KR101709217B1 - 타이어 트레드 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 - Google Patents

타이어 트레드 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연고무 40 내지 70중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 20 내지 120중량부, 및 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드계 실란커플링제 1 내지 30중량부를 포함함으로써, 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 실리카와 천연고무의 결합력 및 혼합성을 향상시키고, 그 결과로 타이어의 회전저항, 젖은 노면 제동력 및 내마모성능을 발란스 좋게 개선시킬 수 있다.

Description

타이어 트레드 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE TREAD AND TIRE MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 실리카와 천연고무의 결합력 및 혼합성을 향상시키고, 그 결과로 타이어의 회전저항, 젖은 노면 제동력 및 내마모성능을 발란스 좋게 개선시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것이다.
유럽(EU) 라벨링 및 최소규제치 적용이 트럭-버스용 타이어에도 적용되면서, 통상 요구되는 타이어 마모 성능뿐만 아니라, 차량의 연비 및 젖은 노면 제동력 또한 필수적으로 요구되는 요소가 되었다.
차량에서 실제로 지면과 직접 접촉하는 부위인 타이어의 트레드는 타이어의 마모, 연비 및 젖은 노면 제동성능을 크게 지배하는 부위이다. 그러나, 타이어 트레드의 특성상 마모, 연비 및 젖은 노면 제동력 각각의 성능은 트레이드 오프(Trade-Off) 되는 특성을 가지고 있기 때문에, 상기 성능이 균형을 이루는 것이 가장 중요하다.
트럭-버스용 타이어의 경우, 고하중 조건의 주행 특성에 따른 내구 성능 및 타이어의 수명과 직결되는 마모 성능이 보다 중요시 되기 때문에, 주로 천연고무와 충전제로서 카본블랙을 포함하는 고무 조성물이 사용되었다. 그러나 천연고무와 카본블랙을 충전제로 하는 고무 조성물만으로는 회전저항 및 젖은 노면 제동 성능을 모두 만족시킬 수 없다.
또, 타이어 트레드용 고무 조성물의 연비 및 젖은 노면 제동력을 향상시키기 위해 보강성 충전제로서 실리카를 사용하는 방법이 이용되고 있지만, 실리카의 경우 표면에 존재하는 친수성의 실라놀기(-SiOH)로 인해 극성을 나타낸다. 그러나 이같은 실리카의 극성은 고무와의 혼합성을 저하시키기 때문에, 실리카를 충전제로 포함하는 고무 조성물에서는 실리카 표면에 존재하는 실라놀기와 반응하여 실리카의 표면화학적 특성을 비극성으로 바꾸어 고무와의 혼합이 용이하도록 하는 실란 커플링제가 함께 사용되어야 한다.
그러나, 통상 사용되는 테트라설파이드계의 실란 커플링제의 경우 고무 조성물 혼합시 일정 온도 이상이 되면 스코치가 발생하기 때문에 혼합시 온도를 일정하게 유지해야 한다. 또, 트럭-버스용 타이어의 내구성능 확보를 위하여 천연 고무를 일정량 이상 적용하여야 하는데, 이 경우 천연고무의 혼합 온도 조건을 만족시킬 수 없고 그 결과로 실리카 충전제와의 혼합이 어렵다.
한국특허공개 제2006-0102731호(2006년 9월 28일 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고, 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 실리카와 천연고무의 결합력 및 혼합성을 향상시키고, 그 결과로 타이어의 회전저항, 젖은 노면 제동력 및 내마모성능을 발란스 좋게 개선시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연고무 40 내지 75중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 20 내지 120중량부, 및 실란 커플링제 1 내지 30중량부를 포함하며, 상기 실란 커플링제는 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드 화합물이다.
상기 원료고무에 있어서, 상기 에폭시화 천연고무는 유리전이온도(Tg)가 -50 내지 -40℃이고, 무늬점도가 60 내지 80이며, 에폭시화도가 5 내지 50몰%인 것일 수 있다.
또, 상기 원료고무는 중량평균 분자량 7x105 내지 9.2x105g/mol이고, 분자량 분포도가 3.2 내지 3.5인 네오디미움 부타디엔 고무를 원료고무 총 중량에 대하여 10 내지 25중량%의 함량으로 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 상기 실리카는 세틸트리메틸암모늄브로마이드(cetyl trimethyl ammonium bromide, CTAB) 흡착 비표면적이 105 내지 175㎡/g이며, BET(Brunauer-Emmett-Teller) 비표면적이 140 내지 250m2/g 인 것일 수 있다.
또, 타이어 트레드용 고무 조성물은 요오드 흡착가 50 내지 170mg/g, 오일 흡착 비표면적이 85 내지 129cc/100g이며 디부틸프탈레이트(dibuthylphthalate, DBP) 흡유량이 100 내지 160cc/100g이고 틴트(TINT)값이 110 내지 157인 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 5 내지 35 중량부의 함량으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 천연고무 40 내지 75중량부, 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 20 내지 120중량부, 및 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드 화합물의 실란 커플링제 1 내지 30중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조방법이 제공된다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 각 구성성분의 혼합 공정은 요오드 흡착가 50 내지 170mg/g, 오일 흡착 비표면적이 85 내지 129cc/100g이며 DBP 흡유량이 100 내지 160cc/100g이고 틴트(TINT)값이 110 내지 157인 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 5 내지 35 중량부의 함량으로 더 첨가하고, 155 내지 180℃로 유지하면서 혼합함으로써 실시될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서는 천연고무와 함께 보강성 충진제로서 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조시, 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 실리카와 천연고무의 결합력 및 혼합성을 향상시킬 수 있는 실란 커플링제를 사용하고, 또, 상기 천연고무와 실리카의 혼합을 용이하게 하고 젖은 노면 제동성능을 유지할 수 있도록 에폭시화 천연고무를 사용함으로써, 타이어의 회전저항과 연비 특성, 젖은 노면 제동력 및 내마모 성능을 발란스 좋게 개선시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 천연고무 40 내지 75중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여, 실리카 20 내지 120중량부, 및 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드계 실란커플링제 1 내지 30중량부를 포함한다.
상기 원료고무에 있어서, 천연고무(NR)는 타이어 고무 조성물의 인장강도 및 내마찰성을 개선시키는 역할을 하는 것으로, 통상 타이어 고무 조성물에 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적으로 상기 천연고무는 일반적인 천연고무 또는 에폭시화 천연고무를 제외한 변성 천연고무일 수 있다.
상기 천연고무는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트랜스-1,4-이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다.
또 상기 변성 천연고무는, 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한 것을 의미한다. 예컨대, 상기 변성 천연고무로는 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등을 들 수 있다.
한편, 상기 원료고무에 있어서, 에폭시화 천연고무(ENR)는 천연고무(NR)의 불포화 이중결합이 에폭시화된 것으로서, 친환경적이며, 극성기인 에폭시기에 의해 분자 응집력이 증대되어 통상의 천연고무보다도 유리전이온도(Tg)가 높고, 기계적 강도 및 내마모성이 우수하다. 또, 보강성 충진제로서 실리카를 사용하는 경우 에폭시화 천연고무의 에폭시기가 실리카 표면의 실라놀기와 반응하여 실리카의 분산성을 증가시킴으로써 젖은 노면 제동 성능의 저하없이 고무 조성물의 기계적 강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 상기 에폭시화 천연고무는 에폭시화도가 5 내지 50몰%인 것이 바람직할 수 있다. 에폭시화도란 (에폭시화된 이중 결합의 수)/(에폭시화전의 이중 결합의 수)를 의미한다. 에폭시화 천연고무의 에폭시화도가 5몰% 미만일 경우 가스투과성이 증가할 우려가 있고, 50몰%를 초과할 경우 가공성 및 접착성이 저하될 우려가 있다.
또 상기 에폭시화 천연고무은 상기 에폭시화도 조건을 충족하는 동시에 유리전이온도(Tg)가 -50 내지-40℃이고, 무늬점도가 60 내지 80인 것이 바람직하다. 만약 상기한 유리전이온도 조건을 충족하지 않거나, 무늬점도 범위 조건을 충족하지 않을 경우 고무조성물의 내피로 특성, 가공성 및 접착성이 저하될 우려가 있다.
또, 상기 에폭시화 천연고무의 사용에 따른 효과의 현저함을 고려할 때 상기 에폭시화 천연고무는 에폭시화도가 20 내지 25몰%이고, 유리전이온도(Tg)가 -50 내지 -40℃이고, 무늬점도 60 내지 70인 것이 보다 바람직할 수 있다.
상기와 같은 에폭시화 천연고무(ENR)로서는, 상업적으로 입수하여 이용할 수도 있고, 또는 천연고무(NR)를 에폭시화한 것을 이용할 수도 있다. 천연고무를 에폭시화하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 클로로히드린법, 직접산화법, 과산화수소법, 알킬 히드로퍼옥시드법, 과산법 등과 같은 통상의 에폭시화 방법을 이용할 수 있다. 일례로 과산법의 경우 천연고무에 과아세트산이나 과포름산 등의 유기과산을 반응시키는 방법으로 실시될 수 있다.
상기한 천연고무와 에폭시화 천연고무를 포함하는 원료고무는, 천연고무 40 내지 75중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 함량범위를 벗어나 천연고무의 함량이 40중량부 미만이거나 75중량부를 초과할 경우 인장강도 및 내마찰성이 저하될 우려가 있고, 또 에폭시화 천연고무의 함량이 20중량부 미만이거나 30중량부를 초과할 경우 가공성 및 실리카의 분산성이 저하될 우려가 있다. 또 천연고무 사용에 인장강도 및 내마찰성 개선 효과와 에폭시화 천연고무의 사용에 따른 실리카의 분산성 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 원료고무는 천연고무 50 내지 70중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 25중량부를 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
또, 상기 원료고무는 네오디뮴 부타디엔 고무(Nd-BR)를 더 포함할 수도 있다.
상기 네오디뮴 부타디엔 고무(Nd-BR)는 네오디미움(Neodymium, Nd) 촉매를 사용하여 제조된 부타디엔 고무로서, 코발트 부타디엔 고무(Co-BR) 또는 니켈 부타디엔 고무(Ni-BR)에 비하여 분자량 분포가 좁고 낮은 분지화도, 즉 분자사슬의 선형성이 높기 때문에, 실리카 사용에 따른 내마모 성능의 저하를 보완하고 저연비 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 네오디미움 부타디엔 고무는 중량평균 분자량(Mw)이 7x105 내지 9.2x105g/mol이며, 분자량 분포(Mw/Mn)가 3.2 내지 3.5인 것일 수 있다.
보다 구체적으로 상기 네오디미움 부타디엔 고무는 평균 분자량 8.0 내지 9.2x105g/mol이고 분자량 분포(Mw/Mn)가 3.3 내지 3.5이며, 무늬점도가 40 내지 50인 것일 수 있다. 상기와 같이 고분자량, 고 무늬(High Mooney) 점도의 좁은 분자량 분포도를 갖는 네오디미움 부타디엔 고무를 사용함으로써 통상 타이어용 고무 조성물에 사용되는 분자량 분포가 2.5 내지 3.5인 니켈 촉매 부타디엔 고무에 비해 내마모 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 네오디미움 부타디엔 고무는 원료고무 총 중량에 대하여 10 내지 25중량%로 포함되는 것이 저연비 성능 개선 면에서 바람직할 수 있다.
네오디미늄 부타디엔 고무의 함량이 10중량% 미만이면 네오디미늄 부타디엔 고무의 사용에 따른 마모성능 개선효과가 미미하고, 25중량%를 초과할 경우 가공성 및 제동성능이 저하될 우려가 있다. 또 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 네오디미움 부타디엔 고무는 원료고무 총 중량에 대하여 20 내지 25중량%로 포함되는 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상기한 원료고무와 함께 보강성 충진제로서 실리카를 포함한다.
상기 실리카로는 통상 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 것이라면 사용이 가능하며, 구체적으로는 침강실리카 등과 같은 습식법 또는 건식법으로 제조된 것이 사용될 수 있고, 또 시판품으로는 Ultrasil 7000Gr™ (Evonik사제), Ultrasil 9000Gr™ (Evonik사제), Zeosil 1165MP™ (Rhodia사제), Zeosil 200MP™ (Rhodia사제) 또는 Zeosil 195HR™ (Rhodia사제) 등이 사용될 수 있다.
이중에서도 실리카의 타이어 트레드용 고무 조성물에 대한 보강성능 개선 효과 및 가공성을 고려할 때, 상기 실리카는 세틸트리메틸암모늄브로마이드(cetyl trimethyl ammonium bromide, CTAB) 흡착 비표면적이 105 내지 175㎡/g이고, BET(Brunauer-Emmett-Teller) 비표면적이 140 내지 250m2/g 것이 바람직할 수 있다.
상기 실리카의 CTAB 흡착 비표면적 및 BET 비표면적 조건은 동시에 충족하여야 하는 물성적 요건으로서, BET 비표면적의 조건을 충족하더라도 만약 상기 실리카의 CTAB흡착 비표면적이 105㎡/g 미만이면 충진제인 실리카에 의한 보강성능이 불리해질 수 있고, 반면, 175㎡/g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 불리해질 수 있다. 또, CTAB 흡착 비표면적을 조건을 충족하더라도 실리카의 BET 비표면적이 140m2/g 미만일 경우 보강성이 저하되고, 250m2/g를 초과할 경우 분산성 저하로 인해 타이어의 물성 및 가공성이 저하될 수 있다.
또, 상기 실리카는 상기 CTAB 흡착 비표면적이 150 내지 170m2/g이며, BET 비표면적이 150 내지 210m2/g인 것이 실리카 표면상 기공도가 높고, 충진제간 상호작용이 작아 고분산성을 나타낼 수 있어 보다 바람직할 수 있다.
또, 상기 실리카는 상기한 CTAB 및 BET 조건을 충족하는 동시에 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 95 내지 185㎡/g, 혹은 155 내지 180㎡/g인 것이 분산성 및 보강성 개선 효과 면에서 보다 바람직할 수 있다.
상기와 같은 실리카는 원료고무 100 중량부에 대하여 20 내지 120중량부로 포함될 수 있고, 50 내지 80 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직할 수 있다. 상기 실리카의 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 고무의 강도 향상이 부족하고 타이어의 제동 성능이 저하될 수 있으며, 상기 실리카의 함량이 120 중량부를 초과하는 경우에는 마모 성능이 저하될 수 있다.
통상 실리카는 실란 커플링제와의 반응을 통해 고무 내에서 친유기성으로 개질되면서 고무와 화학적으로 결합된다. 이와 같이 실리카의 표면화학적 특성이 변형될 경우 고무 내에서 실리카의 움직임이 제한되어 히스테리시스가 낮아지고, 그 결과로 고무 조성물의 발열 및 회전저항을 낮출 수 있다. 그러나, 고무 내에서 실리카의 분산이 충분히 이루어지지 않으면 발열 및 회전저항을 낮추기 어렵고 오히려 내마모성이 저하될 수 있다.
이에, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기한 실리카의 실라놀기와 반응하여 표면화학적 특성을 변화시킴으로써 실리카와 고무와의 혼합을 용이하게 하고, 그 결과 저연비 및 내구성을 향상시킬 수 있는 디설파이드계 실란커플링제를 포함한다.
구체적으로 상기 디설파이드계 실란 커플링제는 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드계 화합물인 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이 분자내 황의 함량 및 분자량이 최적화된 디설파이드계 화합물을 실란 커플링제로서 사용함으로써 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 타이어의 저연비 및 내구 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그러나 상기 디설파이드계 화합물내 황 함량이 15중량% 미만이거나 20중량%를 초과할 경우, 실리카에 대한 분산성 개선 효과가 미미하고, 또, 분자량이 480g/mol 미만이거나 520g/mol을 초과할 경우 스코치 발생의 우려가 있어 바람직하지 않다.
보다 구체적으로 상기한 황 함량 및 중량평균 분자량 범위 조건을 충족하는 디설파이드계 화합물은 직접 제조하여 사용할 수도 있고, Si75®, evonik사제) 또는 Si266®, evonik 사제)와 같이 상업적으로 입수할 수도 있다.
상기와 같은 디설파이드계 실란커플링제는 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 30중량부로 포함될 수 있다. 디설파이드계 실란 커플링제의 함량이 1중량부 미만이면 디설파이드계 실란 커플링제 사용에 따른 개선효과가 미미하고, 30중량부를 초과할 경우 실리카와 고무의 상호작용이 너무 강하여 저연비 성능은 우수할 수 있으나 제동 성능이 크게 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또, 실리카와 반응하지 않은 커플링제가 고무 조성물에 잔존할 경우 고무 조성물의 물성을 저하시킬 수도 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 카본블랙을 더 포함할 수 있다.
상기 카본블랙은 상기 실리카 사용에 따른 마모성능 저하를 방지하며, 또 검정 발색에 의해 착색도를 증가시키는 등 타이어 트레드의 외관 특성을 개선시킬 수 있다. 또, 실리카 단독 사용시에 비해 혼합 온도가 상승하여 스코치 현상 및 실리카와 실란 커플링제의 결합 약화를 방지할 수 있다.
구체적으로 상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 50 내지 170mg/g이고, 오일 흡착 비표면적이 85 내지 129cc/100g이며, 디부틸프탈레이트(dibuthylphthalate, DBP) 흡유량이 100 내지 160cc/100g이고 틴트(TINT)값이 110 내지 157인 것일 수 있다.
상기 카본블랙의 요오드 흡착가, 오일 흡착 비표면적, DBP 흡유량 및 TINT값은 동시에 충족하여 하는 물성적 요건으로서, 일례로서 요오드 흡착가를 제외한 다른 물성적 요건을 모두 충족하는 조건에서 상기 카본블랙의 요오드 흡착가가 170cc/100g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 수 있고, 반면 요오드 흡착가가 50cc/100g 미만이면 오히려 충진제인 카본블랙에 의한 보강 성능이 저하될 우려가 있다. 또, 오일 흡착 비표면적이 129cc/100g를 초과하는 등 구조가 상대적으로 발달한 카본블랙의 경우 마모 및 외관 성능은 향상 되지만, 상대적으로 대부분의 스트레인(Strain) 영역대에서 높은 모듈러스 특성을 나타낼 우려가 있다.
또, 가공성 및 보강성능 개선 효과를 고려할 때, 상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 135 내지 147mg/g이고, 오일 흡착 비표면적이 97 내지 107cc/100g이며, DBP 흡유량이 120 내지 145cc/100g이고, 틴트(TINT) 값이 125 내지 132인 것이 보다 바람직할 수 있다.
상기와 같은 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 5 내지 35중량부로 포함될 수 있다. 카본블랙의 함량이 5중량부 미만이면 내마모성 저하, 스코치 현상 발생 및 실리카와 실란커플링제의 결합 약화의 우려가 있고, 또, 카본블랙의 함량이 35중량부를 초과하면 상대적으로 실리카 함량의 감소로 보강 성능이 저하될 우려가 있다.
상기한 성분들 외에, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 선택적으로 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 연화제, 노화방지제 또는 점착제 등 통상 타이어 트레드용 고무 조성물의 물성적 특성 개선을 위해 사용되는 첨가제를 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 수지 가류제, 산화마그네슘 등의 금속산화물을 사용할 수 있다.
상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가류제를 사용할 수 있으며, 이외 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가류제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 유기 과산화물은 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, 또는 n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부로 포함되는 것이 적절한 가황 효과로서 원료고무가 열에 덜 민감하고 화학적으로 안정하게 해준다는 점에서 바람직하다.
상기 가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제(accelerator)를 의미한다. 상기 가류촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 술펜아미드계 가류촉진제로는, 예컨대 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS), N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질술펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸술펜아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 술펜아미드계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티아졸계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아질디설파이드(MBTS), 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티아졸계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티우람계 가류촉진제로는, 예컨대 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티우람계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티오우레아계 가류촉진제로는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티오우레아계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 구아니딘계 가류촉진제로는, 예컨대 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구아니딘계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 디티오카르밤산계 가류촉진제로는, 예컨대 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 펜타메틸렌디티오카르밤산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연 디벤질디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르밤산피페리딘, 디메틸디티오카르밤산셀레늄, 디에틸디티오카르밤산텔루늄, 디아밀디티오카르밤산카드뮴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디티오카르밤산계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 가류촉진제로는, 예컨대 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 이미다졸린계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물을 사용할 수 있고, 상기 크산테이트계 가류촉진제로는, 예컨대 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 가류촉진제는 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 상기 원료고무 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류촉진조제는 상기 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 무기계 가류촉진조제, 유기계 가류촉진조제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 무기계 가류촉진조제로는 산화아연(ZnO), 탄산아연(zinc carbonate), 산화마그네슘(MgO), 산화납(lead oxide), 수산화 칼륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 유기계 가류촉진조제로는 스테아린산, 스테아린산 아연, 팔미트산, 리놀레산, 올레산, 라우르산, 디부틸 암모늄-올레이트(dibutyl ammonium oleate), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
특히, 상기 가류촉진조제로서 상기 산화아연과 상기 스테아린산을 함께 사용할 수 있으며, 이 경우 상기 산화아연이 상기 스테아린산에 녹아 상기 가류촉진제와 유효한 복합체(complex)를 형성하여, 가황 반응 중 유리한 황을 만들어냄으로써 고무의 가교 반응을 용이하게 한다.
상기 산화아연과 스테아린산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부로 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 연화제는 고무에 가소성을 부여시켜 가공을 용이하게 하기 위하여 또는 가황 고무의 경도를 저하시키기 위하여 고무 조성물에 첨가되는 것으로, 고무 배합시나 고무 제조시에 사용되는 가공오일류를 의미한다. 상기 연화제로는 석유계 오일, 식물유지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 석유계 오일로는 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 방향족계 오일 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 파라핀계 오일의 대표적인 예로 미창 오일 주식회사의 P-1, P-2, P-3, P-4, P-5, P-6 등을 들 수 있고, 상기 나프텐계 오일의 대표적인 예로는 미창 오일 주식회사의 N-1, N-2, N-3 등을 들 수 있으며, 상기 방향족계 오일의 대표적인 예로는 미창 오일 주식회사의 A-2, A-3 등을 들 수 있다.
그러나, 최근 환경 의식의 고조와 함께 상기 방향족계 오일에 포함된 폴리사이클릭 아로마틱 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, 이하 'PAHs'라 한다)의 함량이 3 중량% 이상일 때는 암 유발 가능성이 높은 것으로 알려진바, TDAE(treated distillate aromatic extract) 오일, MES(mild extraction solvate) 오일, RAE(residual aromatic extract) 오일 또는 중질 나프텐성 오일을 바람직하게 사용할 수 있다.
특히, 상기 연화제로서 사용하는 오일은 상기 오일 전체에 대하여 PAHs 성분의 총 함량이 3중량% 이하이고, 동점도가 95℃ 이상(210 ℉ SUS), 연화제 내의 방향족 성분이 15 내지 25중량%, 나프텐계 성분이 27 내지 37중량% 및 파라핀계 성분이 38 내지 58중량%인 TDAE 오일을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 TDAE 오일은 상기 TDAE 오일을 포함한 타이어 트레드의 저온 특성, 연비 성능을 우수하게 하면서도 PAHs의 암 유발 가능성 등의 환경적 요인에 대해서도 유리한 특성을 갖는다.
상기 식물유지로는 피마자유, 면실유, 아마인유, 카놀라유, 대두유, 팜유, 야자유, 낙화생유, 파인유, 파인타르, 톨유, 콘유, 쌀겨기름, 홍화유, 참기름, 올리브유, 해바라기유, 팜핵유, 동백유, 호호바유, 마카다미아너트유, 사플라워 오일, 동유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 연화제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 사용하는 것이 원료고무의 가공성을 좋게 한다는 점에서 바람직하다.
상기 노화방지제는 산소에 의해서 타이어가 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키기 위하여 사용되는 첨가제이다. 상기 노화방지제로는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 이미다졸계, 카르밤산 금속염, 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
상기 아민계 노화방지제로는 N-페닐-N'-(1,3-디메틸)-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디아릴-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-사이클로헥실 p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-옥틸-p-페닐렌디아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 페놀계 노화방지제로는 페놀계인 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-이소부틸리덴-비스(4,6-디메틸페놀), 2,6-디-t-부틸-p-크레졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 퀴놀린계 노화방지제로는 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 그 유도체를 사용할 수 있고, 구체적으로 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-아닐리노-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-도데실-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 왁스로는 바람직하게 왁시 하이드로카본을 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 노화 방지 작용 이외에 고무에 대한 용해도가 커야 하고, 휘발성이 작고 고무에 대하여 비활성이어야 하며, 가황을 저해하지 않아야 한다는 등의 조건을 고려할 때, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
상기 점착제는 고무와 고무 사이의 접착(tack) 성능을 더욱 향상시켜 주고, 충전제와 같은 기타 첨가제들의 혼합성, 분산성 및 가공성을 개선시켜 고무의 물성 향상에 기여한다.
상기 점착제로는 로진(rosin)계 수지 또는 테르펜(terpene)계 수지와 같은 천연수지계 점착제와 석유수지, 콜타르(coal tar) 또는 알킬 페놀계 수지 등의 합성수지계 점착제를 사용할 수 있다.
상기 로진계 수지는 로진 수지, 로진 에스터 수지, 수소첨가 로진 에스터 수지, 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 테르펜계 수지는 테르펜 수지, 테르펜 페놀 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 석유수지는 지방족계 수지, 산 개질 지방족계 수지, 지환족계 수지, 수소첨가 지환족계 수지, 방향족계(C9) 수지, 수소첨가 방향족계 수지, C5-C9 공중합 수지, 스티렌 수지, 스티렌 공중합 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 콜타르는 쿠마론-인덴 수지(coumarone-indene resin)일 수 있다.
상기 알킬 페놀 수지는 p-터트-알킬 페놀 포름알데하이드 수지일 수 있고, 상기 p-터트-알킬 페놀 포름알데하이드 수지는 p-터트-부틸-페놀 포름알데하이드 수지, p-터트-옥틸-페놀 포름알데하이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 점착제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부로 포함될 수 있다. 상기 점착제의 함량이 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 미만이면 접착 성능이 떨어지고, 10중량부를 초과하는 경우 고무 물성이 저하될 수 있어 바람직하지 못하다.
보다 구체적으로 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 가류제 0.5 내지 5중량부, 가류촉진제 0.1 내지 5중량부, 가류촉진조제 1 내지 10중량부 및 연화제 1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기한 성분들을 통상의 방법에 따라 혼합하여 제조될 수 있다. 구체적으로는 110 내지 190℃에 이르는 최대 온도, 바람직하게는 150 내지 180℃의 고온에서 열기계적 처리 또는 혼련시키는 제1 단계 및 가교결합 시스템이 혼합되는 피니싱 단계 동안, 전형적으로 110℃ 미만, 예를 들면 40 내지 100℃의 저온에서 기계적 처리하는 제2 단계를 포함하는 2단계 연속 공정에 의해 제조될 수 있다.
또, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조시 카본블랙을 사용하는 경우, 155 내지 180℃의 온도를 유지하면서 상기한 성분들을 혼합하는 것이 내마모성능, LRR 및 웨트성능면에서 보다 개선된 효과를 얻을 수 있어 바람직할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 제조되는 타이어 트레드용 고무 조성물은, 스코치 발생 온도를 높게 유지하여 실리카와 천연고무의 결합력 및 혼합성을 향상시키고, 그 결과로 타이어의 회전저항, 젖은 노면 제동력 및 내마모성능을 발란스 좋게 개선시킬 수 있다. 이에 따라 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 트레드(트레드 캡 및 트레드 베이스)에 한정되지 않고, 타이어를 구성하는 다양한 고무 구성 요소에 포함될 수도 있다. 상기 고무 구성 요소로는 사이드월, 사이드월 삽입물, 에이펙스(apex), 채퍼(chafer), 와이어 코트 또는 이너라이너 등을 들 수 있다.
또, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 내마모성능, LRR 및 웨트 성능면에서 모두 발란스 좋게 개선된 효과를 나타내므로, 트럭-버스용 타이어 트레드 고무 조성물로서 유용하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공한다.
상기 타이어는 상기한 타이어 트레드용 고무 조성물로부터 제조되어 회전저항, 젖은 노면 제동력 및 내마모성능의 모든 면에서 발란스 좋게 개선된 특성을 나타낸다.
상기 타이어를 제조하는 방법은 상기한 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하는 것을 제외하고는 통상 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 타이어는 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어 트레드를 포함하는 것일 수 있다.
상기 타이어는 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 레디얼 타이어인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 연비 성능을 유지하면서도 내마모 및 컷칩 성능을 향상시키고, 또 착색도를 비롯한 타이어의 외관특성을 개선시킬 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예: 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조
하기 표 1에 개시된 바와 같은 구성 및 함량으로 혼합하고, 반바리 믹서에서 배합하여 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
배합온도(℃) 170 170 150 170 170
천연고무 50 75 50 50 50
폴리부타디엔 고무1 25 - 25 25 25
ENR2 25 25 25 25 25
실리카3 50 50 50 50 -
실란 커플링제4-1 5 5 5 - -
실란 커플링제4-2 - - - 5 -
카본블랙5 20 20 20 20 55
가공오일6 5 5 5 5 5
산화아연 3 3 3 3 3
스테아린산 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가황제
(유황)		 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
가류
촉진제7 		1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
1. 폴리부타디엔 고무: 네오디미움 촉매로 제조한 부타디엔 고무(중량평균 분자량 7.5~9.2x105g/mol 및 분자량 분포도 3.3)
2. ENR: 에폭시화도 20몰%, Tg가 -45℃, 무늬점도 70인 에폭시화 천연고무
3. 실리카: 침강 실리카(CTAB 161m2/g, BET 176m2/g, N2SA 155㎡/g)
4-1. 실란 커플링제: 황(Sulfur) 함량 16중량%, 분자량 485g/mol인 디설파이드계 화합물(Si75®, Evonik사제)
4-2: 실란 커플링제: 황 함량 23중량%, 분자량 535g/mol인 테트라설파이드계 화합물 (Si69®, Evonik사제)
5. 카본블랙: 카본블랙 입자(요오드 흡착가 142mg/g, 오일흡착 비표면적(OAN) 102cc/100g, DBP 흡유량 130cc/100g, TINT 값 120)
6. 가공오일: PAH 함량이 3 중량% 이하이고, 동점도가 95(210℉ SUS)이며, 아로마틱계 성분이 20 중량%, 나프텐계 성분이 32% 및 파라핀계 성분이 48중량% 함유된 가공오일
7. 가류촉진제: CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazoyl sulfonamide)
시험예: 물성측정
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조한 타이어 트레드용 고무조성물을 이용하여 고무 시편을 제조하고, 제조한 고무 시편에 대해 ASTM 규정에 의거하여 다양한 물성적 특성들을 평가하였으며, 성능지수는 트럭용 315/70R22.5 규격으로 제조하여 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 혼합가공성: 무니점도(ML1+4(125℃))는 Mooney MV2000(Alpha Technology) 기기를 이용하여, 라지 로터(Large Rotor), 예열 1분, 로터 작동시간 4분, 온도 125℃에서 측정하였다. 무니점도는 가공성을 나타내는 지표로, 그 값이 작을수록 가공성이 우수함을 의미한다.
(2) 스코치 시간은 Moving die Rheometer를 이용하여 측정한 수치로, 시간이 짧을수록 불리하다.
(2) 경도는 Shore A 경도계를 사용하여 측정하였다.
(4) 300% 모듈러스는 300% 신장시의 인장강도로서, ISO 37 규격에 의해 측정하였으며, 수치가 높을수록 우수한 강도를 나타낸다.
(5) LRR(Low Rolling Resistance) 성능지수는 노면을 실내에서 재현하는 일정 크기의 드럼(Drum)에 타이어가 맞닿아 일정속도로 회전할 때, 타이어가 취부된 측에 작용하는 반응 힘(Reaction Force)를 측정하여 회전저항 값을 계산하는 방법으로, 이를 기준으로 지수화하여 표현하였다. LRR 성능은 그 값이 클수록 우수한 성능을 나타냄을 의미한다.
(6) 내마모 성능지수는 람본 마모 시험기를 사용하여 슬립률 25%의 조건에서 마모량을 측정한 후 실시예 1의 측정값을 100으로 하여, 이를 기준으로 지수화하여 표현하였다. 내마모 성능은 그 값이 클수록 우수한 성능을 나타냄을 의미한다.
(7) 웨트지수: 기준 타이어에 대한 시험 타이어의 최대정지마찰계수의 비로 계산하며, 실시예 1의 측정값을 100으로 하여, 이를 기준으로 지수화하여 표현하였다. 웨트지수는 그 값이 클수록 우수한 성능을 나타냄을 의미한다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
혼합가공성
(무늬점도)		 64 63 65 66 67
스코치 시간(t5) 9.8 9.5 9.1 6.2 10.4
경도(Shore A) 66 64 59 60 68
300% 모듈러스
(kgf/㎠)		 162 157 141 145 171
LRR 성능지수 100 95 91 90 84
내마모 성능지수 100 96 95 82 94
웨트(wet) 성능지수 100 93 91 92 87
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 또 배합 온도가 낮은 실시예 3의 경우 폴리머와 충전제간의 결합이 충분하지 못하여 동일한 구성을 갖는 실시예 1에 비해 약간 저하된 성능지수를 나타내었다. 그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 조합 구성을 충족하는 실시예 1 내지 3은 비교예 1 및 2에 비해 내마모, LRR 및 웨트 성능 면에서 발란스 좋게 모두 개선된 효과를 나타내었다.
상세하게는, 테트라설파이드계 커플링제를 사용한 비교예 1은 고온특성의 저하로 짧은 스코치 시간을 나타내었으며, 또 고무와 충전제간 결합력 악화로 전반적으로 저하된 성능지수를 나타내었다. 또, 실리카를 사용하지 않고 카본블랙만을 충진제로서 적용한 비교예 2는 비교예 1과 비교하여 마모성능은 개선되었으나, LRR 및 웨트 성능은 크게 저하되었다.
이 같은 실험결과로부터 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 본 발명에 따른 고무 조성물의 최적 조합 구성을 충족하여야 하며, 또한 제조시 고온 배합을 유지할수록 내마모성능, LRR 및 웨트성능면에서 보다 개선된 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 천연고무 40 내지 75중량부 및 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여,
    실리카 20 내지 120중량부, 및
    실란 커플링제 1 내지 30중량부를 포함하며,
    상기 실란 커플링제는 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드 화합물이고,
    상기 원료고무가 중량평균 분자량 7x105 내지 9.2x105g/mol이고, 분자량 분포도가 3.2 내지 3.5인 네오디미움 부타디엔 고무를 원료고무 총 중량에 대하여 10 내지 25중량%의 함량으로 더 포함하는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시화 천연고무가 유리전이온도(Tg)가 -50 내지 -40℃이고, 무늬점도가 60 내지 80이며, 에폭시화도가 5 내지 50몰%인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카가 세틸트리메틸암모늄브로마이드(cetyl trimethyl ammonium bromide) 흡착 비표면적이 105 내지 175㎡/g이며, BET(Brunauer-Emmett-Teller) 비표면적이 140 내지 250m2/g 인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    요오드 흡착가 50 내지 170mg/g, 오일 흡착 비표면적이 85 내지 129cc/100g이며 디부틸프탈레이트(dibuthylphthalate) 흡유량이 100 내지 160cc/100g이고 틴트(TINT)값이 110 내지 157인 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 5 내지 35중량부의 함량으로 더 포함하는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  6. 천연고무 40 내지 75중량부, 에폭시화 천연고무 20 내지 30중량부를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여,
    상기 원료고무에 중량평균 분자량 7x105 내지 9.2x105g/mol이고, 분자량 분포도가 3.2 내지 3.5인 네오디미움 부타디엔 고무를 원료고무 총 중량에 대하여 10 내지 25중량%의 함량으로 혼합하는 단계, 및
    실리카 20 내지 120중량부와 황(Sulfur) 함량이 15 내지 20중량%이고, 분자량이 480 내지 520g/mol인 디설파이드계 실란커플링제 1 내지 30중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실리카 및 실란커플링제를 혼합하는 단계에서, 요오드 흡착가 50 내지 170mg/g, 오일 흡착 비표면적이 85 내지 129cc/100g이며 디부틸프탈레이트 흡유량이 100 내지 160cc/100g이고 틴트(TINT)값이 110 내지 157인 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 5 내지 35 중량부의 함량으로 더 첨가하고, 155 내지 180℃로 유지하면서 혼합하여 실시되는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조방법.
  8. 제1항에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어.
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