타디엔, 3,4-폴리이소프렌, 스티렌/부타디엔 공중합체, 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원공중합체 및 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴 삼원공중합체중 하나 이상에서 선택됨을 특징으로 하는 공기 타이어.
  5. 제 1 항 도는 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링제가 비스-3-(트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드인 타이어.
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