KR100726868B1 - Tire tread rubber composition - Google Patents

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조대림
강성일
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Abstract

Provided is a tire tread rubber composition, which is improved in wear resistance performances by using a process aid consisting of a mixture of metal soap and aromatic disulfide as a dispersant to improve dispersibility of filler. The tire tread rubber composition comprises 0.5-5phr of a dispersant consisting of a mixture of metal soap and aromatic disulfide, based on 100phr of raw material rubbers. The mixture of metal soap and aromatic disulfide is obtained by mixing metal soap with aromatic disulfide in a weight ratio of 1:99-99:1. The metal soap is at least any one selected from zinc soap, calcium soap, or potassium soap.

Description

타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition}Tire tread rubber composition

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 대한 것으로서 보다 상세하게는 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물로 이루어진 공정조제를 분산제로 사용하여 충진제의 분산성을 향상시킴으로써 내마모성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a tire tread rubber composition, and more particularly, by using a process aid made of a mixture of metal soap and aromatic disulphide as a dispersant to improve dispersibility of the filler to improve wear resistance. The present invention relates to a tire tread rubber composition.

타이어 개발의 대부분은 타이어의 구조적 측면과 타이어에 사용되는 재료의 응용기술 개발로 집약될 수 있다.Most of the development of tires can be concentrated on the structural aspects of tires and the development of application technology of materials used in tires.

특히 타이어의 재료 부분에 대해서는 에너지 절약 측면 및 환경 문제를 중시하는 타이어의 개발에 대한 연구가 주로 이루어지고 있다.In particular, research is being made on the development of tires that focus on energy saving aspects and environmental issues.

타이어 고무 제조시 고무조성물들의 혼합이 잘 이루어지면 타이어 제조에 따른 에너지를 절약할 수 있다.When the rubber composition is well mixed in the production of tire rubber, it is possible to save energy due to tire production.

타이어 고무 제조시 고무조성물 성분들의 혼합이 잘 이루어지도록 여러 가지 첨가제를 사용하고 있으며, 이러한 첨가제 중에서 특히 충진제(filler)의 분산성을 향상시키기 위해 분산제를 사용하고 있다.In the manufacture of tire rubber, various additives are used to mix rubber composition well, and among these additives, in particular, dispersants are used to improve dispersibility of fillers.

타이어용 고무 제조시 사용되는 분산제는 주로 지방산 유도체이기 때문에 분류상 윤활제의 하위 그룹으로 여겨지기도 하는 것으로서 분산제의 주요 특성은 고무조성물의 성분, 바람직하게는 충진제의 분산성을 좋게 하여 고무 내에 고루 혼합되도록 한다.Since the dispersant used in the manufacture of rubber for tires is mainly a fatty acid derivative, it may be regarded as a subgroup of lubricants in the classification. The main property of the dispersant is that the rubber composition, preferably the filler, is well dispersed so that the rubber is mixed well. do.

분산제는 고무조성물의 성분이 고충진의 가공일 때 충진제(filler)가 빠르게 고무조성물 내에 혼입되고 분산되도록 하면서 또한 필러들의 응집이 방지되고 동시에 고무조성물 내에서의 균질성이 현격히 개선되도록 한다.Dispersants allow fillers to quickly be incorporated into and disperse in rubber compositions when the components of the rubber composition are highly filled, while also preventing agglomeration of fillers and at the same time significantly improving homogeneity in the rubber compositions.

또한 분산제는 특히 딱딱한 배합재료들의 분산을 향상시키며 고무내에서 각각의 성분들이 혼합하는데 소요되는 시간을 줄여주고 이후의 공정단계에서 윤활작용으로 혼합 사이클을 줄이고 에너지 소모를 적게 하는 한편 낮은 온도에서도 고무조성물의 성분들의 혼합이 잘 되도록 한다. 그리고 후 공정이 빨라지며 이형효과도 기대할 수 있다. Dispersants also improve the dispersion of particularly hard blended materials, reduce the time it takes for each component to mix in the rubber, reduce the cycles of mixing and reduce energy consumption by lubrication in subsequent process steps, while at low temperatures Make sure the ingredients in the mix are well mixed. And the post-process will be faster and release effect can be expected.

따라서 대부분의 고무조성물에서는 조성성분들, 특히 충진제의 분산성을 향상시키기 위해 분산제를 충진제와 함께 투입하여 사용하고 있다.Therefore, in most rubber compositions, dispersants are used together with fillers to improve the dispersibility of the components, particularly fillers.

한편 충진제가 다수의 단계를 통해 고무조성물의 조성성분으로 투입되는 경우 분산제는 최초 충진제 첨가시 동시에 첨가하는 것이 좋다. On the other hand, when the filler is added to the composition of the rubber composition through a number of steps, the dispersant may be added at the same time when the initial filler is added.

금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물로 이루어진 공정조제를 분산제로 사용하여 충진제의 분산성을 향상시킴으로써 내마모성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a tire tread rubber composition that can improve the wear resistance by improving the dispersibility of the filler by using a process aid composed of a mixture of metal soap and aromatic disulphide as a dispersant.

또한 본 발명은 상기의 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.In another aspect, the present invention is to provide a tire comprising a rubber made of the tire tread rubber composition as a tread.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물로 이루어진 분산제를 0.5∼5phr 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.In the tire tread rubber composition for achieving the above object, a tire tread rubber comprising 0.5 to 5 phr of a dispersant composed of a mixture of metal soap and aromatic disulphide with respect to 100 phr of raw rubber The composition is shown.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물에 있어서 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.In the present invention, the raw material rubber can be used as long as it can be used as the raw material rubber in the conventional tire tread rubber composition.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무는 천연고무(NR), 합성고무를 각각 단독으로 사용할 수 있다.As the raw material rubber of the tire tread rubber composition of the present invention, natural rubber (NR) and synthetic rubber can be used alone.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.As the raw material rubber of the tire tread rubber composition of the present invention, a mixed rubber in which natural rubber and synthetic rubber are mixed may be used.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물의 원료고무는 서로 다른 종류의 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.The raw material rubber of the tire tread rubber composition of the present invention may use a mixed rubber mixed with different types of synthetic rubber.

상기에서 합성고무의 일예로 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함 하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.As an example of the synthetic rubber, any one or more selected from styrene butadiene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, styrene butadiene rubber containing isoprene, styrene butadiene rubber including nitrile, and neoprene rubber may be used.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 충진제의 분산제로서 사용하는 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물은 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)가 1:99∼99:1의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.In the tire tread rubber composition of the present invention, a mixture of metal soap and aromatic disulphide, which is used as a dispersant for the filler, has a metal soap and an aromatic disulphide of 1: 99∼. Mixtures mixed in a weight ratio of 99: 1 can be used.

상기에서 금속비누(metal soap)는 아연비누(Zn soap), 칼슘비누(Ca soap), 칼륨비누(K soap) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.The metal soap may be any one or more selected from zinc soap (Zn soap), calcium soap (Ca soap), and potassium soap (K soap).

본 발명에서 분산제는 시중에서 제품화되고 있는 것을 사용할 수 있다. 이러한 분산제로서 제품명이 HT-105인 것(제조사: Schill & SEilacher, "Struktol"사)을 사용할 수 있다. 상기의 HT-105는 화학조성이 Metal soap & Aromatic disulphide(Zn: 8%)이다.In the present invention, a dispersant may be commercially available. As such a dispersant, a product name HT-105 (manufacturer: Schill & SEilacher, "Struktol") can be used. HT-105 is chemical composition of Metal soap & Aromatic disulphide (Zn: 8%).

본 발명의 고무조성물에서 충진제는 종래 타이어 트레드 고무조성물의 충진제로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.In the rubber composition of the present invention, any filler may be used as long as it can be used as a filler of a conventional tire tread rubber composition.

본 발명에서 상기의 충진제의 일예로서 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 클레이 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In the present invention, any one or more selected from carbon black, silica, calcium carbonate and clay may be used as one example of the filler.

본 발명에서 다양한 조건의 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물의 분산제를 적용한바 본 발명의 목적을 달성하기 위해 분산제는 전술한 조건을 지닌 것을 사용하는 것이 좋다.In the present invention, a dispersant of a mixture of metal soap and aromatic disulphide of various conditions is applied to the present invention. In order to achieve the object of the present invention, it is preferable to use a dispersant having the aforementioned conditions.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 분산제 이외에 종래 타이어 트레드 고 무조성물에 사용되는 보강충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.According to the present invention, various additives such as reinforcing fillers, activators, anti-aging agents, process oils, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators, which are used in conventional tire tread rubber compositions, in addition to the above-mentioned raw rubbers and dispersants are appropriately selected as necessary. It can be used as a content. However, these are general components used in conventional tire tread rubber compositions, and thus are not essential components of the present invention, and thus the detailed descriptions thereof will be omitted.

한편 본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a tire containing a rubber made of the rubber composition as a tread.

상기에서 타이어는 승용차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 오토바이용 타이어, 항공기용 타이어 중에서 선택된 어느 하나 이상을 나타낸다.The tire represents any one or more selected from tires for passenger cars, tires for trucks, tires for buses, tires for motorcycles, and tires for aircrafts.

이하 본 발명을 다음의 실시예, 시험예에 의하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 실시를 위한 하나의 일예일 뿐 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and test examples. However, these are only one example for the practice of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예><Example>

하기의 표 1과 같이 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 70phr 및 천연고무 30phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대해 카본블랙 70phr, 분산제 3phr, 산화아연(ZnO) 2.0phr, 스테아린산 3phr, 노화방지제(KUMANOX-RD) 3.0phr, 공정오일 4.0phr를 밴버리 믹서에 넣고 100℃에서 30분간 혼합하여 고무배합물을 얻었다.For 70 phr of raw rubber consisting of 70 styrene butadiene rubber (SBR) and 30 phr of natural rubber as shown in Table 1, 70 phr of carbon black, dispersant 3 phr, zinc oxide (ZnO) 2.0 phr, stearic acid 3 phr, anti-aging agent (KUMANOX-RD) 3.0 phr, 4.0 phr of process oil was placed in a Banbury mixer and mixed at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a rubber compound.

상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 2.0phr, 가류촉진제 1.5phr을 첨가하고 160℃에서 20분간 가류하여 고무시편을 제조하였다.To the rubber compound was added sulfur 2.0phr, a vulcanization accelerator 1.5phr as a vulcanizing agent and vulcanized at 160 ℃ 20 minutes to prepare a rubber specimen.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 70g/kg, DBP 흡유량 102ml/100g, BET 흡착가 65g/kg, 착색도 90%(ITRB 대비)인 것을 사용하였다.In the above carbon iodine adsorption was used 70g / kg, DBP oil absorption 102ml / 100g, BET adsorption 65g / kg, the coloration 90% (compared to ITRB).

상기에서 분산제는 HT-105(제조사: Schill & SEilacher, "Struktol"사)(화학조성이 Metal soap & Aromatic disulphide(Zn: 8%))을 사용하였다. In the above dispersant was used HT-105 (manufacturer: Schill & SEilacher, "Struktol") (metal soap & Aromatic disulphide (Zn: 8%) of the chemical composition).

상기에서 분산제의 특성은 비중이 0.95, Heat loss가 0.8%, Softening point가 92℃인 것을 사용하였다.The properties of the dispersant in the above specific gravity was 0.95, Heat loss 0.8%, the softening point was used at 92 ℃.

<비교예>Comparative Example

분산제로서 종래 일반적으로 사용하는 분산제인 아로마틱 하이드로카본 수지*aromatic hydrocarbon resin) 3phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.A rubber specimen was prepared in the same manner as in the above example except that 3 phr of an aromatic hydrocarbon resin * aromatic hydrocarbon resin, which is a conventionally used dispersant, was used as a dispersant.

상기에서 분산제인 아로마틱 하이드로카본 수지의 특성은 비중이 1.29, Heat loss가 0.42%, Softening point가 112.4℃인 것을 사용하였다.Characteristics of the aromatic hydrocarbon resin as a dispersant in the above specific gravity was 1.29, the heat loss was 0.42%, the softening point was used was 112.4 ℃.

표 1. 실시예 및 비교예의 조성Table 1. Composition of Examples and Comparative Examples

성분ingredient 실시예Example 비교예Comparative example SBRSBR 7070 7070 천연고무Natural rubber 3030 3030 카본블랙Carbon black 7070 7070 분산제(1)Dispersant (1) 33 -- 분산제(2)Dispersant (2) -- 33 산화아연Zinc oxide 22 22 스테아린산Stearic acid 33 33 노화방지제Anti-aging 33 22 공정오일Process oil 44 44 유황brimstone 22 22 가류촉진제Vulcanization accelerator 1.51.5 1.51.5

분산제(1) : HT-105(제조사: Schill & SEilacher, "Struktol"사)(화학조성이 Metal soap & Aromatic disulphide(Zn: 8%))Dispersant (1): HT-105 (manufacturer: Schill & SEilacher, "Struktol") (chemical composition of Metal soap & Aromatic disulphide (Zn: 8%))

분산제(2) : 아로마틱 하이드로카본 수지Dispersant (2): Aromatic Hydrocarbon Resin

<시험예><Test Example>

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무시편에 대한 물성을 ASTM 관련 규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.The physical properties of the rubber specimens prepared in Examples and Comparative Examples were measured by ASTM-related regulations and the results are summarized in Table 2 below.

표 2. 실시예 및 비교예 고무의 물성Table 2. Physical Properties of Examples and Comparative Examples Rubber

항목Item 실시예Example 비교예Comparative example Rheo(160℃) Rheo (160 ℃) T40T40 10.8110.81 12.8012.80 T90T90 18.9418.94 19.8819.88 EC(end cure)EC (end cure) 20.8320.83 21.8721.87 Moony(100℃) Moony (100 ℃) viscosityviscosity 6969 8282 T05T05 21.8721.87 25.0725.07 Moony(100℃) Moony (100 ℃) T35T35 25.2025.20 29.6029.60 viscosityviscosity 7676 8888 인장물성Tensile Properties 경도Hardness 6969 6767 300%모듈러스300% modulus 145145 141141 인장강도The tensile strength 289289 183183 신율Elongation 519519 512512 Rheovibiv Rheovibiv 유리전이온도(Tg)Glass transition temperature (Tg) -45.2-45.2 -45.2-45.2 Tanδ(0℃)Tanδ (0 ℃) 0.0920.092 0.0960.096 Tanδ(70℃)Tanδ (70 ° C) 0.070.07 0.0660.066 H.B.U. H.B.U. Temp. RiseTemp. Rise 26.826.8 28.628.6 Comp. SetComp. Set 96.996.9 96.496.4 AbrasionAbrasion PICO(g)PICO (g) 0.0200.020 0.0210.021 RebounfRebounf IndexIndex 39.4039.40 39.2839.28 Blow OutBlow out (50℃)(50 ℃) 11.811.8 7.77.7 AbrasionAbrasion DIN(g)DIN (g) 0.1140.114 0.1340.134 DMFCDMFC RawRaw 9.59.5 9.99.9 ColumnColumn 7.27.2 6.76.7

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예, 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments and test examples, but a person skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

상기 시험예의 표 2의 결과에서처럼 특정한 분산제를 적용한 본 발명의 실시예 고무는 종래 일반적인 분산제를 적용한 고무에 비해 기본물성은 동등 수준 이상을 유지하면서 점도 감소 효과가 우수하며, 마모특성 역시 향상된 고무를 얻을 수 있다.Rubber of the present invention to which a specific dispersant is applied as shown in the results of Table 2 of the test example is excellent in viscosity reduction effect while maintaining the basic physical properties equal to or higher than the rubber to which the conventional general dispersant is applied, to obtain a rubber with improved wear characteristics Can be.

Claims (4)

타이어 트레드 고무조성물에 있어서,In the tire tread rubber composition, 원료고무 100phr에 대하여 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물로 이루어진 분산제를 0.5∼5phr 포함함을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.A tire tread rubber composition comprising 0.5 to 5 phr of a dispersant comprising a mixture of metal soap and aromatic disulphide with respect to 100 phr of raw rubber. 제1항에 있어서, 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)의 혼합물은 금속비누(metal soap)와 아로마틱 다이설파이드(aromatic disulphide)가 1:99∼99:1의 중량비로 혼합된 혼합물 임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.The method of claim 1, wherein the mixture of metal soap and aromatic disulphide is a mixture of metal soap and aromatic disulphide in a weight ratio of 1:99 to 99: 1. Tire tread rubber composition, characterized in that the mixture. 제1항에 있어서, 금속비누(metal soap)는 아연비누(Zn soap), 칼슘비누(Ca soap), 칼륨비누(K soap) 중에서 선택된 어느 하나 이상 임을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.The tire tread rubber composition according to claim 1, wherein the metal soap is at least one selected from zinc soap, zinc soap, and potassium soap. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어.A tire containing as a tread a rubber made of the rubber composition of claim 1.
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