KR960007309B1

KR960007309B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR960007309B1
Application number: KR1019890700700A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 도키에다
Original assignee: 요꼬하마 고무 가부시기가이샤; 모또야마 가즈오
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1996-05-30
Also published as: JP2562336B2; KR890701684A; JPH01131258A; WO1989001960A1

Abstract

내용 없음.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 타이어의 스키드 성능, 발열성능을 고차원으로 밸런스시킬 수가 있고, 주행에 의한 그립성능의 저하를 방지할 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

[배경기술]

종래 소위 주행성 조종안정성을 중시한 하이퍼포먼스 타이어(H.P.T)의 트레드용 고무 성분으로서는 결합 스티렌양이 많은 스티렌 부타디엔 공중합체 고무(이하 Hs SBR이라 약칭함)가 널리 사용되고 있지만 Hs SBR을 고무 성분으로 하는 조성물로 되는 트레드를 갖는 타이어는 고속주행시의 발열량이 크고, 주행중에 트레드 표면이 달라붙거나 고무의 찌끼가 부착하여, 조정안정성을 손상한다.

뿐만아니라, 동계(冬季)등 저온일때에는 트레드가 딱딱하여 스타트시의 그립성능이 나쁜등 타이어의 트레드용으로서는 실용상 충분히 만족시키는 성능을 반드시 갖고 있는 것은 아니었다.

본 발명자는 이 Hs SBR을 사용한 타이어 트레드용 고무 조성물의 특성은 이 SBR의 종류, 특히 그 중합법의 상위와 공중합 조성 및 그 분자구조등에 크게 영향되는 것에 착안하고 예의 검토를 하여 본 발명을 한 것이다.

본 발명의 목적은 고속 주행시에 타이어 트레드면에 있어서의 달라붙음이나 고무 찌끼의 부착이 없어 우수한 조정안정성을 나타내고, 그러면서도 딱딱함의 온도의존성이 작아 동계에도 양호한 그립성능을 나타내는 타이어 트레드용 고무조성물을 제공함에 있다.

[발명의 개시]

상기한 본 발명의 목적은, 결합스티렌양이 30-40중량%, 전결합 스티렌양에 대한 단리(單離) 스티렌(S1) 양이 58% 이상, 전결합 스티렌 양에 대한 단리 스티렌(S1)과 스티렌이 2개 이어진 스티렌 연쇄(漣殺)(S2)양의 합이 87.5% 이상인 유화(乳化) 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무(이하 유화 중합 SBR이라 약칭함)를 필수의 고무 성분 100중량부당 카번블랙 80-97중량부, 화이트카번 10중량부 이하 및 유황 2.1~3.5중량부를 배합한 타이어 트레드용 고무 조성물 바람직하게는 0℃에 있어서의 JIS 고무경도가 80 이하인 고무 조성물을 타이어 트레드용으로서 사용함에 의해 달성할 수가 있다.

본 발명의 고무 조성물은 필수 고무성분으로서 전기 유화 중합 SBR 바람직하게는 이 유화중합 SBR과 결합 스티렌양이 10~28중량%, 전결합 스티렌양에 대한 단리 스티렌(SI)양이 80% 이상, 결합 스티렌양과 부타디엔부의 결합 비닐 양의 합이 70중량% 이하인 용액 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무(이하 용액 중합 SBR이라 약칭함)와의 혼합 고무를 사용하고, 전기유화중합 SBR 또는 이들 혼합고무 성분에 대하여 카번블랙ㆍ화이트카번 및 유황을 각각 특정량 배합함에 의해 본 발명이 목적으로 하는 타이어로서의 그립성능과 발열성능을 고차원으로 밸런스 시키고, 또 주행에 의한 그립성능의 저하를 방지할 수 있는 고무 조성물을 제공하는 것이다.

[발명을 실하기 위한 가장 좋은 상태]

본 발명의 고무 조성물을 구성하는 유화중합 SBR은 결합 스티렌양이 30-40중량% 이내인것이 필요하고 이 결합 스티렌양이 30중량%보다 적으면 그립성능이 저하하기 때문에 바람직스럽지 않고, 40중량%보다 많아지면 내발열성 및 파괴특성(내구성)이 저하하고, 저온특성도 감소하는 것이어서 바람직하지 않다.

또, 이 유화중합 SBR은 단리 스티렌(S1)(이하 단리 스티렌 S1이라 한다.) 이 전결합 스티렌양당 58% 이상 바람직하게는 62% 이상이고, 단리 스티렌 S1과 스티렌이 두개 이어진 스티렌 연쇄(S2)(이하 스티렌 연쇄 S2라 한다.)와의 합이 전결합 스티렌 양당 87.5% 이상 함유되어 있을 것이 필요하며, 이 조성을 만족하지 않을시는 내발열성이 저하하고, 저온시의 그립성능에 관계하는 고무경도의 온도의존성이 증대하고 저온시의 경도가 커져버리는 것이어서 바람직스럽지 않다.

그리고, 본 발명의 상기 유화중합 SBR에는 전기용액중합 SBR을 배합하는 것이 바람직스럽고, 이와같은 특정의 용액중합 SBR을 전기 특정의 유화중합 SBR에 배합함에 의해 쌍방 SBR의 우수한 타이어 트레드용 고무로서의 성능을 상승적으로 발휘시킬 수가 있다.

그래서 이 용액 중합 SBR 중에 함유되는 결합 스티렌양은 10~28중량%이고, 단리스티렌 S1이 80% 이상, 결합스티렌양과 부타디엔부의 결합 비닐양의 합이 70중량% 이하인 것이 필요하다.

즉, 전기유화 중합 SBR에 배합되는 용액 중합 SBR 중의 결합 스티렌양이 10중량% 보다 적으면 그립성능이 저하하고, 28%을 넘으면 내발열성이 저하하고 저온시의 경도가 커지기 때문에 바람직스럽지 않다.

또, 이 용액 중합 SBR의 결합 스티렌양과 부티디엔부의 결합 비닐양의 합이 70중량%보다 커지면 파단(破斷) 강도와 내모성이 저하하고, 저온 고무특성이 저하하는 경향이 현져해지기 때문에 바람직하지 않다.

상기 유화중합 SBR 및 용액중합 SBR은 공지의 방법, 예컨대 1971년 9월 25일 주식회사 공업조사회발행, 좌백강치저(佐伯康治著)「폴리머제조 프로세스」의 제111편 "합성고무의 제조프로세스"중, 제 8 장 "유화중합 SBR" 및 제10장 "용액중합 SBR"에 기재되어 있는 방법에 준하여 제조가 가능하다.

상기 유화중합 SBR에 대한 용액 중합 SBR의 배합량은 0~25중량부 바람직하게는 5~25중량부이다.

즉, 용액 중합 SBR의 배합량이 25중량부를 초과하면 트레드용 고무 조성물로서의 내발열성과 내마모성이 저하하는 경향이 강해져 강도가 저하하고 또 콤파운드물성 그립성능도 불충분하게 되기 때문에 바람직하지 않다.

다시 이 유화중합 SBR에는 상기 용액중합 SBR에 더하여 카번블랙ㆍ화이트카번 및 유황이 각각 필수성분으로서 배합된다.

이 유화중합 SBR에 대한 카번블랙의 배합양은 동계에 있어 타이어 트레드부의 경도 상승의 증대를 방지하는 목적에서 80~97중량부의 범위내로 하는 것이 좋다.

또 화이트카번의 배합량은 드라이 그립성능 내마모성의 저하를 방지하기 위해, 10중량부 이하일 것이 필요하며 바람직하기로는 3~9중량부를 배합하는 것이 좋다.

화이트카번으로서는 무수규산ㆍ함수규산ㆍ규산칼슘ㆍ규산알루미늄ㆍ합성규산염 등의 규산화물을 들 수가 있다.

유황의 배합량은 2.1~3.5중량부이고, 이 유황의 양이 2.1중량부보다 작아지면, 전술한 고속주행중의 트레드 표면의 달라붙음 고무찌끼의 발생, 부착을 방지할 수 없게 되고, 3.5중량부보다 많아지면 트레드가 굳은 촉감이 되어 주행초기의 조종안정성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.

이 카번블랙의 종류로서는 N330(HAF)~N110(SAF)급이 바람직하다.

또 본 발명의 고무 조성물중에는 각종 첨가제 예를들면 방향족계오일ㆍ나프턴계오일ㆍ파라핀계오일등의 신전유(伸展油), 수지, 산화아연, 스테아린산, 각종 노화방지제, 가황 촉진제, 왁스등을 적당히 배합할 수가 있다.

본 발명에 있어서 전기유화 SBR 중의 단리 스티렌 S1 및 스티렌 연쇄 S2는 부타디엔 단위의 2중 결합을 전부 오존 개열(開裂)하여 얻어진 분해물의 O₃분해 겔퍼미에이션 크로마토(G.P.C)법에 의해 분석한 값이다("폴리머"제22권 1721면 또는 고분자학회 예고집 29권 9호 2055면).

또, 송액(送液)펌프로서는 트라이로터 V형(일본분광(주)사제), 칼럼으로서 화인파크겔 101 7.5×500(일본분광사제), 검출기로서 UV 254mm를 각각 사용했다.

또 본 발명의 SBR의 결합 스티렌량은 적외 분광 광도계를 쓴 햄프톤법에 의해 산출하고, 결합비닐량은 동일하게 적외분광 광도계를 쓴 모레로법에 의해 산출했다.

이하 실시예 및 비교예에 의해 본 발명의 효과를 다시 구체적으로 설명한다.

실시예, 비교예 중 S.N.값, 인장강도

T 및 JTS 경도(硬度)(HS @ 0℃)는 다음의 측정법에 의한다.

다시 표 1중의 SBR-A~E는 각각 37.5중량부의 아로마틱오일로 유전(油展)된 유화중합 SBR이고, sol-SBR-1~5는 각각 용액중합 SBR을 표시한다.

S.N.값 :

브리티스 포터블 스키드 테스터를 사용하고, 25℃의 분위기에서 스미토모(住友) 스리엠사제 세이프티워크를 노면으로 하여 습윤시켜 측정했다. 이 값이 큰 만큼 습(Wet)시의 그립성능은 양호하다.

인장강도 :

JIS-K-6301에 규정되어 있는 측정방법에 준하여 측정했다.

T :

굿리치(B.F. GOODRICH)사제의 후렉소미터를 사용하고 하중 25Kg, 스트로크 4,44mm, 1800r.p.m, 분위기온도 100℃에서 25분간 경과시의 온도차로 나타낸다. 이 값이 큰만큼 발열이 크고, 내구성이 떨어진다.

JIS 경도(Hs @ 0℃) :

JIS-K-6301에 규정되어 있는 측정방법에 준하여 0℃에서 1시간 방치한 샘플을 사용하여 측정했다. 이 값이 커지는 만틈 동계에 딱딱하게 되고 동계성능(설상성능, 빙상성능), 동계의 주행초기의 조종성이 나빠진다.

[실시예 1]

표 1에 나타내는 배합조성을 갖는 각종 고무 조성물을 타이어 트래드용으로서 사용하여 타이어를 작성하고 얻어진 타이어의 S.N.값

T 및 JIS 경도(Hs @ 0℃)를 표 1(1) 및 표1(2)에 나타냈다.

[표 1(1)]

표 1중, 6C는 "노크랙" 6C의 약으로, N-페놀-N'-(1,3-디 메틸부틸)-P-페니렌디아민을 나타낸다.

Wing-Stay 100은 N-N'-디아릴-P-페니렌디아민 혼합물을 나타낸다. 난중 [-]는 첨가(배합)되어 있지 않음을 나타낸다.

SBR-A~E의 난중, 괄호안의 숫자는 유전된 유화중합 SBR(Oil extended rubber)의 중량을 나타낸다.

또, SBR-A~E는 유화중합 SBR, sol-SBR-1~5는 용액중합 SBR을 나타내며 어느것이나 일본제온(주)제의 것을 사용했다.

[표 2(2)]

[실시예 9ㆍ비교예 10~11]

유화중합 SBR로서 표 1의 No.3의 SBR-C의 유전한 폴리머를 110중량부, 용액 중합 SBR로서 표 1의 No.1의 sol-SBR-1의 폴리머 20중량부를 사용, 카번블랙ㆍ화이트카번ㆍ아로마틱오일의 양을 일정하게 하고, 유황의 배합량을 표 2에 나타내는 바와같이 변경한 고무 조성물을 타이어 트레드용으로서 사용하여 타이어를 작성했다.

이들 타이어의 조종안정성의 평가를 했다. 얻어진 타이어의 특성을 평가하고, 동일하게 표 2에 나타냈다.

[표 2]

[산업상의 이용 가능성]

이상, 설명에서 명백하듯이 본 발명의 고무 조성물은 이것을 타이어의 트레드 고무용으로서 사용한 경우 주행중에 있어서의 타이어 트레드면의 달라붙음이 없고, 이 트레드 표면에 있어서의 고무 찌끼의 발생ㆍ부착이 적다.

즉, 내열성 및 내구성이 우수하고, 또 드라이 그립성능 뿐만 아니라 습(Wet)시의 그립성능도 양호하며 건조한 길과 습윤길 어느 노면에 대하여도 우수한 주행성과 조종안정성을 나타내는 밸런스가 좋은 타이어를 제공한다. 그래도 고무경도의 온도의존성이 적고, 동계의 스타트시에 있어 그립성능에도 뛰어나 동계의 주행안정성 특히 주행초기의 조종안정성 향상에 대하여 효과적이다.

Claims

결합 스티렌 양이 30~40중량%, 전결합 스티렌 양에 대한 단리(單離) 스티렌(S1)의 양이 58% 이상, 전결합 스티렌양에 대한 단리 스티렌(S1)과 스티렌이 2개 이어진 스티렌 연쇄(S2)의 양의 합이 87.5% 이상인 유화 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무를 필수 고무 성분으로 하고, 이 고무성분 100중량부당 카번블랙을 80~97중량부, 화이트카번을 10중량부 이하 및 유황을 2.1~3.5중량부의 범위량(範圍量) 배합하여 되는 타이어 트레드용 고무 조성물.
고무 성분이 전기 유화 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무 75~100중량부와 결합 스티렌양이 10~28중량%, 전결합 스티렌 양에 대한 단리 스티렌(S1)의 량이 80%이상, 결합 스티렌량과 부타디엔부의 결합비닐량의 합이 70중량% 이하인 용액 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무 0~25중량부와의 혼합물인 청구의 범위 제 1 항 기재의 타이어 트레드용 고무 조성물.
0℃에 있어서의 JIS 고무 경도가 80 이하인 청구의 범위 제 1 항 기재의 타이어 트레드용 고무 조성물.
전기 용액 중합에 의해 얻어진 스티렌 부타디엔 공중합체 고무의 배합량이 5~25중량부의 범위내인 청구의 범위 제 1 항 기재의 타이어 트레드용 고무조성물.
화이트카번의 배합량이 3~9중량부의 범위내인 청구의 범위 제 1 항 기재의 타이어 트레드용 고무 조성물.