KR100359662B1 - 섬유코드와접착성이좋은변형sbr고무조성물 - Google Patents

Abstract

타이어의 섬유코드와 접착되는 카카스고무를 조성함에 있어 SBR 중에 있는 스티렌의 벤젠링의 파라위치에 카르복실산기, 아민기 등을 도입한 변형 SBR을 천연고무에 혼합조성하므로써 섬유코드와 카카스 고무의 접착효과를 강화시키었다.

Description

섬유코드와 접착성이 좋은 변형 SBR 고무조성물

본 발명은 타이어 섬유코드인 나일론 6, 나일론 66, 레이온, 케블라(아라미드계), 폴리에스터등 섬유코드와 고무와의 접착력을 향상시키는, 변형된 SBR을 함유한 고무조성물 예를들면 카카스 고무조성물에 관한 것이다.

통상 고무와 섬유코드와의 접착을 좋게 하기 위해 섬유코드를 디핑용액에 담궈 피막을 입혀 고무와 접착시키는데, 접착제인 디핑용액의 주요성분은 레조시놀 포름알데히드와 라텍스로 구성되며 라텍스성분은 부타디엔, 스티렌, 2 비닐피리딘이고, 이들을 알카리 분산성 수용액에 용해시켜 사용한다. 이러한 방법은 섬유코드와 고무와의 접착에서 접착제 자신끼리는 수소결합과 물리적 상호잠김, 확산으로 접착력이 비교적 강하게 유지되며, 섬유코드와도 수소결합, 확산, 쌍극자 상호작용으로 접착력이 비교적 강하게 유지되나, 고무와 접착제간에는 물리적 상호잠김과 확산으로 상대적으로 낮은 접착력을 유지하게 된다.

이와같이 접착제와 카카스 고무간에 접착력이 약하게 이루어짐으로써 타이어의 성능에 가장 중요한 섬유코드와 고무와의 접착 부위에서 분리되는 현상이 발생하여 타이어의 수명을 단축함은 물론 사고의 위험성까지 내포하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 개선한 것으로 이하 이를 상세히 설명한다.

본 발명은 변형된(Modified) 스티렌 부타디엔 고무를 섬유코드와 접착하는 카카스 고무에 첨가 배합하여 접착제인 레조시놀 포름알데히드라텍스와의 강한 수소결합(H-adhesive)을 형성시켜 접착력을 향상시킨 것이다. 변형된 스티렌부타디엔 고무는 그 고무를 구성하고 있는 스티렌의 벤젠링의 파라(para) 위치에 접착제와 수소결합을 할 수 있는 작용기인 카르복실산, 아민기, 알콜기, 니트릴기 할로겐, 아미드, 아실기, 에스테르, 케톤, 알데히드를 도입한것을 말한다.

이와같이 카카스고무조성물에 변형 SBR을 첨가조성하므로써 접착제와 카카스 고무간에 접착력은 물리적 상호 잠김과 확산외에 강한 수소결합으로 결합 접착하게 됨으로써 섬유코드와 접착제 내지는 접착제 상호간의 접착력에 상당하는 접착력을 가지게 되어 결과적으로 섬유코드와 카카스 고무와의 접착력이 증대 되는 것이다.

본 발명의 작용효과를 화학 구조식을 통하여 좀더 상술하면 구조식(I)로 표시되는 SBR 고무에 구조식(II)로 표시되는 변형 SBR을 만든다.

여기에서는 Z는

등이 있다.

변형된 스티렌 부타디엔을 만드는 방법은 일반화된 방법으로 스티렌 모노머와 부타디엔 모노머를 공중합시켜 다리결합된(cross-linked) 폴리스티렌 부타디엔고무를 만든 다음 스티렌의 벤젠고리의 파라위치에 작용기들을 도입할 수 있는 적절한 용매와 반응시약을 선정해 친액성 치환반응을 통해 도입할 수 있다. 이때 스티렌과 부타디엔의 무게 함량비는 중량비가 1:9∼1:1인 것이 좋다.

스티렌 함량이 이보다 높아지면, 유리전이온도가 높아지며 유동성이 적어 타이어의 굴신운동에 의한 높은 발열과 피로의 증가로 고무의 물성이 현저히 낮아지며, 스티렌함량이 이보다 적어지면, 유연하고 유동성이 커지므로 유리전이온도는 낮아져 타이어의 물성에는 유리하지만 고무와 접착제간의 수소결합 약화로 접착력이 약한 결과를 가져오게 된다.

변형된 SBR 고무를 저 발열특성 고무인 천연고무와 배합하여 사용할 경우, 변형 SBR을 10∼50중량% 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 이는 변형 SBR의 함량이 10중량% 미만이면, 고무가 유연하고 유동성이 커지므로 유리전이온도는 낮아져 타이어의 물성에는 유리하지만, 고무와 접착제간의 수소결합 약화로 접착력이 약한 결과를 가져오게 되며, 50중량%를 초과하면, 접착제와 고무간의 수소결합에 의한 접착력의 증가를 가져오지만 유리전이온도가 높아지고 유동성이 적어 타이어의 굴신운동에 의한 높은 발열과 피로의 증가로 고무의 물성이 현저히 낮아지는 불리한 효과를 가져온다.

변형된 SBR을 카카스 고무에 배합한 경우와 그렇지 아니한 경우의 접착력에작용하는 요인들은 아래와 같다.

변형 SBR 고무를 배합하지 아니한 경우

변형된 SBR 고무를 배합한 경우

접착제 상호간의 접착은 접착제 자신끼리의 수소결합과 물리적 상호잠김, 확산으로 접착력이 유지된다.

접착제는 레조시놀 포름알데히드수지와 라텍스로 구성되어 있으며 다시 라텍스는 모노머인 부타디엔, 스티렌, 2-비닐 피리딘으로 구성되어 있어 접착제 자신끼리는 수소결합과 물리적인 상호잠김(physical interlocking)으로 접착력을 유지하며 섬유코드의 표면에 코팅된 접착제와는 수소결합과 확산(diffusion) 그리고 쌍극자 상호작용으로 접착력을 유지하며 고무와 접착제간에는 물리적 상호잠김, 확산으로 결합이 유지되고 있으나, 카카스 고무에 변형 SBR을 첨가조성한 경우에는 이 변형 SBR의 구조중에 있는 스티렌의 벤젠고리의 파라 위치에 카르복실산, 아민기, 할로겐, 니트릴기, 아미드기, 아실기, 에테르, 에스테르, 알데히드기, 케톤기가 도입되어 있으므로 접착제와 강한 수소결합을 형성할 수 있어 섬유코드와 접착제와 고무와의 접착력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

비교예(통상의 방법)

천연고무에 가류제, 보강제, 가류촉진제등 고두약품을 가하여 카카스 고무조성물을 조성하고 섬유코드로서는 나일론코드를 사용하여 섬유코드와 카카스고무를 가류접착 시켰다.

실시예(1, 2, 3)

비교예에서 천연고무만을, 천연고무/변형 SBR로 대체하여 천연고무에 변형 SBR의 배합비를 90/10, 70/30, 50/50으로 각각 다르게 배합하여 실시예 1, 2, 3으로 하고 다른 조건을 비교예와 똑같이 가류접착시켜 아래표와 같은 시험결과를 얻었다. 이때 변형 SBR의 Z=COOH 이었다.

※ 고무부착율은 고무와 섬유코드와의 접착상태를 %로 나타냄.

※ 결합력의 단위는 kgf/inch 임.

※ 열노화는 105 에서 3일동안 오븐에 방치한것임.

천연고무 (NR)에 대해 변형된 SBR의 무게비가 증가할수록 노화시키지 않은 상태에서는 고무와 섬유코드간의 고무부착율과 결합력이 점차적으로 증가하였다. 즉 NR=100에 대해 NR 변형된 SBR=50/50의 결합력이 약 13% 증가한 결과를 얻었다. 열노화 조건에서도 NR=100에 대한 NR 변형된 SBR=50/50의 고무 부착율이 60% 증가하는 섬유코드와 고무와의 접착력이 향상된 결과를 얻었다.

마찬가지로 위의 실시예에서 사용한 동일한 시료로 가류시켜 물적특성을 비교하여 그 결과치를 다음 표로 나타내었다.

위의 표에서 보는 바와 같이 비교예에 대해 변형된 SBR의 양을 변경시킨 경우 물성은 인장강도(Tensile strength) 및 탄성(Rebound)은 다소 우수하며 발열특성은 약간 떨어짐을 보여 주었다.

Claims (3)

1. 고무에 가류제, 보강제, 가류촉진제를 포함하는 고무약품을 가하여 섬유코드와 접착하는 카카스 고무를 조성함에 있어서, 고무는 천연고무에 변형 SBR 10∼50중량%가 함유된 고무임을 특징으로 하는 섬유코드와 접착성이 좋은 변형 SBR 고무조성물.
2. 제1항에 있어서, 변형 SBR은 SBR의 스티렌의 벤젠링의 파라 위치에 카르복실산기, 아민기, 알콜기, 니트릴기, 할로겐아미드, 아실기, 에스테르, 케톤, 알데하이드기가 도입된 것임을 특징으로 하는 섬유코드와 접착성이 좋은 변형 SBR 고무조성물.
3. 제 1 또는 2항에 있어서, SBR은 스티렌과 부타디엔의 중량비가 1:9∼1:1 임을 특징으로 하는 섬유코드와 접착성이 좋은 변형 SBR 고무조성물.