KR100359916B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료고무, 캐슈 오일, 헥사메톡시 메틸 멜라민, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리이소프렌의 블록코폴리머인 베스토그립, 카본블랙, 실리카 및 첨가제로 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물에 트리메틸올프로판을 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부로 첨가하여 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 이는 제동성능과 저연비성능을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Tire tread composition}

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 트리메틸올프로판을 첨가함으로써 연비성능과 제동성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고무 조성물에 관한 것이다.

PCR 타이어에서 요구되는 성능은 매우 다양하다. 예를들어, 웨트 트랙션(wet traction)이나 저연비 성능과 밀접한 관계가 있는 저회전 저항, 그리고 소음, 내마모성, 그리고 제동성능 등을 들 수 있다.

그러나, 이들 성능은 서로 이율배반적인 것으로서, 타성능의 희생없이 원하는 특정의 성능을 향상시키는 것이 매우 어려우며, 더군다나 이들 성능을 동시에 향상시키는 것은 더욱 어렵다.

일예로, 웨트 트랙션의 향상은 저연비 성능의 저하를 수반하게 된다. 따라서, 저연비 성능의 저하없이 웨트 트랙션 성능의 개선시키기는 매우 어렵다.

종래 웨트 트랙션을 향상시키기 위해서는 무기 충진제의 충진양을 증가시키거나, 스티렌 함량 또는 비닐 함량이 높아 유리전이온도가 높은 고분자를 사용하였다.

그러나, 무기 충진제의 양을 증가시키는 것은 가공성에 매우 불리한 작용을 할뿐만 아니라 성능상 문제도 발생시키게 된다.

최근에는 웨트 트랙션을 향상시키기 위해 충진제로서 실리카를 사용하기도 한다. 그러나, 실리카의 사용은 내마모성능의 저하를 수반하는 문제점이 있다.

그리고, 고 유리전이온도의 고분자를 사용하는 것은 내마모성능에 극히 취약한 특성을 가지고 있으며, 저연비 성능도 급격히 저하시키는 문제가 있다.

이에, 본 발명자는 범용 타이어 트레드 조성물이 저연비성능과 제동성능을 동시에 만족시키기 어려운 점을 해결하기 위해 연구노력하던 중, 캐슈오일과 헥사메톡시 메틸 멜라민, 베스토그립(Vestogrip)을 포함하는 트레드 고무 조성물에 트리메틸올프로판을 첨가한 결과, 저연비성능과 제동성능을 동시에 개선할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 저연비성능과 제동성능을 동시에 개선할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무, 캐슈 오일, 헥사메톡시 메틸 멜라민, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리이소프렌의 블록코폴리머인 베스토그립, 카본블랙 및 첨가제로 이루어진 것으로서, 여기에 트리메틸올프로판을 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부로 첨가하여 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 범용 타이어 트레드용 고무 조성물에 트리메틸올프로판을 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부로 첨가하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 트리메틸올프로판을 첨가하면, 60℃에서 동적손실계수(tanδ)값에는 큰 영향을 주지 않고, 0℃에서의 동적손실계수를 크게 상승시키는 특성을 갖게된다. 일반적으로 0℃ tanδ는 타이어의 제동성능을 나타내는 지표로서, 그 값이 클수록 제동성능이 우수하다고 할 수 있다. 반면, 60℃ tanδ는 연비성능을 나타내는 지표로서, 그 값이 작을수록 저연비성능에 유리하다고 할 수 있다. 다시 말해, 60℃ tanδ값이 커지면 회전저항 성능이 불리해져, 연비가 증가하는 문제가 발생하고, 60℃tanδ값이 낮아지면 타이어의 저연비성능은 향상된다.

이와 같은 역할을 하는 트리메틸올프로판의 함량은 0.5∼5중량부인 것이 바람직한 바, 그 함량이 5중량부 초과면 내마모 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 발생될 수 있다.

한편, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물에는 베스토그립이라는 것이 첨가되는 바, 이는 열가소성 수지, 예를 들면 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리이소프렌의 블록코폴리머를 일컫는다.

이와 같은 베스토그립의 사용량은 마른 노면에서의 제동성능 향상에 매우 중요하다.

일반적으로 유리전이온도가 -60∼-20℃ 정도 되는 범용 트레드 조성물에 베스토그립을 첨가하면 이성분상이 생기게 되고, 2개의 유리전이온도가 형성된다. 유리전이온도가 0∼20℃ 정도되는 베스토그립을 범용 트레드 조성물에 첨가하면 두 개의 tanδ 피크가 생성된다. 하나의 피크는 유리전이온도 -60∼-20℃ 범위에서 생기고, 또 다른 하나는 0℃ 부근에서 생기게 된다.

0∼20℃ 영역에 tanδ 피크가 생성되는 것은 마른 노면에서의 제동성능의 향상을 의미한다. 일반적으로, 0∼20℃ 영역의 tanδ값이 클수록 마른 노면에서의 제동성능이 유리한 것으로 알려져 있다.

따라서, 범용 트레드 조성물에 베스토그립을 첨가하여 적절하게 혼합하면, 저연비 성능이나 기타 성능에 큰 영향없이 마른 노면에서의 제동성능이 향상된다.

이와 같은 역할을 하는 베스토그립의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 첨가되는 캐슈 오일(cashew oil)가 헥사메톡시 메틸 멜라민은 발열을 줄일 수 있다.

일반적으로 차량이 고속 주행하면 열이 발생하게 되고, 타이어 트레드의 온도는 상승하게 된다. 트레드 온도의 상승은 트레드 경도의 저하를 가져오고, 이는 차량의 조종 안정성 성능을 저하시킨다.

캐슈 오일의 사용은 또 다른 중요한 장점을 갖는 바, 캐슈 오일은 미가류시에는 연화제로 사용되고, 혼합성이나 압출성 및 성형가공성에 뚜렷한 개선효과가 있다.

캐슈 오일은 기본적으로 캐슈 넛 셀 오일(cashew net cell oil)을 기본 연료로 하여 합성하게 된다. 필요에 따라 캐슈 넛 셀 오일로부터 얻어지는 카다놀(cardanol) 또는 카돌(cadol)로부터 중합하여 사용할 수도 있다.

미가류 상태에서 연화제로 사용되는 캐슈 오일은 헥사메톡시 메틸 멜라민과 반응하여 가교구조를 형성하게 되고, 이는 고무 사슬과 황 가교 구조와 더불어 침투성 그물망을 형성하게 된다.

본 발명에서 사용되는 캐슈 오일은 25℃에서의 점도가 5,000∼50,000cps이고, 50℃에서의 점도가 2,000∼8,000cpsdlau, 비중이 25℃에서 0.8∼10, 수평균분자량 300∼1,000, 분자량분포 1.5∼5.0, 그리고 중합도 1∼5인 것이 바람직하다.

이와 같은 캐슈 오일의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부인 것이 바람직하다.

그리고, 가류제로 사용되는 헥사메톡시 메틸 멜라민의 함량은 0.05∼3중량부인 것이 바람직하다.

한편, 원료고무는 통상의 타이어 트레드용 고무로서, 일예로 천연고무, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 또는 스티렌-부타디엔 고무를 사용할 수 있다.

그리고, 카본블랙은 DBP 흡유량 80∼160㎖/100g이고, 질소 흡착 비표면적이 40∼130㎡/g인 것을 10∼90중량부 되도록 첨가하고, 실리카는 BET 비표면적이 130∼250㎡/g이며, CTAB 비표면적이 130∼190㎡/g이고, DBP 흡유량은 180∼280㎖/g인 것을 10∼90중량부 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.

그밖에, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물에는 통상의 고무 배합제를 첨가할 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명을 실시예 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 및 비교예 1∼4

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 고무를 배합하고, 이에 대하여 경도,동적손실계수, 제동거리를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	비교예
		1	2	3	4
조성(중량비)	스티렌-부타디엔 고무	90	100	100	100	90
	카본블랙	82	90	82	90	90
	캐슈 오일	3	-	3	-	-
	헥사메톡시 메틸멜라민	0.3	-	0.3	-	-
	트리메틸올프로판	3	-	-	3	-
	베스토그립	10	-	-	-	10
물성	경도	69	68	68	69	68
	0℃ G''(E+07)	9.0	7.2	7.9	8.6	7.3
	0℃ tanδ	0.248	0.230	0.232	0.229	0.245
	60℃ tanδ	0.220	0.222	0.188	0.221	0.225
제동거리(m)	젖음(50KPh)	9.8	10.6	10.4	10.1	10.6
	마름(80KPh)	27.0	28.0	27.9	28.1	27.2

상기 표 1에서 경도는 쇼어 A 타입으로 상온에서 측정한 결과이고, 점탄성 시험은 10Hz, 0.5% 스트레인 조건에서 RDS를 이용하여 측정한 결과이다.

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따라 트리메틸올프로판을 비롯하여 캐슈 오일, 헥사메톡시 메틸 멜라민 및 베스토그립을 첨가한 경우, 타 성능에는 영향을주지 않으면서 젖은 노면이나 마른 노면에서의 제동성능, 그리고 저연비성능이 모두 향상되었음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 원료고무에 카본블래, 실리카, 캐슈오일, 헥사 메톡시 메틸 멜라민, 베스토그립 등을 첨가한 통상의 고무 조성물에 트리메틸올프로판을 첨가하여 이루어진 고무 조성물의 경우, 제동성능과 저연비성능을 동시에 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 원료고무, 캐슈 오일, 헥사메톡시 메틸 멜라민, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리이소프렌의 블록코폴리머인 베스토그립, 카본블랙, 실리카 및 첨가제로 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,

   여기에 트리메틸올프로판을 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부로 첨가하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 원료고무 100중량부, 카본블랙 10∼90중량부, 실리카 10∼90중량부, 캐슈 오일 1∼10중량부, 헥사메톡시 메틸 멜라민 0.05∼3중량부, 베스토그립 0.5∼10중량부, 트리메틸올프로판 0.5∼5중량부 및 첨가제로 이루어진 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 원료고무는 천연고무, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 및 스티렌-부타디엔 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 카본블랙은 DBP 흡유량 80∼160㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 40∼130㎡/g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 실리카는 BET 비표면적이 130∼250㎡/g이며, CTAB 비표면적이 130∼190㎡/g이고, DBP 흡유량은 180∼280㎖/g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 캐슈 오일은 25℃에서의 점도가 5,000∼50,000cps이고, 50℃에서의 점도가 2,000∼8,000cps 이며, 비중이 25℃에서 0.8∼10, 수평균분자량 300∼1,000, 분자량분포 1.5∼5.0, 그리고 중합도 1∼5인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.