KR100534656B1 - 연비가 개선된 타이어용 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연비개선을 위한 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 천연고무 15∼25중량부와 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR) 75∼85중량부로 구성된 원료고무를 포함함을 특징으로 하는 트레드용 고무조성물을 제공한다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 고무조성물은 연비성능 및 마모성능이 우수하다.

Description

연비가 개선된 타이어용 트레드용 고무 조성물{Tread Compound of Tire Having Improved Fuel expenses}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내마모성능 및 연비성능이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
최근 환경문제가 중요시됨에 따라 화석연료를 적게 사용하는 방법에 관해 많은 연구가 되고 있다. 또한 타이어 산업에서도 자동차 연비를 증가시키기 위하여 회전저항을 감소시키기 위한 많은 연구가 되고 있다.
타이어의 회전저항을 줄이기 위해서 구조적인 측면에서는 패턴 형상 및 타이어 접지면적을 조절하고, 고무조성물 측면에서는 발열을 줄이기 위한 노력이 진행되고 있다.
일반적으로 고무 조성물의 발열을 줄이기 위해서는 히스테리시스 손실을 줄이는 것이 좋으며, 그 방법으로는 카본블랙의 배합량을 줄이거나 입자경이 큰 카본블랙을 사용하는 것이 있다. 그러나 상기와 같은 방법을 사용하였을 경우 마모성능이 하락하는 문제점이 발생된다.
종래 연비개선을 목적으로 하는 타이어들은 용액중합 SBR과 BR 폴리머 고무의 혼합조성물로서, 특히 고비닐 타입의 용액중합 SBR에 실리카와 카본블랙으로 구성되는 충진제를 적용한 타이어로 개선되어가고 있다. 그러나, 고가의 고비닐 타입의 용액중합 SBR과 실리카의 사용은 타이어의 가격 경쟁력을 떨어뜨리는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 마모성능 및 연비성능이 향상되면서도 가격경쟁력을 갖춘 트레드용 고무 조성물을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 천연고무 15∼25중량부와 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR) 75∼85중량부로 구성된 원료고무를 포함함을 특징으로 하는 트레드용 고무조성물을 제공한다.
상기에서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 용액중합 또는 유화중합 SBR이며, SBR의 일부를 부타디엔고무(BR)로 대체할 수도 있다.
이하 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 타이어에 적용되는 트레드용 고무조성물로서, 트레드 고무에 적용되는 통상적인 조성을 포함하며, 특히, 원료고무로서 종래 고비닐 타입의 SBR 고무(용액중합 및 유화중합을 통칭한다)를 일부 대체한 천연고무 15∼25중량부 및 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR) 75∼85중량부로 구성된 원료고무를 포함하는 트레드 고무조성물이다.
천연고무를 15중량부 미만으로 첨가하는 경우 연비개선의 측면에서 불리하고, 25중량부를 초과하는 경우 연비특성 및 마모특성에 문제가 있게 된다. 천연고무를 원료고무에 15∼25중량부 적용하는 경우 충진제의 함량을 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 카본블랙(실리카의 경우도 마찬가지이다)의 함량을 대조군의 58중량부에서 33중량부로 줄인 결과에서도 Wet grip에서는 다소 약세를 보였지만 마모와 연비개선 측면에서는 개선되었음을 확인할 수 있었다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.
<비교예>
다음 표 1에 지시된 배합비와 같이, 원료고무로는 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR;TUF-3330) 85중량부와 부틸고무(BR01) 15중량부의 혼합물을 사용했으며, 실리카 25phr, 실란커플링제 X50S 4.8phr, 카본블랙 56phr, 활성제(ZnO#S) 2phr, 노방제 13phr, 활성제(S/A) 2phr, 연화제 1.9phr, 가류제 2phr, 촉진제 2.3phr를 첨가하여 밴버리믹서에 배합하고 125℃의 온도에서 방출하여 고무조성물을 제조하였다.
<실시예 >
본 발명은 원료고무로는 SOL6340 75중량부, BR01 10중량부, NR 15중량부의 혼합물을 적용하며, 실란커플링제 X50S 5.6phr, 카본블랙 33phr, 촉진제 2.5phr를 적용시키는 것을 제외하고는 상기 비교예와 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
<표 1>. 실시예 및 비교예의 고무조성물
구 분 비교예 실시예
TUF-3330 85 0
SOL6340 0 75
BR01 15 10
NR 0 15
실리카 25 25
X50S 4.8 5.6
카본블랙 58 33
활성제(ZnO#S) 2 2
노방제 13 13
활성제(S/A) 2 2
연화제 1.9 1.9
가류제 2 2
촉진제 2.3 2.3
*TUF-3330 : 스티렌 함량이 31%, 비닐함량 33%, 시스 함량이 22%이며, Tg가 -42℃인 S-SBR.
*SOL6340 : 스티렌 함량이 30%, 비닐함량 36%, 시스 함량이 21%이며, Tg가 -42℃인 S-SBR .
*BR01 : Tg가 -98℃인 BR(제조사 : 금호석유화학).
*NR : Tg가 -49℃인 천연고무(소련).
<시험예 >
비교예와 실시예 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 물성을 측정하였으며 그 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.
(1) 300%모듈러스 : 측정은 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기(모델 4502)로 실시하였다. 300% 모듈러스는 시편을 300% 신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는 것으로, 그 수치가 높을수록 우수한 성능을 나타낸다.
(2) 인장강도 : 인스트론사(Instron사)의 인장시험기를 이용하여 절단시의 강력을 측정한 것으로 그 값이 클수록 우수한 것을 나타낸다.
(3) 마모량 : 비.에프.굿리치 마모시험기를 이용하여 칼날이 회전하는 시편의 위쪽을 누르면서 시험하는 방법으로, 그 수치가 적을수록 우수한 성능을 나타낸다.
(4) 동적물성 : TANδ@0℃와 TANδ@70℃의 결과값에 의해 알수 있는데, 상기 TANδ@0℃는 타이어의 조정 안정성(즉, 핸들링 성능)의 대용 수치로 이용되며, TANδ@70℃는 타이어의 회전저항값의 대용 수치로 사용된다.
상기 TANδ@0℃은 그 수치가 높을수록 핸들링(handling) 성능이 우수한 것을 나타내며, TANδ@70℃은 그 수치가 낮을수록 회전저항(연비성능)이 우수한 것을 나타낸다.
(5) 경도 : 168℃에서 10분간 가류 후 상온 20℃에서 쇼어 A 유형 경도계로 측정하며, 그 수치가 클수록 성능이 우수한 것을 나타낸다.
<표 2> 비교예 및 실시예의 물성측정결과
구 분 비교예 실시예
인장물성 경도 72 73
300% 모듈러스 168 145
강도 213 191
신장율 393 422
마모량 (g) 26.5 26.0
동적물성 Tg -23 -32
TANδ0℃ 0.320 0.278
TANδ70℃ 0.176 0.126
무니점도 70 78
상기 표 2에 나타난 바와 같이 물성측정결과를 살펴보면, 연비성능 및 마모성능면에서 본 발명에 따른 실시예는 종래기술(비교예)보다 향상되었음을 알 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 연비성능 및 마모성능이 향상되며, 이에 따라 타이어 수명도 향상된다.

Claims (1)

  1. 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서,
    유리전이온도(Tg)가 -49℃인 천연고무 15중량부, 스티렌 함량이 30％ 이고, 유리전이온도(Tg)가 -42℃인 스티렌-부타디엔 고무(S-SBR) 75중량부 및 유리전이온도(Tg)가 -98℃인 부타디엔 고무 10중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 33중량부, 실리카 25중량부 포함함을 특징으로 하는 트레드용 고무조성물.
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