KR100457255B1 - 실리카계강화충전제를갖춘가황처리가능한고무조성물의제조방법 - Google Patents

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Abstract

규소를 함유하고 카본 블랙을 적게 함유하는 가황처리 가능 고무구조 생산공정제 있어서, 적어도 하나의 규소계 강화 충전재와 적어도 하나의 실렌계 결합 매체가 165℃ 및 180℃사이의 온도 및 110℃ 및 160℃사이의 온도로 각각 다음 단계에서 상기 구조의 다른 성분에 첨가되거나 밀접하게 혼합된다.
상기와 같이 얻어진 고무구조는 개선된 규소 분산을 하며 일정한 물리-기계적 특성과 보다 나은 견인력을 가지며 저구름 저항력을 갖춘 타이어용 트레드 제조에 특히 적합하다.

Description

실리카계 강화 충전제를 갖춘 가황처리 가능한 고무 조성물의 제조방법
보다 일반적인 양태에서, 본 발명은 가교 가능한 불포화 사슬 폴리머 기재에 낮은 카본 블랙 함량을 포함하고 부분적으로 또는 전체적으로 카본 블랙을 대체하는 실리카계 강화 충전제를 포함하는 유형의 가황 가능한 고무 조성물에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 상기 유형의 조성물뿐만 아니라 상기 조성물로부터 얻을 수 있는 트레드의 제조 방법에 관한 것이다.
다음의 상세한 설명 및 이어지는 청구항에 걸쳐서 가교 가능한 불포화 사슬 폴리머 기재는 황을 기초로한 시스템에 의한 가교(가황)로 얻어진 엘라스토머의 전형적인 물리-화학적 및 기계적 특성들을 모두 가질 수 있는 천연 또는 합성의 임의의 비가교 폴리머를 가리킨다. 알려진 바와같이, 타이어 제조 분야에서, 연구가 증가되고 있는 분야의 주 목적은 타이어의 지면마찰저항(rolling resistance)을 가능한한 줄이는 것이다.
이런 이유 때문에, 당업계에서 타이어 트레드의 제조에 낮은 함량의 탄소 블랙을 갖는 고무 조성물의 사용이 제안되어 왔다.
이런 고무 조성물에서, 카본 블랙은 석고, 운모, 고령토, 벤토나이트, 이산화티타늄, 다양한 규산염 및 특히 실리카와 같은 소위 "경(經)" 강화 충전제로 부분적으로 또는 전체적으로 대체된다.
그러나, 실리카가 상기 조성물의 폴리머 메트릭스와 친화력이 좋지 않기 때문에, 실리카를 폴리머 메트릭스에 화학적으로 결합시킬 수 있는 적절한 커플링제가 폴리머 메트릭스에 포함된다.
그래서, 예를 들면, 미국 특허 5,227,425에서 고무 조성물은 공액(conjugated) 다이엔의 공중합체를 포함하는 폴리머 기재를 5 내지 50%의 바이닐 그룹의 함량을 갖는 바이닐 방향족 화합물과 혼합함으로써 얻어지는 낮은 지면마찰저항을 갖고 충전제 및 실리카계 커플링제로서 다량의 실리카를 갖는 트레드로 기술된다.
유사하게, 유럽 특허 출원 EP-A-0 447 066에서, 조성물은 실리카를 폴리머 기재에 화학적으로 결합시키는 주요 성분이 실란계 커플링제인 낮은 지면마찰저항을 갖는 트레드로 기술된다.
종래 기술의 지속적인 교시 및 상기 커플링제(예를 들어, 1993년 10월 28-29일 바이젤에서 열린 회의 TYRETECH '93에서 Degussa에 의해 출판된 출판물: "SILICA BASED TREAD COMPOUNDS: BACKGROUND AND PERFORMANCE"의 페이지 14, 표 Ⅳ 참조)의 제조업자에 의해 지속적으로 제공되는 지시에 따라, 조성물을 제조하는 동안 커플링제, 연속적인 가황 작업 동안 폴리머 메트릭스에 실리카를 화학적으로 결합하여 필요한 효과를 얻기 위해서는 실리카 및 커플링제는 동시에 조성물에 첨가되고 혼합되어야 한다.
그러나, 실리카 및 커플링제를 조성물에 동시에 혼합시키는 것은 조성물의 혼합 및 기계적 작업 동안에 얻을 수 있는 최대 온도에 대한 심각한 제한을 갖게한다.
사실, 조성물을 제조하는 동안에, 커플링제의 비가역 열분해(irreversible thermal degradation)를 피해야 한다면, 조성물의 온도는 160℃ - 165℃를 초과하지 말아야 한다.
그러나, 상기 온도 제한에 의해 실리카가 폴리머 메트릭스 도처에 최대로 분산하는데 필수적인 혼합의 매우 기계적인 작용에 심각한 저하를 초래한다.
조성물에 실리카가 불충분하게 분산되면 부분 부분에서 고무 조성물의 물리-기계적 특성의 극도의 변화 및 불균일에 실질적으로 기인하여 많은 결점들을 차례로 일으킨다.
보다 구체적으로, 현저한 드로잉(drawing) 곤란 및 제조된 고무 조성물로부터 얻어진 트레드의 크기의 변화는 상기의 조성물로부터 트레드를 제조하려는 여러 시도에서 관찰되고 있다.
이런 모든 결점에도 불구하고, 다른 간과할 수 없는 결점은 트레드의 제조에 사용되는 드로잉 장치의 감소된 제조력이다.
사실, 공지 기술의 많은 실리카 함유량을 포함하는 고무 조성물을 가지고서는, 통상적인 고무 조성물에 일상적으로 사용되는 드로잉 속도를 유지할 수 없고, 드로우 벤치(draw-bench)로부터 나오는 조성물이 약 120℃의 온도를 갖도록 하기 위하여 드로링 속도를 낮추어야 한다.
이것은 통상 속도의 약 50%와 동일한 드로잉 속도에 의해 얻어진다.
사실상, 보다 높은 속도에서는 트레드에 공간 특성의 안정성을 현저하게 위태롭게 하는 다공성 지역들이 발견되었다.
이런 지역들의 발생은 높은 드로잉 속도에 의해 발생되는 고온에 의해 고무 조성물에 함유되는 실리카 결합수(silica-bound water)의 빠른 기화에 필수적으로 기인한다고 생각된다.
분명한 것은, 드로잉 속도가 빠르면 빠를수록 - 이에 의해 조성물에 의해 온도는 도달되며 - 이 부정적인 현상은 보다 명백하게 나타난다.
공장의 시간당 제조력의 급격한 감소가 이어지면 제조 시간 및 비용에 상당한 영향을 미친다.
본 발명의 기본적인 기술적 문제는 적어도 하나의 실리카계 강화 충전제를 포함하고 향상된 실리카 분산 및 향상된 물리-기계적 특성 및 가공 특성을 모두 갖는 가황처리 가능한 고무 조성물을 제공하는 것이다.
첫 번째 양태에 따라, 본 발명은 실리카계 강화 충전제를 가지며, 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가황처리 가능한 고무 조성물의 제조 방법에 관한 것이다:
- 165℃ 내지 180℃의 온도에서 실리카 커플링제가 실질적으로 없는 상태에서, 가교 가능한 불포화 사슬 폴리머 기재, 적어도 하나의 실리카계 강화 충전제 및 선택적으로 하나 또는 그 이상의 비가교 성분들을 완전히 혼합하는 단계;
- 적어도 하나의 실란계 실리카 커플링제 및 선택적으로 상기 실란계 강화 충전제의 나머지를 얻어진 고무 조성물에 첨가하는 단계;
- 110℃ 내지 160℃의 온도에서 얻어진 고무 조성물을 밀접하게 혼합하는 단계:
- 가황 온도보다 낮은 온도에서 상기 고무 조성물에 적절한 가황제를 첨가하고 균일하게 분산시키는 단계.
다음의 설명 및 첨부된 청구항에서, 실리카계 강화 충전제는 이산화 실리콘(실리카), 규산염 및 이들의 혼합물을 기초로 하고, BET 방법에 따라 측정된 100 내지 300 m2/g 표면적을 갖는 강화 충전제를 나타낸다.
본 발명의 설명을 평이하게 하려는 목적으로, 본 발명의 실리카계 충전제는 실리카를 나타낸다.
본 발명에 따라, 고무 조성물에 폴리머 기재의 각 100 중량부에 대해 실리카의 10 내지 80 중량부를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
사실, 고무 조성물이 상기의 실리카의 양을 포함할 때, 기계적 특성, 지면마찰저항의 감소, 접지력, 특히 젖은 노면에 대한 접지력에 관하여 상기 조성물로부터 얻어진 타이어에 의해 최적의 결과를 얻었다.
다음에서 보다 명백하게 나타나는 것과 같이, 사실, 실리카의 양의 폴리머 기재 100 중량부에 대해 10 중량부 이하인 경우, 고무 조성물 및 이것으로부터 얻을 수 있는 생성물에 대한 강화 작용이 감소되는 것을 발견하였다. 반면에 60 내지 80 중량부인 경우 고무 조성물의 작업성은 급격하고 현저하게 감소하기 시작했고, 결국, 80 중량부 이상은 더 이상 허용할 수 없게 되었다.
본 발명의 목적에 유용한 폴리머 기재들 중에서, 공액 디엔 및/또는 지방족 또는 방향족 바이닐 모노머의 중합반응에 의해 얻어진 불포화 사슬 폴리머 또는 코폴리머가 바람직하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 폴리머 기재는 천연고무, 1,4-시스 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 1,4-시스 폴리아이소프렌, 선택적으로 할로겐화된 아이소프렌-아이소부텐 코폴리머, 부타디엔-아크릴로나이트릴, 스티렌-부타디엔 및 스티렌-부타디엔-아이소프렌 터폴리머, 용액 또는 어멀션에서 제조되는 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따라, 이런 폴리머 기재는 최종 생성물의 원하는 특성들에 따라 개별적으로 또는 다른 것과 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 필요한 기계적 및 작업성을 가진 고무 조성물을 제공하기 위해 요구되는 비가교 성분들을 첫 번째 혼합 단계 동안에 폴리머 기재에 첨가하고 혼합한다.
본래 알려진 이런 성분들은, 예를 들어, 카본 블랙, 가소제, 작업 보조제, 산화 방지제, 피로 지연제 등과 같은 강화 충전제를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
이런 성분들의 하나는 상기 특성들의 최적 값을 얻기 위하여, 당업자가 용이하게 결정할 수 있는 양과 비율로 결정된다.
게다가, 고무 조성물에 혼합되는 실리카의 양에 따라, 실리카는 둘 또는 그 이상의 부분으로 첨가되고, 다음에서 보다 명확하게 나타나는 것처럼, 실리카의 나머지는 동시에 커플링제에 첨가될 수 있다.
사실, 고무 조성무에 첨가되는 실리카의 양이 폴리머 기재 100 중량부에 대해 50 중량부를 초과하는 경우, 둘 또는 그 이상의 독립 단계에서 실리카의 첨가 및 밀접한 혼합은 폴리머 기재에서 실리카의 분산을 현저하게 향상시킨다는 것을 알았다.
본 발명에 따라, 놀랍게도 고무 조성물을 제조하는 동안 실리카와 커플링제의 화학 결합 및 가황하는 동안 실리카와 폴리머 기재의 화학 결합의 원하는 효과는 이런 구성요소들을 고무 조성물에 독립적으로 혼합시킴으로써 성취될 수 있다는 것을 발견하였다.
종래 기술의 지속적인 교시와는 반대로, 사실, 다른 시간에 커플링제 및 실리카의 전부 또는 적어도 상당량의 실리카를 고무 조성물에 혼합하는 것은 실리카 및 커플링제가 반응할 가능성 또는 실리카, 커플링제 및 폴리머 메트릭스 사이에 형성되는 결합의 안정성을 위태롭게 하지 않는다는 것을 알았다.
이와 반대로, 본 발명의 방법은 종래 기술이 예상할 수 있었던 것에 비하여 중요하고 예상치 못한 장점을 얻게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 실리카 전부 또는 상당 부분의 실리카가 임의의 커플링제 없이 고무 조성물에 혼합되고 165℃ 내지 180℃, 바람직하게는 종래의 방법에 의해 현재까지 허용된 것보다 더 높은 약 175℃에서 상기 고무 조성물의 다른 성분들과 완전히 혼합된다.
유익하게도, 상기의 높은 혼합 온도는 폴리머 기재, 실리카 및 임의의 비가교 성분을 당업자에게 "밴버리"(Banbury)라는 이름으로 공지된 통상적인 혼합 장치에서 혼합함으로써 쉽고 빠르게 도달할 수 있다.
이런 장치에서, 제조되는 고무 조성물은 이것의 현저한 점탄성 때문에, 상기 값의 범위 내에서 온도를 빠르게 상승시키는 기계적 일에 영향을 받기 쉽다.
본 발명에 따라, 고무 조성물이 받는 기계적 일의 증가 가능성은 한편으로는, 실리카가 고무 조성물 전체에서 균일하게 분산되게 하고, 또 다른 한편으로는, 실리카 결합수의 상당한 부분을 고무 조성물로부터 제거하게 한다.
고무 조성물의 습도 함량에 관하여는, 고무 조성물의 연속적인 작업 단계에서 다공성 구조의 발생을 현저히 감소시키기 위하여 습도 함량은 종래기술에 따라 제조된 고무 조성물에서 발견되는 함량의 80%와 동일하거나 그 이하로 쉽게 감소될 수 있는 것을 알았다.
본 발명의 고무 조성물에 행해지는 반복되는 시험을 하는 과정에서, 특정 분산 지수에 의하여 다음에서 더욱 명확하게 나타는 것처럼, 실리카가 고무 조성물 및 이로부터 얻어지는 중간 생성물(예를 들어, 트레드) 또는 최종 생성물(예를 들어, 타이어)의 도처에 매우 균일하고 정교하게 분산되는 것이 발견되었다.
상기 유형의 혼합 장치를 사용하면, 1.5 내지 5분, 바람직하게는 약 3분의 시간 간격내에서 상기의 유익한 특성을 얻는 추가의 장점을 갖는다.
분명한 것은, 첫 번째 혼합 단계를 완결하는데 필요한 시간은 고무 조성물의 실제 제제(formulation) 및 선택된 혼합 장치의 구조 및 기능성에 따라 상기의 값 범위 내에서 변할 수 있다.
본 발명에 따라, 고무 조성물 도처에 실리카를 균일하게 분산하고, 물의 함량을 적절하게 감소시킨 후에 실리카와 화학적으로 반응할 수 있고 다음의 가황 단계에서 고무 조성물을 폴리머 기재에 결합시킬 수 있는 적절한 커플링제가 고무 조성물에 첨가된다.
이를 위해, 적절한 커플링제는 고무 조성물의 제조 단계 동안에 존재하는 압력과 온도에서 실리카의 외부 표면에 있는 반응 그룹(하이드록시, 실릴 등)과 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기 및 고무 조성물의 가황 단계 동안에 존재하는 압력과 온도에서 폴리머 기재와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함한다.
본 발명을 위하여, 특히 적절한 커플링제는 다음의 구조식 1을 갖는 실란계 물질이다:
구조식 1
(R)3-Si-CnH2nX
상기 식에서 R은 1개 내지 4개의 탄소 원자 또는 염소 원자를 포함하는 알킬 또는 알콕시 그룹이고, n은 1 내지 6의 정수이며, X는 -Sim-CnH2n-Si-(R)3, 나이트로소(nitroso) 그룹, 머캡토 그룹, 아미노 그룹, 에폭시 그룹, 바이닐 그룹, 이미도 그룹, 하나의 염소 원자, 하나 또는 그이상의 황 또는 SmY 그룹이고, 여기서 Y는 다음의 작용기로부터 선택된다:
여기서 m 및 n은 1 내지 6의 정수이고, R은 1개 내지 4개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 또는 알콕시 그룹 또는 하나의 염소 원자이다.
특히 적절한 커플링제는 상기의 구조식 1을 갖는다:
비스(3-트라이에톡시실릴-프로필)테트라설파이드,
비스(2-트라이에톡시실릴-에틸)테트라설파이드,
비스(3-트라이메톡시실릴-프로필)테트라설파이드,
비스(2-트라이메톡시실릴-에틸)테트라설파이드,
3-머캡토프로필-트라이메톡시실란,
3-머캡토프로필-트라이에톡시실란,
2-머캡토에틸-트라이메톡시실란,
2-머캡토에틸-트라이에톡시실란,
3-나이트로플로필-트라이메톡시실란,
3-나이트로플로필-트라이에톡시실란,
3-클로로플로필-트라이메톡시실란,
3-클로로플로필-트라이에톡시실란,
2-클로로에틸-트라이메톡시실란,
2-클로로에틸-트라이에톡시실란,
3-트라이메톡시실릴프로필-N,N-다이메틸티오카바모일(thiocarbamoyltetrasulfide) 테트라설파이드,
3-트라이에톡시실릴프로필-N,N-다이메틸티오카바모일 테트라설파이드,
2-트라이에톡시실릴-N,N-다이메틸티오카바모일 테트라설파이드,
3-트라이메톡시실릴프로필-벤조티아졸 테트라설파이드,
3-트라이에톡시실릴프로필-벤조티아졸 테트라설파이드,
3-트라이에톡시실릴프로필-메타크릴레이트 모노설파이드,
3-트라이메톡시실릴프로필-메타크릴레이트 모노설파이드 등.
특히, 바람직한 비스(3-트라이에톡시실릴-프로필)테트라설파이드는 Si69라는 상품명하에서 DEGUSSA에 의해 판매된다.
커플링제와 함께 고무 조성물에 동시에 첨가되는 실리카의 양에 따라 최소 110℃부터 최대 140℃ 내지 160℃의 범위의 온도에서, 실리카 커플링제는 실리카 혼합의 전단계를 참조로 하여 상기에 기술된 방법에 따라 고무 조성물을 밀접하게 혼합시킴으로써 고무 조성물에 혼합된다.
위에서 강조한대로, 실리카는 하나 또는 두 개의 다른 단계에서 커플링제와는 개별적으로 고무 조성물에 전부 혼합되거나 고무 조성물의 혼합 단계 동안에 상기 커플링제와 함께 부분적으로 첨가될 수 있다.
이런 면에서, 실리카의 표면 활성 및 최적의 분산뿐만 아니라 실리카에 결합한 물의 상당량의 제거라는 상기의 유익한 효과는 폴리머 기재에 혼합되야하는 실리카의 전체 중량 또는 1/3과 동일한 양의 실리카와 함께 커플링제를 고무 조성물에 첨가함으로써 성취된다.
이런 경우에, 고무 조성물의 온도는 실리카(전체 중량의 1/3)의 최대양 이상이 사용될 경우, 140℃에 근접한 최소값(실리카는 실질적으로 없는 상태) 및 160℃에 근접한 최대 값 사이에서 혼합 단계 동안에 유지된다.
본 발명에 따라, 놀랍게도 실리카 및 커플링제는 실질적으로 서로 완전히 반응하는 것 이외에도, 비록 다른 시간에 고무 조성물에 첨가되기는 하지만, 최적(160 - 165℃)이라고 생각되는 온도보다 낮은 온도에서 서로 화학적으로 결합할 수 있다는 것이 발견되었다.
이 현상이 완전히 규명되진 않았지만, 실리카, 폴리머 기재 및 임의의 다른 비가교 첨가제의 이전의 혼합 단계가 실리카의 외부 표면을 일정한 방법으로 활성화할 수 있고 많은 수의 수소 또는 실릴 그룹이 커플링제과 반응하는데 어떻게든 사용할 수 있게 하는 것으로 생각된다.
실리카의 높은 반응성 덕택에, 0.5 내지 1.5분의 혼합 시간은 커플링제를 고무 조성물에 혼합하고 고무 조성물과 실리카가 반응하는데 충분한 것으로 관찰되었다.
본 발명을 위하여, 실리카를 첨가하기 위해 선택된 방법과는 독립적으로( 하나 또는 여러 단계에서 분리되어, 또는 적어도 커플링제와 부분적으로), 실란계 커플링제는 실리카 100 중량부 당 4 내지 15 중량부의 양으로, 바람직하게는 8 내지 10 중량부의 양으로 고무 조성물에 첨가된다.
사실, 커플링제 4 중량부 이하는 실리카의 외부 표면에서 사용가능한 모든 작용기와 반응할 수 없고, 15 중량부(지시된 실리카의 유형에 대해) 이상에서도, 결합 작용이 현저하게 향상되지 않았다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 실리카를 혼합하고 균일하게 분산하는 단계 및 실리카 및 커플링제를 혼합하고 반응시키는 단계는 다른 시간 및/또는 다른 장치에서 수행되고, 고무 조성물을 제거한 후에 각 단계가 완결되면 냉각시킨다.
대안으로, 상기한 혼합 단계를 상기한 값(110℃-160℃)의 범위 내에서 작업되는 고무 조성물의 더 낮은 온도를 고려하여, 커플링제의 혼합 단계를 시작하기 전에, 동일한 장치(밴버리 또는 이중-스크루 드로잉 벤치)에서 수행할 수 있다.
일단 커플링제가 고무 조성물에 균일하게 혼합된 후에, 고무 조성물은 적절한 가황제, 바람직하게는 적절한 가황 활성제 및 촉진제를 함께 첨가하고 혼합함으로써 가황처리 된다.
만일 폴리머 기재가 바람직한 가교 불포화 사슬 폴리머들 중에서 선택된다면, 가장 유익한 가황제는 당업자에게 공지된 촉진제 및 활성제를 포함하는 황 또는 황 함유 분자(황 도너)이다.
가황 활성제 중에서, 고무 조성물에 산화 아연과 스테아르산의 첨가에 의해 직접 형성되는 스테아르산 아연이 바람직하다.
가능한 촉진제 및 활성제를 포함하는 가황제는 실리카 및 커플링제의 이전 혼합 단계를 참고로 위의 구체화된 방법에 따라 밀접하게 혼합함으로써 고무 조성물에 혼합된다.
고무 조성물의 이르고 원치 않는 가황을 피하기 위하여, 고무 조성물의 온도는 가황 온도보다 낮게, 바람직하게는 100℃ 내지 110℃의 범위 내에서 유지되어야 한다.
온도를 더욱 잘 제어하기 위하여, 가황제를 첨가하기 전에, 커플링제의 혼합 후에 장치로부터 고무 조성물을 제거하고 필요하면 냉각시킨다.
이 단계에서, 2.5 내지 4 분의 혼합 시간은 고무 조성물에 가황계(가황제, 촉진제 및 활성제)를 균일하게 분산시키기에 충분하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 가황 활성제, 예를 들어, 산화 아연 및 스테아르산은 상기 혼합 단계들의 첫 단계 동안에 실리카, 폴리머 기재 및 다른 비가교제와 함께 고무 조성물에 첨가될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 고무 조성물에 커플링제, 가황제 및 상기 촉진제를 동시에 첨가함으로써 처리 단계의 전체 수를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 실리카계 강화 충전제 및 낮은 함량의 카본 블랙을 가진 가황처리 가능한 고무 조성물은 특히, 지면마찰저항을 가진 타이어 트레드의 제조에 적절한 상기 방법에 의해 제공된다.
본 발명에 따라, 상기 고무 조성물은 적어도 하나의 가교가능한 불포화 사슬 폴리머 기재 및 고무 조성물의 도처에 균일하게 분산되는 적어도 하나의 실리카계 강화 충전제를 포함한다.
본 발명의 고무 조성물은 바람직하게는 폴리머 기재 100 중량부 당 실리카 10 내지 80 중량부를 포함한다.
본 발명에 유익한 폴리머 기재들 가운데, 공액 디엔 및/또는 방향족 또는 지방족 비닐 모노머의 중합반응에 의해 얻어진 불포화 탄소 폴리머 또는 코폴리머가 바람직하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 폴리머 기재는 천연 고무, 1,4-시스 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 1,4-시스 폴리아이소프렌, 선택적으로 할로겐화된 아이소프렌-아이소부텐 코폴리머, 부타디엔-아크릴로나이트릴, 스티렌-부타디엔 및 스티렌-부타디엔-이소프렌 터폴리머, 용액 또는 에멀션에서 제조되는 프로필렌-디엔 터폴리머 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
비제한적인 예로, 본 발명에 따른 고무 조성물의 전형적인 조성물은 다음과 같다(중량부):
- 폴리머 기재 100
- 카본 블랙 0 - 80
- 실리카 10 - 80
- 커플링제 실리카의 4 - 15%
- 산화아연 1 - 3
- 스테아르산 0 - 3
- 산화방지제 1 - 3
- 피로방지제 0.5 - 3
- 황 또는 황 도너 0.5 - 3
- 촉진제 0.5 - 3
- 가소제 3 - 30
상기한 높은 분산도로 인해, 본 발명의 고무 조성물은 균질성을 제공할 뿐만 아니라 원하는 낮은 지면마찰저항을 갖는 타이어 트레드를 얻을 수 있게 한다.
고무 조성물의 불변성 및 낮은 습도 함량으로 인해, 본 발명의 고무 조성물은 중간 생성물을 드로잉, 몰딩 또는 캘린더(calendering)함으로써 얻게되는 향상된 작업성, 특히 트레드에서, 공간적 안정성 및 2% 미만의 다공률, 연속적인 사용을 위한 적합성을 갖는다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 상기한 유형의 방법에 의해 얻을 수 있는 실리카계 강화 충전제 및 낮은 카본 블랙 함량을 가진 가황처리 가능한 고무의 고무 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 차량 타이어를 위한 낮은 지면마찰저항을 가진 트레드를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 트레드는 80 내지 120℃의 온도에서 드로잉, 몰딩 또는 캘린더링함으로써 바람직하게 얻어진다.
균질성 및 낮은 습도 함량의 상기한 유익한 특징에 의해, 본 발명의 가황처리 가능한 고무 조성물은 종래의 실리카 함유 고무 조성물에 의해 얻을 수 있는 최대 속도보다 더 빠른 속도에서 얻어질 수 있다.
이런 방법으로 얻어진 돌출된 트레드는 필요한 낮은 지면마찰저항이외에도, 다음에 정의된 다공률을 갖는다.
[(dm - dt)/dm] × 100
이 식에서 dm은고무 조성물의 샘플의 밀도이고 고무 조성물로부터 임의의 공극을 제거하기 위한 압축 처리에 영향을 받기 쉽다;
dt는 드로잉 벤치의 출구에서 취한 고무 조성물의 샘플의 0 내지 2%의 밀도이다.
상기 값은 트레드가 가황처리될 타이어 구조에 결합될 때 요구되는 성질과 완전히 일치한다.
게다가, 본 발명에 따른 트레드는 실리카 분산 지수를 갖고 상기 지수와 실질적으로 실리카가 포함되지 않은 동일한 조성의 트레드(즉, 모든 실리카가 카본 블랙으로 대체됨)의 분산 지수와의 차이가 20,000 보다 작다.
다음의 설명 및 첨부된 청구항에서, 용어 "분산 지수"는 고려되는 중간 생성물(예를 들어, 트레드) 또는 최종 생성물(예를 들어, 타이어)의 외부 표면의 거침도와 연관되는 무차원 숫자 값을 나타낸다.
상기 지수 값은 예를 들어, 분석되는 샘플의 표면에서 회전을 일으키는 바늘 및 상기 표면에 대해 정확한 각도에서 바늘의 이동을 기록하고 처리할 수 있는 장치를 포함하는 FEDERAL 분산 분석기(ESTERLINE사 제품)와 같이 상업적으로 사용할 수 있는 장치에 의해 측정될 수 있다.
상기 이동은 윤곽이 연속된 피크인 점선으로 나타나는 바늘 변위의 윤곽을 다른 진폭 및 주기를 가진 참조 선과 비교하여 좌표로 나타냄으로써 그래프로 도시될 수 있다.
명백한 것은, 완전하게 매끄러운 표면은 직선으로 나타나는 반면, "거친" 표면은 점선으로 나타나고, 보다 불규칙적이고 만입될수록 바늘이 그 경로에서 만나는 다른 장애물은 더욱 많다.
가황처리에 의해 고무 조성물의 도처에 적은 성분의 분산이 되면 미세거침으로 덮힌 표면을 가진 최종 생성물을 생산하게 되고, 성분이 더욱 많고 현저하면 분산은 악화된다는 것은 잘 알려져 있다.
분석기는 샘플의 표면에 미리 고정된 길이의 경로에서 바늘에 의해 만나게 되는 피크의 숫자를 탐지하고 이것을 피크의 평균 높이에 의한 피크 주기의 제곱의 결과와 관련된 숫자 값(본 명세서에서는 "분산 지수"로 언급됨)으로 변환한다. 여기서 피크 주기는 피크 당 센티미터로 측정되고 피크의 평균 높이는 마이크로미터로 측정된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 차량 바퀴용 타이어, 특히 실리카계 강화 충전제를 포함하는 트레드를 가진 고성능 타이어의 제조에 적합한 방법이 제공되고, 이 유형의 방법은 카카스 주위에 회전면이 외부에 제공되는 트레드를 제조하는 단계 및 상기 트레드를 상기 카카스에 가황처리 하여 연결하는 단계를 포함한다. 상기 트레드는 상기한 방법에 따라 얻을 수 있는 고무 조성물을 형성함으로서 얻어진다.
다른 양태에 따라, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조되는 트레드를 가진 차량 바퀴용 타이어에 관한 것이고, 고무 조성물의 도처에서 실리카의 최적 분산도를 나타내기 때문에, 상기 지수 및 실질적으로 실리카를 포함하지 않는 동일한 조성물의 타이어의 분산 지수와의 차이가 20,000 보다 작다.
매우 놀랍게도, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 타이어는, 종래 기술에 따라 제조된 트레드를 포함하는 거의 동일한 타이어와 비교하고 주행 시험한 결과, 다음에 나타나는 것과 같이 훨씬 뛰어난 결과를 나타냈다.
이러한 현상이 아직까지는 명확하게 규명되지는 않았지만, 노면에서의 타이어 반응은 트레드에 실리카의 존재뿐만 아니라 실리카가 폴리머 기재에 혼합되는 방법에도 강하게 영향을 받는 것으로 생각된다.
반면, 다른 양태에 따라, 본 발명은 타이어 트레드가 상기한 방법에 의해 얻을 수 있는 가황처리 가능한 고무 조성물을 형성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 타이어의 노면 반응을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
다른 성질들과 장점들이 본 발명에 따른 가황처리 가능한 고무 조성물을 제조하는 방법뿐만 아니라 트레드 및 이런 트레드가 제공된 타이어를 제조하는 방법의 여러 실시예들의 다음의 설명에 의해 보다 쉽게 명확해질 것이다.
다음의 실시예들은 단지 비제한적인 방법으로 주어진 것이고, 참조번호는 본 발명에 따른 타이어의 부분적으로 단속된 단면도를 나타내는 첨부된 도면에 붙여졌다.
상기 숫자를 참조로, 타이어(1)는 통상적으로 적어도 하나의 카카스 플라이(2)를 포함하는데, 이 플라이의 반대 가장자리는 타이어가 채우고 있는 휠 림(5)의 내부 주위면을 따라 형성된 비드(4)의 각각에 포함된 비드 와이어(3)를 따라서 바깥으로 구부러져 있다.
카카스 플라이(2)의 외주면을 따라, 고무 조성물 시트 속에 혼합되는 직물 또는 금속 줄으로 제조된 하나 또는 그 이상의 벨트 스트립(6)이 도포된다.
카카스 플라이(2) 각각의 반대편 외부에 한 쌍의 측벽(7)이 도포되고, 이것의 각각은 비드(4)로부터 벨트 스트립(6)의 반대 말단에 위치하는 타이어의 소위 "숄더"라고 불리는 지역(8)까지 연장된다.
벨트 스트립(6) 위에, 트레드(9)가 그 측면 가장자리가 측벽(7)과 결합하는 숄더(8)와 일치하게 외부에 도포된다. 트레드(9)는 지면과 접촉하도록 설계되고, 외부 홈(10)을 포함할 수 있고, 상기 회전면(9a)을 따라 다양하게 분포되는 복수의 트레드 블록(11)을 구성하는 횡단 홈(첨부된 도면에 도시되지 않음)이 삽입되는 외부 회전면을 갖는다.
상기의 타이어(1)는 당업계에서 매우 통상적이고 공지된 복수의 제조 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
보다 구체적으로, 이런 방법은 타이어의 다른 부품(카카스 플라이, 벨트 스트립, 비드 와이어, 충전제, 측벽 및 트레드)과 일치하는 여러 개의 중간 생성물을 예비적이고 독립적으로 제조하는 단계를 포함하고, 상기 부품은 적절한 결합 장치에 의해 서로 연속적으로 결합된다.
연속적인 가황 단계는 일체된 블록, 즉, 타이어를 형성하기 위하여 상기의 중간 생성물들을 함께 결합한다.
분명한 것은, 상기 중간 생성물을 제조하는 단계는 상응하는 고무 조성물을 제조하고 형성하는 단계에 선행한다.
본 발명의 타이어에서, 예를 들어, 낮은 지면마찰저항을 갖는 것들은, 트레드(9)- 강화제로 주로 사용되는 카본 블랙은 트레드의 히스테리시스를 향상시키기 위하여 실리카 또는 다른 적절한 성분으로 부분적으로 또는 전체적으로 교체된다 - 는 상기한 방법에 의해 얻을 수 있는 가황 고무 조성물을 형성함으로써 제조된다.
이런 방법은 이미 기술한 방법의 문제점을 극복하였고, 비제한적으로 주어진 다음의 실시예에로부터 명확해질 것이다.
실시예 1
약 40 r.p.m의 속도로 회전을 일으키는 POMINI사의 밀폐형 로터 믹서(밴버리)모델 F270에, E-SBR 폴리머 기재 107kg, 카본 블랙 37kg, 실리카 32kg, 산화아연 2kg, 스테아르산 1kg, 산화방지제 2.5kg, 피로방지제 1kg, 가소제로서 방향족 오일 16kg, 소량으로 통상 사용하는 다른 성분들을 연속적으로 채웠다.
사용된 성분들의 특성은 다음과 같다:
E-SBR = 에멀션에서 제조되는 부타디엔-스티린 코폴리머이고 23%의 스티렌 함량을 갖는다;
카본 블랙 = N115 유형(Cabot Corporation);
실리카 = BET 175 m2/g, VN3 유형(Degussa);
노화 방지제 = 6PPD, 또한 SANTOFLEX 13(Monsanto)로 알려짐;
피로 방지제 = TMQ, 또한 VULCANOX 4020(Bayer)으로 알려짐.
보다 구체적으로, 다양한 성분들을 다음의 시간 간격(시간은 로터가 작동될 때부터 측정된다)에 따라 채웠다:
- 폴리머 기재, 카본 블랙 및 실리카 15"
- 첨가제 1' 30"
- 가소제 2'
이런 방식으로 채워진 고무 조성물의 성분들은 이 첫 번째 단계의 전체 시간인 약 3' 45" 동안 완전히 혼합하고, 약 1' 45" 의 추가 기간 동안 완전히 혼합하였다.
혼합하는 동안, 고무 조성물에 주어진 기계적 작업을 이것의 온도가 약 165℃ 내지 170℃의 범위 내로 유지되도록 조절하였다.
이런 방식으로, 실리카가 균일하게 분산된 고무 조성물 200kg을 얻었다
주위 온도에서 냉각시킨 후에, 얻어진 고무 조성물을 실란 커플링제 Si69 [비스(3-트라이에톡시실릴-프로필)테트라설파이드] (DEGUSSA) 2.35kg과 함께 밀폐된 로터 믹서기에 혼합하였다.
이와 관련하여, 실란 커플링제가 액체 상태일 경우, 예를 들어, Degussa Si69를 고무 조성물에 혼합하는 것은 어떤 경우에 최종 생성물의 질을 떨어뜨릴 수 있는 어려움을 발생시킬 수 있다는 것을 주의해야 한다: 이런 경우에, 고무 조성물에 실란 커플링제의 혼합을 용이하게 하기 위하여 믹서기에 커플링제와 함께 안정한 충전제(예를 들어, 카본 블랙 또는 실리카)의 소량을 첨가시키는 것이 바람직하다.
대안으로, 예를 들어, Degussa의 X50S(50% 카본 블랙, 50% 실란)와 같이 고체 상태로 제공되는 커플링제를 상기한 성분들 각각의 값을 고려한 양으로 제조하여 사용할 수 있다.
또한 이런 경우에, 믹서기의 로터를 약 135℃와 동일하게 조성물의 온도를 유지하면서, 고무 조성물 및 커플링제를 밀접하게 혼합하기 위하여 약 40 r.p.으로 회전하였다..
약 2' 30" 후에, 고무 조성물 180kg을 방출하였고, 주위 온도에서 냉각한 후에, 황 1kg, 다이페닐구아니딘(diphenylguanidine) DPG(Monsanto) 0.6kg, SANTOCURE NS(Monsanto) 1.6kg 및 당업계에 공지된 가황 촉진제를 포함하는 가황 시스템 3.2kg과 함께 약 20 r.p.m에서 회전을 일으키는 POMINT사의 동일한 밀폐형 로터 믹서(밴버리) 모델 11D에 다시 채웠다.
가황 시스템을 분산시키기 위하여, 약 100℃에서 조성물의 온도를 유지하면서 고무 조성물을 밀접하게 혼합하였다.
약 3' 후에, 중량부로 다음을 포함하는 가황 고무 조성물 170kg을 유출하였다:
- 폴리머 기재 100
- 카본 블랙 35
- 실리카 30
- 커플링제 8% 실리카
- 산화 아연 2
- 스테아르산 1
- 산화 방지제 2.5
-피로 방지제 1.0
- 가소제 15
-황 1.2
- 촉진제 2.5
실시예 2-5
실시예 1에서 기술한 순서에 따라, 아래의 표 1에 도시된 조성을 갖는 고무 조성물을 제조하였다.
표 I
S-SBR = 스티렌 26%, 1.4-트렌스 결합 22% 및 비닐 그룹 60% 함량을 가지며, 용액에서 제조된 부타디엔-스티렌 코폴리머;
NR = 천연 고무;
BR = 93%의 1.4-시스 결합을 갖는 폴리부타디엔 ;
다른 성분들: 실시예 1과 같음.
실시예 6
실시예 1의 동일한 조성을 갖는 고무 조성물을 커플링제 및 가황 시스템을 실리카를 포함하는 고무 조성물에 첨가하고 혼합하는 단계를 동시에 수행함으로써 제조하였다.
이 경우에, 고무 조성물의 임의의 조기 가황을 피하기 위하여 최종 혼합 단계에서의 온도를 약 110℃로 유지하였다.
실시예 7
실시예 1의 동일한 조성을 갖는 고무 조성물을 밴버리로부터 방출하지 않고, 첫 번째 혼합 단계의 마지막에서 커플링제를 혼합함으로써 제조하였다.
그러나, 고무 조성물의 온도를 첫 번째 단계의 마지막에 약 140℃로 감소하였고, 고무 조성물을 벤버리 로터에 제공하는 기계적 작업을 점차적으로 감소하였다.
이 경우, 두 단계의 전체 시간은 약 6' 이다.
가황 시스템을 혼합하는 연속적인 단계를 실시예 1의 방법에 따라 수행하였다.
실시예 8
(비교)
실시예 1에서 사용되는 동일한 양과 성분으로, 첫 번째 비교 고무 조성물을 종래 기술에 따른 제조 방법으로 제조하였다.
보다 구체적으로, 황 및 가황 촉진제를 제외한 모든 성분들을 POMINT사의 밴버리 모델 F270에 채우고 약 40 r.p.m에서 회전시켰다.
실리카 및 커플링제가 동시에 존재하기 때문에, 조성물의 온도를 약 3' 지속되는 혼합 작업 동안 약 160℃로 유지하였다.
가황 시스템을 얻어진 고무 조성물에 첨가하였고, 전체를 POMINT사의 밴버리 모델 11D에 채우고 약 20 r.p.m에서 회전시켰다.
또한 이 경우, 조성물의 온도를 약 2' 지속되는 혼합 작업 동안 가황 온도보다 낮은 약 100℃로 유지하였다.
실시예 9
(비교)
공지된 전통적인 방법에 따라, 강화 충전제로서 오직 카본 블랙을 포함하는 아래 조성물을 중량부로 갖는 두 번째 비교 고무 조성물을 제조하였다:
- 폴리머 기재 (E-SBR) 100
- 카본 블랙 68.0
- 산화 아연 2.0
- 스테아르산 1.0
- 산화 방지제 2.5
- 피로 방지제 1.9
- 가소제 2.4
- 황 1.2
- 촉진제 1.8
실시예 10
실시예 1, 8 및 9의 각각에 따른 고무 조성물의 여러 배치(Batch)를 연속적으로 제조하였고, 각 배치는 15/20의 양으로 구성된다.
각 양으로 샘플을 취했고, 당업계에서 공지된 방법 및 장치에 따라 가황을 하였고, 각 배치 및 모든 배치에 대해, 매우 중요한 어떤 변수의 변이계수를 결정하기 위하여, 여러 시험을 실시하였다.
이런 변수들은 다음과 같다:
- 체적 부피(mv): ISO 표준 2751에 따라 측정;
- 100% 신장(CA1)에서 탄력성의 모듈: ISO 표준 37에 따라 측정(고리시험(ring test) 샘플);
- 파열 강도: ISO 표준 37(고리 시험 샘플)에 따라 측정;
- 강성: ISO 표준 48에 따라 측정.
아래의 표 Ⅱ는 변이 계수로 표현되는 수행된 시험의 결과는 각 제조 배치 내에서 측정된 계수의 변이보다 더 작다는 것을 나타낸다.
표 Ⅱ
실시예 11
(실리카 분산 지수의 평가)
실시예 1, 6, 8 및 9에 따라 얻어진 고무 조성물을 당업계에 공지된 방법 및 장치로, 차량 타이어용 트레드를 제조하기 위하여 드로잉하였다.
이렇게 얻어진 (가황된)타이어의 트레드로부터, 샘플을 취해서 실리카 분산 지수를 정하기 위하여 여러 시험을 하였다.
상기한 FEDERAL사의 분산 분석기로 시험을 행하였고, 선택된 참조 값은 실시예 9의 실리카가 없는 고무 조성물로부터 출발하여 얻어진 트레드 샘플에 대해 측정한 것이다.
시험에 사용되는 분석기는 14.25mm의 길이를 지나는 동안 바늘과 만나는 피크의 숫자를 발견하였다.
아래의 표 Ⅲ은 실시예 1 및 6(본 발명에 따라 제조)의 고무 조성물, 고무 조성물 8(종래 기술의 방법으로 제조) 및 고무 조성물 9(실리카가 없음)로부터 얻어진 트레드 샘플의 분산 지수를 나타낸다. 이 마지막 샘플들을 참조로 사용하였다.
성분들의 분산, 특히, 실리카의 분산을 나타내기 위하여, 첫 번째 열은 분서기로 측정한 분산 지수 값을 나타내고, 두 번째 열은 실리카가 없는 샘플의 거침도로 구성되는 "노면 소음"이 제거된 상기 값을 나타내는데, 이런 점을 강조하기 위하여 두 값들의 차이로, 고무 조성물에서 실리카의 분산도를 비교하였다.
실리카 함유 고무 조성물의 분산 지수 및 모든 실리카를 카본 블랙으로 대체한 동일한 고무 조성물의 분산 지수와의 차이가 항상 20,000 보다 작다는 것을 쉽게 알 수 있다.
표 Ⅲ
* = 실리카가 없는 샘플에 대해 측정한 값을 나타내는 수(실시예 9의 고무 조성물).
실리카 분산 지수가 크면 클수록 고무 조성물 도처에서의 실리카의 분산이 나빠지기 때문에, 종래 기술과 비교해서 본 발명에 의해 상당한 향상이 이루어졌다는 것이 상기 데이터로부터 즉시 알수 있다.
실시예 12
노면 반응
실시예 1, 6 및 8에 따라 얻어진 고무 조성물을 사용하여, 여러 트레드를 통상적인 장치에서 드로잉함으로써 제조하고, 235/40-18 크기의 타이어에 결합한다.
본 발명에 따라, 실시예 1 및 6의 고무 조성물을 약 21 m/min의 속도로 뽑아내어 약 2%의 공극률을 가진 트레드를 제조하였고, 30% (14.7m/min) 낮은 속도로 드로잉하는 실시예 8(종래 기술)의 고무 조성물을 채택하였다.
속도 감소에도 불구하고, 확립된 기하학적 조건에 적합지 못하여 트레드의 약 20%를 버렸다.
이렇게 얻어진 타이어의 노면 반응을 평가하기 위하여, 표준 시험을 실시하였다.
수행된 모든 시험들에서, 본 발명의 고무 조성물로 제조된 트레드를 포함하는 타이어를 실시예 8의 고무 조성물로 제조된 타이어를 참조하여 평가하였다.
각 시험의 마직막에서, 테스트 드라이버가 시험된 평가 변수들의 각각에 0 내지 10의 등급을 주었다.
표 Ⅳ 및 Ⅴ는 두 명의 다른 테스트 드라이버에 의해 만들어진 평가의 평균 값으로 표현된 결과를 나타낸다.
표 Ⅳ
마른 노면에 대한 시험
표 Ⅴ
젖은 노면에 대한 시험
상기 표에서 관찰할 수 있는 것처럼, 본 발명의 타이어는 종래 기술에 따라 제조된 타이어보다 현저하게 뛰어난 성능을 나타냈다.
보다 구체적으로, 마른 노면 및 젖은 노면 모두에서 횡단 순응성, 커브길 유지력 및 주행성 및 직선 안정성의 현저한 향상이 나타났다.
상기한 설명 및 예시로부터, 본 발명에 의해 성취되는 다음과 같은 다양한 장점을 쉽게 알 수 있다:
a) 고무 조성물 및 이들로부터 얻을 수 있는 생성물에서의 향상된 실리카 분산;
b) 고무 조성물의 드로잉 속도를 현저하게 증가시킬 가능성뿐만 아니라 공장의 생산력을 향상시키는 고무 조성물의 낮은 습도;
c) 고무 조성물 및 이들로부터 얻을 수 있는 생성물의 물리-기계적 특성의 높은 재생 가능하고 일정한 값;
d) 특히, 젖은 노면에서, 타이어의 향상된 노면 반응;
분명한 것은, 당업자는 특이하고 부수적인 요구들을 만족시키기 위하여, 상기한 발명에 대한 변이 및 변형을 가할 수 있고, 이런 변이 및 변형은 다음의 청구항에서 정의된 것과 같이 보호 범위 내에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실리카계의 충전제를 갖춘 가황처리 가능한 고무 조성물로 이루어진 타이어의 평면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 타이어 2 : 카카스 플라이(carcass ply)
3 : 비드 와이어 4 : 비드
5 : 휠림(wheel rim) 6 : 벨트 스트립(belt strips)
7 : 측벽 8 : 숄더
9 : 트레드(tread) 10 : 횡단 홈
11: 트레드 블록

Claims (18)

  1. 실리카 커플링제가 실질적으로 없는 상태에서, 가교 가능한 불포화 사슬 폴리머 기재, 적어도 실리카계 강화 충전제 및 선택적으로 하나 이상의 비가교 성분을 165℃ 내지 180℃의 온도에서 완전히 혼합하는 단계;
    - 이렇게 얻어진 고무 조성물에 적어도 실란계 실리카 커플링제 및 선택적으로 상기 실리카계 강화 충전제의 나머지 부분을 첨가하는 단계;
    - 결과 생성된 고무 조성물을 110℃ 내지 160℃의 온도에서 밀접하게 혼합하는 단계;
    - 가황 온도 보다 낮은 온도에서 적절한 가황제를 상기 고무 조성물의 도처에서 균일하게 분산하도록 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리카계 강화 충전제가 상기 폴리머 기재에 폴리머 기재 100 중량부 당 10 내지 80 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 폴리머 기재, 실리카계 강화 충전제 및 선택적인 비가교 성분을 완전히 혼합하는 단계가 상기 강화 충전제를 둘 또는 그 이상의 단계에서 첨가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 실리카계 강화 충진제의 상기 나머지 부분이 상기 강화 충전제의 전체 중량의 1/3에 이르는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 실리카 커플링제 및 실리카계 강화 충전제의 상기 나머지 부분이 첨가된 고무조성물을 밀접하게 혼합하는 단계가 고무조성물에 첨가된 실리카의 양에 따라 140℃ 내지 160℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 실리카가 100 내지 300㎡/g의 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비가교 성분이 강화 충전제, 가소제, 작업 보조제, 산화방지제 및 노화 방지제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 실란계 커플링제가 상기 실리카계 강화 충전제의 각 100 중량부 당 4 내지 15 중량부의 양으로 고무 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 실란계 커플링제가 다음의 구조식 1을 갖는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법:
    구조식 1
    (R)3-Si-CnH2nX
    (상기 식에서, R은 1 내지 4개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 알콕시기 또는 염소 원자이고, n은 1 내지 6의 정수이며, X는 -Sim-CnH2n-Si-(R)3, 나이크로소기, 머캡토기, 아미노기, 에폭시기, 바이닐기, 이미도기, 하나의 염소 원자, 하나 또는 그 이상의 황 원자 또는 SmY기이고, 여기서 Y는 다음의 작용기 중에서 선택되고
    또한 m 및 n은 1 내지 6의 정수이고, R은 1 내지 4개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 알콕시기 또는 하나의 염소 원자이다).
  10. 8항에 있어서, 상기 실란계 커플링제가 비스(3-트리에톡시실릴-프로필)테트라설파이드인 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 가황 고무 조성물의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 가교 가능한 불포화 사슬 폴리머 기재가 용액 또는 에멀젼에서 제조되어진 천연고무, 1,4-시스 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 1,4-시스 폴리이소프렌, 선택적으로 할로겐화된 이소프렌-이소부텐 코폴리머, 부타디엔-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔 및 스티렌 부타디엔-이소프렌 터폴리머, 그리고 에틸렌-프로필렌-다이엔 터폴리머 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 고무 조성물의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 가황제가 황 또는 황 함유분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 고무 조성물의 제조방법.
  13. 제1항, 제3항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리카 커플링제, 상기 가황제 및 선택적으로 적어도 하나의 가황 촉진제를 고무 조성물에 첨가하고 완전히 혼합하는 단계가 고무 조성물을 가황 온도보다 낮은 온도로 유지하면서 동시에 행해지는 것을 특징으로 하는 실리카계 강화 충전제를 가진 고무 조성물의 제조방법.
  14. 차량 타이어에 대한 낮은 구름 저항을 갖는 트레드로서, 상기 트레드는 트레드의 표면상에서 구르는 바늘을 포함하는 분산 분석기에 의해 측정된 cm 당 피크 수의 단위를 갖는 피크 빈도수의 제곱을 상기 피크들의 마이크로미터의 단위를 갖는 평균 높이로 곱한 값으로 정의되는 실리카 분산 지수를 가지고, 상기 분산 지수와, 동일한 조성을 가지고 실질적으로 실리카가 없는 트레드의 분산 지수와의 차이가 20,000 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량 타이어에 대한 낮은 구름 저항을 갖는 트레드.
  15. 제19항에 있어서, 공극률이 0에서 2%인 트레드.
  16. 카카스(2) 둘레 주위에 회전면(9a)이 외부에 제공되는 트레드(9)를 제조하는 단계 및 상기 카카스(2)와 상기 트레드(9)를 가황처리함으로써 결합하는 단계를 포함하고, 상기 트레드(9)는 제19항에 따른 트레드인 것을 특징으로 하는 차량 휠용 타이어를 제조하는 방법.
  17. 한 쌍의 비드 와이어(3)의 반대 가장자리에 위치하고 타이어(1)의 내부 주변 가장자리를 따라 형성된 대응하는 비드(4) 각각에 포함되어진 적어도 하나의 카카스 플라이(2);
    상기 카카스 플라이(2)의 주위를 따라 연장되는 적어도 하나의 벨트 스트립(6);
    폴리머 기재의 도처에 분산되어진 적어도 하나의 강화 충전제를 포함하고 상기 벨트 스트립(6) 주위에 위치하고 노면에서 구르는 회전면(9a)을 외부에 갖는 트레드(9)를 포함하고,
    상기 트레드(9)가 트레드의 표면상에서 구르는 바늘을 포함하는 분산 분석기에 의해 측정된 cm 당 피크 수의 단위를 갖는 피크 빈도수의 제곱을 상기 피크들의 마이크로미터의 단위를 갖는 평균 높이로 곱한 값으로 정의되는 실리카 분산 지수를 가지고, 상기 분산 지수와, 동일한 조성을 가지고 실질적으로 실리카가 없는 트레드의 분산 지수와의 차이가 20,000 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  18. 한 쌍의 비드 와이어(3)의 반대 가장자리에 위치하고 타이어(1)의 내부 주변 가장자리를 따라 형성된 대응하는 비드(4) 각각에 포함되어진 적어도 하나의 카카스 플라이(2), 상기 카카스 플라이(2)의 주위를 따라 연장되는 적어도 하나의 벨트 스트립(6), 및 상기 벨트 스트립(6) 주위에 위치하고 노면에서 구르는 회전면(9a)을 외부에 갖는 트레드(9)를 가지고, 낮은 구름 저항을 가지는 고성능 타이어를 그 접지력(road hold)을 조절하기 위하여, 상기 트레드(9)가 가지는 분산 지수를, 동일한 조성을 가지고 실질적으로 실리카가 없는 트레드의 분산 지수와 20,000 보다 작은 차이를 가지도록 조절하는 것을 특징으로 하고 이때 상기 트레드가 가지는 분산 지수는 트레드의 표면상에서 구르는 바늘을 포함하는 분산 분석기에 의해 측정된 cm 당 피크 수의 단위를 갖는 피크 빈도수의 제곱을 상기 피크들의 마이크로미터의 단위를 갖는 평균 높이로 곱한 값으로 얻어지는 고성능 타이어의 접지력을 조절하는 방법.
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