KR100741402B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 2종의 고비닐함량의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 원료고무로 사용하고, 충전제로서 실리카만을 적용하므로써 회전저항을 최소화하여 연비성능을 최대화할 수 있고, 마모성능을 보완한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Rubber compositions for tire tread}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 2종의 고비닐함량의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 원료고무로 사용하고, 충전제로서 실리카만을 적용하므로써 회전저항을 최소화하여 연비성능을 최대화할 수 있고, 마모성능을 보완한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
최근 지구환경문제의 개선으로 저연비 자동차의 개발이 요구되는데, 차량 연비의 약 15%를 차지하는 타이어 역시 회전저항 감소방안이 여러가지로 연구되고 있다.
타이어는 사용중에 회전운동이 반복되면서 변형을 받고, 변형에 수반하는 히스테리시스 손실에 의해 에너지 손실이 일어난다. 이러한 에너지손실을 줄이기 위해서 카본블랙의 양을 줄이거나, 입자경이 큰 카본블랙을 배합하거나, 카본블랙의 분산성을 개선시키는 등 저발열성 고무 조성물이 개발되고 있다.
일본 특허공개번호 2001-164051호에 따른 타이어용 고무 조성물은, 고무성분 100중량부에 대하여 카본블랙 및 실리카의 합계량이 40~100중량부가 되도록 배합하고, 또한 알킬렌 산화물 구조를 갖는 중합물을 카본블랙 및 실리카의 합계량에 대 하여 2~20중량% 배합한 것을 특징으로 하고, 일본 특허공개번호 2002-265678호의 타이어용 고무 조성물은 시스(cis) 함량이 높은 폴리부타디엔(a) 20~80중량%와, (a)이외의 디엔계 고무(b) 80~20중량%로 이루어진 고무 성분 (a)+(b) 100중량부와 카본블랙(c) 15~55중량부 및 실리카(d) 5~40중량부로 이루어진 타이어용 실리카 배합 고무 조성물이고, 시스 함량이 높은 폴리부타디엔(a)의 마이크로구조가 시스 1,4-구조 65~95% 및 1,2-구조 4~30%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 종래의 기술은 트랙션 성능을 위하여 스티렌-부타디엔 고무를 적용하였고, 웨트성능이 우수한 실리카를 충전제로서 적용하였으며, 히스테리시스 손실을 최소화하기 위해서 충전제의 양을 줄였지만, 고무 조성물의 충분한 보강이 이루어지지 않았기 때문에 인열 강도가 약하고 내마모성이 적은 문제점이 있었고, 천연고무를 사용하여 회전저항을 줄이면 조종 안정성이 떨어져서 양 특성을 동시에 만족시키는 것이 어려웠다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 타이어의 핸드링 성능을 향상시키면서, 조정안정성과 회전저항 특성이 우수하고, 마모성능이 보완된 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 높은 비닐함량을 갖는 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 94% 이상의 시스구조를 갖는 부타디엔 고무로 이루어진 혼합고무 100중량부에 대하여 충제로서 실리카만을 50~80중량부 포함하여 이루 어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 스티렌 함량이 10~30중량%, 비닐함량이 40~80중량%이고, Tg가 -35~-55℃인 용액중합 SBR 1과 스티렌 함량이 10~30중량%, 비닐함량이 40~80중량%이고, Tg가 -10~-30℃인 용액중합 SBR 2를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 모두 스티렌 함량이 10~30중량%, 비닐함량이 40~80중량%인 것이 바람직한데, 스티렌 함량이 10중량% 미만인 경우에는 핸드링 성능이 부족하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 회전저항 성능과 물성이 하락하며, 비닐함량이 40중량% 미만인 경우에는 회전저항 성능이 하락하고, 80중량%를 초과하는 경우에는 물성이 하락하여 바람직하지 않다. 상기 용액중합 SBR 1의 Tg가 -35℃를 초과하는 경우에는 마모성능과 스노우 성능이 하락하고, -55℃ 미만인 경우에는 핸드링 성능이 하락하며, SBR 2의 Tg가 -10℃를 초과하는 경우에는 마모성능이 하락하고, -30℃ 미만인 경우에는 핸드링 성능이 하락하여 바람직하지 않다.
또한, 상기 2종의 용액중합 SBR은 각각 30~60중량부씩 사용하는 것이 바람직한데, 상기 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무의 각각의 사용량이 30중량부 미만인 경우에는 핸드링 성능 및 회전저항 성능이 저하하고, 60중량부를 초과하는 경우에는 마모성능이 하락하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 94% 이상의 시스구조를 갖는 부타디엔 고무는 10~30중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 10중량부 미만인 경우에는 마모성능이 하락하 고, 30중량부를 초과하는 경우에는 마모성능은 우수하지만, 핸드링 성능과 회전저항 성능이 하락하므로 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 실리카는 50~80중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 50중량부 미만인 경우에는 마모성능이 하락하고, 80중량부를 초과하는 경우에는 회전 저항성능이 하락하여 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 커플링제, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 아로마틱 오일, 황, 촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당 분야에서는 공지이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 및 비교예의 고무 조성물을 제조하고, 각각의 동적특성 및 마모특성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
그리고, 표 2에는 사용된 용액중합 SBR의 스티렌 함량, 비닐 함량 및 Tg를 나타내었다.
[표 1] 고무 조성물 조성과 동적특성
(단위:중량부)
구분 비교예 1 비교예 2 실시예
용액중합-스티렌부타디엔고무1 용액중합-스티렌부타디엔고무2 부타디엔 고무 천연 고무 30 40 - 30 60 - 20 - 40 40 20 -
카본블랙 실리카 방향족 오일 커플링제 32.4 30 12 2.4 0 70 15 6.4 0 70 15 6.4
인장물성 경도 300%-모듈러스 인장강도(kg/㎠) 신율(%) 64 125 160 350 66 101 110 379 74 133 182 452
동적 점탄성 Tg 0℃ Tanδ 70℃ Tanδ -23 0.280 0.115 -37℃ 0.224 0.132 -27℃ 0.295 0.107
마모성능 DIN 0.138 0.118 0.105
[표 2]
항 목 스티렌 비닐 Tg
용액중합 스티렌-부타디엔 고무1 15 57 -43℃
용액중합 스티렌-부타디엔 고무2 20 72 -27℃
부타디엔 고무 시스-함량 94% 이상 -103℃
이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 2종의 고비닐함량의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 원료고무로 사용하고, 충전제로서 실리카만을 적용하므로써, 회전저항을 최소화하여 연비성능을 최대화할 수 있고, 마모성능을 보완할 수 있다.

Claims (1)

  1. 스티렌 함량이 10~30중량%, 비닐함량이 40~80중량%이고, Tg가 -35~-55℃인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30~60중량부와 스티렌 함량이 10~30중량%, 비닐함량이 40~80중량%이고, Tg가 -10~-30℃인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30~60중량부 및 94% 이상의 시스구조를 갖는 부타디엔 고무 10~30중량부로 이루어진 혼합고무 100중량부에 대하여 충전제로서 실리카만을 50~80중량부 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
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