KR101695407B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨 이상으로 향상하도록 한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다. 이 타이어 트레드용 고무 조성물은, 부타디엔 고무를 40중량% 이상 및 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 디엔계 고무 100중량부에, CTAB 비표면적이 150 ~ 250m2/g인 실리카를 80 ~ 150중량부 배합하고, 장쇄(長鎖) 알킬기를 가지는 실란 화합물을 상기 실리카 양의 1 ~ 10중량% 배합한 고무 조성물이고, 상기 디엔계 고무 중의 스티렌 성분이 15 ~ 20중량%, 디엔계 고무 중의 비닐 성분이 18 ~ 28중량%, 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도가 -55℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION FOR USE IN TIRE TREAD}
본 발명은, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 개량한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.
빙설로(氷雪路)용 공기입 타이어(스터드리스 타이어)나 올 시즌 타이어에는, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 고차원으로 밸런스시키는 것이 요구되고 있다.
빙상 성능을 높게 하기 위하여 트레드 고무의 경도를 저온에서도 유연하게 유지하는 것에 의하여 빙설 노면에 대한 응착성을 높여 그립 성능을 향상하도록 하고 있다. 저온 상태에서의 유연성을 확보하기 위하여 유리 전이 온도(Tg)가 낮은 고무 성분이 이용되고 있다.
또한 동시에 빙설로 덮여 않지 않는 습윤 노면(웨트 노면)에 있어서의 주행 성능을 향상시키기 위하여, 웨트 그립 성능을 높게 하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에 Tg가 높은 스티렌 부타디엔 고무나 실리카를 배합하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 그러나, Tg가 높은 스티렌 부타디엔 고무를 배합하면, 고무 조성물 전체의 Tg가 높아지고, 저온에서의 고무 경도가 커지기 때문에 빙설 노면에 대한 응착성이 악화된다고 하는 문제가 있었다. 나아가 실리카는, 고무에 대한 보강 성능이 카본 블랙과 비교하여 작기 때문에, 내마모성이 충분히 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1은, 말단 변성 스티렌 부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 포함하고 Tg가 -55 ~ -70℃인 디엔계 고무에, CTAB 비표면적이 80 ~ 170m2/g의 실리카 및 테르펜 페놀 수지를 제외하는 방향족 변성 테르펜 수지를 배합하는 것에 의하여, 빙설 노면 및 습윤 노면에 있어서의 그립 성능을 개량하는 것을 제안하고 있다.
그러나, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 한층 더 높은 레벨로 양립시키는 것을 요구하는 수요자의 요망에 응하기 위해서는, 가일층의 개선이 필요하였다.
일본국 특허공보 특허제4883172호
본 발명의 목적은, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨 이상으로 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 부타디엔 고무를 40중량% 이상 및 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 디엔계 고무 100중량부에, CTAB 비표면적이 150 ~ 250m2/g인 실리카를 80 ~ 150중량부 배합하고, 장쇄(長鎖) 알킬기를 가지는 실란 화합물을 상기 실리카 양의 1 ~ 10중량% 배합한 고무 조성물이고, 상기 장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물이, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란이고, 또한, 상기 디엔계 고무 중의 스티렌 성분이 15 ~ 20중량%, 디엔계 고무 중의 비닐 성분이 18 ~ 28중량%, 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도가 -55℃ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 부타디엔 고무 및 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 디엔계 고무에 실리카 및 장쇄 알킬기 함유 실란 화합물을 배합한 고무 조성물에 있어서, 디엔계 고무 중의 스티렌 성분 및 비닐 성분을 소정량으로 하는 것과 함께 평균 유리 전이 온도를 특정하였기 때문에, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨 이상으로 향상시킬 수 있다.
상기 부타디엔 고무의 적어도 일부를, 중량 평균 분자량이 500,000 ~ 1,000,000인 고분자량 폴리부타디엔 60 ~ 80중량% 및 중량 평균 분자량이 6,000 ~ 60,000인 저분자량 폴리부타디엔 20 ~ 40중량%를 용매 중에서 혼합한 프리블렌드(preblend) 부타디엔 고무로 하는 것이 바람직하며, 내마모성을 보다 높게 할 수 있다.
또한 상기 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 테르펜 페놀 수지를 제외하는 방향족 변성 테르펜 수지를 3 ~ 20중량부 배합하는 것이 바람직하며, 웨트 성능을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 디엔계 고무는, 천연 고무를 더 함유할 수 있다. 상기 실리카의 CTAB 비표면적을 180 ~ 250m2/g으로 하는 것이 바람직하다.
도 1은, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어의 실시 형태의 일례를 도시하는 타이어 자오선 방향의 부분 단면도이다.
도 1은, 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어의 실시 형태의 일례를 도시하고, 이 공기입 타이어는, 트레드부(1), 사이드 월부(2), 및 비드부(3)로 이루어진다.
도 1에 있어서, 공기입 타이어에는, 좌우의 비드부(3) 사이에 타이어 경(徑)방향으로 연재하는 보강 코드를 타이어 둘레 방향으로 소정의 간격으로 배열하여 고무층에 매설한 2층의 카커스층(4)이 연설(延設)되고, 그 양 단부(端部)가 비드부(3)에 매설한 비드 코어(5)의 둘레에 비드 필러(6)를 사이에 두도록 하여 타이어 축 방향 내측으로부터 외측으로 되접어 꺾여 있다. 카커스층(4)의 내측에는 이너 라이너층(7)이 배치되어 있다. 트레드부(1)의 카커스층(4)의 외주(外周) 측에는, 타이어 둘레 방향으로 경사하여 연재하는 보강 코드를 타이어 축 방향으로 소정의 간격으로 배열하여 고무층에 매설한 2층의 벨트층(8)이 배설(配設)되어 있다. 이 2층의 벨트층(8)의 보강 코드는 층 사이에서 타이어 둘레 방향에 대한 경사 방향을 서로 역방향으로 하여 교차하고 있다. 벨트층(8)의 외주 측에는, 벨트 커버층(9)이 배치되어 있다. 이 벨트 커버층(9)의 외주 측에, 트레드부(1)가 트레드 고무층(12)에 의하여 형성된다. 트레드 고무층(12)은, 본원의 타이어 트레드용 고무 조성물에 의하여 구성하는 것이 바람직하다. 각 사이드 월부(2)의 카커스층(4)의 외측에는 사이드 고무층(13)이 배치되고, 각 비드부(3)의 카커스층(4)의 되접어 꺾음부 외측에는 림 쿠션 고무층(14)이 설치되어 있다. 덧붙여, 스터드리스 타이어는, 도 1에 예시한 공기입 타이어의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 고무 성분을 디엔계 고무에 의하여 조성한다. 또한 디엔계 고무로서, 부타디엔 고무 및 스티렌 부타디엔 고무를 주성분으로서 포함한다. 즉 부타디엔 고무 및 스티렌 부타디엔 고무의 합계가, 디엔계 고무 100중량% 중 50중량% 이상, 바람직하게는 50 ~ 100중량%, 보다 바람직하게는 90 ~ 100중량%이다. 부타디엔 고무 및 스티렌 부타디엔 고무를 주성분으로 하는 것에 의하여, 빙상 성능 및 웨트 성능을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
부타디엔 고무의 함유량은, 디엔계 고무 100중량% 중 40중량% 이상, 바람직하게는 40 ~ 60중량%, 보다 바람직하게는 40 ~ 50중량%이다. 부타디엔 고무의 함유량을 40중량% 이상으로 하는 것에 의하여, 빙상 성능 및 내마모 성능을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
부타디엔 고무의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 타이어용 고무 조성물에 통상 사용되는 부타디엔 고무를 이용할 수 있다. 호적(好適)한 부타디엔 고무로서 프리블렌드 부타디엔 고무를 예시할 수 있고, 부타디엔 고무의 적어도 일부가 프리블렌드 부타디엔 고무이면 된다. 프리블렌드 부타디엔 고무는, 중량 평균 분자량이 500,000 ~ 1,000,000인 고분자량 폴리부타디엔 60 ~ 80중량% 및 중량 평균 분자량이 6,000 ~ 60,000인 저분자량 폴리부타디엔 20 ~ 40중량%를 용매 중에서 혼합한 부타디엔 고무이다. 프리블렌드 부타디엔 고무를 배합하는 것에 의하여, 고무 조성물 중의 실리카의 분산성을 개량하여, 웨트 성능 및 내마모성을 향상할 수 있다. 여기서 용매로서는, 특별히 제한되는 것은 아니고 고분자량 폴리부타디엔을 용해할 수 있는 것이면 된다. 바람직하게는 시클로헥산이 예시된다. 또한 폴리부타디엔의 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하고, 표준 폴리스티렌 환산에 의하여 측정하는 것으로 한다.
스티렌 부타디엔 고무의 함유량은, 디엔계 고무 100중량% 중 60중량% 이하, 바람직하게는 40 ~ 60중량%, 보다 바람직하게는 50 ~ 60중량%이다. 스티렌 부타디엔 고무의 함유량을 60중량% 이하로 하는 것에 의하여, 빙상 성능 및 내마모 성능을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
스티렌 부타디엔 고무의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 타이어용 고무 조성물에 통상 사용되는 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무 및 이것들에 관능기를 도입한 변성 스티렌 부타디엔 고무를 이용할 수 있다. 또한 스티렌 부타디엔 고무에는, 스티렌 함유량 및 비닐 결합량이 상위(相違)하는 여러 제품이 있지만, 이것들 중에서 후술하는 디엔계 고무 중의 스티렌 성분 및 비닐 성분의 양을 조절하도록 적의(適宜) 선택할 수 있다.
본 발명에서는, 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무 이외의 다른 디엔계 고무를 배합할 수 있다. 다른 디엔계 고무로서는, 예를 들어, 천연 고무, 이소프렌 고무, 각 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 천연 고무가 바람직하다. 다른 디엔계 고무로서 천연 고무를 포함하는 것에 의하여 내구성이나 내마모성을 유지할 수 있다. 다른 디엔계 고무의 함유량은, 디엔계 고무 100중량% 중, 바람직하게는 0 ~ 20중량%, 보다 바람직하게는 0 ~ 15중량%이면 된다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 디엔계 고무가 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 임의로 다른 디엔계 고무로 조성되고, 이 디엔계 고무 100중량% 중, 스티렌 성분이 15 ~ 20중량%, 비닐 성분이 18 ~ 28중량%인 것이 필요하다.
디엔계 고무 중의 스티렌 성분은 15 ~ 20중량%, 바람직하게는 17 ~ 20중량%이다. 스티렌 성분이 15중량% 미만이면, 웨트 성능이 악화 경향이 된다. 또한 스티렌 성분이 20중량%를 넘으면, 빙설 상 성능이 악화 경향이 된다. 디엔계 고무 중의 스티렌 성분은, 스티렌 부타디엔 고무의 스티렌 세그먼트에서 유래하는 성분이다.
디엔계 고무 중의 비닐 성분은 18 ~ 28중량%, 바람직하게는 24 ~ 28중량%이다. 비닐 성분이 18중량% 미만이면, 빙설 상 성능이 악화 경향이 된다. 또한 비닐 성분이 28중량%를 넘으면, 웨트 성능이 악화 경향이 된다. 디엔계 고무 중의 비닐 성분은, 스티렌 부타디엔 고무 중의 비닐 부분, 부타디엔 고무 중의 비닐 부분, 임의로 배합하는 다른 디엔계 고무 중의 비닐 부분에서 유래하는 성분이며, 이것들 비닐 부분의 합계이다.
본 발명에서는, 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 임의로 다른 디엔계 고무로 이루어지는 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도가 -55℃ 이하, 바람직하게는 -65℃ ~ -55℃이다. 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도를 -55℃ 이하로 하는 것에 의하여, 저온 상태에서의 고무 콤파운드의 부드러움, 유연성을 유지하여 빙면에 대한 응착력을 높게 하기 때문에, 빙상 성능을 뛰어난 것으로 할 수 있다. 덧붙여 디엔계 고무의 유리 전이 온도(Tg)는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의하여 20℃/분의 승온 속도 조건에 의하여 서모그램을 측정하고, 전이역(轉移域)의 중점의 온도로 한다. 또한, 디엔계 고무가 유전품(油展品)일 때는, 유전 성분(오일)을 포함하지 않는 상태에 있어서의 디엔계 고무의 유리 전이 온도로 한다. 또한, 평균 유리 전이 온도는, 각 디엔계 고무의 유리 전이 온도에 각 디엔계 고무의 중량분율을 곱한 합계(유리 전이 온도의 가중 평균치)로 할 수 있다. 여기서 각 디엔계 고무의 중량분율의 합계를 1로 한다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상술한 디엔계 고무 100중량부에 대하여, CTAB 비표면적이 150 ~ 250m2/g의 실리카를 80 ~ 150중량부 배합한다. 실리카를 배합하는 것에 의하여, 빙상 성능 및 웨트 성능을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
실리카의 CTAB 비표면적은 150 ~ 250m2/g, 바람직하게는 180 ~ 250m2/g, 보다 바람직하게는 190 ~ 230m2/g이다. CTAB 비표면적이 150m2/g 미만이면, 웨트 성능이 부족하고, 내마모성이 저하한다. 또한 CTAB 비표면적이 250m2/g을 넘으면, 실리카의 혼합 가공성이 저하한다. 실리카의 CTAB 비표면적은, ISO　5794에 의하여 측정된 값으로 한다.
본 발명에 있어서, 실리카의 배합량은, 디엔계 고무 100중량부에 대하여 80 ~ 150중량부, 바람직하게는 90 ~ 130중량부, 한층 더 바람직하게는 100 ~ 120중량부이다. 실리카의 배합량이 80중량부 미만이면, 빙상 성능 및 웨트 성능을 개량하는 효과가 충분히 얻어지지 않고, 발열성이 커진다. 또한 실리카의 배합량이 150중량부를 넘으면, 빙상 성능 및 내마모성이 저하하는 것과 함께 발열성이 커진다.
본 발명에서는, 실리카와 함께 실란 커플링제를 배합하면 된다. 실란 커플링제를 배합하는 것에 의하여, 디엔계 고무에 대한 실리카의 분산성을 향상하고, 빙상 성능 및 웨트 성능을 개량하는 작용을 높일 수 있다.
실란 커플링제의 종류는, 실리카 배합의 고무 조성물에 사용 가능한 것이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸테트라설파이드, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 3-옥타노일티오프로필트리에톡시실란 등의 유황 함유 실란 커플링제를 예시할 수 있다.
실란 커플링제의 배합량은, 실리카의 중량에 대하여, 바람직하게는 3 ~ 15중량%로 하면 되고, 보다 바람직하게는 5 ~ 10중량%로 하면 된다. 실란 커플링제의 배합량이 실리카 배합량의 3중량% 미만이면 실리카의 분산을 충분히 개량할 수 없을 우려가 있다. 실란 커플링제의 배합량이 실리카 배합량의 15중량%를 넘으면 실란 커플링제끼리가 축합하여, 고무 조성물에 있어서의 소망하는 경도나 강도를 얻을 수 없다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물을 배합하는 것에 의하여, 실리카의 응집이나, 고무 조성물의 점도 상승을 억제하여, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.
장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물로서는, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란이 바람직하다. 탄소수 7 ~ 20의 알킬기로서, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 이코실(icosyl)기를 들 수 있다. 그 중에서도 디엔계 고무와의 상용성(相溶性)의 관점으로부터, 탄소수 8 ~ 10의 알킬기가 보다 바람직하고, 옥틸기, 노닐기가 한층 더 바람직하다.
장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물은, 실리카의 중량에 대하여, 1 ~ 10중량%, 보다 바람직하게는 3 ~ 8중량%를 배합한다. 장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물의 배합량이 1중량% 미만이면, 빙상 성능 및 내마모성이 저하하고, 발열성이 커진다. 또한 장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물이 10중량%를 넘으면, 웨트 성능 및 내마모성이 저하한다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 테르펜 페놀 수지를 제외하는 방향족 변성 테르펜 수지를 배합할 수 있다. 방향족 변성 테르펜 수지를 배합하는 것에 의하여, 웨트 성능 및 내마모성을 높게 할 수 있다. 단 테르펜 페놀 수지만을 배합하면, 저온 상태에서의 유연성이 손상되어 빙상 성능이 저하한다. 방향족 변성 테르펜 수지는, 테르펜과 페놀 이외의 방향족 화합물을 중합하는 것에 의하여 얻어진다. 테르펜으로서는, 예를 들어 α-피넨, β-피넨, 디펜텐, 리모넨 등이 예시된다. 방향족 화합물로서는, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 인덴 등이 예시된다. 이와 같은 방향족 변성 테르펜 수지는, 디엔계 고무와의 상용성이 양호하기 때문에, 특히 웨트 성능을 개량할 수 있다.
방향족 변성 테르펜 수지의 배합량은, 디엔계 고무 100중량부에 대하여 3 ~ 20중량부, 바람직하게는 5 ~ 20중량부이다. 방향족 변성 테르펜 수지의 배합량이 3중량부 미만이면, 웨트 성능을 충분히 높게 할 수 없다. 또한, 방향족 변성 테르펜 수지의 배합량이 20중량부를 넘으면, 웨트 성능은 향상하지만, 빙설 성능이 저하하기 때문에 바람직하지 않다.
타이어 트레드용 고무 조성물은, 실리카 이외의 다른 보강성 충전제를 배합할 수 있다. 다른 보강성 충전제로서는, 예를 들어 카본 블랙, 클레이, 마이카, 탤크, 탄산 칼슘, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 산화 티탄 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 카본 블랙이 바람직하다.
카본 블랙을 배합하는 것에 의하여, 고무 조성물의 경도, 강도 및 내마모성을 높게 할 수 있다. 카본 블랙의 배합량은, 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 바람직하게는 5 ~ 40중량부, 보다 바람직하게는 5 ~ 20중량부이면 된다.
타이어 트레드용 고무 조성물에는, 가류 또는 가교제, 가류 촉진제, 노화 방지제, 가소제, 가공 조제, 액상 폴리머, 열경화성 수지 등의 타이어 트레드용 고무 조성물에 일반적으로 사용되는 각종 배합제를 배합할 수 있다. 이와 같은 배합제는 일반적인 방법으로 혼련하여 고무 조성물로 하고, 가류 또는 가교하는데 사용할 수 있다. 이러한 배합제의 배합량은 본 발명의 목적에 반하지 않는 한, 종래의 일반적인 배합량으로 할 수 있다. 타이어 트레드용 고무 조성물은, 공지의 고무용 혼련 기계, 예를 들어, 밴버리 믹서, 니더, 롤 등을 사용하여, 상기 각 성분을 혼련, 혼합하는 것에 의하여 제조할 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 한층 더 설명하지만, 본 발명의 범위는 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
표 3에 나타내는 배합제를 공통 배합으로 하고, 표 1, 2에 나타내는 배합으로 이루어지는 16종류의 타이어 트레드용 고무 조성물(실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 8)을, 유황 및 가류 촉진제를 제외하는 성분을, 1.7L의 밀폐식 밴버리 믹서로 5분간 혼련한 마스터 배치를 방출하여 실온 냉각시켰다. 이 마스터 배치를 1.7L의 밀폐식 밴버리 믹서로 되돌려 유황 및 가류 촉진제를 가하여 혼합하는 것에 의하여, 타이어 트레드용 고무 조성물을 조제하였다.
덧붙여 표 1, 2의 스티렌 부타디엔 고무(SBR)의 란에, 제품의 배합량에 더하여, 괄호 내에 유전 성분을 제외하는 정미(正味)의 SBR의 배합량을 기재하였다. 또한 표 3에 기재한 배합제의 배합량은, 표 1, 2에 기재한 디엔계 고무 100중량부에 대한 중량부로 나타내었다. 또한, 디엔계 고무 100중량% 중의 스티렌 성분 및 비닐 성분의 양(중량%) 및 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도(Tg)를, 표 1, 2에 기재하였다.
얻어진 16종류의 고무 조성물을 소정의 금형 중에서, 160℃에서 20분간 프레스 가류하여 타이어 트레드용 고무 조성물로 이루어지는 시험편을 제작하였다. 얻어진 시험편의 0℃의 tanδ 및 60℃의 tanδ, 빙상 마찰 성능(빙상 인사이드 드럼 시험; μ 로크) 및 내마모성을, 이하의 방법으로 평가하였다.
　　　tanδ(0℃) 및 tanδ(60℃)
얻어진 시험편의 동적 점탄성을, 토요 세이키 세이사쿠쇼샤(東洋精機製作所社)제 점탄성 스펙트로미터를 이용하여, 초기 일그러짐 10%, 진폭 ±2%, 주파수 20Hz로 측정하고, 분위기 온도 0℃ 및 60℃에 있어서의 tanδ를 측정하였다. 얻어진 결과는, 비교예 1의 값을 각각 100으로 하는 지수로 나타내어 표 1, 2의 「웨트 성능」의 란에 tanδ(0℃), 「발열성」의 란에 tanδ(60℃)를 나타내었다. 웨트 성능의 값이 클수록 웨트 성능이 뛰어난 것을 의미한다. 또한 발열성의 값이 작을수록 구름 저항이 작고 연비 성능이 뛰어난 것을 의미한다.
　　　내마모성
얻어진 시험편을 JIS K6264에 준거하여, 램본 마모 시험기(이와모토 세이사쿠쇼샤(岩本製作所社)제)를 사용하여, 온도 20℃, 하중 15N, 슬립율 50%, 시간 10분의 조건으로 마모량을 측정하였다. 얻어진 결과는, 비교예 1의 값의 역수를 100으로 하는 지수로 나타내어 표 1, 2의 「내마모성」의 란에 나타내었다. 이 지수가 클수록 내마모성에 뛰어난 것을 의미한다.
　　　빙상 마찰 성능(빙상 인사이드 드럼 시험; μ 로크)
얻어진 시험편을 편평 원기둥 형상의 받침 고무에 붙이고, 인사이드 드럼형 빙상 마찰 시험기를 이용하여, 측정 온도 -1.5℃, 하중 5.5kg/cm2, 드럼 회전 속도 25km/h의 조건으로 빙상 마찰 계수를 측정하였다. 얻어진 결과는, 비교예 1의 값을 100으로 하는 지수로 나타내어 표 1, 2의 「빙상 성능」의 란에 나타내었다. 이 지수가 클수록 빙설 상 성능이 뛰어난 것을 의미한다.
Figure 112016073870624-pct00001
Figure 112016073870624-pct00002
덧붙여, 표 1, 2에 있어서 사용한 원재료의 종류를 하기에 나타낸다.
·SBR-1: 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 제이에스알샤(JSR社)제 JSR HP755B, 스티렌 성분을 41중량%, 비닐 성분을 24중량% 함유하고, 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 유전 성분 37.5중량부를 배합한 유전 제품.
·SBR-2: 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 랑세스사(LANXESS)제 BUNA VSL 5025-2, 스티렌 성분을 25중량%, 비닐 성분을 50중량% 함유하고, 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 유전 성분 37.5중량부를 배합한 유전 제품.
·SBR-3: 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 아사히 카세이샤(旭化成社)제 TUFDENE F3420, 스티렌 성분을 36중량%, 비닐 성분을 26중량% 함유하고, 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 유전 성분 25중량부를 배합한 유전 제품.
·SBR-4: 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무, 닛폰 제온샤(ZEON CORPORATION)제 SBR Nipol 1502, 스티렌 성분을 23.5중량%, 비닐 성분을 11.5중량% 함유하는 비유전 제품.
·BR-1: 부타디엔 고무, 니혼 고세이 고무샤(Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.)제 Nipol BR1220, 비닐 성분을 1중량% 함유한다.
·BR-2: 부타디엔 고무, 니혼 고세이 고무샤제 Nipol BRX5000, 비닐 성분을 1중량% 함유하는 프리블렌드 부타디엔 고무, 중량 평균 분자량이 600000인 폴리부타디엔 71중량%와, 중량 평균 분자량이 50000인 폴리부타디엔 29중량%를, 용매 시클로헥산 중에서 혼합한 프리블렌드품.
·NR: 천연 고무, SIR20
·실리카-1: 실리카, 로디아 오퍼레이션즈사(Rhodia　Operations)제 Zeosil 1115MP, CTAB 비표면적이 110m2/g
·실리카-2: 실리카, 로디아 오퍼레이션즈사제 Zeosil PREMIUM　200MP, CTAB 비표면적이 210m2/g
·카본 블랙: 캐봇 재팬사(Cabot Japan Co., Ltd.)제 N339
·커플링제: 실란 커플링제, 에보닉사(Evonik)제 Si69
·알킬실란: 옥틸트리에톡시실란, 신에츠 카가쿠 코교샤(信越化學工業社)제 KBE-3083
·테르펜 수지: 방향족 변성 테르펜 수지, 야스하라 케미컬샤(YASUHARA CHEMICAL CO., LTD.)제 YS 레진 TO-125
·오일: 쇼와 쉘 세키유샤(SHOWA SHELL SEKIYU K. K.)제 엑스트랙트 4호S
Figure 112016073870624-pct00003
표 3에 있어서 사용한 원재료의 종류를 하기에 나타낸다.
·산화 아연: 세이도 카가쿠샤(正同化學社)제 산화 아연 3종
·스테아린산: 니치유샤(日油社)제 비즈 스테아린산 YR
·노화 방지제: 플렉스시스사(FLEXSYS)제 6PPD
·왁스: 오우치 신코 카가쿠샤(大內新興化學社)제 파라핀 왁스
·유황: 호소이 카가쿠샤(細井化學社)제 유(油)처리 유황
·가류 촉진제 1: 산신 카가쿠샤(三新化學社)제 산셀러 CM-G
·가류 촉진제 2: 플렉스시스사제 Perkacit DPG grs
표 2로부터 분명한 바와 같이 실시예 1 ~ 8의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 빙상 성능, 웨트 성능 및 내마모성에 뛰어난 것이 확인되었다. 또한 발열성이 작고 저구름 저항성에 뛰어난 것이 확인되었다.
표 1로부터 분명한 바와 같이 비교예 2의 고무 조성물은, SBR-2만을 배합한 것에 의하여, 디엔계 고무 중의 비닐 성분이 28중량%를 넘었기 때문에 웨트 성능의 저하를 볼 수 있다.
비교예 3의 고무 조성물은, 실리카-1의 CTAB 비표면적이 150m2/g 미만이기 때문에, 웨트 성능 및 내마모성이 저하하였다.
비교예 4의 고무 조성물은, 실리카의 배합량이 150중량부를 넘었기 때문에, 빙상 성능 및 내마모성이 저하하였다. 또한 발열성이 커지고 구름 저항이 악화된다.
비교예 5의 고무 조성물은, 실리카의 배합량이 80중량부 미만이기 때문에, 웨트 성능 및 빙상 성능이 저하하였다. 또한 발열성이 커지고 구름 저항이 악화된다.
비교예 6의 고무 조성물은, 알킬실란(장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물)을 배합하지 않았기 때문에, 빙상 성능 및 내마모성이 저하하였다.
비교예 7의 고무 조성물은, 알킬실란(장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물)의 배합량이 실리카 양의 10중량%를 넘었기 때문에 웨트 성능 및 내마모성이 저하하였다.
비교예 8의 고무 조성물은, 부타디엔 고무의 함유량이 40중량% 미만이고, 디엔계 고무 중의 스티렌 성분이 20중량%를 넘었기 때문에 빙상 성능과 내마모성이 악화되었다.
1: 트레드부
12: 트레드 고무층

Claims (6)

  1. 부타디엔 고무를 40중량% 이상 및 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 디엔계 고무 100중량부에, CTAB 비표면적이 150 ~ 250m2/g인 실리카를 80 ~ 150중량부 배합하고, 장쇄(長鎖) 알킬기를 가지는 실란 화합물을 상기 실리카 양의 1 ~ 10중량% 배합한 고무 조성물이고, 상기 장쇄 알킬기를 가지는 실란 화합물이, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란이고, 또한, 상기 디엔계 고무 중의 스티렌 성분이 15 ~ 20중량%, 디엔계 고무 중의 비닐 성분이 18 ~ 28중량%, 디엔계 고무의 평균 유리 전이 온도가 -55℃ 이하인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부타디엔 고무의 적어도 일부가, 중량 평균 분자량이 500,000 ~ 1,000,000인 고분자량 폴리부타디엔 60 ~ 80중량% 및 중량 평균 분자량이 6,000 ~ 60,000인 저분자량 폴리부타디엔 20 ~ 40중량%를 용매 중에서 혼합한 프리블렌드(preblend) 부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 테르펜 페놀 수지를 제외하는 방향족 변성 테르펜 수지를 3 ~ 20중량부 배합하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디엔계 고무가, 천연 고무를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리카의 CTAB 비표면적이 180 ~ 250m2/g인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  6. 삭제
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