KR102639575B1 - 고무 조성물 및 타이어 - Google Patents

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에릭 엥겔딩거
마누엘라 폼페이
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

본 발명은 10 phr 내지 100 phr의 반복 단위를 포함하는 적어도 하나의 부분적으로 포화된 엘라스토머 (여기서, 엘라스토머의 모든 반복 단위의 10% 이하는 이중 결합을 포함함); 0 phr 내지 90 phr의 적어도 하나의 디엔계 엘라스토머; 40 phr 내지 200 phr의 적어도 하나의 충전제; 및 5 phr 내지 70 phr의 적어도 하나의 수소화된 가소제를 포함하는 황 가황성 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

고무 조성물 및 타이어{A RUBBER COMPOSITION AND A TIRE}
본 발명은 고무 조성물, 특히 타이어 또는 타이어의 고무 성분 중 하나를 위한 고무 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 고무 조성물을 포함하는 타이어 또는 타이어의 고무 성분에 관한 것이다.
개선된 타이어 성능에 대한 지속적인 요구를 고려하여, 타이어 제조업자들은 새로운 재료 조합을 지속적으로 평가하고 테스트하고 있다. 특히, 많은 타이어 트레드 고무 조성물에서, 히스테리시스/인열 트레이드오프(hysteresis/tear tradeoff)를 깬다는 것은 어렵다. 일부 접근 방식에서는 우수한 인장 특성 및/또는 인열 특성을 얻고 구름 저항 지표를 높은 수준으로 유지하는 것이 가능할 수 있지만, 허용 가능한 습윤 성능을 동시에 얻는 것은 종종 어려운 것으로 밝혀졌다. 따라서, 우수한 습윤성, 인열성 및 구름 저항 특성을 제공하는 타이어용의 새로운 고무 조성물을 제공할 필요가 있다. 바람직하게는, 마모도 또한 합리적인 수준으로 유지되어야 한다.
본 발명의 첫 번째 목적은 바람직한 구름 저항 및/또는 히스테리시스 특성을 갖는 고무 조성물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 인장 특성 및/또는 향상된 내구성 및 내마모성을 갖는 고무 조성물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바람직한 습윤 성능 지표를 갖는 고무 조성물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 히스테리시스 특성, 인장 특성 및 습윤 성능의 양호한 절충을 나타내는 고무 조성물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명은 청구항 1에 의해 정의된다. 추가의 바람직하나의 실시형태는 첨부된 종속항 및 하기 본 발명의 요약에서 제공된다.
따라서, 본 발명의 제1 양태에서, 본 발명은 10 phr 내지 100 phr(바람직하게는 50 phr 내지 100 phr)의 복수의 반복 단위를 포함하는 적어도 하나의 부분적으로 포화된(또는 다시 말해 불포화된) 엘라스토머(여기서, 엘라스토머의 모든 반복 단위의 15% 이하는 이중 결합을 포함함); 0 phr 내지 90 phr(바람직하게는 0 phr 내지 50 phr)의 적어도 하나의 디엔계 엘라스토머; 40 phr 내지 200 phr의 적어도 하나의 충전제; 및 5 phr 내지 70 phr의 적어도 하나의 수소화된 가소제를 포함하는 황 가황성 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명자들은 부분적으로 포화된 엘라스토머와 수소화된 가소제의 조합이 한편으로는 양호한 구름 저항 특성 및 히스테리시스 특성을 제공할 수 있고 다른 한편으로는 양호한 습윤 성능을 제공할 수 있다는 사실을 발견하였다. 마모 및 인열 강도도 또한 높은 수준으로 제공된다.
하나의 실시형태에서, 수소화된 가소제는 수소화된 액체 가소제 및 수소화된 탄화수소 수지 중 하나 이상으로부터 선택된다. 특히, 수소화된 액체 가소제는 수소화된 오일 및/또는 수소화된 액체 중합체, 바람직하게는 수소화된 액체 디엔계 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 수소화된 액체 및 디엔계 중합체는 바람직하게는 50,000 g/mol 미만의 중량 평균 분자량(Mw)을 가지며, 여기서 Mw는 ASTM 5296-11 또는 이에 준하는 방법에 따라 폴리스티렌 보정 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한다. 액체 디엔계 중합체는 액체 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 이소프렌 고무, 이소프렌 부타디엔 고무 및 스티렌 이소프렌 부타디엔 고무, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 중합체 또는 엘라스토머의 경우, Mw의 측정은 또한 ASTM 5296-11 또는 이에 준하는 방법에 따라 폴리스티렌 보정 표준물을 사용하여 GPC로 수행한다. 본원에서 달리 명시되지 않는 한, 액체는 물질이 23℃에서 액체 상태인 것을 의미한다.
하나의 실시형태에서, 수소화된 탄화수소 수지는 완전히 또는 부분적으로 수소화된 C9 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 C5 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 알파 메틸 스티렌 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 테르펜 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 로진 수지, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 또한, 수지는 하나 이상의 지방족 또는 방향족기에 의해 개질될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 수소화된 탄화수소 수지는 완전히 또는 부분적으로 수소화된 (특히 지방족) C5 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 사이클로펜타디엔 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 디사이클로펜타디엔 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 수지는 하나 이상의 지방족 또는 방향족기에 의해 개질될 수도 있다. 그러나, 수지의 단량체 잔기의 주요량은 바람직하게는 부분적으로 또는 완전히 수소화된 사이클로펜타디엔, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 디사이클로펜타디엔, 및 이들의 조합이다.
또 다른 실시형태에서, 수소화된 탄화수소 수지는 완전히 또는 부분적으로 수소화된 사이클로펜타디엔 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 디사이클로펜타디엔, 또는 이들의 조합이다.
또 다른 실시형태에서, 수지의 유리 전이 온도는 30℃ 내지 80℃의 범위, 바람직하게는 40℃ 내지 80℃의 범위, 또는 보다 바람직하게는 40℃ 내지 70℃의 범위 내이다. 수지의 유리 전이 온도는 본원에서는 ASTM D6604 또는 이에 준하는 방법에 따라 분당 10℃의 온도 상승 속도에서 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 피크 중간점으로서 측정한다.
또 다른 실시형태에서, 수지는 ASTM E28 또는 이에 준하는 방법에 따라 측정하였을 때 적어도 95℃의 연화점을 가지며, 이는 때로는 링 앤드 볼 연화점(ring and ball softening point)으로 지칭될 수 있다. 바람직하게는, 연화점은 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 120℃ 이하, 보다 더 바람직하게는 110℃ 이하이다.
또 다른 실시형태에서, 수지는 1 내지 5, 바람직하게는 1 내지 2, 또는 보다 더 바람직하게는 1.5 내지 1.8 범위 내의 다분산도 지수(polydispersity index)를 갖는다.
또 다른 실시형태에서, 수지는 150 g/mol 내지 1500 g/mol, 바람직하게는 400 g/mol 내지 1000 g/mol, 또는 보다 바람직하게는 500 g/mol 내지 900 g/mol, 또는 보다 더 바람직하게는 600 g/mol 내지 700 g/mol 미만의 범위 내의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. Mw는 ASTM 5296-11 또는 이에 준하는 방법에 따라 폴리스티렌 보정 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한다.
또 다른 실시형태에서, 모든 반복 단위의 15% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 또는 보다 더 바람직하게는 8% 이하는 이중 결합을 갖는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 반복 단위의 적어도 2%, 바람직하게는 적어도 4%는 이중 결합을 갖는다. 특히, 엘라스토머가 이중 결합이 전혀 없거나 또는 완전히 수소화된 것이 덜 바람직할 수 있다. 특히, 이중 결합(전형적으로는 단량체 단위의 이중 결합에서 유래)의 일부는 가교결합을 위해 제자리에 잔류하여야 한다. 본 출원에서 이중 결합을 계수(count)할 때, 스티렌 반복 단위와 같은 방향족 구조 또는 기의 결합은 이중 결합으로서 계수하지 않는다. 그러나, 스티렌 단위는 여전히 중합체 또는 엘라스토머의 반복 단위의 총 수를 측정하기 위한 반복 단위로서 계수된다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 90 phr 내지 100 phr의 적어도 하나의 부분적으로 포화된 엘라스토머 및 0 phr 내지 10 phr의 디엔계 엘라스토머를 포함한다. 대안적으로, 고무 조성물은 95 phr 내지 100 phr의 적어도 하나의 부분적으로 포화된 엘라스토머 및 0 phr 내지 5 phr의 디엔계 엘라스토머를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 상기 충전제는 40 phr 내지 190 phr의 실리카 및/또는 주로 실리카를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 상기 충전제는 105 phr 내지 190 phr의 실리카를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 상기 충전제는 40 phr 내지 90 phr의 실리카를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 상기 충전제는 70 phr 내지 120 phr의 실리카를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 수소화된 탄화수소 수지는 이중 결합이 없다. 이러한 고도로 수소화된 탄화수소 수지는 본 발명에 따른 고무 매트릭스와 훨씬 더 상용성이다.
하나의 실시형태에서, 수소화된 탄화수소 수지는 다수의, 바람직하게는 상이한, 단량체 잔기를 포함하며, 여기서 상기 단량체 잔기의 주요량은 지방족 잔기이고, 상기 지방족 잔기는 이중 결합이 없다. 하나의 실시형태에서, 나머지 단량체 잔기는 방향족일 수 있거나 방향족 기를 포함할 수 있다. 특히, 이러한 기는 수지가 방향족 기로 개질된 경우에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 지방족 단량체는 C5 단량체, 사이클로펜타디엔 단량체, 디사이클로펜타디엔 단량체를 포함할 수 있다. 수소화는 단량체 잔기에 이러한 지방족 단량체 이중 결합이 없도록 할 수 있다. 방향족 단량체는 예를 들어 C9 단량체를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 부타디엔, 이소프렌, 및 스티렌으로부터 선택된 단량체의 잔기에 의해 형성된(또는 이로 이루어진) 반복 단위를 포함한다. 이러한 단량체는 바람직하게는 부분적으로 포화된 엘라스토머를 제조하거나 수득하는데 사용된다. 하나 이상의 잔기는 수소화될 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 잔기의 이중 결합은 수소화될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 수소화된 스티렌-부타디엔 고무, 바람직하게는 수소화된 용액-중합된 스티렌-부타디엔 고무(SSBR)이다. 수소화된 SSBR 및 그의 제조 방법은 당업자에게 알려져 있으며, 예를 들어 미국 특허출원 공개 US2018201065 A1호, US2018251576 A1호 및 US20190062539 A1호에 기술되어 있다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 3 phr 내지 20 phr(바람직하게는 5 phr 내지 15 phr)의 폴리옥테나머를 추가로 포함한다. 폴리옥테나머를 첨가하면 인장 특성 및 또한 다른 디엔계 엘라스토머 화합물에 대한 공-경화성을 더 개선하는 데 도움이 된다. 또한, 폴리옥테나머의 존재는 수소화된 SSBR과 같은 부분적으로 포화된 엘라스토머와의 조합으로 구름 저항 지표를 개선하는 데 도움이 된다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 폴리옥테나머는: 하기에서 언급되는 바와 같이 ASTM D3418에 따라 측정하였을 때 -50℃ 내지 -80℃의 범위 내의 유리 전이 온도; ASTM 5296-11 또는 이에 준하는 방법에 따라 폴리스티렌 보정 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정하였을 때 80,000 g/mol 내지 100,000 g/mol의 범위 내의 중량 평균 분자량(MW); 및 ASTM D3418 또는 이에 준하는 방법에 따라 2차 가열시에 DSC로 측정하였을 때 45℃ 내지 55℃의 범위 내의 융점 중의 하나 이상을 갖는다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 폴리옥테나머는 폴리옥테나머 내의 모든 이중 결합의 65% 내지 85%의 트랜스 이중 결합을 갖는다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 80 phr 내지 100 phr의 부분적으로 포화된 엘라스토머, 0 phr 내지 20 phr의 폴리부타디엔, 및 선택적으로 5 phr 내지 45 phr의 수소화된 탄화수소 수지를 포함한다. 특히, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 또한 본원에 언급된 수소화된 스티렌 부타디엔 고무일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 상기 폴리부타디엔은 -90℃ 내지 -115℃ 범위 내의 유리 전이 온도를 갖고/갖거나 적어도 95%의 시스-미세구조 함량을 갖는 (높은) 시스-폴리부타디엔 고무이다. 바람직하게는, 고무 조성물은 80 phr 내지 95 phr의 부분적으로 포화된 중합체 및 5 phr 내지 20 phr의 폴리부타디엔을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 -20℃ 내지 -60℃ 범위, 바람직하게는 -20℃ 내지 -45℃ 범위, 또는 보다 더 바람직하게는 -25℃ 내지 -40℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는다.
또 다른 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 본원에서 전술된 바와 같이 측정하였을 때 200,000 g/mol 내지 500,000 g/mol의 범위 내의 중량 평균 분자량(Mw)를 갖는다.
또 다른 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머는 다음 중 하나 이상을 갖는 스티렌-부타디엔 고무, 예를 들어 부분적으로 포화된 용액-중합된 스티렌 부타디엔 고무이다:
i) 수소화된 스티렌 부타디엔 고무의 비닐기의 총 수를 기준으로, 5% 미만의 비-수소화된 비닐기;
ii) 시스-1,4 및 트랜스-1,4 부타디엔 반복 단위의 총 수를 기준으로, 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 또는 바람직하게는 5% 미만의 시스-1,4 및 트랜스-1,4 부타디엔 반복 단위 내의 비-수소화된 이중 결합;
iii) 80%, 바람직하게는 85% 또는 90% 내지 99%의 수소화된 이중 결합;
iv) 중량을 기준으로, 5% 내지 40%, 바람직하게는 20% 내지 35% 범위의 결합 스티렌 함량, 및 50% 내지 95%, 또는 50% 내지 80% 범위의 부타디엔 함량;
v) -20℃ 내지 -60℃ 범위 내의 유리 전이 온도; 및
vi) 200,000 g/mol 내지 500,000 g/mol의 범위 내의 중량 평균 분자량(Mw).
또 다른 바람직한 실시형태에서, 수소화된 스티렌-부타디엔 고무는 90% 내지 98%의 수소화된 이중 결합을 갖는다. 다시 말해, 수소화되지 않은 이중 결합이 여전히 남아 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 이중 결합의 수는 NMR로 측정할 수 있다. 이는 또한 스티렌-부타디엔 고무가 아닌 부분적으로 포화된 엘라스토머에도 적용된다.
또 다른 실시형태에서, NMR로 측정하였을 때, 스티렌-부타디엔 고무의 결합 스티렌 함량은 10% 내지 40%의 범위 내일 것이고 그의 결합 부타디엔 함량은 60% 내지 90%의 범위 내일 것이다. 스티렌-부타디엔 고무는 전형적으로는 20% 내지 35% 범위 내의 결합 스티렌 함량 및 65% 내지 80% 범위 내의 결합 부타디엔 함량을 가질 것이다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 0 phr 내지 30 phr의 오일, 또는 0 phr 내지 25 phr의 오일, 또는 5 phr 내지 30 phr의 오일, 또는 바람직하게는 10 phr 내지 25 phr의 오일을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 오일은 -45℃ 내지 -85℃ 범위 내의 유리 전이 온도를 갖는다. 오일의 유리 전이 온도는 ASTM E1356 또는 이에 준하는 방법에 따라 분당 10℃의 온도 상승 속도에서 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 피크 중간점으로서 측정한다.
또 다른 실시형태에서, 오일은 파라핀 오일, 방향족 오일, 및 나프텐 오일 중 하나 이상으로부터 선택된다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 4:1 내지 1:2의 범위 내, 바람직하게는 3:1 내지 1:1.5의 범위 내, 또는 보다 더 바람직하게는 2:1 내지 1:1.5의 범위 내의 수지 대 오일 비율을 갖는다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 바람직하게는 원소 황을 포함하는 적어도 0.2 phr의 가황제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 조성물은 원소 황 또는 황 함유 실란을 포함할 수 있는 0.4 phr 내지 15 phr의 가황제를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다.
또 다른 실시형태에서, 고무 조성물은 디티오카바메이트 촉진제 및/또는 티우람 촉진제로부터 선택되는 0.3 phr 내지 3 phr의 적어도 하나의 가황 촉진제를 포함한다. 이러한 촉진제는 속성 촉진제로 알려져 있으며, 본원에서는 엘라스토머 및/또는 수소화된 수지에서 제한된 양의 이중 결합을 이용하는 관점에서 특히 유익한 것으로 간주된다.
또 다른 실시형태에서, 상기 가황 촉진제는 테트라벤질티우람디설파이드이며, 이는 본 발명의 유형의 엘라스토머 및 수지와의 조합으로 바람직한 선택인 것으로 밝혀졌다.
하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 적어도 하나 및/또는 하나의 추가의 디엔계 고무를 포함할 수 있다. 대표적인 합성 중합체는 부타디엔 및 그의 동족체 및 유도체, 예를 들어 메틸부타디엔, 디메틸부타디엔 및 펜타디엔의 단독중합 생성물뿐만 아니라 부타디엔 또는 그의 동족체 또는 유도체와 다른 불포화 단량체로부터 형성되는 것들과 같은 공중합체일 수 있다. 이들 중에서도 후자는 아세틸렌, 예를 들어, 비닐 아세틸렌; 올레핀, 예를 들어, 이소프렌과 공중합하여 부틸 고무를 형성하는 이소부틸렌; 비닐 화합물, 예를 들어, 아크릴산, 아크릴로니트릴(부타디엔과 중합하여 NBR을 형성함), 메타크릴산 및 스티렌(후자의 화합물, 즉 스티렌은 부타디엔과 중합하여 SBR을 형성함), 뿐만 아니라 비닐 에스테르 및 다양한 불포화 알데히드, 케톤 및 에테르, 예를 들어 아크롤레인, 메틸 이소프로페닐 케톤 및 비닐에틸 에테르일 수 있다. 합성 고무의 구체적인 예로는 네오프렌(폴리클로로프렌), 폴리부타디엔(예를 들어, 시스 1,4-폴리부타디엔), 폴리이소프렌(예를 들어, 시스 1,4-폴리이소프렌), 부틸 고무, 클로로부틸 고무 또는 브로모부틸 고무와 같은 할로부틸 고무, 스티렌/이소프렌/부타디엔 고무, 1,3-부타디엔 또는 이소프렌과 스티렌, 아크릴로니트릴 및 메틸 메타크릴레이트와 같은 단량체와의 공중합체, 뿐만 아니라 에틸렌/프로필렌/디엔 단량체(EPDM)로도 알려진 에틸렌/프로필렌 삼원공중합체, 특히 에틸렌/프로필렌/디사이클로펜타디엔 삼원공중합체를 포함한다. 사용될 수 있는 고무의 추가적인 예로는 알콕시-실릴 말단 작용화된 용액 중합된 중합체(SBR, PBR, IBR 및 SIBR), 규소-커플링 및 주석-커플링된 별(star)-분지형 중합체를 포함한다. 바람직한 고무 또는 엘라스토머는 일반적으로는 천연 고무, 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 및 SBR, 예를 들어 SSBR일 수 있다.
다른 실시형태에서, 조성물은 적어도 2개의 디엔계 고무를 포함한다. 예를 들어, 시스 1,4-폴리이소프렌 고무(천연 또는 합성, 그러나 천연이 바람직함), 3,4-폴리이소프렌 고무, 스티렌/이소프렌/부타디엔 고무, 유화 중합 및 용액 중합 유도된 스티렌/부타디엔 고무, 시스 1,4-폴리부타디엔 고무 및 유화 중합으로 제조된 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체와 같은 2개 이상의 고무의 조합이 바람직하다. 일부 실시형태에서, 부분적으로 포화된 엘라스토머도 또한 디엔계 중합체일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 20 내지 35% 결합 스티렌의 스티렌 함량을 갖는 유화 중합 유도된 스티렌/부타디엔(ESBR), 또는, 일부 적용의 경우에는, 중간 내지 비교적 높은 결합 스티렌 함량, 즉 30 내지 45%의 결합 스티렌 함량을 갖는 ESBR이 사용될 수 있다. ESBR을 유화 중합하여 제조한다는 것은, 스티렌 및 1,3-부타디엔이 수성 에멀젼으로서 공중합되는 것을 의미할 수 있다. 이는 당업자에게 잘 알려져 있다. 결합 스티렌 함량은, 예를 들어, 5 내지 50 퍼센트로 다양할 수 있다. 하나의 양태에서, ESBR은 또한 아크릴로니트릴을 함유하여, 예를 들어, 삼원공중합체에서 결합 아크릴로니트릴을 2 내지 30 중량%의 양으로 함유하는 ESBR과 같은 삼원공중합체 고무를 형성할 수 있다. 공중합체에서 2 내지 40 중량%의 결합 아크릴로니트릴을 함유하는 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체 고무도 또한 디엔계 고무로서 고려될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 용액 중합 제조된 SBR(SSBR)이 사용될 수 있다. 이러한 SSBR은 예를 들어 5 내지 50%, 바람직하게는 9 내지 36% 범위의 결합 스티렌 함량을 가질 수 있다. SSBR은, 예를 들어, 불활성 유기 용매 중에서 음이온 중합에 의해 편리하게 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, SSBR은 개시제로서 유기 리튬 화합물을 사용하여 탄화수소 용매 중에서 스티렌과 1,3-부타디엔 단량체를 공중합시킴으로써 합성될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 합성 또는 천연 폴리이소프렌 고무가 사용될 수 있다. 합성 시스 1,4-폴리이소프렌 및 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무는 그 자체로 고무 분야의 숙련가에게 잘 알려져 있다. 특히, 시스 1,4-함량은 적어도 90%, 선택적으로는 적어도 95%일 수 있다.
하나의 실시형태에서, 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(BR 또는 PBD)가 사용된다. 적합한 폴리부타디엔 고무는, 예를 들어, 1,3-부타디엔의 유기 용액 중합에 의해 제조될 수 있다. BR은 편리하게는, 예를 들어, 적어도 90%의 시스 1,4-함량("높은 시스(high cis)" 함량) 및 -95℃ 내지 -110℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 적합한 폴리부타디엔 고무는 The Goodyear Tire & Rubber Company로부터 Budene® 1207, Budene® 1208, Budene® 1223, 또는 Budene® 1280과 같이 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 높은 시스-1,4-폴리부타디엔 고무는 예를 들어 미국 특허 제5,698,643호 및 미국 특허 제5,451,646호에 기술되어 있는 바와 같이 (1) 유기니켈 화합물, (2) 유기알루미늄 화합물 및 (3) 불소 함유 화합물의 혼합물을 포함하는 니켈 촉매 시스템을 사용하여 합성할 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 엘라스토머 또는 엘라스토머 조성물의 유리 전이 온도 또는 Tg는 경화되지 않은 상태 또는 아마도 엘라스토머 조성물의 경우에는 경화된 상태에서의 각각의 엘라스토머 또는 엘라스토머 조성물의 유리 전이 온도(들)를 나타낸다. Tg는 ASTM D3418에 따라 분당 10℃의 온도 상승 속도에서 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 피크 중간점으로서 측정한다.
본원에서 및 관례에 따라 사용되는 용어 "phr"은 "고무 또는 엘라스토머 100 중량부당 각각의 물질의 중량부"를 의미한다. 일반적으로, 이 관례를 이용하면, 고무 조성물은 100 중량부의 고무/엘라스토머로 구성된다. 청구되는 조성물은 청구범위에서 명시적으로 언급되는 것 이외의 다른 고무/엘라스토머를 포함할 수 있지만, 단 청구되는 고무/엘라스토머의 phr 값은 청구되는 phr 범위에 따르며 조성물 내의 모든 고무/엘라스토머의 양은 전체적으로 100부의 고무를 생성한다. 일례에서, 조성물은 1 phr 내지 10 phr, 선택적으로는 1 phr 내지 5 phr의 하나 이상의 추가의 디엔계 고무, 예를 들어 SBR, SSBR, ESBR, PBD/BR, NR 및/또는 합성 폴리이소프렌을 추가로 포함할 수 있다. 다른 예에서, 조성물은 5 phr 미만, 바람직하게는 3 phr 미만의 추가의 디엔계 고무를 포함할 수 있거나 또는 또한 본질적으로는 이러한 추가의 디엔계 고무가 없을 수 있다. 용어 "화합물" 및 "조성물"은 달리 명시되지 않는 한 본원에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 또한 오일, 특히 가공 오일을 포함할 수 있다. 가공 오일은 엘라스토머를 증량하는데 전형적으로 사용되는 증량 오일로서 고무 조성물에 포함될 수 있다. 가공 오일은 또한 고무를 배합하는 중에 직접 오일을 첨가함으로써 고무 조성물에 포함될 수도 있다. 사용되는 가공 오일은 엘라스토머 중에 존재하는 증량 오일 및 배합 중에 첨가되는 가공 오일 모두를 포함할 수 있다. 적합한 공정 오일은 방향족, 파라핀계, 나프텐계, 식물성 오일, 및 저 PCA 오일, 예를 들어 MES, TDAE, SRAE 및 중질 나프텐계 오일을 비롯한 당업계에 공지된 다양한 오일을 포함할 수 있다. 적합한 저 PCA 오일은 IP346 방법으로 측정하였을 때 3 중량% 미만의 폴리사이클릭 방향족 함량을 갖는 것들을 포함할 수 있다. IP346 방법에 대한 절차는 영국 석유 협회에서 발행한 문헌[Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts(석유 및 관련 제품의 분석 및 테스트를 위한 표준 방법 및 영국 표준 2000 부품), 2003, 62nd edition]에서 확인할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 실리카를 포함할 수 있다. 고무 화합물에 사용될 수 있는 일반적으로 사용되는 규산질 안료는 예를 들어 통상적인 발열성 및 침전 규산질 안료(실리카)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 침전 실리카가 사용된다. 통상적인 규산질 안료는, 예를 들어, 가용성 규산염, 예를 들어 규산나트륨의 산성화에 의해 수득되는 것들과 같은 침전 실리카일 수 있다. 이러한 통상적인 실리카는, 예를 들어, 질소 가스를 사용하여 측정하였을 때 BET 표면적을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 하나의 실시형태에서, BET 표면적은 그램당 40 내지 600 제곱미터의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, BET 표면적은 그램당 80 내지 300 제곱미터의 범위일 수 있다. 표면적을 측정하는 BET 방법은 문헌[Journal of the American Chemical Society, Volume 60, Page 304 (1930)]에 기술되어 있다. 통상적인 실리카는 또한 100 내지 400, 대안적으로는 150 내지 300 범위의 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수값을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 통상적인 실리카는, 예를 들어, 전자 현미경으로 측정하였을 때 0.01 내지 0.05 미크론 범위의 평균 소립자 크기를 가질 것으로 예상할 수 있지만, 실리카 입자는 훨씬 더 작거나 더 큰 크기일 수 있다. 다양한 상업적으로 입수 가능한 실리카, 예를 들어, PPG Industries로부터 Hi-Sil 상표로 210, 315G, EZ160G, 등의 명칭 하에 상업적으로 입수 가능한 실리카; Solvay로부터, 예를 들어, Z1165MP 및 Premium200MP 등의 명칭으로 입수 가능한 실리카; 및 Evonik AG로부터, 예를 들어, VN2 및 Ultrasil 6000GR, 9100GR 등의 명칭으로 입수 가능한 실리카가 본원에서 제한 없이 사용될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 또한 충전재 중의 하나로서 카본 블랙을 포함할 수 있다. 이러한 용도에서 바람직한 양은 1 phr 내지 60 phr, 바람직하게는 1 phr 내지 10 phr 또는 1 phr 내지 5 phr 범위이다. 이러한 카본 블랙의 대표적인 예로는 N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, N315, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 및 N991 등급을 포함한다. 이러한 카본 블랙은 9 g/kg 내지 145 g/kg 범위의 요오드 흡수율 및 34 cm3/100 g 내지 150 cm3/100 g 범위의 DBP 값을 갖는다.
다른 실시형태에서, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 미립자 충전제, 이에 국한되는 것은 아니지만 미국 특허 제6,242,534호, 미국 특허 제6,207,757호, 미국 특허 제6,133,364호, 미국 특허 제6,372,857호, 미국 특허 제5,395,891호 또는 미국 특허 제6,127,488호에 개시된 것들을 포함하는 가교결합된 미립자 중합체 겔, 및 이에 국한되는 것은 아니지만 미국 특허 제5,672,639호에 개시된 것들을 포함하는 가소화된 전분 복합 충전제를 포함한 다른 충전제가 고무 조성물에 사용될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 다른 충전제는 1 phr 내지 10 phr 범위의 양으로 사용될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 통상적인 황 함유 유기실리콘 화합물 또는 실란을 함유할 수 있다. 적합한 황 함유 유기실리콘 화합물의 예는 하기 화학식(I)을 갖는다:
Z ― Alk ― Sn ― Alk ― Z (I)
상기 식에서, Z는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
여기서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 사이클로헥실 또는 페닐이고; R2는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알콕시, 또는 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알콕시이고; Alk는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 2가 탄화수소이며; n은 2 내지 8의 정수이다. 하나의 실시형태에서, 황 함유 유기실리콘 화합물은 3,3'-비스(트리메톡시 또는 트리에톡시 실릴프로필) 폴리설파이드이다. 하나의 실시형태에서, 황 함유 유기실리콘 화합물은 3,3'-비스(트리에톡시실릴프로필) 디설파이드 및/또는 3,3'-비스(트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드이다. 따라서, 화학식(I)에 대해, Z는 하기 화학식을 가질 수 있다:
여기서, R2는 2 내지 4개의 탄소 원자, 대안적으로는 2개의 탄소 원자를 갖는 알콕시이고; Alk는 2 내지 4개의 탄소 원자, 대안적으로는 3개의 탄소 원자를 갖는 2가 탄화수소이며; n은 2 내지 5, 대안적으로는 2 또는 4의 정수이다. 다른 실시형태에서, 적합한 황 함유 유기실리콘 화합물은 미국 특허 제6,608,125호에 개시된 화합물을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 황 함유 유기실리콘 화합물은 3-(옥타노일티오)-1-프로필트리에톡시실란, CH3(CH2)6C(=O)-S-CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3을 포함하며, 이것은 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈(Momentive Performance Materials)로부터 NXTTM으로서 상업적으로 입수 가능하다. 다른 실시형태에서, 적합한 황 함유 유기실리콘 화합물은 미국 특허 공개 제2003/0130535호에 개시된 것들을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 황 함유 유기실리콘 화합물은 데구싸(Degussa)의 Si-363이다. 고무 조성물 중 황 함유 유기실리콘 화합물의 양은 사용되는 다른 첨가제들의 수준에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 화합물의 양은 0.5 phr 내지 20 phr의 범위일 수 있다. 하나의 실시형태에서, 이러한 양은 1 phr 내지 10 phr의 범위일 것이다.
고무 조성물은 고무 배합 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 방법으로, 예를 들어 다양한 황-가황성 성분 고무를, 예를 들어, 황 공여체, 경화 보조제, 예를 들어 활성화제 및 지연제, 및 가공 첨가제, 예를 들어 오일, 점착부여 수지 및 가소제를 포함한 수지, 충전제, 안료, 지방산, 산화아연, 왁스, 산화방지제 및 오존방지제, 및 풀림제(peptizing agent)와 같은 통상적으로 사용되는 다양한 첨가제 물질과 혼합함으로써 배합할 수 있다는 것을 당업자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 황 가황성 물질 및 황 가황된 물질(고무)의 의도된 용도에 따라, 상기 언급된 첨가제가 선택되고 일반적으로는 통상적인 양으로 사용된다. 황 공여체의 대표적인 예로는 원소 황(유리 황), 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 및 황 올레핀 부가물을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 황 가황제는 원소 황이다. 황 가황제는 예를 들어 0.5 phr 내지 8 phr 범위, 대안적으로 1.5 phr 내지 6 phr 범위 내의 양으로 사용될 수 있다. 사용되는 경우, 점착부여제 수지의 전형적인 양은 예를 들어 0.5 phr 내지 10 phr, 일반적으로 1 phr 내지 5 phr을 포함한다. 사용되는 경우, 가공 보조제의 전형적인 양은 예를 들어 1 phr 내지 50 phr을 포함한다(이것은 특히 오일을 포함할 수 있다). 사용되는 경우, 산화방지제의 전형적인 양은 예를 들어 1 phr 내지 5 phr을 포함할 수 있다. 대표적인 산화방지제는, 예를 들어, 디페닐-p-페닐렌디아민 및 기타 다른 것들, 예를 들어, 문헌[The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Pages 344 through 346]에 개시된 것들일 수 있다. 사용되는 경우, 오존방지제의 전형적인 양은 예를 들어 1 phr 내지 5 phr을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 스테아르산을 포함할 수 있는 지방산의 전형적인 양은 예를 들어 0.5 phr 내지 3 phr을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 왁스의 전형적인 양은 예를 들어 1 phr 내지 5 phr을 포함할 수 있다. 종종 미세결정질 왁스가 사용된다. 사용되는 경우, 풀림제의 전형적인 양은 예를 들어 0.1 phr 내지 1 phr을 포함할 수 있다. 전형적인 풀림제는, 예를 들어, 펜타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐 디설파이드일 수 있다.
촉진제는 바람직하게는 가황에 필요한 시간 및/또는 온도를 제어하고 가황물의 특성을 개선하기 위해 사용될 수 있지만 반드시 필요한 것은 아니다. 하나의 실시형태에서, 단일 촉진제 시스템, 즉 1차 촉진제가 사용될 수 있다. 1차 촉진제는 0.5 phr 내지 4 phr, 대안적으로는 0.8 phr 내지 1.5 phr 범위의 총량으로 사용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 가황물을 활성화하고 그의 특성을 개선하기 위해 1차 촉진제 및 2차 촉진제의 조합이 사용될 수 있으며, 2차 촉진제는 0.05 phr 내지 3 phr 정도의 더 적은 양으로 사용될 수 있다. 이러한 촉진제의 조합은 최종 특성에 대해 상승 효과를 생성할 것으로 예상할 수 있으며 촉진제 중 어느 하나만을 사용하여 생성된 것보다 다소 우수하다. 또한, 정상적인 가공 온도에 의해 영향을 받지 않지만 일반적인 가황 온도에서 만족스러운 경화를 생성하는 지연 작용 촉진제가 사용될 수도 있다. 가황 지연제가 사용될 수도 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 유형의 촉진제는 예를 들어 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트이다. 하나의 실시형태에서, 1차 촉진제는 설펜아미드이다. 2차 촉진제가 사용되는 경우, 2차 촉진제는 예를 들어 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물일 수 있다. 적합한 구아니딘은 디페닐구아니딘 등을 포함한다. 적합한 티우람은 테트라메틸티우람 디설파이드, 테트라에틸티우람 디설파이드, 및 테트라벤질티우람 디설파이드를 포함한다.
고무 조성물의 혼합은 고무 혼합 기술 분야의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 성분들은 전형적으로는 적어도 2개의 단계, 즉 적어도 하나의 비생산 단계에 이어 생산적인 혼합 단계로 혼합될 수 있다. 황-가황제를 포함하는 최종 경화제는 전형적으로는 혼합이 전형적으로는 선행하는 비생산 혼합 단계(들)의 혼합 온도보다 낮은 온도, 또는 최종 온도에서 발생하는 통상적으로는 "생산적" 혼합 단계라고 불리는 최종 단계에서 혼합될 수 있다. 용어 "비생산적" 및 "생산적" 혼합 단계는 고무 혼합 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 하나의 실시형태에서, 고무 조성물은 열기계적 혼합 단계를 거칠 수 있다. 열기계적 혼합 단계는 일반적으로는, 예를 들어 140℃ 내지 190℃ 범위 내의 고무 온도를 생성하기에 적합한 일정 기간 동안 믹서 또는 압출기에서 수행하는 기계적인 작업을 포함한다. 열기계적 작업의 적절한 지속 시간은 작동 조건, 및 구성 성분의 부피 및 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, 열기계적 작업은 1분 내지 20분일 수 있다.
고무 조성물은 타이어의 다양한 고무 성분(또는 다시 말해, 타이어 성분)에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 고무 성분은 트레드(트레드 캡 및 트레드 베이스 포함), 측벽, 첨단부(apex), 체이퍼(chafer), 측벽 인서트, 와이어코트 또는 내부라이너일 수 있다. 그러나, 트레드 고무 용도가 본 발명에 대한 바람직한 용도이다.
본 발명의 제2 양태에서, 특히 본 발명의 제1 양태 및/또는 그의 실시형태들 중의 하나에 따른 고무 조성물을 포함하는 타이어가 제공된다. 타이어는 미경화 타이어 또는 경화 타이어, 즉 가황 타이어일 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 타이어는 고무 조성물을 포함하는 트레드 캡을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 타이어는 고무 조성물을 포함하는, 주행 시에 도로와 접촉하도록 의도된 반경방향 외측 트레드 캡 층을 갖는다.
다른 실시형태에서, 타이어는 반경방향 외측 트레드 캡 층 및 반경방향 내측 트레드 캡 층을 가지며, 여기서 반경방향 내측 트레드 캡 층은 고무 조성물을 포함한다.
본 발명의 타이어는 예를 들어 공기 타이어 또는 비공기 타이어, 경주용 타이어, 승용 타이어, 항공기용 타이어, 농업용 타이어, 토목기계용 타이어, 건설차량용(OTR: off-the-road) 타이어, 트럭용 타이어 또는 이륜차 타이어일 수 있다. 타이어는 또한 래디얼 타이어 또는 바이어스 타이어일 수도 있다.
본 발명의 공기 타이어의 가황은 예를 들어 100℃ 내지 200℃ 범위 내의 통상적인 온도에서 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 가황은 110℃ 내지 180℃ 범위 내의 온도에서 수행된다. 프레스 또는 몰드 내에서의 가열, 과열 증기 또는 고온 공기를 사용한 가열과 같은 임의의 일반적인 가황 공정이 사용될 수 있다. 이러한 타이어는 이러한 기술 분야에 공지되어 있고 당업자들이 쉽게 인지할 수 있는 다양한 방법으로 제작하고, 형상화하고, 성형한 다음 경화시킬 수 있다.
본원에서 언급된 양태 및 실시형태들의 다수의 특징들은 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 실시형태의 상세한 설명
하기 표 1은 수소화된 용액-중합된 스티렌 부타디엔 고무 형태의 부분적으로 포화된 엘라스토머를 포함하는 다양한 고무 조성물들을 나타낸다. 실시예 1 내지 3은 비교예인 반면, 본 발명 실시예 1 및 2는 본 발명의 비제한적 실시형태에 따른 것이다. 실시예 1은 본질적으로 수지가 없는 반면, 나머지 실시예들은 15 phr의 수지를 포함한다. 실시예 1은 수지가 없기 때문에, 다른 실시예들은 화합물의 유리 전이 온도를 본질적으로 실시예 1의 유리 전이 온도로 조정하고 고무 화합물 특성의 비교가능성을 개선하기 위해 상이한 오일을 포함한다. 왁스, 스테아르산, 실리카, 카본 블랙, 실란, 촉진제, 가공 보조제, 경화제 및 분해방지제의 유형 및 양은 상이한 실시예에서 동일하거나 유사하다.
실시예 2 및 3은 수소화되지 않은 지방족 C5 수지를 포함한다. 이와 대조적으로, 본 발명 실시예 1 및 2는 수소화된 가소제로서 수소화된 디사이클로펜타디엔(DCPD) 수지를 포함한다. 실시예 1 및 2 뿐만 아니라 본 발명 실시예 1은 5 phr의 폴리옥테나머를 추가로 포함한다.
샘플(양, phr)
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 본 발명 실시예 1 본 발명 실시예 2
수소화된 SSBR1 100 100 100 100 100
수지 12 0 0 0 15 15
수지 23 0 15 15 0 0
왁스 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
분해방지제 3 3 3 3 3
폴리옥테나머4 5 5 0 5 0
오일 15 0 15 15 15 15
오일 26 15 0 0 0 0
스테아르산 3 3 3 3 3
실리카7 80 80 80 80 80
실란8 8 8 8 8 8
지방산 비누 1 1 1 1 1
TBzTD9 0.5 0.7 0.7 0.7 0.7
산화아연 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
황 1.1 1.4 1.4 1.4 1.4
MBT10 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
CBS11 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
DPG12 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9
카본 블랙 2 2 2 2 2
1 약 -30℃의 유리 전이 온도를 갖는 수소화된 용액-중합된 스티렌 부타디엔 고무
2 엑손모빌(Exxonmobil)에서 옵페라(Oppera)TM PR-140으로서 입수한 수소화된 디사이클로펜타디엔 수지
3 크레이 밸리(Cray Valley)에서 윙택(Wingtack)TM 98로서 입수한 C5 수지
4 에보닉(Evonik)사의 베스테나머(Vestenamer)TM 8012
5 -77℃의 유리 전이 온도를 갖는 나프텐계 오일
6 -50℃의 유리 전이 온도를 갖는 TDAE 오일
7 215 m2/g의 BET 표면적을 갖는 HDS 실리카
8 에보닉 사에서 SI 266TM으로서 입수한 비스-트리에톡시실릴프로필-디설파이드
9 가황 촉진제 테트라벤질티우람 디설파이드
10 가황제 머캅토벤조티아졸
11 가황 촉진제 N-사이클로헥실-벤조티아졸설펜아미드
12 가황 촉진제 디페닐구아니딘
실시예 1 내지 3 및 본 발명 실시예 1 및 2에 대하여 물성을 측정하였다. 이에 따른 결과는 하기 표 2에 요약되어 있다. 놀랍게도, 본 발명 실시예 1 및 2의 수소화된 탄화수소 수지를 사용하면 30℃에서 구름 저항 지표 탄젠트 델타가 현저히 개선된다. 특히, 실시예 3을 본 발명 실시예 2와 비교하면 5% 정도의 개선을 나타낸다. 유사하게, 폴리옥테나머를 포함하는 버전, 즉 실시예 2 및 본 발명 실시예 1을 비교하면 훨씬 더 큰 개선(10% 정도)을 나타낸다. 실시예 1의 탄젠트 델타 값은 본 발명 실시예 2의 탄젠트 델타 값보다 훨씬 더 낮지만, (수지가 없는) 실시예 1은 0℃에서의 반발 탄성 측정에 의해 제공되는 습윤 견인력 지표와 관련하여 상당히 더 열악하며, 이는 본 발명 실시예 2에 따른 값보다 약 50% 정도 더 열악하다는 것을 알 수 있다. 실시예 3 및 본 발명 실시예 2에 대한 마모 값은 유사한 수준이다. 실시예 2 및 본 발명 실시예 1에 따른 폴리옥테나머를 갖는 2 가지 버전에 대해 동일하게 적용하면, 여기서 이들의 마모 값은 실시예 3 및 본 발명 실시예 2의 마모 값보다 현저히 작다. 인열 강도는 표 2의 모든 샘플에 대한 바람직한 수준이며, 본 발명자들의 구속력이 없는 이론에 따르면, 이는 본원에서 수소화된 SSBR로서 포함되는 부분적으로 포화된 엘라스토머에 의해 야기된다. 또한, 본 발명 실시예 1 및 2는 실시예 2 및 3의 조성물에 비해 증가된 강성을 제공한다는 것을 알 수 있다. 실시예 1의 강성이 훨씬 더 높지만, 0℃에서의 그의 반발성은 다른 모든 실시예의 반발성보다 덜 바람직한 수준이며, 본원에서 앞에서 이미 언급된 바와 같이 열악한 습윤 성능을 나타낸다. 따라서, 실시예 2 및 3의 특성의 절충 또는 균형은 실시예 1의 특성의 절충 또는 균형보다 우수하다. 또한, 본 발명 실시예 1 및 2의 특성의 균형은 실시예 1 내지 3의 특성의 균형보다 우수하다.
테스트/특성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 본 발명 실시예 1 본 발명 실시예 2
G' 30°C (MPA)a 5.39 3.18 3.54 3.69 4.18
탠 델타 30℃b 0.180 0.175 0.195 0.155 0.185
반발성 0℃(%)c 15.5 12.8 10.7 13.0 10.6
마모(mm³)d 109 120 130 123 128
인열 강도(N/mm)e 16.7 14.2 17.1 16.6 15.3
a G'는 DIN 53513, 또는 이에 준하는 방법에 기초하여 30℃, 6% 변형률 및 7.8 Hz에서 메트라빕(Metravib)TM 기기를 사용하여 구한다.
b 탄젠트 델타는 DIN 53513, 또는 이에 준하는 방법에 기초하여 30℃, 6% 변형률 및 7.8 Hz에서 메트라빕TM 기기를 사용하여 구한다.
c 소정 온도에서 DIN 53512에 따라 쯔윅 뢸(Zwick Roell) 5109 반발 탄성 테스터 상에서 측정된 반발성.
d ASTM D5963 또는 이에 준하는 방법에 따른 회전 드럼 마모 테스트
e DIN 53539 또는 이에 준하는 방법에 따른 스트레블러(Strebler) 인열 강도 테스트.

Claims (10)

10 phr 내지 100 phr의, 반복 단위를 포함하는, 적어도 하나의 부분적으로 포화된 엘라스토머로서, 상기 엘라스토머의 모든 반복 단위의 15% 이하는 이중 결합을 포함하는, 부분적으로 포화된 엘라스토머;
0 phr 내지 90 phr의 적어도 하나의 디엔계 엘라스토머;
40 phr 내지 200 phr의 적어도 하나의 충전제;
5 phr 내지 70 phr의 적어도 하나의 수소화된 가소제; 및
3 phr 내지 20 phr의 폴리옥테나머
를 포함하는 황 가황성(sulfur vulcanizable) 고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 수소화된 가소제는 수소화된 액체 가소제 및 수소화된 탄화수소 수지 중 하나 이상으로부터 선택되는,
고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 수소화된 가소제는 완전히 또는 부분적으로 수소화된 C5 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 사이클로펜타디엔 수지, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 디사이클로펜타디엔 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수소화된 탄화수소 수지인,
고무 조성물.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 수소화된 탄화수소 수지는 다음 중 하나 이상을 갖는, 고무 조성물:
40℃ 내지 80℃ 범위 내의 유리 전이 온도;
적어도 95℃의 연화점;
1 내지 2 범위 내의 다분산도 지수; 및
150 g/mol 내지 1500 g/mol의 범위 내의 중량 평균 분자량(Mw).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 엘라스토머의 모든 반복 단위의 8% 이하는 이중 결합을 갖고/갖거나;
상기 엘라스토머의 모든 반복 단위의 적어도 4%는 이중 결합을 갖는,
고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 충전제는 40 phr 내지 190 phr의 실리카를 포함하는,
고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 수소화된 가소제는 다수의 단량체 잔기를 포함하고, 상기 단량체 잔기의 주요량은 지방족 잔기이며, 상기 지방족 잔기는 선택적으로 이중 결합이 없는,
고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
80 phr 내지 100 phr 또는 80 phr 내지 95 phr의, 부분적으로 포화된 엘라스토머, 및/또는
0 phr 내지 20 phr 또는 5 phr 내지 20 phr의, 선택적으로 -90℃ 내지 -115℃ 범위 내의 유리 전이 온도를 갖는, 폴리부타디엔
을 포함하는, 고무 조성물.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 부분적으로 포화된 엘라스토머는 다음 중 하나 이상을 갖는 용액-중합된 스티렌 부타디엔 고무인, 고무 조성물:
i) 수소화된 스티렌 부타디엔 고무의 비닐기의 총 수를 기준으로 5% 미만의 비수소화된 비닐기;
ii) 시스-1,4 및 트랜스-1,4 부타디엔 반복 단위의 총 수를 기준으로 20% 미만의, 시스-1,4 및 트랜스-1,4 부타디엔 반복 단위 내의 비수소화된 이중 결합;
iii) 80% 내지 99%의 수소화된 이중 결합;
iv) 중량 기준으로, 5% 내지 40% 범위의 결합(bound) 스티렌 함량 및 50% 내지 95% 범위의 부타디엔 함량; 및
v) 200,000 g/mol 내지 500,000 g/mol의 범위 내의 중량 평균 분자량(Mw).
제 1 항에 따른 고무 조성물을 포함하는 타이어.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016056351A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
JP2017190364A (ja) * 2016-04-11 2017-10-19 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1236648A (en) 1982-04-26 1988-05-10 Ken W. Donbar Controlling the molecular weight of polybutadiene
DE4220563A1 (de) 1992-06-24 1994-01-13 Bayer Ag Kautschukmischungen enthaltend Polybutadien-Gel
US5451646A (en) 1994-12-05 1995-09-19 The Goodyear Tire & Rubber Company Technique for reducing the molecular weight and improving the processability of cis-1,4-polybutadiene
US5672639A (en) 1996-03-12 1997-09-30 The Goodyear Tire & Rubber Company Starch composite reinforced rubber composition and tire with at least one component thereof
DE19701488A1 (de) 1997-01-17 1998-07-23 Bayer Ag SBR-Kautschukgele enthaltende Kautschukmischungen
EP0958298B2 (en) 1997-08-21 2008-10-22 Momentive Performance Materials Inc. Blocked mercaptosilane coupling agents for filled rubbers
DE19834803A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19834802A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19834804A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19942620A1 (de) 1999-09-07 2001-03-08 Bayer Ag Mikrogelhaltige Kautschukmischungen mit verkappten bifunktionellen Mercaptanen und hieraus hergestellte Vulkanisate
EP1285926B1 (de) 2001-08-06 2004-05-12 Degussa AG Organosiliciumverbindungen
DE10324304A1 (de) * 2003-05-30 2004-12-16 Bayer Ag Kautschukartige hydrierte Vinyl-Polybutadiene
FR2866028B1 (fr) * 2004-02-11 2006-03-24 Michelin Soc Tech Systeme plastifiant pour composition de caoutchouc
DE102006018764B4 (de) * 2006-04-20 2012-09-20 Zf Friedrichshafen Ag Hydraulisch dämpfendes Elastomerlager
US7629409B2 (en) 2006-09-21 2009-12-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Pneumatic tire
EP1902865A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-26 The Goodyear Tire & Rubber Company Pneumatic tire
FR2938263B1 (fr) * 2008-07-24 2013-01-04 Michelin Soc Tech Procede de fabrication d'une composition auto-obturante
JP2011213766A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Tokai Rubber Ind Ltd 水素化天然ゴムの製造方法、および水素化天然ゴムを用いたゴム部材
JP6627512B2 (ja) * 2014-09-08 2020-01-08 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
WO2016104144A1 (ja) 2014-12-24 2016-06-30 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
BR112018001141A2 (pt) 2015-07-22 2018-09-11 Jsr Corp polímero, método para produzir um polímero, composição de polímero, e, pneu
EP3351563B1 (en) 2015-09-14 2019-11-06 JSR Corporation Method for producing hydrogenated conjugated diene polymer, hydrogenated conjugated diene polymer, polymer composition, cross-linked polymer, and tire
US11118036B2 (en) * 2015-11-20 2021-09-14 The Goodyear Tire & Rubber Company Pneumatic tire
US20170232795A1 (en) 2016-02-15 2017-08-17 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with tread for low temperature performance and wet traction
JP6805502B2 (ja) * 2016-02-18 2020-12-23 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
WO2017150645A1 (ja) 2016-03-03 2017-09-08 Jsr株式会社 水添共役ジエン系ゴム、ゴム組成物、架橋ゴム及びタイヤ
EP3433314B1 (en) * 2016-03-23 2023-07-19 Bridgestone Americas Tire Operations, LLC Resin-extended rubber and process for preparing
FR3049607B1 (fr) * 2016-03-31 2018-03-16 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Composition de caoutchouc comprenant une resine hydrocarbonee specifique
JP7458705B2 (ja) * 2017-04-14 2024-04-01 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP2020105377A (ja) 2018-12-27 2020-07-09 Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 タイヤ用ゴム組成物
US11851549B2 (en) 2019-11-11 2023-12-26 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016056351A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
JP2017190364A (ja) * 2016-04-11 2017-10-19 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ

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