KR100426067B1 - 제동성이 향상된 트레드 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제동성이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 에폭시화 천연고무(ENR) 70∼98 phr, 카르복실화 액상 부타디엔 고무(CT-RLP) 2∼30 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 에폭시화 천연고무 및 카르복실기를 도입한 액상 부다디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용하여 제동성을 향상시키는 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

제동성이 향상된 트레드 고무조성물{Tread Rubber composition improved wet traction}

본 발명은 제동성이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무의 불포화기에 에폭시기를 도입한 에폭시화 천연고무(ENR) 70∼98 phr, 카르복실기를 도입한 카르복실화 액상 부타디엔 고무(CT-RLP) 2∼30 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 특징으로 한다.

자동차용 타이어의 요구성능은 타이어의 사용용도 및 부위에 따라서 크게 다르다. 특히 노면과 직접적으로 접촉하는 트레드 고무는 내마모성능, 젖은 노면에서의 제동력 및 크랙저항성 등의 많은 요구특성이 있다.

이러한 요구특성중 내마모성능은 타이어의 내구성과 직결되어 타이어 사용에 있어서, 경제적인 연관성이 커서 소비자의 요구특성이 크며, 안전성과 관련있는 타이어의 제동성능은 차량의 제동에 밀접한 관련이 있어 소비자의 주요한 요구특성 중의 하나이다.

종래에는 트레드 고무의 제동성을 향상시키기 위하여 원료고무로 천연고무와 스티렌-부타디엔 유화중합체(E-SBR)의 혼합물을 사용하여 제동성을 향상시켰으나 스티렌-부타디엔 유화중합체는 천연고무에 비하여 탄성이 적고 반복적인 하중을 주었을 때 발열이 커서 타이어 트레드 고무에 사용하여 주행시 트레드 및 벨트부위의 분리를 유발할 가능성이 있으며 내마모성능도 감소하는 단점이 있다.

최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 원료고무를 일반적인 천연고무 대신에 에폭시가 함유된 에폭시화 천연고무를 사용하여 젖은 노면에서의 제동성을 향상시키고, 내마모성을 향상시키기 위해 보강충진제인 카본블랙의 사용량을 증가시키는 한편, 카본블랙의 사용량에 따른 점도의 증가로 인해 압출공정이 불량해지는 단점을 해소하기 위해 점도가 낮은 액상 이소프렌 고무를 사용하여 공정성을 개선시키지만 이때에는 고무배합물의 물성이 하락하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 노력하던중 제동성을 향상시키기 위해 에폭시화 천연고무 및 가공성 및 물성향상을 위해 카르복실기를 도입한 액상 부타디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용시 종래 트레드 고무조성물과 비교하여 동등 수준 이상의 물성을 가지며, 제동성을 향상시킬 수 있음을 알게 되었다.

따라서 본 발명은 에폭시화 천연고무 및 카르복실기를 도입한 액상 부타디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용하여 제동성을 향상시키는 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 제동성이 향상된 트레드 고무조성물은 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무의 불포화기에 에폭시기를 도입한 에폭시화 천연고무 (Epoxidized natural rubber, ENR) 70∼98 phr, 카르복실기를 도입한 카르복실화 액상 부타디엔 고무(Carboxyl terminated reactive liquid polybutadiene, CT-RLP) 2∼30 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 에폭시화 천연고무는 천연고무의 주쇄에 에폭시기가 부가되어 유리전이온도(Glass transition temperature, Tg)가 상승하는 특성이 있다. 본 발명에서는 에폭시화 천연고무의 에폭시기 함량은 10∼60mol%인 것을 사용하는데 에폭시기가 10mol% 미만 사용하면 유리전이온도가 내려가서 제동성능의 향상이 미미하고, 60mol% 초과 사용하면 유리전이온도가 너무 높아져서 내한성능이 하락하고 물성도 저하되는 단점이 있어 에폭시화 천연고무의 에폭시기 함량은 10∼60mol% 유지하는 것이 좋다.

또한 원료고무중 에폭시화 천연고무를 70 phr 미만 사용하면 제동성능이 하락하는 문제가 있고, 98 phr 초과 사용하면 제동성능은 향상되나 고무배합물의 물성이 하락하는 문제가 있어 원료고무중 에폭시화 천연고무는 70∼98 phr 유지하는 것이 좋다.

한편 에폭시화 천연고무의 내마모성을 개선하기 위해서 보강성 충진제인 카본블랙을 많이 사용하지만 점도가 높아져서 공정성이 하락하는 문제가 있어 이를 개선하기 위해 액상 이소프렌 고무(Liquid isoprene, LIR)를 사용함으로써 공정성을 향상시키지만 물성이 하락하는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 액상 이소프렌 고무의 단점을 해결하기 위해 다양한 노력을 하던중 카르복실기(-COOH)가 도입된 액상 카르복실화 부타디엔 고무를 에폭시화 천연고무와 혼합하여 원료고무로 사용하면 공정성이 개선되면서도 카르복실기와 에폭시기의 반응에 의해 탄성이 증가하고 물성이 향상됨을 알게 되었다.

본 발명에서 원료고무 중 카르복실화 액상 부타디엔 고무를 2 phr 미만 사용하면 물성이 하락하는 문제가 있고, 30 phr 초과 사용하면 공정성이 하락하는 문제가 있어 원료고무중 카르복실화 액상 부타디엔 고무는 2∼70 phr 유지한다.

또한 카르복실화 액상 부타디엔 고무의 카르복실기 함량은 관능기의 수가 3∼10인 것을 사용하는데 카르복실기 수가 3 미만이면 본원 발명의 목적인 제동성능이 감소하는 문제가 이고, 카르복실기 수가 10 초과 사용하면 신율 등이 하락하는 문제가 있어 원료고무중 카르복실화 액상 부타디엔 고무의 카르복실기 함량은 3∼10 유지한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예>

천연고무 100 phr을 원료고무로 하고, 통상적으로 사용하는 타이어 첨가제인 카본블랙 60 phr, 아연화 5 phr, 스테아린산 2 phr, 노화방지제 2 phr, 공정유 3 phr, 황 2 phr 및 촉진제 1 phr을 혼합하여 155℃의 온도에서 30분 동안 가류한 후 방출하여 고무시편을 제조하였다. 아래의 표 1에 고무조성물의 배합비를 나타내었다.

<실시예 1>

에폭시기 함량이 25 mol%인 에폭시화 천연고무(ENR) 100 phr을 원료고무로 하고, 통상적으로 사용하는 타이어 첨가제인 카본블랙 60 phr, 아연화 5 phr, 스테아린산 2 phr, 노화방지제 2 phr, 공정유 3 phr, 황 2 phr 및 촉진제 1 phr을 혼합하여 155℃의 온도에서 30분 동안 가류한 후 방출하여 고무시편을 제조하였다. 아래의 표 1에 고무조성물의 배합비를 나타내었다.

<실시예 2>

에폭시기 함량이 25 mol%인 에폭시화 천연고무(ENR) 90 phr 및 액상 이소프렌 고무(LIR) 10 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 배합비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 3>

에폭시기 함량이 25 mol%인 에폭시화 천연고무(ENR) 90 phr 및 카르복실기가도입된 액상의 카르복실화 부다디엔 고무(CT-RLP) 10 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 배합비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물 배합비(단위 : phr)

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
원료고무	천연고무	100	-	-	-
	ENR	-	100	90	90
	LIR	-	-	10	-
	CT-RLP	-	-	-	10
카본블랙	60	60	60	60
아연화	5	5	5	5
스테아린산	2	2	2	2
노화방지제	1	1	1	1
공정유	3	3	3	3
황	2	2	2	2
촉진제	1	1	1	1

<시험예>

상기 비교예 및 실시예로부터 제조한 고무시편에 대하여 점도, 제동성능 및 내마모성의 물성을 공지의 표준방법에 의해 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성측정 결과

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
점도	100	93	112	110
제동성능	100	140	138	145
내마모성	100	90	80	99

이때 각 실시예의 수치는 비교예를 100으로 기준하여 환산한 값으로 수치가 높을수록 양호함을 의미한다.

상기 표 2에서처럼 본 발명의 에폭시화 천연고무 및 카르복실화 부다디엔 고무를 원료고무로 사용한 트레드 고무조성물은 천연고무 단독 또는 천연고무와 액상이소프렌 고무의 혼합물을 원료고무로 사용한 종래의 트레드 고무조성물과 비교시 내마모성은 동등 수준 이상을 유지하는 한편 안전성과 관련있는 제동성능이 향상하여 젖은 노면에서도 제동성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 에폭시화 천연고무(ENR) 70∼98 phr, 카르복실화 액상 부타디엔 고무(CT-RLP) 2∼30 phr의 혼합물을 원료고무로 사용하는 것을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
2. 제 1항에 있어서, 에폭시화 천연고무의 에폭시기 함량은 10∼60mol% 임을 특징으로 하는 트레드 고무조성물
3. 제 1항에 있어서, 카르복실화 액상 부타디엔 고무의 카르복실기 함량은 관능기의 수가 3∼10 임을 특징으로 하는 트레드 고무조성물