KR100505731B1 - 타이어의 비드필러용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 비드 필러용 고무 조성물에 관한 것으로서, 고무 조성물에 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하되 가류제로서 황과 가류촉진제만을 첨가하여 이루어짐으로서, 가류전 강성을 높여 바가지 현상을 방지하면서 가류 후 비드 필러에 적합한 경도를 유지하여 소프트 비드필러용 고무로 적합한 고무 조성물을 제공한다.

Description

타이어의 비드필러용 고무 조성물{Rubber composition for tire beadfiller}

본 발명은 타이어 비드 필러용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고무 조성물에 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하되 가류제로서 황과 가류촉진제만을 첨가하여 가류전 강성을 높여 바가지 현상을 방지하면서 가류 후 비드 필러에 적합한 경도를 유지할 수 있도록 한 고무 조성물에 관한 것이다.

비드필러는 타이어 배드의 주위를 감사고 있는 카카스 턴업부와 내측 카카스와의 사이에 배치되어 사이드월부의 변형에너지를 흡수하고 비드부 전체 강성이 향상되도록 하는 것으로서, 전체 단면 형상이 삼각형을 이루면서 삼각형의 밑면인 비드필러 베이스가 비드에 부착된다. 비드필러 제조시 일반적으로 비드필러 형태를 압출하여 원형의 비드에 부착하게 된다. 이 경우 내경이 상대적으로 작은 위치에 배치되는 베이스 부분에 비해 내경이 상대적으로 큰 위치에 배치되는 에지 부분에 큰 인장력이 발생되고, 이러한 비드필러 에지 부분은 비드필러 베이스 부분에 비해 두께가 얇아서 비드필러 에지부분이 비드필러의 높이를 기준으로 어느 한쪽 측 방향으로 구부러지는, 이른 바 "바가지 현상"이 발생된다.

이러한 "바가지 현상"은 비드필러 게이지가 작아질수록 심해지는 경향이 있어. 게이지가 작은 비드 필러 제조에 있어서는 해결해야 할 선결 과제이다.

이러한 바가지 현상을 개선하기 위한 설비측면의 종래기술로는 대한민국특허공개 제2002-39871호에 비드 압출기와 성형기를 부분적으로 개조하여 사용하는 방법이 개시되어 있으나, 고무 조성물 개선을 통한 바가지 현상의 개선에 대한 기술들은 제시된 바 없다.

한편, 비드 필러 고무 조성물의 경도를 향상시키는 기술로서 캐슈 변성 페놀수지와 메틸렌 도너 타입의 헥사메틸렌테트라아민(HMTA)이나 헥사메톡시메틸멜라닌(HMMM) 등의 가류제를 동시에 사용하는 기술(대한민국특허공개 제1999-25415호, 제1997-42729호)이 개시된 바 있다. 특히, 캐슈 변성 페놀 수지의 주목적이 가류 고무의 강도향상에 초점이 맞추어져 있어 캐슈 변성 페놀 수지는 메틸렌 도너 타입의 가류제인 HMMM, HMTA 등과 반드시 함께 사용되어야 했다.

그런데, 캐슈 변성 페놀 수지와 메틸렌 도너 타입의 가류제를 동시에 사용하는 경우는 높은 미가류 강성으로 인해 바가지 현상의 개선이 가능하지만 경도가 과다하게 높아져 소프트한 비드 필러로는 사용하지 못하는 단점이 있었고, 캐슈 변성 페놀 수지를 사용하지 않는 소프트 비드필러의 경우는 미가류 고무의 강성이 낮아져 바가지 현상이 발생하므로 게이지가 작은 비드필러를 제조하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명자들은 "바가지 현상"에 대한 예의 연구한 결과, 미가류 고무의 강성이 클수록 개선되는 경향이 발견되어 바가지 현상을 개선하기 위해서는 가능한 한 미가류 상태의 고무가 강성을 갖도록 하는 것이 중요함을 알게 되었고, 일반적으로 고경도 비드필러에 사용되는 캐슈 변성 페놀 수지와 메틸렌 도너 사용 시스템에서 캐슈 변성 페놀 수지를 사용함으로 인해 고무의 미가류 강성이 급격히 증가하는 현상을 발견하게 되었으며, 또한 고경도 비드필러에 사용되는 캐슈 변성 페놀 수지를 메틸렌 도너없이 단독으로 사용할 경우에는 미가류 강성은 크게 증가하지만 가류 후 경도 증가는 크지 않음을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명은 소프트 비드 필러 고무 조성물에 메틸렌 도너없이 캐슈 변성 페놀 수지만을 단독으로 첨가한 결과 가류후 고무경도의 큰 증가없이 미가류 강성을 증가시키고 이를 통하여 비드 필러 제조시 발생되는 바가지 현상을 개선할 수 있는 비드필러 고무 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 비드필러용 고무 조성물은, 원료고무 100중량부에 대해 보강제로 카본블랙 50∼70중량부, 캐슈 변성 페놀 수지 5∼20중량부, 가류제로 황 3∼5중량부 및 가류촉진제 1∼2중량부를 포함하여 가류 후 경도(Shore A) 수준이 70∼80이면서 비드필러 제조시 바가지 현상이 없는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 비드필러용 고무 조성물의 원료고무는 통상의 비드필러용 고무 조성물과 같은 것으로서, 디엔계 고무를 들 수 있다.

이같은 원료고무 100중량부에 대하여 보강제로서 카본블랙을 50∼80중량부로 포함하는 바, 카본블랙으로는 디부틸프탈레이트(DBP) 흡유량이 70∼120㎖/100g, 이고 질소흡착 비표면적이 20∼100㎡/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하는 바, 캐슈 변성 페놀 수지는 고무의 강도를 향상시키기 위한 것으로서, 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하지 않을 경우는 가류 전 강성이 낮은 문제가 있다. 이같은 캐슈 변성 페놀 수지는 원료고무 100중량부에 대하여 5∼20중량부로 포함되는 바, 그 함량이 20중량부를 초과하면 고무의 파단시까지의 신장율이 급격히 저하되는 문제가 있을 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 가류제로서 황과 가류촉진제만을 포함하는 바, 황의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 3∼5중량부, 가류촉진제는 1∼2중량부인 것이 바람직하다.

가류제로서 헥사메틸렌테트라아민이나 헥사메톡시메틸멜라닌을 함께 사용하게 되면 미가류 강성이 증가되어 바가지 현상을 개선할 수는 있으나 경도가 급격히 증가되어 소프트 비드필러로는 사용이 불가해지는 문제가 있다.

본 발명에 따른 고무 조성물에는 기타 배합제로서 프로세스 오일, 노화방지제 또는 점착제 등을 포함할 수 있음은 물론이나, 이들의 함량이나 종류 등이 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 각별한 인자가 되지 못하므로 구체 한정의 이유는 없다.

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

실시예 1 및 비교예 1∼3

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 비드필러용 고무 조성물을 제조하였다.

비교예 1과 2는 일반적으로 타이어에 적용되는 비드필러의 예로서, 비교예 1은 소프트 비드필러를, 비교예 2는 고경도 비드필러를 나타낸 것이다. 비교예 3은 헥사메틸렌테트라아민을 사용하지 않되 카본블랙의 함량이 원료고무 100중량부에 대해 70중량부를 초과하는 경우의 예이다.

제조된 고무 조성물에 대한 가류전 강성과 가류 후 경도를 측정하였고, 비드필러 제조 공정상 바가지 현상의 발생유무를 관찰하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 바가지 현상의 발생유무는 압출된 비드필러 고무를 14인치의 비드에 감는 방법으로 측정하여 관찰하였다.

그리고, 밴드강성은 미가류 고무 샘플로 3점 밴드강성 시험에서 측정한 값을 비교예 1을 기준으로 하여 지수화한 것이다. 그 값이 클수록 밴드강성이 가류전 강성이 좋음을 나타낸다.

그리고, 경도는 쇼어 A 타입 경도계로 측정한 값이다.

	실 시 예	비교예
	1	1	2	3
천연고무/스티렌-부타디엔 고무	70/30	70/30	70/30	70/30
HAF/GPF	30/35	30/50	30/50	30/50
산화아연/스테아린산	4/2	4/2	4/2	4/2
기타 배합제	10	10	10	10
캐슈변성페놀수지	10	-	10	10
헥사메틸렌테트라아민	-	-	1.5	-
황/촉진제	4/1.5	4/1.5	4/1.5	4/1.5
밴드강성	165	100	175	180
경도	76	75	95	82
바가지 현상	없슴	발생	없슴	없슴
(주)카본블랙 HAF: DBP 흡유량 85∼115㎖/100g, 질소흡착 비표면적 70∼90㎡/g 카본블랙 GPF: DBP 흡유량 75∼105㎖/100g, 질소흡착 비표면적 20∼50㎡/g

상기 표 1의 결과로부터, 캐슈 변성 페놀 수지와 헥사메틸렌테트라아민을 함께 사용할 경우(비교예 2), 미가류 강성이 증가되어 바가지 현상을 개선할 수는 있으나 경도가 급격히 증가되어 소프트 비드필러로는 사용이 불가함을 알 수 있다. 특히, 캐슈 변성 페놀 수지를 단독으로 사용하면서 카본블랙의 양을 약 15중량부 감소시킨 실시예 1의 경우는, 경도는 비교예 1과 동등 수준이면서 밴드강성만 증가된 양상을 보여 바가지 현상이 개선된 소프트 비드필러의 제조가 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 캐슈 변성 페놀 수지에 가류제로서 메틸렌 도너 타입의 헥사메틸렌테트라아민이나 헥사메톡시메틸멜라닌 등을 사용하지 않고 황과 가류촉진제만을 사용한 경우 가류전 강성이 우수하면서 가류 후 경도를 목적 수준으로 만족하면서 제조공정시에 바가지 현상의 발생이 없는 타이어의 비드 필러를 제공할 수 있도록 한다.

Claims (1)

1. (정정)원료고무 100중량부에 대해 보강제로 카본블랙 50∼70중량부, 캐슈 변성 페놀 수지 5∼20중량부, 가류제로 황 3∼5중량부 및 가류촉진제 1∼2중량부를 포함하여 가류 후 경도(Shore A) 수준이 70∼80이면서 비드필러 제조시 바가지 현상이 없는 타이어 비드필러용 고무 조성물.