KR101716058B1 - 마른 노면 성능 향상 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어 - Google Patents

마른 노면 성능 향상 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물에 고비닐 함량을 갖는 스티렌부타디엔 고무와 용액 폴리부타디엔 고무를 적용함으로써 컴파운드의 마른 노면 성능을 향상시키는 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것이다.

Description

마른 노면 성능 향상 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어{TIRE TREAD COMPOSITION WITH IMPROVED DRY PERFORMANCE AND TIRE USING THE SAME}
본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 트레드용 고무조성물에 고비닐 함량을 갖는 스티렌부타디엔 고무와 용액 폴리부타디엔 고무를 적용함으로써 컴파운드의 마른 노면 성능을 향상시키는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그를 이용한 타이어에 관한 것이다.
한국공개특허 제2013-0075456호에서는 타이어용 트레드 고무 조성물에 표면이 수산화기로 개질된 아라미드 단섬유 1내지 40 중량부를 적용하여 고속 주행시 그립 성능을 향상시키고자 하였다. 또한 한국공개특허 제2013-0075243호에서는 타이어용 고무 조성물에 탄소나노섬유 1내지 50중량부를 적용하여 구동 및 제동 성능을 향상시키고자 하였다. 하지만 단섬유를 포함하는 방법은 단섬유와 트레드 고무조성물 사이의 결합력 저하로 단섬유 끝단 발열에 기인한 내구 성능이 하락하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 타이어 트레드용 고무조성물에 높은 비닐 함량을 갖는 스티렌부타디엔 고무과 용액 폴리부타디엔 고무을 적용하여 타이어 트레드용 컴파운드의 마른 노면 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무조성물은 원료고무와 비닐 함량이 50~75중량%인 스티렌부타디엔 고무 5~90중량부를 포함하는 고무 100중량부에 대하여 용액 폴리부타디엔 고무 5~50중량부, 실리카 10~90중량부 및 카본블랙 5~90중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 원료고무는 상기 스티렌부타디엔 고무를 제외한 타이어 트레드용 고무 조성물의 원료로서 사용할 수 있는 원료라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 상기 원료고무는 천연고무 및 합성고무 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있는데, 상기 합성고무는 디엔계 중합체 합성고무, 디엔계 공중합체 합성고무, 니트릴 고무, 부틸 고무, 우레탄 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리이소프렌 고무 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스티렌부타디엔 고무는 원료고무 100중량부 중 5~90중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 제동성능 개선 효과가 부족하여 바람직하지 않고, 90중량부를 초과하면 마모 성능이 하락하여 바람직하지 않다.
상기 스티렌부타디엔 고무의 비닐 함량은 50~75중량%인 것이 바람직한데, 50중량% 미만이면 제동성능이 하락하여 바람직하지 않고, 75중량%를 초과하면 고무조성물의 유리전이온도 상승에 기인한 저온 특성이 하락하여 바람직하지 않다.
본 발명에 있어서, 상기 용액 폴리부타디엔 고무는 원료고무 100중량부에 대하여 5~50중량부인 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 제동 성능 개선 효과가 부족하여 바람직하지 않고, 50중량부 이상이면 배합 공정성이 하락하여 바람직하지 않다. 또한, 상기 용액 폴리부타디엔 고무는 수평균분자량(Mn)이 2,000g/mol 내지 6,000g/mol의 범위이다.
본 발명에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 10~90중량부 및 카본블랙 5~90중량부를 포함할 수 있다. 상기 실리카는 BET(표면적 측정방법)가 100~180m2/g, DBP가 150~250cm3/100g, 평균 흡착 면적(Aggergate mean area)이 배합전 8,500nm2, 배합후 7,000~8,400nm2으로, 10~90중량부 이내 사용됨이 바람직하고, 상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 60~150mg/g, DBP흡유가가 80~150cm3/100g인 것으로 5~90중량부 이내 사용됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예를 들면, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 공정오일, 가류제 및 가류촉진제 등을 필요에 따라 적절히 혼합하여 첨가할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 타이어는 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는다.
본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물에 높은 비닐 함량을 갖는 스티렌부타디엔 고무과 용액 폴리부타디엔 고무을 적용하여 타이어 트레드용 컴파운드의 마모성능을 동등수준으로 유지하면서 마른 노면 성능을 향상시키는 효과가 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
<비교예 1>
원료고무 100중량부에 실리카 70중량부, 카본블랙 20중량부, 공정오일 37.5중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제 6중량부, 가황시스템으로는 황 2중량부 및 촉진제 2중량부를 하기 표 1의 조성대로 투입함으로써 고무 조성물을 제조하였고, 상기와 같이 제조된 고무 조성물을 핫프레스로 시험 규격에 맞게 가류하여 고무 시편을 제조한 후, ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300% 모듈러스 딘(DIN) 마모, 동적특성을 평가하였고, 그 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 2>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 20중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 비교예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 3>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 50중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 비교예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 4>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 55중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 비교예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 5>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 75중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 비교예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 1>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 50중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부에 용액 폴리부타디엔 고무 5중량부, 실리카 70중량부, 카본블랙 20중량부, 공정오일 33중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제 6중량부, 가황시스템으로는 황 2중량부 및 촉진제 2중량부를 하기 표 1의 조성대로 투입함으로써 고무 조성물을 제조하였고, 상기와 같이 제조된 고무 조성물을 핫프레스로 시험 규격에 맞게 가류하여 고무 시편을 제조한 후, ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300% 모듈러스 딘 마모, 동적특성을 평가하였고, 그 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 2>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 55중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하고, 용액폴리부타디엔 15중량부, 공정오일 25중량부 를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 실시예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 3>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 65중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하고, 용액폴리부타디엔 30중량부, 공정오일 15중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 실시예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 4>
원료고무 70중량부 및 비닐 함량이 75중량%인 스티렌부타디엔 고무 30중량부로 이루어진 고무 100중량부를 사용하고, 용액폴리부타디엔 30중량부, 공정오일 15중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하고 실시예 1과 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(단위:중량부)
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예
5 		실시예
1 		실시예
2 		실시예 3 실시예 4
원료고무 100 70 70 70 70 70 70 70 70
스티렌
부타디엔고무 		비닐함량 20중량% 30
비닐함량 50중량% 30 30
비닐함량 55중량% 30 30
비닐함량 65중량% 30
비닐함량 75중량% 30 30
용액폴리부타디엔 0 0 0 0 0 5 15 30 30
실리카 70 70 70 70 70 70 70 70 70
카본블랙 20 20 20 20 20 20 20 20 20
공정오일 37.5 37.5 37.5 37.5 37.5 33 25 15 15
산화아연 3 3 3 3 3 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2 2 2 2 2 2
노화방지제 1) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
노화방지제 2) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
노화방지제 3) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
황 2 2 2 2 2 2 2 2 2
촉진제 4) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
노화방지제1) Polymerized 2,3,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinoline(TMDQ)
노화방지제2) N-(1,2-Dimethylbutyl),N'-Phenyl-P-Phenylenediamine(6PPD)
노화방지제3) Melting wax
촉진제4)N-Cyclohexyl-2-Benzothiazol Sulfenamide
(단위: 상대지수)
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예
5 		실시예 1 실시예 2 실시예
3 		실시예
4
물성 경도 100 100 100 100 100 100 100 100 99
300%
모듈러스 		100 100 100 100 100 99 99 100 100
마모 딘마모 100 100 100 100 100 101 103 103 101
동적특성 E'' 22℃ 100 101 102 103 104 113 113 118 119
상기 표 2에 나타낸 비교예 1~5 및 실시예 1~4의 물성 수치는 비교예 1의 수치를 100으로 하였을 때, 환산하여 나타낸 상대적인 값으로서, 수치가 높을수록 물성이 우수함을 의미한다.
즉, 실시예 1~4은 비교예 1~5 보다 인장물성 및 마모 성능은 동등수준을 유지하면서 마른 노면 성능 지수인 E''22℃값은 13% 및 19% 향상되는 특성을 나타낸다.

Claims (5)

  1. 원료고무와 비닐 함량이 50~75중량%인 스티렌부타디엔 고무 5~90중량부를 포함하는 고무 100중량부에 대하여 용액 폴리부타디엔 고무 5~50중량부, 실리카 10~90중량부 및 카본블랙 5~90중량부를 포함하고,
    상기 원료고무는 합성고무에서 선택되며, 상기 합성고무는 부틸 고무, 우레탄 고무, 에틸렌-프로필렌 고무 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    용액 폴리부타디엔 고무는 수평균분자량(Mn)이 2,000g/mol 내지 6,000g/mol의 범위인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 타이어 트레드용 고무 조성물로 이루어진 트레드부를 갖는 타이어.

















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