KR20220060588A - Rubber composition for tire tread and tire comprising the rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것으로, 탄화수소계 수지, 고시스 부타디엔 고무 및 고트랜스 부타디엔 고무등을 적절히 혼배합함으로써, 젖은 노면 및 마른 노면에서의 제동 성능을 유지하면서 마모 성능을 크게 향상시킬 수 있는 사계절용 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition for a tire tread and a tire comprising the same, by appropriately mixing hydrocarbon-based resin, high-cis butadiene rubber, and high-trans butadiene rubber, etc., while maintaining braking performance on wet and dry road surfaces It relates to a rubber composition for an all-season tire tread, which can significantly improve wear performance, and a tire comprising the same.
석유 고갈로 인한 고유가 문제와 더불어 지구 온난화 및 미세먼지 등으로 인하여 전세계적으로 환경 문제가 큰 이슈가 되면서 자동차 산업에서는 이러한 환경 문제를 개선하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. In addition to the problem of high oil prices due to depletion of oil, as environmental problems have become a major issue worldwide due to global warming and fine dust, the automobile industry is making great efforts to improve these environmental problems.
특히, 사계절용 타이어는 젖은 노면에서의 제동 성능, 마모 성능 및 빙설 노면에서의 제동 성능이 모두 요구된다. 하지만 이러한 젖은 노면 제동 성능, 마모 성능과 빙설 노면에서의 제동 성능은 상반된 성능으로, 젖은 노면에서의 제동 성능 향상을 위해 컴파운드의 유리전이온도(Tg)를 높이거나, 보강제 함량을 높이게 될 경우, 고무 컴파운드의 기계적 물성은 향상되지만, 빙설 노면에서의 제동 성능은 저하된다.In particular, all-season tires require braking performance on a wet road surface, abrasion performance on a wet road surface, and braking performance on an ice-snow road surface. However, these wet road braking performance and wear performance and braking performance on icy and snowy road surfaces have opposite performances. The mechanical properties of the compound are improved, but the braking performance on icy and snowy roads is reduced.
이처럼 한 가지 성능이 향상되면 다른 성능이 불리해지는 트레이드-오프(Trade-Off) 관계에 있는 젖은 노면에서의 제동 성능 및 마른 노면에서의 제동 성능을 동시에 향상시키는 것에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.As such, research on improving braking performance on a wet road surface and braking performance on a dry road surface at the same time, which has a trade-off relationship in which another performance becomes disadvantageous when one performance is improved, is continuously being conducted.
한편, 차량에서 발생하는 배출가스를 줄이기 위해서 차를 구성하는 모든 구성품들의 경량화가 필요하다. 특히, 차량의 구성품 중 일부인 타이어의 구조 경량화를 위해서는 타이어의 성능 저하 없이 경량화 소재를 적용하는 것이 필요하다. 따라서 노면과 맞닿는 부분인 트레드 컴파운드의 마모 성능 향상으로 트레드 두께 감소시킴으로써 타이어의 중량을 줄이는 기술 개발이 요구된다.On the other hand, in order to reduce the exhaust gas generated from the vehicle, it is necessary to reduce the weight of all components constituting the vehicle. In particular, in order to lighten the structure of a tire, which is a part of a vehicle component, it is necessary to apply a lightweight material without degrading the performance of the tire. Therefore, it is necessary to develop a technology to reduce the weight of the tire by reducing the tread thickness by improving the wear performance of the tread compound, which is the part in contact with the road surface.
이러한 문제점을 해결하기 위한 대안 중 하나인 부타디엔 고무 함량을 높여 컴파운드 고무 조성물의 유리전이온도를 낮게 설계하는 것은 마른 또는 젖은 노면에서의 제동 성능을 저하시키고, 상기 대안 중 다른 하나인 마모 성능을 향상시키는 적절한 보강제 함량과 낮은 유리전이온도를 갖는 스티렌-부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 적절히 사용하는 것은 가공성이 어려운 문제점이 있다. 따라서 상기 문제점들을 해결하기 위해 특정 탄화수소계 수지를 포함하는 조성물에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.Designing a low glass transition temperature of the compound rubber composition by increasing the content of butadiene rubber, which is one of the alternatives for solving this problem, reduces braking performance on dry or wet road surfaces, and improves wear performance, which is another one of the alternatives. Proper use of styrene-butadiene rubber and butadiene rubber having an appropriate reinforcing agent content and a low glass transition temperature has a problem of difficult processability. Therefore, in order to solve the above problems, research on a composition including a specific hydrocarbon-based resin is continuously being made.
본 발명의 목적은, 고시스 부타디엔 고무, 고트랜스 부타디엔 고무, 및 탄화수소계 수지, 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 적절한 조성비로 혼배합함으로써, 젖은 노면 및 마른 노면에서의 제동 성능을 유지하면서 마모 성능을 크게 향상시킬 수 있는 사계절용 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to significantly improve wear performance while maintaining braking performance on wet and dry road surfaces by mixing high-cis butadiene rubber, high trans butadiene rubber, hydrocarbon-based resin, and solution polymerization styrene-butadiene rubber in an appropriate composition ratio. It is to provide a rubber composition for all-season tire treads that can be improved.
본 발명의 다른 목적은, 고시스 부타디엔 고무, 고트랜스 부타디엔 고무, 및 탄화수소계 수지, 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 적절한 조성비로 혼배합함으로써, 젖은 노면 및 마른 노면에서의 제동 성능을 유지하면서 마모 성능을 크게 향상시킬 수 있는 사계절용 타이어 트레드용 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to improve abrasion performance while maintaining braking performance on wet and dry road surfaces by mixing high-cis butadiene rubber, high trans butadiene rubber, hydrocarbon-based resin, and solution polymerization styrene butadiene rubber in an appropriate composition ratio. It is to provide a tire comprising a rubber composition for all-season tire tread, which can be greatly improved.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Moreover, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations thereof indicated in the appended claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100 중량부, 보강성 충진제 100 내지 150 중량부 및 탄화수소계 수지 30 내지 70중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물로, 상기 원료고무는, 상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무 10 내지 35중량부, 고시스 부타디엔 고무 55 내지 75중량부 및 고트랜스 부타디엔 고무 5 내지 15중량부를 포함한다.In one embodiment of the present invention for achieving the above object, solution polymerization styrene-butadiene rubber and raw material rubber containing butadiene rubber 100 parts by weight, reinforcing filler 100 to 150 parts by weight, and hydrocarbon-based resin 30 to 70 parts by weight. A rubber composition for a tire tread, wherein the raw rubber includes 10 to 35 parts by weight of the solution-polymerized styrene-butadiene rubber, 55 to 75 parts by weight of a high-cis butadiene rubber, and 5 to 15 parts by weight of a high-trans butadiene rubber.
본 발명의 목적은, 고시스 부타디엔 고무, 고트랜스 부타디엔 고무, 및 탄화수소계 수지, 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 적절한 조성비로 혼배합함으로써, 젖은 노면 및 마른 노면에서의 제동 성능을 유지하면서 마모 성능을 크게 향상시킬 수 있는 사계절용 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to significantly improve wear performance while maintaining braking performance on wet and dry road surfaces by mixing high-cis butadiene rubber, high trans butadiene rubber, hydrocarbon-based resin, and solution polymerization styrene-butadiene rubber in an appropriate composition ratio. It is to provide a rubber composition for all-season tire treads that can be improved.
본 발명의 다른 목적은, 고시스 부타디엔 고무, 고트랜스 부타디엔 고무, 및 탄화수소계 수지, 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 적절한 조성비로 혼배합함으로써, 젖은 노면 및 마른 노면에서의 제동 성능을 유지하면서 마모 성능을 크게 향상시킬 수 있는 사계절용 타이어 트레드용 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to improve abrasion performance while maintaining braking performance on wet and dry road surfaces by mixing high-cis butadiene rubber, high trans butadiene rubber, hydrocarbon-based resin, and solution polymerization styrene butadiene rubber in an appropriate composition ratio. It is to provide a tire comprising a rubber composition for all-season tire tread, which can be greatly improved.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while explaining the specific contents for carrying out the invention below.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in more detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out, but this is only an example, and the scope of the present invention is defined by the following contents Not limited.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100 중량부, 보강성 충진제 100 내지 150 중량부 및 탄화수소계 수지 30 내지 70중량부를 포함할 수 있다.The rubber composition for a tire tread according to the present invention may include 100 parts by weight of a raw rubber including solution polymerization styrene-butadiene rubber and butadiene rubber, 100 to 150 parts by weight of a reinforcing filler, and 30 to 70 parts by weight of a hydrocarbon-based resin. .
이하에서는, 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail.
[원료 고무][Raw Raw Material]
본 발명에 따른 원료 고무는 합성 고무를 포함할 수 있다.The raw rubber according to the present invention may include synthetic rubber.
본 발명에 따른 합성 고무는 고시스 부타디엔 고무, 고트랜스 부타디엔 고무 및 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무를 포함할 수 있다. The synthetic rubber according to the present invention may include high cis butadiene rubber, high trans butadiene rubber, and solution polymerization styrene-butadiene rubber.
본 발명에 따른 고시스 부타디엔 고무는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 55 내지 75 중량부를 포함할 수 있다. The gosis butadiene rubber according to the present invention may contain 55 to 75 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
본 발명에 따른 고시스 부타디엔 고무는 네오디뮴 부타디엔 고무(Nd-BR)일 수 있고, 시스 함량이 96% 이상일 수 있다. The high cis butadiene rubber according to the present invention may be neodymium butadiene rubber (Nd-BR), and the cis content may be 96% or more.
상기 고시스 부타디엔 고무는 고시스 함량을 가짐으로써, 후술할 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무와 혼용시 상용 온도는 -70℃까지 기대할 수 있고, 점성이 뛰어나 내마모성에 대한 보강 효과가 두드러질 수 있다. Since the high-cis butadiene rubber has a high-cis content, when mixed with a solution polymerization styrene-butadiene rubber to be described later, a commercial temperature can be expected up to -70° C.
상기 고시스 부타디엔 고무의 유리전이온도(Tg)는 -110 내지 -100℃에 해당할 수 있다. 상기 고시스 부타디엔 고무의 유리전이온도가 상기 수치범위보다 낮을 경우, 고무 컴파운드의 가공성이 어려워지는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 수치범위를 초과할 경우, 타이어의 마모 성능이 악화될 수 있다.The glass transition temperature (Tg) of the gocis butadiene rubber may correspond to -110 to -100 °C. When the glass transition temperature of the gosys butadiene rubber is lower than the numerical range, the processability of the rubber compound may become difficult, and if it exceeds the numerical range, the wear performance of the tire may deteriorate.
상기 고시스 부타디엔 고무의 중량 평균 분자량(Mw)은 200,000 내지 700,000g/mol이다. 상기 중량 평균 분자량은 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 종량 분율로 평균하여 얻어지는 평균 분자량을 의미하며, 이는 광 산란법, 초 원심법에 의해 측정될 수 있다.The weight average molecular weight (Mw) of the gosis butadiene rubber is 200,000 to 700,000 g/mol. The weight average molecular weight refers to an average molecular weight obtained by averaging the molecular weights of component molecular species of a high molecular weight compound having a molecular weight distribution as a specific weight fraction, which may be measured by a light scattering method or an ultracentrifugal method.
상기 고트랜스 부다티엔 고무는 원료 고무 100 중량부에 대하여 5 내지 15중량부만큼 포함할 수 있다.The high trans butathiene rubber may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
본 발명에 따른 고트랜스 부타디엔 고무는, 리튬-폴리부타디엔 고무(Li-BR)에 해당할 수 있다. 상기 고트랜스 부타디엔 고무는 회분식 방법으로 중합됨으로써 음이온 중합 반응으로 생성될 수 있다. 이러한 음이온 중합 반응이 진행됨으로써, 말단 변성이 가능하기 때문에 실리카와 상호작용이 증가하여 연비 성능을 향상시킬 수 있다.The high trans butadiene rubber according to the present invention may correspond to lithium-polybutadiene rubber (Li-BR). The high trans butadiene rubber may be produced by an anionic polymerization reaction by polymerization in a batch method. As the anionic polymerization reaction proceeds, since terminal modification is possible, interaction with silica increases, thereby improving fuel efficiency.
상기 고트랜스 부타디엔 고무의 유리전이온도는 -90 내지 -60℃에 해당할 수 있다.The glass transition temperature of the high trans butadiene rubber may correspond to -90 to -60 °C.
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무는 원료 고무 100 중량부에 대하여 10 내지 35중량부만큼 포함할 수 있다. The solution polymerization styrene-butadiene rubber may be included in an amount of 10 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 스티렌 함량은 10 내지 20 중량일 수 있다. 상기 스테렌 함량이 상기 범위를 초과할 경우 타이어의 내마모 성능을 극대화하는데 어려움이 발생할 수 있고, 상기 범위 미만일 경우 혼합물 제조시 가공성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. The styrene content of the solution polymerization styrene-butadiene rubber may be 10 to 20 weight. When the sterene content exceeds the above range, it may be difficult to maximize the wear resistance performance of the tire, and if it is below the above range, there may be a problem in that processability is deteriorated during the preparation of the mixture.
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 비닐(Vinyl) 함량은 20 내지 30중량%일 수 있다. 한편, 스티렌 비닐기의 함량이 증가할수록, 젖은 노면 제동 성능이 유리해질 수 있다.The vinyl (Vinyl) content of the solution polymerization styrene-butadiene rubber may be 20 to 30% by weight. On the other hand, as the content of the styrene vinyl group increases, wet road braking performance may be advantageous.
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 유리전이온도(Tg)는 -70 내지 -55℃에 해당할 수 있다. The solution-polymerized styrene-butadiene rubber may have a glass transition temperature (Tg) of -70 to -55°C.
한편, 본 발명에 따른 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무는 회분식 방법(Batch Process)에 의해 제조될 수 있다. 상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무는, 연속식 방법에 의하여 제조된 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무와 달리, 음이온 중합 반응으로 중합되어 말단 변성이 가능하기 때문에 변성된 말단에 의한 폴리머-필러 상호작용(Polymer-Filler interaction)이 강화됨으로써 저연비 성능을 개선시킬 수 있다.Meanwhile, the solution polymerization styrene-butadiene rubber according to the present invention may be prepared by a batch process. The solution-polymerized styrene-butadiene rubber, unlike the solution-polymerized styrene-butadiene rubber manufactured by the continuous method, is polymerized through an anionic polymerization reaction to allow terminal modification, so the polymer-filler interaction by the modified terminal (Polymer- Filler interaction) can be strengthened to improve fuel economy performance.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연 고무를 포함하지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 천연 고무는 자연에서 얻을 수 있는 고무를 총칭하는 것으로, 원산지 등이 한정되지 않는다. 상기 천연 고무는 일반 천연 고무 및 변성 천연 고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 천연 고무는 시스-1,4-폴리이소프렌(cis-1,4-polyisoprene)을 주요하게 포함하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 트랜스-1,4-폴리이소프렌(trans-1,4-polyisoprene)을 포함할 수 있다.The rubber composition for a tire tread according to the present invention may not contain natural rubber. Specifically, the natural rubber is a generic term for rubber that can be obtained from nature, and the country of origin is not limited. The natural rubber may include at least one selected from the group consisting of general natural rubber and modified natural rubber. The natural rubber mainly includes, but is not limited to, cis-1,4-polyisoprene, and trans-1,4-polyisoprene (trans-1,4-polyisoprene). ) may be included.
상기 변성 천연고무는, 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 변성 천연고무는 에폭시화 천연고무(ENR), 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등을 포함할 수 있다.The modified natural rubber means that the general natural rubber is modified or refined. For example, the modified natural rubber may include epoxidized natural rubber (ENR), deproteinized natural rubber (DPNR), hydrogenated natural rubber, and the like.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 천연 고무를 포함하지 않음으로써, 합성 고무들 간의 혼화성(Compatibility)이 좋아지는 효과가 있어 고무의 가공성이 용이해질 수 있다.Since the rubber composition for a tire tread according to the present invention does not contain natural rubber, compatibility between synthetic rubbers is improved, so that processability of the rubber may be facilitated.
[보강성 충진제][Reinforcing Filler]
본 발명에 따른 보강성 충진제는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 100 내지 150 중량부를 포함할 수 있다. 상기 보강성 충진제는 실리카에 해당할 수 있고, 추가적으로 카본블랙이 첨가될 수 있다. 상기 보강성 충진제가 상기 수치 범위 미만일 경우, 타이어 트레드의 중요한 특성인 제동성능 및 조정 안정성능이 저감되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우, 회전저항이 커지는 문제점이 발생할 수 있다.The reinforcing filler according to the present invention may include 100 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber. The reinforcing filler may correspond to silica, and carbon black may be additionally added. When the reinforcing filler is less than the numerical range, braking performance and adjustment stability, which are important characteristics of the tire tread, may be reduced.
본 발명에 따른 보강성 충진제는 카본블랙 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 통상 타이어 트레드용 고무 조성물에서 보강제로 사용되는 실리카는 보강 성능은 우수하지만 타이어 트레드용 고무 조성물의 내마모 성능을 저하시킬 우려가 있다. The reinforcing filler according to the present invention may include at least one selected from the group consisting of carbon black and silica. Silica, which is usually used as a reinforcing agent in a rubber composition for a tire tread, has excellent reinforcing performance, but may deteriorate the abrasion resistance of the rubber composition for a tire tread.
따라서, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 내마모 성능 저하의 우려가 없고, 보강 성능 면에서도 실리카에 비해 우수한 카본 블랙을 혼합 사용함으로써, 트레이드 오프(Trade-Off)의 관계에 있는 내마모 성능의 저하 없이 저회전 저항 성능 및 연비 성능과 함께 내구 성능을 균형 있게 향상시킬 수 있다. Accordingly, the rubber composition for a tire tread according to the present invention does not have a risk of deterioration in abrasion resistance, and uses carbon black that is superior to silica in terms of reinforcing performance. Durability performance can be improved in a balanced way along with low rolling resistance performance and fuel economy performance without degradation of
구체적으로, 상기 실리카의, BET 표면적은 160 내지250m2/g이고, DBP 흡유량은 180 내지 250cc/100g에 해당할 수 있다. Specifically, the silica may have a BET surface area of 160 to 250 m 2 /g, and a DBP oil absorption of 180 to 250 cc/100 g.
본 발명에 따른 실리카는 침강성 실리카일 수 있다. 상기 침강성 실리카는 분산을 용이하게 하여 내마모 성능을 향상시키고, 젖은 노면에서의 제동 성능을 동시에 향상시킬 수 있다.The silica according to the present invention may be precipitated silica. The precipitated silica may improve abrasion resistance performance by facilitating dispersion and simultaneously improve braking performance on a wet road surface.
이와 같은 물성적 요건을 만족시키는 실리카는 넓은 비표면적으로 인하여 타이어 트레드용 고무 조성물의 보강성 및 내마모 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 실리카의 BET 표면적이 상기 수치 범위 미만일 경우 타이어의 내마모 성능을 확보하는데 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 내마모 성능을 확보할 수 있으나 혼합물 제조 시 가공성 저하의 문제가 생길 수 있다.Silica, which satisfies these physical property requirements, can improve reinforcing properties and abrasion resistance of the rubber composition for a tire tread due to its large specific surface area. When the BET surface area of the silica is less than the above numerical range, there may be a problem in securing the wear resistance performance of the tire. there is.
특히, 보강성 충진제가 원료 고무 100 중량부에 대하여 100 내지 150 중량부가 첨가될 경우, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 상기 원료 고무 및 보강성 충진제를 포함함으로써, 증가되는 보강성과 트레이드-오프(Trade-Off) 관계인 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있다.In particular, when 100 to 150 parts by weight of the reinforcing filler is added based on 100 parts by weight of the raw rubber, the rubber composition for a tire tread according to the present invention includes the raw rubber and the reinforcing filler, thereby increasing reinforcing properties and a trade-off. Abrasion resistance, which is a trade-off relationship, can be improved at the same time.
한편, 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물이 카본 블랙을 추가적으로 포함할 경우, 상기 카본 블랙은 N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, S315, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 또는 N991 로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 해당할 수 있다. On the other hand, when the rubber composition for a tire tread according to the present invention additionally includes carbon black, the carbon black is N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, S315, N326, N330, N332, At least one selected from the group consisting of N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 or N991 may correspond to
[탄화수소계 수지][Hydrocarbon-based resin]
본 발명에 따른 탄화수소계 수지는 원료 고무 100 중량부에 대하여 30 내지 70중량부를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소계 수지가 상기 수치 범위를 초과할 경우, 고무 혼합물의 유리전이온도(Tg)가 증가하여 제동성능에는 효과적이나 점성의 증가로 인한 가공성의 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위 미만일 경우, 본 발명의 혼합물의 가공성이 저하되어 타이어 제조 시 어려움이 생길 수 있다.The hydrocarbon-based resin according to the present invention may contain 30 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber. When the hydrocarbon-based resin exceeds the above numerical range, the glass transition temperature (Tg) of the rubber mixture increases, which is effective for braking performance, but there may be a problem in processability due to an increase in viscosity. The processability of the inventive mixture may be reduced, which may cause difficulties in tire manufacturing.
상기 탄화수소계 수지는 종래의 프로세스 오일을 대신하는 것으로 원료 고무의 가공성이 불리한 부분을 보완해줄 수 있다. 또한, 상기 탄화수소계 수지는 원료 고무 및 실리카와 혼배합됨으로써 유리전이온도를 높이는 효과를 제공하여 고무 컴파운드의 가공성을 향상시킴과 동시에, 타이어 트레드용 고무 조성물의 제동 성능 및 내마모성능을 향상시킬 수 있다.The hydrocarbon-based resin replaces the conventional process oil and can compensate for the disadvantageous part in the processability of raw rubber. In addition, the hydrocarbon-based resin is mixed with the raw rubber and silica to provide an effect of increasing the glass transition temperature, thereby improving the processability of the rubber compound, and at the same time, it is possible to improve the braking performance and abrasion resistance of the rubber composition for tire tread. .
구체적으로, 본 발명에 따른 탄화수소계 수지는 펜타디엔(pentadiene) 류의 모노머를 이용하여 공중합시킨 뒤 수소화 반응을 진행하여 제조된 것일 수 있다. 상기 펜타디엔류의 모노머는 시클로펜타디엔, 디클로로펜타디엔, 메틸시클로펜타디엔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 해당할 수 있다.Specifically, the hydrocarbon-based resin according to the present invention may be prepared by copolymerizing using a pentadiene-type monomer and then performing a hydrogenation reaction. The pentadiene monomer may correspond to at least one selected from the group consisting of cyclopentadiene, dichloropentadiene, and methylcyclopentadiene.
특히, 시클로펜타디엔류는 고리 내에 이중결합을 2개 포함하고 있으므로 공중합 반응이 유리하게 진행될 수 있다. 또한 상기 탄화수소계 수지는 펜타디엔류의 모노머를 사용함으로써 가공성과 제동성능을 확보할 수 있는 이점이 발생할 수 있다.In particular, since cyclopentadiene contains two double bonds in the ring, the copolymerization reaction may proceed advantageously. In addition, the hydrocarbon-based resin may have the advantage of securing processability and braking performance by using a pentadiene monomer.
상기 탄화수소계 수지의 중량 평균 분자량은 2000 g/mol 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 1200이상 2000 g/mol 이하에 해당할 수 있다. 상기 탄화수소계 수지의 중량 평균 분자량이 상기 수치 범위를 벗어날 경우 가공성 및 성능 확보에 문제가 생길 수 있다.The weight average molecular weight of the hydrocarbon-based resin may be 2000 g/mol or less, and more preferably 1200 or more and 2000 g/mol or less. When the weight average molecular weight of the hydrocarbon-based resin is out of the above numerical range, there may be problems in securing processability and performance.
상기 탄화수소계 수지의 유리전이온도는 50 내지 60℃에 해당할 수 있다. 상기 탄화수소계 수지의 유리전이온도가 상기 수치 범위를 초과할 경우 제동 성능 향상에는 도움이 되지만, 내마모 성능을 확보함에 있어 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위 미만일 경우 제동 성능 및 가공성 확보에 문제가 생길 수 있다.The glass transition temperature of the hydrocarbon-based resin may correspond to 50 to 60 ℃. When the glass transition temperature of the hydrocarbon-based resin exceeds the numerical range, it is helpful to improve braking performance, but there may be problems in securing wear resistance performance, and if it is less than the numerical range, there is a problem in securing braking performance and workability can happen
상기 탄화수소계 수지의 용융점은 100 내지 110℃일 수 있다. 상기 탄화수소계 수지의 용융점이 상기 수치 범위를 초과할 경우, 고무 혼합물 가공 시 잘 녹지 않아 탄화수소계 수지의 분산 및 가공성에 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위 미만일 경우 가공성에는 유리하나 성능 확보에 문제가 생길 수 있다.The melting point of the hydrocarbon-based resin may be 100 to 110 ℃. When the melting point of the hydrocarbon-based resin exceeds the above numerical range, it does not melt well during processing of the rubber mixture, so there may be problems in dispersion and processability of the hydrocarbon-based resin. can happen
[첨가제][additive]
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 원료 고무 및 보강성 충진제 이외에 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 커플링제, 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 연화제, 가공오일 및 노화방지제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이는 타이어용 고무 조성물의 제조 시 사용되는 첨가제로서, 필요에 따라 적절히 첨가하여 사용할 수 있다.The rubber composition for a tire tread according to the present invention may further include an additive in addition to the raw rubber and the reinforcing filler. The additive may further include one or more selected from the group consisting of a coupling agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization accelerator, a softener, a processing oil, and an anti-aging agent. This is an additive used in the manufacture of the rubber composition for tires, and may be appropriately added as needed.
본 발명에 따른 가공오일은 원료 고무 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. The processing oil according to the present invention may contain 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
본 발명에 따른 커플링제는 원료 고무 100 중량부에 대하여 8 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 상기 커플링제의 함량이 상기 수치 범위 미만일 경우 실리카와의 반응이 부족하여 고무의 가공성이 저하되거나 저연비 성능이 저하될 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 실리카와 고무의 상호 작용이 너무 강하여 저연비 성능은 우수할 수 있으나 제동 성능이 매우 저하될 수 있다.The coupling agent according to the present invention may contain 8 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber. When the content of the coupling agent is less than the above numerical range, the reaction with silica is insufficient, so that the processability of the rubber or low fuel consumption performance may be reduced. can be excellent, but braking performance can be very poor.
상기 첨가제는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 이의 함량은 해당 기술분야에서 사용되는 배합비에 따라 첨가될 수 있다.Any of the additives may be used as long as they are commonly used in the technical field to which the present invention pertains, and the content thereof may be added according to the compounding ratio used in the relevant technical field.
본 발명의 일 실시예는 전술한 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 포함하는 타이어일 수 있다. 상기 타이어는 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프-더-로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 레디얼 타이어인 것이 바람직하다.One embodiment of the present invention may be a tire including the above-described rubber composition for a tire tread according to the present invention. The tire may be a tire for a passenger car, a race tire, an airplane tire, a tire for an agricultural machine, an off-the-road tire, a truck tire, or a bus tire. In addition, the tire may be a radial tire or a bias tire, preferably a radial tire.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out, but this is only an example, and the scope of the present invention is defined by the following contents Not limited.
[제조예][Production Example]
하기 표 1과 같은 조성으로 실시예 및 비교예에 따른 고무 조성물을 제조하였다. 상기 고무 조성물은 통상의 고무 조성물의 제조방법에 의해 제조하였다.Rubber compositions according to Examples and Comparative Examples were prepared with the composition shown in Table 1 below. The rubber composition was prepared by a conventional method for preparing a rubber composition.
2) 시스 함량이 96% 이상이며, 무니점도 40 내지 60, 유리전이온도가 -110 내지 -100℃ 인 고시스 부타디엔 고무
3) 시스 함량이 35%, 비닐함량이 12%, 유리전이온도가 -90℃ 내지 -60℃의 유리전이 온도를 갖는 고트랜스 부타디엔 고무
4) BET 표면적이 160 내지 250m2/g이고, DBP 흡유량이 180 내지 250cc/100g인 침강성 실리카
5) Si69
6) 리놀레인산 대비 올레인산의 비율이 0.5 내지 5인 천연 오일
7) 펜타디엔(pentadiene) 류의 모노머를 이용하여 공중합시킨 뒤 수소화 반응을 진행하여 제조된 것으로, 중량 평균 분자량이 1200 내지 2000g/mol 이하이고, 유리전이온도는 50 내지 60℃인 탄화수소계 수지1) Solution polymerization styrene-butadiene rubber prepared by a batch method with a styrene content of 15% by weight, a vinyl content of 25% by weight in butadiene, a Mooney viscosity of 50, and a glass transition temperature of -63°C
2) Gocis butadiene rubber having a cis content of 96% or more, a Mooney viscosity of 40 to 60, and a glass transition temperature of -110 to -100°C
3) High trans butadiene rubber having a cis content of 35%, a vinyl content of 12%, and a glass transition temperature of -90°C to -60°C
4) precipitated silica having a BET surface area of 160 to 250 m 2 /g and a DBP oil absorption of 180 to 250 cc/100 g
5) Si69
6) Natural oil with a ratio of linoleic acid to oleic acid of 0.5 to 5
7) A hydrocarbon-based resin prepared by copolymerizing using a pentadiene-type monomer and then performing a hydrogenation reaction, and having a weight average molecular weight of 1200 to 2000 g/mol or less, and a glass transition temperature of 50 to 60° C.
[실험예: 물성 측정][Experimental example: measurement of physical properties]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무 시편에 대하여 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.The physical properties of the rubber specimens prepared in Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 2 below.
각 평가방법은 다음과 같다.Each evaluation method is as follows.
1) 무니점도One) Mooney viscosity
무니점도는 미가류 고무의 점도를 나타내는 값으로 수치가 낮을수록 미가류 고무의 가공성이 우수한 것을 나타낸다. 무니점도(ML1+4(125℃))는 ASTM 규격 D1646에 의해 측정하였다. 1은 1min preheating을 의미하며 4는 그 후 Rotor를 작동하여 4분 후의 값을 읽는다는 것을 의미한다.Mooney viscosity is a value indicating the viscosity of unvulcanized rubber, and the lower the numerical value, the better the processability of unvulcanized rubber is. Mooney viscosity (ML1+4 (125°C)) was measured according to ASTM standard D1646. 1 means 1min preheating and 4 means read the value after 4 minutes by operating the rotor.
2) 경도(Shore A)2) Hardness (Shore A)
경도는 조정 안정성을 나타내는 것으로, 수치가 높을수록 조정 안정 성능이 우수한 것을 나타낸다. 경도는 DIN 53505에 의해 측정하였다.Hardness shows adjustment stability, and it shows that it is excellent in adjustment stability performance, so that a numerical value is high. Hardness was measured according to DIN 53505.
3) 300%모듈러스(MPa)3) 300% modulus (MPa)
300% 모듈러스는 수치가 높을수록 인장 특성이 우수함을 나타낸다. 300% 모듈러스는 ISO 37, ASTM D412 규격에 의해 측정하였다.The 300% modulus indicates that the higher the value, the better the tensile properties. 300% modulus was measured according to ISO 37, ASTM D412 standard.
4) 인장강도 (MPa)4) Tensile strength (MPa)
인장강도는 수치가 높을수록 시편 파단 시 인장 특성이 우수함을 나타낸다. 인장 강도는 ISO 37, ASTM D412 규격에 의해 측정하였다.As for the tensile strength, the higher the numerical value, the better the tensile properties at the time of fracture of the specimen. Tensile strength was measured according to ISO 37, ASTM D412 standard.
5) 0℃ G", 60℃ tanδ5) 0℃ G", 60℃ tanδ
0℃ G"은 마른 노면 또는 젖은 노면에서의 제동 특성을 나타낸 것으로 수치가 높을수록 제동성능이 우수함을 나타낸다. 60℃ tanδ은 회전저항 특성을 나타내는 것으로 수치가 낮을수록 성능이 우수함을 나타낸다.0℃ G" indicates the braking characteristics on a dry or wet road surface. A higher value indicates better braking performance. 60℃ tanδ indicates a rolling resistance characteristic, and a lower value indicates better performance.
6) 내마모성능6) wear resistance
내마모성능은 LAT-100 abrasion 측정기를 이용하여 측정하였다.Abrasion resistance was measured using a LAT-100 abrasion measuring instrument.
(ShoreA)Hardness
(ShoreA)
(Index)300% modulus
(Index)
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 4는 비교예 2와 대비하여, 무니점도가 낮아 가공성이 유리할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 4는 비교예 1 및 2와 대비하여, 동등한 수준의 조정 안정 성능을 유지하면서 우수한 인장 강도를 나타내고, 내마모성능이 개선된 것임을 알 수 있다. 추가적으로, 실시예 2 내지 4는 비교예 1보다 마른 노면 또는 젖은 노면에서의 더 우수한 제동 특성을 나타낸 것이고, 실시예 1 내지 4는 비교예 2와 대비하여 회전 저항이 작음으로써 성능이 우수함을 나타낸 것이다.Referring to Table 2, Examples 1 to 4 may have lower Mooney viscosity and advantageous processability as compared to Comparative Example 2. In addition, it can be seen that Examples 1 to 4 exhibit excellent tensile strength while maintaining the adjustment stability performance at the same level as compared to Comparative Examples 1 and 2, and the abrasion resistance performance is improved. Additionally, Examples 2 to 4 showed better braking characteristics on a dry or wet road surface than Comparative Example 1, and Examples 1 to 4 showed excellent performance due to a small rolling resistance compared to Comparative Example 2. .
Claims (13)
보강성 충진제 100 내지 150 중량부; 및
탄화수소계 수지 30 내지 70중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물로,
상기 원료고무는,
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무 10 내지 35중량부, 고시스 부타디엔 고무 55 내지 75중량부 및 고트랜스 부타디엔 고무 5 내지 15중량부를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.100 parts by weight of a raw rubber including solution polymerization styrene-butadiene rubber and butadiene rubber;
100 to 150 parts by weight of a reinforcing filler; and
A rubber composition for tire tread comprising 30 to 70 parts by weight of a hydrocarbon-based resin,
The raw material rubber,
A rubber composition for a tire tread comprising 10 to 35 parts by weight of the solution-polymerized styrene-butadiene rubber, 55 to 75 parts by weight of high-cis butadiene rubber, and 5 to 15 parts by weight of high-trans butadiene rubber.
상기 고시스 부타디엔 고무는 네오디뮴-폴리부타디엔 고무(Nd-BR)인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The gosis butadiene rubber is neodymium-polybutadiene rubber (Nd-BR), a rubber composition for a tire tread.
상기 고트랜스 부타디엔 고무는 리튬-폴리부타디엔 고무(Li-BR)인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The high-trans butadiene rubber is lithium-polybutadiene rubber (Li-BR), a rubber composition for a tire tread.
상기 고시스 부타디엔 고무의, 시스 함량은 96% 이상이고, 유리전이온도는 -110 내지 -100℃인 타이어 트레드용 고무 조성물.The method of claim 1,
A rubber composition for a tire tread, wherein the high-cis butadiene rubber has a sheath content of 96% or more and a glass transition temperature of -110 to -100°C.
상기 고트랜스 부타디엔 고무의, 시스 함량은 40% 미만이고, 유리전이온도는 -90 내지 -60℃인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The high-trans butadiene rubber has a cis content of less than 40% and a glass transition temperature of -90 to -60°C.
상기 탄화수소계 수지의, 중량 평균 분자량(Weight Average Molecular Weight)은 약 2000g/mol이하이고, 유리전이온도는 50 내지 60℃인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
The hydrocarbon-based resin has a weight average molecular weight of about 2000 g/mol or less and a glass transition temperature of 50 to 60° C. for a tire tread.
상기 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의, 스티렌 함량은 10 내지 20중량%이고, 비닐(Vinyl) 함량은 20 내지 30중량%인 타이어 트레드용 고무 조성물.The method of claim 1,
In the solution polymerization styrene-butadiene rubber, the styrene content is 10 to 20% by weight, and the vinyl (Vinyl) content is 20 to 30% by weight of the rubber composition for a tire tread.
상기 고시스 부타디엔 고무의, 중량 평균 분자량은 200,000 내지 700,000g/mol인 타이어 트레드용 고무 조성물.According to claim 1,
A rubber composition for a tire tread, wherein the gosis butadiene rubber has a weight average molecular weight of 200,000 to 700,000 g/mol.
상기 보강성 충진제는 카본블랙 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.The method of claim 1,
The reinforcing filler is a rubber composition for a tire tread comprising at least one selected from the group consisting of carbon black and silica.
상기 탄화수소계 수지는 펜타디엔 류의 모노머를 이용하여 공중합시킨 뒤 수소화 반응을 진행하여 제조된 타이어 트레드용 고무 조성물.The method of claim 1,
The hydrocarbon-based resin is a rubber composition for a tire tread prepared by copolymerizing a pentadiene-type monomer and then performing a hydrogenation reaction.
상기 펜타디엔 류의 모노머는 시클로펜타디엔, 디클로로펜타디엔, 메틸시클로펜타디엔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 타이어 트레드용 고무 조성물.11. The method of claim 10,
The pentadiene monomer is at least one selected from the group consisting of cyclopentadiene, dichloropentadiene, and methylcyclopentadiene.
가공오일 10 내지 20 중량부를 더 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.The method of claim 1,
A rubber composition for a tire tread further comprising 10 to 20 parts by weight of a processing oil.
A tire comprising the rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 12.
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