KR20030092376A

KR20030092376A - 마른 노면과 젖은 노면에서의 제동거리 특성이 우수한트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR20030092376A
Application number: KR1020020030016A
Authority: KR
Inventors: 김현수
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-06

Abstract

본 발명은 트레드 고무조성물에 관한것으로, 보다 상세하게는 마른 노면과 젖은 노면에서 저연비 성능 및 제동성이 우수한 승용차(Passenger car, PCR)용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 저연비 성능을 확보한 고무 조성물의 제동성능을 개선하기 위하여 고 스티렌(high styrene) 함량을 갖는 고무 및 유리전이 온도가 낮은 고무의 조성비를 적절히 조절하고 표면적이 큰 카본블랙을 적용하여 기존의 연비 및 마모 성능을 동등 수준 이상을 유지하면서 마른 노면 및 젖은 노면에서의 제동력(Dry & Wet Traction) 성능 등 주행안전성을 향상시키는 PCR 트레드용 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

마른 노면과 젖은 노면에서의 제동거리 특성이 우수한 트레드 고무조성물{Good dry and wet stop distance PCR Tread compound}

PCR 타이어에서 요구되는 성능은 매우 다양하다. 예를들어, 웨트 트랙션(wet traction)이나 저연비 성능과 밀접한 관계가 있는 저회전 저항, 그리고 소음, 내마모성, 그리고 제동성능 등을 들 수 있다.

그러나 이들 성능은 서로 이율배반적인 것으로서, 타성능의 희생없이 원하는 특정의 성능을 향상시키는 것이 매우 어려우며, 더군다나 이들 성능을 동시에 향상시키는 것은 더욱 어려운 문제이다.

일예로, 웨트 트랙션의 향상은 저연비 성능의 저하를 수반하게 된다. 따라서, 저연비 성능의 저하없이 웨트 트랙션 성능의 개선시키기는 매우 어렵다.

이에, 본 발명은 저연비 성능을 확보한 고무 조성물의 제동성능을 개선하기 위하여 고 스티렌(high styrene) 함량을 갖는 고무 및 유리전이 온도가 낮은 고무의 조성비를 적절히 조절하고 표면적이 큰 카본블랙을 적용하여 기존의 연비 및 마모 성능을 동등 수준 이상을 유지하면서 마른 노면 및 젖은 노면에서의 제동력(Dry & Wet Traction) 성능 등 주행안전성을 향상시키는 PCR 트레드용 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 따른 마른 노면 및 젖은 노면의 제동성능이 우수한 트레드 고무조성물은 스티렌 함량이 35 ~ 45%인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR) 35~40 중량부, 스티렌 함량이 40 ~ 45%인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무(S-SBR) 35~40 중량부 및 부타디엔 고무(BR) 20~30 중량부 포함하는 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙이 25 ~ 45 중량부 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에서 보강충진제로서 상기 카본블랙 이외에도 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카를 40 중량부를 사용할 수 있다.

본 발명에서 카본블랙은 다양한 특성을 가진 것을 사용한바 요오드 흡착가가 90∼100 mg/g, DBP 흡착가가 114∼125 cc/100g, ASTM Tint가 115∼120인 특성을 가진 카본블랙을 적용시 본 발명의 목적에 가장 부합하는 트레드 고무조성물을 얻을 수 있었다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일예로서 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예>

다음 표 2에 제시된 배합비와 같이 본 발명에 따른 유화중합 SBR 40 중량부, 용액중합 SBR-1 40 중량부 및 부탄디엔 고무(BR) 20 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 활성제(ZnO#S) 3 중량부, 실리카(Z-175) 40 중량부, 카본블랙으로(N-375) 31.2 중량부, 커플링제인 설파이드 실란(Sulfidsilane, Si-69)과 카본블랙 N-330이 1:1로 혼합된 X-50S(DEGUSSA, GERMANY) 6.4 중량부, 노화방지제(RD) 2 중량부, 노화방지제(K-13) 2 중량부, 노화방지제(WAX) 2 중량부, 활성제(S/A) 2 중량부, 가류제(S) 1.9 중량부, 촉진제(CZ) 1.8 중량부, 촉진제(DPG) 0.5 중량부를 혼합한 후 밴버리믹서(banbury mixer)를 이용하여 160℃에서 15~20분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다.

본 발명에 사용되는 고무조성물은 표 1에 도시된 바와 같다. 유화중합 SBR은 유리전이온도(Tg)가 -25℃이며 스티렌(Styrene) 함량이 40.5% 이고, 용액중합 SBR-1은 비닐함량 33%의 미세구조를 가지며 유리전이 온도가 -33℃, 스티렌 함량이 35% 이고, 부탄디엔 고무는 시스 98%의 미세구조를 가지며 유리전이온도가 -109℃인 고무이다.

한편 보강충진제중 카본블랙(N-375)은 요오드 흡착가가 140 mg/g, DBP 흡착가가 130 cc/100g, ASTM Tint가 127인 특성을 가진다.

<실시예 1>

유화중합 SBR 40 중량부, 용액중합 SBR-2 40 중량부 및 부탄디엔 고무(BR) 20 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 활성제(ZnO#S) 3 중량부, 실리카(Z-175) 40 중량부, 카본블랙으로(N-103) 31.2 중량부, 커플링제인 설파이드 실란(Sulfidsilane, Si-69)과 카본블랙 N-330이 1:1로 혼합된 X-50S(DEGUSSA, GERMANY) 6.4 중량부, 노화방지제(RD) 2 중량부, 노화방지제(K-13) 2 중량부, 노화방지제(WAX) 2 중량부, 활성제(S/A) 2 중량부, 가류제(S) 1.9 중량부, 촉진제(CZ) 1.8 중량부, 촉진제(DPG) 0.5 중량부를 혼합한 후 밴버리믹서(banbury mixer)를 이용하여 160℃에서 15~20분간 가류하여 트레드 고무를 제조하였다.

본 발명에 사용되는 고무조성물은 표 1에 도시된 바와 같다. 유화중합 SBR은 유리전이온도가 -25℃이며 스티렌(Styrene) 함량이 40.5% 이고, 용액중합 SBR-2는 유리전이온도가 -33℃이며, 스티렌 함량이 40.5% 이고, 부탄디엔 고무는 시스 98%의 미세구조를 가지며 유리전이온도가 -109℃인 고무이다.

한편 보강충진제중 카본블랙(N-103)은 요오드 흡착가가 90 mg/g, DBP 흡착가가 114 cc/100g, ASTM Tint가 115인 특성을 가진다.

<실시예 2>

유화중합 SBR 35 중량부, 용액중합 SBR-2 35 중량부 및 부탄디엔 고무 30 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙(N-103) 26.2 중량부를 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 트레드 고무를 제조하였다.

표 1. 본 발명에 사용한 고무조성물

형태	스티렌(%)	비닐(%)	시스(%)	유리전이온도(℃)
유화중합 SBR	40.5	-	-	-25
용액중합 SBR-1	35.0	33.0	-	-33
용액중합 SBR-2	45.0	-	-	-33
BR	-	-	98.0	-109

표 2. 고무조성물 배합비(단위 : 중량부)

구분	비교예	실시예1	실시예2
고무	유화 중합 SBR	40.0	40.0	35.5
	용액 중합 SBR-1	40.0	-	-
	용액 중합 SBR-2	-	40.0	35.5
	BR	20.0	20.0	30.0
활성제	ZnO#S	3.0	좌동	좌동
충진제	Z-175	40.0	좌동	좌동
	X50S	6.4	좌동	좌동
	N-375	31.2	-	-
	N-103	-	31.2	26.2
노방제	RD	2.0	좌동	좌동
	K-13	2.0	좌동	좌동
	WAX	2.0	좌동	좌동
활성제	S/A	2.0	좌동	좌동
가류제	S	1.9	좌동	좌동
촉진제	CZ	1.8	좌동	좌동
촉진제	DPG	0.5	좌동	좌동

< 시험예 >

상기 비교예, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 트레드 고무배합물을 ASTM 관련 규정에 의하여 물성시험을 측정하고 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

표3. 물성시험 측정결과구분

구분	비교예	실시예 1	실시예 2
인장물성	경도	67	68	69
	300% 모듈러스(kgf/cm²)	108	110	115
	인장강도	190	228	238
	신장율(g)	475	534	537
동적점탄성	유리전이온도(Tg, ℃)	-19.7	-14.9	-14.3
	Tanδ@0℃	0.368	0.403	0.397
	Tanδ@70℃	0.128	0.131	0.125
Dry Traction	tanδ(0℃)/E'^(-1/3)	244	287	302
마모(Abrasion)	g	0.034	0.032	0.028

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예에 의한 본 발명의 트레드 고무가 종래의 트레드 고무에 비하여 인장물성 중 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신장율 모두가 향상되었으며 또한 마모성능이 향상되었다. 특히 건조 노면 및 젖은 노면에서의 제동력이 좋아졌음을 알수 있다.

상기와 같이, 실시예에서는 비교예보다 높은 스티렌 함량을 가진 용액중합 SBR-2를 사용하였으며 또한, 카본블랙을 N-103으로 함으로써 저연비성능 향상 및 마모성, 인장물성 그리고 건조 노면 및 젖은 노면에서의 제동력이 향상되는 효과가 있다.

Claims

스티렌 함량이 35∼45%인 유화중합 SBR 35∼40 중량부, 스티렌 함량이 40∼45%인 용액중합 SBR 35∼40 중량부 및 부타디엔 고무 20∼30 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 보강충진제로 카본블랙 25∼45 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 마른노면 및 젖은노면의 제동성능이 우수한 트레드 고무조성물.
제 1 항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가가 90∼100 mg/g, DBP 흡착가가 114∼125 cc/100g, ASTM Tint가 115∼120 임을 특징으로 하는 마른노면 및 젖은노면의 제동성능이 우수한 트레드 고무조성물.