KR20090096109A

KR20090096109A - 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20090096109A
Application number: KR1020080021486A
Authority: KR
Inventors: 장민영
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-10

Abstract

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30∼50중량부, 실리카 35∼45중량부를 포함하여 내마모성, 제동성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 85∼95mg/g, DBP 흡착가가 110∼120cc/100g, ASTM Tint가 110∼120인 것을 사용할 수 있고, 실리카는 비중 0.8∼1.2, 회분 12.5∼16.5중량%, 녹는점 60∼72℃인 물성을 지닌 것을 사용할 수 있다.

타이어, 트레드, 내마모성, 제동성능

Description

타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition}

승용차 타이어에서 요구되는 성능은 타이어의 부위, 역할, 사용되는 곳에 따라 매우 다양하다.

타이어의 정보를 기재하는 사이드월 부위에 사용되는 고무는 태양으로부터 자외선을 받고, 굴신운동을 자주 하고, 타이어에서 발생하는 발열을 외부로 배출해 야 하기 때문에 자외선에 대한 내노화성, 내굴곡성 및 내발열성이 우수해야 한다.

한편, 지면과 직접 접촉하는 타이어 트레드 부위에 사용되는 고무는 차량 주행시 조정 안정성, 승차감, 연비성능, 스노우 성능이 우수해야 할 뿐만 아니라 경제적인 문제면에서는 내마모성, 제동력, 내구력 등이 우수해야 한다.

타이어에서는 차량의 이동, 지지, 유지 중에서 이동이 중요하므로, 타이어의 여러 부위 중에서 특히 타이어 트레드 부위는 상기에서 언급한 바와 같이 여러 가지 특성을 만족해야 한다. 그러나 이들 성능은 서로 상호 부분적으로 배반하는, 즉 한쪽이 좋아지면 다른 쪽은 나빠지는 트레이드-오프(Trade-Off) 관계로 이루어져 있어서 상기의 트레드 고무가 필요한 여러 가지 성질들을 동시에 개선하는 것은 어려운 문제이다.

타이어 트레드는 특히 차량이 지면과 직접 접촉하고 있기 때문에 예상 또는 예상치 못한 갑작스런 상황에 대비하기 위해 제동특성이 중요하고, 또한 경제적인 면에서 장시간 동안 사용할 수 있는 내마모성이 중요하다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 내마모성과 제동성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물, 상기 고무조성물로 이루어진 고무 및/또는 상기 고무조성물로 이루어지니 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무와 보강충진제로서 카본블랙, 실리카를 포함하여 내마모성, 제동성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 내마모성과 제동성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물, 상기 고무조성물로 이루어진 고무 및/또는 상기 고무조성물로 이루어지니 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100중량부에 대 하여 카본블랙 30∼50중량부, 실리카 35∼45중량부를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무를 100중량부 사용하는 경우 원료고무는 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무 70∼80중량부와 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고무 20∼30중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무를 100중량부 사용하는 경우 원료고무는 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％, 유리전이온도(Tg)가 -31℃∼-35℃, 바람직하게는 -33℃인 스티렌 부타디엔 고무 70∼80중량부와 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고무 20∼30중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무를 100중량부 사용하는 경우 원료고무는 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％, 점도가 90∼95cP(ceni poise), 바람직하게는 92cP인 스티렌 부타디엔 고무 70∼80중량부와 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고무 20∼30중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무를 100중량부 사용하는 경우 원료고무는 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％, 유리전이온도(Tg)가 -31℃∼-35℃, 바람직하게는 -33℃, 점도가 90∼95cP(ceni poise), 바람직하게는 92cP인 스티렌 부타디엔 고무 70∼80중량부와 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선 택된 어느 하나 이상의 고무 20∼30중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

상기에서 합성고무는 클로로술폰화 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 부타디엔 고무(BR), 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 변성 스티렌 부타디엔 고무, 클로린네이티드 폴리에틸렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS)고무, 에틸렌프로필렌고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM)고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세티에트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤질클로라이드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무 및 카르복실산니트릴부타디엔고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물은 보강성 향상을 위해 보강 충진제를 사용할 수 있으며, 이러한 보강 충진제는 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30∼50중량부, 실리카 35∼45중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 85∼95mg/g, DBP 흡착가가 110∼120cc/100g, ASTM Tint가 110∼120인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 실리카는 비중 0.8∼1.2, 회분 12.5∼16.5중량%, 녹는점 60∼72℃인 물성을 지닌 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물은 보강성 향상을 위해 상기의 카본블 랙, 실리카 이외에 원료고무 100중량부에 대하여 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 보강 충진제 5∼40중량부를 추가로 더 포함할 수 있다.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 0.01∼0.1㎛이고, 비표면적이 80∼90m²/g인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1∼10㎛이고, 비표면적이 100∼120m²/g인 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 타이어 트레드 고무조성물을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 타이어 트레드 고무조성물이 바람직하다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 보강 충진제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

이하 본 발명을 다음의 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

스티렌 부타디엔 고무(SBR1) 70중량부 및 부타디엔 고무(BR) 30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 34중량부, 실리카 39.6중량부, 커플링제(X50S), 산화아연(ZnO) 2.5중량부, 노화방지제(RD) 2.5중량부, 노화방지제(K-13) 1중량부, 노화방지제(Wax) 2중량부, 스테아린산(Stearic acid) 2중량부를 밴버리 믹서(Banbury Mixer)에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.

상기 고무배합물에 가류제로서 유황 1.9중량부, 가류촉진제로서 시클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드(cyclohexyl benzothiazol sulfenamide, CZ) 1.8중량부, 디페닐구아니딘(diphenyl guanidine, DPG) 1.5중량부를 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.

하기 표 1에 고무조성 성분을 나타내었다.

<실시예 1>

스티렌 부타디엔 고무(SBR2) 70중량부 및 부타디엔 고무(BR) 30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 34중량부, 실리카 39.6중량부, 커플 링제(X50S), 산화아연(ZnO) 2.5중량부, 노화방지제(RD) 2.5중량부, 노화방지제(K-13) 1중량부, 노화방지제(Wax) 2중량부, 스테아린산(Stearic acid) 2중량부를 밴버리 믹서(Banbury Mixer)에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.

하기 표 1에 고무조성 성분을 나타내었다.

<실시예 2>

스티렌 부타디엔 고무(SBR2) 70중량부 및 부타디엔 고무(BR) 30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 성분, 방법으로 고무시편을 제조하였다.

표 1. 고무 조성물 배합비(단위 : 중량부)

항목		비교예	실시예 1	실시예 2
원료고무	SBR1	70	-	-
	SBR2	-	70	80
	BR	30	30	20
카본블랙		34	34	34
실리카		39.6	39.6	39.6
커플링제(X50s)		5.2	5.2	5.2
활성제	ZnO	2.5	2.5	2.5
노방제	RD	1	1	1
	K-13	1.75	1.75	1.75
	WAX	2	2	2
활성제	S/A	2	2	2
가류제	S	1.9	1.9	1.9
가류촉진제	CZ	1.8	1.8	1.8
가류촉진제	DPG	1.5	1.5	1.5

- SBR1 : 비닐함량이 33％, 스티렌 함량이 33％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃인 스티렌 부타디엔 고무

_ SBR2 : 비닐함량이 70％, 스티렌 함량이 20％, 유리전이온도(Tg)가 -33℃인 스티렌 부타디엔 고무

- BR : 시스 함량 98％, 유리전이온도(Tg) -100℃

- 카본블랙 : 요오드 흡착가가 90mg/g, DBP 흡착가가 115cc/100g, ASTM Tint 가 114인 것 사용

- 실리카 : 비중이 1, 회분이 14.5, 녹는점이 65℃인 실리카, SiO₂(nH₂O)

- X50S : 설파이드 실란(Sulfidsilane, Si-69)과 카본블랙(N330)이 1:1로 혼합된 것 사용(DEGUSSA, GERMANY)

- RD : 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린

- K-13 : 6PPD(N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민)

- WAX : 방향족계 왁스

- S/A : 스테아르산

- S : 유황

- CZ : 시클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드(cyclohexyl benzothiazol sulfenamide, Flexsis사제 : 1차 촉진제)

- DPG : 디페닐 구아니딘(diphenyl guanidine , Akrochem사제 : 2차 촉진제)

<시험예>

상기 비교예 및 실시예 1,2에서 제조한 고무시편에 대해 인장물성, 동적 점탄성, 컴플렉스 모듈러스(Complex Modulus, C.M.), 마모와 같은 물성을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성

구분		비교예	실시예 1	실시예 2
인장물성	경도(Shore A)	62	67	68
	300-Modulus(㎏/㎠)	118	125	133
	인장강도(㎏/㎠)	188	184	188
	신장율(%)	489	450	467
동적 점탄성	유리전이온도(℃)	-14.1	-25.4	-27.0
	Tanδ@0℃	0.514	0.508	0.510
	Tanδ@70℃	0.129	0.132	0.131
C.M.	Index(%)	100	108	113
마모(Abrasion)	mg	0.132	0.116	0.110

- 마모(Abrasion) : 마모되는 양을 나타낸 것으로서 수치가 낮을수록 마모성능, 즉 내마모성이 우수함을 의미한다.

- 컴플렉스 모듈러스(Complex Modulus, C.M.) : [E^*] =[E'²+E"²]^1/ ²로써 제동성능 지표로써 높을수록 제동성능이 우수함을 의미한다(E' : 0℃ Loss Modulus, E" : 0℃ Storage Modulus)

상기 표 2의 결과에서처럼 본 발명의 실시예에서 제조한 고무시편은 종래의 방법인 비교예에서 제조한 고무시편과 대비시 연비 성능이 동등수준 나타내고 있으며, 내마모성 및 제동성능이 보다 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

타이어 트레드 고무조성물에 있어서,

비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30∼50중량부, 실리카 35∼45중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 원료고무는 비닐함량이 70∼80％, 스티렌 함량이 20∼30％인 스티렌 부타디엔 고무 70∼80중량부와 천연고무, 합성고무의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고무 20∼30중량부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가가 85∼95mg/g, DBP 흡착가가 110∼120cc/100g, ASTM Tint가 110∼120이고, 실리카는 비중 0.8∼1.2, 회분 12.5∼16.5중량%, 녹는점 60∼72℃인 물성을 지닌 것 임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
제1항에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 보강 충진제 5∼40중량부를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 0.01∼0.1㎛이고, 비표면적이 80∼90m²/g인 것을 사용하거나 또는 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1∼10㎛이고, 비표면적이 100∼120m²/g이다.
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무.
특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.