KR100442777B1 - 타이어용 천연고무 배합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어용 천연고무 배합물에 관한 것으로 보다 상세하게는 가류제로 디큐밀 퍼옥사이드를 사용하고, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드(MDPBMI) 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드(PBMI)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연고무 배합물에 관한 것이다.
본 발명은 가류제로 디큐밀 퍼옥사이드를 사용하고 가류보조제를 첨가하여 타이어를 경화시킴으로써 열적 안정성을 향상시켜 고온에서의 물성 유지하고, 고온가류시 악취가 없는 타이어용 천연고무 배합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

타이어용 천연고무 배합물{Natural rubber compound for tire}
본 발명은 타이어용 천연고무 배합물에 관한 것으로 보다 상세하게는 가류제로 디큐밀 퍼옥사이드를 사용하고, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드(MDPBMI) 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드(PBMI)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연고무 배합물에 관한 것이다.
종래 타이어 제조시 가류제는 유황을 이용하였으나 유황을 이용한 가류는 화학반응에 의해 C-S, S-S 결합을 유도하지만 이들의 결합에너지가 낮아 열적 안정성이 저하되어 고온에서 물성이 하락하는 문제가 있다.
본 발명은 상기에서 문제점을 해결하기 위하여 유황 대신 가류제로 디큐밀 퍼옥사이드를 사용하고 가류보조제를 첨가하여 타이어를 경화시킴으로써 열적 안정성을 향상시켜 고온에서의 물성 유지하고, 고온가류시 악취가 없는 타이어용 천연고무 배합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 타이어용 천연고무 배합물은 공지의 천연고무 배합물에 있어서, 천연고무 100 phr에 대하여 가류제로 분자량이 270.00∼270.99이고, 순도가 98% 이상인 디큐밀 퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)를 0.5∼1.3 phr, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드(1-1(Methylene di-4, 1-Phenylene)-Bismaleimide, MDPBMI) 0.5∼2.0 phr, 1,4-페닐렌 비스말레이미드(1,4-Phenylene Bismaleimide, PBMI) 0.5∼2.0 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 가류제는 천연고무 100 phr에 대하여 0.5 phr 미만 사용시 가류도가 너무 낮은 문제가 있고, 1.3 phr 초과 사용시 고무에서 가류도가 너무커 브리틀(brittle)하여 쉽게 파괴되는 문제가 있어 가류제의 사용량은 0.5∼1.3 phr를 유지하는 것이 좋다. 또한 가류제로 사용하는 디큐밀 퍼옥사이드의 분자량이 270.00 미만인 것을 사용하면 작용반응기가 낮아 가류도가 낮게 나타나는 문제가 있고, 분자량이 270.99 초과한 것을 사용하면 분자구조가 복잡하며 가교망상 구조가 커져 모듈러스가 너무커지는 문제가 있어 디큐밀 퍼옥사이드의 분자량은 270.00∼270.99를 유지하는 것이 좋다.
가류보조제로서 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드는 천연고무 100 phr에 대하여 각각의 가류보조제가 0.5 phr 미만 사용시 가류반응에 참여 비율이 낮아 보조제를 사용하는 효과가 충분하지 못하는 문제가 있고, 각각의 가류보조제가 2.0 phr 초과 사용시 고무가류의 역학적 물성을 오히려 하락시키는 경향이 있다. 따라서 본원발명에서 가류보조제는 천연고무 100 phr에 대하여 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 0.5∼2.0 phr 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드 0.5∼2.0 phr를 사용하는 것이 좋다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예>
하기의 표 1과 같이 천연고무(Standard Maleisia Rubber-20) 100 phr, 카본블랙(N550) 45 phr, 가류제로 유황 1.5 phr을 혼합하여 160℃에서 30분 동안 가류하여 천연고무 배합물을 제조하였다.
<실시예 1>
하기의 표 1과 같이 천연고무 100 phr, 카본블랙 45 phr, 가류제로 분자량이 270.37인 디큐밀 퍼옥사이드 0.5 phr, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드(MDPBMI) 1.0 phr 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드(PBMI) 0.5 phr을 혼합하여 160℃에서 30분 동안 가류하여 천연고무 배합물을 제조하였다.
<실시예 2>
하기의 표 1과 같이 천연고무 100 phr, 카본블랙 45 phr, 가류제로 분자량이 270.37인 디큐밀 퍼옥사이드 0.7 phr, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 1.0 phr 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드 0.5 phr을 혼합하여 160℃에서 30분 동안 가류하여 천연고무 배합물을 제조하였다.
<실시예 3>
하기의 표 1과 같이 천연고무 100 phr, 카본블랙 45 phr, 가류제로 분자량이 270.37인 디큐밀 퍼옥사이드 1.0 phr, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 1.0 phr 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드 1.0 phr을 혼합하여 160℃에서 30분 동안 가류하여 천연고무 배합물을 제조하였다.
<실시예 4>
하기의 표 1과 같이 천연고무 100 phr, 카본블랙 45 phr, 가류제로 분자량이 270.37인 디큐밀 퍼옥사이드 1.3 phr, 가류보조제로 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 2.0 phr 및 1,4-페닐렌 비스말레이미드 1.0 phr을 혼합하여 160℃에서 30분 동안 가류하여 천연고무 배합물을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : phr)
항목 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
천연고무 100 100 100 100 100
카본블랙(N550) 45 45 45 45 45
디큐밀 퍼옥사이드 - 0.5 0.7 1.0 1.3
촉진제(MDPBMI) - 1.0 1.0 1.0 2.0
촉진제(PBMI) - 0.5 0.5 1.0 1.0
유황 1.5 - - - -
<시험예>
상기 비교예 및 실시예의 조성물 및 방법으로 제조한 천연고무 배합물을ASTM 관련규정에 의하여 160℃에서의 레오미터(Rheometer), 인장특성, 압축셋(Compression set) 및 팽윤성에 대한 특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 특성
항목 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
레오미터 T-40(분) 7.9 9.2 8.6 7.8 7.2
E.C.(분)* 25.1 25.9 21.6 18.2 16.3
인장특성 300% 모듈러스 103 112 127 143 150
인장강도(kgf/cm2) 89 96 120 126 138
신율(%) 780 690 650 610 580
압축셋(%) 12.6 8.9 8.7 6.5 5.8
팽윤성(%) 420 1400 320 280 220
* 가류완료(End cure) 시간을 의미함
상기 시험예의 결과인 표 2에서처럼 본 발명의 디큐밀 퍼옥사이드를 가류제로 이용한 천연고무 배합물은 종래 유황을 사용한 가류에 비해 높은 C-C 결합에너지를 가지고 있어 열적 안정성이 증가하여 낮은 compression set을 갖음을 알 수 있다. 또한 300% 모듈러스, 인장강도 및 신율의 물성 특성이 보다 향상됨을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 공지의 타이어용 천연고무 배합물에 있어서,
    천연고무 100 phr에 대하여 가류제로서 분자량이 270.00∼270.99이고 순도가 98% 이상인 디큐밀 퍼옥사이드 0.5∼1.3phr, 가류보조제로서 1-1(메틸렌 디-4, 1-페닐렌)-비스말레이미드 0.5∼2.0phr, 1,4-페닐렌 비스말레이미드 0.5∼2.0phr 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 천연고무 배합물.
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