KR100375634B1 - 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리전이온도가 높은 스티렌-부타디엔 고무, 천연고무, 내마모성이 우수한 폴리우레탄을 블렌드한 고무에 충진제로서 카본블랙과 실리카를 첨가하므로써 트랙션, 회전저항 및 내마모성이 우수하게 되는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

승용차용 타이어 트레드 고무 조성물{Rubber composition of tire tread for car}

본 발명은 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리전이온도가 높은 스티렌-부타디엔 고무, 천연고무, 내마모성이 우수한 폴리우레탄을 블렌드한 고무에 충진제로서 카본블랙과 실리카를 첨가하므로써 트랙션, 회전저항 및 내마모성이 우수하게 되는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

최근에 타이어는 환경 친화성이 우수하면서도 저연비이고 장기 수명인 승용차용 타이어가 개발되어 왔다. 또한 동시에 트랙션 성능도 손실 없이 유지되어야 했다. 따라서 요구성능을 만족시키기 위하여 유리전이온도(Tg)가 서로 다른 고무를 블렌드하고 신소재인 실리카를 첨가하여 고무 조성물을 만들기도 했다.

종래에는 비교적 유리전이온도가 높은 고무를 사용하여 트랙션을 높이는 동시에 내마모성을 향상시키기 위하여 유리전이온도가 낮은 고무를 블랜드하여 사용하는 것이 보통이었다. 그리고 카본블랙 외에 실리카가 고무 보강재로서 타이어에 응용되면서 트랙션과 내마모성이 동시에 향상되었다.

그러나 이러한 고무 배합으로도 내마모성, 회전저항, 트랙션 등의 요구특성을 충분히 만족시키지 못하여 변성 엘라스토머를 블렌딩 하는 방법 등이 제안되기도 하였다.

이와 같이 종래에는 상용성이 있는 두종류 이상의 고무를 혼합하여 타이어의 요구특성을 발현하여 왔으나 이것에는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 승용차용 타이어 트레드에 유리전이온도가 높은 스티렌-부타디엔 고무, 천연고무, 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 사용하여 각기 특성이 우수한 두종류 이상의 비상용성 고무를 적절하게 혼합하므로써 트랙션과 내마모성을 동시에 만족시키는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 트랙션, 회전저항 및 내마모성이 우수한 승용차용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 고무 100phr중에 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR) 20∼60phr, 천연고무 10∼30phr, 폴리우레탄(PU) 고무 20∼60phr을 블렌드한 원료고무에 충진제로서 카본블랙 30∼60phr과 실리카 20∼70phr을 첨가하므로써 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 원료고무에는 상기한 스티렌-부타디엔 고무와 폴리우레탄 고무 외에 타이어용 고무 조성물에 사용되는 통상의 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무를 더 배합할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 스티렌-부타디엔 고무의 유리전이온도는 -40∼-15℃이고, 폴리우레탄(PU)의 유리전이 온도는 -50∼-30℃로 양자 모두 유리전이온도가 높은 것이 바람직하다.

상기 각 성분의 함량범위와 유리전이온도 범위에서는 웨트 트랙션과 내나모성의 균형을 유지할 수 있다. 이 범위를 벗어나는 경우에는 웨트 트랙션이 좋아지면 내마모성이 나빠지고, 반대로 웨트 트랙션이 나빠지면 내마모성이 좋아지는 트레이드 오프(trade-off) 관계가 발생한다.

또한 폴리우레탄과 그외 고무와의 사용비는 3:7∼1:9인 것이 바람직하다.

본 발명에서 충진제로서 사용되는 카본블랙은 N₂SA가 70∼120ml/g이고, DBP가 105∼190ml/100g 이상인 것이 바람직하고, 카본블랙과 실리카의 총량은 원료고무 100phr에 대해서 40∼90phr을 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표 1에 기재된 조성으로 하여 스티렌 함량과 비닐 비율을 변화시켜 S-SBR을 제조한 후, 그 물성을 측정하였다. 결과는 표 2에 나타내었다.

충진제로서는 카본블랙 N330과 실리카 Z-175를 혼용하여 고무 100phr에 대해서 최대 90phr까지 사용하였다. 또한 실리카의 분산성을 향상시키기 위하여 실란커플링제인 Si-69를 3∼8phr 사용하였다.

배합된 고무 조성물의 웨트 트랙션과 회전저항 특성은 각각 tanδ(0℃), tanδ(70℃)로 측정하였고, 각각 그 값이 클수록 웨트 트랙션이 우수하고 회전저항 특성이 열세하다.

내마모성은 독일공업규격 DIN53516에 준하여 DIN 마모시험으로 평가하였으며, DIN 마모량의 숫자가 작을수록 내마모성이 우수하다.

종류	스티렌(중량%)	비닐(%)	무늬점도	유리전이온도Tg(℃)
S-SBR 1	39	38	43	-25
S-SBR 2	30	39	99	-43
S-SBR 3	21	62	50	-32
S-SBR 4	15	76	85	-29

(배합 : phr)

성분	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
S-SBR 1S-SBR 2S-SBR 3S-SBR 4폴리우레탄RSS#3N330Z-175Si-696PPDZnO스테아르산방향족오일SCZDPG	-100----503052323821.52	-50-50--503052323821.52	60---2020503052323821.52	-60--2020503052323821.52	--60-2020503052323821.52	---602020503052323821.52
tanδ(0℃)tanδ(70℃)DIN 마모인장강도300%모듈러스	100100100100100	1021011029798	10310099102101	1009593104102	1039795104103	1059898105104

RSS#3 : 천연고무

PU : Uniroyal Chemical, 비중 1.06, MS 1+10(100℃)=30∼60

N330 : CCK, N₂SA=80㎡/g, DBP=102ml/100g

Z-175 : Kofrane

Si-69 : Degussa

6PPD : Flexsis

CZ : Flexsis

DPG : Akrochem

단일한 S-SBR 고무 조성물(비교예 1)과 비교하여 Tg가 낮은 고무 조성물(S-SBR 2)과 비닐함량과 Tg가 높은 고무 조성물(S-SBR 4)을 블렌딩한 고무 조성물(비교예 2)은 웨트 트랙션이 우수한 반면, 내마모성은 다소 열세였다.

그러나 Tg가 높은 S-SBR(S-SBR 1, 3, 4)와 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 사용하므로써 웨트 트랙션과 내마모성을 동시에 만족시키는 고무 조성물을 제공할 수 있는데 이러한 사실은 실시예 1∼4를 통해서 알 수 있었다.

비교예 1의 고무 조성물과 유사한 S-SBR 2 60phr에 우레탄 고무 20phr을 블렌딩한 고무 조성물(실시예 2)은 웨트 트랙션은 비교예 1과 유사하면서도 내마모성은 우수한 것을 알 수 있었다.

그리고 비닐함량이 많고 Tg가 높은 S-SBR과 우레탄 고무를 사용한 고무 조성물(실시예 3, 4)은 딱딱한 S-SBR이 차지하는 고무상에 의하여 높은 웨트 트랙션을 발현하고, 통상적으로 높은 웨트 트랙션으로 손실되기 쉬운 내마모성을 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 일정량 첨가함으로써 크게 개선할 수 있었다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 고무 조성물은 트랙션, 회전저항 및 내마모성을 동시에 만족시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 유리전이온도가 -40∼-15℃인 스티렌-부타디엔 고무 20∼60phr, 천연고무 10∼30phr, 유리전이 온도가 -50∼-30℃인 폴리우레탄 20∼60phr을 포함하는 고무 100phr에 대하여 카본블랙 30∼60phr과 실리카 20∼70phr을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 N₂SA가 7∼120ml/g이고, DBP가 105∼190ml/100g 이상인 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 카본블랙과 실리카의 총량이 고무 100phr에 대해서 50∼90phr의 범위인 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 폴리우레탄과 그외 고무와의 사용비는 3:7∼1:9인 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물.
5. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한항의 고무 조성물을 트레드에 적용한 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어.