KR20060136059A - 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비닐 함량이 20~40중량%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 80중량% 이상 포함하는 원료고무를 사용하므로써, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
내마모성능, 타이어, 트레드, 고무, 조성물
Description
본 발명은 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비닐 함량이 20~40중량%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 80중량% 이상 포함하는 원료고무를 사용하므로써, 웨트 트랙션(wet traction) 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 스티렌 모노머와 1,3-부타디엔 부노머를 용액상에서 중합시켜 제조되는 고무로서, 트레드용 조성물의 원료로서 사용될 경우, 트랙션 성능과 연비성능이 우수한 트레드를 제공할 수 있어서 널리 사용되고 있다. 또한, 타이어 트래드용 고무 조성물에 실리카를 충전재로서 사용하는 기술이 보편화되고 있는데, 이는, 실리카를 충전재로서 사용하게 되면 카본블랙을 사용한 컴파운드보다 젖은 노면에서의 제동성능과 연비성능을 동시에 향상시킬 수 있기 때문이다. 예를 들면, 대한민국 공개특허 제2003-0094535호에는 타이어 트래드용 고무 조성물에 실리카를 적용하여 회전저항 및 제동성능을 향상시킨 기술이 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제2003-0042911호에는 타이어용 고무 조성물에 실리카 및 나노클레이 등을 적용하여 저연비 성능을 우수하게 하는 기술이 개시되어 있다.
따라서, 종래에는 자동차의 트랙션 성능과 환경문제로 인한 연비절감을 위하여, 원료고무로서 용액중합 스티렌-부타디엔 고무와 충전재로서 실리카를 사용하여 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하여 왔다. 그러나, 이러한 실리카 적용 트레드 고무 조성물의 경우, 회전저항 성능과 트랙션 성능 등을 향상시키면 내마모성이 저하되고, 반대로 회전저항 특성과 내마모성능 등을 향상시키면, 웨트 트랙션(wet traction) 성능이 하락하는 등, 내마모성과 트랙션 성능 중 어느 한쪽을 향상시키면 다른 쪽의 하락이 초래되는 심각한 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능이 향상된 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 비닐 함량이 20~40중량%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 80중량% 이상 포함하는 원료고무 100중량부, 실리카 30~70중량부 및 카본블랙 30~70중량부를 포함하여 이루어지는 타이어 트레드 고무 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무에 포함되는 상기 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)의 비닐 함량은 20~40중량%인데, 이 함량이 20중 량% 미만이면, 내마모성이 나빠지고, 40중량%를 초과하면, 웨트 트랙션 성능이 나빠진다.
본 발명에 따른 트레드 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무에는 상기 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)가 80중량% 이상 포함되는데, 그 함량이 80중량% 미만이면, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능을 향상시키는 것이 어려워진다. 또한, 상기 원료고무에는, 20중량% 이하의 천연고무 및/또는 합성고무가 더 포함될 수 있으며, 합성고무의 예로는 부타디엔 고무(BR), 유화중합 스티렌-부타디엔 고무 등을 들 수 있다. 상기 원료고무 중의 상기 천연고무 및/또는 합성고무의 함량이 20중량%를 초과하면, 상대적으로 상기 용액중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR)의 함량이 저하하므로, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능을 향상시키는 것이 어려워진다.
본 발명에 따른 트레드 고무 조성물에는, 원료고무 100중량부에 대하여, 충전재로서 실리카 30~70중량부 및 카본블랙 30~70중량부가 포함된다. 상기 실리카 및 카본블랙의 사용량이 각각 30중량부 미만이면, 의도하는 보강효과를 얻을 수 없는 문제점이 있고, 각각 70중량부를 초과하면 가공성이 나빠지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 트레드 고무 조성물에는, 상기한 성분들 이외에도, 타이어 트레드용 고무 조성물에 통상적으로 사용되는 첨가제들이 포함될 수 있으며, 예로서 가황제, 가황촉진제, 보강제, 연화제, 아연화, 공정유 등이 포함될 수 있다.
이하에서, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1~3 및 비교예 1~3>
다음 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1~3(E1~E3) 및 비교예 1~3(CE1~CE3)의 고무 조성물을 제조하고, 그로부터 고무시편을 제조한 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다. 또한, 실시예 및 비교예의 고무 조성물의 제조에 사용된 스티렌-부타디엔 고무의 스티렌 함량, 비닐 함량 및 유리전이온도를 표 2에 기재하였다.
[표 1]
| 조성(중량부) | 물성 | ||||||||||||||
| E- SBR | S- SBR1 | S- SBR2 | S- SBR3 | BR | C/B | SI | HD | 300% MOD | TS | EB | Tg | 0℃ Tanδ | 70℃ Tanδ | PICO | |
| E1 | - | - | - | 80 | 20 | 30 | 40 | 69 | 133 | 175 | 384 | -15.0 | 0.426 | 0.124 | 0.026 |
| E2 | 20 | - | - | 80 | - | 30 | 40 | 68 | 128 | 182 | 413 | -15.1 | 0.428 | 0.126 | 0.026 |
| E3 | - | - | - | 80 | 20 | 30 | 70 | 80 | 100 | 170 | 400 | -15.0 | 0.416 | 0.121 | 0.023 |
| CE1 | 40 | 40 | - | - | 20 | 30 | 40 | 66 | 116 | 207 | 499 | -15.0 | 0.430 | 0.140 | 0.030 |
| CE2 | - | - | 80 | - | 20 | 30 | 40 | 67 | 102 | 139 | 389 | -19.1 | 0.354 | 0.143 | 0.029 |
| CE3 | - | 80 | - | - | 20 | 30 | 40 | 65 | 104 | 143 | 391 | -15.1 | 0.401 | 0.141 | 0.029 |
상기 표 1에서 사용된 약어 및 용어에 대한 설명은 다음과 같다.
E-SBR: 하기 표 2의 유화중합 스티렌-부타디엔 고무
S-SBR1: 하기 표 2의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 1
S-SBR2: 하기 표 2의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 2
S-SBR3: 하기 표 2의 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 3
BR: 부타디엔 고무
C/B: 카본블랙(N375)
SI: 실리카(ZEOSIL 115GR, Rhodia Silica Korea사)
HD: 고무 경도(JIS)
300% MOD: 300% 신장시 단위면적당 받는 힘(kgf/㎠)
TS: 파괴시 인장강도(kgf/㎠)
EB: 파단연신율(%)
Tg: 유리전이온도(℃)
0℃ Tanδ: 0℃에서의 동적 점탄성 특성. 레오바이브론 테스트(Rheovibron Test)를 이용하여 11Hz, 1.25% 스트레인의 조건으로 0℃에서 측정.
70℃ Tanδ: 70℃에서의 동적 점탄성 특성. 레오바이브론 테스트(Rheovibron Test)를 이용하여 11Hz, 1.25% 스트레인의 조건으로 70℃에서 측정.
PICO: 마모성에 관련한 피코 어브레이젼 테스트(Pico abrasion test)로서, 비.에프. 굿리치 어브레이젼 테스트(B.F. Goodrich Abrasion Test)를 이용하여 80회 회전후 마모된 값(g)
[표 2]
| 고무종류 | 스티렌 함량 (중량%) | 비닐 함량 (중량%) | 유리전이온도 (℃) |
| 유화중합 스티렌-부타디엔 고무 | 23.5 | - | -49 |
| 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 1 | 36 | 19 | -30 |
| 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 2 | 21 | 51 | -25 |
| 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 3 | 30 | 34 | -30 |
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예 1~3에 따른 트레드 고무 조성물은 비교예 1~3의 고무 조성물과 유사한 0℃ Tanδ값을 보였고, 비교예 1~3의 고무 조성물보다 낮은 70℃ Tanδ값 및 낮은 PICO값을 보였는 바, 이로부터, 본 발명의 실시예 1~3에 따른 트레드 고무 조성물은 비교예 1~3의 고무 조성물에 비하여, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능이 향상되었음을 알 수 있었 다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨트 트랙션 성능의 하락없이 회전저항 특성과 내마모성능이 향상된 타이어 트레드 고무 조성물을 얻을 수 있다.
Claims (2)
- 비닐 함량이 20~40중량%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 80중량% 이상 포함하는 원료고무 100중량부, 실리카 30~70중량부 및 카본블랙 30~70중량부를 포함하여 이루어지는 타이어 트레드 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 원료고무에는, 20중량% 이하의 천연고무, 부타디엔 고무 또는 유화중합 스티렌-부타디엔 고무가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.
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