KR100888135B1 - 내마모성능이 우수한 트레드용 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마모성능이 우수한 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌 함량이 15~30중량%, 비닐 함량이 8~15중량%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 40~50중량부, 유화중합 스티렌부타디엔고무 15~25중량부 및 부타디엔고무 25~35중량부로 이루어진 원료고무에 내마모 성능이 우수한 카본블랙 50~70중량부를 포함하므로써 마모 성능이 향상되면서 연비 성능이 우수한 트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

Description

내마모성능이 우수한 트레드용 고무조성물{TREAD RUBBER COMPOSITION HAVING IMPROVED ABRASION RESISTANCE}
본 발명은 트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료고무중에 저스티렌(low styrene) 및 저비닐(low vinyl) 함량을 갖는 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR), 유화중합 스티렌부타디엔고무 및 부타디엔고무를 혼합하여 원료고무로서 사용하고 충전제로서 내마모 성능이 우수한 카본블랙을 사용하므로써 마모성능이 향상된 트레드용 고무조성물에 관한 것이다.
자동차 기술 및 도로가 발전함에 따라 자동차에 대한 소비자의 요구 수준이 다양해지고 있으며, 차량의 지지 및 이동수단인 타이어에 있어서도 소비자의 요구성능이 점차 증가하고 고급화함에 따라 최근에 개발되는 타이어들은 고스티렌 함량을 갖는 고무를 포함하는 타이어 고무조성물을 사용하여 핸들링(Handling) 성능을 향상시켜 왔다.
그러나 고스티렌 함량을 갖는 고무조성물은 타이어의 제동 성능이 우수하지만 마모 성능이 상대적으로 하락하는 문제점이 있다. 즉, 고스티렌 함량을 갖는 고무를 이용하면 핸들링 및 제동 성능이 우수한 고성능 타이어를 제조할 수 있지만 타이어의 마모가 빨리 진행되어 차량의 주행시 타이어의 마모에 의한 사고 유발성이 증가하는 한편 타이어의 교체 주기가 빨라져서 경제적인 손실이 발생하는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 저스티렌(low styrene) 및 저비닐(low vinyl) 함량을 갖는 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR), 유화중합 스티렌부타디엔고무 및 부타디엔고무를 혼합하여 원료고무로서 사용하고 충전제로서 내마모 성능이 우수한 카본블랙을 사용하므로써 마모성능이 향상되면서 제동성능 및 연비 성능이 우수한 트레드용 고무조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무조성물은, 원료고무와 통상적인 첨가제를 포함하여 이루어지며, 상기 원료고무로서, 원료고무 100중량부를 기준으로, 스티렌 함량이 15~30중량%, 비닐 함량이 8~15중량%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 40~50중량부, 유화중합 스티렌부타디엔고무 15~25중량부 및 부타디엔고무 25~35중량부로 이루어진 원료고무에 내마모 성능이 우수한 카본블랙 50~70중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 저스티렌 함량 및 저비닐 함량을 갖는 용액중합 스티렌부타디엔고무, 유화중합 스티렌부타디엔고무 및 부타디엔 고무를 혼합한 원료고무를 사용하고, 충전제로서 내마모 성능이 우수한 카본블랙을 사용하므로써 경도, 인장강도 및 동적물성 등은 동등 수준 또는 그 이상으로 향상시키며, 마모성능 및 발열특성을 크게 개선시키는 효과가 있다.
본 발명에서 사용되는 용액중합 스티렌부타디엔고무는, 스티렌 함량이 15~30중량%이고, 비닐 함량이 8~15중량%인 것이 바람직하다. 상기 스티렌 함량이 15중량% 미만인 경우에는 트랙션 성능이 나빠지는 경향이 있고, 30중량%를 초과하는 경우에는 트랙션 성능은 우수해지는 반면 마모성능과 회전저항 성능은 저하하는 경향이 있다. 또한, 상기 비닐 함량이 8중량% 미만인 경우에는 회전저항 성능이 저하하고, 15중량%를 초과하는 경우에는 회전저항 성능은 우수하지만, 마모성능이 저하하는 경향이 있다.
본 발명에서는 원료고무로서 스티렌 함량과 비닐 함량이 상기 범위에 속하는 용액중합 스티렌부타디엔고무를 40~50중량부, 일반 유화중합 스티렌부타디엔고무 15~25중량부 및 부타디엔 고무 25~35중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 각 고무의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 마모성능이 저하하는 경향이 있다.
본 발명에서 사용되는 카본블랙은 충전제로서 사용되는 것으로서, 요오드 비표면적이 135~145mg/g이고, DBP흡착가가 125~135ml/100g인 것이 바람직한데, 요오드 비표면적이 135mg/g 미만인 경우에는 내마모성이 하락하여 바람직하지 않고, 145mg/g을 초과하는 경우에는 분산 성능이 하락하여 바람직하지 않으며, DBP흡착가가 125ml/100g 미만인 경우에는 내마모 성능이 하락하여 바람직하지 않고, DBP흡착가가 135ml/100g을 초과하는 경우에는 분산성이 하락하여 바람직하지 않다. 상기 카본블랙의 사용량은 50~70중량부인 것이 바람직한데, 50중량부 미만인 경우에는 필러 로딩량이 적어서 내마모성이 하락하여 바람직하지 않고, 70중량부를 초과하는 경우에는 고무 매트릭스에 대한 카본블랙의 분산에 불리하여 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 일반적인 트레드 고무 조성물에 첨가되는 통상의 첨가제들, 예로서 일반적인 아연화, 스테아린산, 유황 및 촉진제를 더 배합할 수 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
본 발명에 사용되는 용액중합 스티렌부타디엔고무와 유화중합 스티렌부타디엔고무의 스티렌 함량과 비닐 함량 및 유리전이온도(Tg)를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
고무종류 스티렌 함량(중량%) 비닐 함량(중량%) Tg(℃)
S-SBR A1) 25 10 -71
S-SBR B2) 18 11 -78
E-SBR A3) 23.5 - -49
E-SBR B4) 40.5 - -30
주) 1) 제품명 TURF-2530(아사이사제)
2) 제품명 TURF-1534(아사이사제)
3) 제품명 SBR-1712(금호석유화학사제)
4) 제품명 SBR-1721(금호석유화학사제)
하기 표 2의 조성대로 실시예 및 비교예의 타이어 트레드 고무 조성물을 제조한 후 각 고무 조성물을 160℃에서 20분 동안 가류시킨 후, 고무 시편을 제조하여 그 물성을 ASTM 규격에 따라 레오미터(Rhoemeter), 인장물성, 동적물성, 무늬 점도, 마모, 리바운드, 발열 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
표 2
(단위: 중량부)
항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2
S-SBR A - - 45 -
S-SBR B - 45 - 45
E-SBR A 80 - - -
E-SBR B - 20 20 20
BR 20 35 35 35
필러(N103) 60 - 60 60
필러(N375) - 60 - -
활성제(ZnO#S) 3 3 3 3
노화방지제 2 2 2 2
왁스 2 2 2 2
활성화제 2 2 2 2
연화제 2 2 3 3
가류제 1.5 1.5 1.5 1.5
촉진제(CZ) 1.4 1.4 1.4 1.4
촉진제(DPG) 0.2 0.2 0.2 0.2
표 3
Figure 112007078206149-pat00001
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고무조성물을 사용한 실시예 1과 2는 비교예와 비교시 레오미터, 인장물성, 동적물성 등은 동등 수준이면서 마모성능 및 발열특성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 원료고무와 카본블랙을 포함하여 이루어지는 타이어 트레드용 고무조성물에 있어서, 상기 원료고무로서, 원료고무 100중량부를 기준으로, 스티렌 함량이 15~30중량%, 비닐 함량이 8~15중량%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 40~50중량부, 유화중합 스티렌부타디엔고무 15~25중량부 및 부타디엔고무 25~35중량부로 이루어진 원료고무에 요오드 비표면적이 135~145mg/g이고, DBP흡착가가 125~135ml/100g인 카본블랙 50~70중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
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