KR100227726B1 - 타이어 비드 필러용 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 비드 필러용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 타이어 비드 필러용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해, 보강제로 카본블랙 10 내지 80중량부, 실리카 10 내지 80중량부, 캐슈 변성 페놀 수지 및/또는 캐슈 오일 5 내지 20중량부, 가류제로 헥사메틸렌테트라아민 1 내지 10중량부, 실란 커플링제 0.1 내지 20중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 타이어 비드 필러용 고무조성물이다.
이와 같은 본 발명의 고무조성물은 높은 경도를 유지하면서 작업성과 동시에 발열성을 개선한다.

Description

타이어 비드 필러용 고무조성물
본 발명은 타이어 비드 필러용 고무조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고무조성물에 실리카 및 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일을 첨가하여 높은 경도를 유지하면서 작업성과 동시에 발열성을 개선한 비드 필러용 고무조성물에 관한 것이다.
종래의 비드 필러용 고무조성물의 제조에 있어서, 경도를 향상시키기 위해서는 보강성 첨가제로 카본 블랙을 과다하게 사용하거나 가류제인 황을 증가시키는 방법을 사용하였다.
그러나 이러한 방법들은 경도 증가에 한계가 있어서, 카본 블랙을 과다하게 사용하면 혼련 작업 및 압출 작업시 가공성이 매우 불리하고, 황을 과다하게 사용하면 압출 후 황의 블루밍이 발생하여 생산 수율을 저하시키는 문제가 발생된다.
이러한 문제점을 개선한 또다른 방법으로는 고무조성물의 경도를 높이기 위해 연화 온도가 낮은(가공 온도 보다 낮고 사용 온도 보다는 높은) 열가소성 수지를 사용하기도 하지만 타이어 성형시 비드부에 공기가 차는 불량이 발생하게 된다.
그 밖에도 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일을 사용하면 경도를 높게 유지하면서 동시에 가공성 및 성형 작업성도 해결이 되지만 고무조성물의 발열이 높아지게 돼서 타이어 성능이 떨어지게 된다. 차량 주행시 비드 필러부는 계속적인 굴신 운동을 하게 되는데 이때 이 부분의 고무로써 발열이 높을 것을 사용할 경우 발열에 의한 타이어 세파(Separation) 현상이 발생하게 된다.
이에 본 발명자들은 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 발열을 낮춘 비드 필러용 고무조성물을 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일과 함께 실리카를 고무조성물에 사용하여 작업성이 우수하고 경도도 유지하면서 발열도 낮춘 비드 필러용 고무조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 타이어 비드 필러용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해, 보강제로 카본블랙 10 내지 80중량부, 실리카 10 내지 80중량부, 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일 5 내지 20중량부, 가류제로 헥사메틸렌테트라아민 1 내지 10중량부, 실란 커플링제 0.1 내지 20중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 타이어 비드 필러용 고무조성물이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 타이어 비드 필러용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해, 보강제로 카본블랙 10 내지 80중량부, 실리카 10 내지 80중량부, 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일 5 내지 20중량부, 가류제로 헥사메틸렌테트라아민 1 내지 10중량부, 실란 커플링제 0.1 내지 20중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 고무조성물로서, 이것은 높은 경도를 유지하면서 작업성을 향상시키고 동시에 발열을 낮출 수 있다.
상기에서, 원료고무로는 천연고무, 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 스타일렌-부타디엔 고무를 두종류 이상 혼합하여 사용한다.
상기의 고무조성물에 사용된 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일은 침투성 그물망을 조성하여 경도를 높이고 동시에 카본 사용량을 줄여 작업성 및 가공성을 향상시키고, 또한 보강제로서 카본블랙과 실리카를 함께 사용하여 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일에 의해 높아진 발열을 낮출 수 있다.
상기에서 캐슈 변성 페놀 수지와 캐슈 오일은 캐슈넛 셀 오일을 기본으로 한 합성물로서 캐슈 변성 페놀수지 분자량은 400 내지 1500이고, 캐슈 오일은 수평균 분자량이 300 내지 1000이고, 분자량 분포가 1.5 내지 5.0이며 중합도가 1 내지 5인 것이 바람직하다.
또한, 캐슈 변성 페놀 수지와 캐슈 오일은 원료고무 100중량부에 대해 5 내지 20중량부를 사용한다.
또한, 카본블랙은 DBP 흡유량이 70 내지 135㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 20 내지 70㎡/g인 것을 사용하고, 바람직하게는 DBP 흡유량이 75 내지 115㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 20 내지 50㎡/g인 것을 사용한다.
상기 고무조성물에서, 카본블랙은 원료고무 100중량부에 대해 10 내지 80중량부를 사용한다.
상기에서 실리카는 N2SA가 100 내지 300㎡/g이고, CTAB가 100 내지 200㎡/g인 분말이나 과립형태인 것을 사용하고, 바람직하게는 N2SA가 150 내지 190㎡/g이고, CTAB가 150 내지 190㎡/g인 것을 사용한다.
또한, 실리카는 원료고무 100중량부에 대해 10 내지 80중량부를 사용한다.
상기에서, 가류제로 사용한 헥사메틸렌테트라아민 이외에 헥사메톡시메틸멜라민을 사용하여도 좋다.
실란 커플링제는 고무와 실리카에 동시에 반응 할 수 있는 것으로 구체적으로 상품명이 X50S인 것을 사용하거나 또는 메르캅토 프로필 트리에톡시 실란을 사용한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1 내지 2
천연고무(이하, NR이라함)와 스티렌-부타디엔 고무(이하, SBR이라함)를 원료 고무로 하여, 카본블랙, 실리카, 캐슈 변성 페놀수지, 캐슈 오일, 황, 헥사메틸렌테트라아민(이하, HMTA이라함), 실란 커플링제(상품명 : X50S) 및 촉진제를 하기의 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 혼합하여 고무조성물을 제조하였다. 제조된 고무조성물의 시편을 가지고 다음과 같은 물성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
종전에 사용되는 타이어 비드 필러용 고무조성물을 제조하여 실시예 1 내지 2에서 측정한 물성과 동일하게 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 2 내지 3
실시예 1 내지 2와 유사한 방법으로 고무조성물을 제조하고, 제조된 고무조성물의 물성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2
NR/SBR 60/40 60/40 60/40 60/40 60/40
카본블랙(HAF/GPF) 35/55 30/50 ­/90 ­/50 ­/30
실리카 ­ ­ ­ 30 46
캐슈 변성 페놀수지 ­ 10 10 10 10
캐슈 오일 ­ 5 5 5 5
황/HMTA 2.5/- 2.5/1.5 2.5/1.5 2.5/1.5 2.5/1.5
X50S/촉진제 -/1.7 -/3.0 -/3.0 4.8/3.0 7.4/3.0
80℃ G˝ 5,746E+7 8,556E+7 6,128E+7 6,312E+7 6,437E+7
(지수) 100 149 107 110 112
밴드강성 5.96 9.05 12.86 7.98 7.47
경 도 70 93 87 93 93
※ 사용 원료 및 물성 측정 방법
­카본블랙 HAP: DBP흡유량 85­115 ㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 70­90㎡/g
­카본블랙 GPF: DBP흡유량 75­105 ㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 20­50㎡/g
­경도: 쇼어A 타입 경도계로 측정한 값
­80℃G˝(발열에 관계): 온도 sweep방법으로 tortion type의 점탄성 시험기를 사
용하여 0.5% 스트레인, 10 hz 주파수로 측정함. 측정값
이 클수록 발열이 높은 것이다.
­밴드강성(실온,㎏·㎠)*3: 미가류 고무 샘플에 대하여 실온에서 3점 밴드 강성시
험을 실시하여 측정한 미가류 고무의 밴드 강성. 측
정값이 낮을수록 작업성이 우수하다.
표 1에 나타난 바와 같이 기존에 사용하고 있는 ‘비교예 1’의 비드 필러용 고무조성물의 경도를 높이기 위해서 ‘비교예 2’과 같은 고무조성물을 제조한 결과 경도 및 작업성은 만족을 시켰으나 기존의 조성물보다 발열이 높았다. 이를 개선하기 위해서 ‘비교예 2’와 같이 사용되는 카본블랙의 종류를 바꾼 결과 원하는 정도(경도 90 이상)의 경도를 얻을 수 없고, 밴드강성이 높아 작업성이 나빠졌다.
따라서, 실리카와 GPF급 카본블랙 그리고 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일을 사용한 실시예 1 및 2은 높은 경도를 유지하면서 작업성도 향상시켰고, 발열도 낮출 수 있었다. 즉, 실시예 1 및 2의 고무조성물은 경도, 발열성 및 작업성의 측면 모두에서 우수함을 나타냈다.
이와 같은 결과를 통해 알 수 있듯이, 본 발명은 경도를 높이면서 작업성을 향상시키기 위해서는 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일을 사용하였고, 동시에 발열을 낮추기 위해서 사용 보강 필러로 실리카와 GPF급 카본 블랙을 함께 사용하여 타이어의 비드 필러에 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 타이어 비드 필러용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대해 보강제로 DBP흡유량 70­135㎖/100g이고, 질소흡착 비표면적이 20 내지 75㎡/g인 카본블랙 10 내지 80중량부, N2SA가 100 내지 300㎡/g이고, CTAB가 100 내지 200㎡/g인 실리카 10 내지 80중량부, 캐슈 변성 페놀수지 및/또는 캐슈 오일 5 내지 20중량부, 가류제로 헥사메틸렌테트라아민 1 내지 10중량부, 실란 커플링제 0.1 내지 20중량부 및 통상 첨가제로 이루어진 타이어 비드 필러용 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 가류제로는 헥사메틸렌테트라아민 대신 헥사메톡시메틸멜라민을 사용하는 타이어 비드 필러용 고무조성물.
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