KR100205482B1 - 내오존성 및 내노화성이 향상된 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 타이어 고무조성물은 천연고무 60~40중량부와 EPDM 고무 40~60중량부로 이루어진 혼합고무 100중량부에 대하여 점착제로서 폴리이소부틸렌 1~3중량부와 부틸페놀-p-t-아세틸렌수지 2~6중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고무조성물은 혼합공정중에 천연고무와 카본블랙 전체 배합량의 1/2을 먼저 혼합하는 프리블렌딩 공정을 적용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

내오존성 및 내노화성이 향상된 고무조성물
본 발명은 TBR 또는 PCR 승용차 타이어에 있어서 사이드월 부위의 오존이나 내열에 의한 크랙을 개선하며 노방제의 적용시 외부로의 노방제이동(Migration)에 의한 사이드월 부위의 변색을 감소시키므로써 타이어의 외관품질을 향상시키는 고무조성물에 관한 것이다.
오늘날 타이어의 요구성능은 매우 다양하여 소비자들의 기호에 맞게끔 타이어를 제조하여 공급하는 것이 타이어 제조회사의 궁극적인 목표가 될 수 있다.
종래에는 타이어 사이드월 부위의 내오존성을 개선하기 위하여 폴리머는 NR/SBR/BR 블렌드고무나, NR/BR 블렌드고무에 노방제로서 6PPD(N-(1,3-디메틸부틸), N1PH-P-페닐디아민), TMDQ(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린), SPN(스티렌화페놀), BLE-N(디페닐아민과 아세톤의 반응물) 등을 사용하였고, 마이크로크리스탈린 왁스도 고무표면에 피막을 형성하여 정적인 상태에서 오whs공격에 의한 크랙을 감소시키기 위하여 2~5phr정도 사용하였다. 그러나 이들 방법에 있어 가장 문제가 되는 것은 노방제가 주행중 열이나 오존이 존재하는 대기중에서 소멸되므로써 노방효과의 감소나 오존 크랙을 발생하여 타이어의 수명단축이나 심한 경우에는 타이어 사고를 유발할 수 있다는 점이다.
실험실에서의 평가에 의하면, 기존 NR/SBR 블렌드고무나, NR/SBR/BR 블렌드고무에 노방제로서 6PPD 또는 TMDQ를 1~4phr 적용하고, 마이크로크리스탈린 왁스를 1~2phr 적용한 경우, 노방제는 105℃에서 6일간 방치시 소멸로 인하여 노방제 잔류양은 초기량의 2~3%이었으며, 마이크로크리스탈린 왁스는 C30~C35의 카본분포에서는 이동(Migration)에 의한 소멸이 거의 없었지만, C25~C27의 카본분포에서는 왁스의 잔류양이 초기량의 85%이었다.
이로 인해, 주행시 타이어의 내부는 120~140℃, 외부는 55~75℃정도의 열이 발생되므로 노방제의 소멸로 인한 오존에 의한 크랙 발생을 방지하기에는 거의 불가능한 실정이다. 특히, 여름철이나 오존이 많이 발생하는 지역에서는 매우 심각한 실정이다.
또한, 실험실에서 NR/BR 블렌드고무나 NR/SBR/BR 블렌드고무에 노방제나 왁스를 적용하여 이에 대한 오존시험을 한 결과, 40℃, 50pphm 오존농도하의 정적 조건에서 24시간 정도만 방치해도 오존크랙이 발생하였다. 또한, 노방제의 소멸양이 많아 이를 보충키 위하여 노방제의 양을 많이 적용할지라도 이에 대한 효과는 그리 크지 않으며 이로 인한 노방제의 이동에 의한 외관 품질에도 악영향을 미치게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 타이어에 첨가되는 고무와 첨가제들을 달리함으로써 타이어의 오존크랙을 감소시키는 고무조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고무조성물은 기존에 사용된 고무인 NR, BR, SBR 고무는 이중결합이 많아 오존이 고무의 이중결합을 공격하여 고무분자쇄 절단을 가져오므로 이를 방지하기 위하여 이중결합이 적고 타고무와 공가류가 용이하며 공정가공성이 양호한 ENB(Oil extended) 타입의 EPDM 고무를 천연고무와 블렌드하여 적용하고, 노방제 및 마이크로크리스탈린 왁스의 적용없이 점착제로서 폴리이소부틸렌(Poly Iso Butylene with different molecular weight)과 부틸페놀 -p-t-아세틸렌수지(Butyl phenol-p-t-acetylene resin)를 적용하여 이루어진다.
즉, 본 발명의 고무조성물은 천연고무 60~40중량부와 EPDM 고무 40~60중량부로 이루어진 혼합고부 100중량부에 대하여 점착제로서 폴리이소부틸렌 1~3중량부와 부틸페놀-p-t- 아세틸렌수지 2~6중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 점착제를 상기 범위 이상으로 사용할 경우 비용증가로 인해 제조원가가 상승되므로 바람직하지 않고, 상기 범위 이하로 사용할 경우 만족할만한 효과를 얻지 못하므로 바람직하지 않다.
본 발명에서는 EPDM 고무와 천연고무가 잘 혼합되게 하기 위하여 천연고무와 카본블랙 전체 배합량의 1/2을 프리블렌딩(preblending)한 다음, 이를 EPDM 고무와 혼합하고 이어서 약품을 투입하여 배합을 한다. 또한, 본 발명에서는 EPDM 고무의 점착성이 타고무에 비해 떨어지므로 약품 투입시 점착제인 폴리이소부틸렌(Poly Iso Butylene wtih different molecular wieght)을 적용하였다. 이때 EPDM 고무는 40phr 이상만 적용하면 오존에 의한 크랙은 전혀 발생하지 않는다.
또한, 본 발명에서는 노방제와 마이크로크리스탈린 왁스를 적용하지 않으므로, 이들의 소멸로 인한 오존에 의한 크랙이 발생되지 않게 된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[실시예]
(1) 시험고무의 준비
하기 표 1은 고무의 중량을 100으로 하여 무게를 나타냈으며 고무의 가공성과 화학적인 반응 특성을 고려하여 배합조성을 설정하였다. 배합순서는 반바리믹서에서 고무의 분산 개선에 의한 물성을 향상시키기 위하여 천연고무 40phr에 카본블랙의 전체 배합량의 1/2 30phr을 먼저 블렌딩하는 1차 배합을 실시하고 2차 배합에서 EPDM 고무와 혼합하고 3차 배합에서 나머지 카본블랙 30phr과 활성제 점착제 노방제 등의 약품을 투입하여 배합하였다. 이때 EPDM 고무는 점착성이 타고무에 비해 떨어지므로 약품 투입시 EPDM에 점착성이 강한 점착제인 폴리이소부틸렌과 부틸페놀-p-t- 아세틸렌수지를 적용하였다. 4차 배합에서는 반바리믹서에서 유황과 촉진제를 첨가하여 배합하였다.
Figure kpo00001
1) EPDM 고무 : 100% Oil extended ENB 타입
2) 노방제 : 6PPD(N-(1,3-디메틸부틸),N1PH-P-페닐디아민)
TMDQ(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린)
3) 왁스 : 마이크로크리스탈린 왁스(M.P : 63℃)
4) 점착제 : BPA(부틸페놀-P-t-아세틸렌수지)
PIB(Poly Iso Butylene with different molecular weight)
BPA : PIB = 2 : 3
2. 가황특성 및 물성측정
배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고 그 결과는 표 2와 같다.
Figure kpo00002
상기 표 2에서 나타난 결과에서 알 수 있듯이, NR, BR, SBR 고무를 모두 사용한 경우(비교예)에는 노방제 6PPD, TMDQ와 마이크로크리스탈린 왁스를 적용해도 고무의 특성상 오존시험결과 정적오존시험에서도 24시간만에 오존크랙이 발생하였으며, 동적시험에서는 4시간만에 오존크랙이 발생하였다.
그러나 이중결합이 적은 EPDM 고무를 적용한 경우(실시예 2~3)에는 20중량부 적용한 경우에는 별효과를 나타내지 않았지만, 40중량부 적용한 경우에는 정적 오존시험에서, 60일간 방치해도 전혀 오존 크랙의 발생이 없었다.
또한 동적 오존시험에서도 30일 방치해도 오존크랙의 발생이 나타나지 않았다.
상기 표1에서 알 수 있듯이, EPDM 고무의 적용시 물성 조절(경도, 300% 모듈러스, 인장강도)을 기하기 위하여 카본블랙양을 기존보다 증가시켜 배합하였고, 점착성능을 개선하기 위하여 EPDM 고무에 점착성이 우수한 폴리이소부틸렌과 부틸페놀-p-t-아세틸렌수지를 적용하였다.
균일한 물성유지와 폴리머의 블렌딩 개선에 의한 내굴곡성을 개선하기 위하여 EPDM 고무와 천연고무가 잘 혼합하기 위하여 천연고무와 카본블랙 전체 배합량의 1/2을 프리블렌딩을 실시하고 이어서 EPDM 고무와 혼합한 다음에 약품을 투입하여 배합을 하는 프리블렌딩 믹싱(Preblending Mixing)을 실시하면 우수한 물성유지와 내오존성에서는 획기적으로 우수한 고무 조성물을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (2)

  1. 천연고무 60~40중량부와 EPDM 고무 40~60중량부로 이루어진 혼합고무 100중량부에 대하여 점착제로서 폴리이소부틸렌 1~3중량부와 부틸페놀-p-t-아세틸렌수지 2~6중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물,
  2. 제1항에 있어서, 고무조성물의 혼합공정중에 천연고무와 카본블랙 전체 배합량의 1/2을 먼저 혼합하는 프리블렌딩 공정을 적용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어 고무조성물.
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