KR100782968B1 - 타이어 트레드 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정의 구조적인 특성을 가지는 2종의 원료고무를 사용함으로써 고속 주행시 요구되는 조종안정성과 제동성능이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
조종안정성*제동성능*타이어*트레드*조성물

Description

타이어 트레드 고무 조성물{Rubber composition for tire tread}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 조정안정성과 제동성능이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
근래에 UHPT 시장의 급성장으로 인해, 고속 주행시에 중요시하는 조정 안정성 및 제동성능에 대한 요구가 증대되고 있다.
이에 대한 종래기술을 살펴 보면, 대한민국 특허 공개번호 2006-0015819에서는 타이어 블록 내의 패턴을 변경하여 타이어의 제동성능을 향상시켰으며, 대한민국 특허 공개번호 2002-0037139에서는 고무의 충진제로 사용하는 카본블랙을 제올라이트로 대체시켜 타이어의 제동 성능을 향상시켰다.
또한, 대한민국 특허 공개번호 제 2001-0106737에서는 고속 경주용 자동차의 트레드용 고무 조성물로서 트랙션 성능을 향상 시키기 위하여 유화중합 스티렌 부타디엔 고무와 용액중합 스티렌 부타디엔고무을 원료고무로 사용하고 가공 오일을 90~110을 사용하였다. 그러나 상기의 특허는 경주용 자동차의 트레드용 고무 조성물로서 트랙션 성능은 우수하나, 많은 양의 가공오일이 첨가함에 따라 마모 성능 저하를 유발시킨다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제들을 해결하기 위한 것으로서, 고속 주행시 요구되는 조정안정성과 제동성능이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무로서 스티렌 함량이 20~30%, 부타디엔 내의 비닐 함량이 60~70%인 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무 40 내지 60중량부와, 스티렌 함량이 35~40%인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무 60 내지 40중량부로 이루어진 것을 사용함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 사용한 원료고무는 젖은 노면에서의 제동 성능을 향상시키기 위하여 1)스티렌 함량이 20~30%, 부타디엔 내에 비닐함량이 60~70%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무로서, 비닐 함량이 높음에 따라 고무의 유리전이온도(Tg)가 높아 제동 성능이 우수하다.
2)또한 스티렌 함량이 35~40%인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무는 스티렌 함량이 높음에 따라 고무의 유리전이온도(Tg)가 높아 제동 성능이 우수하고, 유화중 합에 의해 제조되어 용액 중합에 의해 제조된 스티렌 부타디엔 고무 대비 분자량 분포가 넓어 현장 혼합 및 압출 가공성이 우수하다.
그리고 본 발명에서는 보강성 충진제로 실리카와 카본블랙을 동시에 사용하며, 실리카의 분산성 향상을 위해 실란 커플링제를 사용한다.
상기 실리카는 수소이온지수 5 내지 8, 질소흡착비표면적 150~190㎡/g, CTAB값 150~180㎡/g의 특성을 가지는 것으로 원료고무 100중량부에 대해 70~90중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 실란 커플링제는 알콕시폴리설파이드 실란 화합물 중 비스-(트리 알콕시 실릴 프로필) 폴리설파아드(TESPD) 및 비스-3-트리에톡시 실릴프로필 테트라설파이드(TESPT) 등이 있으며, TESPT는 데구사에서 상품명 Si75로 판매되며, TESPD는 데구사에서 상품명 Si69로 카본블랙 50%와 X50S 50% 블렌드하여 상업적으로 판매되고 있다. 실란 커플링제는 실리카 함량 대비하여 5~10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카본블랙은 질소흡착비표면적 120~150㎡/g, DBP 흡유량 120~140cc/100g의 특성을 가지는 카본블랙을 원료고무 100 중량부에 대해 10~20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 가황제는 유황 가황제를 사용한다. 유황 가황제의 예는 원소 유황 또는 유황을 만들어내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황이다. 본 발명에서 사용한 유황 가황제는 원소 유황이며, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1.5 내지 2.5 중량부로 포함한다.
또한, 가황촉진제는 아민(Amine), 이황화물, 구아니딘(guanidine), 티 오(thio) 요소, 티아졸(thiazole), 티우람(thiuram), 설펜 아미드(sulfene amide) 중에서 선택된 화합물을 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.8 내지 2.0중량부로 포함한다.
노화방지제는 N-(1,3-Dimethybytyl)-N-phenyl-p-phenylenediamine(6PPD), N-phenyl-n-isopropyl-p-phenylenediamine(3PPD) 및 Poly(2.2.4-trimethyl-1.2-dihydroquinoline(RD)에서 선택된 화합물을 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 조성 이외에도 통상의 타이어 트레드 조성물에 사용되는 활성제, 가공유, 가류제 및 가류 촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명하기는 하나, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
다음 표 1과 같은 조성을 이용하여 실시예 및 비교예에 따른 타이어 고무 조성물을 제조하였다. 타이어 고무 조성물의 제조는 통상의 타이어 제조방법에 따랐으며, 특별히 한정되지 않는다.
Figure 112006085947249-pat00001
상기 표 1에서 사용된 원료고무 및 실리카의 구체적인 내용은 다음과 같다.
(1)SBR-A: 스티렌 함량 23.5%, 부타디엔 내의 비닐 함량 16%, 분자량분포 4.5, 유리전이 온도가 -50℃ 인 유화중합 방식으로 제조된 스티렌-부타디엔 고무.
(2)SBR-B: 스티렌 함량 40%, 부타디엔 내의 비닐 함량 16%, 분자량분포 4.3, 유리전이 온도가 -36℃인 유화중합 방식으로 제조된 스티렌-부타디엔 고무.
(3)SBR-C: 스티렌 함량 25%, 부타디엔 내의 비닐 함량 65%, 분자량분포 2.2, 유리전이 온도가 -28인 용액중합 방식으로 제조된 스티렌-부타디엔 고무.
(4) 카본블랙 : 질소 흡착이 140 ㎡/g, DBP 흡유량이 105 cc/100g임.
(5) 실리카: 수소이온지수가 6.6, 질소흡착가가 170㎡/g, CTAB 흡착이 160㎡/g임.
상기 비교예와 실시예의 고무 조성물에 대하여 아래 규격에 준하여 가황 특성 및 물성 시험 결과를 측정하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
- 무늬점도(ML1+4(125℃))는 ASTM 규격 D1646에 의해 측정하였다.
- 경도는 DIN 53505에 의해 측정하였다.
- 300% 모듈러스, 인장강도, 신장율은 ISO 37 규격에 의해 측정하였다.
- 점탄성은 RDS 측정기를 사용하여 0.1% 변형(strain)에 15Hz Frequency 하에서 -40℃에서 70℃ 까지 tan δ를 측정하였다.
Figure 112006085947249-pat00002
상기 표 2의 결과를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 트레드 고무 조성물에 의해 제조된 실시예의 고무는 종래 트레드 고무 조성물인 비교예의 고무 시편에 비해 마모 및 회전저항 성능을 하락시키지 않으면서도, 젖은 노면에서의 제동성능이 향상됨을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 원료고무로 스티렌 함량이 20~30%, 부타디엔 내에 비닐함량이 60~70%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무와 스티렌 함량이 35~40%인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무를 사용하고, 보강성 충진제로 실리카와 카본블랙을 사용하여 마모 및 회전저항 성능을 하락시키지 않고 유지하면서, 젖은 노면에서의 제동성능을 개선시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,
    원료고무는 스티렌 함량이 20~30%, 부타디엔 내의 비닐 함량이 60~70%인 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무 40 내지 60중량부와, 스티렌 함량이 35~40%인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무 60 내지 40중량부로 이루어지고,
    상기 조성물은 충진제로 상기 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 70~90중량부와 카본블랙을 10~20중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 실리카는 수소이온지수 5 내지 8이고, 질소흡착비표면적이 150~190㎡/g, CTAB 값이 150~180㎡/g인 것이고, 상기 카본블랙은 질소흡착비표면적이 120~150㎡/g, DBP 흡유량이 120~140cc/100g 인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
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