KR20060002640A - 타이어용 트레드 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리실록산 결합 스티렌-부타디엔 고무를 첨가하므로써 회전저항 감소와 제동력 향상의 효과 뿐만 아니라 고분자량에 의한 내마모성도 동시에 향상시키는 효과를 갖는 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
스티렌-부타디엔 고무, 타이어용 트레드 고무 조성물, 폴리실록산 중합제

Description

타이어용 트레드 고무 조성물{TREAD RUBBER COMPOSITION FOR TIRE}
본 발명은 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리실록산 결합 스티렌-부타디엔 고무를 첨가하므로써 회전저항 감소와 제동력 향상의 효과 뿐만 아니라 고분자량에 의한 내마모성도 동시에 향상시키는 효과를 갖는 스티렌-부타디엔 고무를 포함하는 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
오늘날 타이어의 요구수준은 매우 다양하여 조종안정성, 소음, 직진성, 회전저항, 제동력, 마모 등의 모든 특성을 적절히 조절하는 기술이 필요하다. 이들 중에서 회전저항은 자동차의 연비와 직접적인 상관관계가 있으므로 이를 감소시키는 것이 타이어 제조사들의 목표중의 하나이다. 특히, 에너지 절약과 그린라운드(Green Round)가 전세계적인 관심사로 대두되고 있는 현 상황에서 이를 해결하기 위한 연구개발이 활발히 추진되고 있는 실정이다.
종래에는 주석(Sn) 중합제를 이용한 용액중합법으로 제조된 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber)를 배합고무에 첨가하므로써 가공성과 카본블랙의 분산성이 우수하며, 카본블랙과 주석의 강한 결합으로 회전저항에 의한 히스테리시스를 감소시키고 제동력을 향상시키거나, 카본블랙을 실리카로 일부 또는 전부 대 체하여 실리카의 고유한 특성을 이용하여 회전저항을 감소시키면서 마모와 제동력에는 영향을 주지 않는 방법, 입자경이 크고 구조가 발달된 카본블랙을 사용하여 회전저항을 감소시키는 방법 및 가류 시스템을 적절히 조절하는 방법이 이용되었다. 그러나 이들 방법을 이용해 회전저항을 감소시켜 연비를 높이는 것도 별로 효과가 크지 않거나, 회전저항은 개선되지만 마모와 제동력의 개선효과가 없는 경우가 대부분이므로 이를 극복하기 위해 말단기를 변성시킨 고무를 이용하거나 알킬페놀설파이드 포름알데히드 올리고머(Alkylphenolsulfide formaldehyde oligomer)를 이용한 가류 시스템을 적용하는 등의 신기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고무물성을 향상시켜 회전저항을 감소시키고 제동력과 내마모성도 동시에 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 타이어용 트레드 고무 조성물은 원료고무 100중량부중에 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 20~90중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 원료고무에서 상기 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 이외의 원료고무로는 천연고무나 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무중 어느 고무나 사용이 가능하며, 상기 혼합고무에 있어서 천연고무와 합성고무의 혼합비율에는 특별한 제한이 없다.
본 발명에 사용되는 폴리실록산 결합, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 무늬점도가 60~90, 유리전이온도가 -35~-45℃, 스티렌 함량이 26~36%, 부타디엔 함량이 64~74%이며, 부타디엔 성분중 비닐 함량이 38~48%, 시스 함량이 10~20%, 트랜스 함량이 37~47%이며, 방향족 오일이 10.9~27.3% 첨가된 폴리실록산 결합으로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 고무의 물성 및 내부성분 함량의 범위를 벗어난 경우에는 회전저항 감소와 제동력 향상의 효과 뿐만 아니라 내마모성도 동시에 개선할 수 없어서, 이들 성능중 어느 한가지 이상의 성능은 오히려 떨어지는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명에 사용되는 폴리실록산 결합 스티렌-부타디엔 고무는 통상의 용액중합법으로 스티렌-부타디엔 고무를 제조함에 있어서, 폴리실록산을 중합제로 첨가하여 제조된다. 상기 폴리실록산 중합제는 하기와 같은 화학구조를 갖는다.
Figure 112004029488762-PAT00001
본 발명에서 사용되는 폴리실록산 결합 스티렌-부타디엔 고무는 원료고무 100중량부 중에 20~90중량부 포함되는 것이 바람직한데, 20중량부 미만일 경우 회전저항의 감소효과가 충분히 나타나지 않고, 90중량부를 초과할 경우 제동력과 마모 및 기계적 물성이 나빠질 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리실록산 결합 스티렌-부타디엔 고무는 고무 배합물의 충진제로 최근 활발히 사용되는 실리카와 비교해 유사한 화학구조의 관능기를 갖고 있어 실리카 표면과 고무사슬과의 반응성을 증진시켜 강한 결합을 형성하면서 실리카의 분산성도 개선하는 효과가 있고, 기존의 주요 충진제인 카본블랙과도 실리카와 유사한 효과를 나타내 회전저항 감소와 제동력 향상의 효과가 있을 뿐만 아니라, 분자량이 높은 특징이 있어 고분자량에 의한 내마모성도 동시에 개선된 장점을 갖게 된다.
본 발명의 고무 조성물에는 보강제로서 카본블랙과 실리카, 그 외의 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 실란커플링제, 공정오일, 아연화, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 유황, 가황촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당분야에서는 공지이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 비교예
1) 시험고무의 준비
시험고무 조성물의 배합사양은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004029488762-PAT00002
1)합성고무 : 무늬점도가 65, 유리전이온도가 -40℃, 스티렌 함량이 31%, 부타디엔 함량이 69%이며, 부타디엔 성분중 비닐 함량이 43%, 시스 함량이 15%, 트랜스 함량이 42%이며, 방향족 오일이 첨가된 주석결합(Tin Coupled) 용액중합 스티렌-부타디엔 고무.
2)합성고무 : 무늬점도가 65, 유리전이온도가 -40℃, 스티렌 함량이 31%, 부타디엔 함량이 69%이며, 부타디엔 성분중 비닐 함량이 43%, 시스 함량이 15%, 트랜스 함량이 42%이며, 방향족 오일이 첨가된 폴리실록산 결합(Polysiloxanes Coupled) 용액중합 스티렌-부타디엔 고무.
3)실리카 : Zeosil-175 실리카
4)실란커플링제 : X-50S 실란커플링제
5)카본블랙 : N-375(H/S HAF) 카본블랙
2) 가황특성 및 물성측정
배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고, 그 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004029488762-PAT00003
상기 표 2에 나타난 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 원료고무의 일부를 폴 리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무로 대체하여 사용한 실시예의 경우, 회전저항(70℃에서의 탄델타값)이 비교예와 비교할 때 현저하게 우수한 것으로 나타났고, 제동력(0℃에서의 탄델타값)도 동시에 개선됨을 알 수 있다. 또한, 내마모성도 현저히 개선된 수준의 결과를 나타내었다.
또한, 첨가량이 증가함에 따라, 공정성이 향상(125℃에서의 점도하락)되고, 인장물성에서는 모듈러스와 인장강도가 상당히 개선됨을 나타내었으며, 이에 따라 비교예와 비교할때 회전저항, 제동력, 내마모성이 획기적으로 우수한 가황물성을 나타냄을 알 수 있다.
이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 타이어용 트레드 고무 조성물은 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 고무의 일부를 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무로 대체하므로써 회전저항 감소와 제동력 향상의 효과가 있을 뿐만 아니라, 고분자량에 의한 내마모성도 동시에 향상시키는 효과를 얻는다.

Claims (3)

  1. 타이어용 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100중량부 중에 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 20~90중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 무늬점도가 60~90, 유리전이온도가 -35~-45℃, 스티렌 함량이 26~36%, 부타디엔 함량이 64~74%이며, 부타디엔 성분중 비닐 함량이 38~48%, 시스 함량이 10~20%, 트랜스 함량이 37~47%이며, 방향족 오일이 10.9~27.3% 첨가된 것임을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리실록산 결합 용액중합 스티렌 부타디엔 고무는 스티렌-부타디엔의 용액중합시에 다음의 화학구조를 갖는 폴리실록산 중합제를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
    Figure 112004029488762-PAT00004
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101444112B1 (ko) * 2012-11-26 2014-10-07 한국타이어 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101444112B1 (ko) * 2012-11-26 2014-10-07 한국타이어 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어

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