KR100542287B1 - 지르코네이트계 커플링제를 포함하는 카본블랙으로 보강된디엔계 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기필러, 특히 카본블랙으로 보강된 디엔계 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기필러인 카본블랙에서도 커플링제의 역할을 수행할 수 있어 무기 및 유기필러 양자에서 원하는 물성의 향상을 도모할 수 있는 지르코네이트계통의 커플링제를 도입함으로써, 특히 고무조성물의 물리적 강도(인장강도, 인열강도, 신율 등)의 향상 뿐만 아니라 접착력도 향상된 고무조성물에 관한 것이다.

Description

지르코네이트계 커플링제를 포함하는 카본블랙으로 보강된 디엔계 고무조성물{Carbon Black-Filled Rubber Compound Containing Coupling Agent}

본 발명은 유기필러, 특히 카본블랙으로 보강된 디엔계 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기필러인 카본블랙에서도 커플링제의 역할을 수행할 수 있어 무기 및 유기필러 양자에서 원하는 물성의 향상을 도모할 수 있는 소정의 커플링제를 도입함으로써, 특히 고무조성물의 물리적 강도(인장강도, 인열강도, 신율 등)의 향상 뿐만 아니라 접착력도 향상된 고무조성물에 관한 것이다.

과거에는 이관능기 실란 또는 커플링제라 불리우는 것은 일반적으로, 모듈러스, 인장강도, 인열강도 등 물리적 성질을 향상시키기 위하여 고무산업에서 널리 사용되어지고 있으나, 기존에 커플링제로 사용되던 실란계통은 무기필러, 특히 실리카에서만 그 성능을 발휘하고, 탄산칼슘이나 유기필러인 카본블랙에서는 커플링제로서의 역할을 수행하지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래 기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 무기필러 뿐만 아니라 유기필러인 카본블랙으로 보강되어지며 물성(인장강도, 인열강도, 신율 등)의 향상 및 접착력이 개선된 고무조성물을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카본블랙을 보강제로 하는 디엔계 고무조성물에 있어서, 고무조성물 중에 지르코네이트계 커플링제를 포함함을 특징으로 하는 고무조성물을 제공한다.

상기 커플링제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 구성내에 메르캅토 작용기(-SH)를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이러한 메르캅토 작용기를 가지는 커플링제로서 티올(Thiol)화합물을 사용할 수 있다.

상기 커플링제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.5∼2.0phr 포함된다.

본 발명의 디엔계 고무조성물에 있어서, 원료고무는 디엔계 고무라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서는 원료고무의 일예로서 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 디엔계 고무조성물에 있어서 보강제로 유기필러를 사용하는 경우에도 물리적 강도 및 접착력을 증진시킬 수 있도록 지르코네이트(Zirconates) 계통의 커플링제가 사용된다. 따라서, 본 발명에서는 보강제로 무기필러가 사용되는 경우를 배제하는 것은 아니므로, 무기필러를 사용하는 경우에도 당연히 본 발명의 권리범위에 포섭되는 것으로 보아야 할 것이다.

지르코네이트 계통의 커플링제는 바람직하게는 작용기로서 말단에 -SH기의 메르캅토(mercapto)기를 가지는 것으로서 유기필러로 보강된 고무조성물의 물성 및 접착력을 강화시킬 수 있는 한 특별한 한정을 요하지는 아니한다. 상기 요건을 만족하는 본 발명에 사용가능한 커플링제의 구체적인 예를 들면, 켄리히 석유화학회사(kenrich petrochemiclas)의 NZ 37, NZ 97 등을 들 수 있다.

상기 지르코네이트 계통의 커플링제는 바람직하게는 0.5∼2.0phr를 포함하는 것이 좋다. 만일 0.5phr 미만으로 포함되는 경우에는 요구되는 물리적 강도 및 접착력의 개선이 뚜렷하기 아니하며, 만일 2phr을 초과하게 되는 경우에는 초과에 따른 물성 증진의 정도가 그리 크게 나타나지 않아 경제적으로 불리하게 된다.

상기 고무조성물은 특히 타이어 제조분야에 특히 유용하지만, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며 디엔계 고무가 사용되어지는 어떠한 산업분야에도 적용될 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 아니 된다.

<실시예 1>

본 실시예에 사용된 고무조성물은 천연고무 100phr에 카본블랙 40phr, 로진오일이 6phr, 아연화 5phr, 스테아린산 2phr, 노화방지제 2phr, 커플링제 A 0.5phr을 혼합한 후 150℃에서 방출하였다. 상기 고무배합물과 황 2.25phr 및 촉진제 0.6phr을 반버리 믹서에 넣고 혼합하여 110℃에서 방출하였다.

<실시예 2>

커플링제 B를 0.5phr로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.

<실시예 3>

커플링제 A를 1.0phr로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.

<실시예 4>

커플링제 B를 1.0phr로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.

<비교예>

커플링제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.

하기 표 1은 상기 비교예 및 실시예에 나타난 고무의 조성비를 나타내며, 표 2는 제조된 고무조성물로부터 시편을 제작하여 가류시킨 후 측정한 물성결과를 나타낸다.

<표 1> 고무조성 (단위: phr)

성분	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
천연고무	100	100	100	100	100
카본블랙	40	40	40	40	40
아연화	5	5	5	5	5
스테아린산	2	2	2	2	2
노화방지제	2	2	2	2	2
로진오일	6	6	6	6	6
커플링제 A	-	0.5	-	1.0	-
커플링제 B	-	-	0.5	-	1.0
황	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25
촉진제	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6

*커플링제 A: kenrich petrochemiclas의 NZ 37

*커플링제 B: kenrich petrochemiclas의 NZ 97

<표 2> 가류고무 특성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
％ Elongation
초기	615	690	605	730	710
노화	420	610	570	540	540
300％모듈러스,MPa
초기	820	790	890	760	810
노화	1165	860	1050	895	945
장력,MPa
초기	3150	3450	3170	3150	3415
노화	2625	3070	2945	3180	2970
90' 박리강도,kg/cm
bonderized steel
초기	234	261	287	304	334
노화	99	203	206	226	192
kevlar
초기	91	116	134	187	129
노화	48	94	123	132	104
PET(Polyester)
초기	293	312	406	313	332
노화	97	205	311	199	301

* 가류조건: 160℃에서 20분

본 발명에 의하면, 무기필러, 특히 실리카에서만 그 성능을 발휘하던 실란계통의 커플링제가 아닌 유기필러인 카본블랙에서도 커플링제의 역할을 수행할 수 있어 무기 및 유기필러 양자에서 원하는 물성의 향상을 도모할 수 있다. 특히 고무조성물의 물리적 강도로서 인장강도, 인열강도, 신율 등의 향상 뿐만 아니라 접착력도 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 카본블랙을 보강재로 하는 디엔계 고무조성물에 있어서,

   고무조성물 중에 메르캅토 작용기(-SH)를 가지는 지르코네이트계 커플링제 0.5∼2.0phr를 포함함을 특징으로 하는 고무조성물.