KR100716040B1 - Rubber composition for truck/bus tire tread - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트럭/버스용 트래드의 고무 조성물에 있어서, 원료고무로서 천연고무 50 중량%, 고 시스 니오디뮴-부타디엔 고무 10~30 중량%, 및 스티렌-부타디엔 고무 10~30 중량%로 이루어진 것을 사용하고, 질소 흡착 비표면적 110~116mg/g, DBP 흡유량 130~140cc/100g, TINT 값 120~130인 보강성 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 50 내지 60중량부 되도록 포함함으로써 내마모성, 제동 성능 및 내구성능을 동시에 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a rubber composition of a tread for trucks / buses, comprising 50% by weight of natural rubber, 10-30% by weight of high cisodymium-butadiene rubber, and 10-30% by weight of styrene-butadiene rubber. Wear-resistant, by including a reinforcing carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area 110 ~ 116mg / g, DBP oil absorption 130 ~ 140cc / 100g, TINT value 120 ~ 130 to 50 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber Braking performance and durability can be improved at the same time.
내마모성*내구성능*제동성능*트레드*고무 Abrasion Resistance * Durability * Braking Performance * Tread * Rubber
Description
본 발명은 트럭/버스용 타이어 트래드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정 비율의 천연고무에 마모 성능에 유리한 저 유리전이온도의 니오디뮴-부타디엔(Nd-Butadiene) 고무와 제동 (Traction) 성능에 유리한 용액 중합형 스티렌-부타디엔(Solution Styrene-Butadiene) 고무를 혼용하여 원료고무로 사용하고, 내마모 및 내발열 성능이 우수한 카본 블랙을 사용함으로써 내마모 및 제동, 내구 성능을 동시에 향상시킨 트럭/버스용 타이어 트래드용 고무 조성물에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rubber tread rubber composition for trucks / buses, and more particularly, to a low glass transition temperature of nidium-butadiene rubber and braking (Traction), which is advantageous for abrasion performance in a certain ratio of natural rubber. ) A solution polymer type styrene-butadiene rubber, which is advantageous for performance, is used as a raw material rubber, and carbon black, which has high wear and heat resistance, is used to simultaneously improve wear, braking and durability. A rubber composition for tire treads for trucks / buses.
일반적으로 트럭/버스 타이어는 고하중의 내구성 때문에 주로 분자량이 높고 고탄성 특성을 가져 내발열 성능이 우수한 천연고무를 사용한다. 이러한 천연고무에 입자경이 작고 보강 성능이 우수한 카본블랙을 보강제로 사용하면 내마모 성능을 향상시킬 수는 있으나, 입자경이 작은 카본 블랙의 사용으로 카본 블랙간의 마찰에 의한 발열 상승으로 내발열 및 내구성이 불리해지는 단점이 있었다.In general, truck / bus tires are made of natural rubber, which has high molecular weight and high elasticity due to its high load durability, and has excellent heat resistance. The use of carbon black with small particle diameter and excellent reinforcing performance as a reinforcing agent can improve wear resistance. However, the use of carbon black with small particle diameter increases heat generation due to friction between carbon blacks, resulting in heat generation and durability. There was a disadvantage to be disadvantaged.
이러한 카본블랙의 제한 성능을 배제하고 내마모 성능을 향상시키기 위해서 는 저 유리전이온도의 부타디엔 고무의 사용이 필요하다. 일본 특개평 1995-118443 에서는 고선형성(High Linearity) 및 좁은 분자량분포(Narrow MWD)를 가지는 부타디엔 고무와 특정 콜로이달 특성을 만족하는 카본블랙을 사용한 예를 제시하고 있다. 이 특허에서는 합성고무인 부타디엔 고무 사용으로 내마모성은 향상시킬 수 있지만, 천연고무 대비 기계적 강도가 낮아 내구 성능이 불리한 단점이 있으며, 부타디엔 고무를 내마모 향상 목적으로 사용 비율을 높일 경우 합성 고무의 사용량이 증가하여 제동 성능은 저하되는데, 특히 제동 성능(Wet Traction)이 불리해진다. 또한 고무 조성물에서 합성 고무 또는 카본 블랙 함량을 증가시키면 내마모 성능은 향상되지만 히스테리시스가 불리해져 연비 성능이 저하된다. In order to remove the limited performance of the carbon black and improve the wear resistance, butadiene rubber having a low glass transition temperature is required. Japanese Patent Laid-Open No. 1995-118443 gives an example of using butadiene rubber having high linearity and narrow molecular weight distribution (Narrow MWD) and carbon black satisfying specific colloidal properties. In this patent, the wear resistance can be improved by using butadiene rubber, which is a synthetic rubber. However, the mechanical strength of the rubber is lower than that of natural rubber, and the durability is disadvantageous. Therefore, the braking performance is lowered, in particular, the Wet Traction is disadvantageous. In addition, increasing the content of synthetic rubber or carbon black in the rubber composition improves abrasion resistance, but disadvantages in hysteresis, resulting in lower fuel efficiency.
이와 같이 내마모, 제동, 연비의 세 가지 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 트럭/버스용 타이어 트래드용 고무 조성물 구성이 매우 어려워, 이에 대한 개발이 필요한 실정이다.As such, it is very difficult to configure a rubber composition for truck tread tire treads that can satisfy three performances of abrasion resistance, braking, and fuel efficiency at the same time.
이에 본 발명은 내마모성, 제동성, 연비의 세 가지 특성을 모두 만족하는 트럭/버스용 타이어의 트래드 고무 조성물의 제조를 위한 것으로서, 천연고무 50 중량%에 니오디뮴(Neodynimium)-부타디엔 고무와 용액 중합 스티렌-부타디엔(Solution Stryrene-Butadiene) 고무를 일정량 사용한 원료고무에, 특정 콜로이달 특성을 가지는 카본블랙을 사용한 것이다. Therefore, the present invention is for the manufacture of a tread rubber composition for truck / bus tires satisfying all three characteristics of abrasion resistance, braking resistance, and fuel economy, and a solution of neodymium-butadiene rubber in 50% by weight of natural rubber Carbon black having specific colloidal properties is used as a raw material rubber using a certain amount of polymerized styrene-butadiene rubber.
따라서, 본 발명의 목적은 내마모성, 제동성, 연비의 세 가지 특성을 모두 만족하는 트럭/버스용 타이어의 트래드 고무 조성물을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a tread rubber composition of a truck / bus tire that satisfies all three characteristics of wear resistance, braking resistance, and fuel economy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트럭/버스용 타이어의 트래드 고무 조성물은 천연고무 50 중량%, 고 시스 니오디뮴-부타디엔 고무 10~30 중량%, 및 스티렌-부타디엔 고무 10~30 중량%로 이루어진 원료고무 100중량부와, 질소 흡착 비표면적 110~116mg/g, DBP 흡유량 130~140cc/100g, TINT 값 120~130인 보강성 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 50 내지 60중량부 되도록 포함하는 것을 그 특징으로 한다. The tread rubber composition of the truck / bus tire of the present invention for achieving the above object is 50% by weight of natural rubber, 10-30% by weight of high cisodymium-butadiene rubber, and 10-30% by weight of styrene-butadiene rubber. 50 to 60 parts by weight of reinforcing carbon black having 100 parts by weight of the raw material rubber, a nitrogen adsorption specific surface area of 110 to 116 mg / g, a DBP oil absorption of 130 to 140 cc / 100 g, and a TINT value of 120 to 130, based on 100 parts by weight of the raw material rubber. It is characterized by including as possible.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 원료고무는 고정된 함량의 천연고무에 고 시스 니오디뮴-부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무로 이루어진 것이다.The raw material rubber of the present invention is composed of rubber cisodymium-butadiene rubber and styrene-butadiene rubber in a fixed amount of natural rubber.
본 발명의 천연고무는 통상의 타이어 트레드 고무에 포함되는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 전체 원료고무 중 50중량%로 포함된다. The natural rubber of the present invention is not particularly limited as long as it is included in ordinary tire tread rubber, and is included in 50% by weight of the total raw rubber.
상기 부타디엔 고무는 제법 상 여러 촉매를 사용할 수 있는데, 니오디뮴 촉매를 사용하여 제조된 니오디뮴-부타디엔 고무는 코발트 또는 니켈 촉매를 사용하여 제조한 부타디엔 고무보다 시스 함량(97~99%)이 높고 분자량이 크며, 브랜치 정도가 낮고 선형성이 높아 내마모 및 내발열 측면에서 다른 부타디엔 고무보다 유리하다. 이러한 본 발명의 고 시스 니오디뮴-부타디엔 고무는 시스 함량이 97 내지 99%인 것을 의미한다. 또한, 상기 니오디뮴-부타디엔 고무는 분자량 분포(molecular weight distribution)가 2.0 내지 3.5이며, 유리전이온도가 -103 내지 -110℃인 것이 바람직하다.The butadiene rubber can be used in the production of a number of catalysts, niobium-butadiene rubber prepared using the niobium catalyst has a sheath content (97 ~ 99%) than the butadiene rubber prepared using a cobalt or nickel catalyst It has a high molecular weight, a low degree of branching and high linearity, which is advantageous over other butadiene rubbers in terms of wear resistance and heat generation. The high cisodymium-butadiene rubber of this invention means that the cis content is 97 to 99%. In addition, the niobium-butadiene rubber has a molecular weight distribution (molecular weight distribution) of 2.0 to 3.5, it is preferable that the glass transition temperature is -103 to -110 ℃.
이러한 니오디뮴-부타디엔 고무는 전체 원료고무 중 10 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직한 바, 이 범위를 벗어날 경우 제동 성능이 저하될 수 있다. It is preferable that such niobium-butadiene rubber is contained in 10 to 30% by weight of the total raw rubber, the braking performance may be lowered outside this range.
제동 성능을 위해 사용하는 용액 중합 스티렌 부타디엔(S-SBR) 고무는 스티렌 함량이 13~17%, 비닐 함량이 28~33%인 것을 특징으로 하는데, 통상 스티렌 함량이 높고 비닐 함량이 낮은 다른 스티렌-부타디엔 고무 대비 내발열 특성 및 기타의 물성이 양호하다. 상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무 역시 전체 원료고무 중 10 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직한 바, 이 범위를 벗어날 경우 히스테리 시스(Hysteresis)가 불리해져 연비 성능이 저하된다. The solution-polymerized styrene butadiene (S-SBR) rubber used for braking performance is characterized by a styrene content of 13-17% and a vinyl content of 28-33%. Good heat resistance and other physical properties compared to butadiene rubber. The solution-polymerized styrene-butadiene rubber is also preferably included in 10 to 30% by weight of the total raw rubber bar, if out of this range hysteresis (Hysteresis) is disadvantageous to reduce the fuel economy performance.
본 발명의 원료고무는 천연고무 50 중량%로 포함되고, 상기 니오디뮴-부타디엔 고무와 상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 합은 전체 원료고무 중 50중량%를 초과하지 않는 것이 내마모, 제동, 연비 성능을 모두 만족할 수 있는 면에서 바람직하다. The raw material rubber of the present invention is contained in 50% by weight of natural rubber, the sum of the niobium-butadiene rubber and the solution-polymerized styrene-butadiene rubber does not exceed 50% by weight of the total raw rubber wear resistance, braking, It is preferable at the point which can satisfy all the fuel economy performance.
이와 같은 원료고무 배합 비율에 내마모, 제동 및 연비 성능 확보에 적합한 특정 콜로이달 특성을 가지는 카본블랙을 사용하는데, 이러한 카본블랙은 질소 흡착 비표면적 110~116mg/g, DBP 흡유량 130~140 cc/100g, TINT 값 120~130인 것으로서, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 50~60 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다. Carbon black with specific colloidal properties suitable for abrasion resistance, braking, and fuel efficiency is used for the raw material rubber compounding ratio. It is preferable to use in the range of 50-60 weight part with respect to 100 weight part of said raw material rubbers as 100g, TINT value 120-130.
본 발명의 고무조성물은 상기 조성 이외에도, 버스/트럭용 타이어 트래드 고무 조성물에 포함되는 통상의 첨가제들을 첨가할 수 있음은 물론이다.In addition to the above composition, the rubber composition of the present invention can add the usual additives included in the tire tread rubber composition for bus / truck.
이하 본 발명을 다음의 실시예와 비교예에 의하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, as follows. However, the present invention is not limited thereto.
실시예 및 비교예 1 내지 2Examples and Comparative Examples 1 and 2
다음 표 1과 같은 조성에 따라, 실시예 및 비교예의 고무 조성물을 제조하였으며, 그 제조방법은 통상의 타이어 트레드 고무 조성에 따랐다. Next, according to the composition as shown in Table 1, rubber compositions of Examples and Comparative Examples were prepared, and the manufacturing method was in accordance with the conventional tire tread rubber composition.
(표 1)Table 1
이와 같은 고무 조성물의 물성은 인스트롱을 이용하여 고무 시편을 아령형으로 잘라 경도, 100% 모듈러스 및 인장 강도를 측정하였으며, 트럭용 12R22.5 규격으로 타이어를 제조하여 내마모는 실제 Cargo 차량에 취부하여 평가하고, 연비는 실내 R.R 시험기에서 측정하였으며, 제동성은 Test Track에서 측정하고, 비교예의 값을 100으로 기준하여 Index로 나타내었으며, 그 수치가 클수록 유리하다. 상기 측정된 물성을 다음 표 2에 나타내었다. The physical properties of the rubber composition were measured by using an instron to cut the rubber specimen into a dumbbell shape to measure hardness, 100% modulus and tensile strength. The fuel efficiency was measured in an indoor RR tester, the braking property was measured in the Test Track, and the value of the comparative example was expressed as an index based on 100, and the larger the value, the better. The measured physical properties are shown in Table 2 below.
(표 2)Table 2
상기 표 2의 결과에서와 같이, 실시예는 비교예 1과 2대비 내마모 성능은 크게 향상되었으며, 연비 및 제동성도 비교예 1 대비 동등 이상 수준으로 확보되었음을 알 수 있다. 비교예 1 대비 비교예 2도 내마모 성능은 향상되었으나 연비 및 제동 성능이 아주 떨어진다. 실시예는 비교예 1과 비교시 원료 고무 조성비는 동일하나 고 구조 (High Structure) 카본 블랙을 사용함으로써 연비 성능도 향상하여 내마모, 연비, 제동의 3가지 성능을 모두 향상되었음을 확인할 수 있다.As shown in the results of Table 2, the Example is significantly improved wear resistance compared to Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the fuel economy and braking properties are also secured at an equivalent level or higher than Comparative Example 1. Compared to Comparative Example 1, Comparative Example 2 also has improved wear resistance but very poor fuel economy and braking performance. Example compared to Comparative Example 1, the raw material rubber composition ratio is the same but by using a high structure (High Structure) carbon black to improve the fuel economy performance it can be seen that all three performances of wear resistance, fuel economy, braking is improved.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 일정 비율의 천연고무에 마모 성능에 유리한 저 유리전이온도의 고 시스 니오디뮴-부타디엔 (Butadiene) 고무와 제동 (Traction) 성능에 유리한 용액 중합형 스티렌-부타디엔(Solution Styrene-Butadiene) 고무를 혼용하여 원료고무로 사용하며, 내마모 및 내발열 성능이 우수한 카본 블랙을 사용함으로써 내마모성, 제동 성능 및 내구성능을 동시에 향상시킬 수 있다. As described in detail above, a high-polymerization nitricium-butadiene rubber having a low glass transition temperature, which is advantageous for abrasion performance, and a solution-polymerized styrene-butadiene, which is advantageous for braking performance, in a certain ratio of natural rubber. -Butadiene) A mixture of rubber is used as a raw material rubber, and carbon black, which has excellent wear and heat resistance, can be used to improve abrasion resistance, braking performance and durability.
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