KR20210155975A - 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 천연고무 50 중량부 내지 90 중량부 및 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 10 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 고분산성 실리카 5 중량부 내지 50 중량부 및 카본블랙 5 중량부 내지 50중량부를 포함하는 보강성 충진제, 그리고 대두유(Soybean oil) 2 중량부 내지 30 중량부를 포함한다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 타이어 마모 성능의 트레이드-오프(Trade-Off) 발생을 최소화하면서, 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 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 상세하게는 타이어 마모 성능의 트레이드-오프(Trade-Off) 발생을 최소화하면서, 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것이다.
유럽연합(EU)의 라벨링 및 최소규제치 적용이 트럭-버스용 타이어에도 적용되면서, 전통적으로 요구되는 타이어 마모 성능뿐만 아니라, 차량의 연비, 젖은 노면 제동력에 대한 성능이 필수적인 요소가 되었다.
또한, 수많은 환경 규제와 더불어 자동차 업체에서는 추가적으로 라벨링 성능뿐만 아니라 핸들링 성능에 대한 요구 역시 높아지고 있는 실정이다.
차량에서 실제로 지면과 직접 접촉하는 부위인 트레드는 타이어의 마모, 연비, 젖은 노면 제동성능, 핸들링 성능을 크게 지배하는 부위이다. 그러나, 타이어 트레드의 특성상 마모, 연비, 젖은 노면 제동력, 핸들링 각각의 성능이 트레이드-오프(Trade-Off)되는 특성을 가지고 있기 때문에 각 성능이 균형을 이루는 것이 가장 중요하다.
트럭-버스용 타이어의 경우 고하중 조건의 주행 특성에 따른 내구 성능 및 타이어의 수명과 직결되는 마모 성능이 중요시 되어 주로 천연고무와 카본블랙을 충진제로 하는 고무 조성물을 개발하고 사용해왔다. 그러나 천연고무와 카본블랙을 충진제로 하는 고무 조성물만으로는 회전저항 및 젖은 노면 제동 성능을 모두 만족시킬 수 없다.
종래의 기술에서는 트레드용 고무 조성물은 일반적으로 천연고무와 카본블랙을 사용하는 것이 일반적이며, 노면 제동성의 향상을 위해서는 보강성 충진제를 증량하는 것이 가장 쉬운 방법이지만, 이 경우 충진제간 결합에 의해 손실 에너지가 증가하기 때문에 저연비 성능이 저하된다. 저연비 성능과 젖은 노면 제동력을 동시에 향상시키기 위해서는 충진제로 실리카 적용, 핸들링 성능 향상을 위하여 합성고무를 적용한 경우 전통적인 천연고무와 카본블랙을 사용 할 때와 비교하여 마모 성능이 저하된다. 또한 실리카와 천연고무 간의 친화력이 낮아 분산과 가공에 어려워 공정오일 또는 연화제의 적용이 필요한데, 대표적으로 사용되는 TDAE(treated distillate aromatic extracts: 처리된 증류 방향족 추출물)을 적용한 경우 트레드의 마모 및 절삭 저항 성능의 감소를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 타이어 마모 성능의 트레이드-오프(Trade-Off) 발생을 최소화하면서, 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 천연고무 50 중량부 내지 90 중량부 및 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 10 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 고분산성 실리카 5 중량부 내지 50 중량부 및 카본블랙 5 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 보강성 충진제, 그리고 대두유(Soybean oil) 2 중량부 내지 30 중량부를 포함하는 트레드용 고무 조성물을 제공한다.
상기 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 10 중량% 내지 60 중량%이고, 부타디엔 내 비닐 함량이 10 중량% 내지 70 중량%이고, 유리전이온도(Tg)가 -70 ℃내지 -40 ℃이고, 중량평균분자량이 400,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol이고, 분자량 분포가 3.0 이하일 수 있다.
상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 60 mg/g 내지 120 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 100 cc/100g 내지 160 cc/100g이고, 틴트(TINT) 값이 110 내지 140일 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 황(sulfur) 함량이 15 중량% 내지 20 중량%이고, 중량평균분자량이 480 g/mol 내지 520 g/mol인 디설파이드(disulfide)계 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다.
상기 대두유는 비중이 0.91 내지 0.925이고, 요오드값이 110 내지 160이고, 비누화값이 165 내지 210일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공한다.
본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 타이어 마모 성능의 트레이드-오프(Trade-Off) 발생을 최소화하면서, 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연고무 50 중량부 내지 90 중량부 및 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 10 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 고분산성 실리카 5 중량부 내지 50 중량부 및 카본블랙 5 중량부 내지 50중량부를 포함하는 보강성 충진제, 그리고 대두유(Soybean oil) 2 중량부 내지 30 중량부를 포함한다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 타이어 마모 성능의 트레이드-오프(Trade-Off) 발생을 최소화하면서 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능 및 핸들링 성능 향상을 목적으로, 천연고무에 합성고무와 충진제로서 실리카를 일부 적용하여 회전저항, 젖은 노면 제동력, 핸들링 성능을 향상시키고, 천연오일을 적용하여 마모 성능까지 균형을 이루도록 한 것이다.
상기 원료고무는 천연고무 및 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 포함할 수 있다.
상기 천연고무는 일반적인 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다. 상기 일반적인 천연고무는 천연고무로서 알려진 것이면 어느 것이라도 사용될 수 있고, 원산지 등이 한정되지 않는다. 상기 천연고무는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트랜스-1,4-이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다.
상기 천연고무는 원료고무 100 중량부 중 50 중량부 내지 90 중량부로 포함될 수 있다. 상기 천연고무가 50 중량부 미만으로 포함될 경우에는 결정화 구조를 가지는 천연고무 본연의 특성이 미미할 수 있고, 90 중량부를 초과할 경우에는 합성고무와의 혼용성 측면에서 불리할 수 있다.
동시에 사용된 상기 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 10 중량% 내지 60 중량%이고, 부타디엔 내 비닐 함량이 10 중량% 내지 70 중량%이고, 유리전이온도(Tg)가 -70 ℃ 내지 -40 ℃이고, 중량평균분자량이 400,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol이고, 분자량 분포가 3.0 이하이며, 연속식 방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 상기 특성을 갖는 스티렌-부타디엔 고무를 사용하는 경우 타이어 트레드의 히스테리시스가 높아지므로 젖은 노면 제동력과 핸들링에 유리하다.
상기 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 상기 원료고무 100 중량부중 10 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 타이어 마모 성능의 트레이드-오프 발생을 최소화하면서, 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동 성능, 핸들링 성능 향상시키고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다.
이와 같이, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 내구 및 마모 성능에 유리한 천연고무에 젖은 노면 제동력과 핸들링에 유리한 유리전이온도(Tg)를 가진 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무를 일정량 첨가하고, 보강성 충진제로는 회전저항과 일부 젖은 노면 제동력을 향상시키며 동시에 마모 성능 트레이드-오프(Trade-Off)를 최소화하기 위하여 카본블랙과 실리카를 동시 적용한 것이다.
구체적으로, 상기 타이어의 젖은 노면 제동력 및 핸들링 성능을 향상시키기 위해서 그립(Grip) 성능이 우수한 합성고무와 실리카를 사용하게 된다. 그러나 천연고무 보다 유리전이온도(Tg)가 높은 합성고무와 실리카를 함유한 고무 조성물의 경우 내마모 성능의 저하가 우려되기 때문에 일반적으로 트럭-버스용 타이어 트레드로서 적용은 어렵다. 그로 인하여 전체적인 충진제의 함량과 카본블랙/실리카 비율의 적정화가 필요하다.
상기 고분산성 실리카는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로 20 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 고분산성 실리카의 함량이 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만인 경우 젖은 노면 제동 성능 효과가 미미할 수 있고, 50 중량부를 초과하는 경우 실리카의 분산에 문제가 있을 수 있다.
상기 카본블랙은 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 카본블랙의 함량이 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만인 경우 마모 및 보강성에 문제가 있을 수 있고, 50 중량부를 초과하는 경우 분산과 발열성능에 문제가 있을 수 있다.
상기 실리카는 본 발명의 목적에 적합한 트레드 고무 조성물을 얻기 위해서 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 160 ㎡/g 내지 180 ㎡/g이고, CTAB값이 150 ㎡/g 내지 170 ㎡/g, DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 180 cc/100g 내지 200 cc/100g인 고분산성 실리카일 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 추가적으로 상기 실리카의 분산성 향상을 위해 실란 커플링제를 더 사용할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 황(sulfur) 함량이 15 중량% 내지 20 중량%이고, 중량평균분자량이 480 g/mol 내지 520 g/mol인 디설파이드(disulfide)계 실란 커플링제일 수 있다. 이러한 특성을 갖는 실란 커플링제를 사용하는 경우 열안정성이 높아 혼합 시 유리하다.
상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 60 mg/g 내지 120 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 100 cc/100g 내지 160 cc/100g이고, 틴트(TINT) 값이 110 내지 140일 수 있다. 이러한 특성을 갖는 카본블랙을 사용하는 경우 컴파운드의 발열과 마모성능을 향상시키는데 유리하다.
한편, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기 실리카로 인하여 저하되는 마모 성능을 천연오일을 적용하여 보완한 것이다. 구체적으로, 가공성과 보강성 충진제의 분산을 위하여 적용되는 공정오일을 친환경 대두유(Soybean Oil)로 대체하여 적용하면, 비-방향족 유형의 공정오일로 인해 발생하는 트레드의 마모 및 절삭 저항 성능의 저하와 같은 타 물성을 보완하고 유리전이온도(Tg) 감소로 인해 발열 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 대두유는 비중이 0.91 내지 0.925이고, 요오드값이 110 내지 160이고, 비누화값이 165 내지 210일 수 있다. 이러한 특성을 가지는 대두유를 사용하는 경우 타 성능의 트레이드 오프 없이 효과적인 분산에 유리하다.
또한 상기 대두유는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 2 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로 2 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 대두유의 함량이 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 2 중량부 미만인 경우 효과적으로 분산이 되지않을 수 있고, 30 중량부를 초과하는 경우 컴파운드의 인열강도 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 선택적으로 추가적인 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 노화방지제 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 가류제를 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가류제를 사용할 수 있다. 상기 유황 가류제로는 구체적으로 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수 있다.
상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.0 중량부로 포함되는 것이 적절한 가황 효과로서 원료고무가 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 술펜아미드계 가류촉진제로는, 예컨대 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS), N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질술펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸술펜아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 술펜아미드계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티아졸계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아질디설파이드(MBTS), 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티아졸계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티우람계 가류촉진제로는, 예컨대 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티우람계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 티오우레아계 가류촉진제로는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티오우레아계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 구아니딘계 가류촉진제로는, 예컨대 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구아니딘계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 디티오카르밤산계 가류촉진제로는, 예컨대 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 펜타메틸렌디티오카르밤산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연 디벤질디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르밤산피페리딘, 디메틸디티오카르밤산셀레늄, 디에틸디티오카르밤산텔루늄, 디아밀디티오카르밤산카드뮴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디티오카르밤산계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 가류촉진제로는, 예컨대 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 이미다졸린계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물을 사용할 수 있고, 상기 크산테이트계 가류촉진제로는, 예컨대 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 가류촉진제는 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1.0 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 3.0 중량부로 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 산소에 의해서 타이어가 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키기 위하여 사용되는 첨가제이다. 상기 노화방지제로는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 이미다졸계, 카르밤산 금속염, 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
상기 아민계 노화방지제로는 N-페닐-N'-(1,3-디메틸)-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(6PPD), N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(3PPD), N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디아릴-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-사이클로헥실 p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-옥틸-p-페닐렌디아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 페놀계 노화방지제로는 페놀계인 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-이소부틸리덴-비스(4,6-디메틸페놀), 2,6-디-t-부틸-p-크레졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 퀴놀린계 노화방지제로는 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 그 유도체를 사용할 수 있고, 구체적으로 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-아닐리노-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-도데실-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 왁스로는 바람직하게 왁시 하이드로카본을 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 노화 방지 작용 이외에 고무에 대한 용해도가 커야 하고, 휘발성이 작고 고무에 대하여 비활성이어야 하며, 가황을 저해하지 않아야 한다는 등의 조건을 고려할 때, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 포함될 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 트럭 타이어 또는 버스 타이어일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 상기 타이어는 LTR(light truck radial) 타이어, UHP(ultra-high performance) 타이어, 경주용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 승용차용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 레디얼 타이어인 것이 바람직하다.
또한, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기 타이어의 트레드(트레드 캡 및 트레드 베이스)에 한정되지 않고, 타이어를 구성하는 다양한 고무 구성 요소로 제조될 수 있다. 상기 고무 구성 요소로는 사이드월, 사이드월 삽입물, 에이펙스(apex), 채퍼(chafer), 와이어 코트 또는 이너라이너 등을 들 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: 고무 조성물의 제조]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 실시예 및 비교예에 따른 타이어 고무 조성물을 통상의 타이어 제조방법에 따라 제조하였다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2 실시예 3
천연고무 100 80 80 80 80 80
용액중합 스티렌-부타디엔 고무1) - 20 20 20 20 20
실리카2) - 55 55 55 30 15
커플링제4) - 5 5 5 2.5 1
카본블랙3) 50 - - - 25 40
비-방향족 석유계 오일5) - - 5 - - -
대두유6) - - - 5 5 5
산화 아연 3 3 3 3 3 3
스테아린산 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
유황 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
촉진제 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
1) 용액중합 스티렌-부타디엔 고무: 연속식 방법에 의해 제조된 용액중합 스티렌 부타디엔고무, 스티렌 함량 26 중량%, 부타디엔 내 비닐 함량 19 중량%, 유리전이온도 -53 ℃, 중량평균분자량 400,000 g/mol, 분자량 분포 2.19
2) 실리카: CTAB 160 m2/g, N2SA 175 m2/g인 고분산성 침강 실리카
3) 카본블랙: 요오드 흡착가 115 mg/g, DBP 흡유량 135cc/100g, 틴트(TINT) 120%
4) 커플링제: 황(Sulfur) 함량 16 중량%, 중량평균분자량 485 g/mol인 디설파이드(disulfide)계 실란 커플링제
5) 비-방향족 석유계 오일: TDAE(treated distillate aromatic extracts) 오일
6) 대두유: 비중 0.91, 요오드값 130, 비누화값 191인 대두유
[실험예: 제조된 고무 조성물의 물성 측정]
상기 제조예에서 제조된 고무 조성물의 물성을 ASTM 규정에 의거하여 측정하였고, 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서 성능지수는 트럭용 315/70R22.5 규격으로 제조하여 평가하였다.
물성 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2 실시예 3
혼합 가공성
(무니점도)1) 		60 80 70 70 62 59
경도2) 65 72 70 72 71 70
300% 모듈러스 179 181 170 172 174 175
LRR 성능지수3) 100 103 101 104 103 100
Wet 성능지수 100 115 112 112 110 105
내마모 성능지수 100 85 83 86 89 90
1) 무니점도: 가공성을 나타내는 지표로, 숫자가 작을수록 가공성에 유리함.
2) 경도는 높을 수록 핸들링에 유리함.
3) Wet 성능, LRR 성능 및 내마모 성능 지수는 실시예를 100 기준하여 나타낸 인덱스(Index) 값으로 수치가 클수록 유리함.
상기 표 2를 참조하면, 실리카 및 대두유를 동시에 적용한 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 LRR 성능, 웨트 그립(Wet Grip) 성능이 향상되었으며, 실리카 적용으로 인한 가공성, 마모 성능 저하가 보완되었음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1에 비하여 경도 향상으로 핸들링 성능도 향상되었음을 알 수 있다.
특히, 실시예 2의 경우, 실시예 1 및 실시예 3에 비하여 가공성, 경도, LRR 성능, 웨트 그립(Wet Grip) 성능 및 마모 성능이 전반적으로 균형을 이루고 있음을 확인할 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 (6)

  1. 천연고무 50 중량부 내지 90 중량부 및 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 10 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부,
    고분산성 실리카 5 중량부 내지 50 중량부 및 카본블랙 5 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 보강성 충진제, 그리고
    대두유(Soybean oil) 2 중량부 내지 30 중량부
    를 포함하는 트레드용 고무 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속식 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 10 중량% 내지 60 중량%이고, 부타디엔 내 비닐 함량이 10 중량% 내지 70 중량%이고, 유리전이온도(Tg)가 -70 ℃ 내지 -40 ℃이고, 중량평균분자량이 400,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol이고, 분자량 분포가 3.0 이하인 것인 트레드용 고무 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 60 mg/g 내지 120 mg/g이고, DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 100 cc/100g 내지 160 cc/100g이고, 틴트(TINT) 값이 110 내지 140인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 황(sulfur) 함량이 15 중량% 내지 20 중량%이고, 중량평균분자량이 480 g/mol 내지 520 g/mol인 디설파이드(disulfide)계 실란 커플링제를 더 포함하는 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대두유는 비중이 0.91 내지 0.925이고, 요오드값이 110 내지 160이고, 비누화값이 165 내지 210인 것인 타이어 트레드용 고무 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어.

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