KR100569872B1

KR100569872B1 - 카본블랙 성능강화제를 포함하는 타이어용 트레드고무조성물

Info

Publication number: KR100569872B1
Application number: KR1020030095783A
Authority: KR
Inventors: 최윤희
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2006-04-11
Also published as: KR20050064422A

Abstract

본 발명은 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 보강충진제로서 카본블랙을 적용하는 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 카본블랙 성능 강화제를 포함하도록 하여 물성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 실리카와 실란커플링제의 관계에 착안하여 보강충진제로 카본블랙을 적용하는 고무배합물에 카본블랙 성능 강화제를 적용함으로써 내마모성, 인장물성, 젖은 노면에서의 제동력, 회전저항 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기의 타이어용 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물은 공지의 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 40∼90중량부, 카본블랙의 성능 강화제를 카본블랙 함량 대비 2∼8% 포함한다.

Description

카본블랙 성능강화제를 포함하는 타이어용 트레드 고무조성물{Tread compound for tire including agent enhanced carbon black performance}

최근 타이어에 사용하는 고무에 있어서, 보강충진제로 젖은 노면에서의 제동력, 회전저항 특성이 우수한 실리카를 카본블랙과 혼용하여 사용하거나 실리카를 단독으로 사용하는 고무조성물이 증가하고 있다. 그러나 실리카는 강한 친수성기를 가지고 있어 실리카 간의 상호작용으로 인해 응집성이 커서 분산성이 낮아 고무조성물에 사용시 분산불량에 의한 점도상승 및 장기 방치시 겔화 반응에 의한 고무물성의 하락될 수 있다. 이러한 실리카의 문제를 해결하기 위해 분산조제, 공정오일 및 커플링제를 사용하여 실라카의 분산성을 향상시키고 있다. 그러나 이러한 처리에도 불구하고 실리카의 분산성이 낮으므로 인해 실리카를 적용하는 고무조성물로 이루어진 완제품 타이어에서 불규칙한 마모현상이 나타나는 문제가 발생하고 있다.

한편 보강충진제로서 카본블랙을 고무조성물에 사용시 고무의 내마모성이 향상되지만 실리카에 비해 젖은 노면에서의 제동력, 회전저항 특성이 낮은 문제가 있다.

일반적으로 실리카를 적용하는 고무배합물에는 실리카의 분산성을 향상시키기 위해 실란커플링제를 적용하고 있으나 카본블랙을 적용하는 고무배합물에는 카본블랙과 고무의 분산성을 개선하기 위한 별도의 공정조제를 사용하지 않고 있다.

본 발명은 실리카와 실란커플링제의 관계에 착안하여 보강충진제로 카본블랙을 적용하는 고무배합물에 카본블랙 성능 강화제를 적용함으로써 내마모성, 인장물성, 젖은 노면에서의 제동력, 회전저항 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 타이어용 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기에서 언급한 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물은 공지의 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 40∼90중량부, 카본블랙의 성능 강화제를 카본블랙 함량 대비 2∼8% 포함한다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 원료고무의 일예로서 본 발명에서는 천연고무나 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 한편 원료고무가 두 종류의 합성고무의 혼합물로 이루어진 경우 두 종류의 합성고무는 각각 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 원료고무로 사용할 수 있다.

본 발명에서 100중량부에 대하여 카본블랙 40중량부 미만 사용하면 고무의 물성이 하락하는 문제가 있고, 90중량부 초과 사용하면 뚜렷한 고무의 물성 효과 상승이 없어 비용적인 측면에서 바람직하지 않다. 따라서 본 발명에서 보강충진제로 사용하는 카본블랙은 100중량부에 대하여 카본블랙 40∼90중량부 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고무조성물에서 카본블랙 성능 강화제는 카본블랙의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 카본블랙 함량 대비 2∼8%를 고무조성물에 첨가할 수 있다. 본 발명에서 카본블랙 성능 강화제가 카본블랙 함량 대비 2% 미만 사용하면 카본블랙의 성능을 최대한 발휘시키기에 미미하고, 카본블랙 함량 대비 8% 초과 사용하면 카본블랙의 성능을 최대한 발휘시킴에 있어서 뚜렷한 효과의 상승이 없다. 따라서 본 발명에서 카본블랙 성능 강화제는 카본블랙 함량 대비 2∼8% 첨가하는 것이 좋다.

본 발명에서 카본블랙 성능 강화제는 고무조성물에 적용하여 카본블랙의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 하여 고무의 물성을 향상시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 카본블랙 성능 강화제의 일예로서 주쇄에 다이설파이드(disulfide)를 포함하는 다이부틸 잰소겐 다이설파이드(Dibutyl xanthogen disulfide)를 사용할 수 있다.

본 발명에서 카본블랙의 성능 강화제로서 다이부틸 잰소겐 다이설파이드를 고무배합물에 적용하는 경우 170℃ 이상의 고온에서 배합하여 반응성을 증가시켜 배합시 고온 안정성이 좋아지도록 한다. 또한 카본블랙과 고무와의 반응성의 척도인 바운드러버 함량을 증가시켜 고무의 인장물성과 리바운드 성능을 증가시키는 동시에 발열을 낮추며, 내마모성, 젖은 노면에서의 제동력, 회전저항 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 카본블랙 및 카본블랙 성능 강화제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 가지 는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

용액중합 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 75중량부 및 부타디엔 고무(BR) 25중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙(N330) 72중량부, 아연화 2.5중량부, 스테아린산 1.0중량부 및 노화방지제(Kumanox-RD, 금호석유화학) 2.0중량부를 밴버리 믹서에 넣고 170℃에서 30분 동안 반응시켜 1차 배합물을 얻었다. 상기 1차 배합물에 유황 2.0중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.5중량부를 밴버리 믹서에 넣고 100℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

<실시예>

카본블랙 성능강화제로서 주쇄에 다이설파이드를 가지는 다이부틸 잰소겐 다이설파이드(DXD)를 카본블랙 함량 대비 3.0%(2.16중량부) 첨가하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 조성 및 방법을 이용하여 고무를 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예의 조성(단위 : 중량부)

항목	비교예	실시예
스티렌 부타디엔 고무	75	75
부타디엔 고무	25	25
카본블랙	72	72
아연화	2.5	2.5
스테아린산	1.0	1.0
노화방지제	2.0	2.0
공정오일	4.0	4.0
디부틸 잰소겐 디설파이드	-	2.16
유황	2.0	2.0
가류촉진제	1.5	1.5

<시험예>

상기 비교예 및 실시예의 고무에 대해 점도, 스코치타임, 가류시간, 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율, 발열, 리바운드(Rebound), 유리전이온도(Tg), 동적점탄성(Tanδ(0℃), Tanδ(70℃)), 딘마모, 바운드러버 함량을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무의 물성

항목	비교예	실시예
점도(100℃)	68	70
스코치타임(t5)	15.3	12.7
가류시간(t90)	11.5	10.5
경도(Shore A)	65	64
300% 모듈러스(kgf/cm²)	129	183
인장강도(kgf/cm²)	189	203
신율(%)	420	350
발열(온도차)	25	18
리바운드(1st)	35.4	42.8
Tanδ(0℃)*	0.371	0.439
Tanδ(70℃)*	0.273	0.206
딘마모(Index)	100	116
바운드러버 함량(%)**	43	76

*동적 점탄성(Tan δ) : 레오바이브론 테스트(Rheovibron test)를 이용하여 11Hz, 1.25% 스트레인(Strain) 조건으로 온도를 변화시키면서 측정한 후 그 값을 나타낸 것이다. 여기서 Tanδ(0℃) 수치는 클수록 젖은 노면에서의 제동성능이 우수함을 의미한다. 또한 Tanδ(70℃) 수치가 작을수록 낮은 회전저항을 나타내어 회전저항 특성이 우수함을 의미한다.

** 카본블랙과 고무와의 반응성의 척도를 나타낸다.

상기 시험예의 결과인 표 2에서처럼 본 발명의 고무조성물에 의해 제조한 실시예 고무는 종래 고무조성물에 의해 제조한 비교예의 고무에 비해 300% 모듈러스, 인장강도와 같은 인장물성이 향상되었음을 알 수 있다. 또한 발열, 리바운드 특성이 개선되고, 동적 점탄성 특성에 있어서도 Tanδ(0℃) 값은 높아 젖은 노면에서의 제동력이 우수하고, Tanδ(70℃) 값은 낮아 낮은 회전저항을 나타내고 있으며, 내마모특성 역시 현저히 향상되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

타이어용 트레드 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 40∼90중량부, 카본블랙의 성능 강화제로서 주쇄에 다이설파이드를 포함하는 다이부틸 잰소겐 다이설파이드를 카본블랙 함량 대비 2∼8% 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무조성물.
삭제
특허청구범위 제1항의 타이어용 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 타이어.