KR102380380B1 - Rubber composition for tire tread and tire manufactured by using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타이어의 기계적 물성 및 내노화 특성을 개선시켜 타이어를 장기간 보호할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition for a tire tread capable of protecting a tire for a long period of time by improving mechanical properties and aging resistance of the tire, and a tire manufactured using the same.
일반적으로 고무의 노화는 고무의 폴리머 사슬에 존재하는 이중결합 부분이 산소, 오존, 열 등에 의하여 공격을 받아서 발생하는 것으로, 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층으로 이루어진 타이어 트레드 부위는 타이어가 주행 시 인장과 압축을 거쳐 변형을 받게 되어 발열이 발생하고, 직접 오존 및 공기 중에 노출되므로 적절한 기계적 물성 및 내노화성이 요구된다.In general, the aging of rubber occurs when the double bond part of the rubber polymer chain is attacked by oxygen, ozone, heat, etc. It is subjected to deformation through heat generation, and since it is directly exposed to ozone and air, appropriate mechanical properties and aging resistance are required.
주로 타이어의 가공성을 높이기 위한 연화제로서 고무 조성물에 배합되는 프로세스 오일은 단순히 가공성에만 영향을 미치는 것이 아니라 프로세스 오일의 종류 및 함량에 따라 고무의 인장강도, 점탄성 등 기계적 물성이 달라질 수 있고, 이러한 기계적 물성의 변화는 궁극적으로 타이어 성능에 영향을 줄 수 있다. 프로세스 오일은 분자량이 낮거나 폴리머 또는 필러와의 상호작용이 작을 경우, 타이어를 사용함에 따라 고무 표면 밖으로 마이그레이션(migration)되어 타이어를 경화시켜 유연성을 떨어뜨리고, 고무의 노화를 불러일으켜 타이어 고무 표면에 크랙을 발생시키거나 고무 일부가 떨어져 나가는 칩컷 현상의 원인이 되기도 한다.Process oil, which is mainly formulated as a softener for tire processability, does not simply affect processability, but may have different mechanical properties, such as tensile strength and viscoelasticity, of rubber depending on the type and content of process oil. These mechanical properties changes can ultimately affect tire performance. When the molecular weight is low or the interaction with the polymer or filler is small, the process oil migrates out of the rubber surface as the tire is used, hardens the tire, reduces its flexibility, and causes the rubber to deteriorate, causing the rubber surface to adhere to the tire. It can also cause cracks or chip-cut phenomenon in which a part of the rubber comes off.
또한 종래 타이어 업계에서는 타이어 트레드의 내노화성을 향상시키기 위해 고무 배합에 노화방지제를 포함시켜 왔으며, 노화방지제의 종류 변경, 함량 조절 등 내노화성 개선을 위한 다양한 시도도 계속되어 왔다. 그러나, 상기 방법은 충분한 노화방지 효과를 얻지 못하거나, 과량 사용하게 될 경우 노화방지제가 고무 표면 밖으로 방출되어 외관 품질에 좋지 않은 영향을 미치는 블루밍(blooming) 현상이 발생하는 등의 문제점이 있었다.In addition, in the conventional tire industry, an anti-aging agent has been included in the rubber compounding to improve the aging resistance of the tire tread, and various attempts have been made to improve the aging resistance, such as changing the type of the anti-aging agent and controlling the content. However, the method does not obtain a sufficient anti-aging effect, or when it is used in excess, the antioxidant is released out of the rubber surface, resulting in a blooming phenomenon that adversely affects the appearance quality.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 타이어의 장기간 사용에도 고무의 유연성 등 물성을 유지시킬 수 있어 타이어의 장기적인 기계적 물성 유지 및 내노화 특성을 개선시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a rubber composition for a tire tread that can maintain physical properties such as flexibility of rubber even after long-term use of the tire, thereby maintaining long-term mechanical properties of the tire and improving aging resistance will do
본 발명의 다른 목적은 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a tire manufactured using the rubber composition for a tire tread.
이하 이를 구체적으로 설명한다. 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합은 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기의 구체적인 서술에 의해 본 발명 범주가 제한된다고 볼 수 없다.Hereinafter, this will be described in detail. All combinations of the various elements disclosed herein are within the scope of the present invention. In addition, it cannot be considered that the scope of the present invention is limited by the following specific description.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 원료고무 100 중량부에 대하여 프로세스 오일이 함유된 MCM-41을 10 내지 40 중량부 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is a rubber composition for a tire tread comprising 10 to 40 parts by weight of MCM-41 containing process oil based on 100 parts by weight of raw rubber.
상기 원료고무는 디엔계 고무일 수 있으며, 상기 디엔계 원료고무는 천연고무, 합성고무 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The raw rubber may be a diene-based rubber, and the diene-based raw rubber may be a natural rubber, a synthetic rubber, or a mixture thereof.
상기 디엔계 천연고무는 일반적인 천연고무일 수 있으며, 천연고무로서 알려진 것이면 어느 것이라도 사용될 수 있고, 원산지 등이 한정되지 않는다. 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.The diene-based natural rubber may be a general natural rubber, and any known natural rubber may be used, and the country of origin is not limited. The natural rubber mainly includes cis-1,4-polyisoprene, but may also include trans-1,4-polyisoprene according to required properties. Therefore, in the natural rubber, in addition to natural rubber containing cis-1,4-polyisoprene as a main component, natural rubber containing trans-1,4-isoprene as a main component, such as Valata, which is a type of rubber of the Sapotaceae family from South America, as a main component It may also include rubber.
상기 합성고무는 예를들어, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 폴리이스프렌 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The synthetic rubber may be, for example, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polyisprene rubber, chloroprene rubber, butadiene rubber, or ethylene-propylene-diene rubber, but is not limited thereto.
상기 MCM-41은 일차원적인 직선 형태의 기공 구조를 한 실리카계 다공성 물질로 고무의 보강제로 사용할 수 있다. 상기 MCM-41은 주 재료인 실리카 및 주형물질로 이루어져 있으며, 주형물질은 계면활성제로 친수성과 소수성을 띄고 있고 수용액 상에서 마이셀 형태로 배열하게 된다. 수용액 상에서 형성된 마이셀은 시간 경과에 따라 막대형태를 형성하며, 수용액 상의 실리카가 마이셀 주위로 응축반응을 하여 육면체 단위형태를 이루게 된다. 이후 고온에서 소성하여 계면활성제를 연소시키고 육각 기공을 가진 MCM-41을 제조할 수 있다.The MCM-41 is a silica-based porous material having a one-dimensional linear pore structure and can be used as a rubber reinforcing agent. The MCM-41 is composed of silica as a main material and a template material. The template material is a surfactant and has hydrophilicity and hydrophobicity, and is arranged in the form of micelles in an aqueous solution. The micelles formed in the aqueous solution form a rod shape over time, and the silica in the aqueous solution condenses around the micelles to form a hexahedral unit. Thereafter, it is calcined at a high temperature to burn the surfactant, and MCM-41 having hexagonal pores can be manufactured.
상기 MCM-41의 기공 크기는 2 내지 20 nm일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 10 nm일 수 있다. 기공 크기가 상기 범위 미만일 경우, MCM-41에 프로세스 오일의 흡착량이 타이어의 내노화 특성을 확보하기에 충분하지 않을 수 있고, 기공 크기가 상기 범위를 초과하는 경우, 프로세스 오일의 방출속도가 빨라져 변색 및 얼룩이 발생해 타이어의 외관 품질에 영향을 줄 수 있으며, 특히 본 발명의 목적인 타이어의 장기적인 내노화 특성을 확보하기에 적절하지 않을 수 있다.The pore size of the MCM-41 may be 2 to 20 nm, preferably 2 to 10 nm. If the pore size is less than the above range, the amount of process oil adsorbed to MCM-41 may not be sufficient to ensure the aging resistance of the tire. and staining, which may affect the appearance quality of the tire, and may not be particularly suitable for securing the long-term aging resistance of the tire, which is the object of the present invention.
본 발명의 일 구체예에 따르면, MCM-41에는 프로세스 오일이 흡착되어 함유된다. 상기 프로세스 오일이 함유된 MCM-41은 타이어 사용시 프로세스 오일이 천천히 다공성 물질인 MCM-41 밖으로 방출되며, 타이어 고무가 경화되는 것을 방지하여 타이어의 기계적 물성을 장기간 유지할 수 있고 노화에 따른 크랙 저항성도 향상시킬 수 있는 것으로 여겨진다.According to one embodiment of the present invention, the process oil is adsorbed and contained in MCM-41. MCM-41 containing the process oil slowly releases the process oil out of MCM-41, a porous material, when the tire is used. It is believed that it can be done
상기 프로세스 오일이 함유된 MCM-41은 프로세스 오일이 함유된 MCM-41의 전체 중량 대비 프로세스 오일을 30 내지 60 wt% 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 50 wt%로 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 초과 50 wt% 이하로 포함하는 것일 수 있다. 프로세스 오일이 MCM-41에 상기 범위보다 적게 포함되는 경우 프로세스 오일의 장기간 공급에 충분하지 않을 수 있으며, 상기 범위보다 많이 포함되는 경우, 고온에서의 고무 믹싱 과정에서 방출되는 프로세스 오일의 양이 많아져 고무의 경도 및/또는 모듈러스에 영향을 미치는 등 타이어의 물성에 적합하지 않을 수 있다.The MCM-41 containing the process oil may include 30 to 60 wt% of the process oil, preferably 30 to 50 wt%, based on the total weight of the MCM-41 containing the process oil. , more preferably more than 30 and 50 wt% or less may be included. If the process oil is included in MCM-41 less than the above range, it may not be sufficient for long-term supply of the process oil. It may not be suitable for the physical properties of the tire, such as affecting the hardness and/or modulus of the rubber.
상기 프로세스 오일이 함유된 MCM-41은 100℃이상의 고온 진공 오븐에서 MCM-41의 기공 내 수분을 완전히 제거 후, 프로세스 오일에 MCM-41을 24시간 이상 담궈 제조한다. MCM-41 containing the process oil is prepared by immersing MCM-41 in process oil for 24 hours or more after completely removing moisture in the pores of MCM-41 in a high-temperature vacuum oven at 100° C. or higher.
상기 MCM-41에 흡착되는 프로세스 오일은 석유오일 또는 천연오일일 수 있으며, 바람직하게는 Low PAH계 석유오일, 해바라기 오일, 에폭시화 대두 오일(Epoxidized Soybean Oil, ESO) 또는 오렌지 오일일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The process oil adsorbed to the MCM-41 may be petroleum oil or natural oil, preferably low PAH-based petroleum oil, sunflower oil, epoxidized soybean oil (ESO) or orange oil, but is not limited thereto not.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 프로세스 오일은 이중결합수가 적어 내오존 성능이 유리한 에폭시화 대두 오일일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the process oil may be an epoxidized soybean oil having a low number of double bonds and advantageous ozone resistance, but is not limited thereto.
상기 에폭시화 대두 오일은 옥시란 산소가 6 내지 8 wt% 포함된 것일 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 7 wt% 포함된 것일 수 있다. 상기 에폭시화 대두 오일에 포함된 옥시란 산소가 상기 범위 미만일 경우, 내오존 성능이 약해져 내노화 특성을 확보하기 어려울 수 있고, 옥시란 산소가 상기 범위를 초과하는 경우, 에폭시화 대두 오일은 통상적인 에폭시화 대두 오일 제조방법에 의해 수득할 수 없을 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서는 옥시란 산소가 6 wt% 포함된 에폭시화 대두 오일을 사용하였으나 이에 제한되는 것은 아니다.The epoxidized soybean oil may contain 6 to 8 wt% of oxirane oxygen, preferably 6 to 7 wt%. If the oxirane oxygen contained in the epoxidized soybean oil is less than the above range, the ozone resistance may be weakened and it may be difficult to secure aging resistance properties. If the oxirane oxygen exceeds the above range, the epoxidized soybean oil may be It may not be obtainable by the process for preparing epoxidized soybean oil. In one embodiment of the present invention, epoxidized soybean oil containing 6 wt% of oxirane oxygen is used, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 상기 트레드용 고무 조성물에는 원료고무 100 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부의 카본블랙, 실리카 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the rubber composition for tread may further include 50 to 100 parts by weight of carbon black, silica, or a mixture thereof based on 100 parts by weight of the raw rubber.
상기 카본블랙은 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 30 내지 300 m2/g일 수 있으며, 바람직하게 50 내지 90 m2/g일 수 있다. 또한, 상기 카본블랙은 DBP (n-dibutyl phthalate) 흡유량이 60 내지 210 cc/100g일 수 있으며, 바람직하게 상기 DBP 흡유량이 80 내지 125cc/100g일 수 있다.The carbon black may have a nitrogen adsorption specific surface area (nitrogen surface area per gram, N 2 SA) of 30 to 300 m 2 /g, preferably 50 to 90 m 2 /g. In addition, the carbon black may have a DBP (n-dibutyl phthalate) oil absorption of 60 to 210 cc/100g, and preferably, the DBP oil absorption may be 80 to 125cc/100g.
상기 카본블랙의 질소흡착 비표면적(N2SA) 및/또는 DBP 흡유량이 상기 범위 미만일 경우, 타이어 트레드용 고무 조성물의 가공성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과 시 충진제인 카본블랙에 의한 보강 성능이 저하될 수 있다.When the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and/or DBP oil absorption of the carbon black is less than the above range, the processability of the rubber composition for tire tread may be reduced, and when the above range is exceeded, the reinforcing performance by carbon black as a filler is improved. can be lowered
상기 실리카는 질소흡착 비표면적(N2SA)이 80 내지 200 m2/g일 수 있으며, 바람직하게는 100 내지 180 m2/g일 수 있다. 또한, 상기 실리카는 CTAB (Cetyltrimethylammonium bromide) 흡착 비표면적이 90 내지 190 m2/g일 수 있으며, 바람직하게는 110 내지 170 m2/g일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우, 타이어 트레드용 고무 조성물의 가공성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과 시 충진제인 실리카에 의한 보강 성능이 저하될 수 있다.The silica may have a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 80 to 200 m 2 /g, preferably 100 to 180 m 2 /g. In addition, the silica may have a CTAB (Cetyltrimethylammonium bromide) adsorption specific surface area of 90 to 190 m 2 /g, preferably 110 to 170 m 2 /g. When it is less than the above range, the processability of the rubber composition for a tire tread may be reduced, and when it exceeds the above range, the reinforcing performance by the silica filler may be reduced.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 선택적으로 추가적인 가류제, 가류촉진제, 가류촉진제, 충진제, 커플링제, 노화방지제 또는 연화제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명이 목적하는 장기적인 기계적 물성 유지 및 내노화 특성 확보에 영향을 주지 않는 범위에서 통상의 기술자로부터 적절히 조절될 수 있다.The rubber composition for tire tread may optionally further include additives such as an additional vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization accelerator, a filler, a coupling agent, an anti-aging agent, or a softener. Any of the additives may be used as long as they are commonly used in the field to which the present invention pertains. The content of the additive is not particularly limited, and may be appropriately adjusted by a person skilled in the art in a range that does not affect the long-term maintenance of mechanical properties and the securing of aging resistance, which is the purpose of the present invention.
상기 가류제는 바람직하게 유황계 가류제를 사용할 수 있다. 상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제를 사용할 수 있다. 상기 유황 가류제로는 구체적으로 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수 있다.The vulcanizing agent may preferably be a sulfur-based vulcanizing agent. The sulfur-based vulcanizing agent may be an inorganic vulcanizing agent such as powdered sulfur (S), insoluble sulfur (S), precipitated sulfur (S), colloidal sulfur. As the sulfur vulcanizing agent, specifically elemental sulfur or a vulcanizing agent for generating sulfur, for example, amine disulfide, polymeric sulfur, etc. may be used.
상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4.0 중량부로 포함되는 것이 적절한 가황 효과로서 원료고무가 열에 덜 민감하고 화학적으로 안정하게 해준다는 점에서 바람직하다.It is preferable that the vulcanizing agent be included in an amount of 0.5 to 4.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber in terms of making the raw rubber less sensitive to heat and chemically stable as an appropriate vulcanizing effect.
상기 가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제(accelerator)를 의미한다.The vulcanization accelerator refers to an accelerator that promotes a vulcanization rate or a delayed action in the initial vulcanization stage.
상기 가류촉진제의 예로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 혼합물을 역시 사용할 수 있다.Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide, thiazole, thiuram, thiourea, guanidine, dithiocarbamic acid, aldehyde-amine, aldehyde-ammonia, imidazoline, and xanthate. However, it is not limited thereto, and mixtures thereof may also be used.
상기 가류촉진제는 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4.0 중량부로 포함될 수 있다.The vulcanization accelerator may be included in an amount of 0.5 to 4.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber in order to maximize productivity and rubber properties through acceleration of the vulcanization rate.
상기 연화제는 고무에 가소성을 부여시켜 가공을 용이하게 하기 위하여 또는 가황 고무의 경도를 저하시키기 위하여 고무 조성물에 첨가되는 것으로, 고무 배합시나 고무 제조시에 사용되는 오일류 기타 재료를 의미한다. 상기 연화제는 가공오일 또는 기타 고무 조성물에 포함되는 오일류를 의미한다. 상기 연화제로는 석유계 오일, 식물유지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The softening agent is added to the rubber composition to facilitate processing by imparting plasticity to the rubber or to reduce the hardness of the vulcanized rubber, and refers to oils and other materials used in rubber compounding or rubber manufacturing. The softening agent refers to processing oils or oils included in other rubber compositions. As the softening agent, any one selected from the group consisting of petroleum oils, vegetable oils and combinations thereof may be used, but is not limited thereto.
상기 연화제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 150 중량부로 포함되는 것이 원료고무의 가공성을 향상시킨다는 바람직하다.The softening agent is preferably included in an amount of 1 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber to improve processability of the raw rubber.
상기 노화방지제는 산소에 의해서 타이어가 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키기 위하여 사용되는 첨가제이다.The antioxidant is an additive used to stop the chain reaction in which the tire is automatically oxidized by oxygen.
상기 노화방지제의 예로는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 이미다졸계, 카르밤산 금속염, 왁스 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 혼합물을 역시 사용할 수 있다.Examples of the antioxidant include, but are not limited to, amine-based, phenol-based, quinoline-based, imidazole-based, carbamic acid metal salts, and waxes, and mixtures thereof may also be used.
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 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.In addition to the anti-aging action, the antioxidant should have high solubility in rubber, low volatility, inert rubber, and not inhibit vulcanization. It may be included in parts by weight.
본 발명의 다른 일 양태는 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물을 포함하는 타이어이다. 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 타이어를 제조하는 방법은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.Another aspect of the present invention is a tire comprising the rubber composition for a tire tread of the present invention. Any method for manufacturing a tire using the rubber composition for a tire tread can be applied as long as it is a method conventionally used for manufacturing a tire, and detailed description thereof will be omitted herein.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 타이어의 장기간 사용에도 고무의 유연성 등 물성을 유지시킬 수 있어 타이어의 장기적인 기계적 물성 유지 및 내노화 특성을 개선시킬 수 있다.The rubber composition for a tire tread of the present invention can maintain physical properties, such as flexibility, of rubber even after long-term use of the tire, thereby improving long-term mechanical properties and aging resistance of the tire.
이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 특별히 정의되지 않은 용어들에 대해서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것으로 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited by these examples. In addition, it will be understood that terms not specifically defined herein have meanings commonly used in the technical field to which the present invention pertains.
[제조예: 고무 조성물의 제조][Preparation Example: Preparation of rubber composition]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 하기의 실시예 및 비교예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다. 상기 타이어 트레드용 고무 조성물의 제조는 통상의 고무 조성물의 제조방법에 따랐으며, 특별히 한정되지 않는다.Using the compositions shown in Table 1 below, rubber compositions for tire treads according to the following Examples and Comparative Examples were prepared. The rubber composition for a tire tread was prepared according to a conventional method for preparing a rubber composition, and is not particularly limited.
(단위: 중량부)(Unit: parts by weight)
- SBR: 스타이렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber)- SBR: Styrene Butadiene Rubber
- ESO@MCM-41: ESO가 40 wt% 포함된 MCM-41- ESO@MCM-41: MCM-41 containing 40 wt% ESO
- 촉진제: N-cyclehexylbenzothiozole-2-sulfenamide (CZ)- Accelerator: N-cyclehexylbenzothiozole-2-sulfenamide (CZ)
[실험예. 제조된 고무 조성물의 물성 평가][Experimental example. Evaluation of the physical properties of the prepared rubber composition]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무 시편에 대하여 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 측정 방법은 하기와 같다.The physical properties of the rubber specimens prepared in Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 2 below, and the measurement method is as follows.
측정 방법measurement method
1) 100% 모듈러스(kgf/cm3): 신장 시의 인장강도로 ISO 37 규격에 의해 측정하였다. 수치가 높을수록 우수한 강도를 나타낸다. 1) 100% modulus (kgf/cm 3 ): The tensile strength at the time of elongation was measured according to ISO 37 standard. The higher the number, the better the strength.
2) 신율: 일정한 통제된 조건 하에서 파단되기 전까지 신장하는 양을 의미하며, ISO 37 규격에 의해 측정하였다. 수치가 높을수록 재료의 신장 능력이 크다는 것을 나타낸다.2) Elongation: It refers to the amount of elongation before fracture under certain controlled conditions, and was measured according to ISO 37 standards. A higher number indicates a greater elongation capacity of the material.
3) 피로수명: DeMattia 시험기를 이용하여 측정하였으며, 시편에 반복 굴곡을 주어 시편에 크랙이 발생하였을 때의 사이클(cycle) 수를 체크하였다. 크랙이 발생할 때의 사이클 값이 높을수록 내노화 성능(피로성능)에 유리함을 나타낸다.3) Fatigue life: It was measured using a DeMattia tester, and the number of cycles when a crack occurred in the specimen was checked by giving repeated bending to the specimen. It indicates that the higher the cycle value when cracks occur, the more advantageous the aging resistance (fatigue performance) is.
4) 고무의 열 노화 시 물성과 내노화 성능은 100℃오븐에서 48시간동안 고무를 보관하여 평가를 진행하였다.4) The physical properties and aging resistance of rubber during thermal aging were evaluated by storing the rubber in an oven at 100°C for 48 hours.
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, ESO가 함유된 MCM-41을 포함하고 있는 실시예 1은 이를 포함하고 있지 않은 비교예 1과 대비하여 노화 전 100% 모듈 및 신율에서 동등한 수준의 물성을 나타내면서도, 노화 후에는 물성의 변화 수준이 낮아 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물이 노화 후에도 기계적 물성을 유지할 수 있어 장기간의 기계적 물성 유지 및 내노화 특성을 확보할 수 있다는 점을 확인하였다.As can be seen in Table 2, Example 1 containing ESO-containing MCM-41 showed the same level of physical properties in 100% module and elongation before aging as compared to Comparative Example 1 which did not include it. Also, it was confirmed that the rubber composition for a tire tread of the present invention was able to maintain mechanical properties even after aging due to the low level of change in physical properties after aging, thereby securing mechanical properties and aging resistance for a long period of time.
또한, 피로수명의 경우, 시편에 크랙이 발생하는 사이클 수가 비교예 1은 노화 전후 약 절반으로 감소한 반면, 실시예 1은 사이클 수 감소의 폭이 현저하게 줄어들어 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물이 장기간의 기계적 물성 유지 및 내노화 특성을 확보할 수 있다는 점을 확인하였다.In addition, in the case of fatigue life, the number of cycles in which cracks occur in the specimen is reduced by about half in Comparative Example 1 before and after aging, whereas in Example 1, the width of the decrease in the number of cycles is significantly reduced, so that the rubber composition for a tire tread of the present invention can be used for a long period of time. It was confirmed that it was possible to maintain the mechanical properties of
한편, ESO가 함유되지 않은 MCM-41가 포함된 비교예 2는 노화 전 100% 모듈러스 및 신율에서 비교예 1과 유사한 물성을 나타내었으나, 노화 후 물성의 변화 수준이 높게 나타났고, 피로수명에 있어서도 시편에 크랙이 발생하는 사이클 수가 비교예 1과 유사한 수준에 머물러 ESO가 함유되지 않은 MCM-41은 노화 전후의 기계적 물성의 유지 및 피로수명에 있어서는 비교예 1 대비 특별히 유리한 점을 보이지 않았다.On the other hand, Comparative Example 2 containing MCM-41 without ESO showed similar physical properties to Comparative Example 1 in 100% modulus and elongation before aging, but showed a high level of change in physical properties after aging, and also in fatigue life. The number of cycles in which cracks occur in the specimen remained at a level similar to that of Comparative Example 1, and MCM-41 without ESO showed no particular advantage compared to Comparative Example 1 in terms of maintenance of mechanical properties before and after aging and fatigue life.
이는 다공성 물질인 MCM-41 내 함유된 프로세스 오일이 천천히 방출되어 고온의 노화에서도 유연성 등 기계적 물성을 유지시켜 줄 수 있음을 의미한다. 다공성 물질 내 함유된 프로세스 오일은 고무의 동적 상태에서 천천히 방출되므로 타이어 트레드 고무의 물성을 장기간 유지할 수 있고, 노화에 따른 크랙 저항성을 향상시킬 수 있다.This means that the process oil contained in MCM-41, a porous material, is released slowly, and mechanical properties such as flexibility can be maintained even at high temperature aging. Since the process oil contained in the porous material is slowly released in the dynamic state of the rubber, the physical properties of the tire tread rubber can be maintained for a long period of time, and crack resistance due to aging can be improved.
Claims (12)
상기 원료고무는 디엔계 고무인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The rubber composition for a tire tread, wherein the raw rubber is a diene-based rubber.
상기 프로세스 오일이 함유된 MCM-41은 프로세스 오일이 함유된 MCM-41의 전체 중량 대비 프로세스 오일을 30 내지 60 wt%로 포함하는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The rubber composition for a tire tread, wherein the MCM-41 containing the process oil comprises 30 to 60 wt% of the process oil based on the total weight of the MCM-41 containing the process oil.
상기 프로세스 오일은 에폭시화 대두 오일(Epoxidized Soybean Oil, ESO)인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The process oil is an epoxidized soybean oil (ESO) rubber composition for a tire tread.
상기 에폭시화 대두 오일은 에폭시화 대두 오일의 전체 중량 대비 옥시란 산소가 6 내지 8 wt% 포함된 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.5. The method of claim 4,
The rubber composition for a tire tread, wherein the epoxidized soybean oil contains 6 to 8 wt% of oxirane oxygen based on the total weight of the epoxidized soybean oil.
상기 MCM-41은 기공의 크기가 2 내지 20 nm인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The MCM-41 is a rubber composition for a tire tread having a pore size of 2 to 20 nm.
상기 조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부의 카본블랙 또는 실리카를 더 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The composition is a rubber composition for a tire tread further comprising 50 to 100 parts by weight of carbon black or silica based on 100 parts by weight of the raw rubber.
상기 카본블랙은 질소흡착 비표면적(N2SA)이 30 내지 300 m2/g인 타이어 트레드용 고무 조성물.8. The method of claim 7,
The carbon black is a rubber composition for a tire tread having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 30 to 300 m 2 /g.
상기 카본블랙은 DBP (n-dibutyl phthalate) 흡유량이 60 내지 210 cc/100g인 타이어 트레드용 고무 조성물.8. The method of claim 7,
The carbon black is a rubber composition for a tire tread having a DBP (n-dibutyl phthalate) oil absorption of 60 to 210 cc/100g.
상기 실리카는 질소흡착 비표면적(N2SA)이 80 내지 200 m2/g인 타이어 트레드용 고무 조성물.8. The method of claim 7,
The silica has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 80 to 200 m 2 /g of a rubber composition for a tire tread.
상기 실리카는 CTAB 흡착 비표면적이 90 내지 190 m2/g인 타이어 트레드용 고무 조성물.8. The method of claim 7,
The silica is a rubber composition for a tire tread having a CTAB adsorption specific surface area of 90 to 190 m 2 /g.
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