KR101074336B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여, 할로우 실리카(Hollow Silica)를 30 내지 80 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 무수화물로 표면 처리된 할로우 실리카를 사용함으로써, 분산의 어려움 없이 실리카의 함량을 증가시켜 보강물성을 증대시키면서도, 제동성능 및 저회전저항성을 향상시키는 장점이 있다.
타이어 트레드, 고무 조성물, 할로우 실리카

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION OF TIRE TREAD}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 무수화물로 표면처리된 할로우 실리카를 이용하여 회전저항 특성과 동적 특성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
전세계적으로 환경을 중요시함에 따라 오염물질을 배출하는 자동차에 대한 규제가 강화되면서 자동차 제조회사의 환경 친화형 차량 개발이 가속화 되고 있으며, 또한 최근 자동차 연료의 가격이 점차적으로 증대됨에 따라 에너지 소비가 적은 저연비 특성의 자동차에 대한 연구가 증가되고 있다.
타이어의 보강성을 향상시키기 위해 충진제로서 카본블랙과 실리카를 각각 사용하거나 또는 이들을 일정한 비로 혼합하여 사용하고 있다. 카본블랙과 실리카는 각각 고유한 특성을 가지고 있는데 카본블랙이 충진제로 함유된 고무는 내마모성이 우수하고, 실리카카 충진제로 함유된 고무는 낮은 회전저항을 가지므로 저연비특성이 좋고, 젖은 노면에서의 제동력이 우수한 장점이 있다.
일반적으로 실리카를 혼합한 실리카 화합물은 Wet Traction 및 연비성능에 있어서 카본 블랙이 혼합된 고무에 비하여 우수하나, 실리카는 강한 친수성기를 가 지고 있으며 표면화학적 특성이 극성이므로 비극성인 고무와 가공성 및 혼합성이 떨어진다. 또한 실리카 표면의 실라놀기들은 수소결합으로 실리카 상호간에 서로 결합하려는 성질이 강해 분산의 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 무수화물로 표면처리 된 할로우 실리카를 사용 함으로써 보강물성을 증대시키면서도, 제동성능 및 저회전저항성을 현저하게 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
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.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여, 할로우 실리카(Hollow Silica)를 30 내지 80 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 침강 실리카에 무수화물로 표면 처리된 할로우 실리카를 더 포함함으로써, 분산의 어려움 없이 실리카의 함량을 증가시켜 보강물성을 증대시키면서도, 제동성능 및 저회전저항성을 향상시키는 장점을 가진다.
본 발명은 회전저항 특성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 실리카로 충진제를 적용하는 자동차 트레드 고무 조성물에 있어서, 무수화물로 표면처리 된 할로우 실리카(Hollow Silica)를 포함하는 회전저항 특성과 동적 특성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물에 대한 것이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 원료고무, 및 할로우 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
상기 원료고무는 합성고무, 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 배합고무를 사용할 수 있다. 상기 합성고무로는 스티렌-부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 폴리 부타디엔 고무, 부틸 고무, 할로겐화 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무 등을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 할로우 실리카는 무수화물로 표면처리 된 것이다. 상기 무수화물로는 TiO2, ZnO, 등을 들 수 있으며, 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 무수화물을 사용하여 통상의 방법에 따라 표면처리를 실시하여 무수화물이 표면처리된 할로우 실리카를 제조할 수 있다. 상기 무수화물로 할로우 실리카를 표면처리하는 경우 극성차이에 의한 분산성 저하를 막을 수 있다.
상기 할로우 실리카는 입자의 평균입경이 3.0 내지 9.0㎛이고, 오일 흡수도(Oil Absorption)가 80 내지 170인 것이다.
상기 할로우 실리카의 평균입경이 3.0㎛ 미만인 경우 고무 제조시 온도상승 및 분산의 문제가 있고, 9.0㎛를 초과하는 경우 보강성의 저하로 본 발명의 효과가 나타나지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 할로우 실리카의 오일 흡수도가 80 미만인 경우 분산의 어려움이 있고, 170을 초과하는 경우 Slip 의해 가공성이 저하되는 문제가 있다.
상기 할로우 실리카는 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 80 중량부로 포함되는 것이다. 상기 할로우 실리카의 함량이 30 중량부 미만인 경우본 발명의 목적을 위한 뚜렷한 효과의 증대가 나타나지 않고 80 중량부를 초과하는 경우 고무 제조 공정시 분산이 저하되어 고무 성분의 불균일성이 발생되고 온도 상승에 따른 공정성이 감소하는 문제가 있다.
한편, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 첨가되는 것으로 보강제로서 카본블랙, 실리카, 연화제, 접착제, 지연제, 산화아연, 스테아린산, 가황제, 및 가류촉진제 등을 들 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 원하는 물성에 따라 임의로 용이하게 조절될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다.　 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1]
하기 표 1에서 보는 바와 같이 실시예1 내지 3은 일반적인 침전 실리카에 추 가하여 무수화물로 표면처리 된 할로우 실리카를 더 포함하여 실시하였고, 비교예 1은 일반적인 침전 실리카만을 실시하였다.
상기 무수화물로 표면처리 된 할로우 실리카는 TiO2 및 ZnO로 이루어진 무수화물을 사용하여 표면처리하였다.
배합제 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
SBR1) 70 70 70 70
BR2) 30 30 30 30
실리카3) 80 80 80 80
할로우 실리카4) 40 50 60 0
실란 커플링제5) 6.4 6.4 6.4 6.4
산화아연 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2
노화방지제6) 1 1 1 1
유황 1.7 1.7 1.7 1.7
가류촉진제7) 2.0 2.0 2.0 2.0
(단위: 중량부)
주)
1) 스카이렌-부타디엔 고무(SBR) : SBR1712
2) 부타디엔 고무(BR) : KBR01
3) 일반적인 실리카: Degssa제 Ulrasil 7000Gr
4) 무수화물로 표면처리된 할로우 실리카: 입자의 평균입경이 3.0㎛이고, 오일 흡수도(Oil Absorption)가 150±20인 할로우 실리카
5) TESPT : Bis-(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide
6) 1,2-디하이드로 퀴놀린
7) N-tert-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 배합제를 반바리 믹서를 이용하여 배합하여 고무 시트를 제조하였다. 상기 제조된 고무 시트에 대하여 미가류 물성 및 168℃ 가류 프레스에서 10분간 가류하여 모듈러스와 점탄성의 가황 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
미가류
물성		 무늬점도(125℃) 85 86 88 83
스코치안정성(min) 22.6 21.8 21.2 23.1
인장물성 경도 69 70 72 67
300% 모듈러스(kgf/㎠) 103 108 115 96
파단시 신장율 (%) 467 460 448 470
인장강도(kgf/㎠) 182 180 176 190
60℃ Tan δ 0.126 0.123 0.122 0.130
상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 3에서 할로우 실리카의 함량이 증가함에 따라 인장물성이 향상되며, 60℃ tan δ가 감소하여 회전저항 성능에 효과를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
따라서 무수화물로 표면 처리된 할로우 실리카를 사용한 고무 조성물의 경우 분산의 문제 없이 보강제(실리카)의 총 함량을 증가시킬 수 있어 보강물성을 향상시키면서, 발열에 유리한 할로우 실리카를 사용함으로써 저회전저항성을 향상시킬 수 있어 타이어의 트레드 고무로 유용하다.
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.　

Claims (4)

  1. 원료고무 100 중량부에 대하여,
    할로우 실리카(Hollow Silica)를 60 내지 80 중량부로 포함하며,
    상기 할로우 실리카는 TiO2 및 ZnO를 포함하는 무수화물로 표면처리 되며,
    상기 할로우 실리카는 입자의 평균입경이 3.0 내지 9.0㎛이고, 오일 흡수도(Oil Absorption)가 80 내지 170인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 따른 고무 조성물에 의해 제조된 트레드 고무를 적용한 타이어.
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