KR100324710B1

KR100324710B1 - 내열성을 향상시킨 바이어스용 인너 고무조성물

Info

Publication number: KR100324710B1
Application number: KR1019990027274A
Authority: KR
Inventors: 김명선
Original assignee: 신형인; 금호산업 주식회사
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2002-02-16
Also published as: KR20010009099A

Abstract

본 발명은 내열성을 향상시킨 바이어스용 인너 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 천연고무와 합성고무가 5:5로 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 N660 50∼60 중량부, 무기충전제로 탄산칼슘(CaCO₃) 10∼30 중량부, 활성제로 악티베이터 73A(Aktivator 73A) 1∼5 중량부와 그 외 통상적으로 사용하는 첨가제를 혼합한 후 밴버리믹서(bambury mixer)를 이용하여 인너고무를 제조한다.

본 발명의 인너고무는 무기충전제로 탄산칼슘, 카본블랙 N660, 활성제로 악티베이터(Aktivator) 73A를 첨가함으로써 내열특성을 향상시켜 인너고무의 열축적을 감소시킬 뿐만 아니라 인너고무의 경화 방지를 목적으로 한다.

Description

내열성을 향상시킨 바이어스용 인너 고무조성물 {Upgraded Heat Resistance Inner Rubber Composition for Bias Tire}

타이어에 있어서 인너고무는 튜브와 카카스를 구성하는 코드지와의 직접 접촉을 막음으로써 카카스 코드에 의한 튜브 손상 등을 방지하는 동시에 튜브가 타이어 내측 고무에 붙지 않도록 하여 튜브와 타이어를 재사용할 수 있도록 도와주는 기능을 한다.

종래의 튜브를 사용하는 트럭 및 버스용 타이어의 인너고무는 무기충전제로 점토(Clay)를 사용하고 N774 계열의 카본블랙을 사용한다. 점토와 N774 계열의 카본블랙을 사용한 인너고무는 차량의 주행속도가 낮은 경우 별다른 문제없이 상기에서 언급한 역할을 한다. 그러나 차량이 널리 보급되고 성능이 계속적으로 향상되면서 차량의 고속주행이 빈번해짐에 따라 타이어의 열발생이 심화되고 그 결과 인너고무가 열에 의해 경화되어 크랙의 발생빈도가 높아지고 있다. 이러한 크랙은 튜브를 손상시켜 타이어에 무리가 가게 함으로써 타이어의 재사용이 불가능하게 할 뿐만 아니라 많은 교통사고를 야기시켜 재산상, 인명상의 손실을 증가시키고 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 종래의 인너고무의 문제점을 해결하기 위해 무기충전제는 탄산칼슘, 카본블랙 N660, 활성제로 악티베이터(Aktivator) 73A를 첨가함으로써 인너고무의 내열특성을 향상시켜 열축적을 감소시키고 인너고무의 경화 방지를 목적으로 한다.

본 발명의 내열성을 향상시킨 인너고무는 천연고무와 합성고무가 5:5로 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 N660 50∼60 중량부, 무기 충진제로 탄산칼슘(CaCO₃) 10∼30 중량부, 활성제로 악티베이터 73A(Aktivator 73A)(Schill & Selia, germany)를 1∼5 중량부와 그 외 통상적으로 사용하는 첨가제로서 오일 17∼18 중량부, 스테아린산 1.5 중량부, 아연화 3 중량부, 왁스 1 중량부, 유황 2.5 중량부, 가황촉진제 1.2 중량부를 밴버리믹서(banbury mixer)(F-270 Farrel, USA)에서 150∼170℃의 온도로 10∼15분 동안 반응 후 방출함으로써 제조한다.

한편 본 발명에서 원료고무에 사용하는 합성고무는 폴리스타이렌-부타디엔 고무와 폴리부타디엔 고무가 2:3 비율로 구성되는데 본 발명에서는 오일이 함유되지 않으며 스타이렌 함량이 23.5%인 폴리스타이렌-부타디엔 고무 20 중량부와 cis-1,4 함량이 94%인 폴리부타디엔 고무 30 중량부를 사용한다. 무기충전제인 탄산칼슘은 순도가 90∼100%이고 200 메쉬 체잔분이 0.5% 이하이며 SiO₂함량이 1.5% 이하인 것을 사용하고, 카본블랙 N660은 DBP 흡유량이 87∼95㎤/100g이고 요오드값이 22∼40mg/g 이며 색도(Tint Strength)가 52∼60인 것을 사용한다. 또한 활성제 악티베이터 73A는 아연지방산(Zinc Soap)으로써 아연(Zinc) 18%, 지방산 82%로 구성되어 있다. 즉 본발명은 오일이 함유되지 않고 스타이렌 함량이 23.5%인 폴리스타이렌-부타디엔 고무와 cis-1,4 함량이 94%인 폴리부타디엔 고무를 2:3의 비율로 구성된 합성고무 및 천연고무가 5:5로 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 주첨가제로 탄산칼슘 10∼30 중량부, 카본블랙 50∼60 중량부, 악티베이터 73A 1∼5 중량부 사용시 본 발명의 목적을 위한 최적의 인너고무를 제조할 수 있다

이하 본 발명을 다음의 실시예 및 비교예를 들어 설명하기로 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

< 실시예 1-4 >

아래의 표 1에 나타낸 조성 및 사용량으로 밴버리믹서에서 160℃의 온도로 12분 동안 반응 후 방출하여 인너고무를 제조하였다.

< 비교예 >

표 1. 비교예 및 실시예의 인너고무 조성물의 배합표.

구 분	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
천연고무	50	50	50	50	50
폴리스타이렌-부타디엔 고무	20	20	20	20	20
폴리부타디엔 고무	30	30	30	30	30
재생고무	80	0	0	0	0
카본블랙 N774	70	0	0	0	0
카본블랙 N660	0	57	57	57	57
무기 충전제(점토)	20	0	0	0	0
무기 충전제(탄산칼슘)	0	20	20	20	20
악티베이터 73A	0	1	2	3	5
프로세스 오일	18	17	17	18	18
스테아린산	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
아연화	3	3	3	3	3
왁스	1	1	1	1	1
유황	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
가황촉진제	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2

< 시험예 1 >

상기 표 1의 비율로 제조한 인너고무를 인스트론 텐설미터(Instron Tensilmeter)(Model 6021, Instron, USA)를 이용하여 경도는 ASTM D2241-91의 방법으로, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율은 ASTM D412-92의 방법으로 물성을 측정하였으며 이들의 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다. 표 2에서 알 수 있는 것처럼 본 발명의 인너고무는 SHORE A 경도가 58∼60 범위이며 300% 모듈러스가 100±15㎏/㎠이고, 인장강도는 160㎏/㎠ 이상, 신율은 450% 이상의 물성을 보인다. 실시예 1-4의 인너고무는 경도와 300% 모듈러스에서 비교예의 인너고무와 별다른 차이점을 보이지 않았으나 인장강도 및 신율에서 물성이 증가한 것을 알 수 있다.

표 2. 비교예와 실시예의 인너고무 물성표.

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
경도(SHORE A)	60	59	59	60	59
300%-모듈러스(㎏/㎠)	105	403	99	95	91
인장강도(㎏/㎠)	138	167	180	179	181
신율(%)	396	470	503	515	516

< 시험예 2 >

상기 표 1의 조성물로 제조한 인너고무를 높이 25.2mm, 직경 17.8mm의 원통형 발열시편으로 145℃에서 45분 동안 가류한 다음 발열시험기(Klexometer F, Ferry Machine Co., USA)를 이용하여 발열온도와 고무 파열온도 및 파열시간 등의 열안정성을 측정하였으며 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다. 본 발명의 인너고무는 비교예의 인너고무에 비해 발열온도가 감소하고 고무 파열온도는 동등수준이지만 고무파열 시간(blow out time)이 크게 증가하였음을 알 수 있었다.

표 3. 비교예와 실시예의 인너고무 열안정성 비교표

성능 항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
발열 온도(℃)	29.8	21.2	18.3	17.5	16.3
고무 파열시간(분)	10.1	32.5	41.0	43.3	47.1
고무 파열온도(℃)	182.0	171.3	177.2	171.7	178.4

< 시험예 3 >

상기 표 1에 나타낸 고무 조성물로 타이어용 인너고무를 압연하여 10.00-20 16PR 규격의 트럭용 바이어스 타이어를 제조하여 인너부의 경화정도를 조사하였다. 인너고무의 경화는 저공기압 상태에서 쉽게 발생하므로 타이어에 규정 공기압의60%를 주입하고 규정하중의 100%를 가하여 50시간 주행시험을 실시한 다음 인너고무의 경화 양상을 비교하였으며 이의 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다.

표 4. 비교예와 실시예의 인너고무 경화양상

항 목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
경도(Shore A)	67	62	61	62	61
크랙 발생여부	발생	미발생	미발생	미발생	미발생
인너고무 들뜸여부	들뜸	약간 들뜸	들뜨지 않음	들뜨지 않음	들뜨지 않음

본 발명에 의한 바이어스용 인너고무는 내열특성이 향상되어 상기의 표 3에서 알 수 있는 것처럼 고무 파열시간이 증가하여 인너고무의 열에 의한 경화 및 크랙발생을 억제할 수 있다.

Claims

인너 고무조성물에 있어서, 천연고무와 폴리스타이렌-부타디엔 고무 및 폴리부타디엔 고무가 2:3의 비율로 구성된 합성고무가 5:5로 혼합된 원료고무 100 중량부에 대하여 DBP 흡유량이 87∼95㎤/100g이고 요오드값이 22∼40mg/g 이며 색도(Tint Strength)가 52∼60인 카본블랙 50∼60 중량부, 무기충전제로 탄산칼슘(CaCO₃) 10∼30 중량부, 활성제로 아연지방산(Zinc Soap)인 악티베이터 73A(Aktivator 73A) 1∼5 중량부 첨가됨을 특징으로 하는 내열성을 향상시킨 바이어스용 인너 고무조성물.
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제 1항에 있어서, 탄산칼슘(CaCO₃)은 순도가 90∼100% 이고, 200 메쉬 체로 걸렀을 때 잔분이 0.5% 이하이고, SiO₂함량이 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 내열성을 향상시킨 바이어스용 인너 고무조성물.
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