KR20170058300A - 저온 성능 및 습윤 접지력을 위한 트레드를 갖는 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고 Tg 및 저 Tg 합성 엘라스토머의 블렌드를 함유하는 고무 조성물의 트레드를 갖는, 저온에서의 동계 운행성 및 습윤 접지력의 조합의 개선을 위한 타이어에 관한 것이다. 상기 고 Tg 엘라스토머는 고 비닐 폴리부타디엔 고무로 구성되고, 상기 저 Tg 엘라스토머는 시스 1,4-폴리부타디엔 고무로 구성된다.

Description

저온 성능 및 습윤 접지력을 위한 트레드를 갖는 타이어{TIRE WITH TREAD FOR LOW TEMPERATURE PERFORMANCE AND WET TRACTION}
본 발명은, 저온에서의 동계 접지력 및 습윤 접지력의 조합을 개선하는 고무 조성물 트레드를 갖는 타이어에 관한 것이다. 상기 트레드의 고무 조성물은 고 유리 전이 온도(Tg) 합성 엘라스토머 및 저 Tg 합성 엘라스토머의 조합물을 함유한다. 고 Tg 엘라스토머는 고 비닐 폴리부타디엔 고무로 구성되고, 저 Tg 엘라스토머는 저 비닐 폴리부타디엔 고무로 구성된다.
종종 타이어는 습윤 표면에 대한 접지력을 개선하는 트레드를 갖는 것이 바람직하다. 다양한 고무 조성물이 이런 타이어 트레드용으로 제안될 수 있다.
예들 들면, 고 분자량, 고 Tg(고 유리 전이 온도) 디엔계 합성 엘라스토머(들)을 함유하는 타이어 트레드 고무 조성물이 특히 습윤 접지력(습윤 도로 표면에 대한 타이어 트레드의 접지력)에 대한 이러한 목적에 바람직할 수 있다. 이런 타이어 트레드는, 이의 강화 충전제가 주로 강화 충전제인 경우에 바람직할 수 있고, 강화 충전제는 따라서 침전 실리카가 풍부한 것으로 고려된다.
하나의 실시양태에서, 트레드 고무 조성물에 대한 개선된 예측 습윤 접지력 성능은 0℃에서 이의 탄 델타(tan delta) 물성의 최대화에 기초한다.
그러나, 특히 차량 설상 운전에서의 냉후(cold weather) 동계 성능을 개선하기 위해 보다 낮은 온도에서 보다 낮은 강성(stiffness)과 함께 습윤 접지력을 위해 고 Tg 엘라스토머를 함유하는 이러한 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이 또한 바람직하다.
하나의 실시양태에서, 트레드 고무 조성물에 대한 예측 냉후 성능은 -30℃에서의 이의 강성 물성의 최소화(예컨대, 최소화된 저장 모듈러스 E')에 기초한다.
그러므로, 최적화된(최소화된) -30℃에서의 강성 특성(예측 냉후 성능 개선을 위함)과 함께 최적화된(최대화된) 0℃에서의 탄 델타 특성(예측 습윤 접지력 성능 개선을 위함)을 가지며, 고 Tg 엘라스토머 및 저 Tg 엘라스토머를 둘다 함유하는 고무 조성물을 갖는 이런 차량용 타이어 트레드를 제공하는 것이 바람직하다.
습윤 접지력과 동계 성능 둘다의 조합을 제공하는 이러한 타이어 트레드 고무 조성물의 제공에는 상당한 도전이 존재하는 것으로 고려된다. 트레드 고무 조성물에 의한 트레드 고무 성능들의 이러한 균형을 제공하는 도전을 성취하기 위해, 양보 및 조정이 예상되는 것으로 인정된다.
이러한 도전을 충족시키기 위해,
(A) 고 Tg를 갖는 고 비닐 폴리부타디엔 고무의 사용,
(B) 저 Tg를 갖는 저 비닐 폴리부타디엔 고무의 사용
(C) 트레드에서의 습윤 접지력 개선을 보조하기 위해 트레드 고무 조성물에 접지력 개선 수지를 포함시킴, 및
(D) 타이어 트레드 고무 조성물에 대한 습윤 접지력을 또한 개선시키기 위해 고 함량의 침전 실리카를 함유하는 강화 충전제
를 평가하는 것이 요망된다.
본 발명의 설명에서, 용어 "배합된(compounded)" 고무 조성물 및 "배합물(compounds)"은 적절한 고무 배합 성분들과 배합 또는 블렌딩된 고무 조성물을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "고무" 및 "엘라스토머"는, 달리 지시되지 않는 한 상호교환적으로 사용될 수 있다. 물질들의 양은 일반적으로 고무 100 중량부 당 물질의 부(phr)로 표시된다.
엘라스토머의 유리 전이 온도(Tg)는, 당업자에게 이해되고 공지된 바와 같이, 분 당 약 10℃의 온도 상승 속도에서 DSC(시차 주사 열량법) 측정법에 의해 측정될 수 있다. 수지의 연화점은, 종종 고리 및 볼 연화점으로 불릴 수 있는 ASTM E28로 측정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지면-접촉이 의도되는 원주형 고무 트레드를 갖는 공기압 타이어가 제공되며, 이때 상기 트레드는,
100 중량부 엘라스토머 당 중량부(phr)를 기준으로,
(A) (1) 약 -40℃ 내지 약 -10℃ 범위의 Tg 및 약 70 내지 약 85 % 범위의 이성체성 비닐 1,2-함량을 갖는 고 비닐 폴리부타디엔 고무 약 25 내지 약 75 phr,
(2) 약 -108℃ 내지 약 -90℃ 범위의 Tg 및 약 0 내지 약 15 % 범위의 이성체성 비닐 1,2-함량을 갖는 저 비닐 폴리부타디엔 고무 약 75 내지 약 25 phr
로 구성되며, 상기 고 비닐 폴리부타디엔에 대한 저 비닐 폴리부타디엔의 비가 1/1 이상, 다르게는 1.5/1 이상인 디엔계 엘라스토머 100 phr;
(B) 9/1 이상의 고무 강화 카본 블랙에 대한 침전 실리카의 비의 침전 실리카 및 고무 강화 카본 블랙의 조합물, 및 상기 침전 실리카 상의 하이드록실 기와 반응성인 잔기(예컨대, 실란올 기) 및 상기 디엔계 엘라스토머와 상호작용성인 또 다른 상이한 잔기를 갖는 실리카 커플링제로 구성된 고무 강화 충전제 약 80 내지 약 200 phr, 다르게는 약 100 내지 약 160 phr; 및
(C) 스티렌-알파메틸스티렌 수지, 쿠마론-인덴 수지, 페트롤륨 탄화수소 수지, 터펜 중합체, 터펜 페놀 수지 및 로진 유도된 수지 및 공중합체 중 하나 이상으로 구성되며, 이들 수지가 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 150℃ 범위의 연화점(ASTM E28)을 갖는, 접지력 개선 수지(예컨대, 상기 트레드와 지면 사이의 접지력) 약 10 내지 약 60 phr
로 구성되는 고무 조성물이다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 트레드 고무 조성물은 스티렌 함유 엘라스토머를 포함하지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 타이어 트레드는 황 경화된 고무 조성물로서 제공된다.
하나의 실시양태에서, 상기 트레드 고무 조성물은, 스티렌 함유 엘라스토머는 포함하지 않는, 하나 이상의 추가의 디엔계 엘라스토머를 25 phr 이하, 다르게는 약 15 phr 이하로 추가로 함유한다. 이런 추가의 엘라스토머는, 예를 들면, 시스 1,4-폴리이소프렌(천연 고무 또는 합성), 및 이소프렌 및 부타디엔의 공중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 침전 실리카 및 실리카 커플링제는, 고무 조성물로의 첨가 이전에 예비-반응되어 이들의 복합체를 형성할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 침전 실리카 및 실리카 커플링제는 고무 조성물에 첨가되어 고무 조성물 내에서 동일 반응계에서 함께 반응될 수 있다.
접지력 개선 수지는 바람직하게는, 스티렌-알파메틸스티렌 수지, 쿠마론-인덴 수지, 페트롤륨 탄화수소 수지, 터펜 중합체, 터펜 페놀 수지 및 로진 유도된 수지 및 공중합체 중 하나 이상으로 구성된다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 스티렌/알파메틸스티렌 수지이다. 이런 스티렌/알파메틸스티렌 수지는, 예컨대 스티렌 및 알파메틸스티렌의 비교적 단쇄 공중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 이런 수지는 적합하게는, 예를 들면, 탄화수소 용매 중에서의 스티렌 및 알파메틸스티렌의 양이온성 공중합체 의해 제조될 수 있다. 스티렌/알파메틸스티렌 수지는, 예를 들면, 약 10 내지 약 90 % 범위의 스티렌 함량을 가질 수 있다. 스티렌/알파메틸스티렌 수지는, 예를 들면, 약 60℃ 내지 약 125℃, 다르게는 약 80℃ 내지 90℃ 범위의 연화점(ASTM E28)을 가질 수 있다. 적합한 스티렌/알파메틸스티렌 수지는, 예를 들면, 이스트만의 레진 2336TM 또는 애리조나 케미칼(Arizona Chemical)의 실바레스(Sylvares) SA85TM일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 쿠마론-인덴 수지이다. 이런 쿠마론-인덴 수지는, 예를 들면 약 60℃ 내지 약 150℃ 범위의 연화점을 가지며, 수지 골격(주쇄)를 구성하는 단량체 성분들로서 쿠마론 및 인덴을 함유할 수 있다. 쿠마론 및 인덴 이외의 소량의 단량체 예를 들면, 메틸 쿠마론, 스티렌, 알파메틸스티렌, 메틸인덴, 비닐톨루엔, 다이사이클로펜타디엔, 사이클로펜타디엔, 및 다이올레핀, 예컨대 이소프렌 및 피페릴렌이 골격으로 혼입될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 페트롤륨 탄화수소 수지이다. 이런 페트롤륨 탄화수소 수지는, 예를 들면, 방향족 및/또는 비방향족(예컨대, 파라핀계)계 수지일 수 있다. 다양한 페트롤륨 수지가 이용가능하다. 일부 페트롤륨 탄화수소 수지는 낮은 불포화도 및 높은 방향족 함량을 갖는 반면, 일부는 고도로 불포화되고, 또한 일부는 방향족 구조를 전혀 함유하지 않는다. 수지에서의 차이점은, 주로 수지가 유도된 페트롤륨계 공급원료에 함유된 올레핀에 기인한다. 이런 수지용으로의 통상의 올레핀은 임의의 C5 올레핀(평균 5개의 탄소 원자를 함유하는 올레핀 및 다이올레핀), 예컨대 사이클로펜타디엔, 다이사이클로펜타디엔, 이소프렌 및 피페릴렌, 및 임의의 C9 올레핀(평균 9개의 탄소 원자를 함유하는 올레핀 및 다이올레핀), 예컨대 비닐톨루엔 및 알파메틸스티렌을 포함한다. 이런 수지는 이런 C5 및 C9 올레핀의 혼합물로부터 제조될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 터펜 수지이다. 이런 수지는, 예를 들면, 리모넨, 알파 피넨 및 베타 피넨 중 하나 이상의 중합체로 구성될 수 있고 약 60℃ 내지 약 160℃ 범위의 연화점을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 터펜-페놀 수지이다. 이런 터펜-페놀 수지는 예를 들면, 페놀성 단량체와 터펜, 예컨대 리모넨 및 피넨의 공중합체 일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 로진 및 유도체로부터 유도된 수지이다. 이의 대표적인 것들은, 예를 들면 검 로진 및 목재 로진이다. 검 로진 및 목재 로진은 유사한 조성을 갖지만, 로진의 성분들의 양은 다양할 수 있다. 이런 수지는 로진 산 및 폴리올, 예컨대 펜타에리트리톨 또는 글리콜의 에스터의 형태일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 수지는 부분적으로 또는 전부 수소화될 수 있다.
침전 실리카 강화재는, 예를 들면, 질소 가스를 사용하여 측정 시 예를 들면, 약 40 내지 약 600, 더욱 통상적으로 약 50 내지 약 300 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 표면적 측정의 BET 방법은, 예를 들면, 문헌[Journal of the American Chemical Society, Volume 60] 및 ASTM D3037에 기재된 것일 수 있다.
또한, 이런 침전 실리카는, 예를 들면, 약 100 내지 약 400, 더욱 통상적으로는 약 150 내지 약 300 cc/100g 범위의 다이부틸프탈레이트(DBP) 흡수 값을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 상업적으로 입수가능한 침전 실리카, 예컨대 비제한적으로, 피피지 인더스트리즈의 상표명 하이-실(Hi-Sil), 품번 210, 243, 315, 등의 실리카; 솔배리(Solvary)의, 예를 들면 품번 제오실(Zeosil) 1165MP 및 제오실 165GR의 실리카; 에보닉의, 예를 들면 품번 VN2 및 VN3의 실리카; 및 화학적 처리된(예비-수소화된) 침전 실리카, 예컨대 피피지의 애질론(Agilon)TM 400을 사용할 수 있다.
고무 강화 카본 블랙의 대표적 예는, 예를 들면, 비제한적으로, 문헌[The Vanderbilt Rubber Handbook, 13th edition, year 1990, on Pages 417 and 418] 및 이의 ASTM 지정 방법을 참고한다. 전술된 바와 같이, 이런 고무 강화 카본 블랙은, 예를 들면 60 내지 240 g/kg의 요오드 흡수값 및 34 내지 150 cc/100 g 범위의 DBP 값을 가질 수 있다.
침전 실리카에 대한 대표적 실리카 커플링제는, 예를 들면,
(A) 폴리설파이드 연결 가교 내에 평균 약 2 내지 약 4개, 다르게는 약 2 내지 약 2.6 개 또는 약 3.2 내지 약 3.8개 범위의 황 원자를 함유하는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드, 또는
(B) 오가노알콕시머캅토실란, 또는
(C) 이들의 조합물
로 구성된다.
대표적인 이런 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드는 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 폴리설파이드로 구성된다.
가황가능한(가황가능한) 고무 조성물이 고무 배합 분야에서 일반적으로 공지된 방법에 의해 배합될 것임을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 또한, 상기 조성물은 또한 지방산, 아연 옥사이드, 왁스, 산화방지제, 항오존제 및 해교제를 함유할 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 황 가황가능한 및 황-가황된 물질(고무)의 목적 용도에 좌우되어, 전술된 첨가제가 선택되고, 일반적으로 통상적 양으로 사용된다. 황 공여체의 대표적 예는 원소 황(유리 황), 아민 다이설파이드, 중합체 폴리설파이드 및 황 올레핀 부가물을 포함한다. 일반적으로, 황-가황제는 원소 황인 것이 바람직하다. 황-가황제는, 예를 들면, 약 0.5 내지 8 phr, 더욱 바람직하게는 1.2 내지 6 phr 범위의 양으로 사용될 수 있다. 사용되는 경우, 고무 조성물용 가공 보조제의 전형적 양은, 예를 들면, 약 1 내지 약 10 phr으로 포함될 수 있다. 전형적 가공 보조제는, 예를 들면, 다양한 지방산(예컨대 팔미트산, 스테아르산 및 올레산 중 하나 이상) 또는 지방산 염 중 하나 이상일 수 있다.
요망되는 경우, 고무 가공유는, 예를 들면, 약 10 내지 약 100, 다르게는 약 15 내지 약 45 phr의 양으로 사용되어 경화되지 않은 고무 조성물의 가공을 보조할 수 있다. 사용되는 가공유는, 엘라스토머에 존재하는 증량유(extending oil) 및 배합 동안 첨가된 가공유를 둘다 포함할 수 있다. 적합한 가공유는, 방향족, 파라핀계, 나프텐계 및 저 PCA 오일, 예컨대 MES, TDAE, 및 중질 나프텐계 오일, 및 식물성 오일, 예컨대 해바라기유, 대두유 및 홍화유를 비롯한 당업계에 공지된 다양한 오일을 포함한다.
산화방지제의 전형적 양은, 예를 들면, 약 1 내지 약 5 phr으로 포함될 수 있다. 대표적 산화방지제는, 예를 들면, 다이페닐-p-페닐렌다이아민 및 다른 것들, 예컨대 문헌[The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Pages 344 through 346]에 개시된 것들일 수 있다. 항오존제의 전형적 양은, 예를 들면, 약 1 내지 5 phr을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 스테아르산을 포함할 수 있는 지방산의 전형적 양은 약 0.5 내지 약 5 phr을 포함할 수 있다. 아연 옥사이드의 전형적 양은, 예를 들면, 약 2 내지 약 5 phr을 포함할 수 있다. 왁스의 전형적 양은 약 1 내지 약 5 phr을 포함한다. 종종 미정질 왁스가 사용된다. 사용되는 경우, 해교제의 전형적 양은, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 1 phr의 양으로 사용될 수 있다. 전형적 해교제는, 예를 들면, 펜타클로로페놀 및 다이벤즈아마이도다이페닐 다이설파이드일 수 있다.
가황에 필요한 시간 및/또는 온도를 제어하고 가황물의 특성을 개선하기 위해 황 가황 촉진제가 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 단일 촉진제 시스템, 즉 1차 촉진제가 사용될 수 있다. 1차 촉진제(들)은, 예를 들면, 약 0.5 내지 약 4, 때때로 바람직하게는 약 0.8 내지 약 2.5, phr 범위의 총량으로 사용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 가황물의 특성의 활성화 및 개선을 위해 1차 및 2차 촉진제의 조합물이 사용될 수 있고, 이때 상기 2차 촉진제는 소량, 예컨대 약 0.05 내지 약 4 phr로 사용된다. 이들 촉진제의 조합물은, 최종 특성에 대해 상승적 효과를 생성할 것으로 기대할 수 있고, 촉진제를 단독으로 사용하여 생성된 것들보다 약간 우수하다. 또한, 정상 가공 온도에 의해서는 영향받지 않지만, 통상의 가황 온도에서 만족스러운 경화를 생성하는 지연 작용 촉진제가 사용될 수 있다. 가황 지연제가 또한 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 유형의 촉진제는 아민, 다이설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 설펜아마이드 또는 잔테이트이다. 종종 바람직하게는, 1차 촉진제는 설펜아마이드이다. 제 2 촉진제가 사용되는 경우, 제 2 촉진제는 종종 바람직하게는 구아니딘, 예컨대 다이페닐구아니딘이다.
가황가능한 고무 조성물의 혼합은 고무 혼합 분야의 당업자에게 공지된 방법에 의해 성취될 수 있다. 예를 들면, 성분들은 전형적으로 2개 이상의 단계로, 즉 하나 이상의 비-제조 단계 후 제조 혼합 단계로 혼합된다. 황-가황제를 비롯한 최종 경화제는 최종 단계에서 전형적으로 혼합되고, 이는 통상적으로, 선행 비-제조 혼합 단계(들)의 혼합 온도(들)보다 낮은 온도 또는 극한 온도에서 혼합이 전형적으로 일어나는"제조" 혼합 단계로 불린다. 용어 "비-제조" 및 " 제조" 혼합 단계는 고무 혼합 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 고무 조성물은 열기계적 혼합 단계로 처리될 수 있다. 열기계적 혼합 단계는 일반적으로, 140℃ 내지 190℃의 고무 온도를 생성하기에 적합한 시간 동안 혼합기 또는 압출기에서의 기계적 작업을 포함한다. 열기계적 작업의 적절한 기간은 작업 조건과 성분들의 체적 및 본성의 함수로서 변한다. 예를 들면, 열기계적 작업은 1 내지 20분일 수 있다.
본 발명의 공기압 타이어는, 예를 들면 승용차(passenger) 타이어, 트럭 타이어, 경주용 타이어, 항공기 타이어, 농업용 타이어, 토공용 타이어 및 비포장 도로용 타이어일 수 있다. 일반적으로 바람직하게는, 상기 타이어는 승용차 또는 트럭 타이어이다. 상기 타이어는 또한 래이디얼(radial) 또는 바이어스 플라이 타이어일 수도 있고, 래이디얼 플라이 타이어가 통상적으로 바람직하다.
본 발명의 타이어 트레드를 포함하는 공기압 타이어의 가황은 일반적으로, 예를 들면, 약 140℃ 내지 200℃ 범위의 통상의 온도에서 수행된다. 종종 약 150℃ 내지 180℃ 범위의 온도에서 가황이 수행되는 것이 바람직하다. 임의의 통상의 가황 공정, 예컨대 프레스 또는 몰드 내에서의 가열, 초가열된 스팀 또는 고온 공기에 의한 가열이 이용될 수 있다. 이런 타이어는 공지된 다양한 방법에 의해 조립(built), 성형, 몰딩 및 경화될 수 있고, 이런 분야의 당업자에게 용이하게 자명할 것이다.
하기의 실시예는 본 발명의 제한이 아닌 예시의 목적으로 제공된다. 달리 지시되지 않는 한, 부 및 %는 중량부, 통상적으로 100 중량부 고무 당 중량부(phr)이다.
실시예 I
이 실시예에서, 타이어 트레드에 대한 예시적 고무 조성물을, 습윤 접지력 및 냉후(동계) 성능의 조합을 개선하기 위한 사용에 대한 평가를 위해 제조하였다.
대조군 고무 조성물을, 약 -60℃의 중간 Tg를 갖는 스티렌/부타디엔 고무 및 -106℃의 저 Tg를 갖는 시스 1,4-폴리부타디엔 고무의 조합물로서의 합성 엘라스토머와 함께 접지력 수지 및 침전 실리카용 실리카 커플링제를 함유하는 침전 실리카 강화된 고무 조성물로서 제조하고 고무 샘플 A로 명명하였다.
실험 고무 조성물을, 약 77 %의 이성체성 비닐 함량 및 약 -30℃ Tg를 갖는 고 비닐 폴리부타디엔 고무(대조군 고무 샘플 A의 스티렌/부타디엔 고무를 대체함) 및 4 % 미만의 이성체성 비닐 함량 및 96 % 초과의 시스 1,4-함량 및 약 -106℃의 저 Tg 시스 1,4-폴리부타디엔 고무의 조합물로서의 합성 엘라스토머와 함께 접지력 수지 및 침전 실리카용 실리카 커플링제를 함유하는 침전 실리카 강화된 고무 조성물로서 고무 샘플 B 내지 D로서 제조하였다.
고무 조성물은 하기 표 1에 기재되어 있다.
표 1
Figure pat00001
1약 14 %의 스티렌 함량 및 약 38 %의 비닐 함량과 약 -60℃의 Tg 및 약 65의 무니 점도(ML1+4)를 갖는, ENI 버살리스(Versalis)의 SSBR LSLV-60TM으로서의 스티렌/부타디엔 고무
2약 -30℃의 Tg 및 약 77 %의 비닐 1,2-함량으로 구성된 이성체성 미세구조를 갖는, ENI 버살리스의 유로프렌(Europrene) BR HV80TM으로서의 고 비닐 폴리부타디엔 고무
3약 4%의 비닐 1,2-함량 및 약 96% 초과의 시스 1,4-함량과 약 -106℃의 Tg를 갖는, 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니의 부덴(Budene)1229TM으로서의 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(저 비닐)
4약 80℃ 내지 90℃ 범위의 연화점(ASTM E28)을 갖는 스티렌-알파메틸스티렌 공중합체이며, 아리조나 케미칼즈(Arizona Chemicals)의 실바레스(Sylvares) SA85TM으로서 입수한 접지력 수지
5TDAE 유형 페트롤륨계 오일로서의 고무 가공유
6PPG의 HiSil315G-DTM로서의 침전 실리카.
7폴리설파이드 가교에 평균 약 2 내지 약 2.6개의 연결 황 원자를 함유하는 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 폴리설파이드로 구성된, 에보닉의 Si266로서의 실리카 커플링제
8스테아르산, 팔미트산 및 올레산으로 구성된 지방산
9설펜아마이드 1차 촉진제 및 다이페닐구아니딘 2차 촉진제로서의 황 경화 촉진제
고무 샘플을, 황 경화제 이외에, 제 1 비-제조 혼합 단계(NP1)에서 약 4 분 동안 약 160℃의 온도로 내부 고무 혼합기에서 성분들을 블렌딩함에 의해 제조하였다. 이어서 생성된 혼합물을, 제 2 순차 비-제조 혼합 단계(NP2)에서 약 140℃의 온도로 내부 고무 혼합기에서 개별적으로 혼합하였다. 이어서 고무 조성물을, 제조 혼합 단계(P)에서 약 2 분 동안 약 115℃의 온도로 내부 고무 혼합기에서 황 및 황 경화 촉진제로 구성된 황 경화제와 혼합하였다. 각각의 고무 조성물을 각각의 혼합 단계 이후에 내부 혼합기에서 제거하고, 각각의 개별 비-제조 혼합 단계들 사이와 최종 제조 혼합 단계 이전에 40℃ 미만으로 냉각시켰다.
하기 표 2는 표 1의 기본 제제에 기초하며 대조군 고무 샘플 A 및 실험 고무 샘플 B 내지 D로 기재된 고무 조성물의 경화 성질 및 다양한 물성을 예시한다. 경화된 고무 샘플이 예컨대 응력-변형률, 고온 리바운드 및 경도 값에 대해 기록된 경우, 고무 샘플을 약 170℃의 온도에서 약 10 분 동안 경화시켰다.
예측 습윤 접지력을 정립하기 위해, 탄젠트 델타(탄 델타) 시험을 0℃에서 수행하였다.
예측 저온(동계 설상) 성능을 정립하기 위해, 고무의 강성 시험(저장 모듈러스 E'을 -30℃에서 수행하여 저온 작동 온도에서 배합물(고무 조성물)의 강성 값을 제공하였다.
표 2
Figure pat00002
1DN53516, 상대적 체적 손실(대조군 대비)
표 2로부터, 실험 샘플 D는 0℃에서의 탄 델타 특성에 기초한 대조군 샘플 A와 동일할 것으로 예측된 습윤 접지력, 및 유사하게 예측된, 대조군 샘플 A와 비교 시에 리바운드 특성에 기초한 구름 저항 및 연마 저항 특성에 기초한 트레드 마모 저항을 가짐이 관찰되었다. 다른 실험 샘플 B 및 C는 또한 동일하거나 우수한 습윤 접지력 및 동일한 예측 구름 저항(리바운드) 특성을 갖지만, 약간 나쁜 트레드 마모 저항(연마 저항) 예측값을 갖는 것으로 관찰되었다.
표 2로부터, -30℃에서 샘플 A보다 낮은 E' 강성에 기초한 실험 샘플 D는 보다 우수한 동계 성능 예측값을 나타냈지만, 샘플 B 및 C는, -30℃에서의 보다 높은 E' 값에 기초한, 대조군 샘플 A보다 나쁜 예측 동계 성능을 보임이 또한 관찰되었다.
65 phr의 저 비닐 및 35 phr의 고 비닐 폴리부타디엔 고무의 조합물을 갖는 실험 샘플 D는, 대조군 샘플 A와 유사한, 예측 습윤 접지력(0℃에서의 탄 델타), 구름 저항(리바운드) 및 트레드 마모 저항(연마 저항) 특성의 조합을 제공하지만, 전혀 예상치 못했고 따라서 새로이 밝혀진 -30℃에서의 상당히 낮은 E' 강성에 기초한, 동계 트레드 성능에서의 예측값 개선을 갖는 것으로 결론 내려진다.
또한, 고 비닐 폴리부타디엔 고무는 고무 조성물의 약 25 내지 약 75 phr 범위로 사용될 수 있고, 상응하게, 저 비닐 폴리부타디엔 고무는 고무 조성물의 약 75 내지 약 25 phr 범위로 사용될 수 있으며, 이때, 상기 고 비닐 폴리부타디엔에 대한 저 비닐 폴리부타디엔의 비가 1/1 이상, 다르게는 1.5/1 이상인 것으로 결론 내려진다.
특정한 대표적인 실시양태 및 세부사항은, 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 제시된 것이지만, 당업계의 숙련자들에게는, 본 발명의 진의를 벗어나지 않은 채 다양한 변형 및 개조가 가능하다는 것이 자명할 것이다.

Claims (5)

100 중량부 엘라스토머 당 중량부(phr)를 기준으로,
(A) (1) -40℃ 내지 -10℃ 범위의 Tg 및 70 내지 85 % 범위의 이성체성 비닐 1,2-함량을 갖는 고 비닐 폴리부타디엔 고무 25 내지 75 phr,
(2) -108℃ 내지 -90℃ 범위의 Tg 및 0 내지 15 % 범위의 이성체성 비닐 1,2-함량을 갖는 저 비닐 폴리부타디엔 고무 75 내지 25 phr
로 구성되며, 상기 고 비닐 폴리부타디엔에 대한 저 비닐 폴리부타디엔의 비가 1/1 이상이며, 스티렌 함유 엘라스토머는 포함하지 않는, 공액 디엔계 엘라스토머 100 phr;
(B) 9/1 이상의 고무 강화 카본 블랙에 대한 침전 실리카의 비의 침전 실리카 및 고무 강화 카본 블랙의 조합물, 및 상기 침전 실리카 상의 하이드록실 기와 반응성인 잔기 및 상기 디엔계 엘라스토머와 상호작용성인 또 다른 상이한 잔기를 갖는 실리카 커플링제로 구성된 고무 강화 충전제 80 내지 200 phr; 및
(C) 스티렌-알파메틸스티렌 수지, 쿠마론-인덴 수지, 페트롤륨 탄화수소 수지, 터펜 중합체, 터펜 페놀 수지 및 로진 유도된 수지 및 공중합체 중 하나 이상으로부터 선택되되, 이들 수지가 60℃ 내지 150℃ 범위의 연화점(ASTM E28)을 갖는, 접지력 개선 수지(traction promoting resin) 10 내지 60 phr
로 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 조성물의 원주형 고무 트레드를 갖는 공기압 타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 트레드 고무 조성물이 시스 1,4-폴리이소프렌, 및 이소프렌 및 부타디엔의 공중합체 중 하나 이상을 15 phr 이하로 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 침전 실리카 및 실리카 커플링제가, 고무 조성물로의 첨가 이전에 예비-반응되어 이들의 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는, 타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 침전 실리카 및 실리카 커플링제가 고무 조성물에 첨가되어 고무 조성물 내에서 동일 반응계에서 함께 반응되는 것을 특징으로 하는, 타이어.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리카 커플링제가
(A) 폴리설파이드 연결 가교 내에 평균 2 내지 4개 범위의 황 원자를 함유하는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드, 또는
(B) 오가노알콕시머캅토실란, 또는
(C) 이들의 조합물
로 구성되는, 타이어.
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