KR100332681B1 - 폴리싸이클릭 아로마틱 하이드로카본 함량이 감소된 타이어 고무조성물 - Google Patents

폴리싸이클릭 아로마틱 하이드로카본 함량이 감소된 타이어 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정조제유에 포함되어 있는 폴리싸이클릭 아로마틱 하이드로 카본(PCA:Poly Cyclic Aromatic- hydrocarbon) 함량을 낮춘 타이어 고무조성물에 관한 것이다.
타이어 고무조성물에는 공정조제유로 방향성오일(Aromatic Oil)을 사용하고 있으나 발암물질로 알려진 PCA(Poly Cyclic Aromatic)가 함유되어 있으므로 선진국을 중심으로 PCA 함량을 3% 미만으로 규제하려는 움직임이 일고 있다.
본 발명의 목적은 기존의 방향성오일에 PCA가 13.5% 함유되어 있는 것을 3% 미만 보다 상세하게는 PCA 2.8%, 아로마틱계 탄화수소 12.0%, 파라핀계 탄화수소 56%, 나프탄계 탄화수소 32%로 구성된 SB7241 오일로 대체하여 물성의 향상 및 환경친화적인 타이어 고무조성물을 제공하고자 있다.

Description

폴리싸이클릭 아로마틱 하이드로카본 함량이 감소된 타이어 고무조성물 {Tire Rubber Composition Decreasing Poly Cyclic Aromatic Hydrocarbon Content}
본 발명은 공정조제유에 포함되어 있는 폴리싸이클릭 아로마틱 하이드로카본 (PCA:Poly Cyclic Aromatic hydrocarbon) 함량을 낮춘 타이어 고무조성물에 관한 것이다.
현대 사회의 없어서는 안될 필수품인 자동차의 증가는 인간생활에 다양한 편리함을 가져왔다. 그러나 자동차가 증가할 수록 교통사고로 인한 인적 물적 손실, 공해 및 환경문제, 석유에너지의 부족심화, 교통문제와 같은 많은 문제점이 대두되고 있으며 특히, 그 중에서도 생활에 밀접한 환경오염에 대한 문제는 꼭 해결해야할 과제로 남아있다.
이러한 취지에서 자동차의 부품중 중요한 부분을 차지하는 타이어 원부재료에도 유해물질에 대한 규제가 강화되고 있는 실정이다.
타이어 원부재료의 종류는 여러 가지가 있으며 타이어 공정성을 증가시키기 위해 사용하는 공정조제유인 방향성오일도 그 중 한 가지이다. 그러나 타이어 고무조성물에 보편적으로 사용되는 공정조제유인 방향성오일(Aromatic Oil) 내에 포함된 PCA가 발알물질로 알려지면서 이에 대한 규제가 유럽지역을 중심으로 서서히 확산되고 있다.
PCA는 아로마틱 오일내에서 꼭 필요한 성분으로서 유럽에서는 이미 방향성오일내의 PCA 함량을 3% 미만으로 규제하려는 움직임이 있으며 미국 등 북미지역과 남미지역, 아시아 지역에서는 아직 이것에 대한 구체적이 언급이 없지만 만일 유럽에서 PCA 함량에 대한 규제가 확정되면 미국을 포함한 주요 선진국들이 방향성오일내의 PCA 함량 규제에 대하여 구체적인 언급이 있을 것이라고 사료된다.
따라서 우리나라 주요수출품중의 하나인 자동차에 사용되는 타이어에 대해서도 공정조제유에 포함되는 PCA 함량이 3% 이하이면서 타이어의 물성은 기존의 타이어에 비해 손색이 없는 타이어 제조가 시급한 실정이지만 아직 까지 이에 대한 연구가 충분히 이루어지고 있지 않다.
본 발명은 기존의 타이어 제조시 PCA 함량이 13% 이상인 공정조제유 대신에 PCA 함량을 3.0% 미만으로 낮춘 새로운 공정조제유인 SB7241을 사용하여 환경친화적일 뿐만 아니라 물성이 우수한 타이어 고무조성물을 개발하고자 한다.
본 발명의 타이어 고무조성물에 있어서, 통상적으로 사용하는 고무조성물에공정성을 증가시키기 위해 PCA 함량이 13% 이상인 A#2 방향성오일 대신에 PCA 함량이 3% 이하이면서 A#2 오일을 사용하였때 보다 타이어의 물성을 향상시킬 수 있는 SB7241 오일을 사용하여 타이어 고무조성물을 제공하고자 한다.
한편 본 발명에서 사용하는 고무조성물은 천연고무 120∼125 중량부, 부타디엔 고무 10∼15 중량부, ZnO-S 5∼8 중량부, 카본블랙 25∼28 중량부, 스테아린산 2.0∼4.0 중량부, 노화방지제 2.5∼10 중량부, 가류촉진제 0.6∼1.2 중량부, 가류지연방지제 0.1∼1.4 중량부, 유황 1.70∼2.0 중량부, 공정조제유 1.0∼2.0 중량부를 밴부리믹서(banbury mixer)에서 155∼165℃, 3∼8분, 25∼35 rpm의 반응조건을 이용하여 타이어를 제조한다.
본 발명에서 공정조제유로 A#2 오일대신에 사용하는 SB7241 오일은 금호산업과 미창석유가 공동으로 개발한 오일로서 A#2 오일 대비 성분함량은 아래의 표 1에 나타난 바와 같다.
표 1. A#2 오일 대비 SB7241 오일의 성분 함량 비교(%)
A#2 오일 SB7241 오일
PCACaCpCn 13.540.030.030.0 2.812.056.032.0
* Ca : Aromatic계 탄화수소
* Cp : Paffine계 탄화수소
* Cn : Naphthane계 탄화수소
이하 본 발명을 다음의 실시예와 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들에 의해서 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1-2 >
공정조제유로서 A#2 오일을 1.4 중량부를 사용(실시예 1)하거나 또는 SB7241 오일 1.4 중량부를 사용(실시예 2)하는 것만 달리하고 천연고무인 200Ｔ 121.55 중량부, 부타디엔 고무인 BR-01 10 중량부, ZnO-S 5 중량부, 카본블랙(N220) 25.24 중량부, 스테아린산(Stearic acid) 2.0 중량부, 노화방지제인 Kumanox-13 2.5 중량부와 Kumanox-RD 1.0 중량부, 왁스인 선낙(Sunnoc) 1.0 중량부, 가류촉진제인 NS(TBBS) 0.8 중량부, 가류지연방지제인 PVI 0.1 중량부, 유황 1.70 중량부를 밴부리믹서에서 160℃, 4분, 30 rpm의 반응조건을 이용하여 타이어를 제조하였다.
아래의 표 2에 타이어 제조시 사용한 조성물 및 사용량을 정리하여 나타내었다.
표 2. 배합 조성물(중량부)
구 분 실시예 1 실시예 2
200T 121.55 121.55
BR-01 10.00 10.00
ZnO-S 5.0 5.0
N220 25.24 25.24
스테아린산 2.0 2.0
Kumanox-13 2.5 2.5
Kumanox-RD 1.0 1.0
Sunnoc 1.0 1.0
A#2 오일 1.4 -
SB7241 오일 - 1.4
NS(TBBS) 0.8 0.8
PVI 0.1 0.1
유황 1.70 1.70
< 시험예 >
상기 실시예 1, 2에서 제조한 타이어의 무니점도(Mooney Viscosity), 레오메터(Rheometer), 노화전후의 경도, 300% 모듈러스(Modulus), 인장강도, 신율, 피코(PICO), 탄성(Rebound)과 같은 물성을 측정하였던바 제반물성이 기존의 공정조제유인 A#2와 차이가 없을 뿐만 아니라 일부 항목에서는 보다 우수한 성능을 나타내었으며 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
표 3. 물성 시험결과
항 목 실시예 1 실시예 2
MV@ 100℃RHEO@ 160℃T40T90MooneyViscosityT5T35노화전*경도(Sh330ore A)300%-모듈러스(kg/cm2)인장강도(kg/cm2)신율(%)노화후**경도(Shore A)300%-모듈러스(kg/cm2)인장강도(kg/cm2)신율(%)PICO(g)탄성(Rebound) 60.013.221.552.028.532.362115286585661452495000.02436.6 61.613.422.651.026.830.962124287570671532494750.02239.6
* 노화전은 고무시편을 160℃에서 4분 동안 가교시킨 상태
** 노화후는 고무시편을 105℃의 열챔버에서 24시간 동안 방치 후의 상태
발암물질로 알려진 PCA의 오일내 함량을 3% 이하로 포함하는 공정조제유인 SB7241을 기존의 공정조제유인 A#2 대신 사용하여 제조한 타이어에 있어서 상기의 표 3에서 나타낸 것과 같이 타이어 성능면에서도 우수하고 환경친화적인 타이어를 제조할 수 있다.

Claims (1)

  1. 천연고무 120∼125중량부, 부타디엔 고무 10∼15중량부, ZnO-S 5∼8중량부, 카본블랙 25∼28중량부, 스테아린산 2.0∼4.0중량부, 노화방지제 2.5∼10중량부, 가류촉진제 0.6∼1.2중량부, 가류지연방지제 0.1∼1.4중량부, 유황 1.7∼2.0중량부를 포함하는 타이어 고무조성물에 있어서,
    공정조제유로서 PCA함량은 3%이하이면서 아로마틱계 탄화수소 12%, 파라핀계 탄화수소 56% 및 나프탄계 탄화수소 32%로 구성되는 오일을 첨가함을 특징으로 하는 폴리시클릭 아로마틱-하이드로카본 함량이 감소된 타이어 고무조성물
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