KR100534654B1 - Tread compound for anti-stactic agent - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트레드 고무조성물에 대한 것으로서 보다 상세하게는 대전방지제를 포함하도록 하여 타이어 트레드 표면의 외관특성을 개선할 수 있는 트레드 고무조성물에 대한 것이다.The present invention relates to a tread rubber composition, and more particularly to a tread rubber composition to include an antistatic agent to improve the appearance characteristics of the tire tread surface.
본원발명은 트레드 고무 배합물 내에 친수성과 소수성을 동시에 가지는 대전방지제를 적용하여 트레드 표면에서의 계면장력을 줄임으로서 타이어 트레드의 외관을 개선할 수 있는 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. The present invention is to provide a tread rubber composition that can improve the appearance of the tire tread by reducing the interfacial tension on the surface of the tread by applying an antistatic agent having both hydrophilicity and hydrophobicity in the tread rubber formulation.
상기와 목적을 달성하기 위해 본원발명은 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 있어서 대전방지제로서 하기의 식(1)로 표시되는 소듐알킬술포네이트를 0.5∼3.0중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object and the object of the present invention, in the known tread rubber composition, it contains 0.5 to 3.0 parts by weight of sodium alkylsulfonate represented by the following formula (1) as an antistatic agent in 100 parts by weight of the raw material rubber It features.
RSO3Na.......(1)RSO 3 Na ....... (1)
상기 식(1)에서 R은 C8∼C14인 알킬기이다.In the formula (1) R is an alkyl group of C 8 ~C 14.
Description
본 발명은 트레드 고무조성물에 대한 것으로서 보다 상세하게는 대전방지제를 포함하도록 하여 타이어 트레드 표면의 외관특성을 개선할 수 있는 트레드 고무조성물에 대한 것이다.The present invention relates to a tread rubber composition, and more particularly to a tread rubber composition to include an antistatic agent to improve the appearance characteristics of the tire tread surface.
공업생산품에 대하여 디자인 및 색상의 중요성이 증대되면서 타이어 산업에도 이러한 경향이 증가하고 있다. 특히 소비자가 타이어를 구입시 타이어의 외관은 구매척도로서의 중요한 역할을 한다. This trend is increasing in the tire industry as the importance of design and color is increasing for industrial products. In particular, when a consumer purchases a tire, the appearance of the tire plays an important role as a purchasing measure.
타이어를 제조한 후 타이어 트레드 표면의 외관을 주의 깊게 관찰하면 통상적으로 제조일로부터 4주후 외관오염이 발생이 관찰된다. 이에 대한 주원인은 내후성 및 내오존성 특성을 개선하기 위하여 트레드 고무의 첨가제로 사용하는 노화방지제나 혹은 왁스(wax)가 트레드 표면부위로 과량 석출되면서 변색이 되거나 혹은 석출된 노화방지제나 왁스가 부분적으로 검댕이(black spot)처럼 보이게 된다. If the appearance of the tire tread surface is carefully observed after the tire is manufactured, appearance contamination is usually observed 4 weeks after the production date. The main reason for this is that anti-aging agents or waxes used as additives for tread rubber to improve weatherability and ozone resistance characteristics are discolored due to excessive precipitation on the tread surface area, or the anti-aging agent or wax precipitated partially soot. will look like a black spot.
타이어가 외부에 노출이 되면 일반적으로 타이어 트레드 표면은 극성의 산화막이 형성하게 된다. 시간이 지남에 따라 타이어의 배합물 내에 존재하는 비극성 물질의 왁스가 트레드 표면으로 이동 및 확산을 하게 되는데 트레드 표면의 극성 산화층 때문에 균일한 피막을 형성하지 못하고 불규칙한 배열의 왁스층이 형성하게 된다. 이러한 불규칙한 배열의 왁스층이 햇빛 등에 노출시 빛의 산란으로 인해 검댕처럼 보이는 것이다. When the tire is exposed to the outside, the surface of the tire tread is generally formed with a polar oxide film. Over time, the wax of non-polar material present in the formulation of the tire migrates and diffuses to the tread surface. The polar oxide layer on the tread surface does not form a uniform film but forms an irregular array of wax layers. These irregularly arranged wax layers appear soot due to light scattering when exposed to sunlight.
본원발명은 위에서 언급한 문제를 해결하기 위해 트레드 고무 배합물 내에 친수성과 소수성을 동시에 가지는 대전방지제를 적용하여 트레드 표면에서의 계면장력을 줄임으로서 타이어 트레드의 외관을 개선할 수 있는 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. The present invention provides a tread rubber composition that can improve the appearance of the tire tread by reducing the interfacial tension on the surface of the tread by applying an antistatic agent having both hydrophilicity and hydrophobicity in the tread rubber formulation to solve the above-mentioned problems. The purpose.
상기와 목적을 달성하기 위해 본원발명은 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 있어서 대전방지제로서 하기의 식(1)로 표시되는 소듐알킬술포네이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object and purpose, the present invention is characterized in that, in the known tread rubber composition, sodium alkylsulfonate represented by the following formula (1) as an antistatic agent in 100 parts by weight of the raw material rubber.
RSO3Na.......(1)RSO 3 Na ....... (1)
상기 식(1)에서 R은 C8∼C14인 알킬기이다.In the formula (1) R is an alkyl group of C 8 ~C 14.
본 발명에서 원료고무는 천연고무를 단독으로 사용하거나 또는 부타디엔 고무(BR), 스티엔-부타디엔 고무(SBR), 스티렌 고무(SR)와 같은 합성고무를 단독으로 사용할 수 있다.In the present invention, the raw material rubber may be natural rubber alone or synthetic rubbers such as butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), and styrene rubber (SR).
또한 본 발명의 원료고무는 트레드 고무조성물에서 통상적인 천연고무와 합성고무의 혼합비 즉, 천연고무 60∼90중량부와 전기의 합성고무가 10∼40중량부로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.In addition, the raw material rubber of the present invention can be used in the tread rubber composition, the mixing ratio of conventional natural rubber and synthetic rubber, that is, mixed rubber mixed with 60 to 90 parts by weight of natural rubber and 10 to 40 parts by weight of the synthetic rubber of the above.
본 발명의 트레드 고무조성물에서 내오존성 및 내후성의 향상을 위해서 왁스는 원료고무 100중량부에 대하여 1.0∼3.0중량부 보다 바람직하게는 2중량부 포함된다. 왁스의 함량이 1.0중량부 미만이면 트레드 고무의 내오존성이 감소하는 문제가 있고, 3중량부 초과하는 경우 트레드의 외관특성이 매우 불량하게 되므로 본원발명에서 왁스는 전술한 수치로 사용하는 것이 좋다. 많은 실험결과 왁스는 2중량부 사용시 적절한 내오존성과 외관특성을 가지는 트레드 고무를 얻을 수 있으나 다소 외관특성이 감소하는 문제가 있다. In the tread rubber composition of the present invention, in order to improve ozone resistance and weather resistance, the wax is contained in an amount of 1.0 to 3.0 parts by weight, and more preferably 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber material. If the content of the wax is less than 1.0 parts by weight, there is a problem in that the ozone resistance of the tread rubber is reduced, and when the content of the wax is more than 3 parts by weight, the appearance of the tread becomes very poor, and therefore, the wax is preferably used in the present invention. As a result of many experiments, a wax can obtain a tread rubber having proper ozone resistance and appearance characteristics when used in 2 parts by weight, but there is a problem in that the appearance characteristics decrease somewhat.
본 발명은 상기 식(1)의 대전방지제의 일예로서 C9H19SO3Na, C11 H23SO3Na, C13H27SO3Na 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 이러한 대전방지제는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼3.0중량부 포함된다. 대전방지제를 0.5중량부 미만 사용하면 트레드 고무의 외관개선 효과가 상대적으로 미미하며, 3.0중량부 초과 사용하면 트레드 고뭉의 인장강도 및 내마모 특성이 하락하기 때문에 본원발명에서 대전방지제는 전술한 수치로 사용하는 것이 바람직하다.The present invention may use any one selected from C 9 H 19 SO 3 Na, C 11 H 23 SO 3 Na, C 13 H 27 SO 3 Na as an example of the antistatic agent of the formula (1). Such an antistatic agent is contained in an amount of 0.5 to 3.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. If the antistatic agent is used less than 0.5 parts by weight, the effect of improving the appearance of the tread rubber is relatively insignificant, and when the antistatic agent is used more than 3.0 parts by weight, the tensile strength and abrasion resistance of the tread agglomerate is reduced, so the antistatic agent in the present invention may be It is preferable to use.
본 발명은 상기에서 언급한 대전방지제 및 왁스 이외에 종래 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 포함한다. 그러나 이들은 종래 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.The present invention includes various additives such as active agents, anti-aging agents, process oils, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators, which are used in conventional tread rubber compositions, in addition to the antistatic agents and waxes mentioned above. However, these are general components used in conventional tread rubber compositions and are not essential components of the present invention.
한편, 본 발명은 상기의 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 함유하는 타이어를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a tire containing a tread made of the tread rubber composition.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본원발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following comparative examples, examples and test examples. However, these are not limited to the scope of the present invention by them as an embodiment of the present invention.
<비교예 1>Comparative Example 1
하기의 표 1과 같이 스티렌-부타디엔 고무(SBR1500) 100중량부에 대하여 카본블랙(N351) 60중량부, 왁스 1중량부, 공정오일(A#2 oil) 7중량부, 촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.0중량부, 유황 1.8중량부, 디페닐구아니딘(DPG) 0.5중량부, 아연화 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 1중량부, 노화방지제(RD/6C) 4중량부의 트레드 고무조성물을 준비하였다.60 parts by weight of carbon black (N351), 1 part by weight of wax, 7 parts by weight of process oil (A # 2 oil), and an accelerator (N-cyclohexyl-) based on 100 parts by weight of styrene-butadiene rubber (SBR1500) as shown in Table 1 below. 2-benzothiazolsulfen amide (CZ) 1.0 parts by weight, sulfur 1.8 parts by weight, diphenylguanidine (DPG) 0.5 parts by weight, zincated 3 parts by weight, stearic acid (1 part by weight), antioxidant (RD / 6C) 4 parts by weight A tread rubber composition was prepared.
상기의 트레드 고무조성물을 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다.The tread rubber composition was vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes to prepare a tread rubber.
<비교예 2>Comparative Example 2
왁스 2중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 트레드 고무를 제조하였다.A tread rubber was prepared in the same composition and method as in Comparative Example 1 except that 2 parts by weight of wax was used.
<비교예 3>Comparative Example 3
왁스 3중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 트레드 고무를 제조하였다.A tread rubber was manufactured in the same composition and method as in Comparative Example 1, except that 3 parts by weight of wax was used.
<실시예 1><Example 1>
하기의 표 1과 같이 스티렌-부타디엔 고무(SBR1500) 100중량부에 대하여 카본블랙(N351) 60중량부, 왁스 2중량부, 공정오일(A#2 oil) 7중량부, 촉진제(CZ) 1.0중량부, 유황 1.8중량부, 디페닐구아니딘(DPG) 0.5중량부, 아연화 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 1중량부, 노화방지제(RD/6C) 4중량부 및 대전방지제(상품명 : JISTAT100) 2.0중량부의 트레드 고무조성물을 준비하였다.60 parts by weight of carbon black (N351), 2 parts by weight of wax, 7 parts by weight of process oil (A # 2 oil), 1.0 part of accelerator (CZ) based on 100 parts by weight of styrene-butadiene rubber (SBR1500) as shown in Table 1 below. 1 part by weight of sulfur, 1.8 parts by weight of diphenylguanidine (DPG), 3 parts by weight of zinc, 1 part by weight of stearic acid, 4 parts by weight of anti-aging agent (RD / 6C) and antistatic agent (trade name: JISTAT100) 2.0 A weight part of tread rubber composition was prepared.
상기의 트레드 고무조성물을 160℃에서 30분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다.The tread rubber composition was vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes to prepare a tread rubber.
<실시예 2><Example 2>
대전방지제(상품명 : JISTAT100) 5.0중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 트레드 고무를 제조하였다.The tread rubber was manufactured by the same composition and method as in Comparative Example 1, except that 5.0 parts by weight of an antistatic agent (trade name: JISTAT100) was used.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물Table 1. Rubber Compositions of Comparative Examples and Examples
*RD : 2,2,4-trimethly-1,2-dihydro quinoline* RD: 2,2,4-trimethly-1,2-dihydro quinoline
*6C : N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine* 6C: N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine
<시험예><Test Example>
상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1,2의 트레드 고무를 ASTM 관련 규정에 의하여 점도, 인장강도, 300%모듈러스, 신장율, 마모, 발열, 블로우-아웃, 내오존성 및 외관과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다. The tread rubbers of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 and 2 were measured for properties such as viscosity, tensile strength, 300% modulus, elongation, wear, heat generation, blow-out, ozone resistance, and appearance according to ASTM-related regulations. The results are summarized in Table 2 below.
표 2. 물성 결과Table 2. Property Results
*마모는 피코(pico) 시험기기를 이용하여 내마모 정도를 평가한 것으로 80회 회전 후 손실된 분량(g)을 나타냄* Abrasion is the degree of wear resistance measured using a pico tester, and represents the amount lost (g) after 80 revolutions.
*점도는 무니 테스터(mooney tester)기를 이용하여 점도를 측정함* Viscosity is measured by Mooney tester
*내오존성 및 외관 : 1등급은 우수, 3등급은 보통, 5등급은 열세로 등급이 높은수록 특성이 하락함* Ozone resistance and appearance: Grade 1 is excellent, Grade 3 is moderate, Grade 5 is inferior, and the higher the grade, the lower the characteristics.
상기의 표 2에서처럼 비교예 1 내지 비교예 3의 트레드 고무에 있어서 왁스 1중량부를 사용한 비교예 1 고무는 외관이 우수한 반면, 내오존성 특성이 무척 감소하고 있음을 알 수 있다. 왁스 2중량부를 사용한 비교예 2 고무는 내오존성 특성과 외관이 보통임을 알 수 있으며, 왁스 3중량부를 사용한 비교예 3 고무는 비교예 1 고무와는 반대로 내오존성 특성이 우수한 반면, 외관이 불량함을 알 수 있다. 따라서 트레드 고무조성물에서 왁스의 사용은 원료고무 100중량부에 대하여 2중량부의 사용이 적절함을 알 수 있었다.As shown in Table 2, Comparative Example 1 rubber using 1 part by weight of wax in the tread rubber of Comparative Example 1 to Comparative Example 3 is excellent in appearance, it can be seen that the ozone resistance characteristics are greatly reduced. It can be seen that Comparative Example 2 rubber using 2 parts by weight of wax has normal ozone resistance properties and appearance, and Comparative Example 3 rubber using 3 parts by weight of wax has excellent ozone resistance properties as opposed to Comparative Example 1 rubber, but has a poor appearance. It can be seen. Therefore, the use of wax in the tread rubber composition was found to be suitable for use by 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
원료고무 100중량부에 대하여 왁스를 2중량부 사용하고, 대전방지제를 첨가한 실시예 1, 2의 고무의 물성을 보면 대전방지제를 사용시 내오존 특성에는 영향을 주지 않으면서 외관개선 효과가 매우 우수함을 알 수 있다. 그러나 대전방지제를 과다 사용한 실시예 2의 트레드 고무는 인장강도, 마모, 발열 및 블로우-아웃 특성이 좋지 않음을 알 수 있어 과량의 대전방지제를 사용한 실시예 2 고무조성물은 본원발명에 적절하지 않음을 알 수 있었다. The physical properties of the rubbers of Examples 1 and 2 in which 2 parts by weight of wax is used and antistatic agent are added to 100 parts by weight of the raw material rubber are excellent in appearance improvement effect without affecting ozone resistance when using the antistatic agent. It can be seen. However, it can be seen that the tread rubber of Example 2 using an excessive amount of antistatic agent has poor tensile strength, wear, heat generation and blow-out characteristics, so that the Example 2 rubber composition using an excess amount of antistatic agent is not suitable for the present invention. Could know.
상기 시험예의 물성결과에서처럼 원료고무 100중량부에 대하여 대전방지제를 0.5∼3.0중량부 첨가한 본원발명의 트레드 고무조성물은 점도, 인장강도, 300%모듈러스, 마모, 발열 및 블로우-아웃 같은 물성이 종래의 트레드 고무조성물과 비교시 동등 수준을 유지하면서 내오존성 특성, 특히 외관특성이 향상된 트레드 고무를 얻을 수 있다.The tread rubber composition of the present invention added 0.5 to 3.0 parts by weight of an antistatic agent with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber, as in the physical property results of the test example, conventional properties such as viscosity, tensile strength, 300% modulus, abrasion, heat generation and blow-out In comparison with the tread rubber composition, the tread rubber with improved ozone resistance, in particular, its appearance can be obtained.
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