KR100505735B1 - 타이어 트레드 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 반응성 레진으로서 α-메틸 스티렌, 스티렌 및 인덴을 포함하며 인덴 부위가 반응성기인 말레인산으로 말레인화된 레진을 첨가함으로써 회전 저항 성능을 저하시키지 않으면서 웨트(wet) 그립성능을 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어 트레드 고무조성물{Rubber composition for tire tread}

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 α-메틸 스티렌, 스티렌 및 인덴에 말레인산을 덧붙인 반응성 레진을 사용하여 회전저항 성능의 저하없이 웨트 그립 성능을 향상시킨 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

타이어의 웨트 그립(wet grip) 성능을 올리기 위해서는 노면의 요철상을 타이어가 이동할 때에 타이어 트레드 부위 고무의 반복변형에 대응한 주파수로 나타내어질 수 있는 트레드부의 히스테리시스 손실(tanδ)을 크게 할 필요가 있다.

반면, 타이어의 회전저항을 작게하는 것, 즉 연비향상은 타이어의 회전속도에 대응한 주파수로 트레드부의 히스테리시스 손실을 저하시키는 것을 필요로 한다.

일반적으로 웨트 그립은 10Hz의 주파수로 0℃ tanδ와 대응하고, 타이어의 회전저항은 10Hz의 60℃ 부근의 tanδ와 상응한다.

종래 타이어의 웨트 그립을 향상시키기 위해서, 폴리머로서 스타이렌을 함유한 스타이렌-부타디엔 고무를 사용하고 입자경이 작은 카본블랙을 고충진하거나 석유계 연화제를 사용하였다. 그러나, 폴리머의 변경이나 입자경이 작은 카본블랙의 고충진은 타이어의 내마모 성능 및 조정안정성 등과도 밀접한 관계가 있어 다른 성능의 변화없이 웨트 그립성을 높이는 데에는 그 사용이 매우 제한적이다.

또한, 웨트 그립성을 올리기 위해 석유계 연화제 및 분자량이 낮은 아스팔트 레진 등을 이용할 수도 있으나, 이와같은 배합은 10Hz의 주파수에서의 0℃ tanδ는 상승시켰으나, 60℃의 tanδ도 동시에 커져서 타이어의 회전저항 성능은 급격하게 악화되게 된다.

최근에는 회전저항 성능이 취약한 석유계 연화제나 저분자량의 아스팔트 레진 대신에 연화점이 높은(50∼220℃) 레진(DCPD(디사이클로펜타디엔) 및 리모넨 레진)을 사용하여 웨트 그립 성능을 향상시키는 기술들이 보고되었으나, 이러한 기술 역시 회전저항에서의 손실을 다소나마 줄였을 뿐 근본적으로 큰 효과를 보지 못하였다(미국특허 6,245,873 B1).

이에 본 발명은 새로운 종류의 반응성 레진을 사용하여 타이어의 회전저항 성능의 저하없이 웨트 그립을 향상시킬 수 있는 트레드 고무조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 디엔계 실리카 배합고무 조성으로서, 반응성 레진으로서 분자량 1,000 내지 10,000이고 다음 화학식 1로 표시되는 α-메틸 스티렌, 스티렌 및 인덴을 포함하며 인덴 부위가 반응성기인 말레인산으로 말레인화된 구조단위를 갖는 레진을 원료고무 100중량부에 대하여 1∼15중량부로 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 통상의 디엔계 실리카 배합고무로 된 타이어 트레드 고무 조성물 중에 반응성 레진으로서 상기 화학식 1로 표시되는 바와 같이, α-메틸 스티렌, 스티렌 및 인덴을 포함하며 인덴 부위가 반응성기인 말레인산으로 말레인화된 구조단위를 갖는 레진을 포함한다. 구체적으로, 이 반응성 레진은 분자량이 1,000∼10,000이며, 말레인산 치환율이 5∼20% 정도인 것이 바람직하다.

이같은 구조를 갖는 반응성 레진은 레진 내 카르복실기와 실리카 표면의 실라놀기가 서로 화학적 결합 또는 수소결합 등을 유도하여 회전저항 성능을 향상시키는 레진의 유동성을 감소시킴으로써 회전저항 성능의 저하없이 웨트(wet) 그립 성능을 향상시킬 수 있다.

이같은 반응성 레진의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 1∼15중량부, 바람직하게는 3∼10중량부가 적당하다. 만일 그 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만이면 물성은 향상되지만 효과가 미미하고, 15중량부 초과면 회전저항 성능이 저하되는 문제가 있다.

그밖에 본 발명의 고무조성물은 통상의 타이어 트레드 고무 조성에서와 같이 용액중합 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무를 원료고무로 포함하며, 보강제로서 실리카, 연화제로서 아로마틱 오일, 커플링제, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 가황제 및 가황촉진제 등을 포함함은 물론이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼4 및 비교예 1∼3

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 배합비로 타이어 트레드용 고무조성물을 제조하였다. 제조된 고무 조성물을 시험 시편으로 제조하여 0℃tanδ(웨트 그립성능), 60℃ tanδ(저연비 성능) 및 인장물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

여기서, 모듈러스, 인장강도 및 신율은 인장시험기(ASTM D-638)을 이용하여 측정하였고, tanδ는 DMTS(10Hz, 0.5% strain)을 이용한 방법에 따라 측정한 것이다.

		비교예			실 시 예
		1	2	3	1	2	3	4
조성	s-SBR	75	75	75	75	75	75	75
	BR	25	25	25	25	25	25	25
	실리카	80	80	80	80	80	80	80
	아로마틱 오일	35	35	35	35	35	35	35
	TESPT	6.4	6.4	6.4	6.4	6.4	6.4	6.4
	산화아연	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
	스테아린산	2	2	2	2	2	2	2
	6C	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
	수지 1	-	3	-	-	-	-	-
	수지 2	-	-	20	1	3	5	10
	디페닐구아니딘	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
	황	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1
	CB	2	2	2	2	2	2	2
물성	100% 모듈러스(지수)	100	94	78	96	94	91	91
	300% 모듈러스(지수)	100	88	96	97	98	109	104
	인장강도(지수)	100	94	138	108	113	118	125
	신율(지수)	100	103	134	104	109	115	121
	0℃tanδ	0.724	0.788	0.930	0.762	0.792	0.835	0.891
	60℃tanδ	0.123	0.138	0.133	0.125	0.124	0.125	0.127
(주)수지 1: 쿠마론 인덴 레진(고분자량으로 연화점이 높은 수지),Nippon Steel G90 제품수지 2: 화학식 1로 표시되는 α-메틸 스티렌, 스티렌, 인덴을 포함하며 인덴을 말레인산으로 말레인화한 단위구조를 갖는 레진, 상품명 DI-60, Kolon 제품

상기 표 1의 결과로부터, 디엔계 실리카 고무 배합물에 저분자량의 레진을 첨가하게 되면 전체적인 모듈러스는 감소하게 되며 비교예 2에서와 같이 웨트 그립 성능은 향상되나, 회전저항 성능은 급격하게 나빠지게 된다.

반면에, 본 발명에 따른 α-메틸스티렌, 스티렌 및 인덴에 말레인산을 덧붙인 반응성 레진을 사용할 경우, 100% 모듈러스는 다소 낮아지나 300% 모듈러스는 비교예 1과 비교하여 큰 차이가 없으며 이는 비반응성 수지 1(쿠마론 인덴 레진) 첨가시와는 확연히 구별된다.

그러나, 비교예 3에서와 같이 α-메틸스티렌, 스티렌 및 인덴에 말레인산을 덧붙인 반응성 레진을 20중량부로 사용하는 경우 0℃ tanδ가 높아져 웨트 그립 성능에는 유리하나 60℃ tanδ도 높아져 회전저항 성능(저연비 성능)이 다시 저하되므로, 본 발명의 반응성 수지는 1∼15중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 침강성 실리카를 보강제로 포함하면서 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란을 신규 커플링제로 도입한 경우 통상의 머캅토알콕시실란기를 갖는 TESPT나 TESPD와 같은 커플링제를 사용함에 따라 발생되는 스코칭 문제를 해결하여 스코칭 안정성을 확보할 수 있으면서 고무와의 반응성이 강한 모노설파이드 결합을 유도함에 따라 저연비성능 또한 향상시킬 수 있어 타이어 트레드용 고무로 유용하다.

Claims (2)

1. (정정)디엔계 실리카 배합고무로 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,

   반응성 레진으로서 분자량 1,000 내지 10,000이고 다음 화학식 1로 표시되는 α-메틸 스티렌, 스티렌 및 인덴을 포함하며 인덴 부위가 반응성기인 말레인산으로 말레인화된 구조단위를 갖는 레진을 원료고무 100중량부에 대하여 1∼15중량부로 포함하는 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.

   화학식 1
2. 제 1 항에 있어서, 반응성 레진은 원료고무 100중량부에 대하여 3∼10중량부로 포함되는 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.