KR100738677B1 - Tire tread composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 승용차 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실란커플링제가 처리된 천연제올라이트를 첨가하여 보강충진제의 분산성을 향상시킴으로써 인장물성을 비롯한 스노우 성능 및 내마모 특성이 우수한 승용차 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a tread rubber composition for a passenger car tire, and more particularly, to improve the dispersibility of the reinforcing filler by adding a natural zeolite treated with a silane coupling agent to improve snow performance and wear resistance characteristics including tensile properties. The present invention relates to a tread rubber composition.
타이어의 구성에 있어서, 트레드는 타이어의 요구특성을 발현하는 중요한 구성성분의 하나로서 타이어의 트레드는 트레드 표면에 형성된 패턴, 트레드 고무의 구성성분에 따라 그 특성이 달라진다. In the configuration of a tire, the tread is one of the important components that express the required characteristics of the tire, the tread of the tire varies depending on the pattern formed on the surface of the tread, the composition of the tread rubber.
타이어의 트레드 고무는 차량의 이동시 지면과 직접 접촉하여 마모가 잘 발생하기 때문에 특히 내마모성이 중요하기 때문에 하드계 카본블랙을 적용하고 있다. 최근 타이어 주행시 요구되어지는 성능도 고도화되고 특히 고내마모성과 저발열성을 겸비하는 것이 중요하다. 카본블랙은 비표면적과 구조가 크면 내마모성은 증대하지만 반면 발열성이 높게 되므로 양특성에는 이율배반적인 관계가 있어 트레드 고무조성물에 고내마모성과 저발열성을 동시에 부여하는 것은 상당히 어려운 문 제이다. Tread rubber of tires uses hard carbon black because it is particularly important for abrasion resistance because the wear occurs because it is in direct contact with the ground when the vehicle moves. In recent years, the performance required for tire driving is also advanced, and it is particularly important to have high wear resistance and low heat generation. Carbon black has a high specific surface area and structure, but wear resistance is high, whereas heat generation is high, so there is a trade-off between the two properties. Therefore, it is very difficult to simultaneously provide high wear resistance and low heat generation to the tread rubber composition.
이 문제를 해결하기 위해 단일 또는 혼합물로 이루어진 원료고무에 단일 또는 이종의 보강충진제를 사용하여 사용조건 및 요구특성을 만족하는 고무조성물을 제공할 수 있으나 이는 내구력, 승차감, 소음, 진동, 조종안정성, 내마모특성 등의 서로 다른 특성을 조절하는 데 어려운 문제가 있다. In order to solve this problem, a single or heterogeneous reinforcing filler may be used to provide a rubber composition that satisfies the conditions of use and required characteristics, but it may include durability, ride comfort, noise, vibration, steering stability, There is a difficult problem in controlling different characteristics such as wear resistance.
이를 해결하기 위해 이종의 충진제의 원료고무 내에서의 분산성 향상을 위해 선택된 충진제에 실란 커플링제를 처리하는 방안이 제시되고 있다. 이 경우 보강충진제들이 고무내에서 어느 정도 잘 분산되는가 하는 분산성이 주요한 관건으로서 보강충진제의 분산이 어느 수준 이하로 낮게 되면 도리어 배합고무의 인장물성 및 내마모특성과 같은 제반물성이 하락하는 문제가 있다. In order to solve this problem, a method of treating a silane coupling agent with a selected filler to improve dispersibility in raw rubber of heterogeneous fillers has been proposed. In this case, the dispersibility of how well the reinforcing fillers are dispersed in the rubber is the main issue. When the dispersion of the reinforcing fillers is lowered to a certain level, there is a problem that the overall physical properties such as tensile and wear resistance of the compounded rubber decrease. have.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 실란커플링제가 처리된 천연제올라이트를 첨가하여 보강충진제의 분산성을 향상시킴으로써 인장물성을 비롯한 스노우성능 및 내마모특성이 우수한 승용차 타이어용 트레드 고무조성물의 제공하는데 있다. It is proposed to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention by adding a natural zeolite treated with a silane coupling agent to improve the dispersibility of the reinforcing filler, snow performance and wear resistance characteristics including tensile properties An excellent tread rubber composition for passenger car tires is provided.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 공지의 승용차 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 실란커플링제로 처리한 천연제올 라이트 2~10 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 승용차 타이어용 트레드 고무 조성물을 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention is a passenger car tire, comprising: 2 to 10 parts by weight of a natural zeolite treated with a silane coupling agent in a known tread rubber composition for passenger car tires. For a tread rubber composition.
상기에서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트는 천연제올라이트 60~90 wt% 및 실란커플링제 10~40wt%임을 특징으로 한다.The natural zeolite treated with the silane coupling agent is characterized in that 60 to 90 wt% natural zeolite and 10 to 40wt% silane coupling agent.
상기에서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트는 비중이 1.51±0.5, 공극률이 0.25±0.15임을 특징으로 한다.Natural zeolite treated with the silane coupling agent is characterized in that the specific gravity is 1.51 ± 0.5, the porosity is 0.25 ± 0.15.
상기에서, 천연제올라이트는 클리놉틸로라이트(Clinoptilolite), 애널사임(Analcime), 모더나이트(Modernite), 에리오나이트(Erionite) 또는 페리어라이트(Ferrierite) 중에서 어느 하나 이상 선택되어 사용될 수 있다.In the above, the natural zeolite may be selected from at least one selected from clinoptilolite, Analyme, Modernite, Erionite or Ferrierite.
상기에서, 실란 커플링제는 머캅토 실란, 글리시딜 실란, 아미노 실란 중에서 어느 하나 이상 선택되어 사용될 수 있다.In the above, the silane coupling agent may be selected from any one or more of mercapto silane, glycidyl silane, amino silane.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 스노우 성능이 향상된 승용차 타이어용 트레드 고무조성물은 공지의 승용차 타이어용 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 실란커플링제가 처리된 제올라이트 2~10 중량부 포함하여 인장 물성을 비롯한 스노우 성능 및 내마모특성을 향상시킬 수 있다.The tread rubber composition for passenger car tires having improved snow performance according to the present invention includes, in the known tread rubber composition for passenger car tires, including 2 to 10 parts by weight of zeolite treated with a silane coupling agent based on 100 parts by weight of raw material rubber, including tensile properties. Snow performance and wear resistance can be improved.
상기에서 원료고무는 천연고무 또는 합성고무를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 합성고무는 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 에피클로로 히드린고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 우레탄고무, 불소고무, 실리콘고무, 아크릴고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In the above, the raw rubber may be used alone or mixed with natural rubber or synthetic rubber. Synthetic rubber may be any one or more selected from styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, epichlorohydrin rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, urethane rubber, fluorine rubber, silicone rubber, acrylic rubber.
본 발명에서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트는 보강충진제인 카본블랙 및 실리카의 분산성을 개선시켜 인장물성을 비롯한 스노우 성능 및 내마모특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 이러한 실란 커플링제로 처리된 천연제올라이트는 원료고무 100 중량부에 대해 2 중량부 미만 사용하면 물성은 유지되나 스노우성능, 내마모특성의 개선효과가 나타나지 않는다. 또한, 10 중량부 초과 사용하면 배합시 분산성이 불량하여 물성이 감소하며 스노우 성능, 내마모특성이 하락할 우려가 있다. The natural zeolite treated with the silane coupling agent in the present invention may improve the dispersibility of carbon black and silica, which are reinforcing fillers, and improve snow performance and wear resistance, including tensile properties. In the present invention, the natural zeolite treated with such a silane coupling agent is used in less than 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber, but the physical properties are maintained, but there is no improvement in snow performance and wear resistance. In addition, when the content is more than 10 parts by weight, the dispersibility is poor at the time of compounding, the physical properties are reduced, there is a fear that snow performance, wear resistance characteristics are reduced.
본 발명에서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트는 천연제올라이트 60~90 wt% 및 실란커플링제 10~40wt%로 이루어지는 것이 바람직하다.In the present invention, the natural zeolite treated with the silane coupling agent is preferably composed of 60 to 90 wt% of the natural zeolite and 10 to 40 wt% of the silane coupling agent.
상기 천연제올라이트는 클리놉틸로라이트(Clinoptilolite), 애널사임(Analcime), 모더나이트(Modernite), 에리오나이트(Erionite), 페리어라이트(Ferrierite)의 천연제올라이트 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 비중은 1.51±0.5, 공극률은 0.25±0.15인 것을 사용하는 것이 바람직하다. The natural zeolite may be any one or more selected from clinoptilolite, analimme, modernite, erionite, ferrierite, and natural zeolite. It is preferable to use a specific gravity of 1.51 ± 0.5 and a porosity of 0.25 ± 0.15.
본 발명에서 실란 커플링제는 머캅토 실란, 글리시딜 실란, 아미노 실란 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In the present invention, the silane coupling agent may use any one or more selected from mercapto silane, glycidyl silane, and amino silane.
본 발명은 상기에서 언급한 천연제올라이트, 보강충진제 외에 종래 승용차 타이어용 고무 스노우 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 공정오일, 노화방지제, 가류제, 가류촉진제를 포함하는 각종 첨가제를 포함할 수 있다. The present invention may include various additives including an active agent, a process oil, an antioxidant, a vulcanizing agent, and a vulcanization accelerator, which are used in rubber snow tread rubber compositions for conventional passenger car tires in addition to the natural zeolite and reinforcing filler mentioned above.
본 발명은 위에서 언급한 트레드 고무조성물을 이용하여 통상적인 방법으로 제조한 트레드 고무를 함유하는 승용차용 타이어를 포함한다.The present invention includes a tire for a passenger car containing the tread rubber produced by a conventional method using the tread rubber composition mentioned above.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트의 첨가한 트레드 고무조성물은 충진제의 분산성이 개선되어 인장물성을 비롯한 제반물성과 스노우성능(웨트스키드저항), 내마모특성(PICO마모)이 향상됨을 알 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the added tread rubber composition of the natural zeolite treated with the silane coupling agent improves the dispersibility of the filler so that various properties such as tensile properties, snow performance (wet skid resistance), and abrasion resistance characteristics (PICO Wear) can be seen.
이하 본 발명을 다음의 비교예 및 실시예에 의해 설명하고자 한다. 다만, 이들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 비교예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following comparative examples and examples. However, these are only presented to understand the content of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to these comparative examples and examples.
<비교예>Comparative Example
하기의 표 1과 같은 조성을 이용하여 승용차 타이어용 트레드 고무를 제조하였다. Tread rubber for passenger car tires was prepared using the composition shown in Table 1 below.
원료 고무로서 천연고무 50 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 20 중량부 및 부타디엔 고무 30 중량부로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 실리카 30 중량부, 실란커플링제 3 중량부, 공정오일 40 중량부, 스테아린 산 2 중량부, 노화방지제 2 중량부, 아연화 3 중량부, 가류제 2.0 중량부, 가황촉진제 2.0 중량부를 160℃에서 20분간 가류하여 고무 시편을 제조하였다.50 parts by weight of carbon black, 30 parts by weight of silica, 3 parts by weight of silane coupling agent, process oil with respect to 100 parts by weight of raw material rubber consisting of 50 parts by weight of natural rubber, 20 parts by weight of styrene-butadiene rubber and 30 parts by weight of butadiene rubber as raw material rubber A rubber specimen was prepared by vulcanizing 40 parts by weight, 2 parts by weight of stearic acid, 2 parts by weight of antioxidant, 3 parts by weight of zinc, 3 parts by weight of vulcanizing agent, and 2.0 parts by weight of vulcanization accelerator at 160 ° C. for 20 minutes.
<실시예1>Example 1
하기의 표 1과 같은 조성을 이용하여 승용차 타이어용 트레드 고무를 제조하 였다. Tread rubber for passenger car tires was prepared using the composition shown in Table 1 below.
원료 고무로서 천연고무 50 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 20 중량부 및 부타디엔 고무 30 중량부로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 실리카 30 중량부, 실란커플링제 3 중량부, 공정오일 40 중량부, 스테아린 산 2 중량부, 노화방지제 2 중량부, 아연화 3 중량부, 실란커플링제 처리한 천연제올라이트 2 중량부, 가류제 2.0 중량부, 가황촉진제 2.0 중량부를 160℃에서 20분간 가류하여 고무 시편을 제조하였다.50 parts by weight of carbon black, 30 parts by weight of silica, 3 parts by weight of silane coupling agent, process oil with respect to 100 parts by weight of raw material rubber consisting of 50 parts by weight of natural rubber, 20 parts by weight of styrene-butadiene rubber and 30 parts by weight of butadiene rubber as raw material rubber 40 parts by weight, 2 parts by weight of stearic acid, 2 parts by weight of anti-aging agent, 3 parts by weight of zinc, 2 parts by weight of natural zeolite treated with silane coupling agent, 2.0 parts by weight of vulcanizing agent, 2.0 parts by weight of vulcanization accelerator for 20 minutes Rubber specimens were prepared.
상기에서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트는 비중이 1.51이며, 천연제올라이트 80 wt%및 실란커플링제 20wt%로 이루어져 있다.The natural zeolite treated with the silane coupling agent has a specific gravity of 1.51, and is composed of 80 wt% of the natural zeolite and 20 wt% of the silane coupling agent.
상기 천연제올라이트는 클리놉틸로라이트(Clinoptilolite)로 비중이 1.51, 공극률이 0.25이고, 실란 커플링제는 머캅토 실란을 사용하였다. The natural zeolite has a specific gravity of 1.51 and a porosity of 0.25 as clinoptilolite, and a mercapto silane was used as the silane coupling agent.
<실시예2>Example 2
실란커플링제로 처리된 천연제올라이트를 5 중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성물 및 방법을 이용하여 시편을 제조하였다.Specimens were prepared using the same composition and method as in Example 1, except that 5 parts by weight of the natural zeolite treated with the silane coupling agent was used.
<실시예 3><Example 3>
실란커플링제로 처리된 천연제올라이트를 10 중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성물 및 방법을 이용하여 시편을 제조하였다.Specimens were prepared using the same composition and method as in Example 1, except that 10 parts by weight of the natural zeolite treated with the silane coupling agent was used.
표 1. 비교예 및 실시예의 조성물Table 1. Compositions of Comparative Examples and Examples
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무시편을 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300%모듈러스, 인장강도, 신장율, 리바운드, 발열, PICO마모, 웨트 스키드 저항 및 분산성을 측정하고 그 결과를 아래의 표2에 나타내었다. Rubber specimens prepared in Comparative Examples and Examples were measured for hardness, 300% modulus, tensile strength, elongation rate, rebound, heat generation, PICO wear, wet skid resistance, and dispersibility according to ASTM-related regulations. 2 is shown.
표2. 물성 측정결과 Table 2. Property measurement result
상기 표 2에서처럼 본 발명의 트레드 고무조성물에 있어서 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트의 첨가량이 증가할수록 충진제의 분산성이 개선되어 인장물성을 비롯한 제반물성과 스노우성능(웨트스키드저항), 내마모특성(PICO마모)이 향상됨을 알 수 있다.As shown in Table 2, as the amount of the natural zeolite treated with the silane coupling agent is increased in the tread rubber composition of the present invention, the dispersibility of the filler is improved, so that various properties including the tensile property and snow performance (wet skid resistance) and wear resistance characteristics It can be seen that (PICO wear) is improved.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 트레드 고무조성물은 실란커플링제로 처리된 천연제올라이트 첨가함으로써, 충진제의 분산성이 개선되어 인장물성을 비롯한 제반물성과 스노우성능(웨트스키드저항), 내마모특성(PICO마모)이 향상될 수 있다. As described above, the tread rubber composition of the present invention is improved by the addition of natural zeolite treated with a silane coupling agent, thereby improving the dispersibility of the filler, including various properties such as tensile properties, snow performance (wet skid resistance), and wear resistance (PICO). Wear) can be improved.
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