KR100510948B1 - 타이어 가류용 에어백 고무 조성물 - Google Patents

타이어 가류용 에어백 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연고무 50∼80중량%와 염소화된 부틸고무 20∼50중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50∼70중량부, 가교촉진제 1∼3중량부, 유황 0.5∼3중량부, 다음 화학식 1로 표시되는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체 1∼3중량부, 내열노화방지제 1∼3중량부 및 반응성 수지 1∼3중량부를 포함하며, 유황에 대한 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체의 비가 1:1∼3중량비를 만족하는 타이어 가류용 에어백 고무 조성물을 제공하는 바, 이는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체가 내열 노화의 원인 물질인 프리라디칼 형성을 억제하여 고무 사슬의 절단을 최소화할 수 있고 에어백 사용 중 절단된 고무 사슬과 유황 및 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체간의 새로운 형태의 가교결합을 형성함으로 인해 내열노화성 및 영구늘음율을 향상시킬 수 있으며 가공 중 고무의 스코치 안정성도 개선된 효과를 얻을 수 있다.
상기 식에서, n은 2 내지 9의 정수이다.

Description

타이어 가류용 에어백 고무 조성물{Airbag rubber composition for vulcanizing tire}
본 발명은 타이어 가류용 에어백 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어 가류시 블래더로 사용되는 에어백용 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 타이어 가류용 에어백은 배합된 고무를 두 롤 사이를 거쳐 쉬트로 압출하는 과정을 거치는 바, 이 과정에서 쉬트의 두께가 결정된다. 압출된 쉬트를 원하는 크기대로 원형의 모양 및 직사각형 모양으로 재단하고, 재단된 도너츠 모양의 쉬트 2장을 서로 위, 아래로 맞대어 도너츠 모양의 양쪽 가장자리를 압착 성형하며, 에어백의 내부에는 직사각형 모양으로 절단된 쉬트를 덧붙인다. 이것이 베이스 쉬트가 된다. 또한 도너츠 모양의 안쪽 한 곳에 밸브를 삽입하여 밸브를 고정시킨다.
성형이 완료되어 가류하기 전의 에어백을 통상 그린 에어백이라고 하며, 그린 에어백을 하측 가류금형에 투입하고 에어백 형상을 유지 및 금형에 압착하는 단계로서 포오밍 단계를 채용하며, 포오밍을 거친 그린 에어백에 상측 가류금형을 닫아 에어백 내부에 공기 또는 포화스팀을 공급하고 가류금형 틀 내부에는 챔버가 구성되어 챔버내부로 포화증기를 공급한 후 가류를 진행시킨다.
그런데 그린 에어백은 그 두께가 두꺼우므로 전열속도가 전체적으로 느리게 진행되어 가류시간이 장시간 소요된다. 이중에서도 전열속도가 가장 느린 부위는 밸브를 지지하는 밸브 베이스 고무로서, 전체 가류시간을 결정짓는 부위가 된다. 통상 이 부위가 가류 종료 후 가류 열용량이 부족할 경우에는 밸브 베이스 고무 내부에 공극이 발생되어 제품으로서의 가치가 없게 된다.
또한 그린 에어백 성형시 재단된 여러 고무 쉬트를 붙여서 에어백을 성형하게 되는데, 통상 에어백용 고무로는 열노화성을 향상시키기 위해서 부틸 고무를 사용하고 있다. 그러나, 부틸고무의 경우 고무간의 접착력이 떨어져 가류 후에도 에어백 고무 내부가 서로 떨어져 있는 현상이 있어 에어백 자체의 기능이 저하되고 타이어 가류시 불량의 원인이 되었다.
종래에는 두꺼운 에어백의 균일한 가교도를 얻기 위해 열전도성을 향상시키는 수단으로서 열전도성 카본블랙을 충전제로 사용하기도 하였지만, 만족할 만한 수준이 아니었으며, 열노화로 인한 한계수명 저하 및 고무의 기계적 물성, 고무 접착력 저하가 현격하게 나타났다.
통상의 타이어 가류용 에어백의 단면은 도 1에 나타낸 바와 같다.
이에 본 발명자는 내열노화성을 향상시켜 에어백 표면의 갈라지는 현상을 개선하고 쉬트간 박리현상을 방지할 수 있는 가류용 에어백 고무 조성물을 개발하기 위해 연구노력하던 중, 가류용 에어백 고무 조성물에 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체를 더 첨가한 결과, 내열 노화의 원인 물질인 프리라디칼 형성이 억제되어 고무 사슬의 절단을 최소화해주고 에어백 사용 중 절단된 고무 사슬과 유황 및 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체간에 새로운 형태의 가교결합이 형성되어 내열노화성 및 영구늘음율을 향상시키며 가공 중 고무의 스코치 안정성이 개선됨을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 내열노화성능이 향상되고 내피로성이 우수하여 영구늘음율이 향상되고, 작업시 스코치 안정성이 개선된 타이어 가류용 에어백 고무 조성물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 가류용 에어백 고무 조성물은 천연고무 50∼80중량%와 염소화된 부틸고무 20∼50중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50∼70중량부, 가교촉진제 1∼3중량부, 유황 0.5∼3중량부, 다음 화학식 1로 표시되는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체 1∼3중량부, 내열노화방지제 1∼3중량부 및 반응성 수지 1∼3중량부를 포함하며, 유황에 대한 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체의 비가 1:1∼3중량비를 만족하는 것임을 그 특징으로 한다.
화학식 1
상기 식에서, n은 2 내지 9의 정수이다
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 타이어 가류시 블래더로 사용되는 에어백의 열노화에 의한 표면 갈라짐 방지 및 접착력 향상을 위한 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 타이어 가류용 에어백 고무 조성물의 내열노화성을 향상시키기 위한 방법으로 부틸고무를 사용하고 있는데, 부틸고무만을 사용할 경우 쉬트간 접착력이 저하되고 동적 피로시 물성저하가 야기된다. 반면 고무 쉬트간 접착력을 고려하여 천연고무만을 사용하게 되면 내열노화성이 불리하다. 이를 해결하기 위한 방편으로 천연고무와 부틸고무를 혼용하는데, 이 두 고무간에는 상용성이 저조해서 본 발명에서 목적하는 물성을 달성할 수는 없다.
이를 해결하기 위한 방안으로서, 본 발명 에어백 고무 조성물 중에는 상기 화학식 1로 표시되는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체를 포함하는 바, 이는 내열 노화의 원인 물질인 프리라디칼 형성을 억제하여 고무 사슬의 절단을 최소화해주는 역할을 한다.
또한, 에어백 사용 중에는 다음 화학식 2에 나타낸 바와 같이 절단된 고무 사슬, 유황 및 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체간에 새로운 형태의 가교결합이 형성되어 내열노화성 및 영구늘음율을 향상시킬 뿐만 아니라 가공 중 고무의 스코치 안정성도 향상시킨다.
상기 식에서, n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
이같은 역할을 하는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 1 내지 3중량부인 것이 바람직한 바, 그 함량이 원료고무 100중량부에 대하여 1중량부 미만이면 첨가효과가 미미하며 3중량부 초과면 고무의 노화물성이 오히려 저하되어 영구늘음율이 현저히 저하되는 문제가 있다.
통상 가류용 에어백 고무 조성물 중에는 유황을 0.5∼3중량부로 포함하는 바, 이 유황의 양에 대비하여 보았을 때 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체의 중량비가 1∼3인 것이 바람직하다. 이 범위를 초과하여 유도체를 첨가하게 되면 노화물성이 현격히 떨어지며, 그 함량이 적을 경우에는 내열노화 및 영구늘음율의 향상이 미미하다.
천연고무와 염소화된 부틸고무의 혼용시에는 천연고무 80∼50중량%와 염소화된 부틸고무 20∼50중량%로 혼용하는 것이 바람직하고, 이같은 원료고무 100중량부에 대해 카본블랙 50∼70중량부, 가교촉진제 1∼3중량부, 내열노화방지제 1∼3중량부 및 반응성 수지 1∼3중량부를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1∼4
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 통상의 방법에 따라 가류용 시편을 제조한 후, 스팀 프레스에서 160℃에서 20분간 가류한 다음 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
비교예 1의 경우는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체를 첨가하지 않은 경우이고, 비교예 2의 경우는 그 함량이 원료고무에 대하여 1중량부 미만으로 첨가된 경우, 비교예 3의 경우는 그 함량이 원료고무에 대하여 3중량부를 초과하는 경우이고, 비교예 4의 경우는 그 함량이 원료고무에 대하여 1중량부 범위를 만족하나 유황에 대한 중량비가 0.5로서 벗어나는 경우의 예이다.
실시예 1 비 교 예
1 2 3 4
천연고무 70 70 70 70 70
염소화된 부틸고무 30 30 30 30 30
카본블랙(N330) 50 50 50 50 50
캐스터 오일 6 6 6 6 6
반응성 수지 3 3 3 3 3
노화방지제 2 2 2 2 2
가류촉진제 1 1 1 1 1
산화아연 5 5 5 5 5
유황 1 2 2 1.5 2
디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체 2.5 - 0.5 4 1
(주)카본블랙: 퍼니스 블랙, 금호사 제품가류촉진제: 디벤조티아질디설파이드, 바이엘사 제품노화방지제: 왁스디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체: Vulcuren, 바이엘사 제품
실시예 1 비 교 예
1 2 3 4
초기물성 스코치(t5, min) 24 16 17 27 18
경도(쇼어 A) 60 58 59 64 60
300% 모듈러스(kgf/㎠) 93 88 90 97 91
신장율(%) 495 517 504 457 506
인장강도(kgf/㎠) 187 186 182 174 189
100℃×1일 노화 경도(쇼어 A) 61 60 62 68 62
300% 모듈러스(kgf/㎠) 102 110 112 123 109
신장율(%) 479 442 450 402 468
인장강도(kgf/㎠) 178 161 163 148 169
영구늘음율(%) 16 25 24 31 23
(주) 스코치(t5)값이 클수록 가류안정성이 큰 것을 의미한다.300% 모듈러스: 300% 신장시 시편에 작용하는 응력값신장율: 고무시편이 파괴될 때까지 늘어난 최대길이인장강도: 고무시편이 파괴될 때까지의 최대 응력값
상기 표 1의 결과로부터, 비교예 1 내지 4의 경우 노화후 물성의 변화폭이 커서 내열노화성이 떨어짐을 알 수 있으나, 실시예 1의 경우에는 내열노화성이 향상되었으며, 영구늘음율 또한 향상되었음을 알 수 있다. 또한 가류안정성 또한 향상되었음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체를 첨가한 타이어 가류용 에어백 고무 조성물의 경우 내열 노화의 원인 물질인 프리라디칼 형성을 억제하여 고무 사슬의 절단을 최소화할 수 있고 에어백 사용 중 절단된 고무 사슬과 유황 및 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체간에 새로운 형태의 가교결합을 형성함으로 인해 내열노화성 및 영구늘음율을 향상시킬 수 있으며 가공 중 고무의 스코치 안정성도 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 타이어 가류용 에어백의 단면도이다.

Claims (1)

  1. 천연고무 50∼80중량%와 염소화된 부틸고무 20∼50중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 50∼70중량부, 가교촉진제 1∼3중량부, 유황 0.5∼3중량부, 다음 화학식 1로 표시되는 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체 1∼3중량부, 내열노화방지제 1∼3중량부 및 반응성 수지 1∼3중량부를 포함하며, 유황에 대한 디벤질티오카바모일디티오알칸 유도체의 비가 1:1∼3중량비를 만족하는 타이어 가류용 에어백 고무 조성물.
    화학식 1
    상기 식에서, n은 2 내지 9의 정수이다.
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