KR20060134336A

KR20060134336A - 승용차용 공기입 타이어 트레드 고무 조성물

Info

Publication number: KR20060134336A
Application number: KR1020050053937A
Authority: KR
Inventors: 이진행
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2006-12-28
Also published as: KR100715718B1

Abstract

본 발명은 유리전이 온도가 -35~-30℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 50~70phr, 유리전이 온도가 -26~-22℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 10~30phr, 부타디엔 고무 20~40phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여, 카본블랙 35~55phr, 실리카 30~50phr을 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 타이어 트레드 고무 조성물은 제동력과 연비 성능이 향상되면서도 내마모 성능이 저하하지 않는다.

타이어 트레드 고무 조성물, 제동력, 연비 성능, 내마모 성능, 실리카

Description

승용차용 공기입 타이어 트레드 고무 조성물{PCR TREAD COMPOUND FOR PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 내마모 성능을 떨어뜨리지 않으면서도 연비특성 및 제동력이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

타이어 트레드 고무가 가져야 할 성질들은 매우 다양하여, 조종안정성, 소음, 직진성, 회전저항, 제동력, 내마모성, 내구력 등의 모든 특성을 적절히 갖추어 어떤 조건에서도 운전자의 조정력에 긴밀하게 대응하도록 하는 것이 요구된다.

그러나 상기의 특성들 중에서는, 특정 성질을 향상시키기 위한 조작을 하면, 그 영향을 역으로 수용하여 다른 성질이 열화할 우려가 큰 것이 있기 때문에 타이어에 있어서 특정 성질을 개선시킨다는 것은 다른 성질들이 무익한 영향을 받지 않으면서 목적하는 성질만이 개선되어야 하는 것을 의미하므로, 그 개발에는 기술적으로 어려움이 있었다.

최근 환경문제가 자동차 산업 분야에서 가장 고려하여야 할 요소로 자리잡고 있기 때문에, 가능한 한 회전저항을 감소시키므로써, 연비를 줄이고자 하는 노력이 경주되어 왔다. 회전저항을 감소시켜 연비를 줄이기 위하여 카본블랙을 실리카로 바꾸어 사용하는 경우, 연비 성능은 좋아지지만 내마모 성능에 악영향을 끼쳐서 내마모성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 연비성능을 올리기 위하여 실리카를 사용함으로써 고분자와의 친화성을 높이기 위하여 부수적으로 다른 첨가제를 첨가할 필요가 있거나 또는 특수한 물성을 가지는 고분자를 선택하는 경우에 원가상승이 야기되는 등의 문제점도 여전히 존재하기 때문에, 카본블랙을 일부 실리카로 대체한 경우 고무성분의 조성을 조정하므로써 별도의 첨가제 추가 등의 조작없이 연비특성이 우수하면서도 내마모 성능이 열화되지 않는 타이어 트레드용 고무 조성물에 대한 요구가 있어왔다.

본 발명의 타이어용 트레드 고무 조성물은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고무성분의 조성을 조정하므로써 내마모 성능을 떨어뜨리지 않으면서 연비특성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은, 유리전이 온도가 -35~-30℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 50~70phr, 유리전이 온도가 -26~-22℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 10~30phr, 부타디엔 고무 20~40phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여, 카본블랙 35~55phr, 실리카 30~50phr을 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.

본 발명에서는 원료고무의 성분으로서 유리전이온도(Tg)가 각각 -35~-30℃와 -26~-22℃인 2종의 용액중합 스티렌부타디엔 고무를 사용한다.

상기 유리전이온도가 -35~-30℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무의 사용량은 50~70phr로서, 이 함량이 50phr 미만이면 내마모성 및 내스노우성이 떨어지고, 70phr을 초과하면 핸들링 성능이 부족하여 바람직하지 않다.

또한 유리전이온도가 -26~-22℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무의 사용량은 10~30phr로서, 이 함량이 10phr 미만이면 핸들링 성능이 떨어지고, 30phr을 초과하면 연비 및 내마모성이 하락하여 바람직하지 않다.

상기 유리전이온도가 -35~-30℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무와 유리전이온도가 -26~-22℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무는 유리전이온도가 각각 상기 범위라면 그 종류에 특별히 제한이 없으며, 시판되는 제품으로는 각각 SOLFLEX-2535X(상품명, 스티렌 함량 25중량%, 비닐 함량 35중량%, Tg -32℃, 미국 굿이어(사)제품)와 SE SLR-4601(상품명, 스티렌 함량 21중량%, 비닐 함량 63중량%, Tg -24.5℃, 미국 다우(사)제품)를 들 수 있다.

본 발명에서는, 상기 2종의 용액중합 스티렌부타디엔 고무외에 원료고무 성분으로서 부타디엔 고무를 사용한다. 본 발명에서 사용되는 부타디엔 고무로는, 특히 시스함량이 높은 부타디엔 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 부타디엔 고무의 시스함량은 98중량% 이상인 것이 바람직하다. 부타디엔 고무의 시스함량이 98중량% 미만이면, 내마모성이 저하할 우려가 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 부타디엔 고무로서는, 시스함량이 높은 것이라면 그 종류에 특별한 제한은 없으며, 시판되는 제품으로는 Nd-BR(상품명, 시스함량 98중량%, 니트릴 함량 10중량%, Tg -105℃, 바이엘사제품)을 들 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에서 부타디엔 고무를 20phr 미만으로 함유하는 경우 에는 내마모 성능이 불충분하고, 40phr을 초과하여 함유하는 경우에는 내마모 성능은 크게 개선되지만 제동력 등이 열화한다.

본 발명에서 보강재로 사용되는 카본블랙은 그 등급에 특별한 제한이 없으며, 사용량은 35~55phr의 범위가 바람직하다. 카본블랙의 함량이 35phr 미만이면 내마모성 및 강성 등의 기계적 물성이 저하할 우려가 있고, 55phr을 초과하면, 회전저항이 높아져서 연비가 상승할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 카본블랙과 함께 사용되는 실리카는 그 종류에 특별한 제한이 없으며, 사용량은 30~50phr의 범위가 바람직하다. 실리카의 함량이 30phr 미만이면 연비성능 향상효과가 미흡하고, 50phr을 초과하면 내마모성능이 저하하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예로서 연화제, 활성제, 노방제, 가류제, 촉진제 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위로 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

표 1의 조성에 따라 고무 조성물을 제조하고, 그 물성치를 시험하여 표 1에 나타내었다.

ASTM D113184-80에 따라 용량 1.6L 밀폐식 혼합기(BR LAB BANBURY MIXER, FARREL CO.) 내에서 가류제와 촉진제를 제외한 각각의 원료를 40rpm으로 배합하여 카본블랙마스터 배치를 제조한 후, 가류제와 촉진제를 넣고 30rpm으로 60초간 최종배합하였다. 이 배합된 고무를 160℃에서 20분간 가류한 후, 시편을 제조하였다. 인장물성은 ASTM D-412에 따라 인장시험기(INSTRON 6012)를 이용하여 상온에서 측정하였다.

표 1 고무 조성물의 배합비 및 그에 따른 물성치 (단위:phr)

구분		실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
고무	SOLFLEX-2535X¹⁾	50(오일포함68.5)
	SE-SLR-4601²⁾	30	20	10	50	40	0
	Nd-BR³⁾	20	30	40	0	10	50
연화제	오일⁴⁾	5.00	5.00	5.00	7.00	3.00	5.00
활성제	ZnO#S	3.00	3.00	3.00	3.00	3.00	3.00
카본블랙	N-375	40	40	40	75	40	40
실리카	z-175	40	40	40	-	40	40
노방제	K-RD⁵⁾	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
	K-13⁶⁾	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
	Sunnoc⁷⁾	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
활성제	S/A	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
가류제	황	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
촉진제	CZ⁸⁾	1.80	1.80	1.80	1.80	1.80	1.80
촉진제	DPG(가류촉진제)⁹⁾	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
인강물성 (초기)	경도	71	69	69	65	72	65
	300% 모듈러스 (㎏/㎠)	137	133	113	103	138	110
	인장강도(㎏/㎠)	201	217	208	202	218	215
	신율(%)	458	437	445	490	451	510
동적 인장물성	Tg(0℃)	-21	-26	-30	-11	-16	-35
	Tanδ(0℃)¹⁰⁾	0.319	0.302	0.250	0.212	0.339	0.223
	Tanδ(70℃)¹¹⁾	0.101	0.090	0.089	0.165	0.095	0.090
리바운드	1st	17.4	20.1	20.4	12.12	16.4	21.3
내마모성	PICO(g)¹²⁾	0.035	0.029	0.029	0.030	0.038	0.028

^주1)SOLFLEX-2535X : 용액중합-SBR; 스티렌 25중량%, 비닐 35중량%, 유리전이온도 -32℃, 미국 굿이어(사) 제조

^주2)SE SLR-4601 : 용액중합-SBR; 스티렌 21중량%, 비닐 63중량%, 유리전이온도 -24.5℃, 미국 다우(사) 제조

^주3)Nd-BR고무 : 시스 98중량%, 니트릴 10중량%, 유리전이온도 -105℃, 바이엘사 제조,

^주4)오일 : 방향족 오일

^주5)K-RD : 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린, 금호석유화학(주) 제조

^주6)K-13 : 플렉시스사 제조.

^주7)Sunnoc : 하이드로카본 왁스, 용진유화 제조

^주8)CZ : N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드, 동양제철화학(주) 제조

^주9)DPG : 1,3-디페닐구아니딘, 금호석유화학(주) 제조

^주10)Tanδ(0℃) : 값이 높을수록 제동력이 우수하다.

^주11)Tanδ(70℃) : 값이 낮을수록 회전저항이 낮아 연비성능이 우수하다.

^주12)PICO(g): 어브레이션 테스트 결과, 마모된 정도를 g수로 나타낸 것으로 값이 적을수록 내마모성이 우수하다.

상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이 실리카와 시스함량이 높은 부타디엔 고무를 전혀 사용하지 않은 비교예1에 비하여, 본 발명의 실시예 1~3은 내마모성능은 뒤떨어지지 않으면서, 제동력 및 연비성능은 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.

또한, 2종의 용액중합 스티렌부타디엔 고무를 모두 사용하기는 하였으나, 그 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 2에 비하여, 본 발명의 실시예 1~3은 내마모성능이 더 우수함을 확인할 수 있고, 용액중합 스티렌 부타디엔 고무를 1종만 고함량으로 사용한 비교예 3의 고무 조성물에 비하여, 본 발명의 실시예 1~3의 고무 조성물은 내마모 성능을 동등 수준으로 유지하면서, 제동력이 개선되었음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 타이어 트레드 고무 조성물은 제동력과 연비 성능이 향상되면서도 내마모성능이 저하하지 않는다.

Claims

유리전이 온도가 -35~-30℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 50~70phr, 유리전이 온도가 -26~-22℃인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 10~30phr, 부타디엔 고무 20~40phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여, 카본블랙 35~55phr, 실리카 30~50phr을 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 부타디엔 고무는 시스함량이 98중량% 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.