KR101609613B1 - 동적 피로특성이 향상된 유기가황제가 적용된 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어 - Google Patents

동적 피로특성이 향상된 유기가황제가 적용된 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 원료고무, 보강충진제 및 유기가황제를 포함하는 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로, 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여, 카본 또는 실리카 30 내지 100중량부 및 벤질 사이클릭 테트라설파이드(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지는 화합물과 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가지는 화합물이 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된 개질된 유기가황제 0.1 내지 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물의 유기가황제는 유기가황제 중 황(S)의 함량이 10 내지 50중량%인 것을 특징으로 하고, 무기황 대비 무니 점도(M/V)를 감소시켜 공정성을 향상시키면서, 마모 및 연비, 노면 마찰력등의 특성을 향상시킴과 동시에 동적 피로 특성을 동시에 향상시킨다.

Description

동적 피로특성이 향상된 유기가황제가 적용된 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어{Rubber compound having organic vulcanizate improved dynamic fatigue property for tire and tire manufactured thereof}
본 발명은 유기가황제가 적용된 타이어용 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설파이드 구조를 가지는 화합물을 혼합하여 제조한 개질된 유기가황제를 적용한 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어에 관한 것이다.
쇄상고분자 고무 속에 있는 불포화 이중결합에 의해 유황, 금속산화물, 유기과산화물 등의 가황제를 적용시키면 고무분자가 일종의 망상결합 고분자 고무가 되어 탄성체가 되는데 이를 가황이라고 하며, 이러한 가황작업는 열, 시간, 압력 등의 요인에 의하여 결정된다. 가황제는 폴리머의 조성, 분자 분포상태, 구조 등에 따라 적절하게 선택되어 사용되는데, 일반적으로 유기 가황제와 무기 가황제로 나누어진다. 유기 가황제는 고무의 폴리머 사슬을 결합시켜 가교형상을 만들어 가황시키는 약품으로서, 활성 황 방출형 유기 가황제, 옥심류, 디니트로소 화합물, 합성수지류 및 폴리아민류를 포함하는 다작용기형 유기 가황제, 퍼옥사이드 가황제 등이 존재한다.
한편 종래 대표적인 무기 가황제인 황화합물은, 천연의 황을 승화 또는 용융정제한 분말황, 결정성인 입자구조로 이황산탄소(CS2) 불용분이 함유된 불용성황, 오황화칼슘 등의 다황화물을 분해시킨 침강황, 황을 콜로이드 밀로 분쇄하여 제조하거나, 콜로이드 불용액으로부터 침강시켜 만든 콜로이드황 등의 형태로 존재하였다. 그러나 이러한 무기 황화합물은 합성수지에 첨가제로 사용하는 경우, 상용성이 저하되고, 투입량에 따라 점착력이 저하되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 유기황 및 무기황에 의한 가교 고무는 폴리설파이드 결합을 함유하므로 내열성과 탄성률이 떨어지는 문제가 있었다. 종래 타이어를 단순한 차량지지 및 차량의 이동수단 기능으로만 사용하는 경우는 문제가 없었으나, 최근 기술이 발전하고 초고성능 타이어인 UHP타이어가 장착된 고기능성 차량에 대한 소비자의 요구가 증가하면서 상술한 문제점을 해결하기 위해 공기 주입 타이어의 성능개선을 위한 많은 연구가 실시되어져 왔다.
이러한 각종 연구 중에서, 일본 공개특허공보 특개평6-57040호에는 내열노화성을 높이기 위하여 가황 촉진제를 다량 배합하여 폴리설파이드 결합의 비율을 감소시키는 유효가황계(EV; efficient vulcanization)와 같은 가교시스템을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 고무 조성물의 경우 동적피로성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 일본 공개특허공보 특개평10-120788호는 상술한 가황제의 내열성과 탄성률의 문제를 개선하기 위하여 테트라설파이드 중합체나 환상 폴리설파이드 구조를 가지는 가황제가 적용된 고무 조성물을 개시하고 있다. 환상 폴리설파이드 구조의 경우, 가교 효율의 면에서 바람직하지만, 고비용의 원료가 사용되어 제조효율성과 실용성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다. 따라서, 타이어의 성능을 향상시킴과 동시에 내열노화성과 동적 피로성 향상 및 내마모성이나 노면마찰력을 향상시키는 타이어가 요구되어져 왔다.
일본 공개특허공보 특개평6-57040호 (발명의 명칭 : 가류 가능한 고무 조성물, 공개일자 : 1994년 3월 1일) 일본 공개특허공보 특개평10-120788호 (발명의 명칭 : 폴리설파이드 중합체, 공개일자 : 1998년 5월 12일)
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 벤질 사이클릭 테트라설파이드(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지는 화합물과 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가지는 화합물을 혼합하여 제조된 고무배합용 유기 가황제를 고무 조성물에 적용함으로서, 동적 피로특성을 향상시키면서 내열성 및 마모성능을 향상시킬 뿐 아니라, 타이어의 노면마찰력 및 연비성능도 동시에 향상시키는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 보강충전제로서 카본 또는 실리카 10 내지 100중량부 및 개질된 유기가황제 0.1 내지 15중량부를 포함한다.
이 때, 상기 개질된 유기가황제는 하기의 화학식 1로 표시되는 벤질 사이클릭 테트라설파이드 구조를 가지는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
화학식 1
Figure 112014080437326-pat00001
이 때, 상기 개질된 유기가황제는 하기의 화학식 2로 표시되는 카다놀 베이스드 폴리설파이드 구조를 가지는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
화학식 2
Figure 112014080437326-pat00002
상기 R은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 8개 이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이고, 상기 R'은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 15개이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이다. 상기 x는 2 내지 8의 정수이고, 상기 S는 설파이드기로 치환되는 작용기로서, 디설파이드, 트리설파이드, 테트라설파이드, 펜타설파이드, 헥사설파이드, 헵타설파이드 또는 옥타설파이드기로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 설파이드기이다. 상기 p는 2 내지 6의 정수로서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 평균 분자량은 900 내지 1000g/mol이다.
이 때, 상기 개질된 유기가황제는 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물이 1:9 내지 9:1의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 개질된 유기가황제 중 황(S)의 함량은 10 내지 50중량%인 것을 특징으로 한다.
이 때, 무기황을 0.1 내지 10중량부 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 무기황과 상기 개질된 유기가황제는 1:1 내지 1:1.5의 중량비를 이루는 것을 특징으로 한다.
이 때, 산화아연 3중량부, 스테아르산 2중량부, 실리카용 실란 커플링제 10 내지 15중량부, 오일 35 내지 40중량부, N-시클로헥실벤조티아졸 1.5중량부, N,N-디페닐구아니딘 1중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 타이어는 상기 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제공되는 고무 조성물은 벤질 사이클릭 테트라설파이드(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지는 화합물과 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가지는 화합물을 혼합하여 얻어지는 유기가황제를 무기황과 일정량 혼용하여 사용함으로서, 종래 사용되던 무기황 대비 동적 피로특성을 향상시키고, 내열성 및 마모성능을 향상시킬 뿐 아니라, 타이어의 노면마찰력 및 연비성능도 동시에 향상시키는 효과가 있다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 유기가황제가 적용된 타이어용 고무 조성물은, 천연고무 또는 합성고무에서 선택된 1종 이상의 고무로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 보강충전제로서 카본 또는 실리카 10 내지 100중량부 및 개질된 유기가황제 0.1 내지 15중량부를 포함한다.
원료고무는, 타이어를 이루는 고무 조성물의 원료로 사용할 수 있는 고무라면 어떠한 고무라도 선택될 수 있으며, 예를 들어, 천연고무 또는 합성고무 중에서 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합한 고무가 사용될 수 있다. 바람직하게는 천연고무와 합성고무가 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된 고무를 사용할 수 있다. 이 때, 합성고무는 스티렌-부타디엔 고무(SBR; styrene-butadiene rubber), 부타디엔 고무(BR; butadiene rubber), 이소프렌(isoprene)을 함유한 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴(nitrile)을 함유한 스티렌-부타디엔 고무, 네오프렌 고무(neoprene rubber), 할로겐화 부틸고무로서 클로로부틸 고무(CIIR; Chlorobutyl rubber), 브로모부틸 고무(BIIR; Bromobutyl rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고무로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 상기 합성고무는 상기 군에서 선택된 2종의 고무가 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된 고무가 사용될 수 있다.
보강충전제로 사용되는 실리카는 타이어용 고무 조성물에 관한 기술분야에서 보강충전제로서 사용되는 실리카라면 어떠한 실리카라도 사용될 수 있다. 예를 들어, 비표면적 특성(BET)이 110 내지 290m2/g이고, 수분 함량이 4.0%내지 7.0%이며, 순도가 80% 이상인 특성을 가지는 실리카가 선택될 수 있다. 이 때, 실리카의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여, 70중량부 이상임이 바람직하다. 또한 보강충전제로서 카본(Carbon)이 사용될 수 있고, 상기 카본은 해당 기술분야에서 사용되는 일반적인 카본일 수 있다.
개질된 유기 가황제는 기존의 유기가황제에서 주원료인 알킬페놀류를 아민화합물 및 카다놀로 대체하여 제조된 화합물 1을 포함할 수 있고, 구체적으로 화합물 1은 하기 화학식 1의 구조를 가진다.
화학식 1
Figure 112014080437326-pat00003
여기서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 1은, 벤질 사이클릭 테트라설파이드(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지고, 유기가황제 100중량부에 대하여 아민기를 포함하는 화합물 10중량부 내지 50중량부 및 염화유황 10내지 50중량부를 반응시켜 제조한다. 이 때, 아민기를 포함하는 화합물의 아민기는 벤질아민, 사이클로헥실아민, 아닐린p-페닐렌디아민등으로 이루어진 군에서 하나 이상으로 선택된 아민기임이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 아민기가 벤질아민인 경우, 본 발명에 따른 제조방법은 하기의 반응식으로 표현될 수 있다.
Figure 112014080437326-pat00004

개질된 유기 가황제는 하기 화학식 2의 구조를 가지는 화합물 2를 포함할 수 있다.
화학식 2
Figure 112014080437326-pat00005

상기 화학식 2로 표시되는 화합물 2는 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가진다. 상기 화합물 2는 캐슈넛 추출물로부터 얻어지는 것으로서, 상기 R은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 8개 이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이다. 이 때, 1번 탄소, 4번 탄소 또는 7번 탄소가 이중결합을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 R'은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 15개이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이다. 상기 x는 2 내지 8의 정수이고, 상기 S는 설파이드기로 치환되는 작용기로서, 디설파이드, 트리설파이드, 테트라설파이드, 펜타설파이드, 헥사설파이드, 헵타설파이드 또는 옥타설파이드기로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 설파이드기이고, 바람직하게는 디설파이드, 트리설파이드 또는 테트라설파이드일 수 있다. 상기 p는 2 내지 6의 정수로서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 평균 분자량은 900 내지 1000g/mol이고, 바람직하게는 904g/mol이다. 상기 화합물 2는 카다놀 100 중량부에 분말 황 1 내지 10중량부를 반응시켜 생성된 생성물을 용매에 용해시켜 정제하여 제조하였다. 특히, 상기 R이 C8H15일 때, 본 발명에 따른 화합물 2의 반복단위의 제조방법은 하기의 반응식으로 표현될 수 있다.
Figure 112014080437326-pat00006
또는 상기 R이 C8H11 일 때, 본 발명에 따른 화합물 2의 반복단위의 제조방법은 하기의 반응식으로 표현될 수 있다.
Figure 112014080437326-pat00007
개질된 유기가황제는 화학식 1로 표시되는 벤질 사이클릭 테트라(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 갖는 화합물 1과 화학식 2로 표시되는 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 갖는 화합물 2가 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합될 수 있고, 바람직하게는 화합물 1과 화합물 2가 4:6 중량비로 혼합될 수 있다. 유기가황제가 벤질 사이클릭 테트라(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지는 화합물 1을 과량 함유하는 경우, 가황고무의 스코치가 짧아져 공정성이 악화될수 있고, 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가지는 화합물 2를 과량 함유하는 경우, 연화효과에 의하여 물성이 저하될 수 있다. 위와 같은 방법으로 제조된 유기가황제는 황(S) 원소를 10 내지 50중량% 의 함량으로 포함한다.
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여, 보강충전제로서 카본 또는 실리카 10 내지 100중량부, 개질된 유기가황제 0.1 내지 15중량부 및 무기황을 0.1 내지 10중량부 더 포함할 수 있고, 이 때, 고무 조성물의 무기황과 유기가황제는 1:1 내지 1:1.5의 중량비를 이루는 것이 바람직하다. 무기황에 대한 유기가황제의 중량비가 상기 중량비보다 높은 경우, 고무 조성물의 유기물 함량이 많아져 공정성은 향상되지만 물성이 저하될 수 있는 반면, 무기황에 대한 유기가황제의 중량비가 상기 중량비보다 적은 경우, 가교 시스템상에서의 모노 설파이드(mono-sulfide)나 디설파이드(di-sulfide) 구조가 감소함으로서 유기가황제의 특징적인 성능과 효과가 발현되지 않을 우려가 있다.
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물의 일 성분인 유기가황제는 사용량을 늘리기 위하여 마스터 배치에 혼입한 후 블록 고무 상태로 만들어 사용할 수 있다. 이 경우 상기 유기가황제는 마스터 배치의 원료고무 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 원료고무, 실리카, 개질된 유기가황제 이외에 종래의 타이어 고무 조성물에 사용되는 오일, 실란 커플링제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류 촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적절하게 선택하여 소정의 함량을 포함할 수 있다. 바람직하게는 산화아연(ZnO2), 스테아르산, N-시클로헥실벤조티아졸(CBS;N-Cyclohexylbenzo thiazole), N,N-디페닐구아니딘(DPG; N,N-Diphenylguanidine)을 더 포함할 수 있다. 상기 각종 첨가제는 종래의 타이어 고무 조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 타이어는 상기 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조된다. 이 때, 타이어는 승용차, 트럭 또는 버스용 타이어를 포함한다.
상기 벤질 사이클릭 테트라설파이드(Benzyl Cyclic Tetra sulfide) 구조를 가지는 화합물 1과 카다놀을 기초로 한 폴리설파이드(Cardanol based Polysulfide) 구조를 가지는 화합물 2가 혼합된 개질된 유기가황제는 저분자 유기물의 혼용율에 따라 무니 점도(Compound Mooney viscosity)를 낮춰 가공성을 향상시킨다. 또한, 종래의 무기황의 가교시스템인 유효가황계(EV; efficient vulcanization)와 달리, 상기 개질된 유기가황제는 가교 결합 시 황(S) 사이에 벤질기 및 카다놀기를 포함하는 모노 설파이드(mono-sulfide) 또는 디설파이드(di-sulfide) 구조를 유지함에 따라, 고분자 사슬 간의 유동성이 유지되어 동적 피로특성이 향상되고, 모듈러스를 비롯한 내열성 및 마모성능이 우수해지는 효과가 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1에 나타난 바와 같이, 각 조성물을 1.6L 용량의 반버리 믹서(Banbury Mixer)에 충전율(Fill Factor)이 0.70이 되도록 계량하고, 반버리 믹서에 넣고 혼합하였으며, 165℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다. 비교예는 하기 표 1에 나타난 조성을 제외하면, 실시예와 동일한 방법으로 제조되었다.
고무 배합표 (단위: phr)
구분 실시예 비교예
합성고무 100 100
ZnO2(Zinc Oxide) 3 3
스테아르산 2 2
실리카 80 80
X-50S 12.8 12.8
RAE Oil 37.5 37.5
무기황 1.5 2.1
유기가황제 1.6 0
CBS(N-Cyclohexylbenzo thiazole) 1.5 1.5
DPG (N,N-Diphenylguanidine) 1 1
여기서 phr(Parts per hundred rubber)은 원료고무 100중량부에 대한 혼합재료의 중량부를 뜻한다. 합성고무는 비닐 함량이 55~65%, 스티렌 함량이 20~30%, 용액중합 스티렌 부타디엔 고무를 선택하였고, X-50S는 EVONIK사에서 생산하는실리카용 실란 커플링제로서, N-330 타입의 카본블랙과 Si-69 제품을 50:50 중량비로 혼합하여 제조하였다. 오일로서 RAE 사에서 판매되는 오일을 사용하였으며, 유기가황제의 경우, 화합물 1과, R은 탄소 수가 8개이고, 이중결합 수는 3개이며, R'은 탄소 수가 15개이고, 이중결합 수는 3개이며, S는 디설파이드기이고, 평균 분자량은 904g/mol인 화합물 2가 4:6의 중량비를 이루도록 하였고, 이 때 유기가황제 중 황(S)의 함량은 40중량%이었다
평가예
상기 실시예 및 비교예의 방법으로 제조되는 고무 조성물에 대하여 가황특성 및 물성을 평가한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
무니 점도(Mooney viscosity)는 ASTM 규격 D 1646에 의해 측정하였다. 무니 점도는 미가류 고무의 점도를 나타내는 값으로서, 수치가 낮을수록 미가류 고무의 가공성이 우수함을 나타낸다. 경도는 쇼어 A 타입(shore A type) 경도기에 의해 측정하였다. 경도는 시편의 딱딱한 정도로 조종안정성을 나타내는 것으로 수치가 높을수록 조종 안정성이 우수함을 나타낸다. 300% 모듈러스는 300% 신장시의 인장강도로서 ASTM 규격 D 412에 의해 측정하였고, 수치가 높을수록 우수 한 강도를 나타낸다. 인장강도는 인장시험기에서 시험편이 끊어질 때까지의 스트레스 값을 나타낸 것으로 단위면적당 받는 힘을 측정하였다. 마모도는 윌리엄 어브래션 테스터(William abrasion Tester)로 시편과 연마석이 직접 접촉함으로써 가혹도가 높은 측정법을 이용하였으며, 상온에서 회전시켜 마모된 고무의 손실량을 측정한 값을 나타낸다. 이 때, 마모도 값의 수치가 낮을수록 우수한 마모성능을 나타낸다. FPS 예상마일리지는 마모 시험기로 마모 가혹도는 Mild하며, 실차 마모시험을 실험실에서 재현한 시험법으로, 마모율로서 예상마일리지를 산출하고 값이 높을수록 마모성능이 우수함을 나타낸다. 피로(Fatigue) 발생법은 동적 피로 특성 시험기로 300rpm, 5Hz의 조건으로 시편이 파단될 때까지의 주기(Cycle)를 나타내는 피로 수명을 측정하였다. 이 때, 주기(cycle) 수치가 클수록 피로성능이 우수함을 나타낸다. 피로(Fatigue) 성장법은 동적 피로 특성 시험기로 300rpm, 5Hz의 조건으로 2mm 크랙(구멍)을 생성한 후 굴신율에 따라 크랙 성장율을 측정하는 방법으로서, 미리 정해진 주기(cycle)로서 2000번, 6000번, 10000번에 해당하는 시험을 진행하여 크랙이 진행된 정도를 측정하는 것으로 크랙의 길이가 짧을수록 피로성능이 우수함을 나타낸다. 점탄성은 가보 비스코미터(Gabo visco meter) 측정기를 사용하여 0.2% 변형 및 10Hz의 진동수(Frequency) 조건 하에서 -60℃에서 80℃까지 Tanδ값을 측정하였다. 이 때, Tanδ가장 큰 온도를 유리전이온도라 하는데, 0℃ Tanδ는 값이 클수록 젖은 노면에서의 제동 성능이 우수함을 나타내며, 60℃ Tanδ는 값이 작을수록 주행 중 발열이 적어 회전저항이 우수함을 나타낸다.
가황특성 및 물성 시험표
구분 실시예 비교예
무니(Mooney) 점도(100℃) 100 104
가교시간(T40) 9 10.3
경도 76 73
300％모듈러스
(kgf/cm2)		 노화 전 183 160
노화 후 234 207
인장강도
(kgf/cm2)		 노화 전 203 189
노화 후 207 191
윌리엄(William) 마모 특성(%) 1.03 1.17
FPS 예상마일리지 191,883 182.926
Fatigue 발생법 6,000 4,000
성장법
(2,000/6,000/10,000)		 4.24 / 6.88 / 8.77 5.84 / 9.19 / 11.25
유리전이온도(Tg) -20.6 -5.2
0℃ Tanδ 0.856 0.838
60℃ Tanδ 0.111 0.120
Wet Skid 42 39
상기 표 2의 결과로부터 개질된 유기가황제를 적용한 실시예의 경우 비교예에 비하여, 노화 전후의 인장강도 및 모듈러스를 향상되었고, 노면마찰력 및 회전저항이 향상되었으며, 마모를 비롯한 동적 피로성능까지 동시에 향상되었음을 확인할 수 있다. 한편, 실시예를 이루는 화합물 내 아민기가 존재하여 타이어의 가류시간이 짧아질 수 있는데, 당업자는 작업 환경에 따라 사용량을 조절하여 물성개질 및 가류시간을 적절하게 조절할 수 있을 것이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있으므로 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (9)

  1. 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 보강충전제로서 카본 또는 실리카 10 내지 100중량부 및 개질된 유기가황제 0.1 내지 15중량부를 포함하는 타이어용 고무 조성물에 있어서, 상기 개질된 유기가황제는 하기의 화학식 2로 표시되는 카다놀을 기초로한 폴리설파이드 구조를 가지는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물:
    화학식 2
    Figure 112015109498843-pat00009

    (상기 R은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 8개 이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이고, 상기 R'은 포화 또는 불포화된 탄화수소로 이루어진 치환기로서 탄소 수는 15개이고, 이중결합 수는 0개 내지 3개이다. 상기 x는 2 내지 8의 정수이고, 상기 S는 설파이드기로 치환되는 작용기로서, 디설파이드, 트리설파이드, 테트라설파이드, 펜타설파이드, 헥사설파이드, 헵타설파이드 또는 옥타설파이드기로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 설파이드기이다. 상기 p는 2 내지 6의 정수로서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 평균 분자량은 900 내지 1000g/mol이다.)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 개질된 유기가황제는 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 더 포함하고, 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기의 화학식 2로 표시되는 화합물이 1:9 내지 9:1의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물 :
    화학식 1
    Figure 112015109498843-pat00010
  3. 제2항에 있어서, 상기 개질된 유기가황제 중 황(S)의 함량은 10 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 무기황을 0.1 내지 10중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무기황과 상기 개질된 유기가황제는 1:1 내지 1:1.5의 중량비를 이루는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산화아연 3중량부, 스테아르산 2중량부, 실리카용 실란 커플링제 10 내지 15중량부, 오일 35 내지 40중량부, N-시클로헥실벤조티아졸 1.5중량부, N,N-디페닐구아니딘 1중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 따른 상기 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어.
  8. 삭제
  9. 삭제
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