KR102202581B1 - 타이어 트레드고무 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드고무 조성물을 개시한다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드고무는 보강제를 포함하는 타이어 트레드고무조성물에 있어서, 상기 보강제은 아래 화학식 1에 의한 올가노실란인 것을 특징으로 하는데 이에 따르면, 종래 보강제로 흔히 사용되는 메르캅토 실란이 스코치(scorch)타임이 짧아 가공성이 저하되며 보강성 역시 하락되는 문제를 개선하여 가공성, 보강성을 향상시킬 수 있다.

Description

타이어 트레드고무{Tread rubber for tyre}
본 발명은 타이어 트레드고무에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 보강제로 흔히 사용되는 메르캅토 실란이 스코치(scorch)타임이 짧아 가공성이 저하되며 보강성 역시 하락되는 문제를 개선하여 가공성, 보강성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드고무에 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.
한편, 승용차 타이어의 트레드 부위의 구름 저항(rolling resistance)를 감소시키기 위해 실리카 및 실란커플링제를 사용하여 구름저항을 낮추려는 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 타이어 트레드 부위에 사용되는 고무 조성물은 카본블랙 및 실리카의 종류, 사용량에 따라 발열특성은 개선이 되지만, 구름저항의 지표인 탄델타(tanδ@70℃)값이 고무조성물의 특성에 따라 전이되는 경향이 있다.
일반적으로 구름저항의 지표인 탄델타(tanδ@70℃)값이 향상되면 제동성의 지표인 탄델타(tanδ@0℃)값이 저하되는 상반된 성능을 나타내고 있으며 이때, 주로 사용되는 고무성물은 유화중합 스타이렌-부타디엔 고무 블렌드로 카본블랙 및 실리카 성분과의 친화도가 떨어짐에 따라 분산이 최대로 이루어지지 못해 고무조성물의 물성이 최대로 발휘되지 못하는 문제점이 있었다.
이들의 문제점을 해소하기 위해 각종 실란커플링제가 개발되어 이를 보강제로 사용되는 것이 개발되어 사용되고 있는데, 가장 널리 이용되는 실란커플링제로 비스- (트리에톡시실릴-프로필)- 테트라설파이드{(Bis-(triethoxysilyl-propyl)-tetrasulfide; 이하 TESPT}사용되고 있으나, 최근에는 성능적으로 뛰어난 메르캅토 실란이 대두되고 있다.
이러한 메르캅토실란은 휘발성 유기화합물(VOC) 방출을 감소시키고, 필러의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 이러한 우수한 분산성은 구름 저항, 열 축적(heat bulid-up)및 마모성을 감소시킴으로써, 타이어들과 같은 경화물들의 성능을 향상시킬 수 있으나, 메르캅토 실란의 메르캅토기(-SH) 특성상 고무와의 반응이 100%라고 알려져 있어 스코치(scorch)타임이 짧아 가공성이 저하되며 보강성 역시 하락하는 문제점이 있었다.
KR 1910178 B1 (등록일 2015.10.15.)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래 보강제로 흔히 사용되는 메르캅토 실란이 스코치(scorch)타임이 짧아 가공성이 저하되며 보강성 역시 하락되는 문제를 개선하여 가공성, 보강성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드고무를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 보강제를 포함하는 타이어 트레드고무에 있어서, 상기 보강제는 아래 화학식 1에 의한 올가노실란인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드고무를 제공한다.
<화학식 1>
Figure 112019048933911-pat00001
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 올가노실란은 아래 화학식 2에 해당하는 화합물인 것일 수 있다.
<화학식 2>
Figure 112019048933911-pat00002
본 발명에 따르면, 종래 보강제로 흔히 사용되는 메르캅토 실란이 스코치(scorch)타임이 짧아 가공성이 저하되며 보강성 역시 하락되는 문제를 개선하여 가공성, 보강성을 향상시킬 수 있다.
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 타이어 트레드고무는 보강제를 포함하는 타이어 트레드고무조성물에 있어서, 상기 보강제로 아래 화학식 1에 의한 올가노실란(Organosilane)인 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
Figure 112019048933911-pat00003
여기서, 상기 R1은 하이드로알콕시기(hydro-alkoxy group), R2는 CH3(CH2)mCO이고, 여기서, m은 2 내지 4, 바람직하게는 2로 정의하고, R3은 C1~C30 탄화수소기이다.
상기 올가노실란은 메르캅토 실란의 glycol 그룹과 설파이드계 실란 sulfide를 결합하여 glycol-sulfide 실란일 수 있으며, 예를 들어, 3-glycol-sulfide 실란일 수 있다.
또한, 상기 올가노실란은 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 15중량부를 사용할 수 있는데, 만일 1 중량부 미만이면 공정성 및 저연비 특성에 대한 문제가 생길 수 있고, 반대로, 15 중량부를 초과하면 물성이 하락하여 저연비 특성에 대한 문제가 생길 수 있다.
<화학식 2>
Figure 112019048933911-pat00004
실시예 및 비교예
아래 표 1에서와 같은 조성으로 혼합하고 압출하여 본 발명에 따르는 실시예와 이와 비교될 종래 비교예의 타이어 트레드고무를 제조하였다.
상기 평가를 위해 표 1과 같이 ISO 실리카 기본배합 과정을 이용하였으며, 실리카는 표면적이 BET 측정값으로 200±5 m2/g인 실리카를 사용하였고, 카본블랙은 ASTM 300Grade를 사용하였다.
항목 비교예1 비교예2 실시예
SBR 96 96 96
BR 30 30 30
실리카 80 80 80
실란 커플링제1 8
실란 커플링제2 8
실란 커플링제3 8
카본블랙 5 5 5
산화아연 3 3 3
스테아린산 2 2 2
노화방지제 1.5 1.5 1.5
Sulfur 1.5 2.1 2.1
DPG 2 0.5 0.5
* 실란 커플링제 1 : Bis-(triethoxysilyl-propyl)-tetrasulfide
* 실란 커플링제 2 : 3-(Triethoxysilyl)propanethiol, reaction products with ethoxylated C13-alcohol (Mercapto Silane)
* 실란 커플링제 3 : 아래 화학식 3으로 표기되는 화합물
<화학식 3>
Figure 112019048933911-pat00005
또한, 실시예, 비교예에 의한 트레드고무 시편에 대하여 무니(Mooney)점도, 인장물성(Tensile), 동적점탄성(DMA), 마모(Din Abrasion)의 물성을 ASTM관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
항목 비교예1 비교예2 실시예
무니점도 MV@125℃ 92 132 110
T05 17.7 8.7 13.0

인장물성		 경도 69 68 69
300%-M 30 32 31
T.S 180 110 170
E.B 430 250 460

DMA		 Tg -25 -24 -25
tanδ@ 0℃ [index] 0.320 [100] 0.361 [112] 0.342 [107]
tanδ@ 70℃[index] 0.132 [100] 0.102 [130] 0.110 [120]
Din loss (g) 0.112 0.134 0.122
상기 표 2를 보면, 본 발명에 따르는 실시예의 표1에서 제조한 glycol-sulfide를 포함한 고무조성물은 기존 메르캅토실란과 비교시 Modulus, T.S 유사하며, E.B 높이며, 제동성능의 지표인 tanδ@0℃ 및 구름저항의 지표인 tanδ@70℃는 약간 하락하나 가공성은 매우 향상되므로, 결국 기존 메크랍토 실란이 가지고 있는 큰 단점인 가공성을 향상시킴으로써 일반 타이어 트레드 고무 조성물을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 보강제를 포함하는 타이어 트레드고무에 있어서, 상기 보강제은 아래 화학식 3인 올가노실란인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드고무.
    <화학식 3>
    Figure 112020075643797-pat00008
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