KR101006713B1 - Rubber composition of tire tread - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무, 보강성 필러(filler), 산화아연, 스테아린산, 가황제 및 가류촉진제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 나노다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a rubber tread rubber composition, wherein the rubber tread rubber composition comprises a raw material rubber, a reinforcing filler, zinc oxide, stearic acid, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator. It is characterized by including nanodiamonds.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 인장강도, 젖은 노면에서의 제동성능이 향상되며, 타이어 회전저항의 감소로 인한 자동차 연비 및 내마모 성능이 향상되는 장점이 있다. The rubber composition for a tire tread according to the present invention has an advantage of improving tensile strength, braking performance on a wet road surface, and improving fuel efficiency and abrasion resistance of a vehicle due to a reduction in tire rolling resistance.
타이어 트레드, 고무 조성물, 나노다이아몬드 Tire tread, rubber composition, nanodiamond
Description
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인장강도, 젖은 노면에서의 제동성능이 향상되며, 타이어 회전저항의 감소로 인한 자동차 연비 및 내마모 성능이 향상되는 고무 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a rubber composition for tire treads, and more particularly, to a rubber composition which improves tensile strength, braking performance on wet roads, and improves fuel efficiency and wear resistance of a vehicle due to a reduction in tire rolling resistance. .
최근의 친환경 정책에 따라 타이어 회전저항의 감소를 통한 저연비 타이어 개발 및 내마모 성능이 우수한 타이어의 개발이 주요 관심사항이며, 이를 실현하기 위해 실리카 및 친환경 충전제를 타이어 트레드 고무에 사용하는 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. In accordance with recent eco-friendly policies, the development of low fuel economy tires by reducing tire rolling resistance and the development of tires with excellent wear resistance are the main concerns. To realize this, technologies using silica and eco-friendly fillers in tire tread rubber have been continuously developed. Is being developed.
타이어 트레드 고무에 친환경 충전제로 사용되어 오던 것으로는 대표적으로 실리카가 있으며, 그 외에 나노클레이, 조개껍질 분쇄물, 셀룰로오즈 등이 있다. Silica has been used as an environmentally friendly filler in tire tread rubber, and other examples include nanoclays, shell mills, and cellulose.
실리카의 경우 표면화학적 특성이 극성이므로 비극성인 고무에 분산이 용이하지 않아 가공성 측면에서 불리한 측면이 있다. 그리하여 실란 커플링제의 사용으로 이러한 문제점을 해결해 나가고 있는데, 실란 커플링제는 실리카의 실라놀기와 반응하여 실리카의 극성인 표면화학적 특성을 비극성으로 바꾸어 고무와의 혼합을 용이하게 해주는 역할을 한다. In the case of silica, since the surface chemical property is polar, it is not easy to disperse in non-polar rubber, which is disadvantageous in terms of processability. Thus, the use of a silane coupling agent solves this problem, and the silane coupling agent reacts with the silanol groups of the silica to change the polar surface chemical properties of the silica to non-polarity to facilitate mixing with rubber.
그러나 이러한 실란 커플링제는 고가의 물질로 비용적 측면에서 불리할 뿐만 아니라, 실리카와 반응 시 에탄올이 발생되어 공정 중 휘발되는 문제점이 있다. 또한, 실리카 이외의 다른 충전제들은 아직까지 고무의 보강성 측면에서 실리카나 카본블랙보다 불리하다는 문제점이 있다. However, such a silane coupling agent is an expensive material and is disadvantageous in terms of cost, and there is a problem in that ethanol is generated when reacted with silica and volatilized during the process. In addition, fillers other than silica still suffer from disadvantages over silica or carbon black in terms of reinforcement of rubber.
따라서, 본 발명의 목적은 새로운 충전제로 나노다이아몬드를 첨가함으로써 트레드 고무의 보강성과 내마모성을 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a rubber composition for tire treads which has improved reinforcement and wear resistance of tread rubber by adding nanodiamonds as new fillers.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 평균적 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems will be clearly understood by the average technician from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료고무, 보강성 필러(filler), 산화아연, 스테아린산, 가황제 및 가류촉진제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 나노다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a rubber composition for tire tread comprising a raw material rubber, a reinforcing filler (filler), zinc oxide, stearic acid, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, characterized in that it comprises nanodiamonds Provided is a rubber composition for tire treads.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 새로운 충전제로 나노다이아몬드를 첨가함으로써, 인장강도, 젖은 노면에서의 제동성능이 향상되며, 타이어 회 전저항의 감소로 인한 자동차 연비 및 내마모 성능이 향상되는 장점이 있다. The rubber composition for tire treads according to the present invention has the advantage of improving the tensile strength, braking performance on wet roads by adding nanodiamonds as a new filler, and improving the fuel efficiency and wear resistance of automobiles due to the reduction of tire rolling resistance. There is this.
본 발명에서는 나노다이아몬드와 카본블랙을 타이어 트레드용 고무조성물에 충진제로 사용함으로써 기존의 카본블랙만 사용했을 때보다 회전저항이 낮아져 자동차 연비를 향상시키고 타이어의 내마모 성능을 향상시키는 장점을 갖는다. In the present invention, by using nanodiamond and carbon black as a filler in the tire tread rubber composition, the rotational resistance is lower than that of the conventional carbon black alone, thereby improving automobile fuel efficiency and improving tire wear resistance.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 원료고무, 보강성 필러(filler), 산화아연, 스테아린산, 가황제 및 가류촉진제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 나노다이아몬드를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다. The present invention provides a rubber composition for tire treads, comprising nanodiamonds, in a rubber composition for tire treads comprising a raw material rubber, a reinforcing filler, zinc oxide, stearic acid, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator.
상기 나노다이아몬드는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함한다. 상기 나노다이아몬드의 함량이 5 중량부 미만인 경우 보강효과가 미미한 문제가 있고, 30 중량부를 초과하는 경우 가공이 힘든 문제가 있다. The nanodiamond is contained in 5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. When the content of the nanodiamond is less than 5 parts by weight, there is a problem that the reinforcing effect is insignificant, and when it exceeds 30 parts by weight, processing is difficult.
상기 원료고무는 합성고무, 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 배합고무를 사용할 수 있다. 상기 합성고무로는 스티렌-부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 할로겐화 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무 등을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. The raw material rubber may be a synthetic rubber, or a compound rubber made of a mixture of natural rubber and synthetic rubber. As the synthetic rubber, styrene-butadiene rubber, polyisoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, halogenated rubber and ethylene-propylene rubber may be used, but is not limited thereto.
상기 보강성 필러로는 카본블랙, 실리카 등을 들 수 있다. Examples of the reinforcing filler include carbon black and silica.
상기 카본블랙은 원료고무 100 중량부에 대하여 50 내지 80중량부로 포함한다. 상기 카본블랙의 함량이 50 중량부 미만인 경우 보강효과가 작은 문제가 있고, 80중량부를 초과하는 경우 발열이 심해지는 문제가 있다. The carbon black is contained in 50 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. If the content of the carbon black is less than 50 parts by weight, there is a problem that the reinforcing effect is small, and if it exceeds 80 parts by weight, the heat generation is severe.
상기 실리카는 원료고무 100 중량부에 대하여 50 내지 80 중량부로 포함한다. 상기 실리카의 함량이 50 중량부 미만인 경우 보강성이 미미한 문제가 있고, 80 중량부를 초과하는 경우 마모성능이 저하될 우려가 있다. The silica is contained in 50 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. If the content of the silica is less than 50 parts by weight, there is a problem that the reinforcement is insignificant, and if it exceeds 80 parts by weight, the wear performance may be lowered.
본 발명에 따른 고무 조성물은 산화아연, 스테아린산, 가황제, 가류촉진제, 및 노화방지제를 포함한다. The rubber composition according to the present invention comprises zinc oxide, stearic acid, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, and an anti-aging agent.
상기 산화아연는 가류반응의 활성화를 위하여 사용하는 것으로서, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 3중량부로 포함된다. The zinc oxide is used to activate the vulcanization reaction, and is included in an amount of 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
상기 스테아린산은 가류반응의 활성화를 위하여 사용하는 것으로서, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 3 중량부로 포함된다. The stearic acid is used for activation of the vulcanization reaction, it is included in 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
상기 가황제는 고무의 가교를 위하여 사용하는 것으로서, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 5 중량부로 포함된다. The vulcanizing agent is used for the crosslinking of rubber, and is included in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
상기 가황제로는 유황 가황제를 사용하는 것이 좋다. 상기 유황 가황제로는 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황을 들 수 있으며, 바람직하게는 원소 유황이다. It is preferable to use a sulfur vulcanizing agent as the vulcanizing agent. Examples of the sulfur vulcanizing agent include vulcanizing agents for producing elemental sulfur or sulfur, such as amine disulfide and high molecular sulfur, and preferably elemental sulfur.
또한, 가류촉진제로는 가류반응의 촉진을 위하여 사용하는 것으로서, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 5 중량부로 포함된다. In addition, the vulcanization accelerator is used to promote the vulcanization reaction, and is included in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
상기 가류촉진제로는 CBS, TBBS, DCBS 등을 들 수 있다. The vulcanization accelerators include CBS, TBBS, DCBS, and the like.
한편, 본 발명은 상기에서 언급한 조성 이외에도 통상의 타이어 트레드용 조성물에 사용되는 활성제, 가공유, 노화방지제, 실란커플링제 및 가류제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다. On the other hand, the present invention, of course, in addition to the above-mentioned composition, various additives such as activators, processing oils, anti-aging agents, silane coupling agents and vulcanizing agents used in conventional tire tread compositions can be selected and used as necessary.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1][Examples 1-3 and Comparative Example 1]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 따른 타이어 고무 조성물을 제조하였다. 타이어 고무 조성물의 제조는 통상의 타이어 제조방법에 의해 제조되었다. To prepare a tire rubber composition according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 using the composition shown in Table 1. The tire rubber composition was produced by a conventional tire manufacturing method.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 고무 조성물에 있어서, 원료고무는 스티렌-부타디엔 고무와 부타디엔 고무의 혼합고무를 사용하였다. In the rubber compositions according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the raw material rubber was a mixed rubber of styrene-butadiene rubber and butadiene rubber.
실시예 1 내지 3에 사용된 충전제는 카본블랙과 나노다이아몬드가 함께 사용되었다. The fillers used in Examples 1 to 3 were used together with carbon black and nanodiamonds.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 고무 조성물에 있어서, 기타 고무 조성물로서는 통상 첨가되는 배합제인 산화아연 2 중량부, 스테아린산 1 중량부, 황 2 중량부, 가류촉진제 1.8 중량부를 사용하였다. In the rubber compositions according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, 2 parts by weight of zinc oxide, 1 part by weight of stearic acid, 2 parts by weight of sulfur, and 1.8 parts by weight of vulcanization accelerator were used as other rubber compositions.
(단위: 중량부)(Unit: parts by weight)
㈜Corporation
1) SBR1712(LG화학)1) SBR1712 (LG Chemical)
2) BR 1208 (LG화학)2) BR 1208 (LG Chemistry)
3) HP1107(에보닉카본블랙코리아)3) HP1107 (Ebonic Carbon Black Korea)
4) 산화아연(한일화학공업)4) Zinc Oxide (Hanil Chemical)
5) 스테아린산(LG)5) stearic acid (LG)
6) Ground sulfur(미원상사)6) Ground sulfur (Miwon Corporation)
7) N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (Lanxess) 7) N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (Lanxess)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 에서 제조한 고무 시편의 각종 평가 결과는 하기 표 2에 나타내었고, 그 측정은 하기의 방법에 따랐다.Various evaluation results of the rubber specimens prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 2 below, the measurement was in accordance with the following method.
(1) 무니 점도(ML1+4, 125℃) : Mooney MV2000(Alpha Technology)기기를 이용하여 Large Rotor, 예열 1분, 로터 작동시간 4분, 온도 125℃에서 구하였다.(1) Mooney Viscosity (ML1 + 4, 125 ° C): A Mooney MV2000 (Alpha Technology) instrument was used to obtain a large rotor, preheating 1 minute, rotor operation time 4 minutes, and temperature 125 ° C.
(2) 인장 물성 : ASTM D412 시험법에 따라 인스트롱(Instron)시험기를 이용하여 측정하였다.(2) Tensile Properties: It was measured using an Instron tester according to ASTM D412 test method.
(3) 점탄성 물성 : DMTS(Dynamic Material Testing System) 시험기를 이용하여 10Hz, static strain 5%, dynamic strain 0.5%조건으로 -60℃에서 80℃까지 Temperature Sweep을 하며 측정하였다. 이 때, 0℃ tan δ값이 높을수록 젖은 노면에서의 제동성능이 우수하며, 60℃ tan δ값이 낮을수록 낮은 회전저항성능을 갖게 된다. (3) Viscoelastic properties: Using a DMTS (Dynamic Material Testing System) tester was measured by temperature sweep from -60 ℃ to 80 ℃ under 10Hz, static strain 5%, dynamic strain 0.5% conditions. At this time, the higher the 0 [deg.] C tan δ value, the better the braking performance on the wet road surface, and the lower the 60 [deg.] C tan δ value, the lower the rotational resistance performance.
물성Miga
Properties
물성Viscoelastic
Properties
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 무니점도의 경우 나노다이아몬드를 사용한 실시예1 내지 3의 시편이 비교예 1의 시편에 비하여 약간 높은 값을 보이고 있다. 따라서 고무의 가공성 측면에서 불리한 특성이 보인다고 할 수 있다. As shown in Table 2, in the case of Mooney viscosity, the specimens of Examples 1 to 3 using nanodiamond showed slightly higher values than the specimen of Comparative Example 1. Therefore, it can be said that the disadvantageous properties in view of the processability of the rubber.
인장 물성의 경우, 실시예 1 내지 3의 물성이 비교예 1의 물성과 비교할 때 전반적으로 향상되는 경향을 보인다. 이는 실시예 1 내지 3의 경우 나노다이아몬의 보강성이 카본블랙보다 우수하여 비교예 1 보다 높은 인장강도를 나타내는 것임을 알 수 있다. 또한 나노다이아몬드의 양이 증가할수록 인장강도도 증가하는 경향이 나타났음을 알 수 있다. In the case of tensile physical properties, the physical properties of Examples 1 to 3 show a general tendency to improve when compared with the physical properties of Comparative Example 1. This can be seen that in Examples 1 to 3, the reinforcement of the nanodiamonds is superior to that of carbon black, indicating higher tensile strength than Comparative Example 1. In addition, it can be seen that the tensile strength also increased as the amount of nanodiamonds increased.
점탄성 물성의 경우, 실시예 1 내지 3의 경우가 비교예 1의 경우보다 동등수준이거나 높은 0℃ tan δ값을 가지므로 젖은 노면에서의 제동성능이 향상되는 결과를 나타낸다. 또한, 실시예 1 내지 3의 경우 비교예 1의 경우보다 낮은 60℃ tan δ값을 가지므로 타이어의 회전저항이 낮아질 것임을 충분히 유추할 수 있다. 이는 타이어의 회전저항을 낮춰 자동차의 연비향상에 도움이 되는 역할을 할 수 있음을 의미한다. In the case of viscoelastic properties, Examples 1 to 3 have the same level or higher 0 ° C tan δ value than that of Comparative Example 1, resulting in improved braking performance on wet road surfaces. In addition, in the case of Examples 1 to 3 has a lower 60 ℃ tan δ value than in the case of Comparative Example 1 can be sufficiently inferred that the rolling resistance of the tire will be lowered. This means that it can play a role of improving the fuel efficiency of the car by lowering the rolling resistance of the tire.
내마모 성능을 보면, 실시예 1 내지 3의 경우가 비교예 1의 경우보다 마모량이 적은 것을 알 수 있다. 따라서 나노다이아몬드를 적용한 트레드의 경우 내마모성능이 우수한 것을 알 수 있다.From the wear resistance performance, it can be seen that Examples 1 to 3 had less wear than those of Comparative Example 1. Therefore, it can be seen that the wear resistance is excellent in the tread to which nanodiamond is applied.
이상의 결과를 종합하여 보면 나노다이아몬드를 사용(실시예 1 내지 3)하면 카본블랙만 사용하였을 때보다 가공성 측면에선 불리한 경향이 있지만, 카본블랙보다 보강성이 우수하여 인장강도가 높아지고 젖은 노면에서의 제동성능, 회전저항 성능 및 내마모 성능 등 전반적인 타이어 성능이 향상되는 결과를 얻을 수 있었다. In summary, the use of nanodiamonds (Examples 1 to 3) tends to be more disadvantageous in terms of processability than when only carbon black is used. However, it has superior reinforcement than carbon black, resulting in higher tensile strength and braking on wet roads. Overall tire performance was improved, including performance, rolling resistance, and abrasion resistance.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
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2008
- 2008-12-24 KR KR1020080133856A patent/KR101006713B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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