KR100593025B1 - Tread rubber composition for tire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 저분자량 폴리부타디엔을 공정조제로 사용하여 타이어 트레드용 고무 제조시 공정에 큰 영향을 주지 않으면서 타이어의 외관을 개선하고, 보강충진제의 분산성 개선을 통해 타이어의 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a tread rubber composition for tires, and more particularly, using low molecular weight polybutadiene as a process aid to improve the appearance of tires without significantly affecting the process of manufacturing tire tread rubber, It relates to a tread rubber composition for a tire that can improve the wear resistance of the tire by improving the acid.
본 발명의 트레드 고무조성물은 타이어 산업에서 공정성을 위해 사용하는 방향성 오일의 함량을 줄이고, 감소시킨 방향성 오일 대신 저분자량 폴리부타디엔을 사용하여 타이어 제조시 공정성과 타이어의 기능성 감소에 영향을 주지 않으면서 타이어 표면의 외관을 개선하고, 보강충진제의 분산성 개선을 통해 타이어의 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.The tread rubber composition of the present invention reduces the content of aromatic oils used for fairness in the tire industry and uses low molecular weight polybutadiene instead of reduced aromatic oils, without affecting the processability and tire functionality reduction in tire manufacturing. An object of the present invention is to provide a tread rubber composition for tires that can improve the appearance of the surface and improve the wear resistance of the tire by improving the dispersibility of the reinforcing filler.
본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물은 종래 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 저분자량 폴리부타디엔 2∼10중량부, 보다 바람직하게는 2∼7중량부 포함할 수 있다. 이때 저분자량 폴리부타디엔은 수평균분자량(Mn)이 3900∼6000이고, 1,2unit가 28∼58％인 것을 사용할 수 있다.The tread rubber composition for tires of the present invention may comprise 2 to 10 parts by weight, and more preferably 2 to 7 parts by weight, of low molecular weight polybutadiene with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber in the tread rubber composition for tires. The low molecular weight polybutadiene may have a number average molecular weight (Mn) of 3900 to 6000 and 1,2 units of 28 to 58%.
Description
본 발명은 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 저분자량 폴리부타디엔을 공정조제로 사용하여 타이어 트레드용 고무 제조시 공정에 큰 영향을 주지 않으면서 타이어의 외관을 개선하고, 보강충진제의 분산성 개선을 통해 타이어의 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a tread rubber composition for tires, and more particularly, using low molecular weight polybutadiene as a process aid to improve the appearance of tires without significantly affecting the process of manufacturing tire tread rubber, It relates to a tread rubber composition for a tire that can improve the wear resistance of the tire by improving the acid.
산업이 발전하고 시각에 의해 보여지는 디자인이 상품의 매출과 소비를 결정하는 중요한 요소가 됨에 따라 타이어 산업에서도 타이어의 기능성 이외에도 타이어의 디자인에도 관심이 증가하고 있다. 특히 신세대의 젊은 층은 기능성 이외에도 디자인을 중요시하는데 이러한 경향은 타이어 구매에도 영향을 미쳐 소비자들이 점차적으로 타이어의 기능성 이외에도 타이어의 외관을 많이 고려함에 따라 타이어의 외관 품질은 소비자가 타이어를 구입할 때 매우 중요한 역할을 하고 있다.As the development of the industry and the design shown by vision become an important factor in determining the sales and consumption of goods, the tire industry is also interested in the design of tires as well as the functionality of tires. In particular, the younger generation of younger generations emphasizes design as well as functionality. This tendency also affects tire purchase, and as consumers gradually consider the appearance of tires in addition to the functionality of tires, the appearance quality of tires is very important when consumers buy tires. Playing a role.
일반적으로 타이어 트레드 표면의 외관 변화를 관찰해보면 통상 제조일로부터 4주 후 외관 오염이 관찰된다. 이러한 트레드 표면의 외관 오염의 주요 원인은 타이어 제조시 가공조제로 사용하는 방향성 오일, 노화방지제 또는 왁스이다. 즉, 방향성 오일이 내후성 및 내오존 특성을 개선하기 위하여 공정조제로 반드시 사용되는 노화방지제나 또는 왁스(wax)와 함께 트레드 표면 부위로 과량 석출되어 트레드 표면 부위가 변색이나 부분적으로 검댕이(black spot)처럼 보이게 하거나 혹은 회색 상태로 되도록 하기 때문이다.In general, when looking at the appearance change of the tire tread surface, appearance contamination is usually observed 4 weeks after the date of manufacture. The main cause of the appearance contamination of the tread surface is aromatic oils, antioxidants or waxes used as processing aids in the manufacture of tires. That is, the aromatic oil is excessively precipitated on the tread surface area along with an anti-aging agent or wax which is necessarily used as a process aid to improve weather resistance and ozone resistance, so that the tread surface area is discolored or partially black spot. To make it look or gray out.
이와 같은 현상의 원인은 방향성오일, 노화방지제 또는 왁스 등의 저분자량 물질들이 타이어 내부에서 표면층으로 이동하게 되어 이들이 먼지 혹은 불순물들과 흡착되어 타이어 표면이 회색이나 검댕이 모습으로 보이게 된다.The cause of such a phenomenon is that low molecular weight substances such as aromatic oils, anti-aging agents, or waxes move from the inside of the tire to the surface layer, whereby they are adsorbed with dust or impurities, and the surface of the tire appears gray or soot.
실험에 의하면 방향성오일, 노화방지제 또는 왁스 등의 저분자량 물질들이 타이어 내부에서 타이어 표면으로 석출시 타이어 표면 층에 피막을 형성하게 되는데 피막층 두께가 1.75㎛ 이상일 때 타이어의 표면이 부분적으로 검댕이처럼 보이게 하거나 또는 회색으로 보이게 되나, 피막층 두께가 1.75㎛ 이하일 때는 타이어 표면의 외관 변색에 영향을 주지 않는다.Experiments have shown that low molecular weight substances such as aromatic oils, anti-aging agents or waxes form a coating on the surface of the tire when it is deposited from the inside of the tire to the surface of the tire. Or it appears gray, but it does not affect the external appearance discoloration of a tire surface when a film layer thickness is 1.75 micrometers or less.
트레드 표면의 외관 품질을 개선하기 위하여 타이어 제조시 가공조제로 사용하는 방향성 오일, 노화방지제, 왁스 등의 함량을 감소시켜 이들이 타이어 내부에서 표면으로 석출시 피막의 두께가 1.75㎛ 이하가 되도록 하여야 한다. 그러나 타이어 제조시 방향성 오일, 노화방지제, 왁스 등의 공정조제 함량을 감소시키면 타이어 제조시 공정성에 문제가 있고, 또한 타이어의 기능성이 약해지는 문제가 있다.In order to improve the appearance quality of the tread surface, the content of aromatic oil, anti-aging agent, wax, etc., which are used as processing aids in tire manufacturing should be reduced so that the thickness of the film is less than 1.75㎛ when they are precipitated from the inside of the tire to the surface. However, reducing the content of process aids such as aromatic oils, anti-aging agents, waxes, etc. during tire manufacturing, there is a problem in the processability when manufacturing the tire, and also has a problem that the functionality of the tire is weakened.
따라서 타이어 제조시 공정성에 문제가 없으며, 타이어의 기능성이 감소되지 않으면서 타이어 외관 품질이 향상되도록 하여야 하나 아직까지 상기의 공정조제를 감소시키는 방법 이외에 타이어 외관 품질을 향상시킬 수 있는 방법이 요원한 실정이다.Therefore, there is no problem in the process of manufacturing tires, and the appearance of tires should be improved without reducing the functionality of the tires. However, there is a long way to improve the appearance of tires in addition to reducing the process aids. .
상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 타이어 산업에서 공정성을 위해 사용하는 방향성 오일의 함량을 줄이고, 감소시킨 방향성 오일 대신 저분자량 폴리부타디엔을 사용하여 타이어 제조시 공정성과 타이어의 기능성 감소에 영향을 주지 않으면서 타이어 표면의 외관을 개선하고, 보강충진제의 분산성 개선을 통해 타이어의 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
The present invention devised to solve the above-mentioned problems is to reduce the content of aromatic oils used for fairness in the tire industry, and to reduce the processability and functionality of tires by using low molecular weight polybutadiene instead of reduced aromatic oils. It is an object of the present invention to provide a tread rubber composition for tires that can improve the abrasion resistance of tires by improving the appearance of the tire surface and improving the dispersibility of the reinforcing filler without affecting.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물은 종래 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서,In the tire tread rubber composition of the present invention for achieving the above-mentioned object, in the conventional tread rubber composition for tires,
원료고무 100중량부에 대하여 저분자량 폴리부타디엔 2∼10중량부, 보다 바람직하게는 2∼7중량부 포함할 수 있다. It can contain 2-10 weight part of low molecular weight polybutadiene, More preferably, 2-7 weight part with respect to 100 weight part of raw material rubbers.
본 발명에서 저분자량 폴리부타디엔을 2중량부 미만 사용하면 타이어의 외관 품질 개선에 부적절하고, 10중량부 초과하여 사용하면 타이어 외관 품질 개선에 뚜렷한 효과의 상승이 없이 비용이 증가하는 문제가 있다. 따라서 본 발명의 타이어 용 트레드 고무조성물에서 저분자량 폴리부타디엔은 원료고무 100중량부에 대하여 2∼10중량부 사용되는 것이 좋다. If less than 2 parts by weight of low molecular weight polybutadiene is used in the present invention, it is inappropriate for improving the appearance quality of the tire, and if it is used more than 10 parts by weight, there is a problem that the cost increases without a noticeable effect on the improvement of the appearance of the tire. Therefore, in the tread rubber composition for tires of the present invention, the low molecular weight polybutadiene is preferably used in an amount of 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
본 발명에서 저분자량 폴리부타디엔은 공정조제로 사용하기 위해 수평균분자량(Mn)이 3900∼6000이고, 1,2unit가 28∼55％인 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 저분자량 폴리부타디엔은 1,2unit가 28％ 미만이면 카본블랙의 분산도가 나빠지는 문제가 있고, 55％ 초과하면 고무의 물성이 하락할 수 있다. 또한 저분자량 폴리부타디엔의 분자량이 3900 미만 인 것을 사용하면, 고무의 물성이 감소하는 문제가 있고, 6000 초과한 것을 사용하면 폴리부타디엔이 공정조제의 역할보다는 원료고무의 역할을 하기 때문에 점도 감소 효과가 미미한 문제가 있다. 따라서 본 발명의 목적을 달성하기 위해 공정조제로 사용하는 저분자량 폴리부타디엔은 수평균분자량(Mn)이 3900∼6000이고, 1,2unit가 28∼55％인 것을 사용하는 것이 좋다. In the present invention, the low molecular weight polybutadiene may be used as a process aid, having a number average molecular weight (Mn) of 3900 to 6000 and 1,2 units of 28 to 55%. In the present invention, the low molecular weight polybutadiene has a problem in that the dispersion degree of carbon black is deteriorated when 1,2 units is less than 28%, and when it exceeds 55%, physical properties of the rubber may decrease. In addition, when the molecular weight of the low molecular weight polybutadiene is less than 3900, there is a problem that the physical properties of the rubber is reduced, and when the molecular weight of more than 6000 is used, the polybutadiene acts as a raw material rubber rather than as a process aid, thereby reducing the viscosity. There is a slight problem. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, the low molecular weight polybutadiene used as a process aid preferably has a number average molecular weight (Mn) of 3900 to 6000 and 1,2 units of 28 to 55%.
본 발명의 타이어용 트레드 고무조성물에서 공정조제로 사용하는 저분자량 폴리부타디엔은 공정오일 대신에 적용하거나 또는 공정오일과 같이 혼합하여 사용할 수 있다.The low molecular weight polybutadiene used as a process aid in the tread rubber composition for tires of the present invention may be used instead of process oil or mixed with process oil.
본 발명의 트레드 고무조성물에서 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.The raw material rubber in the tread rubber composition of the present invention may be used as long as it can be used as a raw material rubber of a 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 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 저분자량 폴리부타디엔 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충전제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 공정조제를 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.The present invention, in addition to the above-mentioned raw material rubber, low molecular weight polybutadiene, various process aids such as reinforcing fillers, activators, anti-aging agents, process oils, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators, which are used in conventional tire tread rubber compositions, are appropriately selected as necessary. It can be used in a predetermined content. 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 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 가지는 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 having a rubber made of the tire 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 1에서와 같이 원료고무로 스티렌 부타디엔 고무(SBR1502) 100중량부에 대하여 카본블랙(N351) 60중량부, 왁스 2.0중량부, 공정오일(A#2) 7중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 1중량부, 노화방지제 6중량부(RD/6C/Wax 각각 2중량부)를 밴버리 믹서에 넣어 혼합하고 130℃에서 35분 동안 반 응시킨 후 방출하여 고무배합물을 얻었다. 60 parts by weight of carbon black (N351), 2.0 parts by weight of wax, 7 parts by weight of process oil (A # 2), and zinc oxide (ZnO) based on 100 parts by weight of styrene butadiene rubber (SBR1502) as a raw material rubber as shown in Table 1 below. ) 3 parts by weight, 1 part by weight of stearic acid, 6 parts by weight of anti-aging agent (2 parts by weight of RD / 6C / Wax, respectively) were mixed in a Banbury mixer, reacted for 35 minutes at 130 ° C., and then released into rubber A blend was obtained.
이 고무배합물에 가류제(유황) 1.8중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 1.0중량부 및 디페닐구아니딘(DPG) 0.5중량부를 상기의 밴버리 믹서에 넣고 110℃에서 10분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.1.8 parts by weight of a vulcanizing agent (sulfur), 1.0 part by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide (CZ) and diphenylguanidine (DPG) in the rubber compound. 0.5 parts by weight of the Banbury mixer was added and quenched at 110 ° C. for 10 minutes to prepare a rubber.
<실시예 1><Example 1>
저분자량 폴리부타디엔 2중량부 및 공정오일(A#2) 5중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 성분, 방법으로 고무를 제조하였다.Except for using 2 parts by weight of low molecular weight polybutadiene and 5 parts by weight of the process oil (A # 2), rubber was prepared by the same components and methods as in the comparative example.
이때 저분자량 폴리부타디엔은 수평균분자량(Mn)이 5000이고, 1,2unit가 40％인 것을 사용하였다.The low molecular weight polybutadiene had a number average molecular weight (Mn) of 5000 and 1,2 units of 40%.
<실시예 2><Example 2>
실시예 1에서 사용된 동일한 특성을 가지는 저분자량 폴리부타디엔 4중량부 및 공정오일(A#2) 3중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 성분, 방법으로 고무를 제조하였다.Except for using 4 parts by weight of low-molecular weight polybutadiene and 3 parts by weight of process oil (A # 2) having the same characteristics used in Example 1, rubber was prepared by the same components and methods as in the comparative example.
<실시예 3><Example 3>
실시예 1에서 사용된 동일한 특성을 가지는 저분자량 폴리부타디엔 7중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 성분, 방법으로 고무를 제조하였다.Except for using 7 parts by weight of low molecular weight polybutadiene having the same characteristics used in Example 1, rubber was prepared by the same components and methods as in the comparative example.
<실시예 4><Example 4>
실시예 1에서 사용된 동일한 특성을 가지는 저분자량 폴리부타디엔 9중량부 를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예와 동일한 성분, 방법으로 고무를 제조하였다.Except for using 9 parts by weight of low molecular weight polybutadiene having the same characteristics used in Example 1, rubber was prepared by the same components and methods as in the comparative example.
<표 1> 비교예 및 실시예의 조성성분(단위 : 중량부)<Table 1> Compositional Components of Comparative Examples and Examples (unit: parts by weight)
<시험예 1><Test Example 1>
상기 비교예, 실시예 1∼4에서 얻은 각각의 고무를 ASTM 관련 규정에 의하여 무니점도, 인장강도, 300%모듈러스, 신장율, 피코마모 특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.Each rubber obtained in the comparative example, Examples 1 to 4 was measured by Mooney viscosity, tensile strength, 300% modulus, elongation, picomamo properties according to ASTM-related regulations and the results are shown in Table 2 below.
이때 카본블랙 분산도는 카본블랙 분산 분석기(carbon black dispersion analyzer)를 이용한 분석값으로 수치가 높을수록 분산 특성이 우수함을 의미한다.In this case, the carbon black dispersion is an analysis value using a carbon black dispersion analyzer, and the higher the value, the better the dispersion characteristic.
<표 2> 물성 측정 결과<Table 2> Property Measurement Results
*점도는 무니 시험기(Mooney tester)를 이용하여 측정.* Viscosity is measured using a Mooney tester.
*피코(PICO) 시험기기를 이용하여 내마모 정도를 평가한 것으로 고무시편을 80회 회전 후 손실된 분량을 나타냄* The degree of abrasion resistance was evaluated using a PICO tester, indicating the amount lost after 80 revolutions of the rubber specimen.
<시험예 2> <Test Example 2>
상기 비교예, 실시예 1∼4에서 얻은 각각의 고무를 이용하여 타이어 트레드를 제조한 다음, 4주 후에 타이어 트레드 표면의 피막층인 계면층 두께, 외관등급을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.After the tire tread was manufactured using the rubbers obtained in Comparative Examples and Examples 1 to 4, after 4 weeks, the interfacial layer thickness and appearance grade of the coating layer on the surface of the tire tread were measured and the results are shown in Table 3 below. Indicated.
이때 피막층인 계면층 두께는 전자현미경을 이용하여 트레드 표면에 생긴 계면층 두께의 평균값을 나타낸 것이다. 외관등급은 육안으로 측정하여 나타낸 것으로 수치가 낮을 수로 외관특성이 우수하고, 수치가 높을수록 외관특성이 열세인 것을 의미한다.In this case, the thickness of the interface layer, which is a coating layer, represents an average value of the thickness of the interface layer formed on the surface of the tread using an electron microscope. Appearance grade is measured by the naked eye, and the lower the number, the better the appearance characteristics, and the higher the value, the poorer the appearance characteristic is.
<표 3> TABLE 3
상기 표 2의 결과에서처럼 저분자량 폴리부타디엔을 공정조제로 적용한 실시예 1∼4의 고무는 저분자량 폴리부타디엔을 첨가하지 않은 비교예의 고무와 비교시 동등 수준 이상의 물성을 유지하면서 내마모 특성이 향상되었음을 알 수 있다.As shown in the results of Table 2, the rubbers of Examples 1 to 4 to which low-molecular-weight polybutadiene was applied as a process aid were improved in wear resistance while maintaining physical properties equal to or higher than those of the comparative example without low-molecular weight polybutadiene. Able to know.
또한 표 3의 결과에서처럼 저분자량 폴리부타디엔을 공정조제로 적용한 실시 예 1∼4 고무의 트레드가 저분자량 폴리부타디엔을 적용하지 않은 비교예 고무의 트레드에 비해 피막층인 계면층 두께가 감소되어 결과적으로 타이어 트레드의 외관등급이 향상되었음을 알 수 있다.In addition, as shown in the results of Table 3, the thickness of the interfacial layer, which is a coating layer, was reduced as compared with the tread of the rubbers of Examples 1 to 4 in which the low molecular weight polybutadiene was applied as a process aid, compared to the tread of the comparative example rubber in which the low molecular weight polybutadiene was not applied. It can be seen that the appearance of the tread has been improved.
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.
Claims (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |