KR100879462B1 - Rubber composition for tire tread - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실란계 커플링제의 사용량을 적게 사용하여 탄화수소 배출량을 감소시키면서 동시에 배합고무의 저연비 특성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber tread rubber composition, and more particularly, to a tire tread rubber composition which can improve the low fuel consumption characteristics of compounded rubber while reducing hydrocarbon emissions by using a small amount of silane coupling agent. .
일반적으로 회전저항을 감소시키는 기술로 보강성 충진제의 양을 감소함으로써 보강제간의 상호 작용을 감소시키고, 그 결과 히스테리시스 로스(hysteresis loss)를 줄여 회전저항을 향상시켰다. 그러나 이 기술은 보강성 충진제양이 감소됨에 따라서 타이어 트레드의 중요한 특성인 제동성능 및 조정 안정성능이 저감되는 단점이 있다.In general, the technique of reducing the rolling resistance reduces the amount of reinforcing fillers, thereby reducing the interaction between the reinforcing agents, and thereby reducing the hysteresis loss, thereby improving the rolling resistance. However, this technique has a disadvantage in that braking performance and adjustment stability performance, which are important characteristics of the tire tread, are reduced as the amount of reinforcing filler is reduced.
그리고 회전저항을 감소시키기 위한 또 다른 방법으로 보강성 충진제로 사용중인 카본블랙과 고무와의 상호작용을 향상시키기 위해 많은 노력을 하였으나, 카본블랙의 특성상 그 한계가 있어 이에 대한 해결책으로 실리카가 제시되었다.And as another method to reduce the rolling resistance, a lot of efforts have been made to improve the interaction between carbon black and rubber, which is used as a reinforcing filler, but silica has been proposed as a solution to the carbon black due to its limitations. .
실리카를 사용함으로써 타이어의 저연비 특성 및 제동성능과 같은 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.By using silica, properties such as low fuel consumption and braking performance of a tire can be improved simultaneously.
한편, 실리카는 표면이 대표적인 친수성기인 하이드록실기(hydroxyl) 및 그 유도체로서 이루어져 있으므로 친유성인 고무와의 친화력이 적고 그로 인하여 고무 배합 중 충진제의 분산이 어려우며 고무와 충진제간의 이론적인 물리적 결합력이 카본블랙 대비 떨어지는 제한성이 있다. On the other hand, since silica is composed of a representative hydrophilic group, a hydroxyl group and a derivative thereof, it has little affinity with lipophilic rubber, which makes it difficult to disperse the filler during rubber compounding and the theoretical physical bonding force between the rubber and the filler is carbon. There is a limit to fall compared to black.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 실리카의 표면을 친유성화하여 고무와의 친화력을 향상시켜야 하며 이러한 고무배합 약품으로서 실란계 커플링제를 대표적으로 사용하고 있다. In order to solve this problem, the surface of silica should be lipophilic to improve affinity with rubber, and a silane coupling agent is typically used as the rubber compounding agent.
그러나, 실란계 커플링제를 실리카가 충진제로 사용된 타이어 조성물에 적용하면 실리카 표면의 하이드록실기와 실란계 커플링제의 알콕실기의 반응에 의하여 알코올이 생성되어 카본블랙을 충진제로 사용한 배합고무 대비 휘발성 물질이 다량 생성되는 문제점이 발생하였다. However, when the silane coupling agent is applied to a tire composition using silica as a filler, alcohol is formed by the reaction of the hydroxyl group on the silica surface with the alkoxyl group of the silane coupling agent. There was a problem that a large amount of material is produced.
한편, 친환경적 측면에서 휘발성 물질을 감소하려는 노력이 전세계적으로 진행됨에 따라 근래 타이어상의 탄화수소 배출량에 대한 규제의 움직임이 나타나고 있으며 탄화수소 배출량의 감소 문제는 타이어 업계에서 시급히 해결해야 할 문제로 대두되고 있다. On the other hand, as efforts to reduce volatiles in an environmentally friendly world are progressing in recent years, regulations on hydrocarbon emissions on tires have emerged, and the problem of reducing hydrocarbon emissions has emerged as an urgent problem to be solved in the tire industry.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 창출된 것으로서, 실란커플링제의 사용량을 감소하고, 대체적으로 스타이렌-무수말레익 공중합체를 사용하여 고무 내의 실리카의 분산성을 높이고, 탄화수소 배출량을 감소시킴과 동시에 배합고무의 저연비 특성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to overcome the above problems, reducing the amount of silane coupling agent used, and generally using a styrene-maleic anhydride copolymer to increase the dispersibility of silica in the rubber, reducing hydrocarbon emissions It is an object of the present invention to provide a rubber tread composition for tire treads which can improve the low fuel consumption characteristics of compounded rubber.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다. Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the claims.
본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은, 원료고무와 보강성 충진제로서 실리카와 실란커플링제 및 하기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 스타이렌-무수말레익 공중합체를 포함한다.The rubber composition for tire treads according to the present invention includes a styrene-maleic anhydride copolymer comprising a raw material rubber and a reinforcing filler, a silica, a silane coupling agent, and a repeating unit represented by the following formula (1).
여기서, x는 1 내지 5, y는 1 내지 10의 정수이고, 분자량은 2,000 내지 20,000 이다. 바람직하게는 상기 y는 2 내지 10의 정수이다. Here, x is 1-5, y is an integer of 1-10, and molecular weight is 2,000-20,000. Preferably y is an integer from 2 to 10.
본 발명의 일 예로써 사용되는 원료고무는 타이어 트레드용 고무 조성물에서 일반적으로 사용되는 디엔계 폴리머이나 반드시 이에 한정되지는 않는다.The raw material rubber used as an example of the present invention is a diene-based polymer generally used in the rubber tread rubber composition, but is not necessarily limited thereto.
또한, 보강성 충진제로 실리카를 사용하는바, 그 함량은 원료고무 100 중량부에 대해 20 내지 90 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since the silica is used as the reinforcing filler, the content thereof is preferably used in an amount of 20 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
그리고, 상기 스타이렌-무수말레익 공중합체와 실란 커플링제를 동시에 사용할 경우 실란 커플링제는 원료고무 100 중량부에 대하여 3 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.In addition, when the styrene-maleic anhydride copolymer and the silane coupling agent are used simultaneously, the silane coupling agent is preferably included in an amount of 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.
실란커플링제의 함량이 3 중량부 미만이면 실리카의 분산이 원활하게 이루어지지 않아 분산성이 저하되며, 5 중량부를 초과하게 되면 탄화수소 배출량의 감소 효과가 미비할 수 있다.When the content of the silane coupling agent is less than 3 parts by weight, the dispersion of silica is not smoothly performed, and the dispersibility is lowered. When the content of the silane coupling agent is more than 5 parts by weight, the effect of reducing hydrocarbon emissions may be insignificant.
상기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 스타이렌-무수말레익 공중합체를 사용하여 탄화수소의 배출량 감소시킴과 동시에 저연비 특성을 향상시킬 수 있다.The styrene-maleic anhydride copolymer including the repeating unit of Formula 1 may be used to reduce the emission of hydrocarbons and at the same time improve the low fuel consumption characteristics.
구체적으로, 화학식 1의 무수 말레익 부분을 나타내는 y군이 실리카와 수소 결합 및 링 개환에 의한 화학결합이 이루어지므로 부산물은 생성되지 않고, 그로 인하여 탄화수소의 배출량을 감소시킬 수 있다.Specifically, since the y group representing the maleic anhydride portion of Chemical Formula 1 is chemically bonded by hydrogen bonding and ring-opening with silica, by-products are not generated, thereby reducing emissions of hydrocarbons.
상기와 같은 역할을 하는 스타이렌-무수말레익 공중합체를 원료고무 100중량부에 대해 1 내지 20 중량부를 포함하는바 만일 그 함량이 원료고무 100중량부에 대해 1중량부 미만이면 그 첨가의 효과가 미미하며 20중량부 초과하게 되면 배합 고무의 기계적 물성을 저하하는 문제가 있을 수 있다.The styrene-maleic anhydride copolymer having a role as described above includes 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. If the content is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber, the effect of the addition. If it is insignificant and exceeds 20 parts by weight, there may be a problem of lowering the mechanical properties of the blended rubber.
본 발명에서 통상의 가황제인 유황, 가류활성제인 산화아연, 스테아린산, 연화제로서 아로마틱 오일, 가황촉진제 및 노화방지제 등을 포함할 수 있는 것은 물론이다.Of course, the present invention may include sulfur, a vulcanizing agent, zinc oxide, stearic acid, a vulcanizing agent, and an aromatic oil, a vulcanization accelerator, and an anti-aging agent as a softener.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이상과 같은 본 발명에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물은 다음과 같은 효 과를 제공한다. The rubber composition for tire treads according to the present invention as described above provides the following effects.
실란커플링제의 사용량을 감소하고, 대체적으로 스타이렌-무수말레익 공중합체를 사용하여 고무 내의 실리카의 분산성을 높이고, 탄화수소 배출량을 감소시킴과 동시에 배합고무의 저연비 특성을 향상시킬 수 있다.The amount of silane coupling agent used can be reduced, and styrene-maleic anhydride copolymers can be generally used to increase the dispersibility of silica in rubber, reduce hydrocarbon emissions and improve the low fuel consumption characteristics of the compounded rubber.
이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 자세하게 설명하도록 하나, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아님을 주지되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but it should be noted that the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example 및 And 비교예Comparative example
[표 1]에서와 같은 조성으로 배합제를 반바리 믹서에서 배합하여 150℃에서 방출하여 고무 조성물을 제조하였으며 미가류 물성 및 얻어진 고무시편을 160℃에서 가류하여 물성시험을 하였다.The rubber composition was prepared by releasing the compounding agent in a half-barrier mixer at the temperature of 150 ° C. in the composition as shown in [Table 1].
〔표 1〕 Table 1
상기 [표1]에서 실란커플링제는 분자구조내에 황을 함유하고 있으므로 황을 함유하지 않은 스타이렌-무수말레익 공중합체의 적용을 위하여 비교예에 비하여 실시예에서 약간의 황을 증량하였다.In Table 1, the silane coupling agent contained sulfur in the molecular structure, so that a slight amount of sulfur was increased in the Examples compared to the Comparative Example for the application of the styrene-maleic anhydride copolymer containing no sulfur.
비교예와 실시예에 따라 얻어진 고무시편의 물성을 [표2]에 나타내었으며 여기서 마모 Index는 람본 마모도비로서 상온에서 미끄럼비 25%, 하중 1.5kg에서 회전시켜 마모된 고무의 손실량을 비교예를 100으로 하여 나타낸 값으로 수치가 높을수록 우수한 마모성능을 나타낸다. The physical properties of the rubber specimens obtained according to the comparative examples and examples are shown in [Table 2], where the wear index is the rambon abrasion ratio and the loss amount of the worn rubber was rotated at a sliding ratio of 25% and a load of 1.5 kg at room temperature. The value indicated as 100 indicates that the higher the value, the better the wear performance.
* 마모 Index = ( 비교예의 마모량/ 실시예의 마모량) × 100 * Wear Index = ( wear amount of comparative example / wear amount of example ) × 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. 0 ° C Tan δ is a measure of wet road braking performance, which means that the higher the value, the better. 60 ° C Tan δ is a measure of rotational resistance at 60 ° C.
탄화수소 배출량은 가류된 배합고무 시편 일정량을 160℃에서 일정시간 보관하며 배출된 휘발분을 포집하여 농도를 측정하여 Index화 하였으며 수치가 낮을수록 탄화수소 배출량이 적음을 의미한다.Hydrocarbon emissions were stored for a certain amount of vulcanized compound rubber specimens at 160 ° C for a certain period of time, and collected and volatilized. The lower the value, the lower the hydrocarbon emissions.
* 탄화수소 배출량 Index = ( 실시예의 휘발분 농도/ 비교예의 휘발분 농도) × 100 * Hydrocarbon emissions Index = (embodiment Volatile Concentration / Comparative Example Volatility Concentration) × 100
〔표 2〕 Table 2
상기의 [표 2]를 통하여 알 수 있듯이 실시예 1 내지 4는 탄화수소 배출량, 마모 및 60℃ tan δ가 비교예에 비하여 월등이 우수함을 알 수 있다. As can be seen from the above [Table 2] Examples 1 to 4 can be seen that the hydrocarbon emissions, wear, and 60 ℃ tan δ is superior to the comparative example.
위에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 실리카를 보강제로 사용하 면서 스타이렌-무수말레익 공중합체를 도입하면 실란계 커플링제의 사용량 및 탄화수소 배출량을 감소시킬 수 있는 동시에 배합고무의 저연비 특성을 향상시킬 수 있으므로 트레드 조성물에 유용하다. As described in detail above, the introduction of a styrene-maleic anhydride copolymer while using silica as a reinforcing agent according to the present invention can reduce the amount of silane coupling agent used and hydrocarbon emission and at the same time improve the low fuel consumption characteristics of the compounded rubber. It is useful for tread compositions because it can
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