KR100429071B1 - 타이어 트래드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 주성분으로 하고 실리카와 카본블랙을 보강제로 함유하는 고무 조성물에 관한 것이다.
이는 3차 아민기를 함유하는 음이온 중합개시제를 사용하고 에톡시실란 화합물로 변성시켜 양말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 제조함으로써 말단 변성도를 높일 수 있으면서 변성제의 함량 조절에 따른 분자량 분포 조절이 용이하다. 그리고 이와같이 얻어진 말단 변성 스티렌-부타디엔 고무를 원료고무 중 포함시키면 고무의 유리전이온도를 용이하게 조절하여 제동성능을 향상시킴과 동시에 실리카나 카본블랙과 같은 보강제와의 결합력이 증대되어 고무 사슬 말단의 움직임을 감소시킴으로써 궁극적으로는 내마모성을 향상시키고 회전저항을 감소시킬 뿐만 아니라, 통상의 결합제 사용시 나타나는 가공 중 스코치 안정성 저하문제를 해결하여 가공성의 문제없이 제동성능이 향상되고 사용기간이 연장된 타이어 트래드용 고무 조성물을 제공한다.

Description

타이어 트래드용 고무 조성물{The rubber composition for tire treads}
본 발명은 타이어 트래드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차 아민기가 포함되어 있는 음이온 중합개시제로 중합하여 얻어진 고무사슬 양쪽말단이 아민과 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(이하, SBR이라 함)를 주성분으로 하고 보강제로서 실리카와 카본블랙을 사용함으로써 젖은 노면에서의 제동성능 향상, 주행시 회전저항 감소 및 내마모성이 향상된 타이어 트래드용 고무 조성물에 관한 것이다.
최근 타이어로 인한 연료소모를 감소시키고 제동시의 안정성 향상 및 타이어의 사용 기간을 연장시키려는 목적으로 트래드 고무의 회전저항을 감소시키고 젖은 노면에서의 제동성능을 향상시키는 것 뿐만 아니라 내마모성능을 향상시키기 위한 연구가 다각적으로 수행되고 있다.
일반적으로 회전저항을 감소시키기 위해서는 트래드 고무 재료의 탄성을 증가시켜야 하는 반면, 타이어의 안정성, 즉 젖은 노면에서의 제동성능 향상을 위해서는 제동시 노면과의 마찰저항, 즉 에너지 손실이 큰 트래드 고무 재료를 사용하여야 한다.
이와같은 서로 대치되는 성능, 즉 회전저항의 감소와 제동성능 향상이라는 두가지 측면을 모두 만족시키기 위해서 유화중합 SBR, 고 시스-BR(high cis-BR), 저 시스-BR(low cis-BR), 천연고무, 또는 유기리튬 개시제를 사용하여 얻은 용액중합 SBR 등을 단독 또는 조합하여 사용하고 있으나, 두 성능을 동시에 만족시키는 데 한계가 있다.
구체적인 예로는, 반발탄성을 높이기 위해서는, 즉 회전저항을 감소시키기 위해서는 BR과 천연고무와 같은 고무를 사용하고 카본블랙과 같은 충진제 사용량을 감소시키거나 유황과 같은 가류제의 사용을 증가시켜야 하지만, 이는 제동성능의 저하를 초래하게 된다. 반대로 제동성능을 향상시키기 위해서는 스티렌 함량이 높고 비닐 함량이 높은 SBR을 사용하고 카본블랙과 오일의 함량을 증가시켜야 하지만, 이 경우 반발탄성의 감소로 인해 연료소모의 증가를 피할 수 없게 된다.
이와같은 대치되는 성능을 모두 만족시키기 위해 보강제로 첨가되는 카본블랙과의 상호인력이 높은 관능기를 고무 분자사슬에 결합시킨 BR 및 SBR에 대한 연구가 오래전부터 진행되어 왔다. 구체적으로는, SBR이나 BR의 미세구조인 비닐이나 스티렌 함량을 조절하여 고무의 유리전이온도를 높여 제동성능을 향상시키고 중합 후 결합반응에 의해 고무사슬 말단의 수를 줄이거나 카본블랙과의 상호인력이 높은 관능기를 고무사슬 말단에 반응시킴으로써 회전저항의 주요 인자인 고무사슬 말단의 움직임을 감소시키려는 연구가 진행되어 왔다.
미국특허 제4,550,142호 및 제4,555,547호에서는 아민유도체를 포함하고 있는 BR이나 SBR을 타이어 트래드 고무 조성물에 사용하여 제동성과 반발탄성을 동시에 향상시킬 수 있다고 개시되어 있으며, 미국특허 제4,397,994호에서는 중합후 주석과 같은 금속으로 고무 분자사슬을 커플링시킨 BR이나 SBR을 사용한 고무 조성물의 경우 낮은 회전저항을 가지며, 젖은 노면에서의 높은 제동성 및 향상된 가공성의 결과를 나타낸다고 개시되어 있다.
또한, 미국특허 제5,496,883호에서는 보강제로서 실리카를 사용하고 높은 비닐 함량을 갖는 용액중합 SBR과 BR을 사용하여 제동성능 향상과 회전저항 감소라는 두가지 성능을 동시에 해결하고자 하였다.
그러나, 상술한 BR 및 SBR의 경우 중합시 사용한 개시제, 예를들어 n-부틸리튬과 같은 유기리튬 개시제의 특성상, 고무사슬의 한쪽 말단에만 작용기가 결합되고 나머지 한쪽 말단은 작용기가 결합되어 있지 않음으로 고무사슬 말단의 움직임을 줄이는데 한계가 있다. 결과적으로 회전저항 감소 효과에 한계가 있다. 또한, 제동성 향상을 위해 스티렌과 비닐 함량을 증가시킬 경우에는 고무의 유리전이온도가 상승하게 되며, 이로 인하여 타이어의 내마모 성능이 저하되는 문제가 있다.
또한, 보강제로서 실리카를 사용한 경우 고무와의 결합력이 약한 실리카의 특성상 내마모성능의 향상을 위해 결합제를 사용해야 하는 바, 결합제로 인해 야기되는 혼합 및 가공 중 스코치 문제를 방지하기 위해 온도를 제어해야만 하는 어려움이 있다.
이와같은 단점을 해결하기 위하여 본 발명자는 고무사슬 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 SBR을 사용한 결과, 고무의 회전저항을 감소시키고 젖은 노면에서의 제동력을 향상시킬 뿐 아니라, 보강제로서 첨가되는 카본블랙이나 실리카와 양말단의 아민 및 실란 화합물이 강하게 결합하기 때문에 별도의 결합제를 사용하지 않고도, 즉 가공성에 문제없이도 내마모성을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 이를 기 특허 출원한 바 있다(대한민국특허출원 제2000-21219호).
여기서 개시된 타이어 트래드용 고무 조성물은 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 주성분으로 하는 것으로서, 이때 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 것으로서, 여기서 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 아민 작용기를 함유하는 음이온 중합개시제로 스티렌과 부타디엔을 중합한 후 말단 음이온을 실란 화합물과 반응시켜 얻어진 것이다.
이와같이 양쪽 말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 스티렌-부타디엔 고무를 합성하여 카본블랙 및 실리카를 함유하고 있는 트래드 고무조성물에 적용하면 가공성의 문제없이 회전저항을 감소시키고 내마모성능을 향상시킬 수 있으며 제동성능을 향상시킬 수 있었다.
그런데 말단 변성 스티렌-부타디엔 고무 제조시 스티렌-부타디엔 고무의 양쪽 말단을 변성시킬 때 변성도를 높이기가 어려우며 분자량 분포를 조절하기가 어려운 문제에 봉착하게 되었다.
이에 본 발명자는 양쪽 말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 부타디엔 고무및 스티렌-부타디엔 고무를 제조함에 있어서 변성도를 높이고 분자량 분포 조절을 용이하게 하기 위해 연구노력하던 중, 중합후 변성제로서 테트라에톡시실란을 사용한 결과, 상기와 같은 문제점을 용이하게 해결할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 용액중합 스티렌-부타디엔 중합 후 말단변성시 변성도를 높이고 분자량 분포를 용이하게 조절할 수 있도록 말단변성 스티렌-부타디엔 고무를 제조하여 이를 원료고무 중 포함시킴으로써 보강제로 첨가되는 카본블랙이나 실리카와 강하게 결합하여 고무사슬의 움직임을 줄여 회전저항을 감소시키고 젖은 노면에서의 제동력을 향상시킬 뿐만 아니라 가공성 문제없이 내마모성을 향상시킬 수 있는 타이어 트래드용 고무 조성물을 제공하는 데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트래드용 고무 조성물은 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 원료고무로 하는 타이어 트래드용 고무 조성물로서, 이때 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 것으로, 구체적으로 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 다음 화학식 1로 표시되는 3차 아민기를 함유하는 화합물을 음이온 중합개시제로 하여 스티렌과 부타디엔을 중합한 후, 말단 음이온을 다음 화학식 2로 표시되는 실란 화합물과 반응시켜 얻어진 것임을 그 특징으로 한다.
상기 식에서, R은 직쇄상 또는 분쇄상의 탄소원자수 1∼3의 알킬기이고, R'는 펜틸 또는 이소펜틸기이다.
Si(OR)4
상기 식에서, R은 상기한 바와 같다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 타이어 트래드용 고무 조성물은 통상적으로 제동성 향상과 회전저항 감소를 위한 용액중합 SBR 고무와 부타디엔 고무를 주성분으로 하는 고무 조성물과 같으며, 단지 용액중합 SBR 고무를 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 것을 사용한다.
본 발명의 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR 고무는 상기 화학식 1로 표시되는 아민 작용기를 함유하는 화합물을 음이온 중합개시제로 하여 스티렌과 부타디엔을 중합한 후, 말단 음이온을 상기 화학식 2로 표시되는 실란 화합물과 반응시켜 얻어진다.
여기서, 중합후 말단변성시 변성제로서 상기 화학식 2로 표시되는 테트라에톡시실란을 사용하게 되면 말단 변성도를 높일 수 있고, 그 사용량을 조절하여 중합하면 분자량분포를 용이하게 조절할 수 있다.
테트라에톡시실란의 경우 부반응이 없이 반응하며, 사용량을 조절하여 고무사슬 말단의 에톡시기를 조절할 수 있다.
결과적으로, 트래드 고무 조성물에서 실리카와의 반응성을 증대시킬 수 있으며, 결합제 사용시 문제점인 혼합 및 가공시의 스코치 발생 방지를 위한 온도제어를 할 필요가 없다.
구체적인 본 발명 고무 조성물의 용액중합 SBR의 제조과정은 다음과 같다;
먼저, 중합용매에 스티렌과 부타디엔 단량체를 주입한 후, 40∼60℃의 온도에서 상기 화학식 1로 표시되는 개시제를 주입하고 2∼4시간 동안 중합한 다음, 중합이 완료된 후 상기 화학식 2로 표시되는 변성제를 주입하여 50∼70℃에서 추가로 1시간여 동안 더 반응시킨 후 중합종결제로 반응을 종결시킨다. 그리고 나서, 반응물을 산화방지제가 함유된 이소프로필알콜 등에 침전시킨 후 건조하여 중합체 사슬 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR을 얻는다.
이와같이 제조된 용액중합 SBR은 제동성 향상과 회전저항 감소를 위해 스티렌 함량은 10∼45중량%이고, 부타디엔부의 비닐 함량은 25∼75중량%인 것이 바람직하다.
만일, SBR의 스티렌 함량과 부타디엔부의 비닐 함량이 상기 범위보다 높을 경우 고무의 유리전이온도가 상승되어 회전저항이 증가하고, 내마모성능이 저하된다. 반면에 스티렌 함량과 부타디엔 부의 비닐 함량이 상기 범위보다 낮을 경우에는 고무의 유리전이온도가 낮아져 제동성능이 저하되므로 상기 범위내의 것이 바람직하다.
이와같은 용액중합 SBR 고무를 통상의 부타디엔 고무와 함께 사용하여 타이어 트래드용 고무를 제조하는 바, 이때 용액중합 SBR 고무는 원료고무 중 10∼80중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
이와같은 고무 성분에 카본블랙과 실리카를 보강제로서 첨가하는 바, 상기와 같이 말단이 아민 및 실란으로 변성된 용액중합 SBR은 보강제로서 첨가되는 카본블랙 및 실리카와의 상호인력 및 반응을 통해 강하게 결합하여 고무사슬의 움직임을 줄여 궁극적으로 회전저항을 감소시키고 내마모성을 향상시키는 역할을 한다.
카본블랙과 실리카의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 그 합이 100중량부 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
이와같이 양쪽말단이 아민과 에톡시실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR을 고무성분으로 사용하고 카본블랙과 실리카를 보강제로서 동시에 사용하여 제조된 타이어 트래드용 고무 조성물은 아민과 에톡시실란이 보강제인 카본블랙과 실리카와의 결합을 증대시키며, 이로인해 내마모 성능을 향상시키고 회전저항을 감소시킬수 있으며 비닐이나 스티렌 함량을 조절하여 고무의 유리전이온도를 상승시켜 제동성능을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 성분 외에 통상적으로 타이어 트래드 고무 제조시 첨가되는 성분, 예를들어 스테아린산, 징크 옥사이드, 결합제, 촉진제, 황, 방향족 가공유 등을 본 발명의 목적에 위배되지 않는 범위내에서 첨가하여 타이어 트래드 고무를 조성한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 실시예는 단지 예시할 목적으로 나타낸 것이며 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
제조예) 양쪽말단이 아민 및 실란으로 변성된 용액중합 SBR의 제조
진공건조시킨 용량 10ℓ인 스테인레스 스틸 압력반응기에 용매로서 시클로헥산 5,000g, 미세구조 조절을 위한 테트라하이드로퓨란 100g, 단량체로서 스티렌 200g과 부타디엔 800g을 차례로 주입한 후, 반응계의 온도를 50℃로 유지하면서 상기 화학식 1로 표시되는 개시제를 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 변량을 주입하여 3시간 동안 중합하였다. 중합이 완료된 후 상기 화학식 2로 표시되는 변성제를 다음 표 1에 나타낸 바와같이 변량 주입하여 60℃에서 추가로 1시간 더 반응시킨 후 메틸알콜로 반응을 종결시켰다. 반응물을 산화방지제가 함유된 이소프로필알콜에 침전시킨 후 건조하여 중합체 사슬 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR(SSBR-1∼SSBR-4)을 얻었다.
이와같이 제조된 SSBR의 물성은 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.
SSBR-1 SSBR-2 SSBR-3 SSBR-4
반응조건 개시제 투입량(mmole) 5.0 6.0 7.0 5.0
변성제 투입량(mmole) 10 6.0 2.5 2.5
NMR 결과 스티렌 함량(중량%) 20 19 20 20
비닐 함량(중량%) 61 61 60 60
DSC 결과 유리전이온도(℃) -33 -34 -33 -32
GPC 결과 초기피크분자량(Mp) 195000 168000 151000 201000
수평균분자량(Mn) 201000 203000 201000 287000
무게평균분자량(Mw) 226000 293000 394000 532000
분자량분포(Mw/Mn) 1.12 1.44 1.96 1.85
결합효율(%) 10 30 51 49
상기 표 1의 결과로부터, 변성제의 투입량을 변량함에 따라 분자량 분포 조절이 용이함 변성도를 높일 수 있음을 알 수 있다.
참조실시예 1)
본 예는 본 발명에서 사용된 용액중합 SBR의 자체적 효과를 확인하기 위한 것으로서, 상기 제조예로부터 얻어진 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR(이하, SSBR-1) 100중량부를 고무 성분으로 하여 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 다른 성분들과 함께 밴버리 혼합기에서 배합하여 고무 조성물을 제조하였다.
참조비교예 1)
상기 참조실시예 1에서 고무 성분으로 사용한 SSBR-1 고무 100중량부 대신에 사용화된 한쪽말단만 아민 작용기를 포함하고 있는 용액중합 SBR(SSBR) 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 참조실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
참조비교예 2)
상기 참조실시예 1에서 고무 성분으로 사용한 SSBR-1 고무 100중량부 대신에상용화된 유화중합 SBR(ESBR) 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 참조실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
실시예 1)
상기 제조예 1에 따라 얻어진 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 SBR(이하, SSBR-1) 60중량부와 통상의 부타디엔 고무 40중량부를 고무 성분으로 하여 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 다른 성분들과 함께 밴버리 혼합기에서 배합하여 고무 조성물을 제조하였다.
비교예 1)
상기 실시예 1에서 고무 성분으로 사용한 SSBR-1 고무 60중량부 대신에 SSBR 고무 60중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
비교예 2)
상기 실시예 1에서 고무 성분으로 사용한 SSBR-1 고무 60중량부 대신에 SSBR 고무 60중량부를 사용하고, 결합제인 X50-S를 6.4중량부를 추가로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
실시예 2)
상기 실시예 1의 조성물에 있어서 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 보강제로 사용된 카본블랙과 실리카의 함량을 각각 20, 60중량부로 변경하고, 촉진제인 DPG의 함량을 0.75중량부로 변경한 것만을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
실시예 3)
상기 실시예 1의 조성물에 있어서 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 보강제로 사용된 카본블랙과 실리카의 함량을 각각 60, 20중량부로 변경하고 촉진제인 DPG의 함량을 0.25중량부로 변경한 것만을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물을 제조하였다.
(단위: 중량부)
참조실시예 1 참조비교예 실시예 1 비교예 실시예2 실시예 3
1 2 2 3
원료고무 SSBR-1 100 - - 60 - - 60 60
SSBR - 100 - - 60 60 - -
ESBR - - 100 - - - - -
BR - - - 40 40 40 40 40
첨가물 카본블랙(N-339) 40 40 40 40 40 40 20 60
실리카 40 40 40 40 40 40 60 20
스테아린산 2 2 2 2 2 2 2 2
징크 옥사이드 3 3 3 3 3 3 3 3
6PPD 2 2 2 2 2 2 2 2
RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
방향족 가공유 35 35 35 35 35 35 35 35
X50-S - - - - - 6.4 - -
CZ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
DPG 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.75 0.25
황 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
(주)SSBR-1: 제조예에서 합성한 SBRSSBR: 상용화된 용액중합 SBR로서 한쪽 말단이 아민으로 변성되어 있고 스티렌 함량 20%, 비닐 함량 60%임ESBR: 상용화된 유화중합 SBR로서 스티렌 함량 23.5%, 비닐함량 18%임.BR: 상용화된 하이시스 BR임실리카: 질소흡착표면적 175, DBP 흡유량 2406PPD: N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민RD: 폴리-(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린)X50-S: N330 카본블랙과 Si-69(결합제)의 50:50 혼합물CZ: N-사이클로헥실-2-벤조티아질 설펜아미드DPG: 디페닐구아니딘
실험예)
상기 참조실시예 1 및 참조비교예 1∼2, 그리고 실시예 1∼3 및 비교예 1∼2에 따라 얻어진 고무 조성물을 사용하여 고무 시트를 제조하여 인장, 점탄성 및 람본(Lambourn) 마모 시험용 시편을 제조하고, 젖은 미끄럼(wet skid) 저항, 회전저항 및 내마모성을 시험하기 위해 195/70R14규격의 타이어를 제조하였다.
이와같이 제조된 고무 시편 및 타이어에 대하여 다음과 같은 방법으로 성능을 시험하였으며, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.
(1) 람본 마모지수
하중 4.5kg, 연마석의 표면 회전속도 100m/초, 분말낙하속도 20g/분으로 상온에서 람본 마모시험기를 이용하여 측정.
(2) 동적손실계수(tanδ)
RDS를 이용하여 주파수 10Hz, 변형량 0.5%로 측정.
(3) 인장강도
인스트론사(Instron사)의 인장시험기를 이용하여 절단시의 강력을 측정.
(4) 회전저항 지수
직경 1.7m의 드럼상에서 회전하는 타이어의 관성 모멘트로부터 계산한 값으로서, 다음 식으로부터의 계산값.
(5) 젖은 미끄럼 저항 지수
젖은 노면에서 60KPH로 주행하던 차량이 급제동하였을 때의 제동거리로부터계산한 값으로서, 다음 식으로부터의 계산값.
(6) 내마모성 지수
타이어를 차량에 취부하여 40,000km를 주행한 후, 남아있는 그루브의 깊이를 측정하여 다음 식으로 지수화한 것이다.
각 지수값의 기준은 변성되지 않은 상기 표 1에 나타낸 바와 같은 물성을 갖는 통상의 유화중합 SBR(ESBR)에 대한 비교 수치를 100으로 한 것으로서, 값이 클수록 성능이 양호함을 나타낸다.
참조실시예 1 참조비교예 실시예 1 비교예 실시예2 실시예 3
1 2 1 2
t5(분:초) 46:25 45:36 47:23 41:38 40:01 21:13 42:41 43:07
인장강도(kg/㎠) 185 178 175 164 149 159 158 172
람본 마모지수 95 91 100 108 96 99 104 110
tanδ 0℃ 0.372 0.375 0.346 0.298 0.284 0.27 0.292 0.299
60℃ 0.160 0.176 0.205 0.153 0.160 0.152 0.139 0.168
젖은 미끄럼 저항 지수 105 104 100 102 101 101 103 102
회전저항지수 128 118 100 133 125 131 141 123
내마모성지수 93 88 100 104 98 101 103 105
(주)*t5; 스코치 안정성을 나타내는 값으로 레오메타 측정시 최저 토오크에서 5포인트 상승시까지의 시간이며, 클수록 안정성이 높음을 의미한다.*지수로 표시된 항목은 높을수록 양호함을 의미한다.
상기 표 3의 결과로부터, 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 SSBR-1을 사용한 참조실시예 1의 경우, SSBR 및 ESBR을 사용한 참조비교예 1∼2 비하여 젖은 미끄럼 저항과 회전저항 성능 뿐만 아니라 내마모성능에서도 양호한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
이는 고무 사슬 양말단을 변성시킴으로 인해 고무사슬 말단의 움직임이 줄어들어 회전저항이 크게 줄어들었기 때문으로써, 고무와 보강제(실리카, 카본블랙)와의 결합력이 증가되어 유리전이온도가 동등 수준임에도 불구하고 내마모성능도 크게 향상되었다.
한편, 고무 사슬 양말단을 변성시킨 용액중합 SBR과 부타디엔 고무를 혼합한 실시예 1∼3과 비교예 1∼3을 비교하여 볼 때, 실시예 1∼3의 경우 비교예 1∼2 비하여 젖은 미끄럼 저항과 회전저항 성능 뿐만 아니라 내마모 성능이 양호함을 알 수 있다. 그리고, 비교예 2의 경우는 통상의 실리카 조성물의 경우를 보여주는 것으로서 결합제를 사용하여 실시예 1에 비하여 스코치 안정성(t5)이 매우 저조함을 볼 수 있다. 또한, 실시예 2∼3의 경우는 보강제 사용량을 조절함으로써 내마모성과 회전저항을 적절히 조절할 수 있음을 보여주고 있다.
즉, 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 SBR을 실리카가 함유된 트래드 고무 조성물에 사용하는 경우 카본블랙 및 실리카와의 결합력을 증가시켜 회전저항의 감소, 내마모성능의 향상 및 가공시의 스코치 안정성 향상 등의 결과를 얻었다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 3차 아민기를 함유하는 음이온 중합개시제를 사용하고 에톡시실란 화합물로 변성시켜 양말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 SBR을 제조하는 경우 말단 변성도를 높일 수 있으면서 변성제의 함량 조절에 따른 분자량 분포 조절이 용이하며, 말단이 변성된 SBR을 실리카를 보강제로 함유하는 고무 조성물에 사용하는 경우 스티렌 및 비닐 함량을 조절하여 고무의 유리전이온도를 조절함으로써 제동성능을 향상시킴과 동시에, 고무와 실리카나 카본블랙과 같은 보강제와의 결합력을 증대시켜 사슬 말단의 움직임을 감소시킴으로써 궁극적으로는 내마모성능을 향상시키고 회전저항을 감소시킬 뿐만 아니라, 통상의 결합제 사용시 나타나는 가공중 스코치 안정성 저하 문제를 해결하여 가공성에 문제를 일으키지 않고도 제동성능이 우수하고 수명이 연장된 타이어 트래드를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. (삭제)
  2. (정정)용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 원료고무로 함유하는 타이어 트래드용 고무 조성물에 있어서,
    상기 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 다음 화학식 1로 표시되는 3차 아민기를 함유하는 화합물을 음이온 중합개시제로 하여 스티렌과 부타디엔을 중합한 후, 말단 음이온을 다음 화학식 2로 표시되는 실란 화합물과 반응시켜 얻어진 양쪽말단이 아민 및 실란 화합물로 변성된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무로서 스티렌 함량 10~45중량%이고 부타디엔부의 비닐 함량이 25~75중량%이며, 10~80중량부로 포함되며, 보강제로서 카본블랙과 실리카를 원료고무 100중량부에 대해 100중량부 이내로 포함하는 것임을 특징으로 하는 타이어 트래드용 고무 조성물.
    화학식 1
    상기 식에서,
    R은 직쇄상 또는 분쇄상의 탄소원자수 1∼3의 알킬기이고,
    R'는 펜틸 또는 이소펜틸기이다.
    화학식 2
    Si(OR)4
    상기 식에서,
    R은 상기한 바와 같다.
  3. (삭제)
  4. (삭제)
  5. (삭제)
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