KR20020037601A

KR20020037601A - 타이어 트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR20020037601A
Application number: KR1020000067619A
Authority: KR
Inventors: 정철오
Original assignee: 조충환; 한국타이어 주식회사
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-22
Also published as: KR100387297B1

Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 천연고무, 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 및 폴리부타디엔을 원료고무로 하고 여기에 카본블랙, 실리카 등을 첨가하여 이루어지며, 이는 주행성이나 저회전저항을 만족시키면서도 내마모성능이 향상되어 경량 트럭의 타이어용으로 적합하다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Tire tread composition}

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행성과 회전저항 성능을 만족시키면서도 내마모성을 향상시킬 수 있어 트럭용으로 적합한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

종래, 타이어에 있어서 주행성과 회전저항성능을 동시에 만족시킬 수 있는 다양한 연구가 진행되어 왔다.

주행성과 회전저항을 향상시키기 위한 종래의 조성물로 미합중국 특허 제5,162,409호에는 부타디엔 고무와 스티렌-부타디엔 고무의 혼합물 90∼70중량부, 할로겐화 이소부틸렌 고무 10∼30중량부로 이루어진 고무에 실리카 10∼30중량부 및 유기실란 가교제 1∼8중량부를 첨가하여 이루어진 타이어 트레드용 고무 조성물이 개시되어 있다.

그리고, 미합중국특허 제5,872,179호에는 용액중합 스티렌-부타디엔 고무, 시스 1,4-폴리부타디엔 고무 및 고 비닐 폴리부타디엔 고무가 혼합된 일라스토머와 실리카, 실리카 커플링제로 이루어진 고무 조성물이 개시되어 있다.

이와같이 종래의 천연고무 중심에서 제동성능을 보강하기 위해 합성고무, 특히 스타이렌-부타디엔 공중합체 및 폴리부타디엔 등을 용도에 따라 단독으로 또는 블렌딩하여 사용하고 있으며, 점차로 그 사용 비중이 커지고 있다.

그러나, 이들 조성물에서는 내마모성은 향상되기 보다는 동등 이하의 수준으로 머물고 있다. 특히 경량 트럭용 타이어 트레드 조성물은 마모성능이 특히 중요하기 때문에 마모성의 향상이 주요관건이라 할 수 있다.

그런데, 마모-내구-제동-저연비의 성능은 상호간에 이율배반적인 특성을 지니고 있어 이러한 성능을 동시에 향상시키거나 균형을 맞추는 것은 여전히 난제로 남아 있다.

이를 해결하기 위한 종래의 기술로는 제동성 및 마모 향상을 위해 합성고무, 즉 스타이렌-부타디엔 공중합체 및 폴리부타디엔 고무를 혼합 사용하게 되는바, 내마모성을 동시에 만족시키는 데는 부족하였다.

이에 본 발명자는 주행성이나 저회전저항을 만족시키면서도 내마모성을 향상시킬 수 있는 최적의 고무 조성물을 개발하기 위해 연구노력하던 중, 특정의 비닐함량과 스티렌 함량을 갖는 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 천연고무와 폴리부타디엔 고무와 함께 사용한 결과, 이를 만족시킴을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 주행성이나 저회전저항의 저하없이 내마모성을 향상시켜 경량 트럭용 타이어 트레드용으로 적합한 고무 조성물을 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연고무 20∼35중량부, 비닐 함량 8%이고 스티렌 함량 20%이며, 유리전이온도가 -70℃이며, 오일이 37.5% 유전된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼35중량부, 비닐 함량 68%,스티렌 함량 20%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼35중량부 및 시스 함량 90% 이상인 폴리부타디엔 고무 10∼15중량부로 이루어진 원료고무 100중량부, 카본블랙 40∼50중량부, 실리카 10∼15중량부, 상기 실리카 100중량부에 대하여 8중량부의 실란 및 첨가제를 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성무은 원료고무로서 마모에 유리한 저 유리전이온도의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 폴리부타디엔 고무를 사용하고, 발열이 낮은 카본블랙과 실리카를 혼용함으로써 마모, 주행성 및 연비성능을 동시에 향상시킬 수 있도록 한다.

구체적으로, 원료고무는 천연고무 20∼35중량부, 비닐 함량 8%이고 스티렌 함량 20%이며, 유리전이온도가 -70℃이며, 오일이 37.5% 유전된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼35중량부, 비닐 함량 68%, 스티렌 함량 20%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼35중량부 및 시스 함량 90% 이상인 폴리부타디엔 고무 10∼15중량부로 이루어진다.

여기서, 천연고무의 함량이 20중량부보다 적으면 고무의 적정함 모듈러스 수준을 유지할 수 없으며, 35중량부 초과면 제동성능에 악영향을 끼친다.

그리고, 비닐 함량 8%이고 스티렌 함량 20%이며, 유리전이온도가 -70℃이며, 오일이 37.5% 유전된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 30중량부 미만으로 사용하면 마모성능이 저하되고, 35중량부 초과면 제동성능이 저하되는 단점이 있다.

비닐 함량 68%, 스티렌 함량 20%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무의 함량이 20중량부 미만이면 회전저항이 증가하며 35중량부를 초과하여 첨가시 회전저항의 과도한 저하로 제동성이 불리해진다.

마지막으로, 시스 함량 90% 이상인 폴리부타디엔 고무를 10중량부 미만으로 사용시 마모성능이 급격히 저하되고, 15중량부 초과면 제동성능이 불리해진다.

이와같은 원료고무 100중량부에 카본블랙, 실리카, 실란 및 통상의 배합제를첨가하는 바, 구체적으로 고무 보강성에 영향을 미치는 카본블랙은 고무의 인장강도 뿐만 아니라 연비성능에도 영향을 주므로 요오드 흡착량이 115∼120mg/g, DBP 흡유량이 135∼140㎤/100g인 것이 바람직하다.

이와같은 카본블랙을 원료고무 100중량부에 대하여 40중량부 미만으로 사용시 인장강도의 저하로 마모에 불리하며 50중량부를 초과하여 첨가할 경우 경도, 인장강도의 과도한 증가로 연비성능이 불리해진다.

본 발명에서 실리카는 타이어의 연비성능을 향상시키기 위해 사용하는 데, 질소흡착 비표면적이160∼180㎡/g, DBP 흡유량이 230∼240㎤/100g인 것이 바람직하다. 실리카의 첨가량이 15중량부를 초과할 경우에는 마모성능이 급격히 저하된다.

실란은 실리카의 사용량에 따라 변경되는 데, 바람직하게는 실리카 100중량부에 대하여 8중량부 정도로 첨가되는 것이 바람직하다.

그밖에 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물에는 통상의 고무 배합제들, 예를들어 산화아연, 스테아린산, 유황, 촉진제 등을 첨가할 수 있음을 물론이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 및 비교예 1∼4

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 배합하여 고무시편을 제조하였다.

시편의 물성을 측정하고, 타이어로서의 성능을 알아보기 위해 LT235/75R15 ALL TERRAIN TYPE으로 제조하여 조종성능, 주행성 및 마모성능을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

	실시예 1	비 교 예
	실시예 1	1	2	3	4
천연고무	30	35	-	25	30
합성고무	a	-	65	-	-	-
	b	-	-	35	-	30
	c	-	-	44	65	30
	d	30	-	-	-	-
	e	30	-	-	-	-
	f	10	-	21	10	10
카본블랙	a	-	65	-	-	-
	b	-	-	55	-	-
	c	40	-	-	40	40
실리카	10	-	30	10	10
실란(카본블랙 함량 50%)	1.6	-	4.8	1.6	1.6
유황	1.5	1.4	1.5	1.5	1.5
촉진제	1.5	1.8	1.5	1.5	1.5
(주)합성고무: a- 스티렌 함량 23.5%, 오일 37.5%인 유화중합 스티렌-부타디엔 고무b- 스티렌 함량 40%, 오일 37.5%의 유화중합 스티렌-부타디엔 고무c- 비닐 함량 40%, 스티렌 함량 20%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무d- 비닐함량 8%, 스티렌 함량 20%, 오일 37.5%의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무e- 비닐함량 67%, 스티렌 함량 25%의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무f- 시스-부타디엔 고무카본블랙: a- 요오드 흡착량 115∼125mg/g, DBP 흡유량 110∼120㎤/100g인 카본블랙b- 요오드 흡착량 140∼150mg/g, DBP 흡유량 130∼140㎤/100g인 카본블랙c- 요오드 흡착량 115∼120mg/g, DBP 흡유량 135∼140㎤/100g인 카본블랙실리카: 질소흡착 비표면적 160∼180㎡/g, DBP 흡유량 230∼240㎤/100g인 실리카

	실시예 1	비 교 예
	실시예 1	1	2	3	4
피로-응력 물성	경도	60	60	70	60	62
	300% 모듈러스	119	89	123	102	123
	인장강도	206	224	197	226	218
동적손실계수	tanδ0℃	0.2135	0.1812	0.2	0.2837	0.2718
동적손실계수	tanδ60℃	0.1026	0.1758	0.1648	0.1117	0.1229
람본 마모	실온 마모지수	105	100	88	75	76
람본 마모	100℃×48시간 노화후 마모지수	107	100	77	65	78
조종성능	rating	7	6	6+	6+	6+
주행성능	마른노면	102	100	101	102.3	103.5
주행성능	젖은노면	103	100	104	105.5	106
내마모	마모지수(20,000 km 주행)	105	100	85	81	80

상기 표 2에 있어서, 주행성능은 0℃ tanδ값이 클수록 양호한 것이고,회전저항은 60℃ tanδ값이 작을수록 양호한 것이며,트레드 마모성능은 지수값이 클수록 양호한 것이고, 조정성능은 rating 값이 클수록 양호한 것이다. 실차 주행성은 지수값이 클수록 양호한 것이고, 실차마모성능 또한 지수값이 클수록 양호한 것이다.

이와같은 사실을 감안하여 볼 때, 본 발명의 고무 조성물의 경우 주행성이나 저회전저항 성능은 동등 이상이면서도 마모성능이 크게 향상되었음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 천연고무, 2종의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 및 폴리부타디엔을 원료고무로 하고 여기에 카본블랙, 실리카 등을 첨가하여 이루어진 고무 조성물은 주행성이나 저회전저항을 만족시키면서도 내마모성능이 향상되어 경량 트럭의 타이어용으로 적합하다.

Claims

천연고무 20∼35중량부, 비닐 함량 8%이고 스티렌 함량 20%이며, 유리전이온도가 -70℃이며, 오일이 37.5% 유전된 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼35중량부, 비닐 함량 68%,스티렌 함량 20%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼35중량부 및 시스 함량 90% 이상인 폴리부타디엔 고무 10∼15중량부로 이루어진 원료고무 100중량부, 카본블랙 40∼50중량부, 실리카 10∼15중량부, 상기 실리카 100중량부에 대하여 8중량부의 실란 및 첨가제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착량이 115∼120mg/g, DBP 흡유량이 135∼140㎤/100g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 실리카는 질소흡착 비표면적이160∼180㎡/g, DBP 흡유량이 230∼240㎤/100g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.