KR100332689B1 - 실리카를 보강 충진제로 사용한 타이어용 트레드 고무조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 젖은 노면에서의 제동력 향상 및 저연비 특성을 주는 회전저항 특성을 현저히 감소시킬 수 있는 실리카를 보강 충진제로 사용하는 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카의 사용량이 3-30 중량부 범위인 실리카 충전용 고무 배합물에 있어서 실리카 표면에 흡착하는 흡착제 헥사메칠멜라민(Hexamethylmelamine)을 0.5-5 중량부를 사용하고, 고무조성물은 폴리머 베이스로는 합성고무 또는 천연고무의 혼합물 100 중량부에 대하여 카본블랙은 요오드 흡착가 60-150mg/g, DBP 흡유가 80-150cm3/100g이고, 실리카는 BET 100-180m2/g, CTAB 100-200m2/g, DBP 150-250cm3/100g 이고 흡착평균면적이 배합전 8500mm2, 배합후 7000-8400mm2인 것을 사용하여 타이어의 컷&칩 특성과 마모저항이 우수한 특성의 트레드 고무조성물을 제공하는데 목적이 있다.
Description
본 발명은 실리카를 보강 충진제로 사용하는 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보강 충진제로서 타이어의 트레드 부위에 실리카를 사용하면 젖은 노면에서의 제동력 향상 및 저연비 특성을 주는 회전저항 특성을 현저히 감소시킬 수 있기 때문에 승용차 타이에 에서는 광범위하게 적용되고 있다. 현재 트럭 및 버스용 타이어에서 종래의 완제품 타이어의 경우 저연비 특성과 고무의 찢겨짐 등을 방지하기 위하여 실리카를 사용하고 있으나 실리카의 표면에는 극성물질인 알콜기(-OH)나 혹은 카르복실기(-COOH) 등이 존재하기 때문에 고무의 배합시 촉진제로 가장 널리 사용하고 있는 설펜 아마이드계의 아민(-NH2)과의 반응 혹은 흡착등으로 인한 가류속도가 현저히 지연되므로 실리카를 사용시 가류속도를 증가시키기 위하여 과량의 촉진제(1.5 중량부 이상)를 사용해야 하는 문제점이 있다.
과량의 촉진제 사용시 가교결합이 모노 혹은 다이 설파이드(mono or di-sulfide)의 결합이 상대적으로 폴리 설파이드(poly-sulfide) 결합보다 많아지므로 물성 중 특히 인장강도, 피로 특성 및 파괴특성의 현저한 하락을 초래하게 된다.
본 발명의 목적은 고무 조성물중에 충진제로서 카본블랙과 함께 여러가지 성능 특성이 우수한 물성의 실리카를 사용하여 충진제의 분산성을 향상시키고 물성을 개선함으로써 저연비 특성, 내마모 특성 그리고 물성을 개선하는 타이어용 트레드 고무조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물은 폴리머 베이스로서 합성고무 또는 천연고무의 혼합물로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 30-60 중량부, 실리카 0-30 중량부, 실리카 표면에 흡착하는 흡착제인 헥사메칠멜라민 (Hexamethylmelamine, 이하 HMM이라 한다.)을 1-7 중량부를 첨가한다. 보다 상세하게는 본원발명은 트레드 부위의 찢어짐을 방지하기 위한 내마모 물성향상을 위해 카본블랙에 실리카를 첨가하여 사용하는데 본원발명에서 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 20-45 중량부, 실리카 3-30 중량부를 사용시 트레드 고무의 최적 물성을 얻을 수 있었으며, 실리카 3-30 중량부 사용시 헥사메칠멜라민 1-7 중량부 첨가하여 실리카와 먼저 결합하여 실리카와 촉진제와의 결합을 방해하여 트레드 고무의 물성을 향상시키는 것 입니다.
표 1의 실시예 1-4와 같이 조성에 따라 고무조성물을 배합 및 가류하였는데 실리카 표면 흡착제인 HMM은 화합물 구조가 N',N',N',N'',N''-핵사메틸 (Hexamethyl) l-1,3,5-트리아진(triazine)-2,4,6-트리아민(triamine)으로 1차 마스터배치 배합에서 HMM/실리카의 사용비율 0.1-0.3 중량부 비율의 범위로 적정 사용량은 1-4 중량부 범위이며 이때 사용하는 실리카의 적정 사용량은 원료고무 100 중량부에 대하여 3-30 중량부 범위인 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 사용하는 카본블랙은 요오드 흡착가 60-150mg/g, DBP 흡유가 80-150cm3/100g인 것이 바람직하며, 실리카는 BET 100-180m2/g, CTAB 100-200m2/g, DBP 흡유가 150-250cm3/100g 이고 흡착평균면적(Aggregater mean area)이 배합전 8500mm2, 배합후 7000-8400mm2인 것을 사용하는 것이 바람직하다. DBP, BET, CTAB는 다음과 같은 의미를 가지고 있습니다.DBP 흡유량 시험 : 카본블랙 또는 실리카의 구조, 즉 카본블랙 또는 실리카 각각의 입자간 상호결합도를 추정하는 값으로 측정방법은 카본블랙 또는 실리카 100g에 흡착할 수 있는 디부틸프탈레이트 오일의 부피를 측정하는 것으로서 이 값이 높을수록 카본블랙 또는 실키가의 구조가 발달함을 의미합니다.BET 시험 : 카본블랙 또는 실리카의 비표면적을 측정하는 방법으로 끓는점 근처(boilibg point)의 낮은 온도에서 여러 압력을 사용하여 카본블랙 또는 실리카 표면에 질소가스(N2)의 흡착정도를 측정하는 값으로 이 값이 높을수록 입자경이 작고 비표면적이 큰 카본블랙 또는 실리카를 의미합니다.CTAB 시험 : BET 시험방법과 유사하나 BET 시험방법과 달리 질소가스 대신 Hexacetyltrimethylammonium bromide 용액을 사용하여 카본블랙 또는 실리카의 비표면적을 측정하는 것으로 이 값이 클수록 입작경이 작은 카본블랙 또는 실리카, 즉 비표면적이 큰 카본블랙 또는 실리카를 의미합니다. 표 1에서와 같이 HMM을 사용하지 않은 비교예는 다른 시편에 비하여 엔드큐어(end cure = T90*1.2)값과 레오미터 시험 결과에서 최대 토크 (maximum torque)값의 현저한 하락은 실리카에 의한 촉진제의 흡착 영향으로서 가교결합에 큰 영향을 주고 잇다는 것을 나타내고 있다. 이에 반하여 HMM을 1차 배합에서 실리카와 투여한 후 배합한 시편의 경우 가류속도 및 물성에서 현저한 개선효과가 있음을 나타내고 있다. 특히 내마모 및 노화후 피로 특성에서 좋은 결과를 나타내고 있다.
< 표 1 > 고무조성물 및 물성결과
| 첨 가 물 | 비교예 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| SMR 5CV | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| silica | 10 | 5 | 10 | 20 | 30 |
| N330 C/B | 40 | 45 | 40 | 40 | 20 |
| HMM | 0 | 0.5 | 1 | 5 | 3 |
| NS* | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| S | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
| 기타** | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 무니테스트@125℃스코치시간(분) | 19.2 | 18.0 | 17.9 | 18.0 | 19.2 |
| 레오미터 테스트T2(분) | 9.45 | 8.7 | 9.4 | 9.2 | 9.4 |
| End cure(분) | 25 | 19 | 20 | 19.1 | 20.1 |
| 최대토크(lbs.in) | 33.4 | 35.7 | 37.9 | 36.4 | 34.9 |
| 최소토크(lbs.in) | 7.1 | 7.1 | 7.3 | 7.4 | 7.6 |
| 인장강도(kg/cm2) | 297 | 321 | 333 | 321 | 327 |
| 신율(%) | 600 | 561 | 564 | 549 | 579 |
| 탄텔타@60℃ | 0.116 | 0.107 | 0.991 | 0.109 | 0.110 |
| cut&chip*** | 100 | 102 | 124 | 108 | 110 |
| 마모저항*** | 100 | 108 | 121 | 118 | 112 |
* NS는 N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide
** 기타 첨가물로는 아연화 3 중량부, 스테아린산 1 중량부, 노방제 (RD/6C/Wax=2/1/0.5 중량부), 공정연화제인 방향족오일(A#2 oil) 5 중량부 및 기타 가소제, 가류지연제를 첨가하였다.
*** 비교예 시편을 100으로 하여 상대적인 기준값을 나타낸 것으로 수치가 높을수록 좋은 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명의 트레드 고무조성물은 충진제의 분산성을 향상시키고 물성을 개선함으로써 컷&칩 특성과 마모저항이 우수한 특성을 제공한다.
Claims (2)
- 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무로 천연고무 100 중량부에 대하여 실리카의 사용량이 3-30 중량부, 실리카 표면에 흡착하는 흡착제 헥사메칠멜라민 (Hexamethylmelamine) 1~7 중량부, 카본블랙 20-45중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는 실리카를 보강 충진제로 사용한 타이어용 트레드 고무조성물.
- 제 1항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가 60-150mg/g, DBP 흡유가 80-150cm3/100g인 것을 사용하고, 실리카는 BET 100-180m2/g, CTAB 100-200m2/g, DBP 흡유가 150-250cm3/100g 이고 흡착평균면적이 배합전 8500mm2, 배합후 7000-8400mm2인 것을 사용함을 특징으로 하는 실리카를 보강 충진제로 사용한 타이어용 트레드 고무조성물.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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