KR100713705B1 - 웨트트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 젖은 노면에서 웨트트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스티렌 함량이 20~50중량%, 부타디엔 중의 비닐 함량이 20~50중량%인 용액중합 스티렌부타디엔고무 60~100중량부 및 부타디엔 고무 0~40중량부를 포함하여 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, BET값이 100~180m²/g이고, DBP 흡착량이 80~160ml/100g인 카본블랙 단독, 또는 상기 카본블랙과 BET값이 120~200m²/g이고, DBP 흡착량이 200~300ml/100g인 침강실리카를 병용하여 30~100중량부 및 클레이 30~70중량%와 폴리머 30~70중량%로 구성된 친수성 무기물 블렌드 5~30중량부를 포함하여 이루어지므로써 내마모성은 동등이상의 수준을 나타내면서, 웨트트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

용액중합-스티렌부타디엔고무, 웨트트랙션

Description

웨트트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무조성물{TIRE TREAD RUBBER COMPOSITION WITH IMPROVED WET TRACTION}

본 발명은 젖은 노면에서 웨트트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클레이와 폴리머로 구성된 친수성 무기물 블렌드를 포함하므로써 내마모성은 동등이상의 수준을 나타내면서, 웨트트랙션 성능이 향상된 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

자동차 산업의 발달에 따른 자동차 성능의 증가에 의한 고속주행과 경량화에 따라 조종성능에 대한 요구가 날로 커지고 있다. 특히 이 중에서도 젖은 노면에서는 제동거리가 증가하므로 웨트트랙션 성능이 중요하다.

젖은 노면에서 타이어의 웨트트랙션 성능을 강화하기 위한 종래의 기술로는, 스티렌 함량이 높은 스티렌부타디엔 고무 및 용액중합 스티렌부타디엔 고무에서 부타디엔을 구성하는 구조중 비닐의 함량을 높힌 고무를 각각 사용하거나 또는 이들을 병용하여 사용하였다. 그러나, 이러한 방법들은 모두 트레드 고무조성물의 제조공정시에, 복잡한 제조공정에 의한 생산성 저하 및 고가 재료에 의해 고무조성물의 생산비용이 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 타이어 트레드 고무 조성물에 첨가되는 무기 충전제들의 유효반응 표면적을 증대시키는 방법이 있으나, 이러한 방법으로는 원료고무 각각의 주쇄를 직접 제어하기가 어려워 컴파운드의 성능을 향상시키는데 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수분팽윤성 재료로서 수분에 의한 흡착 및 팽윤성이 높은, 마이크론 수준의 재료인 클레이와 폴리머의 블렌드를 트레드 고무 조성물에 첨가하여, 내마모성, 회전저항 및 공정성 등에 영향을 주지 않으면서, 웨트트랙션 성능이 개선된 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 타이어 트레드 고무조성물은, 스티렌 함량이 20~50중량%, 부타디엔 중의 비닐 함량이 20~50중량%인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 60~100중량부 및 부타디엔 고무 0~40중량부로 이루어지는 원료고무 100중량부에 대하여, 카본블랙 단독, 또는 카본블랙과 침강실리카를 병용하여 30~100중량부 및 클레이 30~70중량%와 폴리머 30~70중량%로 구성된 친수성 무기물 블렌드 5~30중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 용액중합 스티렌부타디엔고무(S-SBR)는, 스티렌 함량이 20~50중량%이고, 부타디엔 중의 비닐 함량이 20~50중량%인 것이 바람직하다. 상기 스티렌 함량이 20중량% 미만인 경우에는 트랙션 성능이 나빠지는 경향이 있고, 50중량%를 초과하는 경우에는 트랙션 성능은 우수해지는 반면 마모성능과 회전저항 성능은 저하하는 경향이 있다. 또한, 상기 부타디엔 중의 비닐 함량이 20중량% 미만인 경우에는 회전저항 성능이 저하하고, 50중량%를 초과하는 경우에는 회전저항 성능은 우수하지만, 마모성능이 저하하는 경향이 있다.

본 발명에서는 원료고무로서 스티렌 함량과 부타디엔 중의 비닐 함량이 상기 범위에 속하는 용액중합 스티렌부타디엔고무를 60~100중량부 및 부타디엔 고무(BR) 0~40중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 각 고무의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 마모성능이나 웨트트랙션 성능이 저하하는 경향이 있다.

본 발명의 타이어 트레드 조성물에 있어서, 카본블랙은 BET값이 100~180m²/g이고, DBP 흡착량이 80~160ml/100g인 것이 바람직한데, BET값이 100m²/g미만이면 보강성 및 내마모성능이 저하되어 바람직하지 않고, 180m²/g을 초과하면 분산성 문제가 발생하여 바람직하지 않으며, DBP 흡착량이 80ml/100g미만이면 보강성이 저하되어 바람직하지 않고, 160ml/100g을 초과하면 보강재의 분산성이 저하되어 바람직하지 않다.

본 발명의 타이어 트레드 조성물에 있어서, 침강 실리카는 BET값이 120~200m²/g이고, DBP 흡착량이 200~300ml/100g인 것이 바람직한데, BET값이 120m²/g 미만이면 보강성이 저하되어 바람직하지 않고, 200m²/g을 초과하면 분산성 문제가 대두되어 바람직하지 않으며, DBP 흡착량이 200ml/100g 미만이면 보강성이 저하되어 바람직하지 않고, 300ml/100g을 초과하면 분산성 등의 공정성에 문제가 될 수 있어 바람직하지 않다. 상기 카본블랙 단독 또는 카본블랙과 침강실리카의 합계량이 30~100중량부 범위를 벗어나면 필요한 물성유지 및 공정성 개선에 문제가 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 타이어 트레드 조성물에 있어서, 친수성 무기물은 클레이 30~70중량%와 폴리머 30~70중량%로 이루어진 것이 바람직한데, 이 범위를 벗어나면 친수성기들의 팽윤성이 저하되거나, 친수성 무기물에 의한 보강성 하락 요인이 될 수 있어 바람직하지 않고, 친수성 무기물 블렌드의 함량은 5~30중량부인 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 웨트트랙션 성능 향상효과가 미비하여 바람직하지 않고, 30중량부를 초과하면 공정성에 문제가 발생하여 바람직하지 않다.

상기 폴리머로는 하이드록실기, 카르복실기, 아미노기, 술폰기 등의 친수성기를 가지고 있는 천연고무, 부틸 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무, 스티렌부타디엔 고무 또는 부타디엔 고무 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에는 일반적인 트레드 고무 조성물에 첨가되는 통상의 첨가제들, 예로서 일반적인 아연화, 스테아린산, 유황 및 촉진제를 더 배합할 수 있다.

이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표1의 조성대로 실시예 및 비교예의 타이어 트레드 고무 조성물을 제 조한 후 각 고무 조성물로 고무 시편을 제조하여, 160℃에서 가류시킨 후 그 물성을 ASTM 규격에 따라 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

표 1

(단위 : 중량부)

주요항목	비교예1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2	실시예3
S-SBR*	100	80	100	100	80	100
BR	0	20	0	0	20	0
카본블랙*	80	30	30	80	30	30
실리카*	0	50	50	0	50	50
공정유	40	40	40	40	40	40
무기물 블렌드	-	-	-	30	30	30
아연화	3	3	3	3	3	3
스테아린산	1	1	1	1	1	1
유황	2	2	2	2	2	2
촉진제	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6

*S-SBR : 스티렌 함량 40중량%, 비닐함량 25중량%인 용액중합 스티렌부타디엔 고무

*카본블랙 : BET값 126m²/g, DBP 흡착량 120ml/100g

*실리카 : BET값 160m²/g, DBP 흡착량 280ml/100g

표 2

상기 표2에서 보는 바와 같이, 실시예의 고무 조성물은 상응하는 비교예의 고무 조성물에 비하여 경도, 인장강도 및 내마모성 등의 성능은 동등 수준 또는 그 이상으로 향상되었으며, 젖은 노면상태에서의 웨트트랙션 성능이 크게 개선되었음을 알 수 있다.

이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 용액중합 스티렌부타디엔 고무 및 부타디엔 고무를 혼합한 원료고무에 친수성 무기물 블렌드를 적용하므로써 경도, 인장강도 및 내마모성 등의 성능은 동등 수준 또는 그 이상으로 향상시키며, 젖은 노면상태에서의 웨트트랙션 성능이 크게 개선시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스티렌 함량이 20~50중량%, 부타디엔 중의 비닐 함량이 20~50중량%인 용액중합 스티렌부타디엔 고무 60~100중량부 및 부타디엔 고무 0~40중량부를 포함하여 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 카본블랙 단독, 또는 카본블랙과 침강실리카를 병용하여 30~100중량부 및 클레이 30~70중량%와 폴리머 30~70중량%로 구성된 친수성 무기물 블렌드 5~30중량부를 포함하는 타이어 트레드 고무 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 카본블랙은 BET값이 100~180m²/g이고, DBP 흡착량이 80~160ml/100g이고, 상기 침강실리카는 BET값이 120~200m²/g이고, DBP 흡착량이 200~300ml/100g인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 친수성 무기물 블렌드 중의 폴리머는 친수성기를 갖고 있는 천연고무, 부틸 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무, 스티렌부타디엔 고무 또는 부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무 조성물.