KR100593005B1 - Under tread rubber composition for low heat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것으로 보가 상세하게는 언더트레드 고무조성물에 보강충전제로 실리카를 사용하여 고속 주행시 발생하는 인장강도 성능저하 및 저발열 성능을 개선시킬 수 있는 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a low heat generating under tread rubber composition, in particular, low heat generating under tread rubber that can improve the tensile strength degradation and low heat generation performance during high-speed running using silica as a reinforcing filler in the under tread rubber composition. It relates to a composition.
본 발명의 언더트레드 고무조성물은 종래 언더트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 20∼40중량부, 실리카 15∼25중량부 및 실란커플링제 1∼4중량부 포함할 수 있다.The undertread rubber composition of the present invention may include 20 to 40 parts by weight of carbon black, 15 to 25 parts by weight of silica, and 1 to 4 parts by weight of a silane coupling agent in 100 parts by weight of the raw material rubber in the conventional undertread rubber composition. .
Description
본 발명은 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것으로 보가 상세하게는 언더트레드 고무조성물에 보강충전제로 실리카를 사용하여 고속 주행시 발생하는 인장강도 성능저하 및 저발열 성능을 개선시킬 수 있는 저발열 언더트레드 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a low heat generating under tread rubber composition, in particular, low heat generating under tread rubber that can improve the tensile strength degradation and low heat generation performance during high-speed running using silica as a reinforcing filler in the under tread rubber composition. It relates to a composition.
타이어에서 언더트레드는 트레드부와 벨트부 사이에 존재하여 승차감을 증가시키, 벨트부에서 발생하는 발열을 방지하여 타이어의 내구성을 향상시키는 역할을 한다. The under tread in the tire is present between the tread portion and the belt portion to increase ride comfort, and prevents heat generation from the belt portion, thereby improving durability of the tire.
일반적으로 언더트레드 고무조성물에 보강충전제로서 사용하는 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대해 40∼60중량부를 첨가하고 있다.In general, carbon black used as a reinforcing filler in an undertread rubber composition is added to 40 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
상기와 같이 카본블랙을 함유하는 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어는 고속주행시 벨트부에서 생긴 발열이 외부로 잘 배출되지 못하는 문제가 발생한다. As described above, a tire including a rubber made of an undertread rubber composition containing carbon black may have a problem that heat generated from a belt part during high-speed driving cannot be discharged well to the outside.
언더트레드 고무를 포함하는 타이어의 고속주행시 언더트레드 부위에 발생하는 발열을 억제시키기 위해 모폴로지(morphology) 발달이 적은 카본블랙을 적용하거나 또는 카본블랙의 첨가량을 상대적으로 감소시키는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 타이어 언더트레드의 인장강도가 하락하는 문제가 있다. In order to suppress the heat generated in the under-tread area during high-speed running of the tire including the under-tread rubber, there is a method of applying carbon black with little morphology development or relatively reducing the amount of carbon black added. However, this method has a problem that the tensile strength of the tire under tread is reduced.
상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 인장강도의 하락이 없이 저발열을 나타낼 수 있도록 카본블랙의 함량을 소량 감소시키고, 인장강도의 하락을 방지하기 위해 실리카를 보강충전제로 포함하는 언더트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다. The present invention devised to solve the above-mentioned problem is to reduce the amount of carbon black so as to exhibit low heat generation without a decrease in tensile strength, and to include a silica as a reinforcing filler to prevent a drop in tensile strength The purpose is to provide an undertread rubber composition.
또한 본 발명은 상기의 저발열 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
In addition, the present invention includes a tire containing a rubber made of the low heat generation undertread rubber composition.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 언더트레드 고무조성물은 종래 언더트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 20∼40중량부, 실리카 15∼25중량부 및 실란커플링제 1∼4중량부 포함할 수 있다.Undertread rubber composition of the present invention for achieving the above-mentioned object is 20 to 40 parts by weight of carbon black, 15 to 25 parts by weight of silica and silane coupling agent with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber in the conventional undertread rubber composition It may include 1 to 4 parts by weight.
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.In the present invention, the raw material rubber can be used as long as it can be used as the raw material rubber of the conventional tire tread rubber composition. As an example of such raw rubber, in the present invention, synthetic rubber such as natural rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber containing isoprene, styrene butadiene rubber containing nitrile, and neoprene rubber may be used alone or two or more of them. Mixed rubber mixed with synthetic rubber can be used. In addition, it is possible to use a mixture of the natural rubber and synthetic rubber mixed in a ratio of 1: 9 to 9: 1.
본 발명에서 카본블랙은 언더트레드의 발열특성을 향상시키기 위해 종래 언더 트레드에 적용하는 카본블랙에 비해 소량 첨가할 수 있다. 본 발명에서 보강충전제인 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 20중량부 미만 첨가하면 보강효과가 미미한 문제가 있고, 40중량부 초과하여 첨가하면 고무의 발열이 증가하는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 20∼40중량부 사용하는 것이 좋다.Carbon black in the present invention may be added in a small amount compared to the carbon black applied to the conventional under tread in order to improve the heat generation characteristics of the under tread. In the present invention, when carbon black, which is a reinforcing filler, is added in an amount of less than 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber, the reinforcing effect is insignificant. Therefore, the carbon black in the present invention is preferably used 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
본 발명에서 보강충전제로 사용하는 카본블랙에 있어서, 다양한 특성을 가지는 카본블랙을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 카본블랙은 비중 1.7∼1.9, DBP 흡착가 85∼105ml/100g, 요오드 흡착가 30∼90mg/g, 색강도(tint strength) 50∼110%인 것을 사용할 수 있다.In the carbon black used as the reinforcing filler in the present invention, carbon black having various characteristics is applied. In order to achieve the object of the present invention, the carbon black has a specific gravity of 1.7 to 1.9, DBP adsorption of 85 to 105 ml / 100 g, and iodine adsorption of 30. 90 mg / g and 50-110% of the tint strength can be used.
본 발명에서 언더트레드의 인장강도 향상을 위해 실리카를 보강충전제로 사용한다. 본 발명에서 보강충전제인 실리카를 원료고무 100중량부에 대하여 15중량부 미만 첨가하면 고무의 인장강도 향상이 감소하는 문제가 있고, 25중량부 초과하여 첨가하면 과량의 실리카 첨가에 따라 도리어 고무의 물성이 감소할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 15∼25중량부 사용하는 것이 좋다. In the present invention, silica is used as a reinforcing filler to improve the tensile strength of the undertread. In the present invention, when less than 15 parts by weight of silica, which is a reinforcing filler, is added to 100 parts by weight of the raw material rubber, there is a problem that the tensile strength improvement of the rubber is reduced. This may decrease. Therefore, in the present invention, it is preferable to use 15 to 25 parts by weight of silica based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
본 발명에서 카본블랙 이외에 보강충전제로 사용하는 실리카에 있어서, 다양한 특성을 가지는 실리카를 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 실리카는 비중 1.8∼2.2, BET 표면적 100∼300m2/g, DBP 흡착가 250∼350ml/100g인 것을 사용할 수 있다.In the present invention, in addition to carbon black, silica is used as a reinforcing filler. In order to achieve the object of the present invention, silica has a specific gravity of 1.8 to 2.2, a BET surface area of 100 to 300 m 2 / g, and DBP adsorption. 250-350 ml / 100g can be used.
한편 본 발명에서 보강충진제인 실리카는 원료고무 및 기타 첨가제와의 혼화성이 약한 문제가 있기 때문에 실리카와 원료고무 및 기타 첨가제와의 혼화성을 증가시키기 위해 원료고무 100중량부에 대하여 실란커플링제를 1∼4중량부 첨가하 수 있다.Meanwhile, in the present invention, silica, which is a reinforcing filler, has a weak miscibility with raw rubber and other additives, so that a silane coupling agent may be added to 100 parts by weight of raw rubber to increase the miscibility of silica with the raw rubber and other additives. 1-4 weight part can be added.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 보강충전제, 실란커플링제 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.According to the present invention, various additives such as active agents, anti-aging agents, process oils, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators, which are used in conventional tire tread rubber compositions, in addition to the above-mentioned raw rubbers, reinforcing fillers, and silane coupling agents are appropriately selected as necessary. Can be used in the content of. However, these are general components used in conventional tire tread rubber compositions, and thus are not essential components of the present invention, and thus the detailed descriptions thereof will be omitted.
한편 본 발명은 상기의 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a tire containing a rubber made of the under-tread rubber composition. In this case, the tire includes any one selected from tires for automobiles, tires for trucks, and tires for buses.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 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 these as an embodiment of the present invention.
<비교예>Comparative Example
하기의 표 1과 같은 특성을 가지는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 30중량부, 천연고무(NR) 50중량부 및 부타디에 고무(BR) 20중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(1) 60중량부, 공정오일 3중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제 2중량부를 밴버리 믹서에 넣어 혼합하고 140℃에서 25분 동안 반응시킨 후 방출하여 고무배합물을 얻었다. Carbon black (1) based on 100 parts by weight of the raw material rubber consisting of 30 parts by weight of styrene butadiene rubber (SBR), 50 parts by weight of natural rubber (NR) and 20 parts by weight of butadiene rubber (BR) having the characteristics shown in Table 1 below. ) 60 parts by weight, 3 parts by weight of process oil, 3 parts by weight of zinc oxide, 2 parts by weight of stearic acid, and 2 parts by weight of an antioxidant were mixed in a Banbury mixer, reacted at 140 ° C. for 25 minutes, and then discharged to obtain a rubber compound.
이 고무배합물에 가류제(유황) 2.0중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.9중량부를 밴버리 믹서에 넣고 110℃에서 10분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.2.0 parts by weight of a vulcanizing agent (sulfur) and 1.9 parts by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide (CZ) as a vulcanization accelerator were placed in a banbury mixer. Vulcanized for 10 minutes to produce a rubber.
상기에서 카본블랙(1)은 비중 1.80, DBP 흡착가 91ml/100g, 요오드 흡착가가 36mg/g, 색강도(tint strength)가 56%인 것을 사용하였다. Carbon black (1) used a specific gravity of 1.80, DBP adsorption of 91ml / 100g, iodine adsorption of 36mg / g, color strength (tint strength) of 56%.
하기의 표 2에 비교예 고무의 조성성분을 정리하여 나타내었다.Table 2 below shows the composition of the rubber of the comparative example.
<실시예 1><Example 1>
카본블랙(1) 30중량부, 실리카 15중량부, 실란커플링제 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 조성성분 및 방법으로 고무를 제조하였다.30 parts by weight of carbon black (1), 15 parts by weight of silica, and 2.0 parts by weight of a silane coupling agent were used to prepare rubber using the same composition and method as in Comparative Example.
상기에서 실리카는 비중 2.0, BET 표면적 200m2/g, DBP 흡착가 300ml/100g인 것을 사용하였다.Silica was used as a specific gravity of 2.0, BET surface area of 200m 2 / g, DBP adsorption of 300ml / 100g.
<실시예 2><Example 2>
카본블랙(1) 20중량부, 카본블랙(2) 15중량부, 실리카 20중량부, 실란커플링제 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 조성성분 및 방법으로 고무를 제조하였다.20 parts by weight of carbon black (1), 15 parts by weight of carbon black (2), 20 parts by weight of silica, and 2.0 parts by weight of silane coupling agent were used to prepare rubber using the same composition and method as in Comparative Example.
카본블랙(2)은 비중 1.80, DBP 흡착가 102ml/100g, 요오드 흡착가 81mg/g, 색강도(tint strength)가 102％인 것을 사용하였다. Carbon black (2) had a specific gravity of 1.80, DBP adsorption of 102 ml / 100 g, iodine adsorption of 81 mg / g, and tint strength of 102%.
상기에서 실리카는 비중 2.0, BET 표면적 200m2/g, DBP 흡착가 300ml/100g인 것을 사용하였다.Silica was used as a specific gravity of 2.0, BET surface area of 200m 2 / g, DBP adsorption of 300ml / 100g.
표 1. 원료고무의 물성 Table 1. Properties of Raw Rubber
표 2. 비교예 및 실시예 고무의 조성성분Table 2. Compositions of Comparative Examples and Examples Rubber
<시험예 1><Test Example 1>
상기 비교예 및 실시예의 고무의 300%모듈러스, 신율, 인장강도와 같은 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.Physical properties such as 300% modulus, elongation, and tensile strength of the rubber of Comparative Examples and Examples were measured by ASTM-related regulations, and the results are shown in Table 3 below.
표 3. 비교예 및 실시예 고무의 물성Table 3. Physical Properties of Comparative Examples and Examples
<시험예 2><Test Example 2>
상기 비교예 및 실시예의 고무로 언더트레드를 만들고, 이 언더트레드 고무를 반제품으로 포함하는 P195/70R14 규격의 타이어를 만들었다. 이 타이어에 대한 발열, 압축비, 회전저항, 상대비율에 대한 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.An undertread was made of the rubbers of the comparative examples and the examples, and a tire of the P195 / 70R14 standard was prepared including this undertread rubber as a semi-finished product. Physical properties of the heat generation, compression ratio, rolling resistance, and relative ratio of the tire were measured and the results are shown in Table 4 below.
표 4. 타이어의 물성Table 4. Tire Properties
상기 표 3, 표 4에서와 같이 보강충전제로서 카본블랙과 실리카를 사용한 본원발명의 언더트레드 고무조성물로 이루어진 고무는 종래 언더트레드 고무조성물에 비해 인장강도, 300%모듈러스와 같은 물성과 발열특성이 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 3 and Table 4, the rubber made of the undertread rubber composition of the present invention using carbon black and silica as the reinforcing filler has superior physical properties and exothermic properties, such as tensile strength and 300% modulus, compared to the conventional undertread rubber composition. It can be seen.
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. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
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