KR100258513B1 - 내피로 특성이 개선된 타이어 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부틸고무와 천연고무가 블렌드 된 고무 조성물에 알킬 페놀 폴리설파이드 구조를 갖는 가류제를 적용하여 내피로 특성을 개선시킨 타이어 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

내피로 특성이 개선된 타이어 고무 조성물
본 발명은 부틸고무와 천연고무가 블렌드 된 고무 조성물에 알킬 페놀 폴리설파이드 구조를 갖는 가류제를 적용하여 내피로 특성을 개선시킨 타이어 고무 조성물에 관한 것이다.
종래에는 부틸고무와 천연고무가 블렌드 된 고무 조성물의 가류제로 통상적으로 알킬 페놀 디설파이드가 사용되었는데, 이러한 가류제는 모노설파이드 또는 디설파이드 형태의 가교구조를 이루기 때문에 고무 조성물의 내피로 특성이 만족스럽지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 가류제를 사용할 경우 내피로 특성이 충분치 못한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내피로 특성이 보다 개선된 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 기존의 부틸고무와 천연고무가 블렌드 된 고무 조성물에 통상적으로 사용되는 알킬 페놀 디설파이드 형태의 가류제 대신 폴리설파이드 형태의 결합 구조를 갖는 가류제를 적용하여 고무 조성물의 내피로 특성을 개선하였다.
종래의 알킬 페놀 설파이드 계통의 가류제의 경우는 주로 모노설파이드나 디설파이드 형태의 가교구조를 이루고 있으며, 이는 하기 구조식(Ⅰ)로 표시되는데, 하기 구조식(Ⅰ)에서 페놀의 파라 위치에 존재하는 알킬 그룹은 여러가지 형태의 알킬기로 치환될 수 있으나, 알킬 그룹의 구조 차이에 의한 물성의 변화는 거의 나타나지 않는 것으로 알려져 있다.
(Ⅰ)
여기서, R은 알킬기
본 발명에서 사용한 알킬 페놀 폴리설파이드 구조의 가류제는 하기 구조식(Ⅱ)로 표시되는데, 이는 폴리설파이드 구조를 이루고 있어서 가류물이 폴리설파이드 형태의 가교를 주로 이루게 된다. 이러한 폴리설파이드 형태의 가교구조에서는 폴리머 분자간의 거리가 모노설파이드나 디설파이드 형태의 가교구조보다 더 길기 때문에 보다 더 유연한 가교구조를 가지게 된다. 따라서 알킬 페놀 폴리설파이드 형태의 구조를 가진 가류제는 고무 조성물의 가류 후에 나타나는 물성에서 모노설파이드나 디설파이드 형태의 가교구조를 이루는 종래의 가류제와는 달리 폴리설파이드 형태의 가교 구조를 이룸으로써 가교도가 높고 내피로 특성이 더 우수한 고무 조성물을 제공하게 된다.
(Ⅱ)
여기서, R은 알킬기,
SX는 황이 3개 이상 결합된 폴리설파이드 구조.
상기 구조식(Ⅱ)에서 페놀의 파라 위치에 치환된 알킬기의 경우는 다양한 알킬 그룹이 치환될 수가 있다. 특히 치환된 알킬 그룹이 직쇄형인 경우보다 분지형인 경우가 고무와의 상용성이 더 우수하다.
본 발명에서 첨가되는 알킬 페놀 폴리설파이드계 가류제의 함량은 0.5~2.0phr이 적당한데, 0.5phr보다 적거나 2.0phr 이상이 되게 되면 적절한 물성을 얻기 어렵다.
본 발명의 알킬 페놀 폴리설파이드 가류제를 통한 가류 시스템은 어느 고무 조성물에나 적용이 가능하지만, 특히 천연 고무와 부틸 고무가 블렌드 된 고무 조성물에 가장 효과적이다.
본 발명에서는, 고무 조성물의 물성을 보완하기 위해서 MBTS(dibenzothiazyl disulfide)나 MgO 등을 첨가할 수 있는데, 이러한 첨가제는 통상 접착력 등을 하락시키게 되므로 투입량의 결정에 주의를 기울여야 한다. 따라서 MgO의 경우는 0.25~0.5phr이 적당하며, MBTS의 경우는 0.5~2.0phr이 적당하다.
이하 본 발명의 효과를 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
〈실시예〉
본 발명에 따른 고무 조성물(실시예)과 종래의 가류제를 사용한 고무 조성물(비교예)의 조성 및 물성 시험결과를 표 1에 나타내었다.
표 1 (phr)
비교예 실시예
천연고무클로로부틸 고무재생고무카본 블랙충전제점착제활성제노방제연화제 406015504031115 406015504031115
아연화MgO촉진제알킬페놀 디설파이드 구조의 가류제1)알킬페놀 폴리 설파이드 구조의 가류제2) 3.00.251.251.25- 3.00.251.25-0.97
무니 점성도 @125℃ T5레오미터 @160℃ T90Tmax 17.220.225.9 15.219.625.6
인장 실험(160℃×25')경도300% 모듈러스인장강도파단 연신율 (초기)5473109438 (초기)5369114472
인장 실험(160℃×25')경도300% 모듈러스인장강도파단 연신율 (노화)567589369 (노화)557292392
H.B.U(℃)*반발탄성(%) 3314.9 14.730.3
F.T.F(kcycles)**G.P.T(m4/sec·N)*** 46902.92×10-16 78602.93×10-16
1)n-아밀 페놀 디설파이드
2)t-부틸 페놀 폴리설파이드
*H.B.U : Heat build up
**F.T.F : 동적 피로도 시험
(가류고무의 시편에 일정한 %의 장력(Tension)을 가하여 Fatigue
또는 Cut Crowth의 경향을 측정하여 동적 피로 특성을 평가하는
시험이다.)
***G.P.T : 가스 투과도 시험(Gas permeability test)
상기 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 사용한 알킬 페놀 폴리설파이드 구조의 가류제는 폴리설파이드 형태의 구조를 감안하여 동일한 유황함량을 계산하여 비교예 대비 사용량을 줄여 물성을 평가한 결과, 가류시간이 약간 단축되는 결과를 볼 수 있었다. 그러나 제반 물성의 경우는 종래와 거의 유사하게 나타났고 예측된 바와 같이 내피로 특성은 비교예보다 크게 개선되는 것을 볼 수 있다.
본 발명과 같이 알킬 페놀 폴리설파이드 형태의 가류제를 사용한 고무조성물은 타이어 고무 조성물의 내피로 특성이 개선되는 효과를 갖는다.

Claims (4)

  1. 하기 구조식으로 표시되는 알킬 페놀 폴리설파이드계 가류제를 0.5~2.0phr 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
    여기서, R은 알킬기, SX는 황이 3개 이상 결합된 폴리설파이드 구조
  2. 제 1항에 있어서, 고무성분은 부틸 고무와 천연 고무가 블렌드된 고무인 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 구조식의 R은 분지형 알킬기인 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구조식의 R은 터셔리-부틸기인 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
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