KR100269543B1 - 표면처리된클레이를적용한타이어고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클레이에 포함된 실리카에 실란 커플링제로 표면처리를 함으로써 분산성과 보강성, 백색도가 우수하고 강한 내피로 특성을 갖는 타이어 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

표면 처리된 클레이를 적용한 타이어 고무 조성물
본 발명은 표면 처리된 클레이를 적용하여 물성을 개선시킨 타이어 고무 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 클레이에 포함된 실리카를 실란 커플링제로 표면 처리하여 백테 타이어 고무 조성물과 트레드용 고무 조성물에 적용하므로써 분산성, 보강성, 백색도가 우수하고 강한 내피로 특성을 갖는 타이어 고무 조성물에 관한 것이다.
종래 사이드월뿐만 아니라 접착 고무 조성물 등의 다양한 고무 조성물에 적용되는 클레이는 단순히 원석을 특정처리 없이 사용하였는데, 이러한 클레이는 실리카 45~55중량%, 알루미나 45~55중량%로 구성되어 있으며, 보강성 재료인 카본블랙을 대체할 수 있는 실리카가 다량 함유되어 있어서 다른 충진제보다 더 큰 보강성을 줄 수 있었다. 하지만 실리카 단독으로는 친수성기로서 분산성이 좋지 않고 가류시 가류지연 효과를 초래하여 공정상 문제가 되므로 현재는 실리카를 적용시 반드시 실란 커플링제가 병용되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 클레이에 포함된 실리카에 실란 커플링제로 표면처리를 함으로써 클레이의 고무 내에서의 분산성이 개선됨과 동시에 보강성이 향상된 고무 조성물을 제공하고, 특히 백색도와 내피로 특성이 개선된 백테 타이어 고무 조성물과 고가의 실리카를 대신하여 적정량의 설파이드 실란 커플링제로 처리된 클레이로 대체하여 동일한 물성을 낼 수 있으며 저가인 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 고무 조성물은 실란 커플링제로 표면 처리된 클레이를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 실란 커플링제에 의한 클레이의 표면처리는 클레이 제조시 미리 할 수도 있고, 고무 배합시 반바리 믹서에서 적정함량의 실란 커플링제를 따로 첨가해 줄 수도 있다. 그러나 고무 배합시 실란 커플링제를 첨가하는 경우에는 배합단계가 증가하는 문제점이 있고, 또 실란 커플링제가 액체인 점을 감안할 때 클레이 제조시 미리 표면처리를 하여 적용하는 것이 효율적이다. 여기에 사용되는 클레이는 입자경은 분산성을 고려할 때 0.01~20μ(마이크론)인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용 가능한 실란 커플링제로는 머캅토계 실란, 설파이드계 실란, 카본 블랙이 혼용된 실란 등이 사용될 수 있다. 그런데 머캅토 실란은 냄새가 심하고, 또한 통상 가류제로서 황이 적용되고 있으므로 가류 시스템과 작업상의 면에서 설파이드 실란을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 사용 가능한 설파이드 실란 커플링제의 예로는 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)-테트라설펜(bis-(3-triethoxysilylpropyl)-tetrasulfane:TESPT), 3-티오시아네이토프로필-트리에톡시실란(3-thiocyanatopropyl-triethoxysilane:TCPTS), 비닐트리에톡시 실란(vinyltriethoxy silane) 등이 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 실란 커플링제로 표면 처리하다 클레이는 특히 백테 타이어 고무 조성물과 트레드 고무 조성물에 적용될 수 있다. 일반적으로 백테 타이어의 고무 조성물은 착색제로서 주로 이산화티타늄이 사용되고 있으며 충진제로서는 실리카, 클레이, 탄산칼슘이 적용되고 있으며, 백테 적용시 백색도가 가장 중요한 물성인데, 이러한 백색도는 비오염성 고무, 약품류(특히 노화방지제), 충진제의 선택에 따라 상당히 달라진다.
본 발명에서 실란 커플링제로 표면처리가 된 클레이는 수비법으로 만들어져 백색도가 매우 뛰어나고 입자경이 미세한 충진제로서, 백테 타이어 고무 조성물에 적용할 경우 고가인 착색제의 사용량을 줄여 원가를 절감함과 동시에 내피로 특성을 개선시켜 백테 타이어 외관품질을 개선할 수 있으며, 트레드용 고무 조성물에 적용할 경우에는 고가인 실리카의 사용량을 줄이고서도 회전 저항성과 제동력 등의 물성을 유지하면서 보강성을 더 개선할 수 있고 원가를 절감하는 효과도 얻을 수 있다.
본 발명에서 클레이 표면처리시 실란 커플링제와 작용하게 되는 실리카의 표면 작용기인 Si-OH의 양은 한정되어 있으므로 실란 커플링제의 사용량은 클레이의 중량에 대해 0.3~10중량%가 바람직하다. 10중량% 이상일 경우에는 가격만 고가이고 물성 개선효과가 그다지 증가하지 않으며, 0.3중량% 이하에서는 물성이 개선되지 않는다.
바람직하게는, 실란 커플링제로 표면처리된 클레이를 백테 타이어 고무조성물에 적용시는 클레이의 표면처리를 위해 사용되는 실란 커플링제의 양은 클레이에 대해 0.5~3.0중량%가 특히 적당하고, 강한 내피로 특성이 요구되는 경우에는 실란 커플링제의 양을 1.0~5.0중량%까지도 증량할 수 있다. 타이어 트레드 고무 조성물에 적용시는 보강성을 향상시키기 위해 다소 실란 커플링제의 함량을 증가시킨 클레이를 적용하는 것이 바람직하며, 8~10중량%까지의 실란 커플링제 사용이 가능하다.
본 발명에서 실란 커플링제로 표면처리된 클레이의 배합량은 가격절감 차원과 물성개선 차원을 고려하여 백테 타이어 고무 조성물에 적용시에는 약 35~55phr, 트레드 고무 조성물 적용시에는 약 5~30phr이 바람직하다.
실시예 및 비교예
하기 표 1의 조성에 따라 고무 조성물을 제조한 후, 각 고무 조성물의 물성을 평가하였고, 결과는 표 1에 함께 나타내었다.
하기 비교예의 클레이는 현재 백테 타이어 고무 조성물에만 적용하는 수비법으로 제조된 백색도가 매우 우수한 것이다.
실시예 1은 이미 실리카 재료업체에서 머캅토 실란으로 처리한 것을 본 발명에서 적용한 것이고, 실시예 2는 설파이드 실란으로 처리된 클레이가 개발된 것이 없으므로 본 발명에서 일반 클레이와 실란 커플링제로서 설파이드 실란(SI-69)을 따로 넣어 배합시 커플링 시킨 것이다.
표 1 (단위:phr)
배합재료 비교예 실시예 1 실시예 2
천연고무BR(합성고무)EPDM(합성고무)충진제착색제노화방지제공정오일(A#2)기타*SI-69** 50351545(미처리 클레이)351.54-- 50351545(0.5%머캅토실란처리 클레이351.54-- 50351544.8(클레이)351.54-0.2
가류시간점도(125℃)스코치 시간발열특성인장특성경도모듈러스인장강도백색도(%) 103014.814.0-5346180.494 9.12817.113.58-535019895 9.03218.212.9-5456197.295
* 가류제, 촉진제, 점착제 및 기타시약이 첨가됨
** SI-69는 설파이드 실란임
본 발명에 따라 실란 커플링제로 표면처리를 한 클레이를 함유하는 백테 타이어 고무 조성물과 트레드용 고무 조성물은 분산성, 보강성, 백색도에서 우수한 효과와 강한 내피로 특성을 갖는다.

Claims (3)

  1. 설파이드 실란 0.3~10.0중량%로 표면처리된 클리에가 포함된 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 클레이는 입자경이 0.01~20μ인 것임을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 0.5~3.0중량%의 설파이드 실란으로 표면처리된 클레이를 포함하는 백테 타이어 고무 조성물인 것을 특징으로 하는 타이어 고무 조성물.
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