KR100919881B1 - 타이어 트레드 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 원료고무 100 중량부에 대하여 다음 화학식 1로 표시되는 폴리부타디엔 우레탄 올리고머 3~20 중량부를 포함하는 타이어 트레드 고무 조성물이다.

화학식 1

상기에서 x와 y는 1내지 3, z는 3내지 8, R은 수소 또는 C₁내지C₅인 알킬기, R₁은 수소 또는 C₁내지 C₃인 알킬기이다.

본 발명에 의한 고무조성물은 친환경적인 배합 고무를 제공하고 동시에 마모 및 저연비 특성과 같은 제반물성을 향상시킬 수 있다.

Description

타이어 트레드 고무조성물{Rubber composition for tire tread}

본 발명은 타이어 트레드 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PAH 함량 및 유해물질이 기준치 이상인 기존의 방향족계 오일을 폴리부타디엔 우레탄 올리고머로 대체 사용함으로써 친환경적인 배합 고무를 제공하고 동시에 마모 및 저연비 특성과 같은 제반물성을 향상시킬 수 있는 고무 조성물이다.

근래 환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 필수품으로 자리잡은 자동차에 의해 발생할 수 있는 인명손실, 소음, 원료의 고갈 및 대기 오염 등의 환경문제가 크게 대두되고 있다.

이러한 취지를 필두로 하여 유럽연합에서 자동차 폐차시 유해물질에 관련하여 규제를 가항 예정이며 타이어에서 발생할 수 있는 물질은 금속염에 함유되어 있을 수 있는 4대 중금속과 가공유로서 사용되는 방향족계 오일에 함유되어 있는 폴리사이클릭 아로메틱(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon: PAH)등이 있으며 이러한 규제에 대응하고자 타이어 업계에서 새로운 원부재료를 연구 개발하고 있다.

특히 중금속 문제의 경우에는 규제 기준에 맞는 보다 순수한 원료를 사용함으로서 해결할 수 있으나 PAH 함량이 적은 가공유를 적용할 경우에는 배합고무의 물성의 희생을 가져오므로 배합고무 설계에 어려움을 겪고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 친환경적인 연화제인 폴리부타디엔 우레탄 올리고머를 사용하면서도 타이어의 내마모성, 제동성능 및 저연비 성능을 향상시킨 친환경 타이어 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여 다음 화학식 1로 표시되는 폴리부타디엔 우레탄 올리고머 3~20 중량부를 포함하는 타이어 트레드 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

화학식 1

상기에서 x와 y는 1내지 3, z는 3내지 8, R은 수소 또는 C₁ 내지 C₅인 알킬기, R₁은 수소 또는 C₁ 내지 C₃인 알킬기이다.

상기 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 바람직하게는 중량평균분자량이 2,000~20,000인 것을 사용한다.

본 발명에서는 특별히 PAH와 같은 환경유해 물질을 함유하지 않으면서 고무와 같이 황에 의하여 가류가 가능한 폴리부타디엔 우레탄을 고무 연화제로 사용한다.

상기 폴리부타디엔 우레탄은 원료고무 100중량부에 대해 3 내지 20 중량부를 포함하는 바, 만일 그 함량이 원료고무 100중량부에 대해 3중량부 미만이면 가공성 부여특성이 미미하며 20중량부 초과면 고무의 기계적 물성 및 다른 제반 물성을 저하하는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 원료고무는 통상의 타이어 트레드 고무 조성물에서 사용되는 디엔계 폴리머이며, 각별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 보강제로서 카본블랙 또는 실리카를 사용하는 바, 그 함량은 원료고무 100 중량부에 대해 통상 20 내지 90 중량부 정도이다.

본 발명의 타이어 트레드 조성물은 고무 조성물 배합시 폴리부타디엔 우레탄을 사용하고 통상의 가황제인 유황, 가류활성제인 산화아연, 스테아린산, 연화제로서 오일, 가황촉진제 및 노화방지제등을 포함할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 의한 고무조성물은 친환경적인 배합 고무를 제공하고 동시에 마모 및 저연비 특성과 같은 제반물성을 향상시킬 수 있다.

이하에 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명은 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

표 1에서와 같은 조성으로 배합제를 반바리 믹서에서 배합하여 고무 조성물을 제조하였으며, 미가류 물성 및 얻어진 고무시편 중 천연고무를 사용한 고무시편은 150℃에서 가류하였고 스티렌-부타디엔 고무를 사용한 고무시편은 160℃에서 가류하여 물성시험을 하였다.

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	비교예3	비교예4	실시예3	실시예4
NR	100	100	100	100
SBR					100	100	100	100
방향족계 오일	10	20			10	20
폴리부타디엔 우레탄올리고머			10	20			10	20
카본블랙	50	50	50	50	50	50	50	50
산화아연	5	5	5	5	3	3	3	3
스테아린산	3	3	3	3	1	1	1	1
노화방지제(6C)	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
TBBS	0.8	0.8	0.8	0.8	1.0	1.0	1.0	1.0
황	2.2	2.2	2.4	2.6	1.8	1.8	2.0	2.2
주)-NR : 천연고무, RSS#3 Grade-SBR : Styrene 함량이 25%인 SBR (SBR1500 Grade)-카본블랙 : HAF N330-폴리부타디엔 우레탄 올리고머 : 중량평균분자량 2,000~20,000이며 x와 y는 1내지 3, z는 3내지 8, R은 --수소 또는 C1내지C5인 알킬기, R1은 수소 또는 C1내지 C3인 알킬기로 구성된 올리고머 -노화방지제(6C) : N-1,3-디메틸부틸-N-페닐-p-페닐렌디아민-TBBS : N-아이소부틸-2-벤조티아질 설펜아마이드

상기 표1의 비교예와 실시예에 따라 얻어진 고무시편의 물성을 표2에 마모 Index는 람본 마모도비로서 상온에서 미끄럼비 25%, 하중 1.5kg에서 회전시켜 마모된 고무의 손실량을 비교예를 100으로 하여 나타낸 값으로 수치가 높을수록 우수한 마모성능을 나타낸다.

* 마모 Index = (비교예의 마모량/ 실시예의 마모량) × 100

0℃ Tan δ 는 젖은 노면 제동성능을 나타내는 척도로서 수치가 높을수록 우수한 것을 의미하며, 60℃ Tan δ 는 60℃에서의 회전저항을 나타내는 척도로서 수치가 낮을수록 우수한 저연비 특성을 나타낸다.

물성시험 결과

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	비교예3	비교예4	실시예3	실시예4
300% Modulus	100	80	104	82	96	75	92	71
마모 Index	100	105	110	125	100	108	115	130
0℃ Tan δ	0.123	0.132	0.125	0.129	0.172	0.178	0.176	0.179
60℃ Tan δ	0.085	0.092	0.078	0.075	0.131	0.136	0.121	0.119

상기 표2에 의하면, 비교예 대비 폴리부타디엔 우레탄 올리고머를 사용한 실시예의 마모 Index 및 및 60℃ Tan δ가 비교예에 비하여 전체적으로 우수한 특성을 나타내었다.

본 발명에 의해 폴리부타디엔 우레탄 올리고머를 사용함으로서 고무의 마모 및 저연비 특성을 향상시킴과 동시에 친환경을 도모할 수 있으므로 타이어 트레드 조성물에 유용함을 확인하였다.

Claims (3)

1. 원료고무 100 중량부에 대하여 다음 화학식 1로 표시되는 폴리부타디엔 우레탄 올리고머 3~20 중량부를 포함하며,

   상기 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 중량평균분자량이 2,000~20,000인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.

   화학식 1

   상기에서 x와 y는 1 내지 3, z는 3 내지 8, R은 수소 또는 C₁ 내지 C₅인 알킬기, R₁은 수소 또는 C₁ 내지 C₃인 알킬기이다.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 20 내지 70 중량부, 가황제 1 내지 10 중량부, 가황활성제 0.5 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 조성물.