KR100713074B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리카를 보강제로 포함하는 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 다음 화학식 1로 표시되는 인계 커플링제를 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부로 포함함으로써, 기존의 실란계 커플링제를 사용한 타이어 트레드용 조성물보다 내마모 특성 및 저연비 특성을 향상시킬 수 있다.

화학식 1

상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고, n는 1 내지 10의 정수이며, R₁ 및 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

인계커플링제*타이어*트레드*고무*조성물

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{Rubber composition for tire tread}

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리카를 보강제로 포함하는 통상의 타이어 트레드용 고무조성물에 인계 커플링제를 첨가하여 내마모 특성 및 저연비 특성을 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

타이어의 저연비 특성 및 제동성능과 같은 특성을 동시에 향상시키기 위하여 카본블랙을 대체할 수 있는 충진제가 연구되었으며 그 해결책의 하나로서 실리카의 적용이 활발히 진행되고 있다.

그러나, 실리카는 대표적 친수성기인 하이드록실기(hydroxyl)를 많이 함유하고 있으므로 고무와의 상용성이 떨어져 고무와 충진제간의 이론적 결합력이 떨어지고, 이는 보강성의 제한을 가져오며 이를 해결하기 위하여 분산제 및 실란계 커플링제를 사용하고 있다.

실리카를 충진제로 포함하는 트레드용 타이어 조성물에 실란계 커플링제를 적용하면 상기 실리카 표면의 하이드록실기와 상기 실란계 커플링제의 알콕실기가 반응하여 알코올이 생성되어 카본블랙을 충진제로 사용한 조성물보다 많은 휘발성 물질을 발생시키며, 마모 특성이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기 서술된 실리카를 보강제로 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물의 보강성 향상을 위하여 실란계 커플링제 사용에 따른 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실리카를 보강제로 포함한 타이어 트레드용 고무 조성물에서 디엔계 고무와 같이 가황될 수 있는 비닐기와 실리카와 결합할 수 있는 알콕시 또는 수산기를 지니고 있는 인계 커플링제를 사용함으로써 고무내의 실리카의 분산성을 높이고, 배합고무의 저연비 특성 및 마모 특성을 향상시킬 수 있어 본 발명에 도달하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 타이어 트레드 조성물의 저연비 특성과 마모특성을 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실리카를 보강제로 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 다음 화학식 1로 표시되는 인계 커플링제를 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부로 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고, n는 1 내지 10의 정수이며, R₁ 및 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 원료고무는 통상의 타이어 트레드 고무 조성물에서 사용되는 디엔계 폴리머이면 어떤 것이든 가능한 바, 각별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 타이어 트레드 고무 조성물은 보강제로서 실리카를 사용하는 바, 그 함량은 원료고무 100중량부에 대해 통상 20 내지 90 중량부 정도이다.

본 발명은 특별히 실리카 분산도를 향상시키고 실란계 커플링제를 사용함으로서 발생하는 문제점을 해결하는 방안으로서, 종래의 실란계 커플링제 대신에 상기 화학식 1로 표시되는 인계 커플링제를 사용하여 저연비 특성 및 마모 특성을 향상시킬 수 있다.

이같은 역할을 하는 인계 커플링제를 원료고무 100중량부에 대해 1 내지 30 중량부를 포함하는 바, 만일 그 함량이 원료고무 100중량부에 대해 1중량부 미만이면 그 첨가의 효과가 미미하며, 30중량부 초과면 스코치 위험 및 고무의 기계적 물 성을 저하시키는 문제가 있을 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 구성 성분 이외에도, 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 포함되는 가황제인 유황; 가류활성제인 산화아연, 스테아린산; 연화제로서 아로마틱 오일; 가황촉진제로서 CBS와 DPG; 및 노화방지제로서 6C 등을 포함할 수 있는 것은 물론이다.

이하, 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명의 보호범위가 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3 및 비교예

다음 표 1과 같은 조성으로 배합제를 반바리 믹서에서 배합하여 150℃에서 방출하여 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였으며, 미가류 물성 및 얻어진 고무시편을 160℃에서 가류하여 물성시험을 하였다.

(표 1)

상기 표 1에서 인계 커플링제는 황을 함유하고 있지 않으므로 실시예에서 약간의 황을 보정해 주었다.

비교예와 실시예에 따라 얻어진 고무시편의 물성을 다음 표 2에 나타내었으며, 여기서 300% 모듈러스는 상기 각각의 고무 조성물로부터 아령 모양의 시편을 제작한 다음, 인장강도 시험기(Instron)를 이용하여 시편을 300% 신장시켰을 때의 모듈러스를 측정한 것이고, 마모도는 람본 마모도로서 상온에서 미끄럼비 25%, 하 중 1.5kg에서 회전시켜 마모된 고무의 손실량을 의미하며 수치가 작을수록 우수한 마모성능을 나타낸다. 60℃ Tanδ 는 60℃에서의 회전저항을 나타내는 척도로서, 그 수치가 낮을수록 우수한 저연비 특성을 나타낸다.

(표 2)

	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
300% 모듈러스	97	98	93	91
마모도(g)	0.41	0.38	0.34	0.31
60℃ tan δ	0.148	0.142	0.135	0.132

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은 300% 모듈러스를 유지하면서, 마모도 및 60℃ tanδ가 비교예에 비하여 월등함을 알 수 있다. 또한 본 발명의 인계 커플링제를 사용하면 실란계 커플링제를 사용한 비교예 대비 내마모특성 및 저연비 특성이 향상됨을 알 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 실리카를 보강제로 사용하면서 커플링제로서 인계 커플링제를 도입하면 기존의 실란계 커플링제를 사용한 트레드 조성물보다 내마모 특성 및 저연비 특성을 향상시킬 수 있으므로 타이어 트레드 조성물에 유용하다.

Claims (1)

1. 실리카를 보강제로 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서,

   다음 화학식 1로 표시되는 인계 커플링제를 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부로 포함하는 타이어 트레드용 고무 조성물.

   화학식 1

   

   상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고, n는 1 내지 10의 정수이며, R₁ 및 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.