KR101016370B1

KR101016370B1 - 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR101016370B1
Application number: KR1020080092846A
Authority: KR
Inventors: 이광석
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2011-02-21
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: KR20100033809A

Abstract

본 발명은 트랙션(traction) 성능과 회전저항(rolling resistance) 성능 및 마모성능이 향상된 타이어 트렉드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40∼90중량부, 카본블랙 5∼50중량부, 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머(1,3-Butadiene Homopolymer) 3∼10중량부, 실리카 분산제로서 하기 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 커플링제 0.5∼5중량부를 포함하도록 하여 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어에 관한 것이다.

타이어, 트레드, 고무조성물

Description

타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition}

본 발명은 트랙션(traction) 성능과 회전저항(rolling resistance) 성능 및 마모성능이 향상된 타이어 트렉드 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40∼90중량부, 카본블랙 5∼50중량부, 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머(1,3-Butadiene Homopolymer) 3∼10중량부, 실리카 분산제로서 하기 구조식(1)의 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 커플링제 0.5∼5중량부를 포함하도록 하여 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어에 관한 것이다.

(EtO)₃-Si-CH₂CH₂CH₂-S-CO(CH₂)₆CH₃...구조식(1)

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

최근 지구환경문제의 개선으로 연비가 우수한 자동차의 개발이 요구되는데, 차량 연비의 약 15％를 차지하는 타이어 역시 회전저항 감소방안이 여러 가지로 연구되고 있다.

타이어는 사용중에 회전운동이 반복되면서 변형을 받고, 변형에 수반되는 히스테리시스(hysteresis) 손실에 의해 에너지 손실이 발생한다. 이러한 에너지손실을 줄이기 위해서 보강충진제로 사용하는 카본블랙의 양을 줄이거나, 입자경이 큰 카본블랙을 배합하거나, 카본블랙의 분산성을 개선시키는 등 저발열성 고무 조성물이 개발되고 있다.

타이어는 차량을 지지, 이동하는 수단이므로 타이어를 구성하는 여러 부위에 따라 각각 고유한 특성을 지니고 있다. 타이어를 구성하는 여러 부위 중에서 특히 지면과 직접 접촉하는 트레드 부위는 차량 운전자의 안정과 경제성을 위해 트랙션 성능, 마모성능이 우수해야 한다.

한편, 상기에서 언급한 바와 같이 최근 환경문제와 그외 여러 가지 이유로 인해 연비가 높은 타이어 개발에 대한 연구기 이루어지고 있다. 타이어의 회전저항 특성을 향상시키기 위해서는 종래 보강충진제로 사용하는 카본블랙 대신에 실리카 를 보강충진제서 사용하고 있다.

그러나 타이어 고무조성물에 있어서, 트랙션 성능, 마모성능이 우수하면 회전저항 특성이 감소하고, 회전저항 특성이 우수하면 상대적으로 트랙션 성능, 마모성능이 감소하는 트레드 오프(TRADE OFF) 관계에 있어, 타이어 고무조성물에 있어 트랙션 성능, 마모성능이 우수하면서 동시에 회전저항 특성이 우수한 타이어 고무무조성물 얻기에는 많은 어려움이 있다.

즉, 트랙션 성능을 위하여 스티렌 부타디엔 고무를 적용하였고, 웨트 성능이 우수한 실리카를 충전제로서 적용하였으며, 히스테리시스 손실을 최소화하기 위해서 충전제의 양을 줄였지만, 고무조성물의 충분한 보강이 이루어지지 않았기 때문에 인열 강도가 약하고 내마모성이 적다는 문제점이 있다. 특히 타이어 고무조성물에서 회전저항을 감소하기 위해서는 합성고무 보다는 천연고무의 사용이 더 적합하나, 회전저항 특성을 향상시키기 위해 타이어 고무조성물의 원료고무로서 천연고무를 사용하면 조종 안정성이 떨어져서 트랙션 성능, 마모성능이 우수하면서 동시에 회전저항 특성 특성을 동시에 만족시키는 것이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 트랙션 성능과 마모성능을 향상시키면서 동시에 회전저항 성능이 우수한 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40∼90중량부, 카본블랙 5∼50중량부, 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머 3∼10중량부, 실리카 분산제로서 하기 구조식(1)의 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 커플링제 0.5∼5중량부 포함도록 하여 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.

(EtO)₃-Si-CH₂CH₂CH₂-S-CO(CH₂)₆CH₃...구조식(1)

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

본 발명은 트레드 오프(TRADE OFF) 관계에 있는 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능에 대하여 상기 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.

본 발명은 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 나타낸다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, Tg가 -30℃∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 실리카 40∼90중량부, 카본블랙 5∼50중량부, 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머 3∼10중량부, 실리카 분산제로서 하기 구조식(1)의 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 커플링제 0.5∼5중량부 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.

(EtO)₃-Si-CH₂CH₂CH₂-S-CO(CH₂)₆CH₃...구조식(1)

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

본 발명의 타이어 고무조성물은 원료고무로서 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무는 스티렌 함량 10∼30중량％, 비닐 함량 50∼80중량％, 유리전이온도(Tg)가 -30℃∼-50℃인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무는 원료고무 100중량부를 사용하는 경우 50∼90중량부를 사용할 수 있다.

상기 용액중합 스티렌 부타디엔 고무의 스티렌 함량이 10중량％ 미만인 경우에는 트랙션 성능이 하락하여 바람직하지 않고, 30중량％를 초과하는 경우에는 회전저항성능과 마모성능이 하락하여 바람직하지 않으며, 비닐 함량이 50중량％ 미만인 경우에는 트랙션 성능이 하락하여 바람직하지 않고, 80％를 초과하는 경우에는 마모성능이 하락하여 바람직하지 않으며, Tg가 -30℃ 보다 높은 경우에는 스노우 성능이 하락하여 바람직하지 않고, Tg가 -50℃ 보다 낮은 경우에는 트랙션 성능이 하락하여 바람직하지 않다.

상기 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 원료고무 100중량부 중 그 사용량이 50중량부 미만인 경우에는 회전저항 특성이 바람직하지 않고, 90중량부를 초과하는 경우에는 인장물성이 하락하고, 마모특성이 하락하여 바람직하지 않다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(VCR)는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스(matrix)로 하고 섬유상 물질인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(Syndiotactic 1,2 Polybutadiene, SPB)이 분산된 고무를 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(SPB)이 분산된 고무를 원료고무 100중량부를 사용하는 경우 10∼50중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(VCR)는 원료고무 100중량부를 사용하는 경우 10∼50중량부를 사용할 수 있는데, 이때 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(VCR)를 원료고무 100중량부 중 10중량부 미만 사용하는 경우 VCR을 사용함으로써 보강제 사용을 낮춤으로써 얻어지는 회전저항 성능의 향상이 미미하고, 50중량부를 초과하여 사용하는 경우 회전저항 특성은 좋아지나 트랙션 성능이 하락하여 바람직하지 않다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스(matrix)로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.02∼0.1㎛, 비표면적 80∼90㎡/g,결정화도 70∼80％, 녹는점(Melting Point, MP) 190∼210℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(Syndiotactic 1,2 Polybutadiene, SPB)이 분산된 고무를 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.06±0.01㎛, 비표면적 85㎡/g, 결정화도 75±1％, 녹는점(MP) 200±5℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(SPB)이 분산된 고무를 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.5∼1.0㎛, 비표면적 110∼130㎡/g, 결정화도 80∼90％, 녹는점(MP) 250∼270℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(SPB)이 분산된 고무를 사용할 수 있다.

상기에서 원료고무를 구성하는 성분의 하나인 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스(matrix)로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.7±0.1㎛, 비표면적 120㎡/g이고 결정화도 85±1％, 녹는점(MP)는 260±5℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(SPB)이 분산된 고무를 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 충전제로서 사용되는 실리 카(silica)는 원료고무 100중량부에 대하여 40∼90중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 실리카를 원료고무 100중량부에 대하여 40중량부 미만 사용하는 경우 충전제로서 실리카를 사용함으로써 얻어지는 트랙션 성능과 회전저항 특성이 향상되지 않아 바람직하지 않고, 90중량부를 초과하는 경우에는 인장물성이 하락하여 바람직하지 않다.

상기에서 실리카는 표면적이 160∼180m²/g, 수분함량은 5.0∼7.0중량％, 이산화규소(SiO₂) 함량이 90중량％ 이상, 바람직하게는 90∼99중량％인 실리카를 사용할 수 있다.

상기에서 실리카는 표면적이 170±5m²/g, 수분함량은 6.0±0.5중량％, 이산화규소(SiO₂) 함량이 90중량％ 이상, 바람직하게는 90∼99중량％인 실리카를 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 충전제로서 상기의 실리카 이외에 카본블랙(carbon black)을 사용할 수 있으며, 이러한 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대하여 5∼50중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 카본블랙을 5중량부를 미만 사용하는 경우 트랙션 성능, 마모성능이 감소할 우려가 있으며, 50중량부를 초과하여 사용하는 경우 회전저항 특성이 하락하는 결과를 보인다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 90∼110mg/g, DBP 흡착가 130∼ 140cc/100g인 것을 단독으로 사용할 수 있다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 135∼145mg/g, DBP 흡착가 125∼135cc/100g인 것을 단독으로 사용할 수 있다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 90∼110mg/g, DBP 흡착가 130∼140cc/100g인 카본블랙과 요오드 흡착가 135∼145mg/g, DBP 흡착가 125∼135ml/100g인 카본블랙이 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 카본블랙을 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 트랙션 성능 향상을 위해서 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머(1,3-Butadiene Homopolymer)를 원료고무 100중량부에 대하여 3∼10중량부를 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 트랙션 성능 향상을 위해서 비닐 함량이 70∼90％인 1,3-부티다엔 호모폴리머를 원료고무 100중량부에 대하여 3∼10중량부를 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물에서 트랙션 성능 향상을 위해서 비닐 함량이 70∼80％인 1,3-부티다엔 호모폴리머를 원료고무 100중량부에 대하여 3∼10중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 비닐 함량이 70％ 이상인 1,3-부티다엔 호모폴리머를 원료고무 100중량부에 대하여 3중량부 미만 사용하는 경우 레진(resin)으로서 트랙션 향상을 기대하기 어렵고, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 인장물성이 하락하여 바람직하지 않다.

또한 1,3-부티다엔 호모폴리머에서 비닐(vinyl) 함량은 70％ 미만의 경우에는 트랙션 향상 효과가 떨어지므로, 1,3-부티다엔 호모폴리머는 비닐 함량이 70％ 이상, 바람직하게는 비닐 함량이 70∼90％, 보다 바람직하게는 비닐 함량이 70∼80％인 1,3-부티다엔 호모폴리머를 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 실리카의 분산성 향상을 위해 커플링제를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼5중량부를 사용할 수 있다.

상기에서 커플링제는 하기 구조식(1)의 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 하기 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ), 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설판(Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane, TESPT), 비스-(3-에톡시실릴프로필)다이설판(Bis-(3-ethoxysilylpropyl)disulfane, TESPD), 트리메톡시실리프로필메타크릴레이트(trimethoxysilylpropylmethacrylate, TPMA), 3-티오시아네이토프로필-트리에톡시 실란(Si-264, 독일 데구사 아게 제품), g-메르캅토프로필-트리메톡시 실란 (A189, 미국, 유니온 카바이드사 제품), 지르코늄 디네오알칸올레이토디(3-메르캅토)프로피오네이토-O(NZ 66A, 미국 켄리치 페트로케미칼사 제품), N,N'-비스(2-메틸-2-니트로프로필)-1,6-디아미노헥산(수미파인 1162, 일본 스미또모 메디칼사 제품)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

(EtO)₃-Si-CH₂CH₂CH₂-S-CO(CH₂)₆CH₃...구조식(1)

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 실리카, 카본블랙 이외에 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 운모(mica), 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO₃), 버미큘라이트(vermiculite), 하이드로탈사이트(hydrotalcite)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 충전제를 원료고무 100중량부에 대하여 10∼30중량부를 추가로 더 사용할 수 있다.

상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 입자크기가 0.1∼20㎛인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 층간 간격이 0.1∼10nm인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 각각 두께(d)에 대한 평면폭(l)의 비를 나타낸 편평비(aspect ratio, l/d)가 5 이상인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상은 편평비가 5∼100인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 운모, 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이의 군으로부 터 선택된 어느 하나 이상은 입자크기가 0.1∼20㎛, 층간 간격이 0.1∼10nm, 편평비가 5∼100인 것을 사용할 수 있다.

상기에서 실리카 및 카본블랙 이외에 추가로 더 사용할 수 있는 충전제를 원료고무 100중량부에 대하여 10중량부 미만 사용하면 충전제를 사용하는 의미가 없고, 30중량부를 초과하여 사용하면 과량의 충진제 사용으로 인해 도리어 고무조성물의 물성이 감소할 우려가 있으므로, 상기에서 실리카 및 카본블랙 이외에 추가로 더 사용할 수 있는 충전제는 원료고무 100중량부에 대하여 10∼30중량부 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물을 얻기 위해 다양한 성분 및 함량에 대해 조사한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 성분 및 함량조건에 의해 타이어 트레드 고무조성물을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에서 언급한 타이어 트레드 고무조성물의 주요 구성성분 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충진제, 활성제, 공정유, 노화방지제, 가류제 및 가류 촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원 발명의 필수 구성 성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한다.

본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.

본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 트레드(tread)로 함유하는 타이어를 포함한다.

본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함하며, 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어의 군으로부터 선택된 어느 하나를 나타낸다.

이하 본 발명은 다음을 다음의 실시예, 비교예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로써 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

유화중합 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR)를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 80중량부, 공정오일(A#2) 12중량부, 산화아연(ZnO) 2중량부, 스테아린산(strearic acid) 2중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, TMDQ) 1중량부를 밴버리믹서에 첨가하고 배합하여 고무배합물을 얻었다.

상기의 고무배합물에 황 2중량부, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide , CZ) 1중량부를 첨가하고 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 100±5mg/g, DBP 흡착가 135±5cc/100g인 것을 사용하였다.

하기의 표 1에 상기 비교예의 고무조성을 정리하여 나타내었다.

<실시예 1>

용액중합 스티렌 부타디엔 고무(S-SBR)60중량부와 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 40중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 5중량부, 실리카 55중량부, 1,3-부타디엔 호모폴리머 10중량부, 커플링제로서 하기 구조식(1)의 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE) 3.3중량부, 산화아연(ZnO) 2중량부, 스테아린산(strearic acid) 2 중량부, 노화방지제(TMDQ) 1중량부를 밴버리믹서에 첨가하고 배합하여 고무배합물을 얻었다.

(EtO)₃-Si-CH₂CH₂CH₂-S-CO(CH₂)₆CH₃...구조식(1)

상기에서 실리카는 표면적이 170±5m²/g, 수분함량은 6.0±0.5중량％, 이산화규소(SiO₂) 함량이 90중량％인 실리카를 사용하였다.

하기의 표 1에 상기 실시예 1의 고무조성을 정리하여 나타내었다.

<실시예 2>

카본블랙 10중량부, 실리카 50중량부, 커플링제로서 하기 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ) 3.3중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

하기의 표 1에 상기 실시예 2의 고무조성을 정리하여 나타내었다.

<표 1> 비교예 및 실시예의 고무조성(단위:중량부)

항목	비교예	실시예 1	실시예 2
E-SBR	100	-	-
S-SBR	-	60	60
VCR	-	40	40
카본블랙	80	5	10
실리카	-	55	50
1,3-부타디엔 호모폴리머	-	10	10
공정오일(A#2)	12	-	-
커플링제	-	3.3	3.3
산화아연	2	2	2
스테아린산	2	2	2
노화방지제(TMDQ)	1	1	1
황	2	2	2
가류촉진제(CZ)	1	1	1

* E-SBR : 스티렌 함량 23.5중량％, 비닐 함량 13중량％, Tg가 -28℃인 유화중합 스티렌 부타디엔 고무.

* S-SBR : 스티렌 함량 25중량％, 비닐 함량 50중량％, Tg가 -43℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무.

*VCR : 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(Syndiotactic 1,2 Polybutadiene, SPB)이 분산된 고무.

* 1,3-부타디엔 호모폴리머 : 중량평균분자량 52,000g/mol, 비닐 함량 91％.

<시험예>

상기 비교예 및 실시예 1,2에서 제조한 각각의 고무에 대해 ASTM 관련 규정에 따라 경도, 300％모듈러스, 인장강도, 신장율 등의 인장물성, 유리전이온도(Tg), 0℃tanδ, 70℃tanδ 등의 동적 점탄성 및 DIN 마모 등의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 1,2의 고무의 물성

구분	비교예	실시예 1	실시예 2
경도(shore A)	62	65	67
300％모듈러스(kg/㎠)	88	137	139
인장강도(kg/㎠)	180	162	161
신장율(％)	450	353	351
Tg(℃)	-28	-19	-18
0℃tanδ	100	136	139
70℃tanδ	100	316	318
DIN마모	100	137	140

* 0℃tanδ: 웨트 스키드(Wet skid) 특성을 나타내는 지수

* 70℃tanδ: 회전저항 특성을 나타내는 지수

* 실시예 1, 실시예 2의 0℃tanδ, 70℃tanδ 및 DIN마모 값은 비교예의 값을 100으로 하였을 때 환산한 값으로서, 수치가 높을수록 각각의 물성이 우수함을 의미한다.

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 실시예 2의 고무는 종래 고무조성물인 비교예의 고무에 비해 마모 성능, 트랙션 성능이 향상되었고 특히 회전저항 성능이 획기적으로 개선됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

본 발명에 트레드 오프(TRADE OFF) 관계에 있는 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능에 대하여 트랙션 성능, 회전저항 성능 및 마모성능이 동시에 향상된 타이어 트레드 고무조성물 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있어 타이어 제조회사는 보다 우수한 품질의 타이어를 소비자에게 공급할 수 있다.

Claims

타이어 트레드 고무조성물에 있어서,

스티렌 함량이 10∼30중량％, 비닐 함량이 50∼80중량％, Tg가 -30∼-50℃인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 50∼90중량부 및 고 시스 1,4-폴리부타디엔(High Cis 1,4-Polybutadiene, VCR) 고무 10∼50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 표면적이 160∼180m²/g, 수분함량은 5.0∼7.0중량％, 이산화규소(SiO₂) 함량이 90∼99중량％인 실리카 40∼90중량부;

요오드 흡착가 90∼110mg/g, DBP 흡착가 130∼140cc/100g인 카본블랙 5∼50중량부;

비닐 함량이 70∼91％인 1,3-부타디엔 호모폴리머 3∼10중량부;

실리카 분산제로서 하기 구조식(2)의 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ), 트리메톡시실리프로필메타크릴레이트(trimethoxysilylpropylmethacrylate, TPMA), 3-티오시아네이토프로필-트리에톡시 실란, N,N'-비스(2-메틸-2-니트로프로필)-1,6-디아미노헥산의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 커플링제 0.5∼5중량부;

산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 운모(mica), 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO₃), 버미큘라이트(vermiculite), 하이드로탈사이트(hydrotalcite)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 충전제를 10∼30중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.

(CH₃)₃Si-HN-Si(CH₃)₃....구조식(2)

상기에서 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.02∼0.1㎛, 비표면적 80∼90㎡/g,결정화도 70∼80％, 녹는점(Melting Point, MP) 190∼210℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(Syndiotactic 1,2 Polybutadiene, SPB)이 분산된 고무이거나 또는 고 시스 1,4-폴리부타디엔 고무를 매트릭스로 하고 섬유상 물질로서 직경 0.5∼1.0㎛, 비표면적 110∼130㎡/g, 결정화도 80∼90％, 녹는점(MP) 250∼270℃의 단섬유상인 신디오탁틱 1,2-폴리부타디엔(SPB)이 분산된 고무이다.
삭제
청구항 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.