KR100513237B1

KR100513237B1 - 활성아연화를 포함하는 타이어용 고무조성물

Info

Publication number: KR100513237B1
Application number: KR10-2003-0062327A
Authority: KR
Inventors: 이영득
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-09-06
Filing date: 2003-09-06
Publication date: 2005-09-07
Also published as: KR20050026719A

Abstract

본 발명은 타이어용 고무조성물로서, 활성제로 입자크기가 200∼290nm인 활성아연화를 포함하는 타이어용 고무조성물을 제공한다. 상기 활성제는 바람직하게는 Pb 0.1％ max, Cd 0.006％ max인 환경친화적인 것으로서 이에 의하면, 그 사용량을 현저하게 감소시키는 것에 의해서도 기존 타이어의 물성을 유지 내지는 향상시키는 것이 가능하며, 환경친화적인 고무조성물을 제공할 수 있다.

Description

활성아연화를 포함하는 타이어용 고무조성물{Rubber Compound Comprising Active ZnO}

본 발명은 활성제로 아연화를 적용하는 타이어용 고무조성물로서, 보다 상세하게는 입자크기를 미세하게 가공한 활성제를 타이어 고무조성에 적용함으로써 그 사용량을 현저하게 감소시키는 것에 의해서도 기존 타이어의 물성을 유지 내지는 향상시키는 것이 가능한 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

산화아연은 아연산화물로서 스테아린산과 반응하여 Zn-스테아레이트를 형성하여 촉진제를 활성화시키는 역할을 수행하기 때문에 가류반응에 반드시 첨가되어야 하는 성분중의 하나이다. 유기촉진제의 활성화 이론에 대해서는 아연산화물의 생성설이나 스테아린산과 산화아연에 의한 아연석견의 첨가설 등이 현재의 정설로 되어 있다. 또한, 무기 촉진제로써도 천연고무(NR)중에 비고무 물질 중의 지방산과 ZnO의 반응생성물이 가류활성에 기여한다.

종래 사용되어오던 활성제는 입자경이 300∼400nm정도로서 커 비표면적이 그리 크지 않아 원하는 활성효과를 획득하기 위해서는 상대적으로 다량이 함유되어야만 했고, 또한 Pb와 Cd의 함량이 각각 0.4％, 0.050％로서 EU의 환경규제치인 0.1％ max, 0.006 ％ max를 초과하여 유럽에 이를 적용한 타이어를 수출하는 경우 문제가 되어 오고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술이 가지는 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 기존의 활성제와 화학적 특성은 유사하지만, 입자크기를 미세하게 가공한 활성제를 타이어 고무조성에 적용함으로써 그 사용량을 현저하게 감소시키는 것에 의해서도 기존 타이어의 물성을 유지 내지는 향상시키는 것이 가능한 고무조성물을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 활성제로 입자크기가 200∼290nm인 활성아연화를 포함함을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물을 제공한다.

상기에서 활성제는 바람직하게는 Pb 0.1％ max, Cd 0.006％ max인 환경친화적인 것이 좋다.

이하 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 사용되는 활성제는 입자크기가 200∼290nm인 활성아연화로서, 만일 입자크기가 200nm이하인 경우에는 고무와 컴파운딩 할 경우 슬립(slip)이 일어나거나 미분산 우려가 있고, 반대로 입자크기가 290nm를 초과하는 경우에는 반응 접촉면적이 적어 활성제로서 충분한 양이 되지 못할 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한 본 발명에서 사용하는 활성아연화는 BET 특성이 70∼85m²/g이 되도록 하여 종래 사용하는 아연화의 BET 특성이 40∼55m²/g인 것에 비해 입자크기가 미세한 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 조건을 만족하는 활성제는 중국 리우호우사(Liuzhou, china)사에서 현재 시판되고 있는 상품을 사용할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 활성제를 고무조성물에 적용하는 경우, 그 함량은 특별한 한정을 요하는 것은 아니지만, 1∼5phr 수준으로도 원하는 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

또한, 상기 활성제는 바람직하게는 Pb 0.1％ max, Cd 0.006％ max인 산화아연으로 하는 것이 환경친화적인 면에서 좋다. 이는 EU의 환경규제치를 만족하는 것으로 본 발명의 바람직한 실시예에서는 Pb 0.0019％, Cd 0.0018％인 활성아연화가 사용되고 있다.

상기와 같은 활성아연화를 사용할 경우 기존 타이어의 물성을 유지 내지는 향상시키면서도 그 적용량은 현저히 감소시킬 수 있다. 이러한 사실은 표 2 및 3의 결과를 통해서도 확인할 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

실시예 및 비교예에 적용된 활성제(산화아연)는 다음 표 1과 같다.

<표 1>

평가항목	비교예[ZnO #S(99.00％)]	실시예[활성 ZnO(99.77％)]
표면적(㎡/g)	4.30	4.45
입자크기(nm)	300∼400	200∼290
EU 환경규제치
Pb 0.1 max.	0.4	0.0019
Cd 0.006 max.	0.050	0.0018
BET(m²/g)	46.0	72.3

<비교예 1> PCR 벨트 고무시편의 제조

PCR 벨트조성물의 공지된 조성물로서 천연고무 90phr 및 네오프렌 고무 10phr가 혼합된 원료고무 100phr에 대해 페놀릭 수지 1phr, 레소시놀 레진 2phr, 헥사메톡시 메칠멜라민 3.7phr, 카본블랙(N326) 65 phr, 스테아린산 1.5phr, 디사이클로헥실벤조티아졸설판아마이드 0.8phr, 유황 4.7phr, 코발트염(23% 코발트 함유) 0.7phr, 공정유 4.0phr를 배합하되, 활성제로 ZnO#S 8phr을 배합하여 이들 성분을 반버리 믹서에 넣어 160℃에서 반응시켰다. 하기 표 2에 가류고무의 특성을 나타내었다.

<비교예 2> PCR 벨트 고무시편의 제조

활성제로 ZnO#S 4phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<비교예 3> PCR 벨트 고무시편의 제조

활성제로 ZnO#S 2phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 1> PCR 벨트 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 8phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 2> PCR 벨트 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 4phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 3> PCR 벨트 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 2phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<비교예 4> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

TBR 캡트래드 고무조성물로서 천연고무 70phr, 스티렌 부타디엔 고무 30phr로 이루어진 원료고무 100phr, 카본블랙 50phr, 스테아린산 2phr, 노화방지제(kumanox-RD) 4phr, 황 1.5phr, 가류촉진제(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfen amide) 1.4phr를 배합하되, 활성제로 ZnO#S 3phr을 배합하여 이들 성분을 반버리 믹서에 넣어 160℃에서 반응시켰다. 하기 표 3에 가류고무의 특성을 나타내었다.

<비교예 5> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

활성제로 ZnO#S 2phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 4에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<비교예 6> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

활성제로 ZnO#S 1phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 4에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 4> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 3phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 4에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 5> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 2phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 4에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<실시예 6> TBR 캡트래드 고무시편의 제조

활성제로 활성아연화 1phr을 배합한 것을 제외하고는 비교예 4에서와 동일한 조건으로 시편을 제조하였다.

<표 2> PCR 벨트 고무 물성

시험항목	구분	비교예1	실시예1	비교예2	실시예2	비교예3	실시예3
시험항목	함량(phr)	8	8	4	4	2	2
Rheo(160℃)	TOQ(MAX)	43.0	42.0	41.0	42.4	41.8	41.5
	TOQ(MIN)	12.9	12.0	12.8	12.1	12.7	12.3
	T40	5.08	50.8	5.08	5.07	5.07	4.82
	T90	9.74	9.48	9.87	8.95	10.01	7.61
	EC	10.71	10.43	10.86	9.84	10.21	8.37
Moony(125℃) (100℃)	점도	69	67	69	76	69	74
	T05	22.53	21.33	23.20	25.60	23.47	25.07
	T35	29.20	27.47	30.00	31.60	29.87	31.33
	점도	80	80	81	81	81	81
TensileIni.	경도	71	72	70	71	71	70
	M-300％	151	171	140	161	140	116
	T.S.	246	231	234	217	219	181
	E.B.	459	396	460	388	442	424
H.B.U	Temp.Rise	31.0	28.7	30.0	33.5	30.1	43.5
H.B.U	Comp.Set	94.8	97.6	94.8	95.6	95.2	91.6
Blow out	50℃	7.7	5.6	6.9	6.3	5.8	3.7
T-testFor.(kg)/Cov.(％)	Ini.	55.97/90	48.04/95	55.12/90	51.13/90	56.09/90	54.96/90
	Over Cure	47.12/90	48.52/90	50.97/90	52.24/90	44.12/90	47.13/90
	T-5	52.88/90	52.11/85	49.62/90	51.33/90	48.69/90	47.47/90
	H-5	56.21/90	49.61/90	59.92/90	51.51/90	58.54/90	58.96/90
	G-5	47.40/90	34.25/90	49.82/85	46.48/90	51.26/90	46.43/90

<표 3> TBR Cap 트레드 고무 물성

시험항목	구분	비교예4	실시예4	비교예5	실시예5	비교예6	실시예6
시험항목	함량(phr)	3	3	2	2	1	1
Rheo(160℃)	TOQ(MAX)	33.5	33.9	32.5	33.5	30.9	29.5
	TOQ(MIN)	8.8	8.9	8.8	8.9	9.8	9.4
	T40	6.14	7.35	6.54	6.54	4.41	4.67
	T90	9.21	10.15	7.48	9.07	6.95	6.81
	EC	10.13	11.16	8.23	9.98	7.64	7.49
Moony(125℃) (100℃)	점도	45	54	50	49	48	47
	T05	30.93	41.60	32.93	33.33	29.87	31.07
	T35	34.40	45.87	36.27	36.67	32.80	33.73
	점도	66	67	66	66	66	65
TensileIni.	경도	70	70	70	70	68	68
	M-300％	128	141	127	135	120	128
	T.S.	205	191	221	218	207	205
	E.B.	447	390	489	458	549	547
H.B.U	Temp.Rise	33.2	32.7	35.3	35.9	43.2	42.0
H.B.U	Comp.Set	95.2	96.0	96.0	95.2	92.0	91.6
Blow out	50℃	14.6	13.0	11.6	13.2	7.8	7.5
Abrasion	Pico	0.0325	0.0315	0.0325	0.0320	0.0335	0.0335

상기 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 활성 아연화를 감량적용하는 경우에도 가류 및 미가류 고무에서 접착특성 등이 동등수준으로서 그 변동폭이 작아 분산성이 매우 좋게 나타남을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 기존의 활성제와 화학적 특성은 유사하지만, 입자크기를 미세하게 가공한 활성제를 타이어 고무조성에 적용함으로써 그 사용량을 현저하게 감소시키는 것에 의해서도 기존 타이어의 물성을 유지 내지는 향상시키는 것이 가능하다.

Claims

타이어용 고무조성물에 있어서,

활성제로 입자크기가 200∼300nm이고, BET 특성이 70∼85m²/g인 활성아연화를 포함함을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.
제 1항에 있어서, 상기 활성제는 Pb 0.1％ max, Cd 0.006％ max인 환경친화적인 활성제임을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.