KR100544914B1 - 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물 - Google Patents

전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유화중합 스티렌 부타디엔 고무의 보강충전제로 침강 실리카 외에 전기전도성을 개선할 수 있는 특정 카본블랙을 첨가하므로써 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
침강 실리카, 타이어, 트레드 고무 조성물

Description

전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물{THE TIRE TREAD RUBBER COMPOSITION WITH IMPROVEMENT OF ELECTRIC CONDUCTIVITY}
본 발명은 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유화중합 스티렌 부타디엔 고무의 보강충전제로 침강 실리카 외에 전기전도성을 개선할 수 있는 특정 카본블랙을 첨가하므로써 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
자동차의 주행중 발생하는 연비손실의 일부가 타이어에 의한 것으로 알려져 있으며, 타이어중에서도 트레드 부위가 차지하는 비중이 제일 높아 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
즉, 주행중 발생하는 타이어의 회전저항 감소를 목적으로 타이어 트레드의 보강성을 위해서, 종래부터 사용되어 왔던 카본블랙을 실리카로 완전히 대체하거나 또는 일부 대체하는 기술이 발전되어 왔다. 이는 실리카가 갖는 높은 충전제간의 상호작용(high filler-filler interaction) 등에 기인하는 것으로 알려져 있으며, 실리카의 사용량이 증가할 수록 타이어상에서의 이러한 효과는 커진다.
그러나, 타이어의 트레드 고무 조성물에 실리카를 많이 사용할수록, 카본블 랙 대비 실리카가 갖는 비전도성 때문에 차량 주행중에 발생되는 정전기가 트레드 고무 조성물을 통하여 지면으로 방출되지 못하고, 타이어에 머무르다가 갑자기 정전기 현상으로 이어지는 문제점이 잠재되어 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 보강충진제로 침강 실리카에 전기전도성을 개선할 수 있는 특정 카본블랙을 첨가하므로써 전기전도성이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 고무 조성물은 유화중합 스티렌 부타디엔 고무(emulsion styrene-butadiene rubber, E-SBR) 100중량부에 대하여, BET가 150∼200㎡/g이고, DBP가 250∼320ml/100g인 침강 실리카 30∼80중량부 및 I2흡습량이 800∼1800mg/g이고, DBP가 300∼450ml/100g인 카본블랙을 8∼15중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 고무로 하나의 유화중합 스티렌 부타디엔 고무를 사용할 수 있으나, 2 이상의 유화중합 스티렌 부타디엔 고무를 혼합한 혼합고무를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 침강 실리카는 BET(보강충전제의 표면적(surface)을 나타내는 값)가 150∼200㎡/g이고, DBP(보강충전제의 구조(structure)를 나타내는 값)가 250∼320ml/100g인 것이 바람직하다. 상기 침강 실리카의 BET, DBP의 수치는 실리카의 특성을 결정짓는 주요 인자들이기 때문에, 침강 실리카의 BET, DBP값이 상기 범위를 벗어나면 공정성이 나빠지므로 바람직하지 않다. 침강 실리카의 첨가량은 30∼80중량부가 바람직하며, 30중량부 미만에서는 실리카의 첨가 목적인 회전저항 감소효과가 미흡하고, 80중량부를 초과할 경우에는 본 발명에서 사용되는 카본블랙에 의한 전기전도성 개선효과가 방해되므로 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 카본블랙은 I2흡습량(보강충전제의 표면적(surface area)을 나타내는 요오드 흡습량)이 800∼1800mg/g이고, DBP가 300∼450ml/100g인 것이 바람직하다. I2흡습량 및 DBP는 카본블랙의 성질 및 화학적 성질을 결정짓는 주요 인자들이기 때문에 카본블랙의 I2흡습량 및 DBP값과 첨가량이 상기 범위를 벗어나면, 전기전도성 개선효과를 기대하기 어렵다.
카본블랙의 첨가량은 8∼15중량부가 바람직하다. 카본블랙의 첨가량이 8중량부에 미치지 않으면 전기전도성 개선효과를 기대하기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 카본블랙의 첨가량이 15중량부를 넘어서면 타이어 트레드의 보강성이 낮아지기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 아로마틱 오일, 황, 촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당분야에서는 공지이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보 호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
실시예 1
표 1에 기재된 바와 같이 유화중합 스티렌-부타디엔 고무인 SBR-1712(상품명, 금호타이어사) 및 SBR-1500(상품명, 금호타이어사)을 1:1로 블렌드한 혼합고무 100중량부에 대하여, BET가 170㎡/g이고, DBP가 280ml/100g인 침강 실리카 50중량부, I2흡습량이 1087mg/g이고, DBP가 398ml/100g인 카본블랙 12중량부, 커플링제 8중량부 및 공정유 15중량부를 인터널 믹서(Internal Mixer)를 이용하여 혼합하였고, 시편의 가류는 160℃에서 분석된 레오미터 결과를 이용하였으며, 최적 가류시간으로 핫프레스를 이용하여 고온에서 고압으로 가류하여 타이어용 트레드 고무 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 고무조성물에 대하여 물성을 조사하여 표 1에 기재하였다.
실시예 2
표 1에 기재된 바와 같이 침강실리카 60중량부, 카본블랙 12중량부, 커플링제 9.6중량부 및 공정유 20중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어용 트레드 고무 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 고무조성물에 대하여 실시예 1과 동일하게 물성을 조사하여 표 1에 기재하였다.
실시예 3
표 1에 기재된 바와 같이 침강실리카 70중량부, 카본블랙 12중량부, 커플링제 11.2중량부 및 공정유 25중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어용 트레드 고무 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 고무조성물에 대하여 실시예 1과 동일하게 물성을 조사하여 표 1에 기재하였다.
비교예
표 1에 기재된 바와 같이 침강실리카 70중량부, 커플링제 11.2중량부 및 공정유 15중량부를 사용하고 특수 카본블랙을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어용 트레드 고무 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 고무조성물에 대하여 실시예 1과 동일하게 물성을 조사하여 표 1에 기재하였다.
[표 1]
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
폴리머 SBR-1712 50 50 50 50
SBR1500 50 50 50 50
보강충전제 실리카1) 50 60 70 70
카본블랙2) 12 12 12 0
기타 커플링제 8 9.6 11.2 11.2
공정유 15 20 25 15
공통 ZnO=3, S/A=2, SDA=2, Wax=2, Kuma-13=2, Kuma-RD=1, Sulfur=2.0, CZ=2.0, DPG=1.5
타이어의 전기저항값 [log(ohm) 6 6 6 9
레오미터 T40 5.2 5.61 5.75 7.48
(160℃) T90 10.27 11.47 12.01 12.4
토크(MAX) 40.3 39.3 41.2 38.6
End cure 11.3 12.62 13.21 13.64
무늬 점도 57.62 52.88 62.51 48
(125℃) T05 21.33 22.27 23.2 36.8
T35 29.87 32.13 34 50.13
인장강도 경도 70 72 75 65
모듈러스-100% (kg/cm2) 33.8 35.6 36.3 27.5
모듈러스-300% (kg/cm2) 129.1 129.4 131.1 103.9
인장강도 (kg/cm2) 199.2 197.5 188.6 201.4
파단신장율 (kg/cm2) 445.7 453.3 435.2 512.4
온도상승 32.6 35.2 38.5 28.2
마모 피코 0.032 0.03 0.026 0.038
i)실리카:BET가 170㎡/g이고, DBP가 280ml/100g인 침강실리카
ii)카본블랙:I2흡습량이 1087mg/g이고, DBP가 398ml/100g인 카본블랙
상기와 같이 타이어 트레드 고무 조성물을 제조함에 있어 보강충전제에 본 발명에서 특정한 카본블랙을 침강실리카와 함께 사용하면 전기전도성이 개선되는 효과를 갖는다.

Claims (1)

  1. 유화중합 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 대하여, BET가 150∼200㎡/g이고, DBP가 250∼320ml/100g인 침강실리카 30∼80중량부와 I2흡습량이 800∼1800mg/g이고, DBP가 300∼450ml/100g인 카본블랙을 8∼15중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
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