KR102177499B1

KR102177499B1 - 트레드고무 조성물

Info

Publication number: KR102177499B1
Application number: KR1020190043137A
Authority: KR
Inventors: 이수민
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-11-11
Also published as: KR20200120341A

Abstract

본 발명은 트레드고무 조성물을 개시한다.
본 발명에 따르는 트레드고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트(Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate) 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 함유 입자를 고무 내에 균일하게 분산하여 고무조성물의 내열성을 향상시키고 기타 성능하락 없이 습윤 노면과의 마찰력을 증가시켜 Wet Braking 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

트레드고무 조성물{Tread rubber composite}

본 발명은 Wet 성능을 향상시킨 트레드고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 함유 입자를 고무 내에 균일하게 분산하여 고무조성물의 내열성을 향상시키고 기타 성능하락 없이 습윤 노면과의 마찰력을 증가시켜 Wet Braking 성능을 향상시킨 트레드고무 조성물에 관한 것이다.

최근 고속 주행이 늘어남에 따라 운전자의 안전성에 대한 관심이 증가하면서 우기의 습윤 노면의 제동 성능 향상의 요구가 늘어나고 있으며, 타이어에 사용되는 고강도 고무는 차량의 하중을 고르게 분산시키는 에이펙스(Apex)나 비드(Bead) 충진고무로 주로 사용 되어 왔다.

이들 고무는 경도를 높이기 위해 주로 보강성 수지를 사용하기 때문에 타이어 주행시에 발열이 매우 높으며, 종래에는 차량 주행시 예기치 못한 타이어의 파열 또는 타이어의 펑크 후에도 차량이 주행할 수 있도록 타이어의 내부에 고무 스폰지나 가벼운 탄성체를 충진시키는 제품이 출시되었다.

그러나 상기의 제품은 타이어가 상당히 무거워지고 에너지 소비가 많으며 발열에 의한 제품의 수명이 크게 하락되므로 이들의 사용은 특수한 차량에 한해서 사용되는 등 극히 일부로 제한되어 왔다.

타이어의 습윤노면에서의 Wet 제동 성능을 증가시키기 위해서, 일반적으로 적용되는 방법은 Tg를 높이기 위한 Polymer base 변경이나 Silica 표면적을 증가시키고 있으나, 이는 Polymer 변성과 Silica 표면적 증가에 따른 공정의 어려움으로 추가 공정설비 또는 시간이 소요되며, Wet 성능 증가 대비 고무 물성의 하락이 커지는 문제를 양산하고 있다.

KR 10-0746337 B(등록일 2007.07.30)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 함유 입자를 고무 내에 균일하게 분산하여 고무조성물의 내열성을 향상시키고 기타 성능하락 없이 습윤 노면과의 마찰력을 증가시켜 Wet Braking 성능을 향상시킨 트레드고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 원료고무 100 중량부에 대하여 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트(Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate) 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드고무 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트의 분산성을 확보하기 위하여 분산제를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분산제는 마그네슘알루미늄실리케이트(Magnesium Aluminum Silicate)인 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 마그네슘알루미늄실리케이트 분말의 평균입도는 0.1㎛ 내지 5 ㎛인 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 함유 입자를 고무 내에 균일하게 분산하여 고무조성물의 내열성을 향상시키고 기타 성능하락 없이 습윤 노면과의 마찰력을 증가시켜 Wet Braking 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 마그네슘알루미늄실리케이트의 입자분포를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이고, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르는 트레드고무 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트(Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate) 1 내지 10 중량부를 포함한다.

상기 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트는 아래 화학식 1로서 일반화할 수 있다.

<화학식 1>

(R1, R3 : C함량이 2이상 20 이하의 Alkoxy 혹은 Alkane 혹은 Alchol 혹은 이들의 화합물이고, R2 : Resorcinol phenol)

화학식 1에서, 상기 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate은 Phosphate에 Resorcinol과 Alkoxy group을 합성한 분자식을 가지며, 이중 Alkoxy group은 타이어 고무조성물 배합 조건 및 가류 조건에서 변형되거나 환경 오염물질을 생성해서는 아니되며, 이에 적합한 화합물은 화학식 2로 나타난 물질을 예로 들 수 있다.

<화학식 2>

화학식 2의 물질은 180℃ 이상에서 구조 안정성을 가지는 특징이 있다.

아울러, 상기 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate는 원료고무에 배합되어 극성그룹(partially electical charged functional group) 함유량이 증가되어 특별하게 원료고무 물성의 하락 없이 젖은노면제동성능(Wet 제동 성능)을 향상시킬 수 있는데, 만일 1 중량부 미만이면, 보강 정도가 낮아질 수 있고, 반대로 10 중량부를 초과하게 되면, Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate에는 보강성이 없으므로 고무의 내마모성과 인장물성이 급격히 하락할 우려가 있다.

즉, 통상적으로 사용되는 실리카와 비교하면, 상기 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate는 입자 유기부분이 고무와의 혼용성을 향상시키고 이에 젖은 노면에서 트레드 고무의 변형이 발생될 때 그에 분산 함유되어 있는 Resorcinol phenol-phosphinate가 수분과 극성 인력을 형성할 수 있어, 지면과의 마찰력을 극대화시키게 된다.

또한, 상기 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate의 흡열 특성으로 타이어 고무조성물 배합 조건 및 가류 조건에서 변형되거나 환경 오염물질을 생성하지 아니하고 난연성을 가질 수 있으며, 특히 고무조성물과의 배합성과 성능 발현의 최적화를 위하여 분산제를 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 분산제는 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트의 분산을 원활하게 하고, 고무물성 하락의 우려가 없는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Magnesium Aluminum Silicate를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 Magnesium Aluminum Silicate는 분말상으로 배합되고, 그 입자의 평균입도 크기는 0.1 내지 5um가 바람직하고, 만일 0.1㎛ 미만이면, 고무와 젖음성(Wetting property) 하락으로 인한 불균일 배합과 점도 상승으로 상호작용으로 배합공정성 및 타이어 성능발현이 어렵고, 5㎛를 초과하면, 보강성이 하락하여 고무배합물의 물성 저하시킬 수 있다.

또한, 상기 Magnesium Aluminum Silicate의 Particle Surface Distribution 측정의 D50 값이 0.87이하가 바람직한데, 성능 균일성을 향상시키기 위한 것으로 만일 0.87을 초과하면 Small particle의 불균일 배합과 Large particle의 보강성 하락에 따른 품질 불균일 문제가 생길 수 있다.

여기서, 상기 마그네슘알루미늄실리케이트의 이상적인 입도분포의 예시는 도1과 같으며, 도 1은 Magnesium Aluminum Silicate를 분산제로 사용하여 Wet 제동 성능을 효과적으로 발현시키도록 Magnesium Aluminum Silicate의 입자 균일도를 고려한 것으로, Magnesium Aluminum Silicate 입자의 평균 크기가 0.1㎛ 내지 5 ㎛에서 트레드고무의 소원하는 성능을 발현할 수 있음을 알 수 있다.

이러한 Magnesium Aluminum Silicate 함량은 상기 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate 중량의 100 중량% 이내이어야 하는데, 이는 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate 중량의 100 중량% 초과한 경우, Magnesium Aluminum Silicate는 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate과 상호작용하지 않으므로 더이상 분산성을 향상사키기 않기 때문이다.

실시예 및 비교예

항목	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	비교예3
원료고무 (SSBR/BR)	70/30	70/30	70/30	70/30	70/30
실리카(보강재)	80	80	80	80	80
Silane	8	8	8	8	8
카본블랙	10	10	10	10	10
Magnesium Aluminum Silicate 1			2	2	2
Magnesium Aluminum Silicate 2		2
Resorcinol phenolic bis(2-ethoxy-2-ethanol) phosphinate	-	5	5	10	15
스테아린산	2	2	2	2	2
노화방지제	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
우황	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
가류촉진제	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5

* 실리카: 비표면적 약 200 m²/g

* Magnesium Aluminum Silicate 1 : 평균 입도 2um, D50 0.70

* Magnesium Aluminum Silicate 2 : 평균 입도 7um, D50 0.70

상기 표 1에서 제조한 각각의 고무시편에 대해 무니(Mooney)점도, 가공성(MDR), 인장물성(Tensile), RTMS(u-peak), 동적점탄성(DMA), 마모(DIN Abrasion)의 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

항목		비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	비교예3
무니점도	MV@125℃	71	84	72	68	68
	T05	21	22	21	20	19
	MV@100℃	91	115	95	94	97
제동력 (RTMS)	u-peak (Wet,Index)	100	103	108	109	108
제동력 (RTMS)	u-peak (Dry,Index)	100	102	104	105	106
인장물성	경도	70	73	71	71	71
	M-300%	149	144	147	150	154
	T.S	174	215	180	176	186
	E.B	338	426	345	333	343
DMA	Tg	-6.6	-7.0	-7.2	-7.0	-6.5
	Tand@0℃	0.634	0.547	0.638	0.6259	0.633
	Tand@70℃	0.108	0.127	0.114	0.114	0.125
	E"@22℃	5.2	7.5	5.6	6.1	7.0
마모	Loss(g)	0.113	0.120	0.113	0.114	0.122
마모	Index	100	94	100	99	96

상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 의한 타이어 트레드 고무가 비교예 1과 비교하여 무니점도, 가공성, 마모성능이 유사 수준이며, Wet u-peak의 값이 8% 향상됨을 알 수 있다.

비교예 3에서 고무 100중량부 당 10중량부를 초과하여 15중량부 Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate 적용 시, Wet u-peak의 값이 8% 향상하나 마모성능이 소폭 하락함을 볼수있다.

비교예 2에서 Magnesium Aluminum Silicate 평균 입도 5㎛ 초과 제품 적용 시 마모 성능이 하락함을 볼 수 있다.

Claims

원료고무 100 중량부에 대하여 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트(Resorcinol phenolic alkoxy phosphinate) 1 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 레시놀페놀릭알콕시포스피네이트의 분산성을 확보하기 위하여 분산제를 더 포함하며, 상기 분산제는 마그네슘알루미늄실리케이트(Magnesium Aluminum Silicate)이고, 상기 마그네슘알루미늄실리케이트 분말의 평균입도는 0.1㎛ 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 트레드고무 조성물.
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