KR100578093B1

KR100578093B1 - 회전저항 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100578093B1
Application number: KR1020030059231A
Authority: KR
Inventors: 김용남
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2006-05-10
Also published as: KR20050021127A

Abstract

본 발명은 회전저항 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물에 대한 것으로 보다 상세하게는 보강충진제로 실리카를 포함하는 자동차 트레드 고무조성물에 있어서, 비닐 함량이 많은 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 원료고무로 포함하는 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물에 대한 것이다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무의 혼합고무가 함유된 원료고무 100phr에 대하여 실리카 20∼60phr 포함하도록 하여 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

회전저항 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물{Tread rubber composition for car improved rolling resistance property}

본 발명은 회전저항 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물에 대한 것으로 보다 상세하게는 보강충진제로 실리카를 포함하는 자동차 트레드 고무조성물에 있어서, 비닐 함량이 많은 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함하는 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 자동차 트레드 고무조성물에 대한 것이다.

전세계적으로 환경 보존 운동이 증가하고, 환경을 중요시함에 따라 오염물질을 배출하는 자동차에 대한 규제가 강화되면서 자동차 제조회사(car maker)의 환경 친화형 차량 개발이 가속화되고 있다. 환경 친화형 차량의 일종으로 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 감소시킬 수 있는 저연비 자동차에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 자동차 제조회사의 움직임에 맞추어 자동차 구성의 일부분이며, 자동차의 이동수단인 타이어를 만드는 타이어 제조회사도 저연비 차량의 성능 요구에 맞춰 스티렌(styrene) 함량이 높은 고무를 원료고무로 적용하고 있다. 그러나 스티렌 함량이 높은 고무를 타이어의 원료고무로 적용시 회전저항(Rolling resistance) 과 동적 특성이 감소하는 문제가 있다.

한편 본 발명과 관련된 종래 기술로서 대한민국 특허출원 제1995-0033059호에 표면화학특성(surface activity)이 우수하고 입자경이 클 뿐만 아니라 응집체 크기 및 분포(Aggregate size and distribution)가 각각 크고 넓은 카본블랙을 사용함으로써, 타이어의 회전저항을 개선시킨 타이어 트래드 고무조성물에 관한 내용이 있다. 또한 대한민국 특허출원 제1995-0040380호에 회전저항 성능을 향상시킨 공기입 래디얼 타이어에 있어서, 특히 비드부를 형성하는 비드와이어의 권회수와 권회본수를 감축시켜 비드부의 중량을 감소하여 타이어의 회전성능을 향상시킬 수 있게 하고, 제품의 원가를 절감시킬 수 있도록 하는 공기입 래디얼 타이어에 대한 내용이 있다.

그러나 위의 종래 기술들은 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무가 원료고무에 포함되고 보강충진제로 실리카 20∼60phr 포함하는 본원발명의 트레드 고무조성물과는 기술적 구성을 달리한다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무의 혼합고무가 함유된 원료고무 100phr에 대하여 실리카 20∼60phr 포함하도록 하여 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 자동 차 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명에 의해 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 트레드 고무조성물로 이루어진 트레드를 포함하는 자동차 타이어의 제공을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 공지의 자동차 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 보강충진제로 실리카 20∼60phr 함유하도록 하여 회전저항 특성과 동적특성을 향상시킬 수 있는 자동차 트레드 고무조성물을 포함한다.

본 발명의 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무는 스티렌 부타디엔 고무를 단독으로 사용하거나 또는 각각 다른 특성을 가지는 스티렌 부타디엔 고무가 1:9∼9:1의 비율로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 이때 스티렌 부타디엔 고무 이외에 천연고무나 부타디엔 고무를 각각 단독으로 또는 혼합하여 원료고무에 첨가할 수 있다. 일예로서 본 발명의 원료고무는 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무가 혼합된 혼합고무 40∼85phr와 천연고무15∼60phr으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

회전저항 특성과 동적 특성을 향상시키기 위한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 원료고무는 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무 의 혼합고무를 포함하는 것이 좋다. 본 발명에서 다양한 특성을 가지는 스티렌 부타디엔 고무를 원료고무에 포함하여 사용한바 비닐함량이 50∼60%, 스티렌 함량이 10∼15%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75%, 스티렌 함량이 20∼25%인 스티렌 부타디엔 고무의 혼합고무를 사용시 본 발명의 목적에 적합한 트레드 고무를 얻을 수 있기 때문이다.

본 발명의 트레드 고무조성물에 있어서, 보강충진제는 실리카를 단독으로 사용하거나 또는 실리카와 카본블랙을 혼용하여 사용할 수 있다. 후술하는 본 발명의 일실시예에서는 보강충진제로 카본블랙과 실리카를 혼용하고, 실리카의 분산성 향상을 위해 실란커플링제를 사용한다. 본 발명에서 보강충진제로 실리카를 사용시 다양한 특성을 가지는 실리카를 사용한바 본 발명의 목적에 적합한 트레드 고무조성물을 얻기 위해 BET 값 100∼200m²/g, DBP 값 200∼300㎖/100g, CTAB 값 100∼200m²/g의 특성을 가지는 실리카를 사용하는 것이 좋다.

한편 본 발명은 상기에서 언급한 트레드 고무조성물에 의해 제조된 고무를 트레드로 포함하는 자동차 타이어를 포함한다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강충진제인 실리카 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 카본블랙, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 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 생략하기 로 한다.

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

<비교예>

하기의 표 1과 같은 특성을 지니는 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712), 71.5phr, 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1500) 28.5phr으로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 78phr, 산화아연 3phr, 노화방지제 4phr, 스테아린산 2phr, 연화제 13phr, 가류제(황) 2.0phr, 가류촉진제 1.9phr을 밴버리 믹서에 넣고 160℃에서 25분동안 가류하여 트레드 고무 시편을 제조하였다.

비교예의 고무조성물 내용을 하기의 표 2에 정리하여 나타내었다.

<실시예>

하기의 표 1과 같은 특성을 지니는 용액중합 스티렌 부타디엔 고무(SOL-5740, 금호석유화학) 40phr, 용액중합 스티렌 부타디엔 고무(SL-5280) 30phr, 천연고무(TTR-20, Thailand Tested Rubber) 30phr으로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙 33phr, 실리카 30phr, 실란커플링제(X-50S) 4.8phr, 산화아연 3phr, 노화방지제 4phr, 스테아린산 2phr, 연화제 12phr, 가류제(황) 2.0phr, 가류촉진제 1.9phr을 밴버리 믹서에 넣고 160℃에서 25분동안 가류하여 트레드 고무 시편을 제 조하였다.

위에서 실리카는 BET 값 120m²/g, DBP 값 260㎖/100g, CTAB 값 120m²/g의 특성을 가지는 것을 사용하였다.

실시예의 고무조성물 내용을 하기의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 1. 비교예 및 실시예의 원료고무 특성

항목	스티렌 함량(%)	비닐 함량(%)	시스 함량(%)	유리전이온도
SBR-1712	23.5			-49℃
SBR-1500	23.5			-45℃
SOL-5740	15	57	16	-43℃
SL-5280	20	72		-27℃
TTR-20				-75℃

표 2. 비교예 및 실시예의 고무조성물

항목	비교예	실시예
SBR-1712	71.5	-
SBR-1500	28.5	-
SOL-5740	-	40
SL-5280	-	30
TTR-20	-	30
카본블랙	78	33
실리카	-	30
X-50S	-	4.8
산화아연	3	3
노화방지제	4	4
스테아린산	2	2
연화제	13	12
가류제	2.0	2.0
가류촉진제	1.9	1.9

<시험예>

상기 비교예 및 실시예에서 제조한 트레드 고무 시편을 ASTM 관련 규정에 의 해 인장물성, 무니점도, 동적 특성(0℃ Tanδ), 회전저항 특성(70℃ Tanδ)과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

표 3. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성

항목		비교예	실시예
인장물성	경도(Shore A)	70	68
	300% 모듈러스(kgf/cm²)	146	146
	인장강도(kgf/cm²)	224	221
	신율(%)	445	422
무니점도		69	63
동적 특성(0℃ Tanδ)		0.259	0.265
회전저항 특성(70℃ Tanδ)		0.199	0.113

상기 표 3의 시험예 결과에서처럼 본 발명의 트레드 고무조성물에 의해 제조한 실시예 고무시편은 종래 트레드 고무조성물인 비교예 고무 시편에 비해 동적특성 및 회전저항 특성이 향상됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 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

자동차 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,

비닐함량이 50∼60％, 스티렌 함량이 10∼15％인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75％, 스티렌 함량이 20∼25％인 스티렌 부타디엔 고무의 혼합고무 40∼85phr와 천연고무 15∼60phr으로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 보강충진제로 BET 값 175∼200m²/g, DBP 값 230∼300㎖/100g, CTAB 값 170∼200m²/g의 실리카 45∼60phr, 실란커플링제(X-50S) 4.8phr 포함하는 것을 특징으로 하는 회전저항 특성이 우수한 트레드 고무조성물.
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