KR100990125B1 - 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물 - Google Patents

실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR100990125B1
KR100990125B1 KR1020080090531A KR20080090531A KR100990125B1 KR 100990125 B1 KR100990125 B1 KR 100990125B1 KR 1020080090531 A KR1020080090531 A KR 1020080090531A KR 20080090531 A KR20080090531 A KR 20080090531A KR 100990125 B1 KR100990125 B1 KR 100990125B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silica
rubber composition
rubber
organic
weight
Prior art date
Application number
KR1020080090531A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100031418A (ko
Inventor
나경주
Original Assignee
금호타이어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 금호타이어 주식회사 filed Critical 금호타이어 주식회사
Priority to KR1020080090531A priority Critical patent/KR100990125B1/ko
Publication of KR20100031418A publication Critical patent/KR20100031418A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100990125B1 publication Critical patent/KR100990125B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016—Compositions of the tread
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/56—Organo-metallic compounds, i.e. organic compounds containing a metal-to-carbon bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어 고무조성물에 있어서, 실리카/카본 복합체를 포함하도록 하여 고무와의 배합성을 실리카에 비해 높여 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물에 관한 것이다.
상기 본 발명에서 실리카/카본 복합체는, a)다공성 실리카에 유기 알루미늄을 담지하는 단계, b)상기 유기 알루미늄이 담지된 실리카를 소성하는 단계, c)소성한 유기 알루미늄이 담지된 실리카의 세공안에 유기물 단량체를 담지 및 중합하는 단계, 및 d)실리카의 세공안에 중합된 유기물을 탄화시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 얻을 수 있는 것을 사용할 수 있다.
실리카, 보강제, 실리카/카본 복합체

Description

실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물{Tire rubber composition comprising silica/carbon complex}
본 발명은 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어 고무조성물에 있어서, 실리카/카본 복합체를 포함하도록 하여 고무와의 배합성을 실리카에 비해 높여 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물에 관한 것이다.
상기 본 발명에서 실리카/카본 복합체는 a)다공성 실리카에 유기 알루미늄을 담지하는 단계, b)상기 유기 알루미늄이 담지된 실리카를 소성하는 단계, c)소성한 유기 알루미늄이 담지된 실리카의 세공안에 유기물 단량체를 담지 및 중합하는 단계, 및 d)실리카의 세공안에 중합된 유기물을 탄화시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 얻을 수 있는 것을 사용할 수 있다.
고무는 가해지는 힘의 유무에 따라 쉽게 변형되거나 회복하는 성질은 갖는다. 고무의 이러한 탄성을 이용하여 타이어, 컨베이어, 벨트 및 신발 등 다양한 제 품에 이용되며, 충격 흡수 기능을 이용하여 건축 자재로써 고층 빌딩의 진동, 특히 지진에 대한 안전성을 향상시킨다.
고무의 탄성은 가교된 고무 골격의 에너지 흡수능력에 의한 것이다. 고무의 가교밀도가 높으면 인장강도는 높고 신율은 낮기 때문에, 고무의 사용 목적에 적합하도록 가교밀도를 신중하게 조절한다. 한편, 가교밀도를 높이는데 한계가 있기 때문에 인장강도를 증가시키면서도 모듈러스(modulus)는 증가시키지 않도록 고무에 여러 종류의 충전제를 첨가한다. 카본블랙은 타이어 제조에 사용되는 고무의 정형적인 보강재로서, 타이어의 검은색은 보강재로 첨가되는 카본블랙 때문이다.
최근 보강재로서 고무에 첨가하는 실리카의 양이 크게 증가하고 있다. 실리카는 고무의 인장강도를 강화하기 위하여, 타이어 제조에 폭넓게 사용되어 왔다. 실리카 첨가로 인장강도가 크게 증가하는 이유는 실리카의 높은 기계적 안정성 때문이다. 실리카가 첨가된 고무는 낮은 회전 저항을 가지며, 연비를 높인다. 이러한 실리카의 친환경적인 특성으로 인하여 타이어에 사용되는 고무의 실리카 첨가량은 원료고무 100중량부에 대하여 70∼80중량부 또는 그 이상으로 매우 많다.
카본블랙은 고무에 대한 효과적인 보강재이긴 하지만, 카본블랙의 첨가로 회전저항과 정지 마찰 특성을 동시에 강화시킬 수는 없다. 특히 타이어에 있어서, 타이어 트레드의 회전저항 및 정지마찰 등의 특성들은 차량의 조종과 정지라는 관점에서 타이어의 성능에 매우 중요하다. 카본블랙의 첨가량이 증가할수록 고무의 정지 마찰 특성은 향상되지만, 회전저항 특성은 더욱 저하된다. 그러나 고무의 보강재로 실리카를 첨가하면 회전저항 특성과 젖은 지면 또는 빙판에 대한 접지력이 동 시에 향상된다. 실리카의 첨가로 인한 회전저항 특성과 젖은 지면 또는 빙판에 대한 접지력이 향상된 타이어를 얻기 위해 특히 타이어 트레드 고무에 실리카를 많이 첨가한다. 또한 실리카를 보강재로 사용하면, 고무에 색상을 도입할 수 있다. 실리카를 첨가하여 다양한 색상을 구현한 고무는 카본 블랙이 첨가된 검은 고무보다 높은 가격으로 판매된다.
실리카는 전술한 바와 같이 보강재로서 많은 이점을 가지고 있지만, 고무에 대한 실리카의 첨가량은 실리카의 분산성이 낮아 한계가 있다. 유기물인 고무에 무기물인 실리카 알갱이가 잘 혼합되지 않으므로 카본블랙과 실리카를 섞어 첨가하지만, 실리카 보강 배합고무의 우수한 특성 때문에 고무조성물에 실리카를 더 많이 첨가하고자 한다. 실리카를 첨가하여 고무의 인장강도를 높이려면, 실리카 알갱이가 고무에 잘 분산되어 고무 분자의 가교 결합과 얽히고 인력이 강하여 고무분자와 가깝게 접촉하여야 한다. 그러나, 실리카 알갱이는 친수성이기 때문에 고무 분자와 용이하게 혼합되지 않는다. 나아가, 고무 분자의 분자량이 크며 유동성이 낮아 실리카의 분산성이 낮다. 따라서 고무의 보강재로서 실리카를 첨가하려면 필연적으로 혼합시간이 길어지는데 이로 인해 고무의 탄성과 경제성이 저하된다.
타이어의 보강 충전제로서 카본 블랙을 실리카로 대체하는 흐름은 환경적인 우수성을 강조하기 때문이다. 고무의 물성과 안정성을 향상시킴으로써 연료 효율과 타이어의 수명을 증가시키며, 카본블랙으로부터 유기물의 배출을 억제한다. 그러므로, 실리카의 보강 성능 향상은 타이어의 성능과 환경보존의 관점에서 매우 중요하다.
실리카와 카본은 각기 이점이 많은 물질이지만 그 첨가량이 많은 경우, 고무에 적용하는데 난점도 있다. 고무 분자에 대해 실리카 알갱이의 분산성이 낮고, 고무 첨가제가 실리카 알갱이 표면에 흡착하므로 그대로 적용하기 어렵다. 여러 가지 어려운 점들은 결합제 첨가로 극복될 수 있지만, 이러한 단점을 최소화하면서 실리카의 보강 능력을 극대화하는 더 효율적인 방법의 모색이 필요하다.
본 발명은 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물 및 동 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명은 타이어 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 실리카/카본 복합체 30∼80중량부를 포함하도록 하여 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물 및 동 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명에 의해 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물 및 동 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 보강재의 하나로 사용하는 실리카/카본 복합체는 실리카와 폴리머와의 배합성을 개선시키며, 다공성 실리카와 세공내외의 표면을 부분적으로 개질시켜 실리카와 폴리머와의 결합력을 개선할 수 있다. 또한 실리카/카본 복합체에서 실리카 세공내의 카본성분과 폴리머 결합에 의해 다공성 실리카를 붙들어 메는 효과로 폴리머와 결합하는 더욱 강한 결합력을 얻을 수 있어, 내발열성 및 내마모성이 우수한 타이어 고무조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물은 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수하여 특히 타이어 트레드 고무에 적합하다.
본 발명은 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물을 나타낸다.
본 발명은 타이어 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 실리카/카본 복합체 30∼80중량부를 포함하도록 하여 내발열성, 내마모성 및 인장특성이 우수한 타이어 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 천연고무 및 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 천연고무 및 합성고무가 1:9:∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 2종 이상의 서로 다른 종류의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 2종 이상의 서로 다른 종류의 합성고무가 1:9:∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 원료고무는 서로 다른 2종 이상의 서로 다 른 종류의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 합성고무의 일예로 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 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 합성고무의 일예로 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 폴리이소프렌 고무, 유화 중합 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 결합 스티렌 5 내지 50 중량％이고 부타디엔 결합 단위 부분의 1,2-비닐 결합량 10 내지 80％인 용액 중합 랜덤 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 부타디엔 결합 단위 부분의 1,4-트랜스 결합량이 70 내지 95％인 고트랜스 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 저시스폴리부타디엔 고무, 고시스폴리부타디엔 고무, 부타디엔 결합 단위 부분의 1,4-트랜스 결합량 70 내지 95％인 고트랜스폴리부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 공중합 고무, 부타디엔-이소프렌 공중합체 고무, 용액 중합 랜덤 스티렌-부타디엔-이소프렌 공중합 고무, 유화 중합 랜덤 스티렌-부타디엔-이소프렌 공중합 고무, 유화 중합 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무, 고비닐 스티렌-부타디엔 공중합 고무-저비닐 스티렌-부타디엔 공중합 고무 블록 공중합 고무, 및 폴리스티렌-폴리부타디엔-폴리스티렌 블록 공중합체의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물에서 실리카/카본 복합체는 a)다공성 실리카에 유기 알루미늄을 담지하는 단계, b)상기 유기 알루미늄이 담지된 실리카를 소성하는 단계, c)소성한 유기 알루미늄이 담지된 실리카의 세공안에 유기물 단량체를 담지 및 중합하는 단계, d)실리카의 세공안에 중합된 유기물을 탄화시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 얻을 수 있는 것을 사용할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 다공성 실리카는 MCM-41, MCM48, SBA-15, KIT-1, 실리카겔 파우더, 할로우 실리카(Hollow Silica), 규조토의 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 다공성 실리카는 세공의 크기가 4nm∼1㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기 알루미늄은 알루미늄이소프로포로폭사이드(Al(O-C3H7)3), 알루미늄부톡사이드(Al(O-C4H9)3), 알루미늄에톡사이드(Al(O-C2H5)3), 염화알루미늄(AlCl36H2O), 무수염화알루미늄(AlCl3)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 소성은 상온에서 300∼700℃까지 1∼5℃/min의 속도로 승온하여 실시할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물 단량체의 중합은 유기물 단량체로서 퍼퓨릴 알코올(furfuryl alcohol)을 실리카 세공안에 실리카 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 담지하고 유기물 단량체의 비점 이하의 온도에서 가온시켜 실시 할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물 단량체의 중합은 유기물 단량체로서 퍼퓨릴 알코올(furfuryl alcohol)을 실리카 세공안에 실리카 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 담지하고 유기물 단량체의 비점 온도인 170℃ 이하의 온도, 일예로 50∼160℃에서 가온시켜 실시할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500∼800℃ 내에서 온도를 승온하여 실시할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500℃에서 800℃까지 온도를 5∼10℃/min의 속도로 승온하여 실시할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500∼800℃ 내에서 온도를 승온하여 실시하되, 승온 과정 중 유기물 중합물질을 안정화 하기 위해 300℃에 10∼30분 머물렀다 승온을 실시할 수 있다.
상기의 실리카/카본 복합체 제조시 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500℃에서 800℃까지 온도를 5∼10℃/min의 속도로 온도를 승온하여 실시하되, 승온 과정 중 유기물 중합물질을 안정화 하기 위해 300℃에 10∼30분 머물렀다 승온을 실시할 수 있다.
상기의 탄화공정에서 불활성가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 질소(N)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 가스를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물은 상기의 실리카/카본 복합체 이외에 실리카(silica), 카본블랙(carbon black), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB), 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 운모(mica), 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3), 버미큘라이트(vermiculite), 하이드로탈사이트(hydrotalcite)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 충전제를 원료고무 100중량부에 대하여 10∼30중량부를 추가로 더 포함할 수 있다.
상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 0.01∼0.1㎛이고, 비표면적이 80∼90m2/g인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1∼10㎛이고, 비표면적이 100∼120m2/g인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 입자크기가 0.1∼20㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 층간 간격이 0.1∼10nm인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 두께(d)에 대한 평면폭(l)의 비를 나타낸 편평 비(aspect ratio, l/d)가 5 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 편평비가 5∼100인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 입자크기가 0.1∼20㎛, 층간 간격이 0.1∼10nm, 편평비가 5∼100인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 고무조성물 및 타이어 고무조성물의 주요 성분인 실리카/카본 복합체에 대해서 다양한 조건에 의해 실험한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의해 실리카/카본 복합체 및 이를 포함하는 타이어 고무조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 실리카/카본 복합체 이외에 종래 타이어 고무조성물에 사용되는 활성제, 공정유, 노화방지제, 가류제 및 가류 촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원 발명의 필수 구성 성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어 를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드(tread)로 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함하며, 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어의 군으로부터 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명은 다음을 다음의 제조예, 실시예, 비교예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 실시 예로써 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1>
세공의 크기가 8nm±1nm이고 SBA-15 다공성 실리카에 유기 알루미늄으로서 알루미늄이소프로포로폭사이드(Al(O-C3H7)3)을 담지하고 300℃까지 5℃/min의 속도로 승온하여 소성을 실시하였다.
그런 다음 유기물 단량체로서 퍼퓨릴 알코올(furfuryl alcohol)을 유기 알루미늄이 담지된 실리카 세공안에 실리카 100중량부에 대하여 20중량부를 담지하고, 상기 유기물 단량체의 비점 이하의 온도로서 80±10℃의 온도에서 가온시켜 중합을 실시하였다.
유기물 단량체의 중합 후 유기물 중합체를 함유한 실리카를 불활성가스인 아르곤가스(Ar gas) 분위기에서 500℃에서 800℃까지 온도를 10℃/min의 속도로 승온하여 탄화를 실시하였다. 이때 승온 과정 중 유기물 중합물질을 안정화 하기 위해 300℃에 30분 동안 유지 후 유기물의 탄화를 실시하여 실리카/카본 복합체를 제조하였다.
<제조예 2>
유기 알루미늄으로 알루미늄부톡사이드(Al(O-C4H9)3)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실리카/카본 복합체를 제조하였다.
<제조예 3>
유기 알루미늄으로 알루미늄에톡사이드(Al(O-C2H5)3)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실리카/카본 복합체를 제조하였다.
<제조예 4>
유기 알루미늄으로 염화알루미늄(AlCl36H2O)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실리카/카본 복합체를 제조하였다.
<비교예>
천연고무를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 45중량부, 실리카 45중량부, 공정오일 35중량부, 실란커플링제로서 비스-(트리에톡시실릴-프로필)-테트라설파이드{Bis-(triethoxysilyl-propyl)-tetrasulfide, TESPT) 3중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(strearic acid) 2중량부, 왁스(wax) 1.5중량부, 노화방지제(Kumanox-13, 금호석유화학) 2중량부를 밴버리믹서에 첨가하고 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 황 2중량부, 가류촉진제(N-t-butylbenzothiazole sulfenamide, NS) 1중량부, 가류지연제(PVI) 0.2중량부를 첨가하고 105℃에서 20분 동안 가류한 후 방출하여 고무를 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 122±4mg/g, DBP 흡유량이 116±4ml/100g인 것을 사용하였고, 실리카는 BET 130±10m2/g, DBP 흡유량이 125±5ml/100g인 것을 사용하였다.
하기의 표 1에 상기 비교예의 고무조성을 정리하여 나타내었다.
<실시예 1>
천연고무를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 45중량부, 실리카 15중량부, 공정오일 35중량부, 상기 제조예 1에서 얻은 실리카/카본 복합체 30중량부, 실란커플링제로서 비스-(트리에톡시실릴-프로필)-테트라설파이드(TESPT) 3중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(strearic acid) 2중량 부, 왁스(wax) 1.5중량부, 노화방지제(Kumanox-13) 2중량부를 밴버리믹서에 첨가하고 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 황 2중량부, 가류촉진제(N-t-butylbenzothiazole sulfenamide, NS) 1중량부, 가류지연제(PVI) 0.2중량부를 첨가하고 105℃에서 20분 동안 가류한 후 방출하여 고무를 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 122±4mg/g, DBP 흡유량이 116±4ml/100g인 것을 사용하였고, 실리카는 BET 130±10m2/g, DBP 흡유량이 125±5ml/100g인 것을 사용하였다.
하기의 표 1에 상기 실시예 1의 고무조성을 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
실란커플링제를 2.5중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.
<실시예 3>
실리카를 사용하지 않고, 실리카/카본 복합체를 75중량부 사용하고, 실란커플링제를 4.75중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.
표 1. 실시예 및 비교예의 조성
구분 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
원료고무 100 100 100 100
카본블랙 45 45 45 15
실리카 45 15 15 0
공정오일 35 35 35 35
실리카/카본 복합체 0 30 30 75
실란커플링제 3 3 2.5 4.75
산화아연 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2
왁스(Wax) 1.5 1.5 1.5 1.5
노화방지제 2 2 2 2
황(Sulfur) 2 2 2 2
가류촉진제 1 1 1 11
가류지연제 0.2 0.2 0.2 0.2
<시험예>
상기 비교예 및 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에서 제조한 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 표 2에 기재된 각각의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성
항목 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
경도(Hardness)(shore A) 100 97 97 94
300% 모듈러스(kg/cm2) 100 108 104 105
인장강도(T.S.)(kg/cm2) 100 110 106 104
신율(E.B.)(%) 100 102 101 104
발열특성 Temp.Rise 100 85 84 79
마모량(DIN) 100 98 98 92
* 실시예1,2,3의 물성값은 비교예의 물성값을 100으로 하였을 때 상대값을 표시한 것으로 발열특성을 제외하고, 수치가 높을수록 물성이 우수한 것을 의미한다(물성값에서 발열특성은 수치가 낮을수록 물성이 우수한 것을 의미한다.).
상기 표 2에서 실리카/카본 복합체를 보강재로 사용한 결과 인장물성의 증가를 보였으며, 발열특성이 좋아지는 결과를 보였다. 실시예 2의 결과를 보면 실란 커플링재의 사용량을 줄였으나 물성의 변화는 큰 차이를 보이지 않았고, 실리카 카본 복합체의 함량을 늘이더라도 일정한 물성을 보였다. 이는 실란 커플링제의 사용량을 줄일 수 있으며, 보강재를 늘여 사용할 수 있음을 알 수 있다. 실시예에 따른 마모 특성은 실리카 카본 복합체의 증량으로 더욱 좋아지는 결과를 보이고 있다.
다공성 실리카의 외표면이 개질되는 현상은 유기 금속 담지 과정에서 소량의 유기 알루미늄이 다공성 실리카의 외표면에 남아 산점으로 작용하면서 유기물이 중합할 수 있는 장소를 제공하여 중합과 탄화과정을 거치게 된다. 이때 실리카 표면의 Hydroxy 그룹이 줄어들어 실리카와 카본간 물리적인 결합을 형성하게 도와주게 되며 폴리머와의 배합을 다소 증진시키기 때문이다.

Claims (11)

  1. 타이어 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 하기 a)단계 내지 d)단계에 의해 얻은 실리카/카본 복합체 30∼80중량부를 포함하는 타이어 고무조성물.
    a)다공성 실리카에 유기 알루미늄을 담지하는 단계,
    b)상기 유기 알루미늄이 담지된 실리카를 소성하는 단계,
    c)소성한 유기 알루미늄이 담지된 실리카의 세공안에 유기물 단량체를 담지 및 중합하는 단계,
    d)실리카의 세공안에 중합된 유기물을 탄화시키는 단계.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 실리카, 카본블랙, 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔, 산화티탄, 클레이, 층상실리케이트, 중석, 탈크, 운모, 탄산칼슘, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 충전제를 원료고무 100중량부에 대하여 10∼30중량부를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  4. 제1항에 있어서, 다공성 실리카는 MCM-41, MCM48, SBA-15, KIT-1, 실리카겔 파우더, 할로우 실리카(Hollow Silica), 규조토의 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  5. 제1항에 있어서, 다공성 실리카는 세공의 크기가 4nm∼1㎛인 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  6. 제1항에 있어서, 유기 알루미늄은 알루미늄이소프로포로폭사이드(Al(O-C3H7)3), 알루미늄부톡사이드(Al(O-C4H9)3), 알루미늄에톡사이드(Al(O-C2H5)3), 염화알루미늄(AlCl36H2O), 무수염화알루미늄(AlCl3)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  7. 제1항에 있어서, 소성은 상온에서 300∼700℃까지 1∼5℃/min의 속도로 승온하여 실시하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  8. 제1항에 있어서, 유기물 단량체의 중합은 유기물 단량체로서 퍼퓨릴 알코올(furfuryl alcohol)을 실리카 세공안에 실리카 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 담지하고 유기물 단량체의 비점 이하의 온도에서 가온시키는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  9. 제1항에 있어서, 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500∼800℃ 내에서 온도를 승온하여 실시하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  10. 제1항에 있어서, 유기물의 탄화는 유기물이 중합된 실리카를 불활성가스 분위기에서 500∼800℃ 내에서 온도를 승온하여 실시하되, 승온 과정 중 유기물 중합물질을 안정화 하기 위해 300℃에 10∼30분 머물렀다 승온하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
  11. 청구항 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
KR1020080090531A 2008-09-12 2008-09-12 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물 KR100990125B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080090531A KR100990125B1 (ko) 2008-09-12 2008-09-12 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080090531A KR100990125B1 (ko) 2008-09-12 2008-09-12 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100031418A KR20100031418A (ko) 2010-03-22
KR100990125B1 true KR100990125B1 (ko) 2010-10-29

Family

ID=42181098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080090531A KR100990125B1 (ko) 2008-09-12 2008-09-12 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100990125B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102380380B1 (ko) * 2020-11-30 2022-03-30 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103518572B (zh) * 2013-10-12 2015-04-22 杭州电子科技大学 台风抗衡装置
JP6732420B2 (ja) * 2015-09-28 2020-07-29 Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物及びその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004123800A (ja) 2002-09-30 2004-04-22 Toda Kogyo Corp タイヤ組成物
JP2006265097A (ja) 1998-09-03 2006-10-05 Degussa Ag 沈降ケイ酸、その製法並びにそれを含有するゴム混合物及び加硫ゴム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265097A (ja) 1998-09-03 2006-10-05 Degussa Ag 沈降ケイ酸、その製法並びにそれを含有するゴム混合物及び加硫ゴム
JP2004123800A (ja) 2002-09-30 2004-04-22 Toda Kogyo Corp タイヤ組成物

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Vital et al., Ind. Eng. Chem. Res., 2007, 46 (12), pp 4273–42819
MJ Wang et al., American Chemical Society Dallas, Texas April 4, 2000

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102380380B1 (ko) * 2020-11-30 2022-03-30 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100031418A (ko) 2010-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100964308B1 (ko) 타이어 고무조성물
EP2112003B1 (en) Tire rubber composition with improved wet traction properties
KR100990125B1 (ko) 실리카/카본 복합체를 포함하는 타이어 고무조성물
KR100426955B1 (ko) 타이어용 트레드 고무조성물
KR100635607B1 (ko) 타이어 트레드 고무조성물
KR101196308B1 (ko) 액상 폴리부텐을 포함하여 내공기 투과성을 향상시킨 타이어 인너 라이너 고무조성물
KR100964310B1 (ko) 웨트 트랙션 특성이 향상된 타이어 고무조성물
KR100476010B1 (ko) 승용차 타이어용 트레드 고무조성물
KR100726866B1 (ko) 트럭 및 버스 타이어 트레드 고무조성물
KR101016369B1 (ko) 타이어 트레드 고무조성물
KR100593005B1 (ko) 저발열 언더트레드 고무조성물
KR101539147B1 (ko) 트럭버스용 타이어트레드 고무조성물 및 그 타이어
KR102150100B1 (ko) 타이어 트래드 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어
KR101377361B1 (ko) 웨트성능이 우수한 공기입 타이어
KR100858206B1 (ko) 웨트 트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무 조성물
KR101377399B1 (ko) 타이어트레드용 고무조성물
KR101186169B1 (ko) 타이어 트레드 고무조성물
KR101918171B1 (ko) 타이어 트레드용 고무조성물
KR100922888B1 (ko) 타이어 트레드 고무조성물
KR100776769B1 (ko) 승용차용 타이어 트레드 고무 조성물
KR102447928B1 (ko) 내열특성이 향상된 궤도 몸체고무용 탄성체 조성물
KR100692564B1 (ko) 표면개질 카본블랙을 포함하는 트레드 고무 조성물
KR101621613B1 (ko) 저온 트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물
KR101661156B1 (ko) 탄소폼과 고무 복합체를 적용한 트레드 조성물 및 이를 포함하는 타이어
KR100569864B1 (ko) 승용차 타이어용 림플랜지 고무조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131002

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141001

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151002

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee