KR20240032535A - 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 - Google Patents

타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 Download PDF

Info

Publication number
KR20240032535A
KR20240032535A KR1020220111644A KR20220111644A KR20240032535A KR 20240032535 A KR20240032535 A KR 20240032535A KR 1020220111644 A KR1020220111644 A KR 1020220111644A KR 20220111644 A KR20220111644 A KR 20220111644A KR 20240032535 A KR20240032535 A KR 20240032535A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rubber
tire
tires
rubber composition
formula
Prior art date
Application number
KR1020220111644A
Other languages
English (en)
Inventor
김민성
Original Assignee
금호타이어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 금호타이어 주식회사 filed Critical 금호타이어 주식회사
Priority to KR1020220111644A priority Critical patent/KR20240032535A/ko
Publication of KR20240032535A publication Critical patent/KR20240032535A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/548—Silicon-containing compounds containing sulfur
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016—Compositions of the tread
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/544—Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/006—Additives being defined by their surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로서, 상기 타이어용 고무 조성물은 원료 고무, 보강제 및 특정 구조를 갖는 실란커플링제를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서 내오존 성능이 향상된 타이어를 제공하는 것에 기여할 수 있다.

Description

타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE AND TIRE MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어에 관한 것으로서, 구체적으로 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서 타이어 고무의 내오존 성능을 향상시켜 장기간 보호할 수 있는 성능을 높일 수 있고, 변색으로 인한 상품적 가치 저하를 방지할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어에 관한 것이다.
타이어 고무에서 주된 크랙 발생 원인 중 하나는 피로에 의한 점진적인 균열 성장에 의한 파괴라고 볼 수 있다. 구체적으로 피로 파괴는 장기간에 걸친 기계적 반복 하중에 의해 고무 사슬을 절단하고, 이의 누적이 반복될 경우 크랙이 발생한다. 상기 고무 사슬의 절단은 화학적 관점에서 볼 때, 오존에 의해서도 일어난다. 즉, 고무 사슬의 이중 결합에 오존이 결합하여 오조나이드를 형성함으로써 고무 사슬의 절단이 일어나고, 이는 새로운 표면을 형성하여 더 깊은 크랙을 형성하게 된다.
이와 같은 기계적 및 화학적 요인으로 인해 타이어의 사이드월뿐만 아니라 트레드의 그루브에도 크랙이 발생하여 타이어의 성능을 떨어뜨리기 때문에 타이어 고무의 크랙 발생 방지를 위한 방법이 필요하다.
한편, 일반적으로 타이어 고무의 내피로 성능과 내오존 성능을 향상시키기 위해 타이어용 고무 조성물에는 노화방지제가 사용된다. 상기 노화방지제로는 아민계 화합물과 왁스가 주로 사용되는데, 내오존 성능을 높이기 위해 이들을 과량으로 사용하게 될 경우, 타이어 고무의 표면으로 빠르게 이동하여 변색(블루밍 현상)을 일으키며, 이는 타이어의 상품적 가치를 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 또한, 타이어를 사용하는 기간 동안 타이어 고무 안에 존재하던 노화방지제가 지속적으로 타이어 고무의 표면 밖으로 나와 손실됨으로써, 타이어를 장기간 사용할 경우 노화방지제의 부족으로 인해 타이어의 내크랙 성능이 떨어지게 된다.
이러한 점들을 개선하기 위해 노화방지제 종류를 달리하거나 내오존 성능을 높일 수 있는 폴리머를 특정 비율로 사용하여 타이어 고무에 크랙이 발생하는 것을 방지하고자 하는 많은 노력과 연구들이 진행되고 있다.
그러나 내오존 성능 개선을 위해 새로이 개발되고 있는 노화방지제는 가격이 고가여서 재료비 상승을 유발하고, 종래 사용되던 노화방지제에 비해 타이어 고무 표면으로의 이동 속도가 느려 내오존 성능을 요구되는 수준으로 나타내지 못하고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2009-0053011호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다른 물성들은 기존 범위 내로 유지하면서 타이어 고무의 내오존 성능을 향상시켜 타이어 고무를 장기간 보호할 수 있는 성능을 높일 수 있고, 종래 사용되던 노화방지제로 인해 변색이 일어나 상품적 가치가 떨어지던 문제를 해결할 수 있는 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 원료 고무; 보강제; 및 실란커플링제를 포함하고, 상기 실란커플링제가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 타이어용 고무 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 탄소수 4 내지 7의 알킬렌기이고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며, R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이다.
본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 페닐렌디아민(Phenylenediamine)과 3-(옥탄오일티오)프로필트리에톡시실란(3-(Octanoylthio)propyltriethoxysilane)의 공중합 화합물일 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 공중합 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
또 본 발명에 따르면, 상기 타이어용 고무 조성물은 상기 실란커플링제를 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 보강제는 BET 표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 실리카를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 타이어용 고무 조성물로부터 제조된 트레드를 포함하는 타이어를 제공한다.
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 종래 사용되던 노화방지제를 대체할 수 있는 특정 실란커플링제를 포함하기 때문에 타이어 고무의 내오존 성능을 향상시키면서 타이어 고무에서 변색이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명은 다른 물성들이 기존 범위 내로 유지되면서 향상된 내오존 성능을 갖게 되어 장기간 보호할 수 있는 성능(내피로 성능, 내크랙 성능, 내구 성능 등)이 우수하고 변색이 일어나지 않아 상품적 가치가 우수한 타이어를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 여기서 본 발명은 이하에서 설명된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 "포함"한다는 기재는 특정 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분을 구체화하기 위한 것이며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해될 수 있다.
타이어용 고무 조성물
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 타이어(구체적으로 타이어의 트레드 부분) 제조를 위한 것으로서, 원료 고무, 보강제 및 실란커플링제를 포함하는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
원료 고무
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물에 포함되는 원료 고무는 타이어의 베이스 기재 역할을 하는 것으로, 천연 고무, 합성 고무 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 천연 고무는 통상적인 천연 고무 또는 변성 천연 고무일 수 있다. 구체적으로 상기 천연 고무는 시스-1,4-폴리이소프렌, 또는 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 주성분으로서 포함하는 고무일 수 있다. 상기 변성 천연 고무는 에폭시화 천연 고무(ENR), 탈단백 천연 고무(DPNR) 및 수소화 천연 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 고무일 수 있다.
상기 합성 고무는 통상적인 합성 고무일 수 있다. 구체적으로 상기 합성 고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 부틸 고무, 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR), 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무(S-SBR), 에피클로로히드린 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 브롬화 폴리이소부틸 이소프렌-코-파라메틸 스티렌(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene; BIMS) 고무, 우레탄 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 하이팔론 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌 비닐아세테이트 고무, 아크릴 고무, 히드린 고무, 비닐벤질클로라이드 스티렌 부타디엔 고무, 브로모메틸 스티렌 부틸 고무, 말레인산 스티렌 부타디엔 고무, 카르복실산 스티렌 부타디엔 고무, 에폭시 이소프렌 고무, 말레인산 에틸렌 프로필렌 고무 및 카르복실산 니트릴 부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 고무일 수 있다.
일례로, 상기 원료 고무는 타이어용 고무 조성물의 공정성, 가공성 및 타이어 고무의 기계적 물성 등을 고려할 때, 상기 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 상기 부타디엔 고무(BR)가 60:40 내지 90:10, 65:35 내지 85:15, 70:30 내지 80:20, 또는 70:30 내지 75:25의 중량비로 혼합된 합성 고무일 수 있다.
보강제
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물에 포함되는 보강제는 타이어의 내마모 성능을 확보하는 역할을 하는 것으로, 실리카를 포함할 수 있다.
상기 실리카는 BET 표면적이 110 내지 250 ㎡/g, 113 내지 245 ㎡/g, 115 내지 240 ㎡/g, 또는 120 내지 235 ㎡/g일 수 있다. 상기 실리카의 BET 표면적이 상기 범위 내임에 따라 실리카의 분산성을 확보하면서 내마모 성능 등이 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다.
한편 상기 보강제는 상기 실리카 이외에, 타이어 고무의 내마모 성능을 높이기 위해 카본블랙, 탄산칼슘, 점토, 수산화알루미늄, 규산염 및 활석으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 보강제가 상기 카본블랙을 더 포함할 경우, 상기 카본블랙은 BET 표면적이 140 ㎡/g 이하, 135 ㎡/g 이하, 또는 130 ㎡/g 이하(구체적으로 50 내지 140 ㎡/g)일 수 있다. 상기 카본블랙의 BET 표면적이 상기 범위 내임에 따라 카본블랙의 분산성을 확보하면서 내커팅 성능, 내치핑 성능 등이 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다.
일례로, 상기 보강제는 타이어용 고무 조성물의 공정성, 가공성 및 타이어 고무의 기계적 물성 등을 고려할 때, 상기 실리카와 상기 카본블랙이 90:10 내지 99:1, 93:7 내지 98:2, 94:6 내지 97:3, 또는 94:6 내지 95:5의 중량비로 혼합된 보강제일 수 있다.
이러한 보강제는 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 50 내지 90 중량부, 60 내지 88 중량부, 70 내지 87 중량부, 또는 80 내지 85 중량부로 타이어용 고무 조성물에 포함될 수 있다. 상기 보강제의 함량이 상기 범위 내임에 따라 타이어용 고무 조성물의 가공성을 확보하면서 내마모 성능 및 동적 점탄성 등이 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다.
실란커플링제
본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물에 포함되는 실란커플링제는 타이어 고무의 인장물성, 내크랙 성능, 내마모 성능 등을 확보하면서 내오존 성능을 높이는 역할을 하는 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 탄소수 4 내지 7의 알킬렌기이고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며, R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 아민을 통해 결합된 페닐 구조는 종래의 노화방지제 역할을 수행하는 것으로, 이로 인해 본 발명은 타이어용 고무 조성물이 종래의 노화방지제를 포함하지 않더라도 내오존 성능이 현저히 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 종래의 노화방지제로 인해 타이어 고무의 변색이 일어나는 현상도 방지할 수 있다. 한편 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 실란 구조는 유기 화합물인 원료 고무와, 무기 화합물인 보강제 간의 결합이 잘 이루어질 수 있도록 하는 작용기를 제공하는 역할을 수행하는 것으로, 이로 인해 본 발명은 인장물성, 내크랙 성능 등이 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 페닐렌디아민(Phenylenediamine)과 3-(옥탄오일티오)프로필트리에톡시실란(3-(Octanoylthio)propyltriethoxysilane)의 공중합 화합물일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 페닐렌디아민과 상기 3-(옥탄오일티오)프로필트리에톡시실란을 공중합 반응시켜 얻어진 것으로서, 구체적으로는 하기 화학식 2로 표시되는 공중합 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
상기 실란커플링제가 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함함에 따라 본발명은 인장물성, 내크랙 성능 등과 더불어 내오존 성능이 극대화된 타이어 고무를 제공할 수 있다.
이러한 실란커플링제는 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부, 3 내지 13 중량부, 5 내지 10 중량부, 또는 7 내지 9 중량부로 타이어용 고무 조성물에 포함될 수 있다. 상기 실란커플링제의 함량이 상기 범위 내임에 따라 타이어용 고무 조성물의 가류 반응이 잘 이루어지면서 보강제의 차폐로 인한 물성 저하가 방지되어 전체적인 물성이 우수한 타이어 고무를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 통상적으로 공지된 가류제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 필요에 따라 가류촉진제, 가류활성화제, 공정유, 노화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 첨가제의 함량은 원하는 물성을 갖는 타이어 고무가 얻어질 수 있도록 임의로 조절될 수 있다.
상기 가류제는 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로는, 유기 과산화물, 또는 유황계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 유기 과산화물은 구체적으로, 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)헥산, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산 및 n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이들 중에서, 디쿠밀 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤젠 및/또는 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 유황계 화합물은 구체적으로, 유황, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드 (tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 및 아민 디설파이드(amine disulfide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이들 중에서 유황을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 가류촉진제는 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로, 술포아미드계 화합물, 티아졸계 화합물, 티우람계 화합물, 티오우레아계 화합물, 구아니딘계 화합물 및/또는 디티오카르밤산계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 술포아미드계 화합물은 구체적으로, 시클로헥실벤조티아졸일 술포아미드, N-터트-부틸-2-벤조티아졸일 술포아미드, N,N-디시클로헥실-2-벤조티아졸일 술포아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸일 술포아미드 및 N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸일 술포아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 티아졸계 화합물은 구체적으로, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸 및 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 티우람계 화합물은 구체적으로, 테트라메틸티우람디설파이드, 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드 및 펜타메틸렌티우람테트라설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 티오우레아계 화합물은 구체적으로, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소 및 디오르토톨릴티오요소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 구아니딘계 화합물은 구체적으로, 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘 및 디페닐구아니딘프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 디티오카르밤산계 화합물은 구체적으로, 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연, 디벤질디티오카르밤산아연 및 디에틸디티오카르밤산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 가류활성화제는 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로, 무기계 가류활성화제, 및/또는 유기계 가류활성화제를 사용할 수 있다.
상기 무기계 가류활성화제는 구체적으로, 산화아연(zinc oxide), 탄산아연(zinc carbonate), 산화마그네슘(magnesium oxide), 산화납(lead oxide) 및 수산화 칼륨(potassium hydroxide)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 유기계 가류활성화제는 구체적으로, 스테아르산, 스테아르산 아연, 팔미트산, 리놀레산, 올레산, 라우르산 및 디부틸 암모늄-올레이트(dibutyl ammonium oleate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 공정유는 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로, 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 방향족계 오일 및/또는 식물성 유지를 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로, 아민계 화합물, 페놀계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 이미다졸계 화합물, 카르밤산 금속염 및/또는 왁스를 사용할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 통상적으로 공지된 방법을 통해 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 원료 고무, 상기 보강제, 상기 실란커플링제 및 상기 첨가제를 밴버리 믹서에 투입하고 135 내지 155 ℃(구체적으로 135 내지 140 ℃)의 온도로 혼합하여 배합물을 얻은 다음, 상기 가류제를 첨가하고 145 ℃ 이상(구체적으로 155 내지 165 ℃)의 온도에서 10 내지 30 분(구체적으로 15 내지 20 분) 동안 가류시키는 과정을 거쳐 제조할 수 있다.
타이어
본 발명은 상술한 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어를 제공한다. 구체적으로 본 발명은 상술한 타이어용 고무 조성물로부터 제조된 트레드를 포함하는 타이어를 제공한다.
상기 트레드는 상술한 타이어용 고무 조성물을 이용하여 제조됨에 따라 인장특성, 내크랙 성능, 내마모 성능, 동적 점탄성, 내오존 성능 등이 우수할 수 있다. 따라서 상기 트레드를 포함하는 본 발명에 따른 타이어는 장기 보호 성능이 우수하면서 상품적 가치가 지속적으로 유지될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 타이어는 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 또는 오토바이용 타이어 등에 적용될 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.
<타이어용 고무 조성물 제조>
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2]
하기 표 1(단위: 중량부)과 같은 조성의 성분 및 함량을 밴버리 믹서(banbury mixer)에 첨가하고 135 ℃에서 6 분 동안 배합하여 배합물을 제조하였다. 이후 배합물에 가류제로서 유황을 첨가하고, 160 ℃에서 15 분 동안 가류하여 고무 시편을 제조하였다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
SBR 70 70 70 70 70
BR 30 30 30 30 30
실리카 80 80 80 80 80
실란커플링제 1 - - - 8 -
실란커플링제 2 - - - - 8
실란커플링제 3 8 10 15 - -
카본블랙 5 5 5 5 5
산화아연 3 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2 2
노화방지제 - - - 1.5 1.5
황 2.1 2.1 2.1 1.5 2.1
DPG 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
CZ 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
실란커플링제 1: 설파이드계 실란
실란커플링제 2: 3-(옥탄오일티오)프로필트리에톡시실란
실란커플링제 3: 화학식 2로 표시되는 화합물
노화방지제: 페닐렌디아민계 화합물(금호석유화학, Kumanox-13)
DPG: 1,3-Diphenyl guanidine
CZ: Cyclohexylbenzothiazyl sulfonamide
[시험예 1] 무늬(Mooney)점도 측정
원주방향으로 여러 개의 홈을 낸 상하단 로터(rotor) 사이에 배합물을 넣어 100 ℃에서 회전시켜 로터 사이에 전단 거동을 형성하고 이에 따른 토크(회전하는 로터에 대한 고무의 저항)를 측정하는 것으로 무늬점도(MV@100 ℃)를 확인하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 측정된 무늬점도 수치가 낮을수록 공정성 및 가공성에 유리한 것으로 판단한다.
[시험예 2] 인장물성(Tensile) 평가
하기 방법으로 평가하여 인장물성을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
경도(HD's): ASTM D1415 규격에 의거하여 고무 시편의 경도를 측정하였다. 측정된 경도 수치가 높을수록 경도가 우수한 것으로 판단한다.
300%-M(Modulus): ASTM D412 규격에 의거하여 300 % 신장 시 고무 시편의 인장강도를 측정하였다. 측정된 Modulus 수치가 높을수록 인장강도가 우수한 것으로 판단한다.
T.S(tensil strength): 고무 시편이 파단될 때까지의 최대 인장 하중을 인장시험 전의 고무 시편의 단면적으로 나눈 값으로서, 수치가 높을수록 장력 강도가 우수한 것으로 판단한다.
E.B: 인장시험 시 고무 시편이 늘어나는 신장 비율로서, 수치가 높을수록 신장율이 우수한 것으로 판단한다.
[시험예 3] 동적 점탄성(DMA) 평가
하기 방법으로 평가하여 동적 점탄성을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
Tg: 통상적인 방법으로 고무 시편의 유리전이온도(고무 시편의 고분자 가지(branch)들이 활성을 가지며 움직이기 시작하는 온도)를 측정하였다.
tanδ@0℃: 제동 성능의 지표인 탄델타(tanδ10℃)를 동역학적 분석(Dynamic Mechanical Analysis) 시험기를 이용하여 11 Hz로 측정하였다. 젖은 노면 제동 성능의 인덱스를 의미하는 수치로, 수치가 높을수록 젖은 노면 제동 성능이 우수한 것으로 판단한다.
tanδ@60℃: 구름 저항의 지표인 탄델타(tanδ60℃)를 동역학적 분석(Dynamic Mechanical Analysis) 시험기를 이용하여 11 Hz로 측정하였다. 회전 저항 성능의 인덱스를 의미하는 수치로, 수치가 낮을수록 회전저항 성능이 우수한 것으로 판단한다.
[시험예 4] 내마모 성능(Wear) 평가
DIN(Din Abrasion) 마모 시험을 진행하여 고무 시편의 내마모 성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 측정된 수치가 낮을수록 내마모 성능이 우수한 것으로 판단한다.
[시험예 5] 내오존 성능 평가
고무 시편을 20 % 신장하고, 오존 농도 50 ppm 및 40 ℃의 온도에서 72 시간 동안 오존 노화를 시킨 후, 고무 시편의 오존 노화 정도를 하기 기준에 따라 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
* 균열 수: A < B < C / 균열 크기: 1 < 2 < 3 < 4 < 5
[시험예 6] 변색 평가
고무 시편을 상온에서 1 개월 동안 노출시킨 후 변색 정도를 관찰하였으며, 고무 시편의 갈색 변화가 거의 없는 경우를 1등급으로, 약간 갈색으로 변한 경우를 2등급으로, 갈색으로 눈에 띄게 변화한 경우를 3등급으로 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
무늬점도 MV@100℃ 105 102 100 102 101
MDR(180℃) T50 1.8 1.8 1.8 1.7 1.8
인장물성 HD's 70 68 72 72 68
300%-M 130 124 136 134 120
T.S 167 162 182 183 160
E.B 421 410 411 414 445
DMA Tg -23 -23 -23 -23 -22
tanδ0℃
(index)		 0.354
(104)		 0.347
(102)		 0.340
(100)		 0.357
(106)		 0.333
(98)
tanδ60℃
(index)		 0.125
(107)		 0.130
(104)		 0.135
(100)		 0.125
(107)		 0.140
(96)
Wear Loss(g) 0.120
(106)		 0.132
(96)		 0.127
(100)		 0.125
(102)		 0.135
(94)
내오존성능 A1 A2 A1 C3 B2
변색 1등급 1등급 1등급 3등급 2등급
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실란커플링제를 포함한 타이어용 고무 조성물이 적용된 실시예 1 내지 3은, 종래의 노화방지제를 포함한 고무 조성물이 적용된 비교예 1 및 2에 비해 인장물성, 동적 점탄성, 내마모 성능 등이 동등 이상을 나타내면서 내오존 성능 및 변색 정도에서 향상된 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
이상으로부터 본 발명에 따른 타이어용 고무 조성물은 내오존 성능이 향상되어 타이어(구체적으로 타이어의 트레드 그루브)에서 오존 크랙이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 종래의 노화방지제를 사용하지 않음으로써 변색으로 인한 상품적 가치 저하를 방지할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 원료 고무; 보강제; 및 실란커플링제를 포함하고,
    상기 실란커플링제가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 타이어용 고무 조성물:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    R1은 탄소수 4 내지 7의 알킬렌기이고,
    R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며,
    R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 페닐렌디아민(Phenylenediamine)과 3-(옥탄오일티오)프로필트리에톡시실란(3-(Octanoylthio)propyltriethoxysilane)의 공중합 화합물인, 타이어용 고무 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공중합 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인, 타이어용 고무 조성물:
    [화학식 2]

  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란커플링제를 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함하는, 타이어용 고무 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강제는 BET 표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 실리카를 포함하는, 타이어용 고무 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 타이어용 고무 조성물로부터 제조된 트레드를 포함하는, 타이어.
KR1020220111644A 2022-09-02 2022-09-02 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어 KR20240032535A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220111644A KR20240032535A (ko) 2022-09-02 2022-09-02 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220111644A KR20240032535A (ko) 2022-09-02 2022-09-02 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240032535A true KR20240032535A (ko) 2024-03-12

Family

ID=90299984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220111644A KR20240032535A (ko) 2022-09-02 2022-09-02 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240032535A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090053011A (ko) 2007-11-22 2009-05-27 한국타이어 주식회사 차량용 비공기입 타이어

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090053011A (ko) 2007-11-22 2009-05-27 한국타이어 주식회사 차량용 비공기입 타이어

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102469992B1 (ko) 진동 감쇠 고무 조성물
KR102131409B1 (ko) 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어
KR101135965B1 (ko) 트럭 및 버스용 타이어 험프스트립 고무 조성물
KR102017319B1 (ko) 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어
US12031037B2 (en) Rubber protective wax, preparation method and application thereof
KR20240032535A (ko) 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어
US6834697B2 (en) Tire having sidewall of rubber composition containing functional liquid polymer, polybutadiene, and brominated copolymer of isobutylene and para-methylstyrene
JP5285335B2 (ja) クローラ用ゴム組成物
KR102526786B1 (ko) 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이의 타이어
KR100715718B1 (ko) 승용차용 공기입 타이어 트레드 고무 조성물
KR102044886B1 (ko) 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 윈터 타이어
US6852785B1 (en) Vulcanizable elastomeric compositions for use as tire treads
JP6135259B2 (ja) ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
KR20110079125A (ko) 타이어용 고무 조성물 및 이의 제조방법
KR102526787B1 (ko) 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이의 타이어
JPH10219033A (ja) 高減衰支承用ゴム組成物
KR102460721B1 (ko) 타이어 트레드용 고무조성물 및 그의 타이어
KR20240045724A (ko) 타이어용 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어
KR100314756B1 (ko) 브래더용 고무화합물
JP4583023B2 (ja) タイヤサイドウォール用ゴム組成物
KR101666717B1 (ko) 내노화성이 향상된 타이어 사이드월용 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어
KR100879138B1 (ko) 타이어 인너라이너용 고무 조성물
KR100807340B1 (ko) 항공기용 타이어 트레드 고무조성물
JP3983071B2 (ja) スチールコード被覆用ゴム組成物
KR101694146B1 (ko) 사이드월용 고무 조성물 및 이를 포함하는 공기입 타이어

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal