KR20210003337A - 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 - Google Patents

타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로서, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부, 충진제 40 중량부 내지 100 중량부, 에폭시화 식물성 오일 5 중량부 내지 50 중량부, 그리고 노화방지제 1 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서도 고무의 내오존 성능을 향상시켜 타이어 고무를 장기간 보호할 수 있는 성능을 향상시키고, 노화방지제를 적게 사용함으로써 변색으로 인한 상품 가치 저하를 방지할 수 있다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE TREAD AND TIRE MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서도 고무의 내오존 성능을 향상시켜 타이어 고무를 장기간 보호할 수 있는 성능을 향상시키고, 노화방지제를 적게 사용함으로써 변색으로 인한 상품 가치 저하를 방지할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어를 제공하는 것이다.
타이어 고무에서 주된 크랙 발생 원인 중 하나는 피로에 의한 점진적인 균열 성장에 의한 파괴라고 볼 수 있다. 이러한 피로 파괴는 장기간에 걸친 반복 하중에 의해 고무 사슬이 절단되고 이러한 절단이 누적 반복되어 크랙을 유발한다. 기계적 반복 하중에 의한 고무 사슬 절단과 더불어 화학적 관점에서 고무 사슬의 절단은 오존에 의해 발생한다. 고무 사슬의 이중 결합에 오존이 결합하여 오조나이드를 형성한 후 사슬이 절단되고 새로운 표면이 형성되며 오존에 의한 크랙은 더 깊게 성장하게 된다. 이러한 화학적 요인의 크랙 발생은 사이드월 뿐 아니라 트레드 부의 그루브 위치에서 발생하여 그루브 크랙을 발생시킨다. 따라서 기계적 요인 뿐 아니라 화학적 요인에 의한 타이어 고무의 크랙 발생 방지를 위한 방법이 필요하다.
일반적으로 타이어 고무의 내피로 성능과 내오존 성능을 향상시키기 위해 타이어 고무 조성물에는 노화방지제를 사용한다. 타이어 고무에 사용되는 노화방지제로는 아민계 화합물과 왁스를 사용하는데 내오존 성능을 향상시키기 위해 이들을 과량 사용하게 될 경우 고무 표면으로 빠르게 이동하게 되어 블루밍 현상을 일으키게 되고 타이어의 상품적 가치를 떨어뜨리게 된다.
또한, 타이어를 사용하는 기간 동안 계속적으로 고무 안에 존재하던 노화방지제는 표면 밖으로 나와 손실되어 타이어를 장기간 사용시에는 노화방지제 부족으로 인하여 내크랙성이 떨어지게 된다.
이와 같이, 타이어 고무에서는 화학적 요인인 오존으로 인한 크랙 발생을 방지하기 위해 노화방지제 종류를 달리하여 사용하거나, 내오존 성능이 우수한 폴리머를 특정 비율로 배합하여 사용하는 등 많은 노력과 연구들이 진행되고 있다. 그러나 장기적으로 내오존 성능이 우수한 노화방지제의 경우 높은 가격으로 인하여 재료비가 올라가고 기존 사용되는 노화방지제에 비해 고무 표면으로의 이동 속도가 느려 내오존 성능이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서도 고무의 내오존 성능을 향상시켜 타이어 고무를 장기간 보호할 수 있는 성능을 향상시키고, 노화방지제를 적게 사용함으로써 변색으로 인한 상품 가치 저하를 방지할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원료고무 100 중량부, 충진제 40 중량부 내지 100 중량부, 에폭시화 식물성 오일 5 중량부 내지 50 중량부, 그리고 노화방지제 1 중량부 내지 5 중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
상기 원료고무는 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 식물성 오일은 대두유, 해바라기씨유, 카놀라유, 포도씨유, 유채씨유, 팜유, 면실유, 옥수수유, 이들의 개질된 오일 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil)일 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 옥시란 산소(Oxirane Oxygen)의 함량이 상기 에폭시화 천연오일 전체 중량에 대하여 6.0 중량% 이상일 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 5 중량부 내지 30 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 디엔(Diene)의 함량이 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무 전체 중량에 대하여 8 중량% 내지 12 중량%이고, 에틸렌 반복단위와 프로필렌 반복단위의 중량 비율이 75:25 내지 50:50이고, 중량평균분자량이 30,000 g/mol 내지 50,000 g/mol일 수 있다.
상기 충진제는 카본 블랙, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 노화방지제는 아민계 노화방지제, 퀴놀린계 노화방지제, 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공한다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서도 고무의 내오존 성능을 향상시켜 타이어 고무를 장기간 보호할 수 있는 성능을 향상시키고, 노화방지제를 적게 사용함으로써 변색으로 인한 상품 가치 저하를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 원료고무 100 중량부, 충진제 40 중량부 내지 100 중량부, 에폭시화 식물성 오일 5 중량부 내지 50 중량부, 그리고 노화방지제 1 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 원료고무는 천연고무, 합성고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 충진제는 카본 블랙, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 실리카는 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 100 m2/g 내지 180 m2/g이고, CTAB 흡착 비표면적이 110 m2/g 내지 170 m2/g일 수 있다. 상기 질소흡착 비표면적 및 상기 CTAB 흡착 비표면적이 상기 범위인 실리카를 사용하는 경우 적절한 보강 효과와 함께 오염 물질의 흡착력을 높일 수 있는 고무를 제조할 수 있다.
상기 카본블랙은 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA) 이 30 m2/g내지 300 m2/g일 수 있고, 구체적으로 50 m2/g 내지 90 m2/g일 수 있다. 또한, 상기 카본블랙은 DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 60 cc/100g 내지 210 cc/100g일 수 있고, 구체적으로 80 cc/100g 내지 125cc/100g일 수 있다. 상기 질소흡착 비표면적 및 상기 DBP 흡유량이 상기 범위인 카본블랙을 사용하는 경우 적절한 보강 효과를 얻을 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 고무의 물성을 적절하게 유지하면서도 내오존 성능을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기 에폭시화 식물성 오일을 포함함에 따라, 노화방지제를 제외한 기본적인 고무 조성물의 내오존 성능이 향상되며, 이에 따라 노화방지제를 적게 사용할 수 있어 블루밍에 의한 고무 변색을 감소시킬 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 에폭시화 식물성 오일의 함량이 5 중량부 미만인 경우 미가류 물성의 무니 점도가 너무 낮을 수 있고, 50 중량부를 초과하는 경우 무니 점도가 너무 높아 타이어 제조 가공성이 저하될 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은, 식물성 오일의 지방산 불포화 결합 부분을 에폭시화시킴에 따라 에폭시기를 포함한다. 상기 식물성 오일은 대두유, 해바라기씨유, 카놀라유, 포도씨유, 유채씨유, 팜유, 면실유, 옥수수유, 이들의 개질된 오일 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 구체적으로 상기 에폭시화 식물성 오일은 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil)일 수 있다. 예를 들면, 상기 에폭시화 대두유는 상기 대두유를 50 ℃에서 과산화수소와 아세트산을 가하여 대두유의 이중 결합을 에폭시화시켜 제조할 수 있다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 불포화(unsaturated)된 이중 결합수가 일반 식물성 오일에 비하여 적기 때문에 고무 조성물에 사용할 경우 내오존 성능이 상대적으로 유리하다.
상기 에폭시화 식물성 오일은 옥시란 산소(Oxirane Oxygen)의 함량이 상기 에폭시화 천연오일 전체 중량에 대하여 6.0 중량% 이상일 수 있고, 구체적으로 6.8 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 에폭시화 식물성 오일의 옥시란 산소의 함량이 상기 에폭시화 천연오일 전체 중량에 대하여 6.0 중량% 미만인 경우 상기 오일의 연화제로서의 효과가 미미할 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)를 더 포함할 수 있다.
상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 에틸렌과 프로필렌과의 공중합체인 에틸렌 프로필렌 고무에, 소량의 제 3 성분을 도입하여 주쇄 중에 이중 결합을 가지게 함으로써, 상온(18 ℃ 내지 25 ℃)에서 액상인 에틸렌프로필렌디엔 고무이다. 상기 제 3 성분의 대표적인 예로는 에틸리덴 노보넨(ENB), 1,4-헥사디엔(1,4-HD), 다이사이클로펜타다이엔(DCP), 에틸렌, 프로필렌, 5-비닐-2-노보넨(VNB) 등을 예로 들 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물이 상기 에폭시화 식물성 오일과 함께 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무를 더 포함하는 경우, 가류제에 포함된 자유 황(free sulfur)이 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무의 가류 반응에 참여하게 되어 고무의 다른 물성들을 더욱 적절하게 유지시키면서도 내오존 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부, 구체적으로 5 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무의 함량이 5 중량부 미만인 경우 내오존 성능 향상 효과가 떨어질 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우 고무의 물성이 변화될 수 있고, 내피로 성능이 저하될 수 있다.
상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 디엔(Diene)의 함량이 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무 전체 중량에 대하여 8 중량% 내지 12 중량%이고, 구체적으로 9 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.
또한, 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 에틸렌 반복단위와 프로필렌 반복단위의 중량 비율이 75:25 내지 50:50일 수 있다.
또한, 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 중량평균분자량이 30,000 g/mol 내지 50,000 g/mol일 수 있고, 구체적으로 40,000 g/mol 내지 50,000 g/mol 일 수 있다. 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무의 중량평균분자량이 30,000 g/mol 미만인 경우 트레드 고무의 무니 점도가 너무 낮을 수 있고, 50,000 g/mol을 초과하는 경우 고무의 무니 점도가 너무 높아 가공성이 저하될 수 있다.
상기 노화방지제는 아민계 노화방지제, 퀴놀린계 노화방지제, 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구체적으로 상기 노화방지제로는 N-(1,3-디메틸부틸)-N-페닐-p-페닐렌디아민(N-(1,3-dimethylbutyl)-N-phenyl-p-phenylenediamine, 6PPD), N-페닐-N'-(1-메틸 헵틸)-p-페닐렌디아민(N-phenyl-N'-(1-methyl heptyl)-p-phenylenediamine, 8PPD), 폴리(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(Poly(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline), RD), 평균 탄소수가 35 내지 40인 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 5 중량부, 구체적으로 1 중량부 내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 상기 노화방지제의 함량이 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만인 경우 타이어 사용 시 크랙 발생에 취약할 수 있고, 5 중량부를 초과하는 경우 노화방지제로 인해 변색되어 외관 불량이 발생될 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 선택적으로 추가적인 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제 및 연화제 등의 각종의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 각종의 첨가제는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 이들의 함량은 통상적인 타이어 트레드용 고무 조성물에서 사용되는 배합비에 따르는 바, 특별히 한정되지 않는다.
상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 산화 마그네슘 등의 금속산화물을 사용할 수 있고 바람직하게 황(sulfur) 및 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl Peroxide)를 사용할 수 있다.
상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 3 중량부로 포함할 수 있고, 바람직하게 1.5 중량부 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량의 범위로 가류제를 사용하는 경우, 적절한 가황 효과로서 원료 고무가 열에 덜 민감하고 화학적으로 안정하게 해준다는 점에서 바람직하다.
상기 가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제(accelerator)를 의미한다.
상기 가류촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 가류촉진제는 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류촉진조제는 상기 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 무기계 가류촉진조제, 유기계 가류촉진조제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 무기계 가류촉진조제로는 산화아연(ZnO), 탄산아연(zinc carbonate), 산화마그네슘(MgO), 산화납(lead oxide), 수산화 칼륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 유기계 가류촉진조제로는 스테아르산, 스테아르산 아연, 팔미트산, 리놀레산, 올레산, 라우르산, 디부틸 암모늄-올레이트(dibutyl ammonium oleate), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
특히, 상기 가류촉진조제로서 상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용할 수 있으며, 이 경우 상기 산화아연이 상기 스테아르산에 녹아 상기 가류촉진제와 유효한 복합체(complex)를 형성하여, 가황 반응 중 유리한 황을 만들어냄으로써 고무의 가교 반응을 용이하게 한다.
상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 5 중량부 및 0.5 중량부 내지 3 중량부로 사용할 수 있다. 상기 산화아연과 상기 스테아르산의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가황 속도가 느려 생산성이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 스코치 현상이 발생하여 물성이 저하될 수 있다.
상기 연화제는 고무에 가소성을 부여시켜 가공을 용이하게 하기 위하여 또는 가황 고무의 경도를 저하시키기 위하여 고무 조성물에 첨가되는 것으로, 고무 배합시나 고무 제조시에 사용되는 오일류 기타 재료를 의미한다. 상기 연화제는 가공오일(Process oil) 또는 기타 고무 조성물에 포함되는 오일류를 의미한다. 상기 연화제로는 석유계 오일, 식물유지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 연화제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0 중량부 내지 150 중량부로 사용하는 것이 원료고무의 가공성을 좋게 한다는 점에서 바람직하다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 통상적인 2단계의 연속 제조 공정을 통하여 제조될 수 있다. 즉, 110 ℃ 내지 190 ℃에 이르는 최대 온도, 바람직하게는 130 ℃ 내지 180 ℃의 고온에서 열기계적 처리 또는 혼련시키는 제1 단계(비생산 단계라고 함) 및 가교결합 시스템이 혼합되는 피니싱 단계 동안, 전형적으로 110 ℃ 미만, 예를 들면 40 ℃ 내지 100 ℃의 저온에서 기계적 처리하는 제2 단계(생산 단계라고 함)를 사용하여 적당한 혼합기 속에서 제조할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 트레드(트레드 캡 및 트레드 베이스)에 한정되지 않고, 타이어를 구성하는 다양한 고무 구성 요소에 포함될 수 있다. 상기 고무 구성 요소로는 사이드월, 사이드월 삽입물, 에이펙스(apex), 채퍼(chafer), 와이어 코트 또는 이너라이너 등을 들 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된다. 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 타이어를 제조하는 방법은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.
상기 타이어는 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1: 트레드용 고무 조성물의 제조]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 하기의 실시예 및 비교예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물은 SBR/BR 블렌드 고무를 사용하고, 카본블랙 60 중량부, 액상 EPDM 10 중량부, 가공오일 20 내지 30 중량부, 대두유를 에폭시화한 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil) 10 중량부, 아민계 노화방지제 2 중량부, 퀴놀린계 노화방지제 1 중량부, 왁스 1 중량부, 산화아연 3 중량부, 스테아린산 1 중량부, 유황 2 중량부, 가류촉진제 0.5 중량부를 반바리 믹서에서 배합하고 투롤밀을 이용하여 시트화하였다. 배합된 트레드 고무는 랩몰드를 이용하여 170 ℃에서 가류 후 시험용 고무 시편을 제작하였다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
SBR 80 80 80 80 80
BR 20 20 20 20 20
카본블랙 60 60 60 60 60
가공오일 30 20 20 20 20
액상 EPDM1 - - - 10 10
SO2 - 10 - - -
ESO3 - - 10 10 10
산화아연 3 3 3 3 3
스테아린산 1 1 1 1 1
6PPD 2 2 2 2 1
RD 2 2 2 2 1
WAX 1 1 1 1 1
유황 2 2 2 2 2
가류촉진제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
1) 액상 EPDM: 디엔 함량 10 중량%, 에틸렌 반복단위와 프로필렌 반복단위의 중량 비율 75:25, 중량평균분자량 40,000 g/mol임.
2) SO: 대두유(Soybean Oil)
3) ESO: 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil)
[실험예 1: 제조된 고무 조성물의 성능 측정]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무 시편에 대하여 가류 고무의 물성, 내오존 성능 및 변색 정도를 측정하였고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
- 100 % 모듈러스(kgf/cm3)는 100 % 신장시의 인장강도로서, ISO 37 규격에 의해 측정하였고, 수치가 높을수록 우수한 강도를 나타낸다.
- 신율은 ISO 37 규격으로 측정하였고, 파단 신율을 나타낸다.
- 내오존 시험은 20 % 신장, 오존 농도 50 pphm, 40 ℃의 온도에서 72 시간 오존 노화를 시켜 시편의 오존 노화 정도를 측정하였다.
상기 오존 노화 정도는 오존 크랙 발생 정도를 관찰하여 하기의 수치로 표현하였다.
* 균열 수: A < B < C, 균열크기: 1 < 2 < 3 < 4 < 5
- 변색 평가는 배합고무를 가지고 특정 크기의 고무 시편(가로X세로X높이=3cmX10cmX1cm)을 제조한 후 상온에서 1 달간 노출 후 변색 정도를 관찰하였다.
변색 정도는 배합고무의 갈색 변화가 거의 없는 경우를 1 등급, 약간 갈색으로 변한 경우를 2 등급, 그리고, 갈색으로 눈에 띄게 변화한 경우를 3 등급으로 표시하여 나타내었다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
100% 모듈러스(kgf/cm3) 16.5 16.1 17.2 15.9 15.4
신율(%) 573 579 568 583 587
내오존 성능 C3 C3 B2 A1 A1
변색 3등급 3등급 3등급 3등급 1등급
상기 표 2를 참고하면, 비교예 2와 같이 에폭시화시키지 않은 대두유를 10 중량부 사용한 경우 비교예 1과 동일한 내오존 성능을 보였다. 반면, 실시예 1과 같이 에폭시화시킨 대두유를 10 중량부 사용한 경우 내오존 성능이 비교예 1에 비하여 향상되는 효과를 보였다.
또한, 에폭시화 대두유와 함께 액상 EPDM을 적용한 실시예 2에서는 자유 황(free sulfur)이 액상 EPDM의 가황 반응에 참여하게 되어 비교예 1과 유사한 물성을 가지면서도 내오존 성능은 월등히 우수함을 보였다.
또한, 실시예 3과 같이 에폭시화 대두유와 액상 EPDM을 적용하고 아민계 노화방지제 6PPD와 RD 함량을 감량한 경우에도 비교예 1 보다 내오존 성능이 우수하였고, 노화방지제를 적게 사용함으로써 블루밍에 의한 변색이 크게 줄어들었다.
따라서, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 내오존 성능이 향상되어 타이어 그루브에 발생되는 오존 크랙을 방지할 수 있으며, 노화방지제를 적게 사용하여 변색으로 인한 상품성 저하를 방지할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 원료고무 100 중량부,
    충진제 40 중량부 내지 100 중량부,
    에폭시화 식물성 오일 5 중량부 내지 50 중량부, 그리고
    노화방지제 1 중량부 내지 5 중량부
    를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료고무는 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식물성 오일은 대두유, 해바라기씨유, 카놀라유, 포도씨유, 유채씨유, 팜유, 면실유, 옥수수유, 이들의 개질된 오일 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시화 식물성 오일은 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil)인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시화 식물성 오일은 옥시란 산소(Oxirane Oxygen)의 함량이 상기 에폭시화 천연오일 전체 중량에 대하여 6.0 중량% 이상인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 5 중량부 내지 30 중량부를 더 포함하는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무는 디엔(Diene)의 함량이 상기 액상 에틸렌프로필렌디엔 고무 전체 중량에 대하여 8 중량% 내지 12 중량%이고,
    에틸렌 반복단위와 프로필렌 반복단위의 중량 비율이 75:25 내지 50:50이고,
    중량평균분자량이 30,000 g/mol 내지 50,000 g/mol인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진제는 카본 블랙, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 노화방지제는 아민계 노화방지제, 퀴놀린계 노화방지제, 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어.
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