KR100527414B1

KR100527414B1 - 승용차 타이어용 카카스 고무조성물

Info

Publication number: KR100527414B1
Application number: KR10-2003-0017206A
Authority: KR
Inventors: 박병호
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2005-11-09
Also published as: KR20040082612A

Abstract

본 발명은 승용차 타이어용 카카스 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 왕겨분말을 사용하여 코드와의 접착력을 향상시킬 수 있는 승용차 타이어용 카카스 고무조성물에 관한 것이다.

본원발명은 공지의 카카스 고무조성물에 있어서, 왕겨분말을 보강 충진제로 사용하여 내발열특성과 코드와의 접착력을 향상시킬 수 있는 카카스 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본원발명은 공지의 원료고무를 포함하는 승용차용 카카스 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 입자크기가 0.01∼10㎛인 왕겨분말 3∼15중량부, 헥사메틸멜라민(HMMM) 1.0∼3.5중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지 0.5∼1.75중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

승용차 타이어용 카카스 고무조성물{Carcass compound for passenger car}

일반적으로 승용차용 타이어의 카카스 구조는 코드와 고무성분의 복합체 물질로 구성되어 있다. 범용적으로 카카스 구조에 많이 사용하는 코드의 경우 레소시놀 포름알데히드 수지(resocinol formaldehyde resin, RFL)가 처리된 폴리에스터 코드 혹은 레이온 코드를 많이 사용하고 있다. 코드에 처리하는 레소시놀 포름알데히드 수지는 고무배합물과 코드의 접착력을 향상시키기 위해 사용하는 것으로 표면에 히드록시기(-OH)가 존재하고 있다.

카카스 고무배합물의 경우 일반적으로 천연고무와, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무와 같은 합성고무를 혼용하여 원료고무로 사용하는데 통상 원료고무 100중량부 구성시 천연고무는 60중량부 이상 사용하고 합성고무는 40중량부 이하를 사용한다. 또한 고무배합물의 첨가제로서 레소시놀 포름알데히드 수지와 헥사메틸멜라민(Hexamethylmelamine, HMMM)을 사용하여 고무배합내 및 코드 표면층에 존재하는 히드록시기 사이에 화학결합을 하여 접착력을 증진시키는 역할을 한다.

또한 카카스 층은 발열특성과 내피로특성 등을 고려하여 보강성 충진제인 카본블랙을 많이 사용하고 있다.

본 발명은 내발열특성과 접착력 증진 방안으로 고무배합물 내에 분산성과 보강 충진성이 우수한 왕겨분말(Rice husk powder) 표면에 많이 존재하는 히드록시키가 코드층에 존재하는 레소시놀 포름알데히드 수지의 히드록시기와 반응을 할 수 있다는 사실에 착안하여 완성하였다.

즉, 본원발명은 공지의 카카스 고무조성물에 있어서, 왕겨분말을 보강 충진제로 사용하여 내발열특성과 코드와의 접착력을 향상시킬 수 있는 카카스 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

본원발명은 공지의 원료고무를 포함하는 승용차용 카카스 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 왕겨분말 3∼15중량부, 헥사메틸멜라민(HMMM) 1.0∼3.5중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지 0.5∼1.75중량부 포함한다.

본 발명에서 원료고무는 천연고무 60중량부 이상, 합성고무 40중량부 이하로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 일예로 후술하는 본원발명의 실시예에서는 천연고무 60중량부, 부타디엔 고무 15중량부, 스티렌-부타디엔 고무 25중량부로 이루어진 원료고무 100중량부를 사용한다.

본 발명에서 코드와 고무배합물의 접착력을 향상시키기 위해 사용하는 왕겨분말은 입자크기가 0.01∼10㎛인 것을 사용한다. 본원발명에서 다양한 입자크기를 가지는 왕겨분말을 카카스 고무조성물에 사용한바 코드와 고무배합물의 접착력의 향상을 위해서는 전술한 수치의 입자크기를 가지는 왕겨분말을 원료고무 100중량부에 대하여 3∼15중량부 사용하는 것이 바람직하다.

한편 왕겨분말과 헥사메틸멜라민의 사용량에 대하여 많은 실험을 한 결과 왕겨분말과 헥사메틸멜라민이 10:1∼5:1의 비로 카카스 고무조성물에 첨가하고, 헥사메틸멜라민과 레소시놀 포름알데히드 수지는 2:1의 비로 카카스 고무조성물에 첨가시 코드에 대해서 카카스 고무배합물이 최적의 접착력을 가짐을 알 수 있었다.

본 발명에서 헥사메틸멜라민은 N,N,N',N',N",N"-헥사메틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민(N,N,N',N',N",N"-Hexamethyl-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, HMMM)을 사용할 수 있다.

본 발명에서 보강 충진제로 사용하는 왕겨분말은 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 리그닌(lignin), 실리카(silica) 및 소량의 중금속 성분을 함유하고 있으면 후술하는 본 발명의 일실시예에서 사용한 왕겨분말은 셀룰로오스 35%, 헤미셀룰로오스 25%, 리그닌 20%, 실리카 17%를 포함하고 있는 것을 사용하였다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예들로서 이들에 의해 본원발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예>

하기의 표 1과 같이 천연고무(NR) 60중량부, 부타디엔 고무(BR) 15중량부, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 25중량부로 구성된 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N550) 48중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지(RFL) 0.75중량부, 헥사메틸멜라민(HMMM) 1.5중량부, 산화아연(ZnO) 3.0중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1.0중량부, 공정오일(P#2 oil) 9.4중량부, 촉진제(NS) 1.4중량부, 디페닐구아니딘(DPG) 0.2중량부, 황 2.0중량부, 노화방지제 3.0중량부를 첨가하고 160℃에서 30분간 가류하여 카카스 고무를 제조하였다.

<실시예 1>

하기의 표 1과 같이 천연고무(NR) 60중량부, 부타디엔 고무(BR) 15중량부, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 25중량부로 구성된 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N550) 46중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지(RFL) 0.75중량부, 헥사메틸멜라민으로서 N,N,N',N',N",N"-헥사메틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민(HMMM) 1.5중량부, 입자크기가 10㎛인 왕겨분말 5중량부, 산화아연(ZnO) 3.0중량부, 스테아린산(Stearic acid) 1.0중량부, 공정오일(P#2 oil) 9.4중량부, 촉진제(NS) 1.4중량부, 디페닐구아니딘(DPG) 0.2중량부, 황 2.0중량부, 노화방지제 3.0중량부를 첨가하고 160℃에서 30분간 가류하여 카카스 고무를 제조하였다.

상기에서 왕겨분말은 셀룰로오스 35%, 헤미셀룰로오스 25%, 리그닌 20%, 실리카 17%를 포함한 것을 사용하였다.

<실시예 2>

카본블랙 45중량부, 왕겨분말 10중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 카카스 고무를 제조하였다.

<실시예 3>

카본블랙 45중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지 1.0중량부, 왕겨분말 10중량부, N,N,N',N',N",N"-헥사메틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 카카스 고무를 제조하였다.

삭제

표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물

항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
NR	60	60	60	60
BR	15	15	15	15
SBR	25	25	25	25
카본블랙	48	46	45	45
RFL	0.375	0.75	0.75	1.0
왕겨분말	-	5	10	10
HMMM	1.5	1.5	1.5	2.0
산화아연	3.0	3.0	3.0	3.0
스테아린산	1.0	1.0	1.0	1.0
공정오일	9.4	9.4	9.4	9.4
촉진제(NS)*	1.4	1.4	1.4	1.4
DPG	0.2	0.2	0.2	0.2
황	2.0	2.0	2.0	2.0
노화방지제	3.0	3.0	3.0	3.0

*NS : N-터셔리부틸-2-벤조티아졸설펜아미드

<시험예>

상기 비교예 미 실시예로부터 얻은 카카스 고무에 대하여 점도, 경도, 300%모듈러스, 인장강도, 신장율, 점착(Tack), 발열, 점착력 및 커버리지(Coverage)에 대한 특성을 ASTM 관련규정에 의하여 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무의 물성 결과

항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
점도(125℃)	48	50	51	52
경도(shore A)	55	57	58	59
300%모듈러스	88	90	92	92
인장강도	140	142	144	146
신장율(%)	425	424	425	424
점착(Tack)	5.34	5.38	5.369	5.36
발열(℃)	20	19	18.5	19
접착력(kg/cm²)	12.5	17.6	17	18.1
Coverage(%)	90	95	95	95

*점도는 무니(Mooney)시험기를 이용하여 125℃에서 측정하였음

*300%모듈러스는 300% 신장시 stress 값

*경도는 shore A method 이용하여 측정함

*점착(Tack) : 천연고무 50중량부와 부타디엔 고무 50중량부를 원료고무로 하는 사이드 고무와 비교예 및 실시예 고무와의 접착력을 비교평가함

*접착력 : 레소시놀포름알데히드 수지가 표면에 처리된 1500D/3ply 폴리에스테르 코드와 카카스 고무를 접착력 방법인 ASTM 방법(H-test)을 이용하여 평가하였음

*Coverage : 접착시험 후 코드표면에 부착된 고무량을 상대적으로 나타낸 단위로 이의 수치가 100%일 때 파괴위치가 고무층에서 일어난 것으로 접착특성이 우수함을 나타내고, 0%일 경우 코드와 고무의 경계층에서 접착특성이 없음을 나타낸다.

왕겨분말을 사용하지 않은 비교예에 비하여 왕겨분말을 5∼10중량부를 사용한 실시예 1∼실시예 3의 결과(표 2 참조)에서처럼 왕겨분말을 첨가한 카카스 고무배합물이 매우 우수한 접착특성을 보여주고 있다. 또한 모듈러스 및 인장강도에서 유사하거나 우수한 결과를 보이면서 점착(Tack)특성이 하락하지 않고 발열특성이 우수함을 보여주고 있다.

삭제

Claims

공지의 승용차용 카카스 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 왕겨분말 3∼15중량부, 헥사메틸멜라민(HMMM) 1.0∼3.5중량부, 레소시놀 포름알데히드 수지(RFL) 0.5∼1.75중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 카카스 고무조성물.
제1항에 있어서,

왕겨분말과 HMMM은 왕겨분말:HMMM = 10:1∼5:1의 비로 첨가하는 것을 특징으로 하는 카카스 고무조성물.
제1항에 있어서,

HMMM과 RFL는 HMMM:RFL = 2:1의 비로 첨가하는 것을 특징으로 하는 카카스 고무조성물.