KR100706125B1

KR100706125B1 - 웨트 그립이 우수한 타이어 트레드 고무 조성물

Info

Publication number: KR100706125B1
Application number: KR1020050060307A
Authority: KR
Inventors: 한승철
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-04-12
Also published as: KR20070005152A

Abstract

본 발명은 실리카를 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물로서, 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합하여 제조된 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 웨트 그립이 우수하면서도 타이어의 제반 기본물성을 충족하는 타이어 트레드 고무 조성물의 제공이 가능하다.

타이어 트레드 고무 조성물, 실란 커플링제, 테트라에톡시실릴프로필디설피드, 웨트 그립

Description

웨트 그립이 우수한 타이어 트레드 고무 조성물{TIRE TREAD COMPOUND WITH GOOD WET PERFORMANCE}

본 발명은 웨트 그립(wet grip)이 우수한 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 실리카를 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물로서, 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합하여 제조된 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.

타이어의 회전 저항이 감소되고 젖은 노면에서의 제동력이 향상되어 웨트 그립이 뛰어난 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하기 위하여, 종래에는 트레드 고무 조성물 중 카본블랙 대신 친수성이 강한 실리카(Silica)를 대체하여 사용하는 기술이 알려져 있었다. 실리카는 회전저항을 감소시키고 웨트 그립을 개선하는 효과가 탁월한 것으로 인정되고 있기는 하지만, 그 표면이 극성 실라놀기로 구성되어 있어서 비극성 고분자인 천연 고무(NR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR) 등 타이어 트레드에 주로 사용되는 폴리머와의 상호작용이 약하고, 또한 내부적으로 실라놀기가 서로 수소 결합으로 강하게 결합되어 있어 쉽게 분산되지 않는 단점을 가지고 있다. 따라서 실리카를 배합하는 경우에는 저온에서 장시간을 요하거나 또는 배합 공정을 추가하여 실시하여야 하는 번거로움이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 실리카의 사용시에 실리카 표면과 폴리머를 연결하는 가교역할을 하는 실란 커플링제를 사용하면 배합공정 시간이 단축되어, 공정에 필요한 에너지가 절약되고 배합공정이 단순화되는 공정상의 잇점과, 실리카함유 고무조성물의 웨트 그립성능이 더욱 향상되는 장점이 있다. 그러나, 공정의 원활을 위하여 배합 온도를 높일수록, 웨트 그립 성능이 더 나아지는 경향이 있으나, 고온에서는 배합고무의 점도가 상승하고, 스코치 타임이 짧아지며, 가류고무의 물성이 경화(Stiff)되는 등 타이어 트레드 고무 조성물의 제반 기본물성이 열화하는 문제점이 빈번하게 발생하였다.

따라서 웨트 그립 특성을 충분히 유지하면서도, 고온배합시에도 타이어 트레드 고무 조성물의 제반 기본물성에 부정적인 영향이 없는, 실란커플링제를 사용한 타이어 트레드 고무 조성물의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은, 실리카를 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물에 있어서 타이어의 제반 기본물성에 부정적인 영향이 없는 실란커플링제를 포함하는 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 실리카를 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물로서, 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합하여 제조된 트레드 고무 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 실리카는 BET값이 100~200m²/g인 침강 실리카인 것이 바람직하다. BET 값이 100m²/g 미만에서는 고무의 기본 물성이 하락하고, 200m²/g를 초과하면 실리카의 분산성이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에 사용되는 테트라에톡시실릴프로필디설피드의 사용량은 실리카 사용량의 4~10중량%로 하는 것이 바람직하다. 4중량% 미만에서는 고무의 기본 물성, 타이어 트레드의 내마모성, 및 실리카의 분산성이 하락하므로 바람직하지 않다. 10중량%를 초과하면 스코치 타임이 짧아져서 공정성이 불리하게 되고, 모듈러스가 상승하여 고무가 파손에 취약하게 되므로 역시 바람직하지 않다.

본 발명의 트레드 고무 조성물에 사용되는 고무성분은 통상적으로 타이어에 사용되는 천연 및/또는 합성고무로 할 수 있고, 합성고무를 사용하는 경우 바람직하게는 NR, SBR, BR의 단일 및/또는 혼합고무로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 트레드 고무 조성물에는 통상의 타이어 트레드 고무 조성물에 사용되는 기타 첨가제 및 배합제를 통상의 함량 범위로 포함할 수 있다.

본 발명은 실리카를 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물에 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합한 타이어 트레드 고무 조성물로부터 제조된 트레드부를 갖는 타이어를 제공한다.

또한, 본 발명은 고무 성분, 실리카, 실란 커플링제 및 기타 첨가제들을 배합하여 타이어 트레드 고무 조성물을 제조함에 있어서, 상기 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 사용하고, 고무 성분, 실리카, 실란 커플링제 및 기타 첨가제들을 165℃ 이상에서 배합하여 실리카 함유 타이어 트레드 고무 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예

표 1의 고무조성물 배합비에 따라 실시예 1~2 및 비교예 1~6의 고무조성물을 제조하였다. 각 실시예 및 비교예는 하기 표 2와 같이 배합 온도를 달리하여 배합한 후, 타이어 트레드 조성물을 제조하고, 그 제반 성능을 시험하여 표 2에 나타내었다.

표 1 고무조성물 배합비 (단위:phr)

배합비	실시예 1~2	비교예 1~2	비교예 3~6
스티렌부타디엔 고무 부타디엔 고무 실리카 카본블랙 아연화 스테아르산 노화방지제	75 25 40 30 3.0 2 2	좌동 좌동 좌동 좌동 좌동 좌동 좌동	좌동 좌동 좌동 좌동 좌동 좌동 좌동
실란커플링제 테트라에톡시실릴프로필디설피드 테트라에톡시실릴프로필테트라설피드	3.2 0	3.2 0	0 3.2
가류제 촉진제1 촉진제2	2.0 1.8 0.7	좌동 좌동 좌동	좌동 좌동 좌동

표 2

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
배합온도	165	190	145	160	145	160	165	190
125℃ 점도 스코치 타임(t5) 최대토크 인장물성 경도 300% 모듈러스 인장강도 신율	69 22 36 77 166 212 397	71 22 38 77 162 224 436	66 21 38 79 172 192 342	70 21 38 78 161 211 407	71 21 36 78 160 215 423	75 18 36 78 157 205 405	86 21 36 78 166 231 439	98 16 38 77 183 218 367
발열온도차(℃) 리바운드(1st)	32.3 12.3	30.8 11.8	33.3 12.7	32.0 12.0	32.4 12.7	33.5 11.9	30.9 11.6	31.8 11.8
Tg Tan δ(0℃) Tan δ(70℃)	-8.3 0.621 0.199	-8.2 0.640 0.199	-7.5 0.563 0.204	-8.1 0.578 0.195	-9.9 0.545 0.191	-7.9 0.594 0.200	-8.3 0.651 0.191	-8.2 0.671 0.181
마모손실 PICO DIN	0.018 0.196	0.018 0.193	0.016 0.195	0.017 0.202	0.019 0.198	0.015 0.194	0.020 0.185	0.014 0.180

표 2에서 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 2는 동적 점탄성 특성에 있어서 tanδ(70℃)값(낮을수록 동적 점탄성 특성이 우수함)이 동등 이하 수준을 유지하면서도, tanδ(0℃)값(높을수록 웨트 그립 특성이 우수함)은 같은 조건에서 저온배합한 비교예 1, 2에 비하여 큰 폭으로 증가된 것으로 나타나, 웨트 그립 특성이 크게 향상되는 것으로 확인되었고, 기본 물성에 있어서도 인장강도가 유지되면서 300% 모듈러스의 상승도 없으며, 저발열상태로서 발열특성이 우수하였다. 그러나 같은 조건에서 저온 배합한 비교예 1, 2는, 기본 물성치가 실시예에서 크게 벗어나지는 않았지만, tanδ(0℃)값이 현저히 낮은 상태에 머물러 있어서 웨트 그립에 대한 성능이 전혀 향상되지 않았음을 알 수 있다.

또한 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필테트라설피드를 사용하고 있는 비교예 3~6의 경우는, 배합온도를 높일수록 tanδ(0℃)값이 상승하여 적정 수준으로 웨트 그립 특성의 개선 가능성을 보여주지만, 어느 경우에나 125℃ 점도가 높 은 수준이며 배합온도 상승에 따라 급격히 상승하는 경향을 보이고, 스코치 타임도 배합온도 상승에 따라 현저하게 짧아지는 것이 확인되었다.

특히 tanδ(0℃)값의 상승이 가장 현저한 비교예 6의 경우는 300% 모듈러스가 지나치게 상승하여, 가류고무 특성이 경화(Stiff)되는 것으로 확인됨에 따라, 건조시의 정지마찰(Dry Traction) 성능까지도 하락할 가능성을 보이고 있다.

본 발명의, 실란커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합하여 제조된 타이어 트레드 고무 조성물은 웨트 그립이 우수하면서도 타이어의 제반 기본물성을 충족시킨다.

Claims

고무성분, 실리카, 실란 커플링제 및 첨가제를 배합하여 이루어지는 타이어 트레드 고무 조성물에 있어서, 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 사용하고, 상기 배합을 165℃ 이상에서 수행하여 제조된 것을 특징으로 하는 트레드 고무 조성물.
제1항에 있어서, 상기 실리카는 BET값이 100~200m²/g인 침강 실리카인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 실리카 사용량의 4~10중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.
제1항 또는 제2항의 타이어 트레드 고무 조성물로 제조된 트레드부를 갖는 타이어.
고무성분, 실리카, 실란 커플링제 및 첨가제들을 배합하여 타이어 트레드 고무 조성물을 제조함에 있어서, 상기 실란 커플링제로서 테트라에톡시실릴프로필디설피드를 165℃ 이상에서 배합하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 타이어 트레드 고무 조성물의 제조 방법.