KR20040003996A

KR20040003996A - 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20040003996A
Application number: KR1020020039032A
Authority: KR
Inventors: 이진행
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-01-13

Abstract

본 발명은 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 디엔계 원료고무 100 phr에 대하여 카본블랙 70∼75 phr 포함하여 핸들링 성능 이외에 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 핸들링 성능과 스노우 특성이 향상된 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물은 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 디엔계로서 스티렌 함량이 23.5%, 익스텐디드 오일(extended oil) 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 80∼85 phr 및 스티렌 함량이 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 15∼20 phr으로 이루어진 원료고무 100 phr에 대하여 요오드 흡착가 118mg/g∼130mg/g, DBP 흡유량 120㎖/100g∼130㎖/100g인 카본블랙 70∼75 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물{Tread rubber composition improved snow traction}

본 발명은 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 디엔계 원료고무 100 phr에 대하여 카본블랙 70∼75 phr 포함하여 핸들링(handling) 성능 이외에 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

차량성능 및 고속도로의 발달에 따라 소비자들은 타이어의 고속주행 속도에서 핸들링 성능을 요구하게 되고 타이어 제조회사에서도 이러한 요구에 부응하여 고속주행 성능에 역점을 두어 타이어를 개발하고 있다.

이러한 고속주행 성능을 부응하기 위해 타이어의 트레드 고무는 주로 고스티렌(high styrene)을 함유하는 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 원료고무로 사용하고 보강충진제로서 고구조(high structure)를 갖는 카본블랙을 다량 첨가하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이는 고무의 동점탄성 값인 Tanδ(0℃)(Loss Modulus/Elastic Modulus) 값을 높이기 위한 방법이다.

그러나 고구조를 갖는 카본블랙을 다량 포함하는 트레드 고무는 핸들링 성능이 우수하지만 겨울철 스노우(snow) 성능이 현저히 떨어지고, 내마모성도 하락하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제는 일반적으로 온도가 낮은 지역이 유럽보다는 많은 북미지역에서 심각한 문제를 야기한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 보강충진제로 카본블랙 이외에 실리카를 사용하고, 용액중합 스티렌 부타디엔 고무를 원료고무로 사용함으로써 해결하려고 하나 이들 재료에 대한 비용이 많이 소요됨에 따라 원가상승이 너무 크기 때문에 타이어 제조업체에서는 부담을 느끼게 된다.

이에 본 발명자는 저온지역이 많은 북미지역에 맞도록 핸들링 성능과 스노우 특성이 동시에 우수한 트레드 고무조성물에 대해 연구하던중 디엔계로서 스티렌 함량이 23.5%, 익스텐디드 오일(extended oil) 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 80∼85 phr 및 스티렌 함량이 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 15∼20 phr으로 이루어진 원료고무 100 phr에 대하여 요오드 흡착가 118mg/g∼130mg/g, DBP 흡유량 120㎖/100g∼130㎖/100g인 카본블랙 70∼75 phr 포함하는 트레드 고무조성물로 트레드 고무를 제조하면 핸들링 성능과 스노우 특성이 우수한 고무를 얻을 수 있음을 알게 되었다.

따라서 본 발명은 전기와 같은 성분을 함유하여 핸들링 성능과 스노우 특성이 향상된 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에서 원료고무중 스티렌 함량이 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)에 있어서 20 phr 초과하여 사용하면 스노우(snow)에서의 제동성능이 급격히 하락하는 문제가 있으며, 15 phr 미만으로 사용하면 조종(handling) 성능이 감소하는 문제가 있어 본원발명의 원료고무중 스티렌 함량이 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)는 15∼20 phr 포함하는 것이 바람직하다.

보강충진제인 카본블랙은 원료고무 100 phr에 대하여 75 phr 초과하여 사용하면 고무의 물성상승에 의한 스노우(snow)에서의 제동성능이 하락하는 문제가 있고, 70 phr 미만으로 사용하면 보강충진제로서의 역할이 미미한 문제가 있어 본원발명에서 카본블랙은 원료고무 100 phr에 대하여 70∼75 phr 포함하는 것이 바람직하다.

또한 다양한 특성의 카본블랙을 본원발명에 적용한바 요오드 흡착가 118mg/g∼130mg/g, DBP 흡유량 120㎖/100g∼130㎖/100g인 특성을 가지는 카본블랙이 본원발명에 가작 적합하다.

기타 보강충진제인 카본블랙을 제외한 본 발명의 트레드 고무조성물을 구성하는 제 성분은 공지의 성분들로서 당업자에게 지극히 자명한 사항인 바 이에 대한 상세한 기재는 생략하기로 한다.

이하 본 발명을 비교예, 실시예 및 시험예에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만 이들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 일예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

하기의 표 1과 같이 디엔계 고무인 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 100 phr에 대하여 연화제 5.0 phr, 활성제(ZnO#S) 3.0 phr, 카본블랙 78 phr, 노화방지제 6 phr, 활성제(S/A) 2.0 phr, 가류제 2.0 phr, 가류촉진제 2.0 phr을 용량 1.6L 밀폐식 혼합기(BR LAB Banbury Mixer, FARREL.Co.)에 넣고 40 rpm으로 CBMB 배합후 rpm 30으로 60초간 F/M 배합하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 118mg/g, DBP 흡유량 125㎖/100g, Tint 125인 특성을 갖는다.

<실시예 1>

하기의 표 1과 같이 디엔계 고무인 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 62.5 phr 및 스티렌 부타디엔 고무(EO-1Z) 37.5 phr로 이루어진 원료고무 100 phr에 대하여 연화제 5.0 phr, 활성제(ZnO#S) 3.0 phr, 카본블랙 78 phr, 노화방지제(Kumanox-RD 2 phr, Kumanox-13 2 phr, sunnoc 2 phr) 6 phr, 활성제(S/A) 2.0 phr, 가류제 2.0 phr, 가류촉진제 2.0 phr을 용량 1.6L 밀폐식 혼합기(BR LAB Banbury Mixer, FARREL.Co.)에 넣고 40 rpm으로 CBMB 배합후 rpm 30으로 60초간 F/M 배합하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.

<실시예 2>

스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 85.4 phr 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1721) 14.6 phr를 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.

<실시예 3>

스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 80.3 phr 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR-1721) 19.7 phr를 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.

<실시예 4>

스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 89.8 phr 및 스티렌 부타디엔 고무(EO-1Z) 10.2 phr를 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.

<실시예 5>

스티렌 부타디엔 고무(SBR-1712) 80 phr 및 스티렌 부타디엔 고무(EO-1Z) 20 phr를 원료고무로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물

구분	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
고무	SBR-1712*	100	62.5	85.4	60.3	89.8	80
	SBR-1721**	-	-	14.6	19.7	-	-
	EO-1Z***	-	37.5	-	-	10.2	20
연화제	aromatic oil	5.0	3.0	5.0	5.0	5.0	7.0
활성제	ZnO#S	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
카본블랙	N234	78	80	80	80	75	75
노방제	K-RD	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
	K-13	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
	Sunnoc	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
활성제	S/A	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
가류제	Sulfur	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
가류촉진제	CZ	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8

*SBR-1712 : 스티렌 함량 23.5%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무

**SBR-1721 : 스티렌 함량 40.5%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무

***EO-1Z : 스티렌 함량 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무

<시험예>

상기 비교예 및 실시예의 고무시편을 ASTM 관련규정(ASTM D-412)에 따라 인장시험기(Instron 6012)를 이용하여 상온에서 각각의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다. 특히 핸들링(handling)지수, 스노우(snow)지수 및 마모지수는 비교예 고무시편을 측정값을 100으로 하였을 때의 대비값으로 수치가 높을수록 우수함을 의미한다.

표 2. 고무시편의 물성결과

구분	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
Tensile(ini.)	HD'S	72	72	71	69	69	65
	300%모듈러스(kg/cm²)	130	138	137	133	113	110
	T.S.(kg/cm²)	202	218	201	217	208	215
	E.B.(%)	460	451	458	437	445	510
Dynamic Tensile	Tg(℃)	-30	-16	-26	-22	-25	-23
	Tanδ(0℃)	0.163	0.239	0.172	0.187	0.199	0.223
	Tanδ(70℃)	0.102	0.165	0.121	0.129	0.119	0.123
Rebound	1st	23.2	18.4	24.4	23.1	22.4	23.5
Abrasion	g	0.0235	0.0305	0.030	0.0340	0.0310	0.025
handling 지수	기준대비(%)	100	147	105	115	122	127
snow 지수		100	69	87	73	87	103
마모지수		100	80	98	92	86	100
지수 합계	300	290	296	280	295	330

상기 시험예에서처럼 본 발명의 트레드 고무조성물에 의해 제조한 고무시편(실시예 5)는 비교예에 의한 고무시편 및 여타 실시예에 의한 고무에 비해 핸들링지수, 스노우 지수 및 마모지수가 우수하여 본 발명의 목적인 핸들링성능과 스노우성능이 향상된 고무를 제공할 수 있다.

Claims

공지의 트레드 고무조성물에 있어서,

디엔계 원료고무 100 phr에 대하여 카본블랙 70∼75 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물
제 1 항에 있어서, 원료고무는 스티렌 함량이 23.5%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무 80∼85 phr 및 스티렌 함량이 45%, 익스텐디드 오일 37.5%인 스티렌 부타디엔 고무 15∼20 phr으로 이루어짐을 특징으로 하는 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물
제 1 항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가 118mg/g∼130mg/g, DBP 흡유량 120㎖/100g∼130㎖/100g 임을 특징으로 하는 스노우 제동력이 향상된 트레드 고무조성물