KR100558959B1

KR100558959B1 - 타이어용 고무조성물

Info

Publication number: KR100558959B1
Application number: KR1020030095785A
Authority: KR
Inventors: 박제환
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050064424A

Abstract

본 발명은 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산(1,6-bis(thiobenzoyldisulfido)hexane)과 미네랄 오일으로 이루어진 가류제를 적용하여 내피로특성이나 인장특성의 하락 없이 리버전(reversion) 특성 및 열노화 특성을 개선할 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명의 타이어용 고무조성물은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 90∼100%, 미네랄 오일 0∼10%으로 이루어진 가류제 0.2∼7중량부 포함할 수 있다.

Description

타이어용 고무조성물{Rubber composition for tire}

종래 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무는 리버전 및 열노화 특성을 개선하기 위한 여러 가지 방법이 소개되어 있으며, 가류제인 유황과 가류촉진제의 비율에 따라 CV(Conventional vulcanization), semi-EV(semi efficient vulcanization), EV(Efficient vulcanization)의 3가지로 시스템을 적용하고 있다.

EV 시스템의 경우 유황을 0.5중량부로 소량 사용하는 대신 황공여(sulfur donor)를 사용하고, 과량의 가류촉진제를 사용하기 때문에 모노설파이드(Monosulfide), 다이설파이드(disulfide) 등이 상대적으로 많이 형성되어 열노화특성은 유리하나 내피로특성, 인장특성이 하락하는 문제가 있다. 이에 반하여 CV 시스템의 경우 과량의 유황과 소량의 가류촉진제를 사용하기 때문에 폴리설파이드 등이 많이 형성되어 고온 및 산화조건하에서 가교결합의 형태의 변화를 수반하여 리버전 특성이나 열노화 특성이 약한 문제가 있다. semi-EV 시스템은 CV 시스템과 EV 시스템의 중간적 특성을 나타내고 있다.

그러나 semi-EV 시스템으로도 내피로특성이나 인장특성의 하락 없이 리버전 특성 및 열노화 특성을 만족시킬 수 있는 타이어용 고무조성물을 얻기에 어려운 문제가 있다.

따라서 타이어용 고무조성물에 있어서, 내피로특성이나 인장특성의 하락 없이 리버전 특성 및 열노화 특성을 개선할 수 있는 조성성분이 필요하나 아직까지 상기와 같은 특성을 만족시킬 수 있는 조성성분에 대한 연구가 부족한 실정이다.

본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 신규한 가류제를 적용하여 열역학적으로 안정하고 유연성이 있는 하이브리드 결합(Hybrid bond, (Rubber-Sx-(CH₂)₆-Sx-Rubber)을 형성할 수 있어 내피로특성이나 인장특성의 하락 없이 리버전(reversion) 특성 및 열노화 특성을 개선할 수 있는 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 고무조성물은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 90∼100%, 미네랄 오일 0∼10%으로 이루어진 가류제 0.2∼7중량부 포함한다.

본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 원료고무의 일예로서 본 발명에서는 천연고무나 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무, 부틸고무, 클로로부틸고무, 브로모부틸고무와 같은 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상의 합성고무가 소정의 혼합비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 상기의 천연고무와 합성고무가 1:9∼9:1의 비로 혼합되거나 또는 두 개의 합성고무가 서로 1:9∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.

본 발명에서 원료고무 100중량부에 대하여 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산과 미네랄 오일으로 이루어진 가류제를 0.2중량부 미만 사용하면 리버전 특성이나 열노화 개선 효과가 나타나지 않고, 7중량부 초과하여 사용하면 고무의 인장물성이 하락할 우려가 있다. 따라서 본 발명의 타이어용 고무조성물에서 가류제는 원료고무 100중량부에 대하여 0.2∼7중량부 첨가되어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 가류제의 구성성분에 있어서 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산이 90% 미만 사용하면 리버전 특성이나 열노화 개선 효과가 나타나지 않는다. 따라서 본 발명에서 사용하는 가류제는 그 구성성분에 있어서 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산은 90% 이상 함유되어지는 것이 바람직하다.

한편 본 발명에서 다양한 특성값을 가지는 가류제를 타이어용 고무조성물에 적용한바 밀도 1.25±0.1g/cm³, 녹는점 92±10℃인 특성값을 가지는 가류제를 사용시 본 발명의 목적에 부합하는 타이어용 고무조성물을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용하는 신규한 가류제는 전술한 수치 범위의 특성값을 가지는 것을 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 고무조성물에 적용하는 가류제의 구성성분 중 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산은 하기의 구조식(1)과 같으며, 이는 나트륨 다이치오벤조에이트(Sodium dithiobenzoate)와 1,6-비스(나트륨 치오설파토)헥산(1,6-bis(sodium thiosulfato)hexane)을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.

......(1)

이때 나트륨 다이치오벤조에이트와 1,6-비스(나트륨 치오설파토)헥산의 반응조건은 당업자가 적의 선택하여 실시할 수 있으므로 이하 자제한 내용은 생략하기로 한다.

본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 가류제 이외에 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유 및 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이 들은 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

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

<비교예>

천연고무 90중량부 및 스티렌 부타디엔 고무 10중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N330) 50중량부, 공정오일 8중량부, 아연화 5중량부, 스테아린산 1.5중량부, 노화방지제(Kumanox-RD, 금호석유화학) 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 155℃에서 4분 30초 동안 혼합하여 1차 배합물을 얻었다. 1차 배합물에 가류제로서 유황 1.0중량부, 가류촉진제(CZ) 1.0중량부를 밴버리 믹서에 넣고 105℃에서 2분 동안 혼합하여 2차 배합물을 얻었다. 2차 배합물을 가류기에 넣고 160℃에서 35분간 가류하여 고무를 제조하였다.

<실시예 1>

가류제로서 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 95%와 미네랄 오일 5%으로 이루어진 것을 0.1중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성성분 및 방법을 이용하여 고무를 제조하였다.

<실시예 2>

가류제로서 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 95%와 미네랄 오일 5%으로 이루어진 것을 2.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성성분 및 방법을 이용하여 고무를 제조하였다.

<실시예 3>

가류제로서 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 95%와 미네랄 오일 5%으로 이루어진 것을 7.0중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 조성성분 및 방법을 이용하여 고무를 제조하였다.

표 1. 비교예 및 실시예 고무의 조성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연고무	90	90	90	90
합성고무	10	10	10	10
카본블랙	50	50	50	50
공정오일	8	8	8	8
아연화	5	5	5	5
스테아린산	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	2.0	2.0	2.0	2.0
가류제1*	1.0	-	-	-
가류제2**	-	0.1	2.0	7.0
가류촉진제	1.0	1.0	1.0	1.0

* 가류제 1은 유황이다.

** 가류제 2는 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 95%와 미네랄 오일 5%으 로 이루어진 것이다.

<시험예>

상기 비교예 및 실시예의 고무에 대해 점도, 스코치시간, 최대토크, 가황시간, 리버젼, 경도, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율, 블로우아웃(blow out) 온도 및 시간, 피코마모와 같은 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2. 비교예 및 실시예 고무의 물성

항목	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
점도(125℃)	73	73	73	74
스코치시간(분)	18	19	19.5	20
최대토크	40.5	40.7	40.6	42.6
가황시간(T90, 분)	27.3	27.1	26.1	25.4
리버젼(%)*	28	23	5.26	6.0
경도(Shore A)	67/69**	67/68	68/69	70/71
300%모듈러스(kgf/cm²)	154/174	155/170	156/175	159/177
인장강도(kgf/cm²)	293/206	295/207	297/220	298/223
신율(%)	546/420	544/417	536/493	538/457
블로우아웃 온도(℃)	61	63	86.6	88.1
블로우아웃 시간(분)	4.5	4.5	9.1	9.7
피코마모(mg)	23	24	23	24

* 리버젼 = [(최대 토크 - 30분 과가류 후의 토크)/(최대토크)] ×100

** 수치는 노화전/105℃에서 24시간 노화후의 물성 결과이다.

상기의 표 2에서처럼 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산과 미네랄 오일으로 이루어진 가류제를 적용한 본 발명의 실시예 2,3 고무는 종래 유황을 가류제로 적용하는 비교예 고무 대비 인장강도 및 기타 물성에 영향을 주지 않으면서 리버전 특성 및 열노화 특성을 개선하는 장점이 있다. 한편 실시예 1에서는 가류제의 함량이 0.2중량부 미만 사용되어 리버젼 및 열노화특성에 있어서 개선되지 않아 본 발명에서 가류제는 0.2중량부 이상 즉, 0.2∼7중량부 적용하는 것이 바람직 함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

삭제
타이어용 고무조성물에 있어서,

원료고무 100중량부에 대하여 1,6-비스(치오벤조일다이설피도)헥산 90∼100％, 미네랄 오일 0∼10％으로 이루어지고, 밀도 1.25±0.1g/cm³, 녹는점 92±10℃ 인 가류제 0.2∼7중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 고무조성물.