KR100460999B1 - 타이어 가류용 에어백 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 관한 것으로서, 천연고무 60∼80중량부와 부틸고무 20∼40중량부를 원료고무로 하고 여기에 열전도성 카본블랙 10∼20중량부, 입자크기가 100∼200nm인 수산화 알루미늄 30∼50중량부, 클레이 5∼10중량부, 실란 커플링제 10∼15중량부, 유황 1.5∼3중량부, 가교촉진제 0.5∼1.0중량부, 노화방지제 1.5∼3중량부 및 반응성 수지 1∼5중량부를 첨가하여 이루어진 것으로서, 이는 열전도도가 향상되어 가류시간을 단축시킬 수 있고 가류도 차이를 감소시켜 물성을 향상시킬 뿐만 아니라 열전도성 카본블랙의 첨가로 인한 기계적 물성의 저하를 방지할 수 있어 그 두께가 다른 가류용 블래더에 비하여 두꺼운 가류용 에어백 고무로서 적합하다.

Description

타이어 가류용 에어백 고무 조성물{Tire curing airbag rubber composition}

본 발명은 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전도 저항을 낮추고 보강성을 향상시키기 위해 충전제로서 수산화알루미늄을 사용하고 이 충전제와 고무간의 화학적/물리적 결합을 형성시키기 위해 실란 커플링제를 이용한 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 가류용 에어백의 제조과정을 살펴보면, 먼저 배합된 고무를 두 롤 사이를 거쳐 쉬트로 뽑는데, 이 과정에서 쉬트의 두께가 결정된다. 뽑아진 쉬트를 원하는 크기대로 원형의 모양 및 직사각형 모양으로 절단하며, 절단된 도너츠 모양의 쉬트 2장을 서로 위/아래로 맞대어 도너츠 모양의 양쪽 가장자리를 압착하여 성형하며, 에어백의 베이스 부위는 직사각형 모양으로 절단된 쉬트를 성형된 도너츠 모형의 안쪽에 덧붙인다. 또한, 도너츠 모양의 안쪽 한 부위에 밸브를 삽입하여 밸브를 고정시킨다.

성형이 완료되어 가류하기 전의 에어백을 통상 '그린 에어백'이라고 하며, 그린 에어백을 하측 가류금형에 투입하고 에어백 형상을 유지 및 금형에 압착하는단계로서 포밍 단계를 채용하며, 포밍을 거친 그린 에어백에 상측 가류금형을 닫아 에어백 내부에 공기 또는 포화스팀을 공급하고, 가류금형 틀 내부에는 챔버가 구성되어 챔버내부로 포화증기를 공급한 후 가류를 진행한다. 이때, 타이어 가류용 그린 에어백의 두께가 두꺼워 전열속도가 전체적으로 느리게 진행되어 가류시간이 장시간 소요되며, 이중에서도 전열속도가 가장 느린 부위는 밸브를 지지하는 밸브 베이스 고무부로서, 전체 가류시간을 결정하는 부위가 된다. 통상 이 부위가 가류 종료 후 가류 열용량이 부족할 경우 밸브베이스 고무 내부에 공극이 발생하여 제품으로서의 가치가 없게 된다.

또한, 그린 에어백 성형시 여러 고무 쉬트를 붙여서 에어백을 형성하게 되는데, 고무간의 접착력이 떨어져 가류후에도 에어백 고무 내부가 서로 떨어져 있는 현상이 있어 많은 불량 및 타이어 가류시 불량의 원인이 된다.

하여, 에어백의 가류시간이 장시간 소요됨을 개선하기 위한 일환으로 열전도성을 향상시키기 위해 열전도성 카본블랙을 충전제로서 사용하기도 하였으나, 만족할 만한 수준에 다다르지 못하였으며, 열전도성 카본블랙을 다량 사용할 경우 고무의 기계적 물성저하가 현격하게 나타났다.

이에, 본 발명자는 에어백의 두께가 여타의 타이어 가류용 브래더에 비해 상당히 두꺼워 가류시간이 장시간 소요되는 문제점을 개선하기 위하여 연구노력하던 중, 열전도 저항을 낮추고 보강성을 향상시키기 위해 충전제로서 반응성 수산기를가진 수산화 알루미늄을 사용하고 이 충전제와 고무간의 화학적/물리적 결합을 형성시키기 위하여 실란 커플링제를 첨가한 결과, 가류시간을 줄일 수 있고 고무간 접착력을 향상시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 열전도성 카본블랙을 충전제로 포함하는 통상의 고열전도성 고무재료에 수산화알루미늄과 실란커플링제를 도입함으로써 열전도성을 향상시켜 두께가 두꺼운 고무간의 열전도성을 향상시켜 균일한 가류가 이루어지도록 하여 균일한 고무물성을 얻을 수 있도록 한 타이어 가류용 에어백 고무 조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 가류용 에어백 고무 조성물은 천연고무 60∼80중량부와 부틸고무 20∼40중량부를 원료고무로 하고 여기에 열전도성 카본블랙 10∼20중량부, 입자크기가 100∼200nm인 수산화 알루미늄 30∼50중량부, 클레이 5∼10중량부, 실란 커플링제 10∼15중량부, 유황 1.5∼3중량부, 가교촉진제 0.5∼1.0중량부, 노화방지제 1.5∼3중량부 및 반응성 수지 1∼5중량부를 첨가하여 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 에어백의 열전도성 및 접착력 향상을 위한 고무 조성물에 관한 것으로서, 수산기가 있는 수산화 알루미늄을 충전제로, 열전도성 카본블랙을 보강제로 사용하며, 충전제와 고무간의 화학적/물리적 결합을 형성시키기 위해 실란 커플링제를 이용한 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 관한 것이다.

본 발명 가류용 에어백 고무 조성물에 있어서 원료고무는 천연고무 60∼80중량부와 부틸고무 20∼40중량부로 이루어진 바, 이는 통상의 가류용 에어백 고무 조성물의 범주에 따른 것이다.

여기에 보강제로서는 열전도성 카본블랙을 사용하는 바, 이는 고무의 열전도성을 향상시키기 위해 첨가되온 것으로서 그 함량은 상기 원료고무 100중량부에 대하여 10∼20중량부 범위인 것이 바람직하다. 그 함량이 과다하면 고무의 기계적 물성의 저하를 일으킨다.

이같은 열전도성 카본블랙에 더하여 본 발명에서는 충전제로서 수산화 알루미늄을 첨가하는 바, 익히 수산화 알루미늄과 같이 수산기를 갖는 알루미늄 화합물이 타이어 고무계에서 충전제로서 사용할 수 있음은 알려진 사실이다.

일예로서, 일본특개평13-180929호에는 타이어 트레드용 고무 조성물에 결정입자경이 5∼20nm인 수산화알루미늄을 고무성분 100중량부 당 5∼150중량부로 첨가한 고무 조성물을 개시하고 있으며, 본 출원인에 의해 출원된 바 있는 국내특허공개 제2000-46698호에서는 알루미늄 하이드록사이드 하이드레이트 5∼30중량부를 포함한 가류 블래더용 고무 조성물을 개시한 바 있다.

그러나, 본 발명에서와 같이 열전도성 카본블랙을 포함하는 조성에서, 특히 가류용 에어백에 적합한 정도의 열전도도를 나타내지는 못하였다.

이에, 본 발명에서는 열전도성 카본블랙과 더불어서 수산화 알루미늄을 일정량 첨가하여 열전도도를 향상시켜 가류시간을 단축시키고 기계적 물성의 저하를 방지하고자 한다.

본 발명에서 사용된 수산화 알루미늄은 타이어 가류용 에어백의 경우 마모성능과는 무관하기 때문에 그 입자크기가 100∼200nm인 것이 적정하며, 100nm보다 작은 입자크기를 갖는 경우 분산 및 열전도도에 불리하며, 200nm 보다 클 경우 고무의 기계적 저항력(특히, 내피로성)에 급격한 저하가 나타난다.

이같은 수산화 알루미늄을 원료고무 100중량부에 대하여 30∼50중량부로 포함하는 바, 만일 그 첨가량이 30중량부 미만이면 고무의 열전도성이 저조하고 50중량부 초과면 스코치시간이 짧아져 가공성 및 수명에 지대한 문제가 있을 수 있다.

통상의 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 수산기가 없는 알루미늄 파우더를 사용하면 열전도성은 크게 향상되지만, 알루미늄 분말과 고무 사슬간의 약한 물리적 결합만 형성되어 고온(130∼160℃)에서 장시간 피로를 받을 경우 고무물성의 현격한 저하가 나타난다.

수산화 알루미늄이 첨가되면 열전도도가 향상되며, 이러한 효과로 인해 열전도성이 증가되는데, 결과로서 고무 조성물의 가교밀도가 증가하게 된다.

또한, 본 발명에서는 실란 커플링제를 사용함으로써, 천연고무와 부틸고무 간의 혼합고무에 알루미늄에 결합되어 있는 수산기가 결합되도록 함으로써 화학적/물리적 결합을 형성하도록 한다. 이같은 실란 커플링제 중에서도 특히 아민계가 바람직하며, 그 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 10∼15중량부인 것이 바람직하다.

알루미늄 입자와 고무의 화학적 결합은 도 1과 같은 반응 메커니즘으로서,일반적으로 잘 알려져 있는 알클리스 모식도이다.

본 발명의 고무 조성물에는, 상기 조성 외에도 클레이, 유황, 가교촉진제, 노화방지제 및 반응성 수지 등 통상의 가류용 에어백 고무조성물에서 첨가되는 배합제들을 포함함은 물론이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 및 비교예 1∼5

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 고무 조성물을 배합하고 스팀 프레스에서 160℃에서 60분간 가류하였다. 얻어진 고무시편에 대하여 물성을 측정한 결과는 다음 표 2와 같다.

	실시예1	비 교 예
		1	2	3	4	5
천연고무	70	70	70	70	70	70
부틸고무	30	30	30	30	30	30
카본블랙	15	50	40	5	15	15
수산화알루미늄	함량	35	-	10	55	35	35
	입자크기(nm)	100~200	-	100~200	100~200	20~100	200~300
클레이	5	5	5	5	5	5
캐스터 오일	5	5	5	5	5	5
반응성 수지	2	4	2	2	2	2
실란커플링제	10	-	10	10	10	10
촉진제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
노화방지제	2.2	2.2	2.2	2.2	1.2	1.2
유황	2.3	2.3	2.3	2.3	1.3	1.3
산화아연	5	5	5	5	5	5
(주)카본블랙: 퍼니스블랙, 금호사실란 커플링제:스리아미노프로필 트리에톡시실란, 대구사 제품촉진제:디벤조티아질 디설파이드, 바이엘사 제품노화방지제: 왁스, 일반적 제품(국내제품)

미가류 및 가류물성	실시예1	비 교 예
		1	2	3	4	5
스코치 시간(분), 125℃	16.4	14.2	15.6	8.4	18.4	17.2
가류시간(t90), 160℃	31	40	38	22	35	30
경도(쇼어 A)	54	58	57	67	56	60
300% 모듈러스(kgf/㎠)	92	86	84	98	89	94
신장율(%)	560	530	510	430	530	410
인장강도(kgf/㎠)	196	184	180	163	180	156
열전도도(W/m·K)	0.4012	0.2878	0.2981	0.4343	0.3547	0.3821

상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따라 열전도성 카본블랙을 보강제로 첨가하고, 일정 입자크기의 수산화알루미늄을 충전제로 포함하며, 실란 커플링제를 첨가한 실시예의 경우 열전도도가 향상되고, 기계적 물성의 저하 또한 없음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 천연고무와 부틸고무를 원료고무로 하여 열전도성 카본블랙을 보강제로 함유하며, 여기에 충전제로서 수산화알루미늄을 첨가하고, 실란 커플링제를 첨가한 고무 조성물은 열전도도가 향상되어 가류시간을 단축시킬 수 있고 가류도 차이를 감소시켜 물성을 향상시킬 뿐만 아니라 열전도성 카본블랙의 첨가로 인한 기계적 물성의 저하를 방지할 수 있어 그 두께가 다른 가류용 블래더에 비하여 두꺼운 타이어 가류용 에어백 고무로서 바람직하다.

Claims (2)

1. (정정)천연고무 60∼80중량부와 부틸고무 20∼40중량부를 원료고무로 하고 여기에 열전도성 카본블랙 10∼20중량부,입자크기가 100∼200nm인 수산화 알루미늄 30∼50중량부, 클레이 5∼10중량부, 실란 커플링제 10∼15중량부, 유황 1.5∼3중량부, 가교촉진제 0.5∼1.0중량부, 노화방지제 1.5∼3중량부 및 반응성 수지 1∼5중량부를 첨가하여 이루어진 타이어 가류용 에어백 고무 조성물.
2. (삭제)