KR100464730B1 - Tire tread rubber composition - Google Patents

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KR100464730B1 KR10-2002-0034455A KR20020034455A KR100464730B1 KR 100464730 B1 KR100464730 B1 KR 100464730B1 KR 20020034455 A KR20020034455 A KR 20020034455A KR 100464730 B1 KR100464730 B1 KR 100464730B1
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Abstract

본 발명은 내마모성능 및 회전저항 성능의 희생을 최소화하면서 제동성능을 최대로 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 이는 미세구조 중 스티렘 함량이 38∼42중량%이며 방향족 오일이 유전된 에멀젼 중합으로 제조된 스티렌-부타디엔 고무를 기재 고무 중 포함하고 카본블랙과 실리카를 보강제로 포함한 고무 조성물이다.The present invention relates to a rubber tread rubber composition with a maximum improvement in braking performance while minimizing sacrifice of abrasion resistance and rolling resistance performance, which has a styrene content of 38-42% by weight and an emulsion in which aromatic oils are inherited. A rubber composition comprising styrene-butadiene rubber prepared by polymerization in a base rubber and containing carbon black and silica as a reinforcing agent.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Tire tread rubber composition}Tire tread rubber composition

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내마모성능 및 회전저항 성능의 희생을 최소화하면서 제동성능을 최대로 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition for tire treads, and more particularly, to a rubber composition for tire treads that maximizes braking performance while minimizing sacrifice of wear resistance and rolling resistance performance.

타이어 개발의 대부분은 구조적 측면과 타이어에 사용되는 재료의 응용기술개발로 집약될 수 있으며, 특히 재료 부분에서는 에너지 절약 측면 및 환경 문제를 중시하는 타이어의 개발에 대부분의 연구가 이루어지고 있다.Most of the development of tires can be concentrated on the structural aspects and the development of application technology of materials used for tires. In particular, most researches have been made on the development of tires that focus on energy saving aspects and environmental problems.

최근, 재료측면에서 이루어지고 있는 타이어 개발 방향은 저연비용 타이어, 고내마모성 타이어, 고제동성 타이어 개발, 내칩컷성 및 이들간의 특성을 조합한 타이어 개발 등을 들 수 있다.In recent years, the tire development direction that has been made in terms of materials includes low fuel cost tires, high wear resistance tires, high braking tire development, chip cut resistance, and tire development combining these characteristics.

그러나, 타이어 시장에서 소비자들에게 직접적으로 나타나는 품도 문제는 크게 3∼4가지로 구분될 수 있으며, 그중 가장 문제시되는 품도 문제는 제동성능과 내마모성능일 것이다.However, quality problems that appear directly to consumers in the tire market can be classified into three or four types, and the most problematic quality problems are braking performance and wear resistance performance.

이 두가지 성능은 타이어의 회전저항 성능과 더불어 승용차용 트레드 고무조성물의 트레이드-오프(trade-off) 성능으로서, 일반적으로 트레드 고무의 내마모성능을 향상시키면 회전저항 성능과 제동성능이 필수적으로 저하된다. 이를 극복하기 위해 많은 연구가 이루어졌으며, 주된 개발방향은 기재 고무로 사용되는 폴리머 개발과 보강제로 사용되는 필러(filler) 개발이다.These two performances are the trade-off performance of the tread rubber composition for passenger cars as well as the rolling resistance performance of the tire. In general, when the abrasion resistance of the tread rubber is improved, the rolling resistance performance and the braking performance are essentially deteriorated. Many studies have been made to overcome this problem, and the main development directions are the development of polymers used as base rubbers and fillers used as reinforcing agents.

특히, 최근의 타이어 고무 배합기술은 이들 특성간의 조합기술에 집중되어 있으며, 이를 위해 최근에 개발된 여러 신소재를 많이 적용하는 연구개발이 시도되고 있다.In particular, the recent tire rubber compounding technology is concentrated on a combination technology between these characteristics, and for this purpose, research and development applying many new materials recently developed have been attempted.

예를들면, 일본공개특허 제55-12133호, 제56-127650호에는 고비닐 부타디엔(이하, V-BR이라 함)을 특히 적용한 고무 배합 조성물을 개시하고 있고, 제57-55204호, 제57-73030호에서는 고비닐 스티렌-부타디엔(이하, V-SBR이라 함)을 적용한 고무 배합 조성물을 발표하였으나, 이들의 경우는 고습제동, 저발열 특성을 나타내지만 상당히 열등한 내마모특성을 나타낸다.For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 55-12133 and 56-127650 disclose rubber compounding compositions in which high vinyl butadiene (hereinafter referred to as V-BR) is particularly applied, and 57-55204 and 57. -73030 discloses a rubber compounding composition applying high vinyl styrene-butadiene (hereinafter referred to as V-SBR), but these exhibit high moisture damping and low heat generation properties, but exhibit inferior wear resistance.

폴리머 개발은 주로 일본회사를 중심으로 이루어져, 용액중합 SBR 고무를 개발하였는바, 이는 제동성능과 회전저항을 급격히 향상시키는 계기가 되었다. 또한, 회전저항 성능을 향상시키기 위해 커플링된 폴리머가 개발되었는 바, 이의 대표적인 폴리머가 일본의 니폰 제온(Nippon Zeon)에서 개발한 NS116같은 폴리머이다.The development of polymers was mainly made by Japanese companies, and the solution polymerization SBR rubber was developed, which was a chance to rapidly improve braking performance and rolling resistance. In addition, coupled polymers have been developed to improve rotational resistance performance. A representative polymer thereof is a polymer such as NS116 developed by Nippon Zeon of Japan.

또 다른 한편에서는 용액중합 고무의 낮은 친화력 즉, 보강제인 카본블랙과 친화력이 낮아 혼합공정에서 매우 낮은 가공성을 나타냄에 따라, 이를 극복하기 위해 유화중합 또는 용액중합 SBR 고무에 가공성을 향상시키기 위해 일부 폴리머 측쇄에 수산화기 또는 카르복실기로 치환된 폴리머를 개발하기 시작하였다.On the other hand, the low affinity of the solution-polymerized rubber, that is, the low affinity with the reinforcing agent carbon black, shows a very low processability in the mixing process. It began to develop polymers substituted with hydroxyl or carboxyl groups in the side chain.

물론 수산화기 또는 카르복실기로 치환된 폴리머는 보강제로서 실리카를 사용함에 따라 개발의 필요성이 더해졌으며, 대표적인 폴리머가 독일 Bayer 및 미국 Ameripol Synpol, 일본의 Asahi Chem에서 개발된 개질된 폴리머(modified polymer)들이다.Of course, polymers substituted with hydroxyl or carboxyl groups add to the need for development by using silica as a reinforcing agent, and representative polymers are modified polymers developed at Bayer, Germany, Ameripol Synpol, and Asahi Chem, Japan.

또한, 일본공개특허 소61-141741호, 제61-42552호에서도 역시 V-SBR을 사용하였으나, 열등한 내마모성능을 해결하지 못하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 폴리머를 통한 물성향상을 기대하기 어렵게 되자 새로운 카본블랙 적용을 통한 문제해결을 시도하였다. 예를들면, 입자크기가 작은 카본블랙을 사용한다든지, 카본블랙의 사용량을 줄인다든지 등의 전통적인 방법 뿐만 아니라 공개특허 제59-2451호에서는 카본블랙이 배합에서 보강효과를 나타내는 최소단위가 응집체 크기(aggregate size) 수준이라는 연구결과를 응용하여 주로 다른 특성(고내마모성, 고제동성)을 유지하며, 저연비성 및 현장혼합 가공성을 향상시킨 배합조성물을 발명하였으나, 역시 내마모성은 크게 증가시키지 못하였다.In addition, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-141741 and 61-42552 also use V-SBR, but it is known that they do not solve inferior abrasion resistance performance. Therefore, when it is difficult to expect the improvement of physical properties through the polymer, the problem was solved through the application of new carbon black. For example, in Patent Publication No. 59-2451, the minimum unit in which carbon black exhibits a reinforcing effect in the formulation is not only a conventional method of using carbon black having a small particle size or reducing the amount of carbon black used. By applying the results of the research, the aggregate size level, the inventors invented a compound composition that mainly maintained other characteristics (high wear resistance and high braking resistance) and improved low fuel efficiency and in situ mixing processability, but also did not significantly increase wear resistance.

또 다른 측면에서 개발된 재료는 필러로 사용된 카본블랙 대신 실리카를 사용한 점이다.In another aspect, the developed material uses silica instead of carbon black as a filler.

카본블랙 대신 실리카를 사용함에 따라 내마모 성능은 어느 정도 저하되었지만, 타이어에서의 회전저항과 제동성능 특히, 젖은 노면에서의 제동성능은 급격히 향상되었다.Wear resistance decreased to some extent by using silica instead of carbon black, but rotational resistance and braking performance in tires, especially braking performance on wet roads, were dramatically improved.

물론 실리카의 주요 장점인 회전저항과 젖은 노면에서의 제동성능을 극복하기 위해 일부 진보된 카본블랙이 개발되었으나, 실리카와 커플링제 사용시 나타나는 장점을 극복하지는 못하고 있는 실정이다.Of course, some advanced carbon blacks have been developed to overcome the main advantages of silica, such as rotational resistance and braking performance on wet roads, but they do not overcome the advantages of using silica and coupling agents.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존의 미세구조 함량을 변경하여 제동력을 향상시킬 수 있는 디엔계 고무를 적용하고, 현장 가공성의 어려움을 분자구조 특성, 분자량 분포조절 및 방향족 오일을 유전하여 극복하고, 이를 통해 내마모성을 향상시킨 결과 다량의 보강제 사용에 따른 발열특성, 회전저항 저하를 최소화하며 젖은 노면에서의 제동성능을 향상시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.The present invention is applied to the diene rubber which can improve the braking force by changing the content of the existing microstructure to solve the problems as described above, and the difficulty of field processability, molecular structure characteristics, molecular weight distribution control and dielectric oil By overcoming and improving the wear resistance through this, the present invention has been found to minimize heat generation characteristics and rotational resistance deterioration and to improve braking performance on wet roads.

따라서, 본 발명의 목적은 내마모성능 및 회전저항 성능의 희생을 최소화하면서 젖은 노면에서의 제동성능을 최대로 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rubber tread composition for tire tread that maximizes the braking performance on wet road surface while minimizing the sacrifice of wear resistance and rolling resistance performance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 기재고무 100중량부에 보강제 및 통상의 첨가제를 첨가하여 이루어진 것으로서, 여기서 기재고무는 에멀젼 중합방법으로 제조된 디엔계 고무로 유리전이온도가 -40∼-20℃이며, 미세구조 조성 중 스티렌 함량이 38∼43중량%, 응력완화시간기울기(logT/log 시간)가 0.30∼0.34이며, 무니점도가 55∼65이며 방향족 오일이 고무 고형분 함량 100중량부에 대해 48∼52중량부로 유전된 스티렌-부타디엔 고무이고, 보강제로는 기재고무 고무 고형분 함량 100중량부에 대하여 실리카 20∼40중량부와 카본블랙을 40∼70중량부를 사용하는 것임을 그 특징으로 한다.The rubber composition for tire treads of the present invention for achieving the above object is made by adding a reinforcing agent and a conventional additive to 100 parts by weight of the base rubber, wherein the base rubber is a glass transition to the diene rubber prepared by the emulsion polymerization method Temperature is -40 ~ -20 ℃, styrene content is 38 ~ 43% by weight, stress relaxation time slope (logT / log time) is 0.30 ~ 0.34, Mooney viscosity is 55 ~ 65, aromatic oil is rubber Styrene-butadiene rubber inherited at 48 to 52 parts by weight with respect to 100 parts by weight of solid content, and 20 to 40 parts by weight of silica and 40 to 70 parts by weight of carbon black are used as the reinforcing agent based on 100 parts by weight of the base rubber rubber solid content. It is characterized by.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명은 내마모성능 및 회전저항 성능의 희생을 최소화하면서 제동성능을 최대로 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber tread composition for tire treads to maximize the braking performance while minimizing the sacrifice of wear resistance and rolling resistance performance.

승용차용 타이어에서 가장 문제시되는 품도 문제는 회전저항, 제동성능, 내마모성능일 것이다. 이들 성능을 동시에 향상시키는 방안은 원료특성을 향상시켜 해결하는 방안도 있지만 일부 개선된 원료를 이용 및 배합하는 기술을 이용하여 해결하는 방안도 있다.The most problematic quality problem for passenger car tires is rolling resistance, braking performance and wear resistance. Some measures to improve these performances at the same time can be solved by improving the raw material properties, but some can be solved by using the technology of using and blending some improved raw materials.

본 발명에서는 일부 개선된 폴리머 및 고강제를 이용하고, 배합기술을 적용하여 회전저항 성능과 내마모 성능 저하를 최소화하고 제동성능을 극대화한 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a tread rubber composition for tires using some improved polymers and high-strength agents and applying a blending technique to minimize rotational resistance performance and wear resistance and to maximize braking performance.

기재 고무로서는 유화중합방법으로 제조된 SBR을 기재고무로 사용한다.As the base rubber, SBR manufactured by the emulsion polymerization method is used as the base rubber.

여기서 유화중합방법으로 제조된 SBR은 유리전이온도가 -40∼-20℃이며, 미세구조 조성 중 스티렌 함량이 38∼42중량%이고, 방향족 오일이 48∼52중량% 유전된 것으로서, 응력완화시간 기울기가 0.30∼0.34, 100℃ 무니점도가 55∼65수준인 스티렌-부타디엔 고무 70∼100중량%와 용액중합 방법으로 제조된 디엔계 고무이다.Here, the SBR prepared by the emulsion polymerization method has a glass transition temperature of -40 to -20 ° C, a styrene content of 38 to 42% by weight in the microstructure, and 48 to 52% by weight of an aromatic oil, and thus, stress relaxation time. It is a diene rubber produced by 70-100% by weight of styrene-butadiene rubber having a slope of 0.30 to 0.34 and a Mooney viscosity of 55 to 65 and a solution polymerization method.

그리고, 보강제로는 CTAB값이 180∼190㎡/g이고, 요오드 흡착 입자 표면적이 194∼210㎡/g이고, DBP 흡유량이 129∼139㎖/100g이고, C-DBP 흡유량이 110㎖/100g 이상이고, 착색력이 143∼153이고, 질소흡착 입자 표면적(N2SA)이 210㎡/g 이상이고, STSA(통계적 방법을 이용한 입자표면적)이 185∼195㎡/g이고 STSA-N2SA(표면활성도)가 25 이하인 특성을 갖는 카본블랙을 기재고무 100중량부에 대하여 40∼70중량부로 사용하고, 제동성능 및 회전저항 향상을 위해 실리카는 기존 상업화된 Z-175(Rodia 제품)를 사용하되, 그 함량은 기재고무 고무 고형분 함량 100중량부에 대하여 20∼40중량부인 것이 바람직하다.As the reinforcing agent, the CTAB value was 180 to 190 m 2 / g, the surface area of iodine adsorbed particles was 194 to 210 m 2 / g, the DBP oil absorption was 129 to 139 ml / 100 g, and the C-DBP oil absorption was 110 ml / 100 g or more. It has a coloring power of 143 to 153, a nitrogen adsorption particle surface area (N2SA) of 210 m 2 / g or more, an STSA (particle surface area using a statistical method) of 185 to 195 m 2 / g, and a STSA-N2SA (surface activity) of 25 Carbon black having the following characteristics is used in an amount of 40 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the base rubber, and silica is used in commercially available Z-175 (produced by Rodia) to improve braking performance and rolling resistance. It is preferable that it is 20-40 weight part with respect to 100 weight part of rubber-rubber solid content.

그밖에 통상 타이어 고무에서 사용되는 첨가제들을 사용할 수 있음은 물론이다. 첨가제의 예로는 노화방지제 및 가류제, 촉진제 등을 포함한다.Of course, it is also possible to use additives commonly used in tire rubber. Examples of additives include anti-aging and vulcanizing agents, accelerators and the like.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the Examples.

실시예 1 및 비교예 1∼10Example 1 and Comparative Examples 1-10

스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 카본블랙 및 통상의 첨가제를 다음 표 1에 나타낸 성분비로 배합하여 고무 조성물을 제조하였다. 이를 가류시켜 고무 시편을 제조하였다.Styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, carbon black and conventional additives were formulated in the component ratios shown in Table 1 below to prepare a rubber composition. This was vulcanized to prepare a rubber specimen.

다음 표 1의 조성물의 성분비 단위는 PHR이다. 배합 방식은 편의상 ASTM 3185-99에서 사용하는 방식을 사용하였다.The component ratio unit of the composition of Table 1 is PHR. For the blending method, the method used in ASTM 3185-99 was used for convenience.

그리고, 다음 표 1의 조성에서 사용된 스티렌-부타디엔 고무의 특성을 다음표 2에 나타내었다.In addition, the characteristics of the styrene-butadiene rubber used in the composition of Table 1 are shown in Table 2 below.

실시예1Example 1 비 교 예Comparative Example 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 부타디엔 고무Butadiene rubber -- -- -- -- -- -- 2020 3030 3030 3030 3030 스티렌-부타디엔 고무Styrene-butadiene rubber AA -- 137.5137.5 -- -- -- -- -- -- -- -- -- BB -- -- 137.5137.5 -- -- -- -- -- -- -- -- CC -- -- -- 150150 -- -- -- -- -- -- -- DD 150150 -- -- -- -- -- 120120 105105 105105 105105 105105 EE -- -- -- -- 150150 -- -- -- -- -- -- FF -- -- -- -- -- 137.5137.5 -- -- -- -- -- 카본블랙Carbon black 7070 7070 7070 7070 7070 7070 7070 6060 5050 3030 9090 실리카(Z-175)Silica (Z-175) 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 3030 4040 4040 4040 방향족 오일Aromatic oils -- 12.512.5 12.512.5 -- -- 12.512.5 1010 1515 1515 1515 1515 산화아연Zinc oxide 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 스테아린산Stearic acid 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 1One 유황brimstone 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 가류촉진제(TBBS)Vulcanization accelerator (TBBS) 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 1.71.7 카본블랙: CTAB값이 180∼190㎡/g이고, 요오드 흡착 입자 표면적이 194∼210㎡/g이고, DBP 흡유량이 129∼139㎖/100g이고, C-DBP 흡유량이 110㎖/100g 이상이고, 착색력이 143∼153이고, 질소흡착 입자 표면적(N2SA)이 210㎡/g 이상이고, STSA(통계적 방법을 이용한 입자표면적)이 185∼195㎡/g이고 STSA-N2SA(표면활성도)가 25 이하인 특성을 갖는 것임.Carbon black: CTAB value is 180-190 m 2 / g, iodine adsorption particle surface area is 194-210 m 2 / g, DBP oil absorption is 129-139 ml / 100 g, C-DBP oil absorption is 110 ml / 100 g or more, Colored power of 143 to 153, nitrogen adsorption particle surface area (N2SA) of 210 m 2 / g or more, STSA (particle surface area using statistical method) of 185 to 195 m 2 / g and STSA-N2SA (surface activity) of 25 or less To have.

무니점도(ML1+4, 100℃)Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ℃) 응력완화시간기울기, 100℃Slope of stress relaxation time, 100 ℃ 방향족 오일 함량(고무 고형분 함량 100중량부에 대한 중량부)Aromatic oil content (parts by weight based on 100 parts by weight of rubber solids) 스티렌 함량(%)Styrene Content (%) 유리전이온도(-℃)Glass transition temperature (-℃) 스티렌-부타디엔 고무Styrene-butadiene rubber AA 5252 0.36∼0.380.36 to 0.38 27.327.3 23.523.5 5656 BB 4343 0.36∼0.380.36 to 0.38 27.327.3 40.040.0 3838 CC 5252 0.35∼0.370.35 to 0.37 50.050.0 40.040.0 3939 DD 6161 0.30∼0.340.30 to 0.34 50.050.0 42.042.0 3131 EE 7070 0.29∼0.310.29-0.31 48.048.0 42.042.0 3030 FF 7070 0.27∼0.290.27 to 0.29 27.327.3 23.523.5 5757 부타디엔 고무Butadiene rubber 4444 -- 1,4-시스 부타디엔 함량 95% 이상1,4-cis butadiene content 95% or more (주)무니점도와 응력완화시간기울기의 측정은 몬산토사제의 MV-2000E를 이용하여 측정하였다.Mooney viscosity and stress relaxation time slope were measured using MV-2000E manufactured by Monsanto.

실시예1Example 1 비 교 예Comparative Example 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 Rheometer+5 min.Rheometer + 5 min. 21.621.6 24.224.2 26.126.1 22.422.4 17.517.5 19.219.2 25.725.7 22.422.4 24.424.4 22.122.1 20.420.4 Rhemeter+90min.Rhemeter + 90min. 12.712.7 14.214.2 14.314.3 13.613.6 12.512.5 11.511.5 12.412.4 13.113.1 12.512.5 12.412.4 12.612.6 컴파운드 무니점도, 125℃Compound Mooney Viscosity, 125 ℃ 7070 5656 5656 6666 7474 7373 6464 7575 7474 6464 7777 인장물성(실온)Tensile Properties (Room Temperature) 경도(쇼어 A)Hardness (Shore A) 7676 6868 6969 7474 7272 7575 7676 7777 7878 7878 7878 300% 모듈러스지수(kg/㎠)300% Modulus Index (kg / ㎠) 108108 100100 9999 121121 117117 135135 127127 135135 128128 9696 134134 절단강도지수Cutting strength index 113113 100100 118118 112112 120120 115115 112112 113113 114114 9898 118118 절단신율 지수Elongation at break index 9999 100100 8787 109109 7878 8585 9999 9696 7777 120120 9090 Tear 지수Tear Index 121121 100100 9494 110110 112112 8989 121121 145145 121121 9696 104104 파단에너지 지수Breaking energy index 126126 100100 8686 120120 9898 9494 118118 138138 112112 9898 111111 인장물성(노화)Tensile Properties (Aging) 경도(쇼어 A)Hardness (Shore A) 7272 6060 6060 6868 7777 7777 6666 7777 7676 6868 8080 300% 모듈러스 지수(kg/㎠)300% Modulus Index (kg / ㎠) 134134 100100 9292 130130 145145 118118 108108 144144 168168 7777 132132 절단강도지수Cutting strength index 124124 100100 9292 119119 114114 105105 9898 161161 152152 8080 128128 절단신율지수Elongation at break index 105105 100100 8686 110110 7575 7878 8989 9494 8181 121121 109109 Tear 지수Tear Index 118118 100100 9393 105105 8686 8989 8686 122122 8383 8787 109109 파단에너지 지수Breaking energy index 124124 100100 8787 103103 8989 8585 8888 132132 7979 7676 131131 람본 마모지수Rambon Wear Index 101101 100100 8484 9292 9797 9191 111111 112112 111111 115115 9393 발열 지수Fever index 111111 100100 9898 105105 101101 9898 101101 9898 9999 9494 108108 표면거칠기Surface roughness 55 44 55 55 1One 1One 33 44 1One 55 1One 0℃tanδ0 ℃ tanδ 0.250.25 0.240.24 0.270.27 0.250.25 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.270.27 0.270.27 0.290.29 0.300.30 60℃ tanδ60 ℃ tanδ 0.160.16 0.140.14 0.180.18 0.150.15 0.190.19 0.190.19 0.160.16 0.160.16 0.150.15 0.140.14 0.150.15 제동성능Braking performance 마른 노면Dry road surface 126126 100100 112112 115115 124124 102102 112112 114114 111111 9494 136136 젖은 노면Wet road surface 125125 100100 106106 106106 121121 9999 108108 105105 107107 9696 124124 (주)(1)Rheometer +5: 125℃에서 측정, (2)Rheometer +90: 150℃에서 측정(3)인장시험조건: 사용기기, Instron, Cross head speed: 500mm/min(4)표면거칠기: 1∼5(숫자가 클수록 부드러운 표면)(5)발열특성: BF Goodrich Flexometer 사용(지수가 클수록 발열성능 우수)(6)제동성능 평가는 NCAP 기준으로 100km/hr 속도에서 실시한 것으로서, 타이어 사이즈는 P195/70R14H이다.(1) Rheometer +5: measured at 125 ° C, (2) Rheometer +90: measured at 150 ° C (3) Tensile test conditions: equipment used, Instron, Cross head speed: 500mm / min (4) Surface roughness (5) Heat generation characteristics: Using BF Goodrich Flexometer (higher index indicates better heat generation) (6) Braking performance was evaluated at 100km / hr based on NCAP. P195 / 70R14H.

상기 표 3의 결과로부터, 실시예 1에서와 같이 에멀젼 중합으로 제조된 디엔계 고무로서 유리전이온도가 -40∼-20℃이며, 미세구조 조성 중 스티렌 함량이 38∼42중량%이고, 방향족 오일 함량이 고무 고형분 함량 100중량부에 대해 48 내지 52중량부 , 100℃ 무니 점도가 55 내지 65 수준인 스티렌-부타디엔 고무 100중량부를 사용하는 것이 내마모성 및 회전저항성능 저하를 최소화하면서 젖은 노면에서의 제동성능을 향상시키는 데 바람직하다.From the results of Table 3, the diene rubber prepared by the emulsion polymerization as in Example 1, the glass transition temperature is -40 ~ -20 ℃, the styrene content in the microstructure composition is 38 to 42% by weight, aromatic oil The use of 100 parts by weight of styrene-butadiene rubber having a content of 48 to 52 parts by weight based on 100 parts by weight of rubber solid content and a 55 to 65 degree of Mooney viscosity at 100 ° C. minimizes abrasion resistance and rotational resistance, while braking on wet road surfaces. It is desirable to improve performance.

그러나, 비교예 1∼3에서와 같이 스티렌-부타디엔 고무의 무니점도가 54미만이거나, 비교예 4∼5와 같이 무니점도가 66을 넘는 경우에는 스티렌-부타디엔 고무 첨가에 따른 내마모성 증대효과가 크지 않았다. 무니점도가 54 미만일 경우 가공성은 우수하였으나, 내마모성능이 저조하였으며, 무니점도가 66 수준 초과일 경우에는 부타디엔 고무와의 혼합성 및 카본블랙 혼입량 증가에 따른 현장 가공성상에 많은 문제점을 나타낸다.However, when the Mooney viscosity of the styrene-butadiene rubber is less than 54 as in Comparative Examples 1 to 3 or when the Mooney viscosity is more than 66 as in Comparative Examples 4 to 5, the effect of increasing the wear resistance according to the addition of styrene-butadiene rubber was not large. . When the Mooney viscosity was less than 54, the workability was excellent, but the abrasion resistance was low. When the Mooney viscosity was above 66, there were many problems in the on-site workability due to the increase in the mixing of butadiene rubber and the carbon black content.

또한, 비교예 1이나 2와 같이 스티렌-부타디엔 고무에 유전된 방향족 오일 함량이 48중량% 미만이면 카본블랙 혼입 및 가공이 불량하게 되며, 방향족 오일 함량이 52중량부 보다 많으면 내마모성능이 저하되며, 분자량 증가에 따른 내마성 향상 효과도 나타나지 않는 것으로 예측된다.In addition, when the aromatic oil content inherited in the styrene-butadiene rubber is less than 48% by weight as in Comparative Examples 1 and 2, carbon black mixing and processing are poor, and when the aromatic oil content is more than 52 parts by weight, the wear resistance is lowered and the molecular weight is reduced. The increase in wear resistance is not expected to increase as well.

그리고, 비교예 6∼10에서와 같이 스티렌-부타디엔 무니점도가 55 내지 65 수준으로 높은 경우 부타디엔 고무 중량비를 32PHR 이상으로 사용하는 것은 내마모성 및 회전저항 성능을 향상시킬 수 있으나 제동성능 향상에는 바람직하지 못하다.When the styrene-butadiene Mooney viscosity is as high as 55 to 65 as in Comparative Examples 6 to 10, butadiene rubber weight ratio of 32 PHR or more may improve abrasion resistance and rotational resistance performance, but is not preferable for improving braking performance. .

비교예 9에서와 같이 카본블랙 사용량이 너무 적으면(30PHR 이하) 저발열 조성물은 얻을 수 있으나, 보강효과가 떨어져 내마모성이 향상되지 않으며, 비교예 8와 같이 110PHR을 초과하여 사용하면 카본블랙의 분산불량으로 인해 가공성이 불량해지며, 발열이 증가하여 내마모성이 떨어지는 역효과가 발생한다.When the amount of carbon black used is too low (less than 30 PHR) as in Comparative Example 9, a low heat generation composition can be obtained, but the reinforcing effect is not improved, and the wear resistance is not improved. Due to the poor workability is poor, the heat generation is increased and the wear resistance is adversely affected.

결과적으로, 스티렌-부타디엔 고무의 무니점도, 응력완화시간기울기, 유전된 방향족 오일 함량 및 미세구조 조성중 스티렌 함량 및 유리전이온도를 모두 만족하면서, 카본블랙의 함량이나 실리카 함량을 모두 만족시키는 실시예 1의 경우가 내마모성능, 회전저항 성능, 및 제동성능의 고른 향상이 있음을 알 수 있다.As a result, Example 1 satisfies both the carbon black content and the silica content while satisfying both the styrene content and the glass transition temperature in the styrene-butadiene rubber, the inherent aromatic oil content, the dielectric aromatic oil content, and the microstructure composition. It can be seen that there are even improvements in wear resistance, rotational resistance performance, and braking performance.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 미세구조 조성 중 스티렌 함량이 38∼42중량%이고 방향족 오일이 유전된 에멀젼 중합으로 얻어진 스티렌-부타디엔 고무를 기재 고무로 적용함에 따라 제동력이 향상되고 내마모성이 향상되며, 카본블랙과 실리카를 보강제로 사용하여 다량의 보강제 사용에 따른 발열특성, 회전저항 저하를 최소화하며 젖은 노면에서의 제동성능을 향상시킬 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, styrene-butadiene rubber obtained in the emulsion polymerization in which the styrene content is 38 to 42% by weight in the microstructure composition and the aromatic oil is inherited is applied as the base rubber, and the braking force is improved and the wear resistance is improved. By using carbon black and silica as reinforcing agents, it is possible to minimize heat generation characteristics and rotational resistance deterioration by using a large amount of reinforcing agents and improve braking performance on wet roads.

Claims (2)

(정정)기재고무에 보강제 및 통상의 첨가제를 첨가하여 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,In the rubber composition for tire treads formed by adding a reinforcing agent and an ordinary additive to a base rubber, 상기 기재고무는 에멀젼 중합방법으로 제조된 디엔계 고무로 유리전이온도가 -40∼-20℃이며, 미세구조 조성 중 스티렌 함량이 38∼43중량%, 응력완화시간기울기(logT/log 시간)가 0.30∼0.34이며, 무니점도가 55∼65이며방향족 오일이 고무 고형분 함량 100중량부에 대해 48∼52중량부로 유전된 스티렌-부타디엔 고무이며,The base rubber is a diene rubber prepared by the emulsion polymerization method, the glass transition temperature is -40 ~ -20 ℃, the styrene content of the microstructure composition 38 ~ 43% by weight, the stress relaxation time slope (logT / log time) is 0.30 to 0.34, Mooney viscosity of 55 to 65, aromatic oils are styrene-butadiene rubbers inherited at 48 to 52 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber solids content , 상기 보강제로는기재고무 고형분 함량 100중량부에 대하여실리카 20∼40중량부와 카본블랙을 40∼70중량부를 사용하는 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.The reinforcing agent is a rubber composition for tire treads, characterized in that 20 to 40 parts by weight of silica and 40 to 70 parts by weight of carbon black based on 100 parts by weight of the base rubber solid content . 제 1 항에 있어서, 카본블랙은 CTAB값이 180∼190㎡/g이고, 요오드 흡착 입자 표면적이 194∼210㎡/g이고, DBP 흡유량이 129∼139㎖/100g이고, C-DBP 흡유량이 110㎖/100g 이상이고, 착색력이 143∼153이고, 질소흡착 입자 표면적(N2SA)이 210㎡/g 이상이고, STSA(통계적 방법을 이용한 입자표면적)이 185∼195㎡/g이고 STSA-N2SA(표면활성도)가 25 이하인 특성을 갖는 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.The carbon black has a CTAB value of 180 to 190 m 2 / g, an iodine adsorption particle surface area of 194 to 210 m 2 / g, a DBP oil absorption of 129 to 139 ml / 100 g, and a C-DBP oil absorption of 110. Ml / 100g or more, coloring power of 143-153, nitrogen adsorption particle surface area (N2SA) of 210 m 2 / g or more, STSA (particle surface area using statistical method) of 185-195 m 2 / g, and STSA-N2SA (surface Rubber composition for a tire tread, characterized in that it has a characteristic (activity) of 25 or less.
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