KR102395060B1 - 타이어용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신재료 폴리케톤을 적용하여 제동성능을 유지하면서 내 마모 성능이 향상된 타이어용 고무 조성물과 이를 트레드에 적용한 타이어에 관한 내용이다.

Description

타이어용 고무 조성물{Rubber composition for Tire}

본 발명은 폴리케톤을 포함하여 별도의 충전제를 포함하지 않더라도 제동성능을 유지하면서 발열을 감소시키고 내 마모 성능이 향상된 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.

트럭 및 버스용 타이어의 마모 현상은 타이어와 노면 사이에서 발생하는 마찰력에 의해 지면과 접지되는 타이어 트레드 고무의 표면이 닳게 되는 현상으로 이러한 현상은 곡선 주로를 주행시의 횡력, 구동 및 제동 시의 종력 등 여러가지 요인에 의해 발생되고 있으며, 타이어의 마모는 타이어의 수명, 제동 성능에 커다란 영향을 끼치므로, 안전한 주행과 타이어 교체 비용의 절감 면에서 내 마모성이 우수하여야 한다.

종래 타이어의 내 마모성을 향상시키는 방법으로서, 실리카 및/또는 카본 블랙과 같은 충전제를 포함하는 기술이 널리 사용되었고, 모듈러스를 증가시키기 위해 카본 블랙의 첨가량을 증가시키는 방법, 입자경이 작은 카본 블랙을 적용하여 내 마모성을 향상시키는 방법 등 관련 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 카본 블랙의 입자 균일도를 고려하지 않고, 카본 블랙의 입자경만을 작게 하는 방법을 채택함으로써 주행 시 발열량이 증가하여 타이어 고무의 변성이 일어나거나, 크랙이 발생될 우려가 있어 오히려 타이어의 수명을 감소시키는 단점이 있었다. 또한 타이어 생산 공정 중에서도 발열 및 고점도 현상이 발생하여 공정 조건을 까다롭게 관리해야 하고 공정 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

최근 각광받는 신재료인 폴리케톤은 대기오염의 주범인 일산화탄소와 올레핀(에틸렌, 프로필렌)으로 이루어진 친환경 고분자 신소재이다. 나일론 대비 충격 강도는 2.3배, 내 화학성은 30% 이상 우수하며, 내 마모성 역시 최고 수준으로 알려진 폴리아세탈(POM) 대비 14배 이상 뛰어나고, 기체 차단성도 현존하는 소재 중 가장 우수한 에틸렌비닐알콜(EVOH)과 동등한 수준이다.

폴리케톤은 크게 엔지니어링플라스틱 용도와 초고강도 슈퍼 섬유 용도로 사용될 수 있다. 우수한 내 충격성, 내 화학성, 내 마모성 등의 특성을 바탕으로 자동차, 전기전자 분야의 내외장제 및 연료 계통 부품 등 고부가 엔지니어링 플라스틱 용도로 적용될 수 있으며, 초고강도, 초고탄성률의 특성을 가진 슈퍼 섬유로 타이어코드, 산업용 로프, 벨트 등에 활용할 수 있다.

이러한 점에서 폴리케톤을 타이어용 고무 조성물의 보강제로 도입하고자 하는 시도로 종래 등록특허 제10-2017322호에서는 고강도 섬유 용도의 일산화탄소와 에틸렌의 이원 교대 공중합으로 이루어지는 코폴리머(Copolymer)를 사용하였다. 하지만 코폴리머 폴리케톤을 타이어용 고무 조성물의 보강제로 이용할 경우 원료고무와의 부착성이 낮고 이를 개선하기 위해 표면에 고분자를 코팅하는 등의 단계를 요구하여 생산 공정이 복잡하고, 비용이 과다한 문제가 있었으며, 원료 고무 대비 높은 중량부로 적용시 경도가 지나치게 상승하여 연신율과 점탄성이 하락하여 타이어용 고무로 적합하지 않은 문제점이 있었다.

등록특허 제10-2017322호(2019.08.27)

상기 문제점을 해결하고자 본 발명은 내 마모성이 뛰어나고, 주행 시 발생하는 발열을 감소시켜 타이어 고무의 변성, 노화 등을 최소화하는 타이어용 고무 조성물을 제공하고자 한다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 원료 고무 100 중량부, 폴리케톤 5~49 중량부를 포함하는 타이어용 고무 조성물으로서, 상기 폴리케톤은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물인 타이어용 고무 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 타이어용 고무 조성물은 상기 폴리케톤을 산 처리하여 표면 개질한 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 타이어용 고무 조성물은 상기 산 처리시 황산, 염산, 인산, 스티렌술폰산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 산화제를 이용하여 폴리케톤의 표면을 개질한 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 타이어용 고무 조성물은 상기 산 처리 반응 조건은 산 농도를 10~30 wt%, 반응 시간을 30분 내지 3시간으로 하여 폴리케톤의 표면을 개질한 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 타이어용 고무 조성물은 상기 타이어용 고무 조성물은 원료 고무 100 중량부에 대하여 유황 가류제를 1 내지 5 중량부 및 가류촉진제를 0.1 내지 3 중량부 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 상기 타이어용 고무 조성물을 트레드, 언더트레드, 또는 트레드 및 언더트레드 모두에 적용하는 것을 특징으로 하는 타이어를 제공한다.

본 발명의 폴리케톤을 포함한 타이어용 고무조성물은 주행 성능, 제동 성능을 유지하면서 내 마모 성능을 매우 향상시킬 수 있다.

본 발명의 폴리케톤을 포함한 타이어용 고무 조성물은 폴리케톤 함량이 높아지더라도 경도, 연신율, 점탄성 등의 타이어에 적합한 성능을 유지할 수 있다.

또한 본 발명의 타이어용 고무조성물은 생산 공정에서 발생하는 열을 감소시켜 공정 비용을 감소시키고, 공정을 최적화할 수 있다.

또한 본 발명의 타이어용 고무조성물을 이용한 타이어는 자동차 주행 시 발생하는 발열을 감소시켜 타이어 고무의 변성, 노화 등을 최소화할 수 있다.

이하 본 발명의 구현예, 실시예 또는 실험예를 통하여 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다.

본 발명의 타이어용 고무 조성물은 원료 고무 100 중량부에 대하여 폴리케톤 5∼49 중량부를 포함할 수 있다. 폴리케톤 함량 비는 바람직하게는 5~30 중량부일 수 있으며, 더 바람직하게는 5~20 중량부일 수 있고, 7~20 중량부일 수 있다.

원료 고무 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만의 폴리케톤을 포함하면 보강제로서 충분한 역할을 하지 못하여 고무의 물성 및 내 마모 성능이 하락하는 문제점이 있고, 49 중량부 초과의 폴리케톤을 포함하면 점도 및 온도가 상승하여 공정성 및 분산성이 하락하게 되어 균일한 고무의 물성을 얻기 어려우며, 상기 점도 상승은 압출 공정에서 스코치 문제를 야기할 가능성이 있기 때문이다.

본 발명의 폴리케톤은 선상 교대 구조체로, 불포화 탄화 수소 1분자마다 실질적으로 일산화탄소를 포함하고 있다. 본 발명의 폴리케톤 폴리머의 합성 전구체로서 사용하는데 적당한 에틸렌 계 불포화 탄화수소는 20개까지, 바람직한 것은 10개까지의 탄소 원자를 가진다. 또한, 에틸렌 계 불포화 탄화수소는 에텐 및 α-올레핀, 예를 들면 프로펜(propene), 1-부텐(butene), 이소부텐(iso-butene), 1-헥센(hexene), 1-옥텐(octene)과 같은 지방족이거나 또는 다른 지방족 분자 상에 아릴(aryl) 치환기를 포함하고, 특히 에틸렌 계 불포화 탄소 원자 상에 아릴 치환기를 포함하고 있는 아릴 지방족이다. 에틸렌 계 불포화 탄화수소 중 아릴 지방족 탄화수소의 예로서는 스틸렌(styrene), p-메틸스틸렌(methyl styrene), p-에틸스틸렌(ethyl styrene) 및 m-이소프로필 스틸렌(isopropyl styrene)을 들 수 있다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 폴리케톤 폴리머는 일산화탄소와 에텐(ethene)과의 코폴리머 또는 일산화탄소와 에텐과 적어도 3개의 탄소 원자를 가지는 제2의 에틸렌계 불포화 탄화수소, 특히 프로펜(propene) 같은 α-올레핀과의 터폴리머(terpolymer)일 수 있다.

폴리케톤은 일산화탄소와 에틸렌의 이원 교대 공중합으로 이루어지는 고강도 섬유 용도의 코폴리머(Copolymer)와 엔지니어링플라스틱 용도로 프로필렌을 추가로 사용한 삼원 공중합물 터폴리머(Terpolymer)의 두 가지 종류가 있는데 종래 타이어용 와이어는 고강도 섬유 용도의 이원 교대 공중합 코폴리머를 사용하였으나, 본 발명에서는 연구를 통해 종래 엔지니어링 플라스틱 용도로만 사용하던 삼원 공중합 터폴리머를 사용하여 별도의 충전제 없이도 타이어의 트레드의 마모도를 향상시킬 수 있다는 특성을 발견하여 이를 이용한 타이어용 고무 조성물과 이를 트레드 또는 언더트레드에 적용한 타이어를 제공한다.

본 발명에서는 폴리케톤은 하기 [화학식 1]로 표현되는 폴리케톤이 가장 바람직하게 사용될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 고분자의 단량체 반복 단위는 10,000이상일 수 있다.

본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 상기 폴리케톤을 레진, 분말 등의 형태로 혼합하여 포함하거나, 상기 제조된 폴리케톤을 방사 및 연신(사출성형)하여 필름 또는 시트의 형태로 삽입되는 형태로 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 상기 폴리케톤을 더 포함함으로써 트레드 또는 언더트레드의 강도를 향상시키면서도 타이어의 중량을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 여러가지 주행 성능의 이점을 꾀할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 타이어용 조성물에 포함되는 폴리케톤은 표면을 개질한 것을 특징으로 한다. 폴리케톤 표면 개질 방법으로는 산 처리, 염기 처리, 고분자 코팅 기술 등을 활용할 수 있다. 표면 개질 방법 중 산 처리 방법의 장점은 처리 시간이 상대적으로 짧고 개질 비용이 저럼하다는 점이다.

폴리케톤 소재 자체의 특성으로 제조 공정에서 고강도의 발현을 위한 고 결정화로 인하여 표면의 자유에너지가 감소하고 반응기가 적어 반응성을 저하시키게 되며, 이로 인해 계면의 특성이 크게 변화한다. 폴리케톤의 결정성이 높은 경우 표면이 소수성인 원료 고무와의 계면접착력이 낮아진다. 따라서 폴리케톤의 고강도를 유지하면서 고무와의 계면접착특성을 개선시키기 위해서는 다양한 표면 개질법을 이용하여 다양한 반응기를 도입하여 젖음성, 접착성 등과 같은 표면 기능성을 부여할 필요가 있다. 본 발명에서는 폴리케톤의 분산을 향상시키기 위해 초음파 bath하에서 산 처리를 하였다.

폴리케톤의 산 처리를 위하여 황산, 염산, 인산, 스티렌술폰산 등을 산화제로 이용할 수 있고, 산화제로서는 인산이 저온에서 단시간에 폴리케톤 표면을 개질 처리할 수 있어 가장 바람직하다. 산화제 처리 농도는 10~30 wt%일 수 있으며, 바람직하게는 15~25 wt%일 수 있다. 10 wt% 미만일 경우 폴리케톤 표면 개질이 충분히 일어나지 않을 우려가 있고, 30 wt% 초과일 경우 폴리케톤 표면에 degradation이 발생할 우려가 있다. 산화제 처리 농도가 20 wt% 일 때 pH는 0.74일 수 있다.

산 처리 반응시간을 30분 내지 3시간으로 할 수 있고, 바람직하게는 1시간 내지 2시간일 수 있다. 반응시간이 30분 미만일 경우 폴리케톤 표면 개질이 충분히 일어나지 않을 우려가 있고, 반응시간이 3시간 초과일 경우 과도한 반응으로 표면 거칠기가 감소할 우려가 있다.

산 처리 반응 온도는 20 내지 70℃일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 50℃ 일 수 있다. 가장 바람직하게는 40℃일 수 있고, 해당 온도 하에서 초음파 bath 내에서 폴리케톤의 표면을 개질 반응한다.

인산농도와 처리시간이 증가함에 따라 표면에 crack과 etching이 증가하여 표면 거칠기가 증가하나, 산 처리 조건이 본 발명의 한정 범위 이상으로 강화되면 폴리케톤 필름의 표면에 degradation이 발생하여 roughness가 감소할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 원료 고무는 종래 타이어용 고무 조성물에 사용하는 원료 고무로 천연고무, 합성고무, 천연고무 및 합성고무가 혼합된 고무 등 어떤 것이라도 사용 할 수 있다.

상기 천연고무는 일반적인 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다.

상기 일반적인 천연고무는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다.

상기 변성 천연고무는, 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한 것을 의미한다. 예컨대, 상기 변성 천연고무로는 에폭시화 천연고무(ENR), 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등을 들 수 있다.

상기 합성고무는 용액중합 스티렌-부타디엔고무(S-SBR), 유화중합 스티렌-부타디엔 고무(E-SBR), 부타디엔 고무(BR), 변성 부타디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴 부타디엔고무(NBR), 변성 니트릴부타디엔고무, 클로린네이티드 폴리에티렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS)고무, 에틸렌프로필렌고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM)고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세티에트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤젠클로라이드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무, 카르복실산니트릴부타디엔고무 및 BIMS(Brominated Polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르는 고무 조성물은 통상 첨가되는 배합제들, 예컨대 가류촉진제로서 N-사이클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드, 가류제인 황, 스테아린산, 산화아연, 고무의 노화방지제로서 1,2-디하이드로 퀴놀린 또는 왁시 하이드로카본을 필요에 따라 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 타이어용 고무 조성물에는 실리카, 실란, 카본 블랙과 같은 충전제를 포함하지 않는 것일 수 있다.

충전제로 사용되는 카본블랙은 요오드 비표면적이 135~145mg/g이고, DBP흡착가가 125~135ml/100g일 수 있다. 천연고무 또는 합성 고무등의 원료고무의 내 마모성 부족을 보완하고자 실리카 또는 카본 블랙 등 충전재를 사용하였다. 해당 충전재를 포함하는 타이어용 고무 조성물에서 발열성이 높아 HBU를 제어하는 것이 중요한 변수였기 때문에 카본 블랙을 개질하는 등의 여러 시도가 있었으나, 본 발명에서는 카본블랙 등 충전재의 사용 없이도 상용화에 적합한 수준의 정적, 동적 물성을 달성하는 타이어용 고무 조성물을 제공하며, 오히려 충전재를 사용하지 않았기 때문에 발열 정도를 매우 낮추어 HBU 문제를 해결하는 동시에 내 마모도를 상승시키는 새로운 타이어용 고무 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명은 상기 타이어용 고무 조성물을 타이어의 트레드, 언더트레드 또는 트레드 및 언더트레드 모두에 적용하는 것을 특징으로 하는 타이어를 제공할 수 있다. 상기 타이어용 고무 조성물을 트레드 및/또는 언더트레드의 적용할 경우 발열량이 적으며 내 마모 성능이 우수한 타이어를 제조할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 타이어는 버스, 트럭을 포함한 내연기관 자동차 또는 전기자동차에 적용될 수 있다.

전기자동차는 종래 내연기관 자동차에 비해 무거운 하중을 특징으로 하며, 주행 시 타이어에 가해지는 토크가 높아지고 마찰에 의한 열 발생이 증가하여 고무에 가해지는 열에 의한 고무 조성물의 특성이 변화를 최소화할 수 있는 타이어 적용을 필요로 하기 때문에 높은 내 마모도와 낮은 발열량을 요구하는데, 본 발명의 타이어는 이를 모두 충족하여 중하중, 고하중 자동차에 적용하기에 매우 적합하다.

본 발명의 고무 조성물에는 일반적인 트레드 고무 조성물에 첨가되는 통상의 첨가제들, 예로서 일반적인 아연화, 스테아린산, 유황 및 촉진제를 더 배합할 수 있다.

상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 수지 가류제, 산화마그네슘 등의 금속산화물을 사용할 수있다.

상기 유황계 가류제는 분말 황, 불용성 황, 침강 황, 콜로이드 황 등의 무기 가류제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 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.

상기 유황 가류제는 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 사용할 수 있다. 바람직하게는 1 내지 3 중량부일 수 있다. 유황 가류제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 인장 물성이 낮고, 상기 범위를 초과하는 경우 과가류가 진행되어 노화 특성이 급격히 하락한다.

상기 가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연 작용을 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 가류 촉진제(TBBS 촉진제)는 원료 고무 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부로 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량부일 수 있다. 상기 가류 촉진제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가류 시간이 길어지고, 상기 범위를 초과하는 경우 스코치가 발생할 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 스테아르산, 스테아르산 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 스테아르산을 함께 사용할 수 있으며, 이 경우 상기 산화아연이 상기 스테아르산에 녹아 상기 가류촉진제와 유효한 복합체(complex)를 형성하여, 가황 반응 중 유리한 황을 만들어냄으로써 고무의 가교 반응을 용이하게 한다.

상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 및 0.5 내지 3 중량부로 사용할 수 있다. 상기 산화아연과 상기 스테아르산의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가황 속도가 느려 생산성이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 스코치 현상이 발생하여 물성이 저하될 수 있다.

이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 다음 실시예 등에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1~3, 비교예1~2]

하기 표 1에 표기된 함량비에 따라 원재료를 혼합하고 정련하여 본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다.

폴리케톤은 효성포케톤의 M33R3A000 제품을 구매한 후 산화제로 인산을 20 wt% (pH 0.74)농도로 40℃의 온도 하에서 60분간 초음파 bath 내에서 개질 처리하였다.

유황 및 가황 촉진제를 제외한 하기 표 1에서와 같은 조성을 밴버리 믹서에 첨가한 후 약 150℃에서 3분간 혼련하였다. 이어서, 얻어진 혼련물에 유황 및 가황 촉진제를 표 1에 나타내는 배합량으로 첨가한 후, 2축 오픈롤을 이용하여, 약 80℃에서 5분간 혼련하여 고무 조성물을 조제하였다.

(단위:중량부)

항목	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	비교예2
천연고무	100	100	100	100	100
카본블랙	50
폴리케톤		5	10	20	50
아연화	3	3	3	3	3
스테아린산	2	2	2	2	2
촉진제(TBBS)	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
가류제(유황)	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5

[실험예]

표 1의 실시예 1~3 및 비교예 1~2의 고무 조성물을 하기 표 2에 기재된 인장물성, 동적물성과 무늬(Mooney)점도, DIN 마모, 발열시 온도를 해당 평가법의 ASTM 평가법을 기준으로 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

항목		비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	비교예2
인장물성	경도	61	60	63	65	70
	300% 모듈러스	83	80	84	95	132
	인장강도	169	180	197	207	221
	신율	523	524	631	625	650
동적물성	Tg(℃)	-37.0	-36.5	-37.3	-36.5	-35.5
	Tanδ0(0℃)	0.23	0.22	0.27	0.28	0.45
	Tanδ0(70℃)	0.11	0.08	0.08	0.10	0.10
무늬점도(70℃)		79	75	80	84	93
딘(DIN)마모(g)		0.123	0.091	0.097	0.099	0.110
발열(℃)		42.8	30.2	33.0	34.2	40.8

상기 표 2와 같이 실시예1~3은 비교예1,2와 비교시 인장물성 및 동적물성이 동등하거나 개선됨과 동시에 마모성능 및 발열특성이 매우 우수함을 알 수 있다.

구체적으로, 비교예에 비해 실시예에서는 인장강도와 연신율이 매우 개선되어, 인장 물성이 더 뛰어남을 알 수 있고, 동적 물성과 관련 유리전이온도(Tg)가 비슷한 수준으로 유지되어 저온에서도 타이어의 물성이 유지되고, 0℃ Tangent Delta의 값이 증가하여 젖은 노면에서의 제동력이 개선되며, 회전저항성능을 나타내는 70℃ Tangent Delta값이 감소하여 구름(rolling) 저항이 개선된 것을 알 수 있다. DIN 마모 성능에서는 일반적인 타이어 조성인 비교예 1과 대비하였을 때 마모도가 약 20% 이상 개선되었고, 발열 온도 또한 -8.6~-12.6℃도가 하락하여 주행 중 발생가능한 발열을 현저하게 감소시켜 열축적(BTU)제어를 용이하게 할 수 있다.

또한, 폴리케톤 함량이 높아지더라도(실시예 1 내지 3) 경도의 상승 정도가 크지 않아 인장강도, 연신율, 0℃, 70℃ Tangent Delta값이 우수하게 유지되는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 원료 고무 100 중량부, 폴리케톤 10~49 중량부를 포함하는 타이어용 고무 조성물로서,
   상기 폴리케톤은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물인 타이어용 고무 조성물.
   [화학식 1]
   

   
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리케톤을 산 처리하여 폴리케톤의 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 산 처리시 황산, 염산, 인산, 스티렌술폰산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 산화제를 이용하여 폴리케톤의 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
4. 제2항에 있어서, 상기 산 처리 반응 조건은 산 농도를 10~30 wt%, 반응 시간을 30분 내지 3시간으로 하여 폴리케톤의 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 타이어용 고무 조성물을 트레드, 언더트레드, 또는 트레드 및 언더트레드 모두에 적용하는 것을 특징으로 하는 타이어.