KR100582001B1

KR100582001B1 - 타이어의 비드필러용 고무의 제조 방법

Info

Publication number: KR100582001B1
Application number: KR1020030080453A
Authority: KR
Inventors: 권순남; 이기영
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2006-05-22
Also published as: KR20050046850A

Abstract

본 발명은 타이어 비드 필러용 고무의 제조방법에 관한 것으로서, 원료 고무에 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제, 가류촉진제, 유황 및 고무배합제를 첨가하여 타이어 비드필러용 고무를 제조하는 방법에 있어서, 원료고무, 고무배합제, 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제 및 가류촉진제를 150 내지 190℃의 온도에서 혼합하는 제 1 혼합단계; 및 상기 혼합물에 유황을 첨가하여 최종 혼합하는 단계를 거쳐 제조됨으로써 가류 전 강성을 높여 바가지 현상을 방지하면서 가류 후에는 비드필러에 적합한 경도를 유지하는 소프트 비드필러용 고무에 적합한 고무를 제공할 수 있다.

가류제*고무*혼합*비드필러

Description

타이어의 비드필러용 고무의 제조 방법{Preparation method of rubber for tire beadfiller}

본 발명은 타이어 비드 필러용 고무의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료 고무, 고무배합제, 캐슈 변성 페놀 수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제, 및 가류촉진제를 제 1 혼합단계에서 고온으로 혼합하고, 최종 혼합 단계에서 가류제인 유황을 혼합하는 방법으로 제조함으로써, 가류 전 강성을 높여 바가지 현상을 방지하면서 가류 후 비드 필러에 적합한 경도를 유지할 수 있는 것이다. 비드필러는 타이어 비드의 주위를 감싸고 있는 카카스 턴업부와 내측 카카스와의 사이에 배치되어 사이드월부의 변형에너지를 흡수하고 비드부 전체 강성이 향상되도록 하는 것으로서, 전체 단면 형상이 삼각형을 이루면서 삼각형의 밑면인 비드필러 베이스가 비드에 부착된다. 비드필러 제조시 일반적으로 비드필러 형태를 압출하여 원형의 비드에 부착하게 된다. 이 경우 내경이 상대적으로 작은 위치에 배치되는 베이스 부분에 비해 내경이 상대적으로 큰 위치에 배치되는 에지 부분에 큰 인장력이 발생되고, 이러한 비드필러 에지 부분은 비드필러 베이스 부분에 비해 두께가 얇아서 비드필러 에지부분이 비드필러의 높이를 기준으로 어느 한쪽 측 방향으로 구부러지는, 이른 바 바가지 현상이 발생된다.

이러한 바가지 현상은 비드필러 게이지가 작아질수록 심해지는 경향이 있어, 게이지가 작은 비드 필러 제조에 있어서는 해결해야 할 선결 과제이다.

이러한 바가지 현상을 개선하기 위한 설비측면의 종래기술로는 대한민국특허공개 제2002-39871호에 비드 압출기와 성형기를 부분적으로 개조하여 사용하는 방법이 개시되어 있으나, 고무 조성물 개선을 통한 바가지 현상의 개선에 대한 기술들은 제시된 바 없다

한편, 비드 필러 고무 조성물의 경도를 향상시키는 기술로서 캐슈 변성 페놀수지와 메틸렌 도너 타입의 헥사메틸렌테트라아민(HMTA)이나 헥사메톡시메틸멜라닌(HMMM) 등의 가류제를 동시에 사용하는 기술(대한민국특허공개 제1999-25415호, 제1997-42729호)이 개시된 바 있다. 특히, 캐슈 변성 페놀 수지의 주목적이 가류 고무의 강도향상에 초점이 맞추어져 있어 캐슈 변성 페놀 수지는 메틸렌 도너 타입의 가류제인 HMMM, HMTA 등과 반드시 함께 사용되어야 했다.

그런데, 캐슈 변성 페놀 수지와 메틸렌 도너 타입의 가류제를 동시에 사용하는 경우는 높은 미가류 강성으로 인해 바가지 현상의 개선이 가능하지만 경도가 과다하게 높아져 소프트한 비드 필러로는 사용하지 못하는 단점이 있었고, 캐슈 변성 페놀 수지를 사용하지 않는 소프트 비드필러의 경우는 미가류 고무의 강성이 낮아져 바가지 현상이 발생하므로 게이지가 작은 비드필러를 제조하지 못하는 단점이 있었다.

또한, 한국 공개 특허 제 2002-175호에서는 메틸렌 도너없이 캐슈 변성 페놀 수지를 단독으로 사용하여 미가류 고무의 강성을 크게하여 바가지 현상을 개선하고자 하는 노력이 있었으나, 이 경우, 캐슈 변성 페놀 수지의 사용량이 많아져 고무의 인장강도가 저하되고 가격이 상승되는 단점이 있었다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 바가지 현상의 문제점을 해결하면서 동시에 가류 후 경도 증가로 소프트한 비드필러로의 사용제한에 대한 문제를 해결하기 위하여 연구노력하던 중, 종래 캐슈 변성 페놀 수지, 가류제 및 가류촉진제를 최종 혼합단계에서 혼합하던 것을, 본 발명에서는 캐슈 변성 페놀 수지와 메틸렌 도너 형태의 가류제 및 가류촉진제를 첫 번째 혼합단계에서 150℃ 이상의 고온으로 혼합시킨 다음, 최종 혼합시키는 단계에서 가황제로서 유황을 첨가시키는 하여 제조한 결과 미가류 강성이 급격히 증가하여 바가지 현상을 개선할 수 있었으며, 가류 후 경도 증가는 크지 않음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 가류 전 강성을 증가시켜 바가지 현상을 최소화하면서, 가류 후 경도 증가는 크지 않은 타이어 비드 필러용 고무의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 비드필러용 고무의 제조방법은, 원료 고무에 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제, 가류촉진제, 유황 및 고무배합제를 첨가하여 타이어 비드필러용 고무를 제조하는 방법에 있 어서, 원료고무, 고무배합제, 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제 및 가류촉진제를 150 내지 190℃의 온도에서 혼합하는 제 1 혼합단계; 및 상기 혼합물에 유황을 첨가하여 최종 혼합하는 단계를 거쳐 제조되는 것임에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제 1 혼합단계에서 원료고무에 고무배합제, 캐슈 변성 수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제 및 가류촉진제를 고온에서 혼합시키고, 최종 혼합단계에서 가황제로서 유황을 첨가하여 혼합시킨 타이어 비드필러용 고무의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 비드필러용 고무 조성은 통상의 비드필러용 고무 조성과 같은 것으로서, 원료고무, 캐슈 변성 페놀 수지, 가류제, 보강제, 가류촉진제 및 기타 고무 배합제를 포함한다. 여기서 사용되는 원료고무는 디엔계 고무를 들 수 있다.

또한, 보강제로서 상기 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙을 50∼80중량부로 포함하는 바, 카본블랙으로는 디부틸프탈레이트(DBP) 흡유량이 80∼120㎖/100g, 질소흡착 비표면적이 30∼100㎡/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하는 바, 캐슈 변성 페놀 수지는 고무의 강도를 향상시키기 위한 것으로서, 캐슈 변성 페놀 수지를 포함하지 않을 경우는 가류 전 강성이 낮은 문제가 있다. 이같은 캐슈 변성 페놀 수지는 원료고무 100중 량부에 대하여 5∼20중량부로 포함되는 바, 그 함량이 20중량부를 초과하면 고무의 파단시까지의 신장율이 급격히 저하되는 문제가 있을 수 있다. 또한, 이러한 캐슈 변성 페놀 수지를 메틸렌 도너 타입의 가류제와 첫 번째 혼합 단계에서 혼합시킨다.

본 발명의 가장 큰 특징은 메틸렌 도너 타입의 가류제로서 헥사메틸렌테트라아민이나 헥사메톡시메틸멜라닌을 기존의 혼합 방식인 최종 혼합단계에서 혼합하는 것이 아니라, 첫 번째 혼합 단계에서 혼합하는 것이다. 만일 최종 혼합단계에서 상기 가류제를 첨가하여 혼합하게게 되면, 미가류 강성이 증가되어 바가지 현상을 개선할 수는 있으나 경도가 급격히 증가되어 소프트 비드필러로는 사용이 불가해지는 문제가 있다.

이러한 첫 번째 혼합단계는 150 내지 190℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직한 바, 만일 150℃ 미만에서 혼합이 이루어질 경우 헥사메틸렌테트라아민이 캐슈 변성 페놀 수지와 반응이 미약하여 가류 후 경도가 상승하여 소프트 비드필러로 사용할 수 없게 되는 문제가 있고, 또한 190℃를 초과한 온도에서 혼합될 경우는 혼합된 원료고무인 디엔계 고무의 물성 저하가 발생하여 파단시까지의 신장율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에 따른 고무 조성물에는 기타 배합제로서 프로세스 오일, 노화방지제 또는 점착제 등을 포함할 수 있음은 물론이나, 이들의 함량이나 종류 등이 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 각별한 인자가 되지 못하므로 구체 한정의 이유는 없다.

그리고, 본 발명에서는 최종 혼합단계에서 유황을 첨가하여 가황시키는 것으로, 이때 사용되는 가류제로서는 유황만을 포함하는 바, 황의 함량은 원료고무 100중량부에 대하여 3∼5중량부인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼2 및 비교예 1∼2

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 비드필러용 고무를 제조하였다. 실시예 1 내지 2에서는 캐슈 변성 페놀수지, 가류제 및 가류촉진제의 역할을 하는 헥사메틸렌테트라아민을 첫 번째 혼합단계에 첨가하여 혼합시키고, 최종 혼합단계에서 가황제를 첨가하여 혼합시킨 방법으로 제조하였다.

비교예 1과 2는 일반적으로 타이어에 적용되는 비드필러의 예로서, 비교예 1은 소프트 비드필러를, 비교예 2는 고경도 비드필러를 나타낸 것이다. 또한, 비교예에서는 가류제 및 가류촉진제의 역할을 하는 헥사메틸렌테트라아민을 최종 혼합단계에서 혼합하는 종래의 방법으로 수행하였다.

		실시예		비교예
		1	2	1	2
천연고무/스티렌-부타디엔고무		70/30	70/30	70/30	70/30
카본블랙(HAF/GPF)⁽¹⁾		30/50	30/50	30/50	30/50
산화아연/스테아린산		4/2	4/2	4/2	4/2
기타배합제		10	10	10	10
캐슈 변성 페놀수지		5	7	10	5
헥사메틸렌테트라아민	제1 혼합단계	1.5	1.5	-	-
헥사메틸렌테트라아민	최종 혼합단계	-	-	1.5	1.5
가류촉진제(제 1 혼합단계)		1.5	1.5	-	-
황/촉진제(최종 혼합단계)		4/0	4/0	4/0	4/1.5
(주) (1)카본블랙 HAF: DBP 흡유량 85∼115㎖/100g, 질소흡착 비표면적 70∼90㎡/g 카본블랙 GPF: DBP 흡유량 75∼105㎖/100g, 질소흡착 비표면적 20∼50㎡/g

상기로부터 제조된 고무 조성물에 대한 가류 전 강성과 가류 후 경도를 측정하였고, 비드필러 제조 공정상 바가지 현상의 발생유무를 관찰하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 바가지 현상의 발생유무는 압출된 비드필러 고무를 14인치의 비드에 감는 방법으로 측정하여 관찰하였다.

그리고, 밴드강성은 미가류 고무 샘플로 3점 밴드강성 시험에서 측정한 값을 비교예 1을 기준으로 하여 지수화한 것이다. 그 값이 클수록 밴드강성이 가류전 강성이 좋음을 나타낸다.

그리고, 경도는 쇼어 A 타입 경도계로 측정한 값이다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
밴드강성	165	190	100	175
경도	76	82	95	90
바가지 현상	없슴	없슴	없슴	없슴

상기 표 2의 결과로부터, 비교예 2에서처럼 캐슈 변성 페놀 수지와 헥사메틸렌테트라아민을 함께 최종 혼합에 사용할 경우, 미가류 강성이 증가되어 바가지 현상을 개선할 수는 있으나 경도가 급격히 증가되어 소프트 비드필러로는 사용이 불 가함을 알 수 있다. 그러나, 본 발명과 같이 캐슈 변성 페놀 수지와 헥사메틸렌 메틸 아민을 첫 번째 혼합 단계에서 고온 혼합한 경우, 경도가 급격히 낮아지는 현상을 보여 소프트 비드필러로 사용이 가능하면서 미가류 상태의 강성은 높은 수준으로 유지되어 바가지 현상을 개선할 수 있음을 보여준다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 캐슈 변성 페놀 수지에 가류제로 사용되는 메틸렌 도너 타입의 헥사메틸렌테트라아민이나 헥사메톡시메틸멜라닌을 첫 번째 혼합 단계에서 가류촉진제와 고온으로 혼합하는 경우, 가류전 강성이 우수하면서 가류 후 경도를 목적 수준으로 만족하면서 제조공정시에 바가지 현상의 발생이 없는 타이어의 비드 필러를 제공할 수 있다.

Claims

원료 고무에 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제, 가류촉진제, 유황 및 고무배합제를 첨가하여 타이어 비드필러용 고무를 제조하는 방법에 있어서,

원료고무, 고무배합제, 캐슈 변성 페놀수지, 메틸렌 도너 타입의 가류제 및 가류촉진제를 150 내지 190℃의 온도에서 혼합하는 제 1 혼합단계; 및

상기 혼합물에 유황을 첨가하여 최종 혼합하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어 비드필러용 고무의 제조방법.
제 1항에 있어서, 가류제는 헥사메틸렌테트라아민 또는 헥사메톡시메틸멜라닌인 것임을 특징으로 하는 타이어 비드필러용 고무의 제조방법.
(2회 정정) 제 1항에 있어서, 상기 최종 혼합된 고무의 경도(Shore A)는 76∼82 인 것임을 특징으로 하는 타이어 비드필러용 고무의 제조방법.