KR101710569B1

KR101710569B1 - 타이어 트레드용 고무 조성물

Info

Publication number: KR101710569B1
Application number: KR1020167024847A
Authority: KR
Inventors: 유스케 이이즈카
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2017-02-27
Also published as: US20170044349A1; DE112015002054B4; AU2015254254B9; JP2015209540A; WO2015166931A1; KR20160111040A; DE112015002054T5; JP5904233B2; US10894871B2; CN106459516A; AU2015254254A1; AU2015254254B2; CN106459516B

Abstract

저구름 저항성, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨보다도 한층 더 향상하도록 한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공한다. 이 타이어 트레드용 고무 조성물은, 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 50중량% 이상, 천연 고무를 10 ~ 30중량% 포함하는 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 2종류의 실리카 X 및 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제를 70 ~ 95중량부 배합하고, 상기 실리카 X의 배합량을 x중량부, 상기 실리카 Y의 배합량을 y중량부로 할 때, 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 합계(x＋y)가 상기 무기 충전제 중의 85중량% 이상, 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 중량비(x/y)가 1/3 ~ 2/1이고, 또한 상기 실리카 X의 질소 흡착 비표면적이 160m²/g±10%, 상기 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적이 200m²/g±10%인 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 트레드용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE TREAD}

본 발명은, 저구름 저항성, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨보다 향상하도록 한 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.

근년(近年), 승용차용 공기입 타이어에는, JATMA에 의한 라벨링(표시 방법) 제도가 개시되고, 저구름 저항성과 웨트 그립 성능을 보다 고차원으로 양립시키는 것이 요구되고 있다. 동시에 공기입 타이어를 장수명(長壽命)으로 하여 경제성을 향상하기 위하여 내마모성이 뛰어난 것이 요구되고 있다.

종래, 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능의 밸런스를 개선하기 위하여, 공기입 타이어의 트레드부를 구성하는 고무 조성물에 실리카를 배합하는 것이 알려져 있다. 그러나 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능을 개량하기 위하여 실리카를 다량으로 배합하면 내마모성이 악화된다고 하는 문제가 있었다. 또한 웨트 그립 성능을 높게 하기 위하여, 유리 전이 온도가 높은 스티렌 부타디엔 고무나 입자경(粒子徑)이 작은 무기 충전제의 배합량을 많게 하면 구름 저항이 악화되기 때문에 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능을 양립하는 것이 곤란하였다.

특허 문헌 1은, 말단을 폴리오르가노실록산 등으로 변성한 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무에 의하여 실리카의 분산성을 개량하여, 저발열성, 내마모성 및 웨트 그립성에 뛰어난 고무 조성물을 제안하고 있다. 그러나, 라벨링 제도의 보급에 수반하여 수요자가 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능, 및 내마모성의 향상에 기대하는 요구 레벨은 보다 높아, 이것들의 밸런스를 한층 개선하는 것이 요구되고 있었다.

일본국 공개특허공보 특개2009-91498호

본 발명의 목적은, 저구름 저항성, 웨트 성능 및 내마모성을 종래 레벨 이상으로 향상하도록 한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 50중량% 이상, 천연 고무를 10 ~ 30중량% 포함하는 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 2종류의 실리카 X 및 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제를 70 ~ 95중량부, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란을 배합하고, 상기 실리카 X의 배합량을 x중량부, 상기 실리카 Y의 배합량을 y중량부로 할 때, 상기 알킬트리에톡시실란을 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 합계(x＋y)의 0.1 ~ 20중량% 배합하고, 상기 실리카의 합계(x＋y)가 상기 무기 충전제 중의 85중량% 이상, 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 중량비(x/y)가 1/3 ~ 2/1이고, 또한 상기 실리카 X의 질소 흡착 비표면적이 160m²/g±10%의 범위, 상기 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적이 200m²/g±10%의 범위인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 50중량% 이상, 천연 고무를 10 ~ 30중량% 포함하는 디엔계 고무에, 상술한 특정의 입자 성상(性狀)을 가지는 실리카 X 및 실리카 Y의 중량비 및 무기 충전제에 대한 실리카의 비율을 한정하고, 또한 무기 충전제의 합계를 70 ~ 95중량부로 하였기 때문에, 저구름 저항성, 웨트 그립 성능 및 내마모성을 종래 레벨 이상으로 향상할 수 있다.

또한 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란을, 상기 실리카의 합계량(x＋y)의 0.1 ~ 20중량% 배합하는 것에 의하여, 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능을 보다 높은 레벨로 양립할 수 있다.

상기 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무는 유리 전이 온도가 -35℃ 이상이면 되고, 웨트 그립 성능을 보다 높게 할 수 있다. 또한 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무는 스티렌 단위 함유량이 35중량% 이상이면 되고, 고무 강도를 높게 하여 내마모성 및 웨트 그립 성능을 개량할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어는, 저구름 저항성, 웨트 그립 성능 및 내마모성을 종래 레벨보다도 향상할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어의 실시 형태의 일례를 도시하는 타이어 자오선 방향의 부분 단면도이다.

도 1은, 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어의 실시 형태의 일례를 도시하고, 이 공기입 타이어는, 트레드부(1), 사이드 월부(2), 및 비드부(3)로 이루어진다.

도 1에 있어서, 공기입 타이어에는, 좌우의 비드부(3) 사이에 타이어 경(徑)방향으로 연재(延在)하는 보강 코드를 타이어 둘레 방향으로 소정의 간격으로 배열하여 고무층에 매설한 2층의 카커스층(4)이 연설(延設)되고, 그 양 단부(端部)가 비드부(3)에 매설한 비드 코어(5)의 둘레에 비드 필러(6)를 사이에 두도록 하여 타이어 축 방향 내측으로부터 외측으로 되접어 꺾여 있다. 카커스층(4)의 내측에는 이너 라이너층(7)이 배치되어 있다. 트레드부(1)의 카커스층(4)의 외주 측에는, 타이어 둘레 방향으로 경사하여 연재하는 보강 코드를 타이어 축 방향으로 소정의 간격으로 배열하여 고무층에 매설한 2층의 벨트층(8)이 배설되어 있다. 이 2층의 벨트층(8)의 보강 코드는 층간에서 타이어 둘레 방향에 대한 경사 방향을 서로 역방향으로 하여 교차하고 있다. 벨트층(8)의 외주 측에는, 벨트 커버층(9)이 배치되어 있다. 이 벨트 커버층(9)의 외주 측에, 트레드부(1)가 트레드 고무층(12)에 의하여 형성된다. 트레드 고무층(12)은, 본원의 타이어 트레드용 고무 조성물에 의하여 구성하는 것이 바람직하다. 각 사이드 월부(2)의 카커스층(4)의 외측에는 사이드 고무층(13)이 배치되고, 각 비드부(3)의 카커스층(4)의 되접어 꺾음부 외측에는 림 쿠션 고무층(14)이 설치되어 있다. 덧붙여, 본 발명의 공기입 타이어는, 도 1에 예시한 타이어의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물에 있어서, 고무 성분은 디엔계 고무로 이루어지고, 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무(이하, 「변성 S-SBR」이라고 한다.) 및 천연 고무를 반드시 포함한다.

본 발명에 있어서, 변성 S-SBR은, 스티렌 부타디엔 고무의 주쇄 말단의 양방(兩方) 또는 편방(片方)을 실리카 표면의 실란올기와 반응성을 가지는 관능기로 변성한 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무이다. 실란올기와 반응하는 관능기로서는, 바람직하게는 하이드록실기 함유 폴리오르가노실록산 구조, 알콕시 실릴기, 하이드록실기, 알데히드기, 카르복실기, 아미노기, 이미노기, 에폭시기, 아미드기, 티올기, 에테르기로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 그 중에서도 하이드록실기 함유 폴리오르가노실록산 구조, 하이드록실기, 아미노기가 보다 바람직하다.

변성 S-SBR은, 유리 전이 온도가 바람직하게는 -35℃ 이상, 보다 바람직하게는 -30℃ ~ -15℃이다. 변성 S-SBR의 유리 전이 온도가 -35℃보다 낮으면, 웨트 그립 성능이 부족할 우려가 있다. 변성 S-SBR의 유리 전이 온도는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의하여 20℃/분의 승온 조건에 의하여 서모그램을 측정하고, 전이역(轉移域)의 중점의 온도로 한다. 또한 변성 S-SBR이 유전품(油展品)일 때는, 유전 성분(오일)을 포함하지 않는 상태에 있어서의 변성 S-SBR의 유리 전이 온도로 한다.

변성 S-SBR은, 스티렌 단위 함유량이 바람직하게는 35중량% 이상, 보다 바람직하게는 35 ~ 40중량%이다. 변성 S-SBR의 스티렌 단위 함유량이 35중량% 미만이면, 고무 조성물의 강성 및 강도가 부족하여 내마모성 및 웨트 그립 성능을 충분히 개량할 수 없다. 덧붙여 변성 S-SBR의 스티렌 단위 함유량은 적외 분광 분석(햄프톤법)에 의하여 측정하는 것으로 한다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 디엔계 고무 100중량% 중, 변성 S-SBR의 함유량이 50중량% 이상, 바람직하게는 55 ~ 90중량%, 보다 바람직하게는 60 ~ 85중량%이다. 변성 S-SBR의 함유량이 50중량% 미만이면, 내마모성이 악화되는 것과 함께, 구름 저항을 저감할 수 없다. 변성 S-SBR의 함유량의 상한은, 디엔계 고무 100중량% 중 90중량%이다. 변성 S-SBR의 함유량이 90중량%를 넘으면 내마모성이 악화된다.

본 발명에 있어서, 디엔계 고무 100중량% 중, 천연 고무를 10 ~ 30중량% 함유한다. 천연 고무를 배합하는 것에 의하여, 내마모성을 큰 폭으로 개량하는 것과 함께, 구름 저항을 한층 저감할 수 있다. 천연 고무의 함유량이 10중량% 미만이면, 내마모성 및 구름 저항을 개량하는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한 천연 고무의 함유량이 30중량%를 넘으면 구름 저항이 커져, 내마모성도 저하한다. 천연 고무의 함유량은, 바람직하게는 10 ~ 20중량%, 보다 바람직하게는 15 ~ 20중량%이면 된다. 타이어 트레드용 고무 조성물은, 저구름 저항성, 웨트 그립 성능 및 내마모성을 보다 뛰어난 것으로 하기 위하여, 변성 S-SBR 및 천연 고무의 합계로 디엔계 고무 100중량%로 하면 된다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상술한 변성 S-SBR, 천연 고무를 제외하는 다른 디엔계 고무를 임의로 함유할 수 있다. 다른 디엔계 고무로서는, 예를 들어 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 변성되어 있지 않는 용액 중합 또는 유화(乳化) 중합 스티렌 부타디엔 고무, 상술한 변성 S-SBR 이외의 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 말단 변성 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무, 부틸 고무, 이소부티렌/p-메틸스티렌 공중합체 고무의 브롬화물, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 부타디엔 고무, 변성 또는 미변성의 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무, 미변성의 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 상술한 변성 S-SBR 이외의 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 이소부티렌/p-메틸스티렌 공중합체 고무의 브롬화물이 바람직하다. 덧붙여 변성 S-SBR 이외의 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무란, 유리 전이 온도가 -35℃ 미만 및/또는 스티렌 단위 함유량이 35중량% 미만인 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 말한다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 질소 흡착 비표면적이 160m²/g±10%의 범위인 실리카 X, 및 질소 흡착 비표면적이 200m²/g±10%의 범위인 실리카 Y라고 하는 2종류의 실리카를 배합한다. 실리카 X 및 실리카 Y를 배합하는 것에 의하여 고무 조성물의 발열성을 억제하여 타이어로 하였을 때의 구름 저항을 저감하는 것과 함께, 웨트 그립 성능 및 내마모성을 향상 가능하게 한다.

본 발명에서 사용하는 실리카 X는, 질소 흡착 비표면적이 160m²/g±10%의 범위, 바람직하게는 145 ~ 175m²/g, 보다 바람직하게는 150 ~ 170m²/g이다. 실리카 X를 배합하는 것에 의하여, 구름 저항을 저감할 수 있다. 실리카 X의 질소 흡착 비표면적이 144m²/g 미만이면, 웨트 그립성이 부족하다. 덧붙여, 실리카 X 및 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적은 ASTM D3037-81의 BET법에 준거하여 구하는 것으로 한다.

또한 실리카 Y는, 질소 흡착 비표면적이 200m²/g±10%의 범위, 바람직하게는 185 ~ 215m²/g, 보다 바람직하게는 200 ~ 215m²/g이다. 실리카 Y를 배합하는 것에 의하여, 웨트 그립성을 향상할 수 있다. 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적이 180m²/g 미만이면, 웨트 그립성을 확보할 수 없다. 또한 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적이 220m²/g을 넘으면, 구름 저항이 커진다.

본 발명에 있어서, 디엔계 고무 100중량부에 대한 실리카 X의 배합량을 x중량부, 실리카 Y의 배합량을 y중량부로 할 때, 실리카 X 및 Y의 배합량의 합계(x＋y)를 무기 충전제 중의 85중량% 이상, 바람직하게는 90 ~ 95중량%로 한다. 실리카 X 및 실리카 Y의 합계량(x＋y)이 무기 충전제 중 85중량% 미만이면, 저구름 저항성 및 웨트 그립 성능의 밸런스를 개량할 수 없다. 덧붙여 실리카 X 및 Y의 배합량의 합계(x＋y)는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 70 ~ 90.25중량부, 보다 바람직하게는 75 ~ 85중량부이면 된다. 실리카 배합량의 합계(x＋y)를 90.25중량부 이하로 하는 것에 의하여, 내마모성을 확보하면서, 구름 저항성 및 웨트 그립 성능의 밸런스를 개량할 수 있다.

또한, 실리카 X의 배합량 x 및 실리카 Y의 배합량 y의 중량비(x/y)는, 1/3 ~ 2/1, 바람직하게는 1/2 ~ 2/1이다. 실리카 Y의 배합량 y(중량부)가 실리카 X의 배합량 x(중량부)의 2분의 1 미만(x/2 미만)이면 구름 저항성이 커진다. 또한 실리카 Y의 배합량 y(중량부)가 실리카 X의 배합량 x(중량부)의 3배(3x)를 넘으면, 웨트 그립 성능이 악화된다.

본 발명에서 사용하는 실리카 X 및 실리카 Y는, 상술한 특성을 가지는 실리카이면 되고, 제품화된 것 중에서 적의(適宜) 선택할 수 있다. 또한 통상의 방법으로 상술한 특성을 가지도록 제조하여도 무방하다. 실리카의 종류로서는, 예를 들어 습식법 실리카, 건식법 실리카 혹은 표면 처리 실리카 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 상술한 실리카 X 및 실리카 Y와 함께 카본 블랙을 반드시 배합한다. 실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제의 배합량은 디엔계 고무 100중량부에 대하여 70 ~ 95중량부, 바람직하게는 80 ~ 95중량부이다. 무기 충전제의 배합량이 70중량부 미만이면, 웨트 그립 성능 및 내마모성이 악화된다. 또한 무기 충전제의 배합량이 95중량부를 넘으면, 구름 저항이 커진다.

본 발명에 있어서, 카본 블랙을 배합하는 것에 의하여, 고무 강도를 높게 하여 내마모성을 개량할 수 있다. 카본 블랙의 배합량은, 상술한 무기 충전제의 총량 및 무기 충전제 중의 실리카 양(x＋y)의 비율을 만족시키도록 설정하는 것으로 한다.

나아가 실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙 이외의 다른 무기 충전제를 배합할 수 있다. 다른 무기 충전제로서는, 예를 들어 클레이, 탤크, 탄산 칼슘, 마이카, 수산화 알루미늄 등을 예시할 수 있다. 단 다른 무기 충전제의 배합량은, 본 발명의 과제를 해결하는 것을 저해하지 않는 범위 내인 것으로 한다.

본 발명의 고무 조성물에 있어서, 실리카 X, 실리카 Y와 함께 실란 커플링제를 배합하는 것이 바람직하며, 실리카의 분산성을 향상하여 디엔계 고무에 대한 보강성을 보다 높게 할 수 있다. 실란 커플링제는, 실리카 배합량에 대하여 바람직하게는 3 ~ 15중량%, 보다 바람직하게는 5 ~ 12중량% 배합하면 된다. 실란 커플링제가 실리카 중량의 3중량% 미만의 경우, 실리카의 분산성을 향상하는 효과가 충분히 얻어지지 않는 일 있다. 또한, 실란 커플링제가 15중량%를 넘으면, 실란 커플링제끼리가 축합하여 버려, 소망하는 효과가 얻어지지 않는 일이 있다.

실란 커플링제로서는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유황 함유 실란 커플링제가 바람직하고, 예를 들어 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸테트라설파이드, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 3-옥타노일티오프로필트리에톡시실란 및 이것들의 유도체 등을 예시할 수 있다. 유도체로서는, 예를 들어 NXT-Z(모멘티브 퍼포먼스사(Momentive Performance)제)를 들 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란을 배합하는 것에 의하여, 실리카의 응집이나, 고무 조성물의 점도 상승을 억제하여, 저구름 저항성, 웨트 성능 및 내마모성을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다.

알킬트리에톡시실란은, 탄소수 7 ~ 20, 바람직하게는 탄소수 8 ~ 10의 알킬기를 가진다. 탄소수 7 ~ 20의 알킬기로서, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 이코실기를 들 수 있다. 그 중에서도 디엔계 고무와의 상용성(相溶性)의 관점으로부터, 옥틸기, 노닐기가 보다 바람직하다.

알킬트리에톡시실란의 배합량은, 실리카 X 및 Y의 배합량의 합계(x＋y)에 대하여 0.1 ~ 20중량%, 바람직하게는 1 ~ 10중량%이다. 알킬트리에톡시실란의 배합량이 0.1중량% 미만이면, 내마모성을 확보하면서 구름 저항을 작게 하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한 알킬트리에톡시실란의 배합량이 20중량%를 넘으면, 구름 저항이 커져 내마모성이 저하할 우려가 있다.

타이어 트레드용 고무 조성물에는, 상술한 충전제 이외에도, 가류 또는 가교제, 가류 촉진제, 노화 방지제, 가소제, 가공 조제 등의 타이어 트레드용 고무 조성물에 일반적으로 사용되는 각종 첨가제를 배합할 수 있고, 이러한 첨가제는 일반적인 방법으로 혼련하여 고무 조성물로 하고, 가류 또는 가교하는데 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 배합량은 본 발명의 목적에 반하지 않는 한, 종래의 일반적인 배합량으로 할 수 있다. 이와 같은 고무 조성물은, 공지의 고무용 혼련 기계, 예를 들어, 밴버리 믹서, 니더, 롤 등을 사용하여, 상기 각 성분을 혼합하는 것에 의하여 제조할 수 있다.

본 발명의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 공기입 타이어, 특히 타이어 트레드부에 호적(好適)하게 사용할 수 있다. 이 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어는, 구름 저항이 작고 연비 성능이 뛰어난 것에 더하여, 웨트 그립 성능이 뛰어나다. 나아가 내마모성이 뛰어나 타이어 내구성을 향상할 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 한층 더 설명하지만, 본 발명의 범위는 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

표 3에 나타내는 배합제를 공통 배합으로 하여, 표 1 ~ 2에 나타내는 배합으로 이루어지는 18종류의 타이어 트레드용 고무 조성물(실시예 1 ~ 5, 참고예 1, 비교예 1 ~ 12)을, 유황, 가류 촉진제를 제외하는 성분을 1.7L의 밀폐형 믹서로 5분간 혼련하고 방출하여 실온 냉각한 마스터 배치에, 유황, 가류 촉진제를 가하여 1.7L의 밀폐형 믹서로 혼련하는 것에 의하여 조제하였다. 덧붙여, 표 1 ~ 2 중, 변성 S-SBR 1은 25중량부, 미변성 SBR은 37.5중량부의 유전 오일을 포함하기 때문에 각각의 배합량의 란에 실제의 배합량과 함께, 괄호 내에 유전 오일을 제외한 SBR 정미(正味)의 배합량을 나타내었다. 또한 아로마 오일의 배합량은, 고무 조성물 중의 총 오일량 및/또는 고무 경도가 대비 가능한 레벨이 되도록 적의 조절하였다. 덧붙여 표 3에 기재한 배합제의 양은, 표 1 ~ 2에 기재한 디엔계 고무 100중량부(정미의 고무량)에 대한 중량부로 나타내었다.

실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제의 합계를 「무기 충전제 합계」의 란에 나타내었다. 실리카와 카본 블랙의 총량에 대한 실리카의 비율을 「실리카(x＋y) 비율」의 란에 나타내었다. 또한 실리카 X 및 실리카 Y의 중량비(x/y)를 「실리카 비(x/y)」의 란에 나타내었다.

얻어진 18종류의 타이어 트레드용 고무 조성물에 관하여, 소정 형상의 금형 중에서, 160℃, 20분간 프레스 가류하여 가류 고무 샘플을 제작하였다. 얻어진 가류 고무 샘플을 사용하여, 내마모성, 웨트 성능 및 구름 저항을 하기에 나타내는 방법으로 평가하였다.

　　　내마모성

얻어진 가류 고무 샘플을 JIS K6264에 준거하여, 램본 마모 시험기(이와모토 세이사쿠쇼샤(岩本製作所社)제)를 사용하여, 온도 20℃, 하중 39N, 슬립율 30%, 시간 4분의 조건으로 마모량을 측정하였다. 얻어진 결과는 비교예 1의 역수를 100으로 하는 지수로 하여, 표 1, 2의 「내마모성」의 란에 나타내었다. 이 지수가 클수록 내마모성이 뛰어난 것을 의미한다.

웨트 성능 및 구름 저항

얻어진 가류 고무 샘플의 웨트 성능 및 구름 저항을, 각각의 지표인 것이 알려져 있는 손실 정접(正接) tanδ(0℃) 및 tanδ(60℃)에 의하여 평가하였다. 손실 정접 tanδ는, 토요 세이키 세이사쿠쇼샤(東洋精機製作所社)제 점탄성 스펙트로미터를 이용하여, 초기 일그러짐 10%, 진폭 ±2%, 주파수 20Hz, 온도 0℃ 및 60℃의 조건 하에서 측정하였다.

얻어진 tanδ(0℃)의 결과는 비교예 1의 값을 100으로 하는 지수로 하여, 표 1, 2의 「웨트 성능」의 란에 나타내었다. 웨트 성능의 지수가 클수록, tanδ(0℃)가 크고 웨트 그립 성능이 뛰어난 것을 의미한다.

얻어진 tanδ(60℃)의 결과는 비교예 1의 값의 역수를 100으로 하는 지수로 하여, 표 1, 2의 「구름 저항」의 란에 나타내었다. 구름 저항의 지수가 클수록, tanδ(60℃)가 작고 저발열로, 공기입 타이어로 하였을 때 구름 저항이 작고 연비 성능이 뛰어난 것을 의미한다.

덧붙여, 표 1 ~ 2에 있어서 사용한 원재료의 종류를 하기에 나타낸다.

·NR: 천연 고무, SIR20

·변성 S-SBR 1: 말단에 글리시딜아민기를 가지는 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 아사히 카세이 케미컬즈샤(Asahi Kasei Chemicals Corporation)제 터프덴 F3420, 스티렌 단위 함유량이 36중량%, 유리 전이 온도가 -27℃, 고무 성분 100중량부에 대하여 오일분 25중량부를 포함하는 유전품

·변성 S-SBR 2: 말단에 하이드록실기를 가지는 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무, 닛폰 제온샤(ZEON CORPORATION)제 Nipol NS612, 스티렌 단위 함유량이 16중량%, 유리 전이 온도가 -63℃, 비유전품

·미변성 SBR: 제이에스알사(JSR社)제 HPR755, 스티렌 단위 함유량이 40중량%, 유리 전이 온도가 -20℃, 고무 성분 100중량부에 대하여 오일분 37.5중량부를 포함하는 유전품

·실리카 X: 로디아사(Rhodia)제 Zeosil 165GR, 질소 흡착 비표면적이 165m²/g

·실리카 Y: 로디아사제 Zeosil 200MP, 질소 흡착 비표면적이 200m²/g

·실리카 Z: 로디아사제 Zeosil 115GR, 질소 흡착 비표면적이 110m²/g

·카본 블랙: 토카이 카본샤(TOKAI CARBON CO., LTD)제 시스트 KHP

·실란 커플링제: 유황 함유 실란 커플링제, 에보닉 데구사사(Evonik Degussa)제 Si69

·알킬 실란: 옥틸트리에톡시실란, 신에츠 카가쿠 코교샤(信越化學工業社)제 KBE-3083

·아로마 오일: 쇼와 쉘 세키유샤(SHOWA SHELL SEKIYU K. K.)제 엑스트랙트 4호S

표 3에 있어서 사용한 원재료의 종류를 하기에 나타낸다.

·산화 아연: 세이도 카가쿠 코교샤(正同化學工業社)제 산화 아연 3종

·유황: 카루이자와 세이렌쇼샤(輕井澤製鍊所社)제 유(油) 처리 유황

·가류 촉진제: 오우치 신코 카가쿠 코교샤(大內新興化學工業社)제 노크셀러 CZ-G

표 2로부터 분명한 바와 같이 실시예 1 ~ 5의 타이어 트레드용 고무 조성물은, 웨트 그립 성능(0℃의 tanδ), 저구름 저항성(60℃의 tanδ) 및 내마모성이 유지·향상되는 것이 확인되었다.

비교예 1의 고무 조성물은, 실리카 Y를 배합하지 않고 실리카 X만을 배합한 종래예가 되는 고무 조성물이다.

비교예 2의 고무 조성물은, 실리카 X를 배합하지 않고 실리카 Y만을 배합하였기 때문에 구름 저항이 악화되었다.

비교예 3의 고무 조성물은, 실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제의 합계가 95중량부를 넘기 때문에, 구름 저항이 악화되었다.

비교예 4의 고무 조성물은, 실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제의 합계가 70중량부 미만이고, 무기 충전제 중의 실리카의 비율이 85중량% 미만이기 때문에, 웨트 그립 성능 및 내마모성이 악화되었다.

비교예 5의 고무 조성물은, 변성 S-SBR의 함유량이 50중량% 미만이기 때문에, 내마모성 및 구름 저항이 악화되었다.

비교예 6의 고무 조성물은, 천연 고무를 배합하고 있지 않기 때문에 내마모성이 악화되었다.

비교예 7의 고무 조성물은, 천연 고무의 함유량이 30중량%를 넘기 때문에 웨트 그립 성능이 악화되었다.

비교예 8의 고무 조성물은, 무기 충전제 중의 실리카의 비율이 85중량% 미만이기 때문에, 구름 저항 및 웨트 그립 성능이 악화되었다.

비교예 9의 고무 조성물은, 카본 블랙을 배합하지 않기 때문에, 내마모성이 악화되었다.

비교예 10의 고무 조성물은, 실리카 Y 대신에 질소 흡착 비표면적이 144m²/g 미만의 실리카 Z를 배합하였기 때문에, 웨트 그립 성능이 악화되었다.

비교예 11의 고무 조성물은, 실리카 X 대신에 질소 흡착 비표면적이 144m²/g 미만의 실리카 Z를 배합하였기 때문에, 구름 저항이 악화되었다.

비교예 12의 고무 조성물은, 실리카 X, 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제의 합계가 95중량부를 넘기 때문에, 구름 저항이 악화되었다.

Claims

말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무를 50중량% 이상, 천연 고무를 10 ~ 30중량% 포함하는 디엔계 고무 100중량부에 대하여, 2종류의 실리카 X 및 실리카 Y 및 카본 블랙으로 이루어지는 무기 충전제를 70 ~ 95중량부, 탄소수 7 ~ 20의 알킬기를 가지는 알킬트리에톡시실란을 배합하고, 상기 실리카 X의 배합량을 x중량부, 상기 실리카 Y의 배합량을 y중량부로 할 때, 상기 알킬트리에톡시실란을 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 합계(x＋y)의 0.1 ~ 20중량% 배합하고, 상기 실리카의 합계(x＋y)가 상기 무기 충전제 중의 85중량% 이상, 상기 실리카 X 및 실리카 Y의 중량비(x/y)가 1/3 ~ 2/1이고, 또한 상기 실리카 X의 질소 흡착 비표면적이 160m²/g±10%의 범위, 상기 실리카 Y의 질소 흡착 비표면적이 200m²/g±10%의 범위인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무의 유리 전이 온도가 -35℃ 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 말단 변성 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무의 스티렌 단위 함유량이 35중량% 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물.
제1항 또는 제2항에 기재된 타이어 트레드용 고무 조성물을 사용한 공기입 타이어.
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