KR100233228B1 - 타이어 림부 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 림부 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 천연고무 10 내지 20 중량부, 부타디엔 고무 60 내지 70 중량부 및 할로겐화 부틸고무 10 내지 30 중량부로 이루어진 고무 100 중량부에 대해 HAF 급 카본블랙 50 내지 70 중량부, ISAF 급 카본블랙 10 내지 30 중량부, 방향족계와 탄화수소계 수지의 혼합물 1 내지 5 중량부, 및 통상의 첨가제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 림부 고무 조성물이다.
이와 같은 고무 조성물은 천연고무와 부타디엔 고무에 할로겐화 고무를 블랜드하여 사용하여 천연고무와 부타디엔 고무의 단점인 내열 노화성능을 향상시키고, 동시에 내마멸성 및 경도를 향상시킨다.

Description

타이어 림부 고무 조성물
본 발명은 타이어 림부 고무조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 천연고무와 부타디엔 고무 블랜드에 할로겐화 부틸고무를 사용하여 내마멸성 및 경도를 향상시킨 림쿠션 및 험프스트립등의 타이어 림부 고무조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어의 림쿠션 및 험프스트립 등의 림부 고무는 내마멸성 및 경도가 높은 특성을 갖는 고무 조성물로 구성되어 있다. 이러한 고무 조성물의 경우 내마멸성을 높이기 위해서 천연고무와 부타디엔 고무를 블랜드하여 사용하고 있으며, 경도를 높이기 위해서 카본블랙, 유황 및 촉진제를 다량 사용하고 있다.
그러나, 타이어의 림쿠션 및 험프스트립 부위는 자동차의 림 부분과 접촉하고 있어 차량의 급제동 및 급가속시 마찰에서 발생되는 열에 의해 온도가 150℃ 이상까지 상승된다. 따라서, 천연고무와 부타디엔 고무를 사용하는 경우, 열에 의한 물성의 저하, 즉 내열성이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 천연고무와 부타디엔 고무를 블랜드하여 사용한 고무 조성물과 동등 이상 수준의 내마멸성 및 경도를 나타내면서 천연고무와 부타디엔 고무의 단점인 내열 노화성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 천연고무 10 내지 20 중량부, 부타디엔 고무 60 내지 70 중량부 및 할로겐화 부틸고무 10 내지 30 중량부로 이루어진 고무 100 중량부에 대해 HAF 급 카본블랙 60 내지 70 중량부, ISAF 급 카본블랙 10 내지 30 중량부, 방향족계와 탄화수소계 수지의 혼합물 1 내지 5 중량부, 및 통상의 첨가제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 림부 고무 조성물이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고무 조성물에는 천연고무, 부타디엔 고무, 할로겐화 부틸고무와 같이 세 종류의 고무가 사용된다. 이중, 천연고무와 부타디엔 고무는 내마멸성을 높이는 역할을 하며, 할로겐화 부틸고무는 내열노화성능을 향상시키는 역할을 한다.
상기에서 사용하는 천연고무의 양은 10 내지 20 중량부로 하는 것이 바람직한데, 10 중량부 미만을 사용하는 경우에는 모듈러스가 저하되고, 크랙성장길이가 증가하여 림부 고무조성물에 적합하지 못하며, 20 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 내열 노화율이 증가하게 되어 바람직하지 못하다.
상기에서 사용하는 부타디엔 고무의 양은 60 내지 70 중량부로 하는 것이 바람직한데, 60 중량부 미만을 사용하는 경우에는 피코마모량이 증가하며, 70 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 점도가 너무 높아져 혼합, 압출 등의 가공성이 급격히 저하되는 문제가 발생한다.
또 다른 고무의 종류인 할로겐화 부틸고무는 기존의 천연 고무와 부타디엔 고무에 비해 내열 노화성능이 우수하여, 이를 향상시키기 위해 사용되고, 천연 고무와 부타디엔 고무와 상용성이 우수한 특성을 가지고 있으므로 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 할로겐화 부틸고무는 내산소 및 내오존 성능이 우수하여 종래의 산소, 오존 등에 의한 크랙을 방지하기 위해 기존의 천연고무와 부타디엔 고무에 사용되던 산화방지제, 오존 방지제, 및 왁스 등의 노화 방지제를 사용하지 않아도 된다.
본 발명에서, 이러한 할로겐화 부틸고무의 양은 바람직하게 10 내지 30 중량부를 사용한다. 이를 10 중량부 미만 사용하는 경우 내열노화성 향상의 효과가 적고, 30 중량부를 초과하여 사용하는 경우 인장강도가 저하된다.
또한, 카본블랙은 내마멸성 저하 방지를 위해 보강제로 사용되는데, 종래기술에서는 HAF 급 카본블랙을 단독으로 사용하였으나, 본 발명에서는 내마멸성이 우수한 ISAF 급 카본블랙과 함께 블랜드하여 사용한다.
상기한 HAF 급 카본블랙은 50 중량부 내지 70 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 50 중량부 미만을 사용하는 경우 모듈러스가 저하되고, 70 중량부를 초과하여 사용하는 경우 크랙성장길이가 증가하므로 바람직하지 못하다.
상기에서 사용되는 ISAF 급 카본블랙의 경우 10 중량부 내지 30 중량부가 바람직하다. 10 중량부 미만을 사용할때는 부타디엔 고무의 경우와 마찬가지로 피코 마모량이 증가하고, 30 중량부 초과하여 사용할때는 점도가 너무 높아 가공성이 급격히 저하되는 문제점이 발생한다.
또 다른 구성성분인 방향족계와 탄화수소계 수지의 혼합물은 1 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 1 중량부 미만 사용하는 경우 천연고무, 부타디엔 고무 및 할로겐화 부틸고무간의 혼합성(상용성)이 저하되며, 신장율, 인장강도, 내오존성이 저하되는 문제점이 발생하고, 5 중량부를 초과하여 사용하는 경우 경도, 모듈러스 및 피코마모량등이 저하된다.
상기 고무 조성물에서 사용되는 통상의 첨가제로는 점착부여제, 가류촉진제, 가류제, 촉진조제, 프로세스 오일 등이 선택된다.
이하, 실시예로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1 내지 2
천연고무, 부타디엔 고무, 할로겐화 부틸고무, 카본블랙, 방향족계와 탄화수소계 수지 혼합물, 및 통상의 첨가물을 다음의 표 1 에 기재된 조성으로 하여 통상적인 방법으로 가류전 고무시트 조성물을 제조하였으며, 이렇게 제조한 가류 고무 시트를 150 ℃ 에서 30 분간 가류하였다.
상기 실시예에서 얻은 고무의 노화전후의 인장물성, 크랙의 성장길이, 피코 마모량 및 내오존성을 측정하여 다음의 표 2 에 나타내었다.
비교예 1
다음의 표 1 에 기재된 조성으로 하여 실시예 1 내지 2 와 유사하게 실시하였다.
상기 비교예에서 얻은 고무의 노화전후의 인장물성, 크랙의 성장길이, 피코 마모량 및 내오존성을 측정하여 다음의 표 2 에 나타내었다.
배합제 실시예 1 실시예 2 비교예 1
천연고무 20 17 40
부타디엔 고무 70 63 60
할로겐화 부틸고무 10 20 -
*)카본블랙 : HAF / ISAF 60/15 60/20 80/ -
**)방향족계와 탄산수소계 수지혼합물/ 프로세스 오일 2/2 2/2 -/3
산화아연 / 스테아린산 4/1.5 4/1.5 4/1.5
노화방지제 : 6C / RD / WAX - / - / - - / - / - 1.5/ 0.5/ 1.5
촉진제 TBBS / 불용성 유황 1/2.8 1/2.8 1/2.8
*)카본블랙 HAF/ISAF 는 상품화 되어 있는 카본 블랙의 종류
**)방향족계와 탄화수소계 수지 혼합물/프로세스 오일 : 상품명 Struktol 40MS, 제조사 Schill & Seilacher
시험결과 실시예 1 실시예 2 비교예 1
인장물성 경도 노화 전 75 75 71
노화 후(노화율 %) 79(5.3 %) 80(6.7 %) 77(8.5 %)
100 % 모듈러스 노화 전 44 48 44
노화 후(노화율 %) 60(38.1 %) 66(36.1 %) 62(40.5 %)
신장률 노화 전 260 230 270
노화 후(노화율 %) 170(-35 %) 160(-30 %) 170(-37 %)
인장강도 노화 전 141 136 172
노화 후(노화율 %) 117(-17 %) 112(-18 %) 122(-29 %)
크랙 성장 길이 (mm) @ 20 Kcycle 6.28 4.35 8.72
피코 마모량 (cc) 0.0161 0.0177 0.0183
내오존성 B3 B2 B3
노화조건 : 100 ℃, 2일
인장물성
ASTM D 412-92 로 측정했다.
크랙 성장 길이
ASTM D 813-87 로 측정했다.
피코 마모량
ASTM D 2228-88 로 측정한 것으로, 고무 시편을 칼날로 마멸하여 시험하였다.
내오존성
ASTM D 3395-86 으로 측정했다. 오존폭로후의 균열수, 균열의 크기 및 깊이를 종합하여 다음과 같은 표에 따라 등급을 표기하였다.
등급표
균 열 수
A : 균열수 적음B : 균열수 많음C : 균열수 아주 많음
균열의 크기 및 깊이
1 : 눈으로 보이지 않지만 10 배 확대경으로 확인되는 것2 : 눈으로 확인된 것3 : 균열이 깊고 비교적 큰 것 (1mm 미만)4 : 균열이 깊고 큰 것 (1 mm 이상 3 mm 미만)5 : 3 mm이상의 균열 또는 절단이 생기는 것
B3 보다는 B2 가 우수하다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 2 와 비교예 1 을 비교하여 보면, 할로겐화 부틸고무 및 ISAF 급 카본블랙을 사용한 실시예 1 내지 2 의 고무는 노화전후의 인장물성의 변화폭이 비교예보다 낮았다. 이를 통해 본 발명의 고무조성물의 내열 노화성능이 우수함을 알 수 있었다. 그외에 내마멸성, 경도 및 내크랙 성장성이 우수하였다.
이와 같이 본 발명의 고무조성물은 천연고무와 부타디엔 고무에 할로겐화 고무를 블랜드하여 사용하여 천연고무와 부타디엔 고무의 단점인 내열 노화성능을 향상시키고, 동시에 내마멸성 및 경도를 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 천연고무 10 내지 20 중량부, 부타디엔 고무 60 내지 70 중량부 및 할로겐화 부틸고무 10 내지 30 중량부로 이루어진 고무 100 중량부에 대해 HAF 급 카본블랙 50 내지 70 중량부, ISAF 급 카본블랙 10 내지 30 중량부, 방향족계와 탄화수소계 수지의 혼합물 1 내지 5 중량부, 및 통상의 첨가제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 림부 고무 조성물.
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