KR0177642B1 - 접착증진제로서 폴리페닐렌설파이드를 함유한 타이어 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접착증진제로서 폴리페닐렌설파이드를 사용하므로써 배합고무와 스틸코드간의 접착특성을 향상시키고 배합고무의 발열을 감소시킨 타이어 고무조성물에 관한 것이다.

Description

접착증진제로서 폴리페닐렌설파이드를 함유한 타이어 고무조성물

본 발명은 접착증진제로서 폴리페닐렌설파이드를 적용하므로써 배합고무의 발열을 감소시키고 배합고무와 스틸코드간의 접착특성을 향상시킨 타이어 고무조성물에 관한 것이다.

종래에는 카본블랙 등의 무기 충진제를 사용하여 배합고무의 물성을 향상시켰으나, 이는 카본블랙의 첨가량이 증가함에 따라 고무의 발열이 증가하는 문제점이 있었다.

한편, 타이어의 보강재로 사용되는 스틸코드는 배합고무와의 접착이 잘 유지되어야만이 보강재로서의 기능을 다하게 되어 타이어의 내구력을 향상시키게 된다. 현재, 배합고무와 스틸코드간의 접착력을 증진시키기 위해서 주로 코발트염과 레진(resin)류의 화합물들을 접착증진제로서 사용하였는데, 이들은 가황직후의 접착력은 향상시키지만 열화후의 접착력 하락을 억제시키는 기능은 없기 때문에 열화과정에서는 오히려 접착특성을 하락시키는 문제점이 있었다.

일반적으로 배합고무의 가황반응에 비하여 접착층 형성이 빠르게 진행되기 때문에 배합고무의 유황 및 가황촉진제, 상업적으로 사용되는 접착증진제 등에 의해 접착층은 가황시간 동안 충분히 생성하게 된다. 그러나 이렇게 충분히 생성된 접착층은 여러 가지 열화 조건하에서 매우 성장하여 접착층이 쉽게 파열하게 된다. 열화과정에서의 접착층의 성장은 가황에 참여하지 않은 배합고무내의 활성화된 자유유황과 수분의 침투가 주된 원인이며, 특히 수분의 침투에 의하여 접착층이 성장할 뿐만 아니라 쉽게 부식이 되기 때문에 접착층에 수분이 용이하게 침투하지 못하도록 하는 것이 요구된다.

이에 본 발명자들은 상기한 문제점들을 해결하고자 예의 연구한 결과, 폴리페닐렌설파이드가 가황 및 열화 도중에 배합고무의 벌크에서 스틸코드 근처의 배합고무의 표면으로 이동하여 접착층의 성장 및 변형을 억제할 수 있는 경계막을 형성하므로써 배합고무와 스틸코드간의 접착력을 향상시킴과 동시에 배합고무의 발열을 감소시킨다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명에 따른 고무조성물은 천연고무, 합성고무 또는 이들의 혼합고무 100phr에 대하여 분자량이 5,000∼30,000인 폴리페닐렌설파이드를 1∼5phr 함유하는 것을 특징으로 한다.

폴리페닐렌설파이드의 함량이 1∼5phr일 경우 가황후의 접착층 생성에 큰 영향을 미치지 않으면서 열화 후의 접착력 하락을 억제시키기 위해 접착층의 성장을 효과적으로 억제시키게 된다. 그러나, 폴리페닐렌설파이드의 함량이 5phr을 초과하는 경우 충분한 접착층이 생성되지 않는다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

표준배합고무는 다음과 같이 제조하였다.

천연고무 100phr, 카본블랙 60phr, 가공정정유 4phr, 산화아연 7phr, 열화억제제 3phr, 상업적 접착증진제(Monoband 680c) 1phr 등을 반바리 믹서로 160℃에서 5분간 배합하고 실온으로 방치한 다음, 이 1차 배합고무에 유황 5phr, 스테아린산 2phr 및 가황촉진제 1phr를 첨가하여 90℃에서 5분간 오픈 밀(open mill)에서 배합하여 제조하였다.

시험용 배합고무는 상기 1차 고무배합시 폴리페닐렌설파이드를 첨가하여 제조하였으며, 그 첨가량은 각각 2, 5, 10, 20phr이었다. 이때 사용된 폴리페닐렌설파이드는 선경인더스트리의 S-200으로 분자량이 27,000인 분말상 고분자 화합물이었다.

배합고무의 물성측정용 시편은 160℃에서 오실레이팅 디스크 레오미터(oscillating disc rheometer)로 측정한 T₉₀를 기준으로 가황하였으며, 폴리페닐렌설파이드의 첨가량 변화에 따른 배합고무의 인장물성을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 가황직후에 폴리페닐렌설파이드의 첨가량이 증가함에 따라 배합고무의 경도와 영스모듈러스는 증가하지만 인장강도와 연신율은 감소하고, 마찬가지로 열화처리함에 따라서도 폴리페닐렌설파이드의 첨가량이 증가함에 따라 경도와 영스모듈러스는 증가하지만 인장강도와 연신율은 감소함을 알 수 있었다. 따라서, 폴리페닐렌설파이드를 배합고무에 첨가사용하면 배합고무의 경도와 영스모듈러스가 증가하게 된다.

[실시예 2]

실시예 1의 배합고무를 사용하여 50℃에서의 배합고무의 동적특성 및 발열특성을 측정하였다. 이때, 동적특성은 레오바이브론(Rheovibron)기기를 사용하여 평가하였으며, 발열특성은 주위온도가 50℃인 챔버에서 일정한 주기로 해머를 사용하여 고무시편을 때려 시험전, 후의 고무시편의 온도차를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 폴리페닐렌설파이드의 첨가량이 증가함에 따라 동적특성인 탄성모듈러스, 손실 모듈러스 및 복합 모듈러스가 증가하고, 발열특성인 탄델타 및 유리전이온도가 감소함을 알 수 있다.

[실시예 3]

실시예 1의 배합고무와 동양나이론산 4×0.28 구조의 활동이 피복된 스틸코드(황동피복양 4.1g/kg, 구리함량 63.7%)를 사용하여 T-테스트 시편으로 접착시편을 제조하여 160℃에서 오실레이팅 디스크 레오미터(oscillating disc rheometer)로 측정한 배합고무의 T시간에 5분을 연장한 시간동안 접착가황시켰다. 접착력은 인장시험기를 사용하여 뽑는 힘(pullout force)을 측정하였다. 뽑힌 코드 표면에 붙어 있는 고무의 커버율(%)로 고무의 부착정도를 측정하였으며, 하기 표 3에 폴리페닐렌설파이드를 첨가함에 따른 가황직후 및 열화 후의 접착특성을 나타내었다.

상기 표 3의 결과에서 알 수 있듯이, 가황직후에는 폴리페닐렌설파이드의 첨가량이 증가함에 따라 접착력은 점차로 하락하였으나, 5일간 열화시킨 경우에는 폴리페닐렌설파이드를 5phr 첨가할 때까지 접착력의 하락이 억제되어 폴리페닐렌설파이드를 첨가하지 않은 경우에 비해 접착력이 큼을 알 수 있었고, 10, 15일간 열화시킨 경우에도 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 따라서, 배합고무에 폴리페닐렌설파이드를 1-5phr 첨가 사용할 경우에 열화 후의 접착력 하락이 억제되는 접착력 증진효과를 나타냄을 알 수 있었다.

[실시예 4]

분자량이 20,000인 폴리페닐렌설파이드를 첨가 사용한 배합고무의 접착력 및 고무의 부착정도를 실시예 3과 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표 4의 결과에서 알 수 있듯이, 가황직후에는 폴리페닐렌설파이드의 첨가량이 증가함에 따라 접착력이 점차로 하락하였으나, 열화를 시킨 경우에는 폴리페닐렌설파이드르 5phr 첨가할 때까지 접착력의 하락이 억제되어 폴리페닐렌설파이드를 첨가하지 않은 경우에 비해 접착력이 큼을 알 수 있었고, 10, 15일간 열화를 시킨 경우에도 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

따라서 배합고무에 폴리페닐렌설파이드를 1-5phr 첨가 사용할 경우 열화 후의 접착력 하락이 억제되는 접착력 증진효과를 나타냄을 알 수 있었다.

Claims (1)

1. 천연고무, 합성고무 또는 이들의 혼합고무 100phr에 대하여 분자량이 5,000∼30,000인 폴리페닐렌설파이드를 1∼5phr 함유하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.