KR100332686B1

KR100332686B1 - 가황시간의 단축 및 컷앤칩 성능을 유지시킨 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100332686B1
Application number: KR1019990035443A
Authority: KR
Inventors: 이화우; 한진호; 김선필
Original assignee: 신형인; 금호산업 주식회사
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2002-04-17
Also published as: KR20010019161A

Abstract

본 발명은 가황시간의 단축 및 컷앤칩(Cut Chip) 성능을 유지시킨 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 천연고무와 합성고무의 혼합물의 원료고무에 가황촉진제로 테트라이소부틸티우람모노설파이드(Tetraisobutyl thiuram monosulfide, Curerite-IBM)와 설펜아미드계 가황촉진제인 TBBS를 적절히 혼합한 후 징크 2-머캅토톨루-이미다졸 (Zinc 2-mercaptotolu-imidazole, Vanox ZMTI)을 첨가함으로써 가황시간을 단축하면서도 내컷앤칩 성능을 유지하는 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

가황시간의 단축 및 컷앤칩 성능을 유지시킨 트레드 고무조성물 {Tread Rubber Composition for Cure Time Shorting and Cut Chip}

타이어를 이루는 각 부분의 요구성능은 사용용도 및 위치에 따라서 크게 다른데 그 중 노면과 타이어가 직접 접촉하는 타이어의 트레드 부위는 젖은 노면에서의 제동력, 내마모성, 내컷앤칩, 내크랙(crack)성능 등 많은 요구성능이 필요하며, 타이어가 사용되는 차량의 종류 및 용도, 타이어의 취부 위치에 따라서 그 요구성능의 정도는 각기 차이가 있다.

대형차량용 타이어의 트레드 고무의 요구특성은 내마모성 및 컷앤칩 성능이 중요시되어 내마모성이 좋은 합성고무를 발연특성이 좋은 천연고무와 혼합하여 사용하지만 많은 고무의 부피로 인해 낮은 가류온도와 장시간의 가류로 인해 생산성이 하락하는 결과를 보였다. 더구나 합성고무는 가황반응 시간의 지연으로 인해서 장애요인으로 작용한다. 이를 개선하기 위해서 많은 가황촉진제가 사용되고 있지만가황촉진제는 가황시간을 빠르게 하면서도 고무의 스코치(Scorch) 시간도 단축시키는 역할을 한다.

CBS(N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide), TBBS, MBS(N-Oxydiethylene-2-benzothiazolylsulfenamide, DIBS 같은 설펜아미드(Sunfenamides)계의 가황촉진제들은 가류시간을 빠르게 하면서도 지연효과가 있으나 그 효과가 미비하고, 빠른 가류시간을 요하는 경우에는 테트라에틸티우람디설파이드(Tetra ethyl thiuram disulfide, 이하 TETD라 한다.), 테트라메틸티우람디설파이드(Tetra methyl thiuram disulfide, 이하 TMTD라 한다.), 테트라메틸티우람모노설파이드 (Tetra methyl thiuram monosulfide, 이하 TMTM라 한다.) 같은 티우람(Thiurams) 계열의 가류촉진제가 사용된다. 하지만 많은 가류촉진제의 사용으로 인하여 고무의 압출 중 스코치로 인한 불량이 발생하고 있어 이를 방지하기 위해 가류지연제를 추가로 사용하기도 한다.

다량의 가류촉진제의 사용으로 인해 고무의 내컷앤칩 성능이 하락하는 경향을 나타내기 때문에 이를 개선하기 위하여 가류시간은 빠르게 하고, 스코치 시간은 지연시키면서 내컷앤칩 성능은 유지시켜 주는 고무가 필요하다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제점을 해결하기 위해 원료고무로 천연고무와 합성고무의 혼합물에 가황촉진제로 테트라이소부틸티우람모노설파이드 (Tetraisobutyl thiuram monosulfide, Curerite-IBM(이하 C-IBM이라 한다.)와 설펜아미드계 가황촉진제인 TBBS를 적절히 혼합한 후 징크 2-머캅토톨루-이미다졸(Zinc 2-mercaptotolu-imidazole, Vanox ZMTI(이하 V-ZMTI라고 한다.)을 첨가함으로써 가황시간을 단축하면서도 내컷앤칩 성능을 유지하는 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 가황시간을 빠르게 하고 스코치 시간을 연장시키면서 컷앤칩 성능을 유지시키는 트레드 고무조성물은 원료고무로 천연고무와 합성고무를 사용하고 일반적으로 사용하는 공지의 타이어 고무조성물을 사용하는데 공지의 조성물 중에 가황촉진제로 C-IBM와 설펜아미드계 TBBS((N-t-butyl-2)-benzothiazolylsulfenamide)를 적절히 혼합한 후 여기에 다시 V-ZMTI를 사용한다.

합성고무로 스타이렌-부타디엔 고무(SBR)를 사용할 때 SBR 사용량이 50 phr 이상이면 높은 발열으로 인해 트레드 고무로써 적합하지 않다. 따라서 합성고무로 SBR 사용시 원료고무로 천연고무 50∼100 phr, SBR 0∼50 phr을 서로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 한편 SBR은 천연고무에 비해 가황시간이 길어서 생산성의 하락문제가 있으므로 가황촉진제의 종류 및 사용량을 적당하게 사용해야 하는데 가황촉진제로 설펜아이드계인 TBBS를 다량 사용하면, 가황시간의 단축효과가 적고, 티우람계인 TMTD을 사용하면 가황시간의 단축효과는 우수하지만 스코치 시간이 단축되며 또한 유해물질로서 법적 규제물인 니트로아민(nitroamine)을 발생시킨다.

본 발명에서는 가황촉진제는 설펜아미드계인 TBBS를 사용하고 상기에서 언급한 TBBS의 문제점을 해결하기 위하여 C-IBM을 적절히 혼합하여 사용한다.

C-IBM을 사용하면 가황시간은 단축되면서도 스코치 시간은 연장되면서 300% 신율이 증가하여 컷앤칩 성능이 하락한다는 단점이 있지만 설펜아미드계 촉진제인 TBBS 0.05 phr당 C-IBM 0.1 phr을 증량하여 사용하면 가황시간의 단축효과도 크면서 스코치 시간은 오히려 길어지지만 내컷앤칩 성능은 하락한다. 이를 개선하기 위하여 V-ZMTI를 같이 배합하여 이를 개선할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 C-IBM과 TBBS의 가황촉진제를 적절히 조합하여 사용한 결과 가황시간이 단축되어 생산성을 증가시키면서도 V-ZMTI를 사용하여 내컷앤칩 성능이 하락하지 않는 결과가 나타났는데 사용량은 C-IBM은 0.1∼0.5 phr, 설펜아미드계 TBBS 가황촉진제를 0.2∼0.9 phr를 서로 적절히 혼합하여 사용하는 것이 적당하였다. 또한 V-ZMTI는 0.5∼2.0 phr 범위내에서 사용하였을 경우에 좋은 결과를 보였다. 한편 아래의 표 1에 본 발명에서 사용한 C-IBM과 V-ZMTI의 특성에 대하여 나타내었다.

표 1. C-IBM과 V-ZMTI의 특성

항 목	MAKER	특 성	비 고
Curerite-IBM(Tetraisobutyl thiuram monosulfide)	B.F.GOODRICH	-. 긴 스코치-. 빠른 경화속도	촉진제
Vanox ZMTi(Zinc 2-mercaptotolu-imidazole)	R. T.VANERBILT	-. 낮은 모듈러스-. 높은 찢어짐-. 피로저항이 좋다.	항산화제

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

< 실시예 1 >

천연고무 70 phr, SBR 30 phr로 구성된 원료고무 100 phr에 대하여 산화아연 (ZnO-S) 4 phr, 카본블랙 50 phr, 스테아린산(S/A) 1 phr, 일반적으로 사용하는 열노화방지제 2 phr, 일반적으로 사용하는 오존노화방지제 2 phr, 왁스(Wax) 1 phr, 오일 3 phr, 황(S) 1.8 phr, TBBS 0.6 phr을 사용하여 트레드 고무 시편을 제조하였으며 이 트레드 고무 시편의 레오미터, 무니점도, 경도, 300% 모듈러스, 신율 (Rebound), 피코(PICO), 컷앤칩 등의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

< 실시예 2 >

TBBS 0.44 phr을 사용하고 C-IBM 0.2 phr 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이하여 트레드 고무 시편을 제조하였고 이들의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

< 실시예 3 >

V-ZMTI 1.0 phr, TBBS 0.55 phr 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이하여 트레드 고무 시편을 제조하였고 이들의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

< 실시예 4 >

V-ZMTI 1.0 phr, TBBS 0.44 phr, C-IBM 0.15 phr 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이하여 트레드 고무 시편을 제조하였고 이들의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

< 실시예 5 >

원료고무를 천연고무 50 phr, SBR 50 phr로 하고 V-ZMTI 1.0 phr, TBBS 0.55 phr, C-IBM 0.2 phr 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이하여 트레드 고무 시편을 제조하였고 이들의 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2. 실시예에 따른 트레드 고무조성물 및 이들의 물성결과

구 분	실시예 1	실싱예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
천연고무	70.00	70	70	70	50
SBR	30.00	30	30	30	50
ZNO-S	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00
카본	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00
S/A	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
열노화방지제(RD)	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
오존노화방지제(6PPD)	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
WAX	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
오일	3.00	3.00	3.0	3.0	3.0
V-ZMTI	-	-	1.00	1.0	1.00
S	1.80	1.80	1.80	1.80	1.80
TBBS	0.60	0.44	0.55	0.44	0.55
C-IBM	-	0.20	-	0.15	0.20
레오미터@145℃	T40(분)	18.2	16.7	16.4	15.1	16.5
레오미터@145℃	총가류시간(분)	35.2	23.5	35.8	21.8	32.4
무니점도@125℃	T5(분)	30.9	37.5	29.8	33.2	31.0
무니점도@125℃	T35(분)	37.2	41.3	33.0	36.1	40.5
인장물성	경도(Saore A)	64	64	63	65	63
	300%모듈러스(kg/cm²)	89	90	82	88	87
	신율(%)	660	635	695	676	632
발열특성(℃)	26.0	25.4	26.9	26.3	25.3
반발특성(%)	32.9	33.7	33.4	32.3	33.6
PICO(mg)	26.5	25.5	28.0	26.0	26.5
컷앤칩(Cut Chip)	1.60	1.57	1.29	1.31	1.24
디마티아 피로특성(가로/세로, mm)	3.2/4.5	10.7/7.1	2.2/3.8	3.5/4.6	3.9/4.8

V-ZMTI를 첨가한 본 발명의 트레드 고무조성물은 가류시간은 빠르면서도 물성을 유지할 수 있으며 특히 내컷앤칩 특성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

천연고무 50∼100 phr, 스티렌-부타디엔 고무 최대 50 phr로 이루어진 원료고무 100 phr에 있어서, 가황촉진제로 테트라이소부틸티우람모노설파이드 0.1∼0.5 phr, (N-t-부틸-2)-벤조티아졸릴설펜아미드(TBBS) 0.2∼0.9 phr, 징크 2-머캅토톨루-이미다졸 0.5∼2.0 phr을 사용함을 특징으로 하는 가황시간의 단축 및 컷앤칩 성능을 유지시킨 트레드 고무조성물