KR100357049B1 - Hard Apes Rubber Composition for Tire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 비드부를 구성하는 하드에이펙스 고무로서 고경도, 내열특성이 우수한 고무조성물로서 원료고무 100중량부를 기준으로 황과 촉진제의 첨가비가 1.5중량부/2.5중량부 ∼ 3.0중량부/1.5중량부인 고무조성물로 구성되어진다.The present invention is a hard apex rubber constituting the tire bead portion, a rubber composition having excellent hardness and heat resistance properties, and the addition ratio of sulfur and accelerator is 1.5 parts by weight / 2.5 parts by weight-3.0 parts by weight / 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. It consists of a rubber composition.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명의 고무조성물은 환경규제물질인 디몰포릴디설파이드를 사용하지 않고도 내열노화특성을 개선함으로써 타이어의 내구력을 향상시킬 수 있게 하고 또한 디몰포릴디설파이드를 사용하지 않으므로 인체에 유해한 나이트로사민(Nitrosamine)을 근본적으로 차단할 수 있는 환경친화적인 고무조성물을 제공한다.By the above configuration, the rubber composition of the present invention can improve the durability of the tire by improving the heat aging characteristics without using the dimorpholyl disulfide, which is an environmental regulatory substance, and also does not use dimorpholyl disulfide. It provides an environmentally friendly rubber composition that can fundamentally block rosamine (Nitrosamine).
Description
본 발명은 타이어 비드부를 구성하는 하드에이펙스 고무로서 고경도, 내열특성이 우수한 고무조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition having excellent hardness and heat resistance as a hard apex rubber constituting the tire bead portion.
래디알 타이어의 경우 도로 포장이 좋아지고 또한 고속장거리 운행이 증가함에 따라 고온 발열에 의한 비드부위의 고무가 열 노화에 의해 물성이 하락되어 조기탈착 하는 등의 문제가 발생하고 있다. 상기 비드부는 비드, 하드에이펙스, 소프트에이펙스 등으로 구성되어 있으며, 기존의 하드에이펙스(HARD-apex)의 경우 다른부위와의 접착특성을 좋게 하기 위하여 천연고무 100중량부를 단독으로 사용하며, 고경도 고무를 얻기 위하여 표면적이 큰 카본블랙을 약 65중량부, 그리고 황을 최소한 2.0중량부 이상으로 과량을 적용하고 있으며 내열노화특성을 부여하기 위하여 모노-황(Mono-sulfide)결합을 유도하는 황결합 공여체 화합물로서 디몰포릴디설파이드(Dimorpholine disulfide)를 주로 사용하고 있다.In the case of radial tires, road pavement improves and high-speed long-distance operation increases, causing problems such as early detachment due to deterioration of physical properties due to heat aging of rubber at the bead area due to high temperature heat. The bead part is composed of bead, hard apex, soft apex, etc. In the case of the existing hard apex (HARD-apex) to use 100 parts by weight of natural rubber alone to improve the adhesive properties with other parts, high-hardness rubber Sulfur-bonded donor which induces mono-sulfide bond to give heat-resistant carbon black with a large surface area of about 65 parts by weight and at least 2.0 parts by weight of sulfur. Dimorpholine disulfide is mainly used as a compound.
하지만 상기 디몰포릴디설파이드 화합물은 인체에 유해한 니트로사민 (Nitrosamine)을 유발하는 환경유해물질로 현재 서유럽지역에서는 이러한 약품을 사용한 경우 수입을 제한하는 등의 조치를 취하고 있으며, 뿐만 아니라 범세계적으로도 그 사용량을 줄이기 위한 법제화가 추진중에 있다.However, the dimorpholyl disulfide compound is an environmentally harmful substance that causes harmful nitrosamine (Nitrosamine) to the human body and is currently taking measures such as restricting imports when using such drugs in Western Europe. Legislation is under way to reduce it.
본 발명자는 상기 디몰포릴디설파이드 화합물을 사용하지 않으면서 타이어의 내구력을 개선하는 방안을 모색하던 중 기존 가류계에서 사용하던 황과 촉진제의 첨가량을 변경적용하면 열노화특성이 현저하게 개선될 수 있다는 사실을 알아내고서 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention seek to improve tire durability without using the dimorphyl disulfide compound, and the fact that the thermal aging characteristics can be remarkably improved by changing the amount of sulfur and accelerator used in conventional vulcanization systems. After finding out the present invention was completed.
이에 따라 본 발명의 목적은 환경유해물질로 알려진 디몰포릴디설파이드를 사용하지 않고 타이어의 주행 중 발생하는 열에 의한 내열륵성과 파열 및 굴곡특성(blow-out & flexibility)을 개선하는 새로운 가교계를 적용한 하드에이펙스 고무조성물을 제공하는데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to apply a new crosslinking system that improves heat resistance and rupture and blow-out characteristics due to heat generated while the tire is running, without using dimorphyl disulfide, which is known as an environmentally harmful substance. To provide an apex rubber composition.
도 1은 하드에이펙스 부위를 보여주는 타이어 단면도.1 is a cross-sectional view of a tire showing a hard apex part.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1: 하드에이펙스 2: 소프트 에이펙스1: Hard Apex 2: Soft Apex
3: 비드 4: 림3: bead 4: rim
본 발명은 황과 촉진제를 소정의 함량비로 조정함으로써 기존의 황결합공여체인 디몰포릴디설파이드의 적용을 배제한 하이펙스 고무조성물임을 내용으로 한다.The present invention is a high-pex rubber composition excluding the application of the existing sulfur-bonding donor dimorphoryl disulfide by adjusting the sulfur and the accelerator in a predetermined content ratio.
도 1은 타이어의 하드에이펙스(1)를 나타내고 있다. 하드에이펙스(1)는 타이어의 림(4)과 소프트 에이펙스(2) 사이에 위치한 부위로서 인접부분과 접착특성이 좋아야 하고 특히 내열노화특성, 고경도, 내굴곡 특성 및 내 압축율이 좋을 것이 요구된다. 한편 도면부호 3은 하드에이펙스(1)와 결합된 비드를 나타낸다.1 shows a hard apex 1 of a tire. The hard apex (1) is a part located between the tire rim (4) and the soft apex (2), and should have good adhesion properties with the adjacent part, and in particular, it is required to have good heat aging characteristics, high hardness, bending resistance, and compression ratio. . Meanwhile, reference numeral 3 denotes beads coupled with the hard apex 1.
본 발명의 하드 에이펙스 고무조성물은 타 부위와의 접착특성을 좋게하기 위하여 천연고무 100중량부를 단독으로 사용하며, 보강충진제로 표면적이 큰 카본블랙을 약 60∼80중량부, 공정오일 3∼10중량부, 활성제로서 스테아린산을 1∼3중량부, 아연화(ZnO) 5∼10 중량부와 기타 가소제, 연화제, 노방제 등과 함께 황과 촉진제가 소정의 조성비로 첨가되어진다. 상기 하드에이펙스 고무조성물을 구성하는 성분들 중 황과 촉진제를 제외하고는 모두 공지의 성분 및 조성비를 사용한 것이므로 이하 황과 촉진제에 한하여 상세히 설명하고자 한다.The hard apex rubber composition of the present invention uses 100 parts by weight of natural rubber alone in order to improve the adhesive properties with other parts, and has about 60 to 80 parts by weight of carbon black having a large surface area as a reinforcing filler and 3 to 10 parts by weight of process oil. In addition, sulfur and an accelerator are added at a predetermined composition ratio together with 1 to 3 parts by weight of stearic acid, 5 to 10 parts by weight of zinc (ZnO), other plasticizers, softeners, preservatives, and the like as an active agent. Among the components constituting the hard-apex rubber composition, except for sulfur and accelerators, all known components and composition ratios are used, and thus only sulfur and accelerators will be described in detail below.
본 발명에 사용가능한 황원료는 유리황 대신에 오일이 처리된 70∼90% 황, 바람직하기로는 80% crystax sulfur로서 이는 가황제로서 공정 안정성의 측면을 고려하여 결정한 것이다. 상기 황의 첨가량은 원료고무 100중량부를 기준으로 하여 1.5∼3.0중량부가 바람직하며, 만일 황의 첨가량이 1.5중량부 미만인 경우에는 하드 에어펙스의 요구물성을 충족시키기 곤란하며, 3.0중량부를 넘게 되면 내굴곡 특성, 공정안정성 및 내열특성의 하락을 초래하게 되어 바람직하지 않다.The sulfur raw material usable in the present invention is 70-90% sulfur, preferably 80% crystax sulfur, in which oil is treated instead of free sulfur, which is determined in consideration of process stability as a vulcanizing agent. The amount of sulfur added is preferably 1.5 to 3.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber, and if the amount of sulfur is less than 1.5 parts by weight, it is difficult to meet the required physical properties of the hard airpex, and if it exceeds 3.0 parts by weight, the bending resistance However, this is undesirable because it leads to a decrease in process stability and heat resistance.
또한 본 발명에서 사용가능한 촉진제로는 N-시클로헥실 2-벤조티아질설펜아미드 또는 N-터셔리부틸 2-벤조티아졸설펜아미드 등이 있으며, 이들은 당업계에서 관용적으로 사용되고 있는 물질로서 이 이외의 동일한 기능을 수행하는 화합물을 사용하더라도 무방하다. 상기 촉진제의 첨가량은 원료고무 100 중량부를 기준으로 하여 1.5∼2.5 중량부가 바람직하며, 만일 1.2 중량부 미만일 경우에는 내열특성의 개선을 기대할 수 없으며, 2.5 중량부를 넘게 되면 내굴곡 및 피로특성의 하락을 초래하게 되어 바람직하지 않다.In addition, the promoters usable in the present invention include N-cyclohexyl 2-benzothiazylsulfenamide or N-tertiarybutyl 2-benzothiazolesulfenamide, and these are conventionally used materials in the art. You may use a compound which performs the same function. The amount of the accelerator added is preferably 1.5 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber. If the amount is less than 1.2 parts by weight, the improvement of the heat resistance is not expected. It is not desirable to cause.
기존의 황결합공여체를 사용하지 않고도 타이어의 내구력이 증진될 수 있도록 하기 위하여는 고무조성물에 첨가되는 상기의 황과 촉진제의 조성비를 일정 범위로 조정할 것이 요구되어진다. 기존의 고전적인 가류계는 황과 촉진제의 조성비가 3:1로서 이러한 조성하에서는 고무의 모듈러스의 하락 및 열노화 특성이 현저히 하락하게 되므로 반드시 디몰포릴디설파이드와 같은 황결합공여체가 첨가되어야만 한다.In order to improve the durability of the tire without using a conventional sulfur-bonded donor, it is required to adjust the composition ratio of the sulfur and the accelerator added to the rubber composition to a certain range. In the conventional classical vulcanization system, the composition ratio of sulfur and accelerator is 3: 1, and the sulfur modulus and the thermal aging characteristics of the rubber are remarkably deteriorated under such a composition. Therefore, a sulfur binding donor such as dimorphyl disulfide must be added.
본 발명은 상기와 같이 기존의 고전적인 가류계와는 달리 첨가되는 촉진제의 함량을 증가시켜 황/촉진제의 비율을 1.5/2.5 ∼ 3.0/1.5로 조정함으로써 가교계의 열적 안정성을 확보하고 또한 상기 범위내에서 사용자의 요구수준에 따라 원하는 물성을 황과 촉진제의 혼합량을 조절하는 것에 의해 용이하게 얻을 수 있다.The present invention, unlike the conventional classical vulcanization system as described above, by increasing the content of the added accelerator to adjust the ratio of sulfur / accelerator to 1.5 / 2.5 ~ 3.0 / 1.5 to ensure the thermal stability of the cross-linking system and also in the above range Desired physical properties can be easily obtained by adjusting the amount of sulfur and accelerator mixed in accordance with the user's level of demand within.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 하나 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
<실시예 1><Example 1>
원료고무로 천연고무(SMR-5CV) 100 중량부를 기준으로 카본블랙(N330) 70 중량부, 오일 5중량부, 산화아연 7 중량부, 스테아린산 1중량부, B-18-S(포름알데히드 레진) 및 노방제(아민계) 8.5 중량부, Cyrez-964 2.5 중량부, 80% 황 3.0중량부, 촉진제(N-터셔리부틸 2-벤조티아졸설펜아미드) 1.0 중량부를 밴버리 믹서에 혼합하여 160℃에서 방출하였다. 상기 실시예 1에서는 기존의 황/촉진제의 혼합비를 그대로 따르고 다만 디몰포릴디설파이드(Sulfasan-R:상품명)를 사용하지는 않았다.70 parts by weight of carbon black (N330), 5 parts by weight of oil, 7 parts by weight of zinc oxide, 1 part by weight of stearic acid, B-18-S (formaldehyde resin) based on 100 parts by weight of natural rubber (SMR-5CV) as a raw material rubber And 8.5 parts by weight of an aerosol (amine), 2.5 parts by weight of Cyrez-964, 3.0 parts by weight of 80% sulfur, and 1.0 parts by weight of accelerator (N-tertiarybutyl 2-benzothiazolesulfenamide) in a Banbury mixer. Emitted at In Example 1, the mixing ratio of the existing sulfur / promoting agent was followed as it is, but dimorpholyl disulfide (Sulfasan-R: trade name) was not used.
생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Physical properties of the resulting rubber composition was carried out in accordance with the ASTM standard specifications, and the composition ratios and characteristics test results of the rubber composition are shown in Table 1.
<실시예 2><Example 2>
촉진제를 1.5 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Except for adding 1.5 parts by weight of the accelerator was carried out in the same manner as in Example 1, the physical properties of the rubber composition produced in accordance with the ASTM standard specifications, the composition ratio and characteristics test results of the rubber composition in Table 1 Indicated.
<실시예 3><Example 3>
80% 황을 2.75 중량부 첨가하고, 촉진제를 1.5 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Except for 2.75 parts by weight of 80% sulfur and 1.5 parts by weight of the accelerator was added in the same manner as in Example 1, wherein the physical properties of the resulting rubber composition was carried out according to the ASTM standard, rubber composition Table 1 shows the component ratios and characteristics of the test results.
<실시예 4><Example 4>
80% 황을 2.50중량부 첨가하고, 촉진제를1.5 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Except that the addition of 2.50 parts by weight of sulfur and 1.5 parts by weight of 80% sulfur was carried out in the same manner as in Example 1, wherein the physical properties of the resulting rubber composition was carried out according to the ASTM standard, rubber composition Table 1 shows the component ratios and characteristics of the test results.
<실시예 5>Example 5
80% 황을 2.75 중량부 첨가하고, 촉진제를 2.0 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Except that 2.75 parts by weight of 80% sulfur and 2.0 parts by weight of the accelerator was added in the same manner as in Example 1, wherein the physical properties of the resulting rubber composition was carried out in accordance with the ASTM standard, rubber composition Table 1 shows the component ratios and characteristics of the test results.
<비교예>Comparative Example
기존 가류계로서 디몰포릴디설파이드(Sulfasan-R:상품명) 1.0 중량부를 첨가하여 주는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무조성물의 성분비 및 특성시험 결과를 표 1에 나타내었다.Except for adding 1.0 parts by weight of dimorpholyl disulfide (Sulfasan-R: brand name) as a conventional vulcanizing system was carried out in the same manner as in Example 1, the physical properties of the resulting rubber composition was carried out in accordance with ASTM standard standards , The composition ratio of the rubber composition and the results of the characteristic test are shown in Table 1.
<표 1> 고무조성 및 물성시험결과<Table 1> Rubber composition and physical property test results
상기 표 1에 나타난 바와 같이 기존의 황/촉진제 비를 유지한 채 Sulfasan-R을 사용하지 않은 실시예 1의 고무는 모듈러스 및 열 노화특성이 현저하게 하락되어 있음을 확인할 수 있다. 반면에 Sulfasan-R의 적용을 배제하고 황/촉진제 비를 변경적용한 실시예 2∼5의 고무는 고온가류시 내열노화특성, 내발열 및 파열특성이 현저하게 개선되어 있음을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the rubber of Example 1, which does not use Sulfasan-R while maintaining the existing sulfur / promoter ratio, can be seen that the modulus and heat aging characteristics are significantly reduced. On the other hand, it can be seen that the rubbers of Examples 2 to 5 in which the sulfur / promoter ratio was applied without the application of Sulfasan-R were significantly improved in heat aging characteristics, heat generation and rupture characteristics at high temperatures.
<시험예><Test Example>
비교예와 실시예 3의 고무조성물을 트럭버스용 타이어(11R22.5 973 pattern)에 적용하여 비드 부위의 내구력을 시험한 결과를 표 2에 나타내었다.The rubber composition of Comparative Example and Example 3 was applied to a truck bus tire (11R22.5 973 pattern) to test the durability of the bead site is shown in Table 2.
<표 2> 비드 부위 내구력 시험결과<Table 2> Bead endurance test results
* BAB(Bead above Burst)test: 공기압 80에서 40km/h로 주행시 시간에 따른 Load index를 변화시키면서 사고시까지 걸리는 시간을 측정한 것임.* BAB (Bead above Burst) test: Measures the time it takes for an accident while varying the load index with time when driving from 80 to 40 km / h.
상기 표 2에서 나타난 바와 같이 황/촉진제 = 2.5/1.5 비로 적용한 본 발명의 타이어가 비교예인 기존의 것보다 내구력 특성이 상대적으로 우수하게 나타났다.As shown in Table 2, the tire of the present invention applied at a ratio of sulfur / accelerator = 2.5 / 1.5 has a relatively superior durability property than the conventional one as a comparative example.
본 발명은 환경규제물질인 디몰포릴디설파이드를 사용하지 않고도 내열노화특성을 개선함으로써 타이어의 내구력을 향상시킬 수 있게 한다. 또한 본 발명은 디몰포릴디설파이드를 사용하지 않으므로 인체에 유해한 나이트로사민 (Nitrosamine)을 근본적으로 차단할 수 있는 환경친화적인 고무조성물을 제공한다.The present invention can improve the durability of the tire by improving the heat aging characteristics without using the dimorpholyl disulfide which is an environmental regulatory material. In addition, the present invention provides an environmentally friendly rubber composition that can fundamentally block nitrosamine (Nitrosamine) harmful to the human body because it does not use dimorphyl disulfide.
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- 2000-03-14 KR KR1020000012741A patent/KR100357049B1/en not_active IP Right Cessation
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