KR890000745B1

KR890000745B1 - 타이어트레드용 고무조성물

Info

Publication number: KR890000745B1
Application number: KR8200591A
Authority: KR
Inventors: 아끼노리 도끼에다; 스미오 다까스기
Original assignee: 스즈끼 히사아끼; 요꼬하마 고무 가부시기 가이샤
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1989-04-03
Also published as: KR830009160A; US4417005A; AU544159B2; CA1178390A; AU8036182A

Abstract

내용 없음.

Description

타이어트레드용 고무조성물

제1도는 세로축에 제동성(wet skid 性) 저항 및 tan δ지수를 가로축에 범용(汎用) SBR와 특정 SBR와의 혼합비를 구획 분할하여 지수의 혼합비에 대한 변화를 나타내는 그래프.

제2도는 제1단째 및 제2단째로 첨가하는 원료고무성분을 상대적으로 변화시켰을 경우의 러프게 반발탄성율(50℃) 및 제동성 저항의 변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 전동저항(戰動抵抗)이 낮은 타이어트레드(타이어바퀴 바닥)용의 고무조성물에 관한 것으로, 스티렌 함유량이 20중량% 이상, 부타디엔 부(部)의 결합양식이 1, 2결합 20%이상, 또한 무우니 점도(Moony 粘度)(ML₁₊₄, 100℃)가 53이상의 신전유(伸展油)로 늘려서 펼친 유전(油展)스티렌, 부타디엔 공중합체 고무(이하, 특정 SBR라고 칭함)을 단독으로 그렇지 않으면 1종 디엔계열 고무, 예를 들면 보통의 스티렌, 부타디엔 공중합체 고무, 폴리이소프렌고무(천연고무함유)를 필수 고무성분으로서 함유하는 타이어트레드 제조용 재료를 통상적인 배합방법에 따라 혼합하는 것을 특징으로 한다.

종래의 전동저항이 낮은 타이어가 갖고 있었던 습윤한 로면에서의 제동성(웨트ㆍ스키드성)저하라고 하는 결점을 해소한 전동저항이 낮은 타이어트레드용의 고무조성물 및 전기한 타이어레드제조용 재료를 특정한 배합수단으로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 낮은 전동성능을 보다 향상시킨 타이어레드용의 고무조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 다시 상기 특정 SBR의 무우니점도(ML₁₊₄, 100℃)는 53이상인 것을 요구하며, 그 값은 후술하는 범용의 유권 SBR(NIPOL 1712)와 같은 조건으로 측정해서 무우니점도가 46을 표시하는 경우에 있어서 53이상인 것을 의미한다.

요즘에 와서 에너지성의 자원절약의 목적으로 연료소비량이 적은 자동차의 개발을 적극적으로 권장하고 있다. 그와같은 배경 가운데는 자동차의 중요한 부품의 하나인 타이어에 대하여도 전동저항 감퇴를 위한 시도가 추진되어 오고 있다. 그렇지만 종래의 전동저항 감퇴를 위한 시도는 타이어 한가지 취급만으로 보다더 점유 체적이 크고 또한 잠재적으로 히스테리스트로스가 큰 고무를 사용하고 있는 캡트레드부의 히스테리시스로스 감퇴를 위주로 하였다. 그때문에 종래에는 그와같은 캡트레드부에 사용하는 고무조성물에는 폴리이소프렌고무(천연고무함유), 폴리부라디엔고무등 손실탄성율이 작은 중합체를 사용하여 왔다. 그러나, 이들 중합체를 사용한 고무조성물은 습윤 로면에서의 제동성능을 저하시켜 버렸으며 또 습윤 로면에서의 제동성능을 고려하여 카아본블랙등의 보강체, 오일등의 가소제의 배합향을 증가하여도 가황후에 기대한 만큼 전동저항을 감퇴할 수 없는 등 그다지 좋은 결과를 얻을 수 없었다. 나아가서, 그후 시대가 흐르는 동안에 에컨데 전동저항 감퇴 타이어 라고는 하여도 제동성증은 무시할 수 없게(예 : 미국에서의 유니포미티 타이어 쿼리티 그레이딩(Uniformity Tire Quality Grading)의 시행) 되었기 때문에 제동성능을 저하시키지 않고 전동저항을 저하시키는 시도로서 타이어 중량을 감퇴하는 일, 캡트레이드부 이외의 고무재로서 히스테리스로스를 감퇴하는 일을 하여 오고 있다. 그렇지만 그와 같은 시도로서는 전동저항의 감퇴율이 작으므로 역시 캡트레이드부의 고무재료의 히스테리시스도스를 제동성능이 떨어지지 않는 방법으로 감퇴시키는 것이 바람직하다.

본 발명자등은 스티렌ㆍ부타디엔 공중합체 고무(SBR)에 주목하여 에의 연구하였던 결과(예컨데, 후술하는 실험예 1-4 참조할 것), 스테렌 함유량이 20중량% 이상이고 또한 부타디엔 부분의 결합양식이 1, 2 결합 20%이하인 SBR를 신전유로 신전하고 있다. 100℃에서 무우니 점도(ML₁₊₄, 100℃)가 이상인 유전 SBR(이하, 특정 SBR라 칭함)를 사용함에 따라 습윤 로면에서의 제동성능 즉, 웨트스키드성을 손실하지 않고 전동저항을 감퇴시킬 수 있다는 것을 발견하고 나아가서 특정 SBR의 무우니 점도가 높고 실용화가 어렵다고 하는 결점도 특정 SBR을 고무성분으로 20-80중량%에 대하여 적어도 1종의 다른 디엔계열의 고무 예컨데 범용 SBR(유전 SBR함유, 이하 범용 SBR라 칭함)또는 범용 SBR와 0-20중량%의 폴리이소프론고무(천연고무 포함)를 고무성분으로서 80-20중량%를 혼합함으로 인하여 해결함과 동시에 전기한 고무조성물을 특수한 이단혼련방법(2段混練方法)에 따라 제조하는 것으로 놀랍게도 통상적인 혼련방법으로 얻은 고무조성물에 비교하여 웨트스키드성은 마찬가지로 유지하면서 히스테리 시스로스가 현저히 감퇴한다는 사실을 발견하고 본 발명의 달성에 이르게 되었다.

상기한 특수한 2단 혼련법에 의한 여러가지 물질의 성질의 향상효과에 대하여는 일본국 특개소 50-112445호 나 에이.케이.서어카아, 티.지.레이몬드 앤드 피.이.핀터 (A.K.Sircar, T.G.Lamond and P.E.Pinter) : 러버 켐스트리 앤드 테크노로지 (Rubber Chemistry and Technology)제 40권 48(1974년)등으로 알려져 있으나, 본 발명에서는 특히 한정된 스티렌 부타디엔 공중합체 고무와 범용 SBR 혹은 폴리이소프렌고무(천연고무 함유)를 주체로 한 원료고무성분과 카아본블랙을 주성부분으로 하는 고무 조성물을 전기한 2단혼련방법으로 조제함으로서 종래의 결과에서는 예상할 수 없는 현저한 히스테리시스로스의 감퇴와 웨트스키드성의 균질성이 우수한 고무조성물을 얻을 수 있었다. 본 발명에 의하면 자동차의 연료비 감소효과를 향상시켜 종래에는 없었던 수준에서의 히스테리시스로스 감소와 웨트스키드성의 균형을 유지한 타이어트레드용의 고무조성물을 제공할 수 있다.

본 발명은 종래의 전동저항이 낮은 타이어트레드용 고무조성물을 캡트레드에 사용하여 제조된 바이어를 부득이 제거하게 되었던 습윤회로에서의 운동 성능저하라고 하는 문제를 해소하고, 습윤로면에서의 운동성능을 저하하는 일이 없이 전동저항의 감퇴를 가능하게 하는 타이어트레드용 고무조성물인 것이며, 이 고무조성물을 캡트레드로서 사용함에 따라 안정성을 보장한 전동저항이 낮은 타이어를 제공하여 에너지절약에 널리 공헌하는 것을 목적으로 한다. 즉,본 발명은 스티렌 함유량이 20중량%이상이고 또한 부타디엔 부분의 결합양식이 1,2 결합 20% 이하인 스티렌 부타디엔 공중합체 고무를 신전유로 신전하여서 되는 100℃에서 무우니 점도(ML₁₊₄, 100℃)가 53이상인 특정 SBR와 적어도 1종의 다른 디엔계열 고무, 예를 들면 범용 SBR(유전 SBR함유) 혹은 폴리이소프렌 등을 고무성분원료로하는 것을 특징으로하는 타이어트레드용의 고무조성물이다.

본 발명에서 고무성분원료(고무분으로서 100중량%)의 바람직한 배합비율은, 특정 SBR을 고무분으로서 20-80중량%(예컨데 고무 100중량%에 대하여 신전유 37.5중량%를 함유하는 특정 SBR인 경우, 특정 SBR로서 27.5-110 중량%)이며 또 적어도 1종의 다른 디엔계열 고무의 고무분은 80-20중량%(예컨데, 범용 SBR을 고무분으로 80중량% 이하, 더 좋기는 10-70중량% 및 폴리이소프렌고무(천연고무 함유)는 20중량%이하, 더 좋기는 10중량% 이하)로서 고무분의 총합계가 100중량%이다.

특정 SBR이 20중량% 미만에서는 본 발명이 목적하는 바 효과는 나타나지 않으며 또 80중량%를 초과하면 무우니 점도가 높아서 가공효과가 매우 나쁘기 때문에 각기 바람직하지 못하다. 본 발명에 사용하는 카아본블랙의 사용량은 특별한 제한은 없으나 바람직한 배합량으로서는 고무성분 원료 100중량%당 40-70중량%이다. 40중량%보다 적으면 고무조성물의 파단물성(破斷物性)이 나빠지며, 70중량%를 초과하면 2단혼련법으로 실시하였을 경우에 어느 정도의 효과는 있다고 하지만 카아본블랙을 감량하였을 경우의 통상적인 혼련 정도의 반발탄성을 밖에 기대할 수 없다. 또 이 카아본블랙은 전동저항이 낮은 타이어용 캡트레드 고무로서 사용하기 때문에 I₂흡착량 60-130mgI₂/g의 DBP(디부틸 프라레이트)흡유량(吸油量) 130ml/100g 이하의 카아본블랙이면 더욱 좋다.

I₂흡착량이 60mgI₂/g 미만으로는 히스테리시스로스가 지나치게 작아져서 웨트스키드 저항을 손실하게 되고 또 130mgI₂/g를 초과하면 반대로 히스테리시스로스가 커져서 전동저항의 감퇴를 기대할 수 없게 되어 각기 바람직하지 못하다. 또 DBP 흡유량이 130ml/100g를 초과하여도 히스테리시스로스가 커지고 전동저항의 감퇴를 기대할 수 없으므로 바람직하지 않다.

본 발명의 고무조성물에 있어서는 통상적인 혼련방법으로 목적하는 타이어의 전동저항 감퇴를 꾀할 수 있으나 보다 양호한 타이어의 전동저항 감퇴를 얻기 위하여는 다음의 특정한 제조 방법을 이용하는 것이 좋다.

즉, 전기한 특정 SBR을 고무분으로서 20-80중량% 및 1종의 다른 디엔계열 고무를 고무분으로 80-20중량%로 된 고무성분원료를 고무분으로 중량%와 카아본블랙 40-70중량%와를 함유하는 본 발명의 고무조성물을 제조함에 있어 미리 혼련공정의 제1단째에서 전기한 고무성분원료를 고무분으로 40초과-90중량%에 전기한 카아본블랙 전량을 첨가하여 기계적으로 혼련혼합한 다음 제2단째에서 전기한 고무성분원료의 나머지를 추가하여 기계적으로 혼련혼합하는 것을 특징으로하는 타이어트레드용 고무조성물의 제조방법이다. 이와같은 고무원료 및 카아본블랙을 선택한 2단의 혼련법을 채용함에 따라 통상의 1단혼련법에 비하여 타이어의 전동저항의 감퇴를 현저하게 기할 수 있다.

전기한 특정 제조방법에 있어서는 제2단째에 추가하는 고무원료는 전기한 특정 SBR을 고무분으로 10중량%-60중량%미만으로 하는 것이 좋겠다. 또 사용하는 카아본블랙도 I₂흡착량 60-130mgI₂/g, DBP 흡유량 130ml/100g이하의 것이 좋다.

본 발명에서는 이밖에 통상적으로 타이어트레드용의 고무조성물에 산화아연, 스테아린산, 가황촉진제, 유황등의 배합제를 적당한때 적당량 배합할 수 있다.

본 발명에 따라 제조한 고무조성물은 가황하였을때 웨트스키드 저항을 퇴감하지 않고 tan δ가 작은 고무제품이 되므로 이 고무조성물을 캡트레드 고무용으로 사용하므로서 타이어의 습윤 로면에서의 운동성능을 저하시키는 일이 없이 전동저항의 퇴감을 가능하게 한다.

다음에 실험예 또는 실시예 및 비교예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그리고 또 표중에서 배합량은 모두 중량%를 의미한다.

[실험예 1-4]

스티렌 함유량, 부타이덴부의 1,2 결합비율 및 무우니 점도(ML₁₊₄, 100℃)에 대하여 다음표와 같은 성상(性狀)을 갖고 있다. 신전유로 신전한 4종류의 SBR(고무분 100중량%에 대하여 신전유 37.5 중량%)을 준비하였다. 더우기 각 SBR의 스티렌 함유량, 부라디엔부의 1,2결합은 히다찌 제작소 제품인 적외분광 광도계를 사용한 적외선 흡수 스펙트럼으로 이미 알려진 방법에 따라 구한 데이터이며, 무우니 점도에 대하여는 JIS K 6300에 따라 구한 데이터이다.

유전(油展)SBR의 내용

* 주)SBR A : 일본국 니혼제온샤제NIPOL 1712.

SBR B : 일본국 니혼에라스도마아샤 소루프렌 380

SBR C : 일본국 아사히 가세이 고오교오샤제 다후뎅 1534

SBR D : 본원 특정 SBR.

(어느것이나 고무 100중량부에 대하여 신전유(伸油展)37.5중량부를 첨가해서된 유전 SBR) 이어 표 1에서 보는바와 같이 전기한 SBR 이외의 카아본블랙, 유황등의 배합제를 일정하게 하고 SBR의 종류만이 상이한 고무조성물(아직 가황하지 않은 고무)을 조제하여 무우니점도(ML₁₊₄, 100℃)를 측정하였다. 이들 조성물을 160℃에서 20분동안 가황한 다음 각 가황고무의 잡아늘이는 세기, 파단(破斷)의 길이, 300%인장응력(引張應力), JIS경도, 웨트스키드 저항, 50℃에서의 손실정접(tan δ₃50℃) 및 반발탄성율(러프케, 50℃)을 구하였다. 결과는 표 1과 같다.

[표 1]

표 1에 있어서, 미가황 고무특성인 무우니점도는 JIS K 6300에 준하여 측정하였다. 또 인장의 세기, 파단의 길이 및 300% 인장응력에 대하여는 JIS K 6301에 따라 구한 데이터이다. 표 1의 SBR을 사용한 고무조성물의 손실정접(tan δ라고 표기함)에 대하여는 시료로 제공한 고무를 세로 10.0mm, 가로 5.0mm, 높이 2.0mm크기의 물건을 매는 조붓한 종이모양으로 시료를 만들어 이와 모도 제작소 제품인 점탄성(粘彈性)스펙트로미터로 전동저항을 측정할때의 타이어트레드부의 온도를 고려하여 50℃의 분위기 상태에서 주파수 10Hz, 초기변형 5% 신장, 탄성변형 1%로 진동시켜서 측정한 값이다.

tan δ는 타이어의 전동저항의 90-95%가 히스테리시스로스이며, 히스테리시스로스 H는 다음 식으로 나타낼 수 있는 것이기 때문에 tan δ가 적다고 하는 것은 전동저항이 감퇴된다고 하는 것을 의미한다.

(δ가 작을 경우에는 sin δ-tan δ)

U₁: 각부의 변형에너지, V₁: 각부의 체적, tan δ: 각부의 손실정접

마찬가지로 러프케 반발탄성율은 전동저항을 측정할때의 타이어 트레드부의 온도를 고려하여 50℃의 분위기 상태에서 측정한 값이며, 반발탄성율이 높을수록 전동저항이 감퇴된다는 것을 뜻한다. 또 습윤 로면에서의 운동성능을 판단하는 척도로서의 웨트스키도 저항은 영국제 휴대식 스키드레스터를 사용하고 로면에는 3M 사제품인 세이푸리워어크(옥외용 타잎 B. 검은색)을 사용하여 증류수로 습윤 로면을 만들어 측정한 값을 SBR D(실험예 4)를 100으로 한 지수로 나타내고 있다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 스티렌 함유량이 20중량%미만인 경우에는 반발만성율이 높아지며 또한 tan δ가 낮으므로 전동저항의 감퇴는 기대할 수 있으나 웨트스키드 저항이 크게 저하하므로 바람직하지 않다(실험예 3). 또 부라디엔부의 결합양식이 1, 2결합 20% 이상으로는 웨트스키드 저항의 향상은 기대할 수 있으나 반발탄성율이 낮고 또한 tan δ가 높아지므로 전정저항이 낮은 타이어의 갭트레드용의 공중합체로서는 좋지 않다(실험예 2). 또 무우니점도가 53미만의 경우에도 역시 반발탄성율이 낮고 또한 tan δ가 높아지므로 바람직하지 못하다(실험예 1-3). 이상과 같이 스티렌 함유량이 20중량%이상, 부타디엔부의 결합양식이 1,2결합 20%미만이고 또한 무우니점도(ML₁₊₄, 100℃)가 53이상인 유전스티렌 부타디엔 공중합체 고무(신전유 37.5중량%)를 사용함에 따라 습윤 로면의 운동성능을 저하시키지 않고 전동저항의 감퇴를 가능하게 하는 고무 조성물을 얻을 수 있는 것을 기대할 수 있으나 무우니점도가 높고 가공성이라는 관점에서 대단히 불리하여 실용화는 어렵다. 그래서 본 발명자는 전기한 특정 SBR의 특성을 살리고저 다른 공중합체와의 혼합으로 사용을 검토하고 실용화할 수 있는 습윤 로면에서의 운동성능을 저하시키지 않는 전동저항이 낮은 타이어캡트레드용의 고무조성물을 얻을 수 있었다.

즉, 상술한 특정 SBR와 통상의 스티렌부타디엔 공중합체 고무(이하, 범용 SBR라고 칭함) 혹은 폴리이소프렌 고무(천연고무 함유)의 2종 또는 3종의 혼합물로 되는 가황할 수 있는 고무조성물에 있어 바람직한 조성은, 특정 SBR을 27.5-110(고무분으로 20-80)중량% 더 좋기는 41.25-82.5(고무분으로 30-60)중량%, 또 적어도 1종의 다른 디엔계열 고무는 고무분으로 80-20중량%.(예컨데, 범용 SBR은 고무분으로 80중량% 이하, 좋기는 10-70중량% 및 폴리이소프렌 고무는 고무분으로 20중량%이하, 바람직하기는 0-10중량%)로 고무분의 총량은 100중량%이며 도 보강제로서 카아본블랙은 바람직하기는 40-70중량% 함유할 수 있으나 바람직한 것은 I₂흡착량 60-130mgI₂/g, DBP 흡유량 130ml/100g 이하의 카아본블랙이며 이상의 여러가지 성분을 함유하는 가황일 수 있는 고무 조성물은 가공성의 점에서도 실용레벨에 있으며, 타이어용 캡트레드 고무로서 사용할 수 있으므로 습윤 로면에서의 운동성능을 저하시키는 일이 없이 전동저항의 감퇴를 가능하게 하였다는 것은 전술한 바와 같다.

나아가서, 전기한 특정 SBR을 고무분으로 20-80중량% 및 적어도 1종의 다른 디엔계열 고무를 고무분으로서 80-20중량%로 되는 원료고무성분을 고무분으로서 10 0중량%와 카아본블랙을 40-70중량%와를 함유하는 본 발명의 전기한 고무조성물을 제조함에 있어 미리 혼련공정의 제1단계에서 전기한 원료고무성분을 고무분으로서 40이상-90중량%에 전기한 카아본블랙의 전량을 첨가하여 기계적으로 혼련혼합한 다음 제2단째에서 전기한 원료고무성분의 나머지를 추가하여 기계적으로 혼련혼합함에 따라 한층 다른 특성을 저하시키는 일이 없이 타이어의 전동저항을 대폭적으로 퇴감할 수 있다는 것도 전술한 바와 같다.

[실시예 1-7 및 비교예 1-4]

표 2는 본 발명의 실시예 및 비교예로서 통상의 스티렌부타디엔 고무로서는, NIPOL 1712(스티렌 함유량 23.5%, 부타디엔부 1,2 결합 18%, 무우니점도(ML₁₊₄, 100℃)46, 일본 제온사 제품인 유전 SBR 신전유 37중량%)를 사용하였다. 고무조성물의 조제는 우선 표 2에서 배합하는 여러가지 재료를 B형 밴버리 혼합기 및 인치로울로 혼련하여 제조하였다. 더우기 밴버리 혼합기에 의한 혼련은 최초의 측면벽온도 50℃, 회전자의 회전수를 80rpm로 하고 원료고무성분을 투입하고 나서부터 10초 경과 후에 카아본블랙 및 그밖의 배합제를 투입하여 합계 4분간 혼련하였다. 더우기 유황 및 가황촉진제는 약 50℃로 제어하기 위하여 8인치 로울로 첨가하여 혼련하였다. 가황조건은 160℃에서 15분 및 20분간이었다. 무우니점도의 측정은 JIS K 6300으로 인장시험은 JIS K 6301로 스키드 저항, tan δ는 전술한 바와 마찬가지의 영국제 휴대용 스키드레터인 점탄성 스펙트로미터로 구한 값이며, 웨트스키드 저항에 대하여는 비교예 5를 100으로 하여 지수로 나타내고 있다. 또 tan δ에 대하여서도 비교예 5를 100으로 한 지수를 ()안에 표기하고 있다. 또 반발탄성율은 전기한 실시예와 같은 방법으로 실시하였다.

제1도는 새로축에 지수를 가로축에 범용 SBR와 특정 SBR와의 혼합비를 잡고 0표시로 웨트스키드 저항, 0표시로 tan δ를 구획 분할한 그래프이다.

표 2 중에는 실시예 1-7 및 비교예 5-8이 있다. 제1도에서 보는 바와 같이, 이 특정 SBR을 27.5중량%-110중량%를 함유하고 있는 경우에는 스키드 저항을 거의 저하시키지 않고 반발탄성을 크게 그리고도 tan δ를 작게 할 수 있다. 또 이 특정 SBR을 27.5중량% 미만으로 하면 반발탄성율의 향상 또는 tan δ의 감퇴를 그다지 기대할 수 없고 또 특정 sbr을 110중량% 초과할때는 반발탄성율은 향상되고 또한 tan δ은 충분히 저하하지만 웨트스키드 저항도 저하되므로 좋지않을 뿐 아니라 표 2의 무우니점도의 데이터로부터도 알 수 있는 바와 같이 무우니점도가 커지고 작업하기가 나빠지므로 실용화하기 어렵다. 또 실시예 6-7 및 비교예 3-4는 천연고무(폴리이소프렌고무)를 특정 SBR, 범용 SBR와 혼합한 경우인데, 표 2의 스키드 저항, tan δ 및 반발탄성율에서 아는 바와 같이 천연고무를 20중량% 초과하면 스키드 저항이 저하므로 좋지 않다. 또 범용 SBR와 천연고무를 뒤섞었을 경우에는 이 특정 SBR를 사용하였을 경우에 비하여 반발탄성율의 향상 또는 tan δ의 감퇴가 적은데 비하여 웨트스키드 저항이 저하되므로 바람직하지 못하다. 또 이 특정 SBR와 천연고무를 뒤섞었을 경우에는 웨트스키드 저항은 저하하지만 그 이상으로 반응탄성율이 대폭 향상하며 또한 tan δ가 대폭적으로 감퇴할 수 있고 또 무우니점도도 그다지 높아지지 않기 때문에 실용화가 가능하다.

[표 2]

[실시예 8-20 및 비교예 5-13.]

표 3에 명시한 배합의 고무조성물을 B형 밴버리 혼합기 및 8인치 로울로서 혼련하여 조제하였다. 다시 말하자면, 밴버리 혼합기에 의한 혼련은 최소의 측면벽 온도 50℃회전자의 회전수를 80rpm로 하고 제1단째분의 고무원료성분을 투입하고나서 부터 10초 경과후에 카아본블랙 및 그밖의 배합제를 투입하여 비교예 5-9는 4분간, 다른 비교예 및 실시예는 2분간 혼련하고 비교예 5-9를 제거한 다음 다시 제2단째분의 고무원료성분을 첨가하여 2분간 혼련하였다. 역시 유황 및 가황촉진제는 약 50℃로 제어하기 위하여 인치 로울로 첨가하여 혼련하였다. 이 고무조성물을 프레스가황한 것의 가황특성을 표 3에 보여주고 있다. 가황조건은 비교예 9 및 실시예 19가 160℃에서 15분간, 그밖의 것은 160℃에서 20분간 이었다. 더구나 비교예 7-13은 본 발명의 고무조성물이지만, 본 발명에 관한 특정한 2단혼련법의 효과를 보여주기 위하여 비교예로서 나타내었다.

[표 3]

반발탄성율, 웨트스키드 저항 및 tan δ는 전기의 실시예에 계재한 방법으로 실시하였다. 웨트스키드 저항값은 비교예 8의 수치를 100으로 하였을 때의 지수표시이다. 피코마모량은 구우드릿티식 피코마무(魔耗)시험기로 ASTM D-2228에 준하여 실시하고, 인장시험(引將試驗)은 JIS K 6301에 준하여 실시하였다. 또 제2도는 고무분으로서 50중량%의 특정 SBR 50중량%와를 고무원료 성분으로 하는 고무조성물에 대하여 제1단째 및 제2단째에 첨가하고 고무원료 성분을 상대적으로 변화시킨 경우의 러프케 반발탄성율(50℃) 및 웨트스키드 저항의 변화를 나타낸 그래프이다.

표시는 제2단째에서 특정 SBR만을 첨가하는 경우,

표시는 제2단째에서 범용 SBR만을 첨가하는 경우를 나타낸다. 단, 제1단 혼련고무분 40중량%(제2단 혼련 고무분 60중량%)라고 하는 점에 대하여는

표시는 범용 SBR/특정 SBR의 비가 40/60,

표시는 범용 SBR/특정 SBR의 비가 60/40의 고무조성물에 대한 값을 나타내고 있다.

표 3의 비교예(5-9)와 실시예 (8-20) 및 제2도에서 아는 바와 같이 제1단째와 제2단째에 고무원료를 분할하여 혼련하는 2단혼련법을 채용하였을 경우에는 통상의 1단혼련법에 비하여 명백히 러프케 반발탄성율은 모두 향상하며, 또한 tan δ는 저하하고 있음을 알 수 있다.

한편 웨트스키드 저항에 관하여는 1단혼련법, 2단혼련법의 양자에 있어서 동등하며 마모내성(磨耗耐性)에 대하여도 변화는 없다. 또 한가지 2단혼련법을 실시할 경우라도 제2도에서 명백한 바와 같이 제2단째의 혼련에서 첨가하는 고무원료에 특정 SBR만을 사용하였을 경우(제2도

표시)에는 범용의 스티렌 부타디엔 공중합체 고무만을 마찬가지로 사용하였을 경우(제2도의

)보다도 놀랍게도 러프케 반발탄성율의 현저한 향상 및 tan δ의 현저한 저하를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 상기한 바와 같은 경우에도 웨트스키드 저항, 마모내성에 있어서는 변화가 없다. 2단혼련법에서 제2단째의 혼련에 제공되는 고무량은 제1단째의 혼련 및 제2단째의 혼련 양쪽에서 사용한 고무분의 합계량(100중량%)중 10-60미만 중량%, 좋기는 20-50중량%로 하는 것이 필요하다. 이와같이 한정하는 것은 제2단째의 혼련에 사용하는 고무성분을 60중량%이상으로 하면 제1단째의 고무성분이 40중량%이하가 되어 여기에 40-70중량% 비율로 카아본블랙을 한꺼번에 첨가하여 혼련혼합하기 위하여 통상 사용하는 밴버리로울등의 혼합기로서는 어려움이 있음과 동시에 혼련할때의 발열이 커져서 고무혼합물을 태워버리거나 공중합체의 분산이 불량하여지는 일이 생겨저 반발탄성율 및 tan δ 비롯한 고무물성의 저하를 초래하여(비교예 11,12 및 제3도) 또 10중량 %미만(제1단계의 고무성분 90중량% 초과)에서는 본 발명의 혼련효과를 기대할 수 없기 때문이다(비교예 10 및 제2도).

본 발명에 따라 제조된 고무조성물을 캡트레드 고무로 사용함으로써 타이어의 습윤 로면에서의 운동성능을 저하시키는 일이 없었다.

Claims

(ⅰ)스티렌 함유량이 20중량%이며, 1,2-부타디엔 결합단위 20%이하인 스티렌부타디엔 공중합체 고무를 신전유(extender oil)로 신전하여 형성되며, 무우니점도(Moonet viscosity, ML_1-4; 100℃)가 53인 스티렌부타디엔 공중합체를 20-80중량%(고무성분으로서), (ⅱ)1종이상의 다른 디엔계열고무 80-20중량%(신전유제거 스티렌부타디엔 공중합체고무와 함께 총 100중량부가 됨), (ⅲ) 고무성분 총 100중량%에 대하여, 카아본블랙 40-70중량%의 조성으로 이루어진 타이어트레드용 고무조성물.
제1항에 있어서, 전기한 카아본블랙이 I₂흡착량이 60-130mgI₂/g DBP 흡유량 130ml/100g이하인 것을 특징으로하는 타이어트레드용 고무조성물.
스티렌 함유량이 20중량%이고, 또한 부타디엔 부분의 결합양식이 1, 2결합 20 %이하인 스티렌 부타디엔 공중합체 고무를 신전유로 신전하여서 되는 100℃에서 무우니점도(ML_1-4, 100℃가 이상인 고무를 고무분으로서 20-80중량% 및 적어도 1종의 다른 디엔계열 고무줄 고무분으로서 80-20 중량%로 되는 고무원료성분을 고무분으로서 100중량%와 카아본블랙 40-70중량%와를 함유하는 고무조성물을 제조함에 있어서 미리 혼련공정의 제1단째에서 전기 고무원료성분을 고무분으로서 40-90중량%에 전기한 카아본블랙의 전량을 첨가하여 기계적으로 혼련혼합한 다음 제2단째에서 전기한 고무원료성분의 나머지를 추가하여 기계적으로 혼련혼합한 것을 특징으로 하는 타이어트레드용의 고무조성물의 제조방법.
제3항에 있어서, 전기한 제2단째에서 추가로 혼련하는 전기한 고무원료는 스티렌 부타디엔 공중합체 고무를 신전유로 신전하여서 되는 고무를 고무분으로서 10-60중량%인 타이어트레드용의 고무 조성물의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 전기한 카아본블랙이 I₂흡착량 60-130mg₂/g, DBP 흡유량 130ml/100g 이하인 것임을 특징으로하는 타이어트레드용의 고무조성물의 제조방법.