KR100871990B1 - 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함하는 타이어트레드 고무조성물 - Google Patents

카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함하는 타이어트레드 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함하는 원료고무에 충전제를 함유하여 마모성능, 연비성능 및 제동성능이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber), 타이어

Description

카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition comprising Carboxylated Liquid Isoprene Rubber}
본 발명은 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함하는 원료고무에 충전제를 함유하여 마모성능, 연비성능 및 제동성능이 향상된 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
일반적으로 실리카를 혼합한 고무조성물은 젖음 마찰성 및 연비성능이 카본블랙이 혼합된 고무조성물에 비하여 우수하지만, 마모성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 실리카 컴파운드의 젖음 마찰성과 연비성능과 같은 우수한 성능에도 불구하고 마모성능이 저하되는 문제를 보완하고자 커플링제를 사용하여 고분자와 실리카의 상호작용을 향상시키는 배합시스템을 사용하였고, 카본블랙의 구조를 변경 하여 마모성능 및 연비성능을 향상시키고자 많은 등급의 카본블랙이 사용되어 왔다.
그러나 이러한 시도들은 특정 고분자 시스템에서만 사용되어졌고, 또한 고분자시스템이 변경되어 평가된 경우에는 일정한 보강제 시스템을 사용하여 그 사용상의 제한점이 있었다.
한편, 승용차용 타이어 트레드에 사용되는 고무 조성물은 제동성능이 양호한 합성고무의 사용량이 필수적으로 많아야 하는데, 이에 따라 여러 성능 중 연비성능 및 마모성능의 저하가 우려되는 문제가 있다.
본 발명은 마모성능 및 연비성능, 제동성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)를 포함하는 원료고무 및 충전제 를 함유함으로써 마모성능 및 연비성능, 제동성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)고무를 포함하는 원료고무 및 충전제를 함유한 타이어 트레드 고무조성물은 여러 가지 물성이 우수할 뿐만 아니라 마모손실이 낮아 마모성능에 유리하며, 고온에서 이력손실(tanδ 60℃)이 낮아져 연비성능이 유리하며, 또한 제동성능(tanδ 0℃)도 우수하다.
본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 카르복실레이티드 액상 이소 프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여 충전제 50∼80중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.
본 발명에서 원료고무는 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무를 포함한다.
본 발명에서 원료고무는 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무와 천연고무 또는 합성고무가 혼합된 혼합고무를 나타낸다.
본 발명에서 원료고무는 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무와 천연고무 또는 2종 이상의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 나타낸다.
본 발명에서 원료고무 100중량부 중에 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무는 5∼10중량부를 포함한다.
본 발명에서 원료고무 100중량부 중에 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무 5∼10중량부와 천연고무 또는 합성고무가 90∼95중량부 혼합된 혼합고무를 나타낸다.
본 발명에서 원료고무 100중량부 중에 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무 5∼10중량부와 천연고무 또는 2종 이상의 합성고무가 90∼95중량부 혼합된 혼합고무를 나타낸다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 이소프렌 고무, 에피클로로 히드린고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 이소프렌부타디엔고무, 폴리우레탄고무, 불소고무, 실리콘고무, 에틸렌프로필렌고무, EPDM고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세테이트고무, 아크릴고무, 니트 릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 원료고무의 성분인 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무는 하기 구조식(1)로 표시되며, 하기 (1) 내지 (3) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 특성을 갖는 것을 사용할 수 있다.
Figure 112007068930399-pat00001
<구조식 (1)>
(1)중량평균분자량이 20,000∼30,000
(2)유리전이온도는 -55℃ ∼ -65℃
(3)분자당 카르복시기는 3∼10개
상기 구조식(1)의 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무는 고무 배합물에 첨가되어 반응시 말단의 환 구조가 열리면서 카르복시기가 생성된다.
본 발명에서 원료고무의 성분인 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무는 원료고무 100중량부 중 5중량부 미만 사용하는 경우에는 마모 및 연비향상 효과가 적고, 10중량부를 초과할 경우에는 가공성 측면에서 불리하며 물성저하 및 제동성능 이 감소할 우려가 있다.
따라서 본 발명에서 본 발명에서 원료고무의 성분인 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무는 원료고무 100중량부 중 5∼10중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 충전제는 카본블랙(carbon black), 실리카(silica), 탄산칼슘(CaCO3), 클레이(Clay), 탈크(Talc), 운모(mica), 일라이트(illite), 카올린(kaolin), 토르말린(tourmaline), 맥반석(elvan), 자수정(amethyst), 황토(yellow stone) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 원료고무 100중량부에 대하여 50∼80중량부를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 상기 충전제의 함량이 만일 원료고무 100중량부에 대하여 50중량부 미만 사용하는 경우에는 연비향상에 실질적인 효과를 발휘하지 못하고, 80중량부를 초과할 경우에는 가공성 및 마모성능에 악영향을 미칠 우려가 있다.
따라서 본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 상기 충전제는 원료고무 100중량부에 대하여 50∼80중량부를 사용하는 것이 좋다.
상기 충전제의 일예로서 실리카는 BET 115∼140m2/g인 고분산성 실리카를 사용할 수 있다.
상기 충전제의 일예로 실리카를 사용하는 경우, 실리카와 원료고무와의 혼화성 및/또는 분산성 향상을 위해 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 커플링제는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 이때 실란 커플링제에서 실란은 실리카의 사용량에 따라 적의 선택할 수 있으며, 일예로 실리카 사용량의 8％ 이내, 바람직하게는 실리카 사용량의 1∼8％를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에 대하여 다양한 성분, 함량을 적용한바, 본 발명의 목적에 부합하는 타이어 트레드 고무조성물을 얻기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 타이어용 고무조성물이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 충전제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충진제, 노화방지제, 활성제, 공정오일, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 본 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어 에 있어서, 타이어는 승용차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 오토바이용 타이어, 항공기용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 실시예, 비교예, 시험예에 의하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 설명하기 위한 하나의 일예일 뿐 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
부타디엔 고무(BR) 35중량부, 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR) 60중량부 및 카르복실레이티드 액상 아이소프렌(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)고무 5중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 5중량부, 실리카 65중량부, 왁스 2중량부, 실란 커플링제(실란(트리에톡시실리테트라설파이드, TESPT)) 5.2중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 4중량부를 반버리 믹서에 넣고 혼합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 2.2중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide, CZ) 2.8중량를 첨가하고 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 실리카는 BET 130±5m2/g인 고분산 실리카를 사용하였다.
하기 표 1에 고무성분의 조성을 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
부타디엔 고무(BR) 30중량부, 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR) 60중량부 및 카르복실레이티드 액상 아이소프렌(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber)고무 10중량부로 이루어진 원료고무 100중량부 사용하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예>
부타디엔 고무(BR) 40중량부, 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR) 60중량부로 이루어진 원료고무 100중량부 사용하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 실시예 및 비교예 고무조성(단위 : 중량부)
비교예 실시예1 실시예2
S-SBR 60 60 60
BR 40 35 30
Carboxylated Liquid Isoprene Rubber - 5 10
카본블랙 5 5 5
실리카 65 65 65
커플링제 5.2 5.2 5.2
산화아연 3 3 3
스테아린산 2 2 2
노화방지제 4 4 4
왁스 2 2 2
황 2.2 2.2 2.2
가류촉진제 2.8 2.8 2.8
<시험예>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300%모듈러스, 인장강도, 내마모특성, tanδ0℃, tanδ60℃ 등의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예 고무시편의 물성
비교예 실시예1 실시예2
경도 67 67 68
300％ 모듈러스 144 137 138
인장강도 170 181 175
내마모특성(g) 0.112 0.106 0.055
tanδ0℃ 0.445 0.451 0.460
tanδ60℃ 0.107 0.104 0.098
*Tan δ 0℃ : 타이어의 성능 중 젖은 상태의 제동력(wet traction) 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 높을수록 우수하다.
*Tan δ 60℃ : 타이어의 성능 중 회전저항 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 낮을수록 우수하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
    하기 구조식(1)로 표시되고, 하기 (1) 내지 (3) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 특성을 갖는 카르복실레이티드 액상 이소프렌 고무(Carboxylated Liquid Isoprene Rubber) 5∼10중량부와; 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 이소프렌 고무, 에피클로로 히드린고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 이소프렌부타디엔고무, 폴리우레탄고무, 불소고무, 실리콘고무, 에틸렌프로필렌고무, EPDM고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세테이트고무, 아크릴고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무의 군으로부터 선택된 2종 이상의 합성고무가 90∼95중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 BET 115∼140m2/g인 고분산성 실리카(silica), 탄산칼슘(CaCO3), 클레이(Clay), 탈크(Talc), 운모(mica), 일라이트(illite), 카올린(kaolin), 토르말린(tourmaline), 맥반석(elvan), 자수(amethyst), 황토(yellow stone) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 충전제 50∼80중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
    Figure 112008064947158-pat00002
    <구조식 (1)>
    (1)중량평균분자량 20,000∼30,000
    (2)유리전이온도 -55℃ ∼ -65℃
    (3)분자당 카르복시기는 3∼10개
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 특허청구범 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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