KR100709977B1 - Rubber composition of tire tread for automobile - Google Patents

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전일환
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Abstract

본 발명의 스타이렌 함량 15∼30%이고, 비닐 함량 60% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 A 30~50 중량부; 스타이렌 함량 35∼50%이고, 비닐 함량 40% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 B 30~50 중량부; 및 부타디엔 고무(BR) 10~30 중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 60 내지 90 중량부, 연화제 15 내지 50 중량부 및 상기 실리카 100중량에 대하여 실란 커플링제 10 내지 20 중량부를 포함하는 승용차용 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무로서 용액 중합하여 제조되고 특정의 물성을 만족하는 2종의 스타이렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 혼용하고, 최적의 충진제 및 실란 커플링제를 사용하고, PCA 함량이 국제적인 규제 수준을 만족하는 유화제를 사용함으로써, 우수한 조정안정 성능 및 저연비 성능 뿐만 아니라 마모 및 제동 성능까지 우수한 트레드 고무 조성물을 얻을 수 있다. 30 to 50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber A having a styrene content of 15 to 30% and a vinyl content of at least 60%; 30-50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber B having a styrene content of 35 to 50% and a vinyl content of 40% or more; And 60 to 90 parts by weight of silica, 15 to 50 parts by weight of a softener, and 10 to 20 parts by weight of a silane coupling agent based on 100 parts by weight of the silica, based on 100 parts by weight of the raw material rubber including 10 to 30 parts by weight of butadiene rubber (BR). The rubber composition for tire treads for passenger cars is prepared by solution polymerization as a raw material rubber and uses two kinds of styrene-butadiene rubbers and butadiene rubbers satisfying specific properties, and uses an optimal filler and a silane coupling agent. By using emulsifiers whose content satisfies international regulatory levels, it is possible to obtain a tread rubber composition with excellent control stability performance and low fuel consumption performance as well as wear and braking performance.

유화제*제동성능*저연비성능*내마모*트레드 Emulsifier * Braking Performance * Low Fuel Efficiency * Wear Resistance * Tread

Description

승용차용 타이어 트레드 고무조성물 {Rubber composition of tire tread for automobile} Tire composition for tire treads for passenger cars {Rubber composition of tire tread for automobile}

도 1은 충진제 사용량 변화에 따른 고무 조성물의 저연비 성능 변화를 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing a low fuel consumption performance change of the rubber composition according to the amount of filler used.

본 발명은 승용차용 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용액 중합된 2종의 스타이렌-부타디엔 고무에 마모 성능 및 제동 성능을 향상 시킬 수 있는 최적의 충진제 사용 및 배합고무의 유연성 및 가공성을 위해 친환경적인 연화제를 부가적으로 사용함으로써 핸들링 성능, 마모 성능, 연비 성능 및 제동 성능을 향상시킨 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a rubber composition for tire treads for passenger cars, and more particularly, to the use of the optimum filler and the flexibility of the compounded rubber to improve the wear performance and the braking performance of two kinds of solution-polymerized styrene-butadiene rubbers. The present invention relates to a tire tread rubber composition for a passenger car, which further improves handling performance, abrasion performance, fuel efficiency, and braking performance by additionally using an environment-friendly softener.

승용차의 고성능화로 인해 소비자들은 타이어의 고성능화를 요구하고 있다. 특히 안정성과 저 연비성을 동시에 겸비하고 있는 타이어에 대한 요구로 새로운 신 개념 소재의 응용을 적극적으로 검토하고 있다. 이러한 타이어의 안정성과 저 연비 성을 동시에 겸비한 타이어 기술은 특히 재료분야에서 상당한 진보를 가져왔다. Due to the high performance of passenger cars, consumers are demanding high performance of tires. In particular, the demand for tires that combine stability and low fuel consumption is actively considering the application of new concept materials. The tire technology, which combines the stability and low fuel economy of these tires, has made significant progress, especially in the field of materials.

예를 들면, 기존의 유화중합으로 생산하던 스타이렌-부타디엔 공중합 고무를 용액 중합방식으로 생산하여 그 미세구조를 조정하는 기술이 상용화됨에 따라 안정성과 연비 성능을 동시에 높이는 기술에 진일보를 가져왔다.For example, as styrene-butadiene copolymer rubber produced by emulsion polymerization is produced by solution polymerization method and the technology of adjusting the microstructure is commercialized, it has taken a step further to improve the stability and fuel efficiency.

일반적으로 유리전이온도(Tg)가 낮은 고무를 사용하게 되면 타이어의 마모 성능 및 연비 성능을 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 허나 안정성(제동 성능)은 오히려 저하된다고 알려져 있다. 이러한 타이어의 안정성 저하를 보완하기 위해서 첫 번째, 보강성 충진제 사용량을 늘리게 되는데 이 경우 제동 성능은 향상되지만 연비 성능이 불리하게 되며, 둘째 용액중합 스타이렌 부타디엔 고무의 미세구조 조정 즉 스타이렌 함량 및 비닐 함량을 늘이게 되면 제동 성능은 향상되지만 마모 성능이 불리하게 된다. In general, it is known that the use of rubber having a low glass transition temperature (Tg) may improve tire wear performance and fuel economy. However, it is known that stability (braking performance) is rather deteriorated. In order to compensate for the deterioration of the stability of the tire, first, the use of reinforcing fillers is increased. In this case, the braking performance is improved, but the fuel efficiency is detrimental. Increasing the content improves braking performance but adversely affects wear performance.

이렇게 타이어의 각 성능들은 한 가지 성능을 향상시키면 다른 한 가지 성능은 저하되는 현상을 보이기 때문에 한 가지 성능을 향상시키면서 다른 한 가지 성능 저하를 최소화 시키거나 나아가 동시에 두 가지 성능을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 바로 또 한 번의 진보에 중요한 관건이 될 것이다. Thus, each performance of a tire shows that when one performance is improved, the other performance is degraded. Therefore, the performance of a tire that can improve one performance while minimizing the other performance degradation or even two performances simultaneously can be improved. Development will be the key to further progress.

한편, 최근 유럽지역에서는 환경규제와 관련하여 친환경적인 물질 사용에 대한 요구가 증대되고 있다. 승용차용 타이어의 트레드 고무조성물의 첨가제 중 연화제는 여러 종류가 있으나, 일반적으로 방향족 오일(Aromatic Oil)이 정련 및 압출 공정에서 가공성 향상 및 최적의 물성을 구현하는 것으로 알려져 있다. Meanwhile, in Europe, the demand for environmentally friendly materials is increasing in relation to environmental regulations. There are many kinds of softeners among the additives of the tread rubber composition of the tire for passenger cars, but in general, aromatic oils are known to realize processability and optimum properties in refining and extrusion processes.

그러나, 최근 환경의식 고조와 함께 방향족 오일 안에 폴리사이클릭 아로마 틱(Polycyclic aromatic, PCA) 함량이 3 중량% 이상일 때는 암 유발 가능성이 높은 것으로 알려진 바 유럽 고무협회 (BRIC) 에서 이 결과를 수용하여 대책 마련에 나섰으며, EU에서도 구체적인 사용 규제 방안을 마련하여, 벤조파이렌(Benzo(a)pyrene), 즉 폴리사이클릭 아로마틱 하이드로카본(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAH)의 함량이 1mg/kg이고, 8개 주요 PAH 물질의 전체 함량이 10 mg/kg 보다 많거나, PAC 함량이 3 중량% 이상일 때는 판매를 금지하는 제도를 2010년 1월 1일 이후부터 시행하는 것을 법규화 함으로써 모든 타이어 메이커는 이를 시급히 해결해야 할 문제로 여기고 있다. However, with the recent increase in environmental awareness, when the polycyclic aromatic (PCA) content in aromatic oils is more than 3% by weight, it is known that cancer is likely to be caused. The European Rubber Association (BRIC) has accepted this result. In the EU, specific measures for use have been established, and the content of Benzo (a) pyrene, or polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), is 1 mg / kg and 8 All tire makers urgently address this by enacting a law prohibiting the sale after January 1, 2010 when the total content of major PAH materials is more than 10 mg / kg or when the PAC content is more than 3% by weight. It's a matter of what to do.

전술한 바와 같이 시장은 타이어의 고성능화와 친환경 재료 사용을 동시에 요구하고 있어 친환경 재료의 발굴과 이를 이용한 타이어 성능 향상에 관한 기술이 최근 업계의 화두로 떠오르고 있다. As mentioned above, the market demands both high performance of tires and the use of environmentally friendly materials, so technology related to the discovery of environmentally friendly materials and the improvement of tire performance using the same has been a hot topic in the industry.

이에 본 발명자들은 전술한 바와 같은 친환경 재료를 응용한 타이어 고성능화 기술 개발을 위하여 연구하던 중, 고순도, 저온특성 및 연비 성능이 우수하면서 친환경적인 특성을 지닌 오일을 사용하여 제조된 스타이렌-부타디엔 고무 내 스타이렌 및 비닐함량이 높은 고무와 마모 성능 및 실리카와 친화성이 우수한 용액중합 스타이렌 부타디엔 고무에 저온 특성 및 연비 성능이 우수한 친환경적인 오일을 추가 유첨시키고, 보강 충진제로 최적의 실리카 함량을 적용함으로써 조정안정 성능, 마모 성능 및 제동 성능 향상뿐만 아니라 연비 성능까지 개선됨을 알게 되어 본 발 명에 이르게 되었다. Therefore, the inventors of the present invention, while researching for the development of tire high-performance technology applying the environmentally friendly materials as described above, in the styrene-butadiene rubber manufactured using an oil having high purity, low temperature characteristics and fuel economy performance, while having environmentally friendly characteristics By adding oil-friendly styrene butadiene rubber with high styrene and vinyl content and excellent affinity with silica, eco-friendly oil with excellent low temperature and fuel efficiency, and applying optimum silica content as reinforcing filler The present invention has been found to improve fuel efficiency, as well as improved stability, wear and braking performance.

따라서, 본 발명의 목적은 조정안정성, 마모 성능 및 제동 성능뿐만 아니라 연비 성능까지 우수한 승용차용 타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는 데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a rubber composition for tire treads for passenger cars which is excellent in not only adjustment stability, wear performance and braking performance, but also fuel efficiency.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 승용차용 타이어 트레드용 고무조성물은 스타이렌 함량 15∼30%이고, 비닐 함량 60% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 30~50 중량부; 스타이렌 함량 35∼50%이고, 비닐 함량 40% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 30~50 중량부; 및 부타디엔 고무(BR) 10~30 중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 60 내지 90 중량부, 연화제 15 내지 50 중량부 및 상기 실리카 중량에 대하여 실란 커플링제 10 내지 20 중량부를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. Rubber composition for tire treads for passenger cars of the present invention for achieving the object of the present invention as described above is 30 to 50 parts by weight of a solution polymerization styrene-butadiene rubber having a styrene content of 15 to 30%, a vinyl content of 60% or more; 30-50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber having a styrene content of 35 to 50% and a vinyl content of 40% or more; And 60 to 90 parts by weight of silica, 15 to 50 parts by weight of a softener, and 10 to 20 parts by weight of a silane coupling agent based on the weight of the silica, based on 100 parts by weight of the raw material rubber including 10 to 30 parts by weight of butadiene rubber (BR). It is characterized by that.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명은 용액 중합을 통하여 제조된 2종의 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 원료고무로 하고, 여기에 실리카와 실란 커플링제 및 PCA 성분이 3 중량% 미만인 연화제를 포함하는 승용차용 타이어 트레드용 고무조성물에 관한 것이다. The present invention is made of two kinds of styrene-butadiene rubber and butadiene rubber prepared by solution polymerization, and includes a rubber for a tire tread for passenger cars, which comprises a silica, a silane coupling agent, and a softening agent having a PCA component of less than 3% by weight. It relates to a composition.

본 발명의 원료고무는 크게 세 가지로 나누어 질 수 있는 바, 첫 번째는 실리카와 친화도가 높으면서 스타이렌 함량 15∼30%이고, 비닐 함량 60% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 A 로서, 전체 원료고무 중 30~50 중량부로 사용된다. 또한, 상기 스타이렌-부타디엔 고무의 유리전이온도는 -27 내지 -30℃이며, 분자량 분포가 1.3 내지 3.0의 값을 만족하는 것이다. The raw material rubber of the present invention can be largely divided into three, the first is a solution polymerization styrene-butadiene rubber A having a high affinity with silica and a styrene content of 15 to 30%, a vinyl content of 60% or more, It is used in 30-50 parts by weight of raw rubber. In addition, the glass transition temperature of the styrene-butadiene rubber is -27 to -30 ℃, molecular weight distribution satisfies the value of 1.3 to 3.0.

상기 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 A 내의 스타이렌 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 저연비성, 내마모성 및 가공성이 불리하고, 비닐 함량이 60% 미만일 경우에는 제동성능이 불리하다. When the styrene content in the solution polymerization styrene-butadiene rubber A is out of the above range, low fuel consumption, wear resistance and processability are disadvantageous, and when the vinyl content is less than 60%, braking performance is disadvantageous.

또한, 분자량 분포가 1.3 미만이면 가공성이 불리하며, 3.0을 초과하면 저연비성, 내마모성 및 조정안정 성능등이 불리해진다. 또, 유리전이온도가 상기의 범위를 벗어나면 내마모성, 제동성, 조정안정 성능등 최적 성능 구현이 어려우므로 이러한 이유에서 유리전이온도와, 분자량 분포는 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. Further, when the molecular weight distribution is less than 1.3, workability is disadvantageous, while when it exceeds 3.0, low fuel consumption, wear resistance, adjustment stability performance, and the like become disadvantageous. In addition, if the glass transition temperature is out of the above range, it is difficult to realize the optimum performance such as wear resistance, braking resistance, adjustment stability performance, etc. For this reason, it is preferable that the glass transition temperature and the molecular weight distribution satisfy the above range.

두 번째로는 스타이렌 함량 35∼50%이고, 비닐 함량 40% 이상인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 B 30~50 중량부이다. 또한, 상기 스타이렌-부타디엔 고무 B 의 유리전이온도는 -29 내지 -32℃이며, 분자량 분포가 2.3 내지 4.0의 값을 만족하는 것이다. Secondly, 30-50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber B having a styrene content of 35 to 50% and a vinyl content of 40% or more. Moreover, the glass transition temperature of the said styrene-butadiene rubber B is -29-32 degreeC, and molecular weight distribution satisfies the value of 2.3-4.0.

상기 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 B 내의 스타이렌 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 저연비성, 내마모성 및 가공성이 불리하고, 비닐 함량이 60% 미만일 경우에는 제동 성능이 불리하다. 또한, 분자량 분포가 2.3 미만이면 가공성이 불리하며, 4.0을 초과하면 저연비성, 내마모성 및 조정안정 성능등이 불리해진다. 또, 유리전이온도가 상기의 범위를 벗어나면 내마모성, 제동성, 조정안정 성능등 최적 성능 구현이 어려우므로 이러한 이유에서 유리전이온도와, 분자량 분포는 상 기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. When the styrene content in the solution polymerization styrene-butadiene rubber B is out of the above range, low fuel consumption, wear resistance and processability are disadvantageous, and when the vinyl content is less than 60%, braking performance is disadvantageous. Further, when the molecular weight distribution is less than 2.3, workability is disadvantageous, and when it exceeds 4.0, low fuel consumption, wear resistance, adjustment stability performance, and the like become disadvantageous. In addition, when the glass transition temperature is out of the above range, it is difficult to realize the optimum performance such as wear resistance, braking resistance, adjustment stability performance, etc. For this reason, it is preferable that the glass transition temperature and the molecular weight distribution satisfy the above range.

마지막으로, 본 발명의 원료고무는 부타디엔 고무(BR)를 전체 원료고무 중 10~30 중량부로 포함하는 바, 부타디엔 고무의 함량이 이 범위를 벗어날 경우 제동성능 및 가공성이 불리한 문제가 있다. Finally, the raw material rubber of the present invention includes butadiene rubber (BR) in 10 to 30 parts by weight of the total raw material rubber, there is a problem that the braking performance and workability is disadvantageous if the content of butadiene rubber is outside this range.

한편, 본 발명에서는 충진제로서 실리카를 상기 원료고무 100중량부에 대하여 60 내지 90 중량부로 포함한다. 충진제 첨가량이 적을수록 연비 특성에는 유리하지만 마모 성능이나 제동 성능의 측면에서는 불리하게 된다. 충진제로 실리카를 사용할 경우 최적 첨가량을 적용하면 연비 성능의 저하없이 마모 성능이나 제동 성능까지 개선됨을 알 수 있다. 그래서 실리카의 최적 첨가량 범위를 살펴보면 다음 도 1과 같다. Meanwhile, in the present invention, silica is included as a filler in an amount of 60 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. The smaller the amount of filler added, the more favorable the fuel efficiency, but the disadvantage in terms of wear performance and braking performance. In the case of using silica as a filler, it can be seen that the application of the optimum amount of addition improves wear performance and braking performance without deteriorating fuel efficiency. So looking at the optimum range of addition amount of silica as shown in FIG.

도 1에서 보는 바와 같이 타이어의 특정 성능을 극대화하는 충진제의 최적 양이 존재한다. 최적 첨가량 이하의 범위에서는 충진제의 양이 증가할수록 성능이 향상되지만, 최적 첨가량 이상의 범위에서는 오히려 충진제의 양이 증가할수록 성능이 저하되는 현상을 볼 수 있다. 상기의 그래프에서 보듯이 더 많은 충진제를 사용하고도 기존과 동일 수준의 연비성능을 획득할 수 있고 더불어 기존의 고무 조성물에 비하여 우수한 마모 및 제동성능을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에서의 실리카는 상기와 같은 범위를 만족하는 것이 원하는 물성을 얻는 데 효과적이다.As shown in FIG. 1, there is an optimal amount of filler to maximize the specific performance of the tire. In the range below the optimum addition amount, the performance is improved as the amount of the filler is increased, but in the range above the optimum addition amount, the performance decreases as the amount of the filler is increased. As shown in the graph above, even more fillers can be used to obtain the same level of fuel efficiency as before, and excellent wear and braking performance can be obtained compared to conventional rubber compositions. Therefore, the silica in the present invention is effective to obtain the desired physical properties to satisfy the above range.

또한, 본 발명에서는 실리카를 커플링시키기 위하여 실란 커플링제로 상기 실리카 중량에 대하여 10 내지 20 중량부로 사용하는 바, 상기 범위를 벗어날 경우 저연비성, 내마모성 및 가공성이 불리한 문제가 있다. In addition, in the present invention, 10 to 20 parts by weight of the silane coupling agent with respect to the weight of the silica in order to couple the silica, there is a problem that low fuel consumption, wear resistance and workability when out of the above range.

본 발명에서는 특별히 고순도, 저온특성 및 연비 성능이 우수하면서 유해물질 함량이 최소화된 환경친화적인 고무조성물을 제조하기 위하여 폴리사이클릭 아로마틱 성분이 3 중량% 미만이고, 동점도가 95℃인 연화제를 상기 원료고무 100중량부에 대하여 15 내지 50중량부로 사용한다. In the present invention, in order to produce an environmentally friendly rubber composition having high purity, low temperature characteristics and fuel efficiency, and minimizing the content of harmful substances, the polycyclic aromatic component is less than 3% by weight, and has a kinematic viscosity of 95 ° C. It is used at 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of rubber.

연화제의 함량이 15중량부 미만에서는 가공성 및 제동 성능등이 불리하고, 또한 50 중량부를 초과할 경우 가공성 및 내마모 성능등이 불리하다. If the content of the softener is less than 15 parts by weight, workability and braking performance are disadvantageous. If the content of the softener exceeds 50 parts by weight, workability and wear resistance are disadvantageous.

통상적으로 사용되는 연화제 내에는 폴리사이클릭 아로마틱 성분으로서 다음 표 1과 같은 성분을 함유 하고 있는 바, 본원 발명에서는 상기와 같은 PCA 성분의 총 함량이 3 중량% 미만인 것이다.In the commonly used emollient, as a polycyclic aromatic component, as shown in Table 1 below, the total content of the PCA component as described above is less than 3% by weight.

PCA 성분PCA Ingredients 화학기호Chemical symbol PCA 성분PCA Ingredients 화학기호Chemical symbol Benzo (a) PyreneBenzo (a) Pyrene BaPBaP C20H12 C 20 H 12 Benzo (b) FluorantheneBenzo (b) Fluoranthene BbFABbFA C20H12 C 20 H 12 Benzo (e) PyreneBenzo (e) Pyrene BePBeP C20H12 C 20 H 12 Benzo (j) FluorantheneBenzo (j) Fluoranthene BjFABjFA C20H12 C 20 H 12 Benzo (a) AnthraceneBenzo (a) Anthracene BaABaA C18H12 C 18 H 12 Benzo (k) FluorantheneBenzo (k) Fluoranthene BkFABkFA C20H12 C 20 H 12 ChryseneChrysene CHRCHR C18H12 C 18 H 12 Dibenzo (a,h) AnthraceneDibenzo (a, h) Anthracene BbFABbFA C20H12 C 20 H 12

또한, 본 발명에서 사용되는 연화제는 아로마틱계 성분이 전체 연화제 중 15 내지 25중량%, 나프텐계 성분이 27 내지 37중량%, 및 파라핀계 성분이 38 내지 58중량% 인 것이다. In addition, the softener used in the present invention is that the aromatic component is 15 to 25% by weight of the total softener, the naphthenic component is 27 to 37% by weight, and the paraffinic component is 38 to 58% by weight.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기한 성분 이외에도, 통상의 타이어 고무 조성에 포함되는 유황, 가황제, 노화방지제 등의 첨가제를 첨가할 수 있음은 물론이다. In addition to the above components, the tire tread rubber composition of the present invention can be added with additives such as sulfur, vulcanizing agents, anti-aging agents and the like contained in the general tire rubber composition.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which are not intended to limit the present invention.

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5

다음 표 2와 같은 조성을 배합하고, 이를 160℃ 에서 가류시켜 고무 시편을 제조하였다.To prepare a rubber specimen by mixing the composition shown in Table 2, and then vulcanized at 160 ℃.

성분(함량:중량부)Ingredients (contents: parts by weight) 비교예 Comparative example 실시예Example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 원료고무(1) Raw Material Rubber (1) S-SBR 1S-SBR 1 6565 -- -- -- -- -- -- -- S-SBR 2S-SBR 2 5050 -- -- -- -- -- -- -- S-SBR 3S-SBR 3 -- 6565 6565 -- -- -- -- S-SBR 4S-SBR 4 -- 5050 5050 -- -- -- -- -- S-SBR AS-SBR A -- -- 6565 -- 6767 6565 5555 5555 S-SBR BS-SBR B -- -- -- 4545 4343 4545 5555 5555 BRBR 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 실리카Silica 7070 7070 7070 7070 8080 7070 7070 8080 실란커플링제(2) Silane Coupling Agents (2) 1313 1313 1313 1313 1414 1313 1313 1414 노화방지제Anti-aging 33 33 33 33 33 33 33 33 산화아연Zinc oxide 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 스테아린산Stearic acid 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 유황brimstone 2.32.3 2.32.3 2.32.3 2.32.3 2.32.3 2.32.3 2.32.3 2.32.3 가류촉진제Vulcanization accelerator 3.23.2 3.23.2 3.23.2 3.23.2 3.23.2 3.23.2 3.23.2 3.23.2 연화제Softener Oil - A(3) Oil-A (3) 3.753.75 -- -- -- -- -- -- -- Oil - B(4) Oil-B (4) 3.753.75 3.753.75 3.753.75 -- 3.753.75 4.254.25 55 (주) (1)상기 원료고무의 S-SBR 1,3, A 및 B는 S-SBR 137.5 중량부 중 오일이 37.5 중량부로 포함되어 있으며, S-SBR 2와 4는 S-SBR 150 중량부 중 오일이 50 중량부 함유되어 있는 것임. (2)실리카 분산을 향상시키는 역할을 하는 배합제로 X50S(Degussa) 사용함. X50S의 경우 실란 커플링제와 카본블랙이 1:1의 비율로 혼합되어있어 실제 실란 커플링제의 사용량은 X50S 투입량의 1/2 이고, 상기 실란커플링제는 실리카를 기준으로 한 함량임. (3)Oil-A : PCA 함량 3.0 중량% 이상, 동점도 90, 아로마틱계 성분 40 중량%, 나프텐계 성분 35% 및 파라핀계 성분 25 중량% 함유된 것이다. (4)Oil-B : PCA 함량 3.0 중량% 미만, 동점도 95, 아로마틱계 성분 20 중량%, 나프텐계 성분 32% 및 파라핀계 성분 48 중량% 함유된 것이다.(1) S-SBR 1, 3, A and B of the raw material rubber contains 37.5 parts by weight of oil in 137.5 parts by weight of S-SBR, and S-SBR 2 and 4 are 150 parts by weight of S-SBR. Contains 50 parts by weight of heavy oil. (2) X50S (Degussa) is used as a compounding agent to improve silica dispersion. In the case of X50S, the silane coupling agent and carbon black are mixed at a ratio of 1: 1, so the actual amount of silane coupling agent is 1/2 of the X50S input amount, and the silane coupling agent is based on silica. (3) Oil-A: 3.0 wt% or more of PCA content, kinematic viscosity 90, 40 wt% of aromatic components, 35% of naphthenic components and 25 wt% of paraffinic components. (4) Oil-B: less than 3.0% by weight of PCA content, kinematic viscosity 95, 20% by weight aromatic component, 32% naphthenic component and 48% by weight paraffin component.

상기 표 2에서 사용된 원료고무 중 S-SBR의 구체적인 성분은 다음 표 3에 나타낸 바와 같다. Specific components of S-SBR in the raw material rubber used in Table 2 are as shown in Table 3 below.

S-SBR 종류S-SBR Type 스타이렌 함량(%)Styrene Content (%) 비닐 함량(%)Vinyl content (%) Tg(δ)Tg (δ) 분자량분포Molecular weight distribution 함유된 오일 종류Types of Oil Contained S-SBR 1S-SBR 1 2323 5858 -24 ~ -26-24 to -26 2.0 ~ 3.52.0 to 3.5 A#2A # 2 S-SBR 2S-SBR 2 3636 2323 -30 ~ -33-30 to -33 2.5 ~ 4.52.5 to 4.5 A#2A # 2 S-SBR 3S-SBR 3 2323 5858 -25 ~ -28-25 to -28 2.0 ~ 3.52.0 to 3.5 TDAETDAE S-SBR 4S-SBR 4 3636 2323 -30 ~ -33-30 to -33 2.5 ~ 4.52.5 to 4.5 TDAETDAE SBR ASBR A 2525 6565 -27 ~ -30-27 to -30 1.3 ~ 3.01.3 to 3.0 TDAETDAE SBR BSBR B 4444 4848 -29 ~ -32-29 to -32 2.3 ~ 4.02.3 to 4.0 TDAETDAE (주)상기 함유된 오일 중 A#2는 아로마틱 오일이고, TDAE는 Treated Distillate Aromatic Extracts Oil임.Note: A # 2 is aromatic oil and TDAE is Treated Distillate Aromatic Extracts Oil.

상기 비교예 및 실시예에 따라 제조된 고무조성물의 물성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다. The physical properties of the rubber compositions prepared according to the Comparative Examples and Examples were measured as follows, and the results are shown in Table 4 below.

1) 내 마모성 지수 : 람본 마모 시험기로 시험하여 비교예 1의 값을 100으로 기준하여 지수화한 것으로, 그 지수가 클수록 내 마모성이 양호한 것을 나타낸다. 1) Abrasion resistance index: Tested by the Rambon Abrasion Tester, the value of Comparative Example 1 was indexed on the basis of 100. The larger the index, the better the wear resistance.

2) 제동성능 및 연비 특성 : Rheometrics Dynamic Spectrometer, 0.5% strain, 10 Hz, Temp. sweep에 의하여 0℃ tanδ 및 60℃ tanδ를 측정하여, 비교예 1의 값을 100으로 기준하여 지수화한 것으로, 그 지수가 클수록 제동 성능 및 연비 성능 양호한 것이다.2) Braking performance and fuel economy: Rheometrics Dynamic Spectrometer, 0.5% strain, 10 Hz, Temp. 0 [deg.] C tanδ and 60 [deg.] C tanδ were measured by sweep and indexed based on the value of Comparative Example 1 as 100. The larger the index, the better the braking performance and the fuel efficiency.

3) 핸들링 특성 : 발명에 제시된 고무 조성물을 타이어 트레드부에 적용하여 시험 타이어를 준비하고, 준비된 시험 타이어를 차량에 직접 장착하여 여러 가지 조종성 및 안정성을 평가한 결과로 수치가 높을수록 양호한 것이다. (규격 : 195/60R15T)3) Handling characteristics: The test composition was prepared by applying the rubber composition described in the invention to the tire tread portion, and the prepared test tire was directly mounted on the vehicle to evaluate various maneuverability and stability. (Specification: 195 / 60R15T)

항목Item 비교예 Comparative example 실시예Example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 내마모성Wear resistance 100100 101101 104104 100100 104104 104104 106106 108108 연비특성Fuel efficiency 100100 103103 103103 9999 103103 103103 104104 106106 제동특성Braking characteristics 100100 9696 9898 104104 104104 106106 110110 115115 Handling 성능Handling performance 5.755.75 5.755.75 6.0+6.0+ 6.256.25 6.56.5 6.5+6.5+ 6.756.75 7.0+7.0+

상기 표 4의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 통상의 원료고무를 사용하고, 연화제의 종류를 달리한 비교예 1과 2의 경우 Oil-A (Aromatic oil)와 Oil-B (TDAE oil)는 구성 성분의 차이로 인해 유리전이온도(Tg)가 서로 달라 고무 조성물 내에서 서로 다른 성능을 발휘한다. Oil-B의 경우는 Oil-A에 비하여 유리전이온도가 낮아 마모 성능이나 연비 성능 측면에서 Oil-A에 비해 우수하지만 제동 성능 측면에서는 불리한 경향을 보인다. As can be seen in the results of Table 4, in the case of Comparative Examples 1 and 2 using a conventional raw material rubber, and different types of softeners, Oil-A (Aromatic oil) and Oil-B (TDAE oil) are composed Due to the difference in components, the glass transition temperature (Tg) is different from each other to exhibit different performances in the rubber composition. Oil-B has a lower glass transition temperature than Oil-A, which is superior to Oil-A in terms of wear performance and fuel economy, but has a disadvantage in terms of braking performance.

이러한 Oil-B의 장점을 살리면서 단점을 보완하기 위해서, 개선된 용액중합 스타이렌 부타디엔 고무(SBR-5)만을 적용한 경우(비교예 3), 마모 성능, 및 조정안정 성능은 개선되었지만, 제동성능은 미흡한 결과를 나타냈다. In order to make use of the advantages of Oil-B and to compensate for the disadvantages, only the improved solution-polymerized styrene butadiene rubber (SBR-5) was applied (Comparative Example 3), but the braking performance was improved. Showed poor results.

또한, 용액중합 스타이렌 부타디엔 고무만(SBR-6)을 적용하였을 경우(비교예 4), 조정안정성능 및 제동 성능은 향상되었지만, 마모 성능이나 연비 성능은 저하되는 결과를 나타냈다. In addition, when solution-polymerized styrene butadiene rubber only (SBR-6) was applied (Comparative Example 4), the adjustment stability performance and the braking performance were improved, but the wear performance and fuel economy performance were deteriorated.

또한, 비교예 5에서는 PCA 함량이 3 중량% 이상인 Oil-A를 사용하고, 미세 구조가 개선된 용액중합 스타이렌-부타디엔 고무(S-SBR 5)를 더 사용하면서 충진제의 최적 첨가량을 적용함으로써 실시예 1 대비 연비성능 및 마모 성능은 저하가 없었으나, 제동 성능 및 조정안정 성능의 저하를 가져왔다.In addition, Comparative Example 5 was carried out by using an oil-A having a PCA content of 3% by weight or more, and applying an optimum amount of filler while further using a solution-polymerized styrene-butadiene rubber (S-SBR 5) having improved microstructure. Compared with Example 1, the fuel efficiency and abrasion performance were not deteriorated, but the braking performance and the adjustment stability were deteriorated.

따라서, 본 발명과 같은 조성을 가지는 실시예 1 내지 3에서는 비교예 5 대비 고무 조성물의 성능을 극대화시키는 최적량의 충진제 사용 및 마모 성능이나 연비 성능이 우수한 PCA 함량이 3 중량% 미만인 연화제를 더 사용함으로써 마모 성능, 연비 성능, 제동 성능 및 조종안정 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무 조성물을 획득할 수 있다.Therefore, in Examples 1 to 3 having the same composition as the present invention, by using an optimal amount of filler to maximize the performance of the rubber composition compared to Comparative Example 5 and further using a softening agent having a PCA content of less than 3% by weight, which is excellent in abrasion performance or fuel efficiency performance. It is possible to obtain a tire tread rubber composition capable of simultaneously improving wear performance, fuel efficiency, braking performance and steering stability.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 원료고무로서 용액 중합하여 제조되고 특정의 물성을 만족하는 스타이렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 혼용하고, 최적의 충진제 및 실란 커플링제를 사용하고, PCA 함량이 국제적인 규제 수준을 만족 하는 유화제를 사용함으로써, 우수한 조정안정 성능 및 저연비 성능 뿐만 아니라 마모 및 제동 성능까지 우수한 트레드 고무 조성물을 얻을 수 있다. As described in detail above, styrene-butadiene rubber and butadiene rubber, which are prepared by solution polymerization as a raw material rubber and satisfy specific properties, use an optimal filler and a silane coupling agent, and have a PCA content in an international regulatory level. By using the emulsifier that satisfies this, it is possible to obtain a tread rubber composition excellent in not only excellent adjustment stability performance and low fuel consumption performance, but also wear and braking performance.

Claims (4)

스타이렌 함량 15∼30%, 비닐 함량 60% 이상, 유리전이온도 -27 ~ -30℃, 분자량 분포 1.3∼3.0인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 A 30~50 중량부; 30-50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber A having a styrene content of 15 to 30%, a vinyl content of 60% or more, a glass transition temperature of -27 to -30 ° C, and a molecular weight distribution of 1.3 to 3.0; 스타이렌 함량 35∼50%, 비닐 함량 40% 이상, 유리전이온도 -29 ~ -32℃, 분자량 분포 2.3∼4.0인 용액 중합 스타이렌-부타디엔 고무 B 30~50 중량부; 및 부타디엔 고무(BR) 10~30 중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 30-50 parts by weight of a solution-polymerized styrene-butadiene rubber B having a styrene content of 35 to 50%, a vinyl content of 40% or more, a glass transition temperature of -29 to -32 ° C, and a molecular weight distribution of 2.3 to 4.0; And 100 parts by weight of raw material rubber including 10 to 30 parts by weight of butadiene rubber (BR), 실리카 60 내지 90 중량부, 연화제 15 내지 50 중량부 및 상기 실리카 중량에 대하여 실란 커플링제 10 내지 20 중량부를 포함하고, 상기 연화제는 벤조(a)파이렌, 벤조(b)파이렌, 벤조(a)안트라센, 크리센(Chrysene), 벤조(a)플로란텐, 벤조(j)플로란텐, 벤조(k)플로란텐, 다이벤조(a,h)안트라센을 포함한 PCA(Poly Cyclic Aromatic) 성분의 총 함량이 3 중량% 미만이고, 동점도가 95, 연화제 내 아로마틱계 성분이 15∼25 중량%, 나프텐계 성분이 27∼37% 및 파라핀계 성분이 38∼ 58 중량%인 승용차용 타이어 트레드용 고무 조성물. 60 to 90 parts by weight of silica, 15 to 50 parts by weight of softener and 10 to 20 parts by weight of silane coupling agent, based on the weight of silica, wherein the softener is benzo (a) pyrene, benzo (b) pyrene, benzo (a PCA (Poly Cyclic Aromatic) Components Including Anthracene, Chrysene, Benzo (a) Floranthene, Benzo (j) Floranthene, Benzo (k) Floranthene, Dibenzo (a, h) Anthracene For tire treads for passenger cars having a total content of less than 3% by weight, a kinematic viscosity of 95, an aromatic component of 15-25% by weight, a naphthenic component of 27-37% and a paraffinic component of 38-58% by weight. Rubber composition. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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