KR100321008B1 - 내열성이 높은 고강도 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 펑크상태에서 주행시 안정성을 유지할 수 있도록 하는 타이어용 내열성 고강도 고무조성물에 관한 것이다.

상세하게는, 본 발명의 고무조성물은 배합과정과 타이어 주행중에 발생되는 열을 최소로 하기 위하여 활성제로서 Activator 73이 3~6phr(parts per hundred rubber: 사용된 고무에 대한 중량부) 사용되고, 내열성 향상을 위한 열경화성 수지로서 레조시놀 수지 B18S와, 멜라민 수지 Cyrez 964가 각각 2~5phr 사용되며, 통상의 가공오일 대신 Promix 4Tear를 2~6phr 적용시켜 고무의 강도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

내열성이 높은 고강도 고무 조성물{HIGH THERMAL RESISTANCE AND STIFFNESS RUBBER COMPOUND}

자동차가 고속 주행중에 갑작스러운 타이어 펑크가 발생하면 차체의 안정성이 유지되지 못하므로 운전자는 위험에 처하게 된다. 이를 해결하기 위해서는 펑크발생시에도 안정한 주행이 가능한 타이어의 개발이 요구된다.

타이어가 펑크상태에서도 안정성을 유지하기 위해서는 자동차의 하중이 지지될 수 있는 높은 강도의 고무가 사용되어야 하며, 또한 펑크시 발생되는 계속적인 가혹한 굴곡운동으로 인한 열에도 견딜 수 있는 내열성이 높으며, 열발생이 적은 고무가 사용되어야 한다.

타이어 펑크시 차량의 하중을 고르게 분산시키기 위하여 주로 아펙스(Apex)나 비드(bead) 충진 고무에 보강성 수지를 사용한 고강도 고무를 적용시켜 왔는데, 이의 적용시 경도는 높아지는 반면, 발열이 높은 단점이 있고, 탄성이 낮아 굴신운동이 심한 타이어의 사이드월 부위에 적용하기 어려운 단점이 있다.

타이어 펑크 후에도 주행이 가능하게 하기 위하여 타이어의 내부에 고무 스폰지나 가벼운 탄성체를 충진시킨 제품이 출시되기도 하였다. 그러나 이들은 타이어의 무게를 증가시키고, 에너지 소비를 상승시키며, 발열로 인해 제품의 수명을 현저히 단축시키는 단점으로 인해 사용이 극히 일부로 제한되어왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 강도가 높고 열발생이 낮으며, 또한 내열성인 타이어용 고무조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 타이어 펑크상태에서 주행시 안정성을 유지할 수 있도록 하는 타이어용 내열성 고강도 고무조성물에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명의 고무조성물은 배합과정과 타이어 주행중에 발생되는 열을 최소로 하기 위하여 활성제인 Activator 73을 2~6phr로(parts per hundred rubber: 사용된 고무에 대한 중량부) 사용하고, 내열성 향상을 위하여 열경화성 수지인 레조시놀 수지 B18S를 2~5phr, 멜라민 수지 Cyrez 964를 2~5phr로 사용하며, 통상의 가공오일 대신 가공조제인 Promix 4Tear를 2~6phr로 사용하여 고무의 강도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 고무조성물은 발열을 최소로 하기 위하여 천연고무와 발열이 낮은 부타디엔 고무를 90/10~60/40 비로 블렌드하여 제조되며, 가공성과 발열특성의 향상을 위한 보강제로서 입자가 크고 구조가 잘 발달된 카본블랙 N550을 50~90phr 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 유황은 차량의 하중 지지에 가장 중요한 인자라고 할 수있는 모듈러스 특성의 향상을 위해 고무에 불용인 유황(Crystex 80% 황)을 통상적인 배합비보다 높게 4~7phr로 적용한다. 통상적인 타이어용 고무조성물에 사용되는 유황은 미가류된 고무 중에서 용해되어 표면으로 이동되므로 고무간의 점착력을 감소시킨다. 본 발명에 사용된 유황 또한 배합과정중의 배합열에 의하여 녹게 되므로 이를 방지시키기 위해서는 고무배합물의 점도를 낮춰 배합열을 낮추어야 한다.

이를 위해 본 발명의 고무 조성물에는 스테아르산이 2~6phr 적용되며, 열에 의한 황 가교결합의 절단을 방지하기 위한 리버젼(reversion) 안정제로서 Perkalink 900을 1~3phr을 적용한다. 또한 열 안정제인 6PPD와 RD를 0.5~4 phr 적용하고, 여기에 발열의 저하와 내열성 향상을 위해 Activator 73를 3~6phr, 열경화성 수지인 B18S 및 Cyrez 964를 각각 2~5phr 적용하여 본 발명의 고무조성물을 제조한다.

본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 가공조제대신 Promix 4Tear를 2~6phr 사용하며, 그 외 가황촉진제나 스코치지연제 같은 다른 첨가제들이 소량으로 배합될 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용된 Perkalink 900은 1,3-비스(시트라콘이미도메틸)벤젠 (1,3-Bis(citraconimidomethyl)benzene)이며, 6PPD는 오존노화방지제로서 N-1,3-디메틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민 (N-1,3-Dimethyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine)이며, RD는 산화방지제로서 폴리머화된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 (Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline)이다.

본 발명에 사용되는 Activator 73은 지방족 및 방향족 카르복시산의 아연염 혼합물로서, 본 발명의 고무조성물에서 윤활제 및 활성제로 작용한다. 상세히는,Activator 73은 가류전의 본 발명의 고무조성물에서는 윤활제로 작용하여 모듈러스의 하락없이 고무조성물의 점도를 낮추어 배합열 및 압출, 밀링작업시 고무의 온도상승을 감소시키는 역할을 하며, 가류과정에서는 활성제로 작용하여 유황의 가교결합을 용이하게 하고 가류고무의 강도를 높이는 역할을 한다.

또한, 완제품 고무에서는 다시 윤활제로서의 역할을 하여 자동차 주행중에 열발생을 억제하는 역할을 하며, 본 발명의 조성물에 2~6phr 적용되는 것이 본 발명의 따른 고무의 성능 유지에 바람직하다.

본 발명의 조성물에 사용되는 B18S와 Cyrez 964는 열경화성 수지이며, 상세히는 B18S는 레조시놀 수지이고, Cyrez 964는 헥사메톡시메틸 멜라민수지로 고무조성물의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 이들 열경화성 수지는 탄소-탄소 결합을 형성시키는데, 이 결합은 유황과 유황간의 결합보다 안정성이 높아 고온에서도 결합의 절단이 발생하지 않아 고무조성물의 내열성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 고무의 성능 유지를 위해서는 본 발명의 조성물에 각각 2~5phr씩 적용되는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 사용되는 가공조제는 Promix 4Tear로, 상세히는 폴리머수지와 천연적으로 존재하는 비독성 폴리머의 혼합체이며, 일반적으로 타이어용 고무조성물에 사용되는 방향족 가공오일에 비해 분자량이 높고 가황반응 중에 일부 화학결합이 형성되어 고무의 물성을 개선시켜 인열강도와 인장물성을 크게 향상시킨다. Promix 4Tear는 본 발명에 따른 고무의 성능유지를 위해 본 발명의 조성물에 2~6phr 적용되는 것이 바람직하다.

이하 실시예에서 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예들은 단지 예시적인 목적일 뿐, 본 발명을 이에 한정하려는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

표 1의 배합비에 따라 고무시편을 제조하고, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

주1) TBBS : N-터셔리-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(가황촉진제)

주2) PVI : N-사이클로헥실티오프탈이미드

(Pre-Vulcanizing Inhibitor:스코치지연제)

본 발명에 따른 내열성의 고강도 타이어용 고무조성물을 타이어에 적용함으로써 인장물성 및 인열물성을 향상시킬 수 있으며, 특히 높은 강도를 필요로 하는 아펙스나 벨트 등에 적용함으로써 주행시 발생되는 열을 최소화시키고, 탄성을 높여 타이어의 조종 안정성과 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

따라서,주행중의 타이어에 갑작스러운 펑크가 발생될 경우에도 고강도 고무가 차량의 하중을 지지하므로 운전자의 생명이 보장되며, 안전하게 차량을 조정할 수 있다. 또한 현재 대부분의 차량이 소지하는 스페어 타이어를 가지고 다닐 필요가 없어져 차량 트렁크의 공간이 넓어지고 운전자에게 안정감을 갖게 한다.

Claims (2)

1. 천연고무와 부타디엔 고무가 블렌드된 고무를 주성분으로 하는 타이어용 고무조성물에 있어서, 활성제로서 지방족 및 방향족 카르복시산의 아연염 혼합물을 2~6phr 포함하고, 열경화성 수지인 레조시놀 포름알데히드 수지와 헥사메톡시메틸 멜라민 수지를 각각 2~5phr 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성의 고강도 타이어용 고무조성물.
2. 제 1항에 있어서, 가공조제로 폴리머수지와 천연적으로 존재하는 비독성 폴리머의 혼합물을 2~6phr를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성의 고강도 타이어용 고무조성물.