KR100411016B1 - 트레드 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공지의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR) 60∼90 phr, 부타디엔 고무 10∼20 phr, 폴리머 10∼30 phr 함유된 원료고무 100 phr에 대하여 실리카 10∼50 phr, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트 2∼20 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 스티렌 부타디엔 고무와 부타디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용하고 이러한 원료고무와 혼화성이 우수한 폴리머로 스티렌 부타디엔 고무를 사용하는 한편 보강제로 카본블랙과 실리카를 사용하고, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트를 첨가하여 인장물성 등 제반물성을 유지하고 내마모성, 제동특성, 연비특성 및 조종안정성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

트레드 고무조성물{Tread Rubber Composition}
본 발명은 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공지의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR) 60∼90 phr, 부타디엔 고무 10∼20 phr, 폴리머 10∼30 phr 함유된 원료고무 100 phr에 대하여 실리카 10∼50 phr, 실리카를 함유한 보강성 레진 2∼20 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
타이어의 구성성분 중 트레드는 노면과 타이어가 직접 접촉하는 부분으로서 일반적인 타이어의 요구특성 즉, 차량의 지지 및 차량의 이동이라는 요구특성을 발현하는 중요한 구성성분중의 하나이며 이러한 타이어의 요구특성을 실현하기 위하여 타이어 트레드에 있어서, 트레드 패턴, 구조적인 인자에 의한 성능 외에도 고무조성물에 의한 효과도 중요한 인자로 작용하고 있다.
일반적으로 단일 또는 이종성분으로 구성된 원료고무에 부타디엔 고무를 적정량 사용하면 인장물성 등 제반특성을 유지하면서 내마노특성을 향상시킬 수 있다. 또한 보강성 충진제(filler)인 카본블랙(carbon black)에 의한 고무의 보강성능은 종래 그 비표면적(입자경)과 구조가 지배적인 요인이라고 생각되고 구비특성에 대응한 다양한 종류가 있으며 고무성분과의 배합에 있어서는 용도특성에 적합한 다양한 종류의 카본블랙을 선택하여 사용하고 있는데 일예로 타이어 트레드부와 같이 가혹한 주행조건하에서는 고도의 내마모성을 요구하는 HARD계 카본블랙을 적용하고 있다.
최근 타이어 주행의 가혹조건에서는 요구되는 성능도 고도화되고 있는데 타이어 특성 중 특히 고내마모성과 저발열성을 겸비하는 것이 무엇보다 중요하다.
그러나 카본블랙의 비표면적과 구조가 크면 내마모성은 증가하지만 반면 발열성이 높게 되어 양자는 이율배반적인 관계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 트레드 고무조성물에 2∼3 종류의 고무를 혼합하여 원료고무로 사용하고 단일 또는 이종의 카본블랙 보강제를 사용하여 사용조건 및 요구특성을 만족하는 고무화합물을 사용하고 있다. 그러나 이는 내구력, 승차감, 소음 및 진동, 조종안정성, 내마모 특성의 트레드 오프(tread off)적인 특성을 조절하는데 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR), 부타디엔 고무, 스티렌 함량이 20∼35% 함유된 스티렌 부타디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용하는 한편 보강제로 카본블랙과 실리카를 사용하고, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트를 첨가하여 인장물성 등 제반물성을 유지하고 내마모성, 제동특성, 연비특성 및 조종안정성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 공지의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR) 60∼90 phr, 부타디엔 고무 10∼20 phr 스티렌 부타디엔 고무 10∼30 phr 함유된 원료고무 100 phr에 대하여 실리카 10∼50 phr, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트 2∼20 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스티렌 부타디엔 고무는 원료고무와의 혼화성이 우수하며 스티렌 함량이 5.5∼33.0 중량%, 오일 함량이 37.5 중량% 이내인 것을 사용하고, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트(Silica dispersion tackifier, SDT)(명칭: NNT-10, 제조회사: MB Green US)는 물리적인 표면 변성에 의하여 점착제에 실리카를 분산시켜서 제조한 것으로서 연화점이 65∼105℃, 비중이 1.03∼1.13, 실리카 함량이 10∼30%인 것을 사용하고, 실리카는 표면적 155∼165m3/g, DBP 흡유량 127∼191㎖/100g, 미세공극 부피(micropore volume) 0.0086∼0.019cc/g, 결합고무량 20.2∼27.5%인 것을 사용한다. 본 발명에서 다양한 특성과 함량의 실리카 및 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트를 사용한바 위와 같은 수치 범위의 특성과 함량을 가지는 실리카 및 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트를 사용시 본 발명의 목적을 이룰 수 있어 본 발명에서 실리카 및 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트는 상기에서 언급한 특성 및 함량의 수치를 가진 것을 사용하는 것이 좋다.
한편 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물중에서 보강제로 실리카 이외에 ASTM 관련규정에 의해 변색도(Tint, % of IRB#3) 99∼124, DBP 흡유량은 0.72∼1.25cm3/gm, 요오드 흡착가 67∼148mg/gm 인 카본블랙을 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<비교예 1>
아래의 표 1과 같이 원료고무 스티렌 부타디엔(E-SBR) 고무 100 phr에 대하여 카본블랙(ISAF) 60 phr, 오일 25 phr, 스테아린 산 2 phr, 왁스 2 phr, 산화아연 3 phr, 노화방지제(RD) 2 phr, 황(S) 2.0 phr 및 촉진제(CZ) 1.5 phr를 160℃에서 30분동안 가류하여 트레드 고무시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 ASTM 관련규정에 의해 변색도(Tint, % of IRB#3) 117, DBP 흡유량은 1.15cm3/gm, 요오드 흡착가 121mg/gm 인 것을 사용하였다.
<비교예 2>
스티렌 부타디엔(E-SBR) 90 phr, 부타디엔(BR) 고무 10 phr을 원료고무 100 phr로 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 방법에 의해 고무시편을 제조하였다.
<실시예 1>
아래의 표 1과 같이 스티렌 부타디엔(E-SBR) 80 phr, 부타디엔(BR) 고무 10 phr, 폴리머(SBR8140) 10 phr의 원료고무 100 phr에 대하여 카본블랙(ISAF) 60 phr, 오일 25 phr, 스테아린 산 2 phr, 왁스 2 phr, 산화아연 3 phr, 노화방지제(RD) 2 phr, 실리카 10 phr, 실리카를 함유한 보강성 레진(SDT) 3 phr, 황(S) 2.0 phr 및 촉진제(CZ) 1.5 phr를 160℃에서 30분동안 가류하여 트레드 고무시편을 제조하였다.상기에서 폴리머는 스티렌 함량이 21.0중량%인 스티렌 부타디엔 고무를 사용하였으며, 카본블랙은 ASTM 관련규정에 의해 변색도(Tint, % of IRB#3) 117, DBP 흡유량은 1.15cm3/gm, 요오드 흡착가 121mg/gm 인 것을 사용하였고, 실리카는 표면적 161m3/g, DBP 흡유량 191㎖/100g, 미세공극 부피(micropore volume) 0.018cc/g, 결합고무량 27.5%인 것을 사용하였다. 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트는 연화점이 85℃, 비중이 1.13, 실리카 10%를 함유한 실리카 분산형 점착보강성 컴퍼지트이다.
<실시예 2>
실리카를 함유한 보강성 레진(SDT) 6 phr 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 방법에 의해 고무시편을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : phr)
항 목 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
E-SBR 100 90 80 80
BR 0 10 10 10
폴리머(SBR8140) 0 0 10 10
카본블랙(ISAF) 60 60 60 60
오일 25 25 25 25
스테아린 산 2 2 2 2
왁스 2 2 2 2
산화아연 3 3 3 3
노화방지제(RD) 2 2 2 2
실리카 0 0 10 10
SDT 0 0 3 6
황(S) 2.0 2.0 2.0 2.0
촉진제(CZ) 1.5 1.5 1.5 1.5
<시험예>
상기 비교예 1∼2 및 실시예 1∼2에서 제조한 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신장율, 리바운드, 발열 및 피코(Pico) 마모에 대하여 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 시편의 물성 측정결과
항 목 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
경도 63 63 64 64
300% 모듈러스 105 105 115 115
인장강도 200 200 210 210
신장율 500 500 480 480
리바운드 22 24 21 21
발열(℃) 28 28 29 29
Pico 마모(mg) 0.026 0.024 0.023 0.022
상기 표 2의 결과에서처럼 본 발명의 고무조성물에 의한 트레드 고무시편은 종래의 고무시편보다 리바운드 및 피코마모가 우수함에 따라 내마모 특성 및 제동특성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 공지의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR) 60∼90 phr, 부타디엔 고무 10∼20 phr, 폴리머 10∼30 phr 함유된 원료고무 100 phr에 대하여 실리카 10∼50 phr, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트 2∼20 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
  2. 제 1항에 있어서, 폴리머는 스티렌 함량이 5.5∼33.0 중량%, 오일 함량이 37.5 중량% 이내의 스티렌 부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
  3. 제 1항에 있어서, 실리카를 함유한 보강성 컴퍼지트는 연화점이 65∼105℃, 비중이 1.03∼1.13, 실리카 함량이 10∼30%인 것을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
  4. 제 1항에 있어서, 실리카는 표면적 155∼165m3/g, DBP 흡유량 127∼191㎖/100g, 미세공극 부피(micropore volume) 0.0086∼0.019cc/g, 결합고무량 20.2∼27.5%인 것을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
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KR100611615B1 (ko) * 2004-06-04 2006-08-10 금호타이어 주식회사 내마모성이 향상된 승용차 타이어용 트레드 고무 조성물

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