KR100360937B1

KR100360937B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR100360937B1
Application number: KR1020000067606A
Authority: KR
Inventors: 엄진섭; 백한승
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-11-23
Also published as: KR20020037588A

Abstract

본 발명은 유화중합 스티렌-부타디엔 고무, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 원료고무로 하고, 여기에 보강제로서 카본블랙과 실리카를 일정비로 첨가하여 이루어진 고무 조성물에 관한 것으로서, 이는 저연비성, 젖은 노면에서의 제동성 및 내마모성을 만족시키면서도 승차감도 우수하여 유럽 뿐만 아니라 극동, 북미 지역에서도 유용하게 사용할 수 있는 타이어를 제공할 수 있다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Rubber composition for tire tread}

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보강제로서 실리카와 카본블랙을 조합하여 사용하여 타이어의 저연비성능, 젖은 노면에서의 제동성능, 내마모성능 뿐만 아니라 승차감까지도 고려한 타이어 트레드용 고무 조성무에 관한 것이다.

실리카를 응용한 고무 조성물은 원래 유럽에서부터 발명되어 그 성능자체가 주로 유럽시장의 타이어 성능에 초점을 맞추고 있다. 유럽의 승용차용 타이어의 요구성능은 주로 고속주행에 따른 조종안정성과 젖은 노면에서의 제동성능이다.

한편, 실리카를 응용한 고무 조성물이 도입되기 전에는 고속주행에 따른 조종안정성과 젖은 노면에서의 제동성능을 향상시키기 위해 주로 보강제(카본블랙)의 함량을 높이고 유리전이온도가 높은 고무를 사용하였다.

그러나, 이러한 고무 조성물의 가장 큰 문제점은 높은 카본블랙 함량에 따른 저연비 성능의 희생으로, 이것을 해결하는 측면에서 고무 보강제로서 실리카의 응용은 매우 만족스러운 저연비 성능결과를 가져다 주었다.

지금까지 실리카를 응용한 고무 조성물이 주로 유럽에서 많이 사용되는 이유 중의 하나는 유럽 이외의 지역에서는 차량의 주행속도가 일반적으로 120kph를 넘지 않아 고속 주행시의 조종안정성이 그다지 요구되지 않으므로 보강제의 함량이 높을 이유가 없고, 따라서 낮은 보강제 함량으로 저연비 성능을 충분히 만족시킬 수 있었다. 또한, 유럽용 승용차 타이어의 문제점 중의 하나가 안정성을 중시하기 때문에 승차감의 희생에는 다소 관대했었다.

그러나, 극동, 북미 등에서는 승차감 또한 타이어에서 매우 중요한 요구성능이고, 또한 자동차 생산업체에서의 타이어에 대한 요구 성능 중에 승차감은 매우 중요한 항목 중의 하나인데, 그러한 면에 있어서 유럽용으로 개발된 보강제 함량이 많은 타이어는 승차감 면에서는 다소 문제를 가지고 있다.

이에 본 발명자들은 조종안정성과 젖은 노면에서의 제동성능, 내마모성 뿐만아니라 승차감까지도 만족시킬 수 있는 고무 조성물을 개발하기 위해 노력하던 중, 실리카와 카본블랙을 병용하여 사용하되 그 함량은 종전의 보강제 함량보다 낮추고 가공연화제의 함량도 낮춘 결과, 통상적인 승용차용 타이어 트레드 고무조성물에 비하여 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동성능, 내마모 성능은 유지하면서 승차감이 향상됨을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 저연비 성능, 젖은 노면에서의 제동성능, 내마모 성능은 유지하면서 승차감이 향상시켜 유럽 뿐만 아니라 극동, 북미 등에도 적합한타이어 트레드용 고무조성물을 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드용 고무조성물은 유화중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼40중량부, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼60중량부 및 부타디엔 고무 10∼30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부, 실리카 20∼45중량부, 카본블랙 25∼45중량부, 실란 커플링제 1.6∼3.6중량부, 가공연화제인 방향족 오일 20∼42중량부 및 기타 배합제를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서 원료고무는 유화중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼40중량부, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼60중량부 및 부타디엔 고무 10∼30중량부로 이루어진다.

여기서, 유화중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 20∼25%이고, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 20∼25%이고, 비닐 함량이 60∼70%이며, 부타디엔 고무는 시스 함량이 90% 이상인 것이 바람직하다.

이와같은 용액중합 스티렌-부타디엔 고무의 함량이 30중량부 미만이면 저연비 성능과 젖은 노면에서의 제동성능에 있어서 불리하며, 부타디엔 고무의 함량이 10중량부 미만일 경우 내마모 성능의 저하를 가져온다.

본 발명에서 보강제로는 실리카와 카본블랙을 사용하는 바, 실리카는 BET 비표면적이 130∼250㎡/g이며, CTAB 비표면적은 130∼190㎡/g이며, DBP 흡유량은 180∼280㎖/100g인 것이 바람직하고, 카본블랙은 BET 비표면적이 110∼150㎡/g이며, DBP 흡유량이 110∼150㎖/100g인 것이 바람직하다.

이와같은 실리카와 카본블랙의 총량은 원료고무 100중량부에 대하여 50∼85중량부인 것이 바람직하고, 카본블랙에 대한 실리카의 비는 0.67∼1.40인 것이 바람직하다.

만일, 보강제의 총량이 원료고무 100중량부에 대하여 85중량부를 초과하면 저연비 성능이 나빠지고, 50중량부 미만으로 첨가되면 젖은 노면에서의 제동성이 불리해진다.

그리고, 카본블랙에 대한 실리카의 비가 0.67 미만이면 젖은 노면에서의 제동성이 불리하고, 1.40 초과면 내마모 성능이 불리한 문제가 있다.

그밖에 본 발명에서는 실란 커플링제, 가공연화제 및 통상의 배합제를 첨가하는 바, 실란 커플링제로는 트리에톡시실릴프로필 테트라설파이드를 사용할 수 있다. 그 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 1.6∼3.6중량부이며, 가공연화제인 방향족 오일의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 20∼42중량부이다.

만일, 가공연화제의 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 20중량부 미만이면 젖은 노념에서의 제동성이 불리해지고, 42중량부 초과면 저연비 성능이 나빠진다.

통상의 배합제로는 노화방지제, 가황촉진제 등을 첨가할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼7 및 비교예 1

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 배합비로 밴버리 믹서에서 혼합하고, 가류하여 시편을 제조하였다.

제조된 시편에 대하여 경도, 300% 모듈러스, tanδ를 측정하고, 이를 185/65R 14H로 제작하여 저연비성, 젖은 노면에 대한 제동성, 내마모 성능 및 승차감을 지수로 표시하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

(단위: 중량부)
	실 시 예	비교예 1
	1	비교예 1	2	3	4	5	6	7
원료고무	유화중합 SBR	30	30	30	30	20	40	30	-
	용액중합 SBR	40	40	40	40	50	30	60	70
	부타디엔 고무	30	30	30	30	30	30	10	30
카본블랙	30	25	35	45	25	25	25	-
실리카	20	35	45	40	35	25	35	80
가공연화제	20	30	40	42	30	30	30	30
커플링제	1.6	2.8	3.6	3.0	2.8	2.8	2.8	6.4
산화아연	2	2	2	2	2	2	2	2
스테아린산	1	1	1	1	1	1	1	1
노화방지제	2	2	2	2	2	2	2	2
왁스	1	1	1	1	1	1	1	1
황	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
가황촉진제 1	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
가황촉진제 2	0.4	0.6	0.8	0.7	0.6	0.6	0.6	1.5
(주)유화중합 SBR: 스티렌 함량 23.5%인 유화중합 스티렌-부타디엔 고무용액중합 SBR: 스티렌 함량 20%이고 비닐 함량 67%인 용액중합 스티렌-부타디엔 고무부타디엔 고무: 시스 함량 97% 이상인 폴리부타디엔 고무카본블랙: N234(질소흡착비표면적 131㎡/g, DBP 흡유량 123㎖/100g)실리카: Zeosil 175(질소흡착비표면적 170∼190㎡/g, CTAB 비표면적 150∼180㎡/g, DBP 흡유량 220㎖/100g 이상)가공연화제: 아로마틱 #2 오일커플링제: 트리에톡시실릴프로필테트라설파이드노화방지제: N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민가황촉진제 1: N-사이클로헥실-2-벤조티아질 설펜아미드가황촉진제 2: N,N-디페닐 구아니딘

	실 시 예	비교예 1
	1	비교예 1	2	3	4	5	6	7
시편물성	경도	62	65	68	69	66	63	67	70
	300% 모듈러스	110	108	115	125	120	101	127	120
	tanδ(0℃)	0.287	0.275	0.260	0.255	0.302	0.257	0.315	0.242
	tanδ(60℃)	0.110	0.121	0.134	0.142	0.118	0.130	0.114	0.123
185/65R 14H	저연비성	104	99	96	94	102	98	103	100
	젖은 노면 제동성	95	100	98	102	103	98	105	100
	내마모성	106	105	103	103	101	106	95	100
	승차감	105	103	100	101	102	100	102	100
(주)경도, 300% 모듈러스: ASTM 인장시험기로 측정tanδ: 동적손실계수(60℃ tanδ)는 0.5% 스트레인으로 10Hz 진동수로 측정, 측정방법은 Temperature sweep 방식으로 토션 타입의 점탄성 시험기를 이용하였다.

상기 표 2의 결과로부터, 실시예 1∼7에 따라 얻어진 고무에 비하여 실리카만을 보강제로 첨가한 비교예 1의 경우 저연비성, 젖은 노면에서의 제동성에 있어서는 우수하나 내마모성능이나 승차감에 있어서는 떨어짐을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 유화중합 스티렌-부타디엔 고무, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 원료고무로 하고, 여기에 보강제로서 카본블랙과 실리카를 일정비로 첨가하여 이루어진 고무 조성물은 저연비성, 젖은 노면에서의 제동성 및 내마모성을 만족시키면서도 승차감도 우수하여 유럽 뿐만 아니라 극동, 북미 지역에서도 유용하게 사용할 수 있는 타이어를 제공할 수 있다.

Claims

유화중합 스티렌-부타디엔 고무 20∼40중량부, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무 30∼60중량부 및 부타디엔 고무 10∼30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부, 실리카 20∼45중량부, 카본블랙 25∼45중량부, 실란 커플링제 1.6∼3.6중량부, 가공연화제인 방향족 오일 20∼42중량부 및 기타 배합제를 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 유화중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 20∼25%이고, 용액중합 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌 함량이 20∼25%이고, 비닐 함량이 60∼70%이며, 부타디엔 고무는 시스 함량이 90% 이상인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 실리카는 BET 비표면적이 130∼250㎡/g이며, CTAB 비표면적은 130∼190㎡/g이며, DBP 흡유량은 180∼280㎖/100g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 카본블랙은 BET 비표면적이 110∼150㎡/g이며, DBP 흡유량이 110∼150㎖/100g인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제 1 항에 있어서, 카본블랙과 실리카의 총량은 원료고무 100중량부에 대하여 50∼85중량부이며, 카본블랙에 대한 실리카의 비는 0.67∼1.40인 것임을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.