KR100542278B1

KR100542278B1 - 타이어 사이드월용 고무 조성물

Info

Publication number: KR100542278B1
Application number: KR1020030034445A
Authority: KR
Inventors: 조선이
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2006-01-11
Also published as: KR20040102839A

Abstract

본 발명은 타이어 사이드월용 고무 조성물에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 타이어 사이드월용 고무 조성물에 중온용에 치우치는 최대 카본 분자량을 피하여 최대 카본 분자량 분포가 26~35에서 넓은 분포를 갖거나 또는 두개의 피이크를 갖는(26~27, 34~35에서) 왁스를 사용하는 경우 중온에서 블루밍을 조절할 수가 있어서 외관오염을 개선할 수 있다. 또한 왁스의 이동(migration)을 촉진하는 6PPD노화방지제를 줄이고 TMDQ(Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline)를 적용하여 외관개선을 향상시킬 수 있다.

타이어, 사이드월, 노화방지제, PPD, TMDQ

Description

타이어 사이드월용 고무 조성물{The rubber compounds for tire sidewall}

본 발명은 타이어 사이드월용 고무 조성물에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 타이어 사이드월용 고무 조성물 중 중온용에 치우치는 최대 카본 분자량을 피하여 최대 카본 분자량 분포가 26~35에서 넓은 분포를 갖거나 또는 두개의 피이크를 갖는(26~27, 34~35에서) 왁스를 사용하는 경우 중온에서 블루밍을 조절할 수가 있어서 외관오염을 개선하고 왁스의 이동을 촉진하는 6PPD 노화방지제를 줄이며 TMDQ를 적용하여 외관개선을 향상시킬 수 있는 타이어 사이드월용 고무 조성물에 관한 것이다.

내오존노화성이 우수한 노방제 6PPD의 양은 왁스의 이동을 비례적으로 촉진시키는 기능을 한다. 또한 실험에 의해 내오존노화방지제는 내열노화방지제와 함께 상호기능을 향상시켜주는 역할을 한다. 그러므로 6PPD의 함량을 줄이고 TMDQ와 왁스의 함량을 조절하며, 왁스의 최대 카본분자량 분포를 조절함으로서 내노화성을 향상시킨다.

타이어에 사용하는 왁스는 저온용(약 0℃), 중온용(약 20~30℃), 또는 고온 용(약 40℃이상)으로 나뉘며, 보통 중온용, 또는 중, 고온용을 사용한다. 당사에서도 중온용과 고온용을 1:1로 혼합한 등급을 제조하여 사용한다. 그러나 이러한 왁스를 사용하는 경우에 때로는 저장온도 범위에서 과량의 왁스가 표면이동을 하여 외관오염을 발생시키는 경우가 있다. 이는 왁스의 최대카본 분자량(31 또는 33)이 중온 온도범위용에 있기 때문이다. 왁스의 필요온도 조건이 중온온도 범위이기 때문에 특히 표면이동이 잘되는 반면 과량이 이동하게 되면 표면오염을 유발할 수 있다. 그러나 최대 카본 분자량 분포가 넓은 분포를 갖거나 또는 두 개인 (26~27, 34~35에서 쌍봉피크를 갖는)왁스를 사용하는 경우 중온에서 블루밍을 조절할 수가 있으며 또한 우수한 내오존노화성을 띠는 것으로 평가되었다.

왁스가 고무에 배합되면 고무의 내부 윤활제로서 작용하여 혼연시간을 단축시키고, 충진제의 분산을 도와주는 효과가 있다. 또한, 고무가 공기 중에서 빛과 오존작용에 의하여 균열이 생기는 노화현상을 방지하는 기능도 가지고 있다.

왁스가 고무에 배합되어 시간이 경과함에 따라 고무 내부로부터 고무표면으로 이동하여 오존화 반응이 개시되는 것을 방지하기 때문에 노화방지 기능을 나타낸다. 이러한 현상은 왁스자체의 특성, 고무의 배합내용 그리고 오족폭로 전후의 시간과 온도 등에 영향을 받는다. 그리고, 노방효과를 발휘하기 위하여 요구되는 왁스의 특성으로서는 1)빠른 피막의 형성(온도에 의존하는 적절한 이행속도) 2) 양호한 표면피막의 형성(응집성, 가소성, 접착성) 3) 직접효과 등이 있으며, 왁스는 직쇄상, 측쇄상, 환상탄화수소 등의 혼합물로서 이러한 복잡성이 왁스의 고무에 대한 용해도와 고무 중에서의 이동도를 기본으로 하여 왁스 특유의 보호피막성을 결 정짓게 된다.

이러한 온도의 상승 및 하강은 왁스의 융점과 상대적인 면이 있다. 왁스의 융점 즉 분자량과 용해도-이동도의 관계를 보면 파라핀왁스의 경우는 최대치를 나타내는 경우에 고융점의 마이크로왁스 경우는 파라핀왁스에 비하여 분자도 크고 분자구조도 복잡하여 이동도가 떨어지는 현상을 나타냄과 동시에 융점의 상승에 따라 점차 감소하게 된다. 파라핀 왁스는 40℃보다 20℃의 쪽이 부루밍이 빠르고 마이크로 왁스의 경우는 반대의 경향을 나타낸다.

따라서, 넓은 온도범위에 걸쳐 효과를 구하고자 하는 경우는 양자의 혼합사용이 권장된다.

부루밍량은 왁스의 용해도(solubility)와 이동도(mobility)에 관계가 있으며, 왁스가 고무에 대한 용해도 이상으로 잔존할 때에는 계속적인 부루밍 현상이 일어나고 평형에 도달하고 나면 부루밍이 종결된다. 그리고 온도가 상승하면 자연적으로 왁스의 용해도가 커져 고무표면에 나타나 있던 왁스는 다시 재 용해되어 없어지게 된다. 왁스 부루밍량을 증대시키기 위해서는 온도를 저온으로 조절한다.

가장 효과적인 왁스의 경우는 오존농도 25pphm(1억분의 25)조건에서 약 0.5㎛정도로 있다. 왁스의 품질을 저하시키면 고무의 표면에 불완전한 막이 형성되기 쉬워, 이러한 불완전 막으로 인하여 생긴 미소부분이 오존의 집중공격을 받아 왁스를 첨가하지 않은 고무표면에 비하여 소수이지만 크고 심한 균열현상을 일으키기 쉽다.

장시간 고무표면을 보존하기 위해서는 그 시간 중 필요한 막의 두께를 유지 함과 동시에 기후의 변화, 마모에 대한 손상 및 손실에 영향을 받아서는 안 된다.

부루밍의 속도와 파손피막의 회복속도는 앞에서 언급한 바와 같이 고무중의 왁스의 이동도와 용해도에 좌우된다. 일반적으로 왁스의 융점은 50~75℃로 되어 있다. 이 융점 이하의 왁스는 이동도가 커지나 용해도는 커지고, 75℃ 이상의 것은 부루밍 속도가 떨어져 균열이 시작되기 이전에 필요한 막을 형성하지 못하기 때문이다.

이러한 왁스의 기능에도 불구하고 표면에 이동한 왁스의 형상이 불완전하여 막이 안정한 막을 형성치 못하고, 심지어 타이어표면에서 외관오염을 유발한다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 타이어 사이드월 고무조성물에 사용되어지는 왁스로 노화방지시스템을 조절하여 내노화성을 개선함과 동시에 왁스에 의한 외관 오염을 줄이는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 타이어 사이드월용 고무 조성물은 6PPD와 TMDQ와 왁스의 함량을 각각 동량(同量)을 포함하고, 상기 함량은 1~3phr을 첨가한다.

본 발명에서 왁스는 카본 분자량 분포가 20~45범위에 분포하고, 마이크로타입왁스를 10~50%를 포함하며, 상기 왁스의 최대카본 분자량 분포가 26~35 에서 넓 은 및/또는 두개의 피이크를 갖는다.

이하 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

표 1은 6PPD의 농도에 따른 왁스의 이동량을 나타낸 표이다.

표 1을 참조하면 6PPD의 농도가 높을수록 시간에 따라 왁스의 이동량이 늘어나는 것을 알 수 있다.

표 1) 6PPD 농도와 왁스 이동과의 관계

왁스 Bloom, ㎍/㎠

농도	초기	1주	3주	6주
6PPD=0	15	15	15	15
6PPD=1	15	15	18	17
6PPD=3	15	23	25	27

표 2는 정적상태에서 왁스의 양을 고정시킨 후 6PPD양을 변화시키거나 6PPD의 양을 고정시킨 후 왁스의 양을 변화시킬 때에 타이어의 내오존성을 나타낸 표이다.

표 2를 참조하면, 6PPD의 농도는 고정하고 왁스의 양을 증가시킨 경우 내오존성은 현저히 증가하나, 왁스의 양을 고정하고 6PPD의 양을 증가시킨 경우는 6PPD의 농도는 고정하고 왁스의 양을 증가시킨 경우에 비해서 내오존성의 증가량이 적었다.

표 2) 정적(Static) 상태의 오존 저항성 평가결과

노화방지제	왁스	0	1	3	5	0	0	0
노화방지제	6PPD	0	0	0	0	1	2	3
내오존성	지속시간	25	25	>210	>210	25	60	77

표 3은 동적상태일때 왁스의 양을 고정시킨 후 6PPD양을 변화시거나 6PPD의 양을 고정시킨 후 왁스의 양을 변화시킬 때에 타이어의 동적피로수명을 나타낸 표이다.

표 3을 참조하면 동적상태일때는 6PPD의 농도는 고정하고 왁스의 양을 증가시킨 경우 내오존성은 감소하나, 왁스의 양을 고정하고 6PPD의 양을 증가시킨 경우는 내오존성이 증가하였다.

표 3) 동적 피로 수명

노화방지제	왁스	0	5	5	0	1
노화방지제	6PPD	0	0	1	3	3
내오존성	지속시간	95	72	105	160	130

표 4는 타이어 사이드월의 고무 조성물의 노방시스템을 변경하였을 때 물성의 변화를 나타낸 표이다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예 1>

왁스 ,6PPD , 왁스가 포함되지 않고 이외는 통상의 PCR T/D comp'd과 동일하다.

<비교예 2>

왁스 2㎍/㎠을 포함하고 이외는 통상의 PCR T/D comp'd과 동일하다.

<비교예 3>

왁스 2㎍/㎠, 6PPD 4㎍/㎠을 포함하고 이외는 통상의 PCR T/D comp'd과 동일하다.

<실시예 1>

왁스 2㎍/㎠, 6PPD 4㎍/㎠, TMDQ 2㎍/㎠ 을 포함하고 이외는 통상의 PCR T/D comp'd과 동일하다.

비교예 1과 비교해서는 왁스와 6PPD와 TMDQ의 함유량이 차이가 있으며, 비교예 2와 비교해서는 6PPD와 TMDQ의 함유량이 차이가 있고, 비교예 3과 비교해서는 6PPD와 TMDQ의 함유량의 차이가 있다.

표 4) 노방시스템 변경과 물성과의 관계

*통상의 PCR T/D comp'd에 노방시스템만 변경함

	구 분	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1
노방시스템 변경내용 (이외동일)	왁스	0	2	2	2
	6PPD 노방제	0	0	4	3
	TMDQ	0	0	0	2
가류특성	TOQ(최대)	36.3	35.2	32.3	31.9
	TOQ(최소)	12.4	10.6	10	10
	T40	6.81	7.08	6.13	6.27
	T90	10.15	10.81	9.74	10
	EC	11.16	11.89	10.71	11
초기 인장물성	HARD'S	58	58	57	58
	M-300%	83.4	90	76.9	80.8
	T.S.	232.8	218.2	217.9	221.8
	E.B.	604.1	558.1	604.2	604.8
노화후 인장물성	A-HARD'S	64	65	64	65
	A-M-300%	134.3	135.3	118.9	119.9
	A- T.S.	179.4	162.2	185.3	182.8
	A- E.B.	382.3	348.4	434.4	428.1
열노화후특성	열노화후 T.S. 유지율%	77	74	85	82

최적의 노방시스템 개선으로 타이어의 오관 오염 방지및 내노화성을 향상시킬 수 있다.

Claims

타이어 사이드월용 고무 조성물에 있어서, 고무 100phr에 대하여 N-(1.3-dimethybutyl)-N'-phenyl-para-phenylenediamine)(6PPD)와 티엠디큐(TMDQ: Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline)와 카본 분자량 분포가 20∼45범위에 분포하고, 마이크로타입왁스를 10∼50％를 포함하며, 상기 왁스의 최대카본 분자량 분포가 26∼35에서 넓은 두 개의 피이크를 갖는 왁스의 함량을 각각 동량(同量)을 포함하고, 상기 함량은 1∼2.5phr을 첨가함을 특징으로 하는 타이어 사이드월용 고무 조성물.
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