KR20220165471A - 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어을 개시한다.
본 발명에 따르는 실리카를 포함하며, 상기 원료고무와 실리카와의 반응을 돕는 공정조제로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 가수분해 반응을 통해 실리카와 원료고무의 결합을 촉진시키고 실리카의 재응집을 방지하여 분산성이 증가함으로써 회전 저항 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
<화학식 1>
본 발명에 따르는 실리카를 포함하며, 상기 원료고무와 실리카와의 반응을 돕는 공정조제로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 가수분해 반응을 통해 실리카와 원료고무의 결합을 촉진시키고 실리카의 재응집을 방지하여 분산성이 증가함으로써 회전 저항 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
<화학식 1>
Description
본 발명은 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어에 관한 것으로, 보다 자세하게는 가수분해 반응을 통해 실리카와 원료고무의 결합을 촉진시키고 실리카의 재응집을 방지하여 분산성이 증가함으로써 회전 저항 성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어에 관한 것이다.
최근 환경 문제에 대한 이슈가 대두됨에 따라 타이어 산업 또한 환경 오염 최소화를 위해 노력하고 있으며, 이에 대한 일환으로 효율등급제 강화 등 젖은 노면 제동성(wet grip)과 연비 특성 개선이 동시에 요구되고 있다.
이러한 타이어 트레드용 고무조성물에 사용되는 다양한 첨가제 중에 내마모 및 물성 향상을 위해 카본블랙(Carbon Black)을 주요 보강재로서 사용해왔으나, 젖은 노면 제동성(Wet grip) 및 연비 특성 개선을 위해 카본블랙 대신 실리카를 보강재로 사용하게 되었다.
보강재로서 상기 실리카를 타이어 트레드 고무조성물에 사용할 경우 젖은 노면 제동성을 향상시키고 회전 저항이 감소하는 이점이 있어 최근엔 타이어 트레드 고무조성물에 실리카(Silica) 보강재 사용량이 더욱 늘어나고 있는 추세이다.
하지만 친수성인 실리카는 강한 극성기(-OH)를 포함하고 있기 때문에 소수성의 특성을 지닌 고무와의 혼화성이 떨어지고 히드록실기, 실라놀기와 같은 활성기에 의한 결합으로 인해 실리카 사이의 재응집이 일어나 가공 측면에서 불리하다는 단점이 있어다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 실란 커플링제 이외에 마이셀 형태의 지방산 금속염 실리카 분산제를 추가로 첨가하여 실리카의 분산성을 개선하고 있지만 실리카 고함량 적용시 실리카 분산제를 함께 과량투입하면 인장물성 하락하는 단점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 가수분해 반응을 통해 실리카와 원료고무의 결합을 촉진시키고 실리카의 재응집을 방지하여 분산성이 증가함으로써 회전 저항 성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 원료고무, 실리카를 포함하며, 상기 원료고무와 실리카와의 반응을 돕는 공정조제로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물을 제공한다.
<화학식 1>
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(R1, R2 및 R3 : 탄화수소기로서 탄소수 5 내지 15개의 알킬기임)
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 탄화수소기의 주사슬에는 분기된 보조사슬이 포함되고, 상기 보조사슬은 탄소수가 1 내지 2개인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 실리카의 0.02 내지 0.2의 중량비로 공정조제를 사용하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 타이어 트레드용 고무조성물을 포함하는 타이어를 제공한다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어에 의하면, 가수분해 반응을 통해 실리카와 원료고무의 결합을 촉진시키고 실리카의 재응집을 방지하여 분산성이 증가함으로써 회전 저항 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하며, 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 발명은 특정한 부분을 상세히 기술하나, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이어서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명에 따르는 타이어 트레드용 고무조성물은 원료고무, 실리카를 포함하며, 상기 원료고무와 실리카와의 반응을 돕는 공정조제로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
. 
상기 R1, R2 및 R3는 탄화수소기로서 탄소수 5 내지 15개의 알킬기인데, 만일 탄소수가 5 미만일 경우 화합물의 소수성기 부분이 적어 소수성인 고무와의 혼합 효과가 미미할 수 있고, 15 초과일 경우 해당 화합물의 분자량이 너무 증가해 오히려 실리카와 고무의 혼합에 방해를 일으킬 수 있다.
또한, 상기 주사슬에 분기된 보조사슬을 포함하는데, 가장 긴 사슬의 각 탄소에 1 내지 2의 탄화수소라 보조사슬로 가지(branch)가 되어 달릴 수 있으며, 2개 초과의 경우에는 분자 부피 증가로 인해 입체장애를 일으킬 수 있다.
이에 대한 예로서 아래 화학식 2, 3을 들 수 있다.
<화학식 2>
<화학식 3>
이러한 화학식 1의 화합물은 포스페이트 에스터(Phosphate ester) 군에 포함되는 것으로, 포스페이트(Phosphate) 그룹((PO4)3-)이 실리카의 극성 활성기(히드록실기, 실라놀기)와 가수분해(Hydrolysis) 반응을 통해 결합됨과 동시에, 비극성을 띈R1, R2, 및 R3의 알콕시(Alkoxy) 혹은 알케인(Alkane) 탄소사슬이 원료고무와 친화성을 나타내기 때문에, 실리카-실란 커플링 반응과 함께 실리카와 원료고무의 혼합성을 증가시키고 이로 인해 고무 조성물의 분산성이 향상되어 회전 저항 성능을 향상시키고, 이에 더불어 미반응된 실리카의 활성기와도 결합하는 특징을 지니기 때문에 실리카 사이의 재응집 또한 방지할 수 있다.
아울러, 상기 원료고무는 천연고무, 합성고무 또는 이들의 혼합물일 수 있는데, 여기서 상기 합성고무는, 특별히 제한할 것은 아니며 예를 들어, 스티렌부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR), 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무(S-SBR), 에피클로로히드린 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 브롬화 폴리이소부틸이소프렌-co-파라메틸스티렌(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene; BIMS) 고무, 우레탄 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 스티렌에틸렌부타디엔스티렌 공중합체 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌프로필렌디엔 모노머 고무, 하이팔론 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트 고무 및 아크릴 고무 등을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
한편, 상기 실리카는 원료고무 100 중량부에 대하여, 실리카 50 내지 150 중량부를 사용할 수 있는데, 만일 실리카가 50 중량부 미만이면, 일반적으로 분산에 문제가 없으므로 공정조제를 첨가하지 않으며, 150 중량부를 초과하면 인장물성 특성이 급격히 증가하여 타이어 고무에 적용하기 어려울 수 있다.
아울러, 상기 실리카의 0.02 내지 0.2의 중량비로 공정조제를 사용할 수 있는데, 만일 0.02 미만이면, 첨가하더라도 효과가 미미할 수 있고 반대로 0.2를 초과하면, 원료고무의 유리전이온도를 하락시켜 내마모성과 젖은 노면 제동성(Wet grip) 급격히 하락할 수 있다.
또한, 상기 실리카는 BET 표면적 110~250㎡/g인 것을 사용하는 것이 실란커플링제와 반응이 효과적이다.
아울러, 보강제로 실리카외에 카본블랙을 더 포함할 수 있는데, 여기의 카본블랙은 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 30 내지 300 m2/g일 수 있고, DBP(n-dibutyl phthalate) 흡유량이 60 내지 180 cc/100 g인 것이 분산 및 마모 측면에서 바람직하다.
본 발명의 상기 타이어용 트레드용 고무조성물은 가황제를 더 포함할 수 있는데, 상기 가황제로서는, 유기 과산화물 또는 유황계 가황제를 사용하는 것이 가능하고, 유기 과산화물로서는, 예컨대, 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3 또는 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 등을 사용할 수 있다.
또한, 유황계 가황제로서는, 예컨대, 유황, 모르폴린디설파이드 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서는 유황이 바람직하다. 이들 가황제는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.
본 발명의 상기 타이어 트레드용 고무조성물은 통상적인 고무조성물용 첨가제, 예컨대 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 점착제 등의 첨가제를 포함할 수 있고, 상기 첨가제의 함량은 원하는 물성에 따라 임의로 조절될 수 있다.
본 발명의 상기 타이어용 고무 조성물의 제조방법은 통상의 방법에 따라, 상기 원료고무, 카본블랙, 실리카, 공정유와, 실란 커플링제 등과 같은 첨가제를 밴버리 믹서에서 135 ~ 165℃의 온도로 혼합한 다음, 145 ~ 170℃에서 5 ~ 40분 동안 가류시키는 단계를 포함하여 제조할 수 있으므로, 상기 제조방법의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명은 상기 타이어 트레드용 고무조성물을 포함하는 타이어를 제공하는데, 상기 타이어 트레드용 고무조성물을 타이어의 트레드부에 채용될 수 있다.
본 발명의 상기 타이어는 상술한 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조하는데, 상기 고무 조성물을 이용하는 범위에서 통상적인 타이어의 제조방법인 한, 특별히 제한되는 것은 아니므로, 통상의 방법으로 본 발명의 타이어를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
아래 표1에서와 같은 조성으로 혼합하고 압출하여 타이어 트레드용 고무조성물 시편을 제조하였다.
| 항목 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 |
| 원료고무(SSBR/BR) | 70/30 | 70/30 | 70/30 | 70/30 | 70/30 | 70/30 | 70/30 |
| 실리카 | 100 | 80 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 실란 | 10 | 8 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 카본블랙 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 첨가제 1 | 0 | 0 | 5 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 첨가제 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 10 | 15 |
| 스테아린산 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 산화아연 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 노화방지제 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 유황 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 가황촉진제 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
(단위 : 중량부)
1) SBR : 스티렌 함량 25%, 부타디엔 함량 63%
2) BR : High-cis Polybutadiene Rubber
3) 실리카 : 질소흡착 비표면적이 200㎡/g인 실리카
4) 실란 : Bis-(triethoxysilyl-propyl)-tetrasulfude(TESPT, 제품명 : Si-69)
5) 카본블랙 : DBP 표면적이 100㎡/g인 카본블랙
6) 첨가제 1 : 상기 화학식 2로 표기되는 화합물
7) 첨가제 2 : 상기 화학식 3으로 표기되는 화합물
8) 노화방지제 : N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-P-페닐렌디아민(KUMANOX 13)
9) 가황촉진제 : N-사이클로헥실-2-벤조티아졸-설픈아마이드 (CBS)
실험예
상기 표 1에서 제조한 각각의 고무시편에 대해 무니(Mooney)점도, 가공성(MDR), 인장물성(Tensile), 분산도(Payne Effect), 동적점탄성(DMA), 마모(DIN Abrasion)의 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
| 항목 | 비교예1 | 비교예2 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | |
| 무니점도 | MV@125℃ | 120 | 112 | 117 | 109 | 115 | 105 | 97 |
| T05 | 17.8 | 20.9 | 18.6 | 19.8 | 21.1 | 22.6 | 24.4 | |
| MV@100℃ | 145 | 139 | 140 | 131 | 137 | 126 | 103 | |
| 분산도 | ΔG | 1,503 | 1,327 | 1,455 | 1,383 | 1,391 | 1,216 | 1,083 |
| Index | 100 | 112 | 103 | 108 | 107 | 119 | 128 | |
| 인장물성 | 경도 | 80 | 76 | 79 | 78 | 79 | 77 | 76 |
| M-300% | 189 | 168 | 185 | 183 | 187 | 177 | 166 | |
| T.S | 233 | 190 | 234 | 227 | 222 | 215 | 201 | |
| E.B | 310 | 334 | 315 | 317 | 320 | 319 | 330 | |
| DMA | Tg | -25 | -23 | -28 | -31 | -28 | -32 | -39 |
| Tanδ@0℃ | 0.316 | 0.321 | 0.315 | 0.311 | 0.318 | 0.301 | 0.288 | |
| Index | 100 | 102 | 100 | 98 | 99 | 95 | 91 | |
| Tanδ@70℃ | 0.101 | 0.109 | 0.095 | 0.088 | 0.090 | 0.081 | 0.070 | |
| Index | 100 | 92 | 106 | 113 | 111 | 120 | 131 | |
| 마모 | Loss(g) | 0.099 | 0.090 | 0.095 | 0.090 | 0.090 | 0.084 | 0.077 |
| Index | 100 | 109 | 105 | 109 | 109 | 115 | 122 | |
- 상기 무니점도 중 MV@100℃은 원주방향으로 여러 개의 홈을 낸 상하단 rotor 사이에 배합고무를 넣어 100℃에서 회전시키면, 로터 사이에 전단 거동이 형성되고 이에 따른 토크(회전하는 로터에 대한 고무의 저항)를 측정하는 것이며, 상기 점도수치가 낮을수록 공정성 및 가공성에 유리하다.
- 상기 무니점도 중 MV@125℃는, 125℃무니점도 측정에서의 점도(viscosity) 최소 Torque값을 의미한다.
- 상기 무니점도 중 T05(Mooney scorch time)는 ML + 5unit 때의 시간(min)을 의미하는 것으로서, 상기 ML은 5℃무니점도 측정에서의 점도 최소 Torque값을 가질 때의 시간(분, min)을 의미한다.
- 분산도 ΔG는 Payne effect를 이용한 재료별 필러-필러 & 필러-폴리머간 결합 파괴 정도를 정량화한 값으로, 낮을수록 분산성이 높음을 의미하고, 이를 인덱스로 하여 상대값으로 나타내었다.
- 경도는 고무시편의 실수치로서, ASTM규격에 의해 측정하였으며, 수치가 높을수록 경도가 우수함을 의미한다.
- 300%-M(Modulus)은 고무시편을 300% 신장시의 인장강도로서, ASTM규격에 의해 측정하였고, 수치가 높을수록 우수한 인장강도를 나타낸다.
- T.S(tensil strength)는 재료의 인장 시험에 있어서 시험편이 파단 할 때까지의 최대 인장 하중을 시험 전의 시험편의 단면적으로 나눈 값으로서, 수치가 클수록 장력 강도가 우수함을 의미한다.
- E.B 는 재료의 인장시험 때 재료가 늘어나는 신장 비율로 수치가 클수록 신장율이 우수함을 의미한다.
- Tg 는 온도에 의해 고분자 물질의 고분자 가지(branch)들이 활성을 가지며 움직이기 시작하는 온도를 의미한다
- tanδ@ 0℃는 제동성의 지표인 탄델타(tanδ℃로서, DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 시험기에 의해서 11Hz로 측정한 결과로서, 젖은 노면 제동성능의 인덱스로 사용되며, 수치가 높을수록 젖은 노면 제동성능이 우수함을 의미한다.
- tanδ@ 60℃는 구름저항의 지표인 탄델타(tanδ60℃)로서, DMA(Dynamic Mechanical Analysis)시험기에 의해서 11Hz로 측정한 결과로서, 회전저항성능의 인덱스로 사용되며, 수치가 낮을수록 회전저항성능이 우수함을 의미한다.
- DIN 마모 시험은 타이어 마모 예측을 위해 평가하는 항목으로 수치가 낮을수록 마모특성이 우수함을 의미한다.
상기 표 2를 참고하면, 비교예 1과 2를 비교했을 때, 실리카 함량이 증가하면 원료고무와의 혼화성이 떨어지기 때문에 분산도(ΔG)가 하락함을 알 수 있다.
비교예 1과 실시예 1-5를 비교했을 때, 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 이루어진 첨가제를 첨가하면, 실리카과 원료고무와의 혼합성이 증가되어 분산도(ΔG) 값이 하락하여 분산성이 높아짐을 확인하고, 회전저항의 지표인 Tanδ@70℃ 값도 하락하는데, 수치가 낮을수록 회전저항 성능이 우수함을 의미하므로, 실시예에서는 회전저항 성능이 향상됨을 알 수 있다.
또한 실시예 2와 4, 5에서는 실시예 1 또는 3과 비교하였을 때 첨가제 함량이 증가할수록, 분산성과 회전저항 성능 향상됨을 확인할 수 있다.
Claims (4)
- 원료고무, 실리카를 포함하며,
상기 원료고무와 실리카와의 반응을 돕는 공정조제로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
<화학식 1>
.
(R1, R2 및 R3 : 탄화수소기로서 탄소수 5 내지 15개의 알킬기임)
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄화수소기의 주사슬에는 분기된 보조사슬이 포함되고, 상기 보조사슬은 탄소수가 1 내지 2개인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실리카의 0.02 내지 0.2의 중량비로 공정조제를 사용하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무조성물.
- 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에서의 타이어 트레드용 고무조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006249230A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Bridgestone Corp | トレッド用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ |
| KR20160040901A (ko) * | 2014-10-06 | 2016-04-15 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 트레드 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 |
| KR20160106657A (ko) | 2014-01-09 | 2016-09-12 | 바스프 에스이 | 푸란 유도체 및 1,2-시클로헥산디카르복실산 에스테르를 함유하는 가소제 조성물 |
| US9873780B1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-01-23 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire with tread for combination of low temperature performance and wet traction |
| KR101833408B1 (ko) | 2012-05-09 | 2018-02-28 | 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. | 고무 조성물, 이의 제조 방법, 및 고무 조성물을 포함하는 자동차 타이어 |
| KR20210045230A (ko) * | 2019-10-16 | 2021-04-26 | 넥센타이어 주식회사 | 알킬 인산화물을 포함하는 타이어 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006249230A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Bridgestone Corp | トレッド用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ |
| KR101833408B1 (ko) | 2012-05-09 | 2018-02-28 | 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. | 고무 조성물, 이의 제조 방법, 및 고무 조성물을 포함하는 자동차 타이어 |
| KR20160106657A (ko) | 2014-01-09 | 2016-09-12 | 바스프 에스이 | 푸란 유도체 및 1,2-시클로헥산디카르복실산 에스테르를 함유하는 가소제 조성물 |
| KR20160040901A (ko) * | 2014-10-06 | 2016-04-15 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 트레드 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 |
| US9873780B1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-01-23 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire with tread for combination of low temperature performance and wet traction |
| KR20210045230A (ko) * | 2019-10-16 | 2021-04-26 | 넥센타이어 주식회사 | 알킬 인산화물을 포함하는 타이어 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 |
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