KR100705791B1 - 트럭-버스 타이어용 하드 에이펙스 고무조성물 - Google Patents

트럭-버스 타이어용 하드 에이펙스 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트럭-버스 타이어의 사이드월을 지지하는 하드 에이펙스 고무 조성물에 있어서, 가류촉진제로 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드(바람직하게는 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드의 중량비가 2.5/1.6 ~ 3.0/2.0를 포함한다)을 포함하는 하드 에이펙스 고무조성물을 제공한다.
본 발명에 의한 하드 하이펙스 고무조성물은 고온 가류 적용시에도 열노화 특성, 내열특성 및 내파열 특성이 우수하여 타이어의 내구력을 향상시키며 상대적으로 재료 단가를 낮춤으로써 물질 향상과 함께 재료비 절감 효과를 얻을 수 있는 고무 조성물을 제공한다.
하드 에이펙스, 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드

Description

트럭-버스 타이어용 하드 에이펙스 고무조성물{Hard Apex Compound for Truck-Bus Tire}
도 1은 본 발명에 따른 타이어의 하드 에이펙스를 나타낸 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 하드 에이펙스 2: 소프트 에이펙스
3: 비드 4: 림
본 발명은 하드 에이펙스용 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연고무를 주로 사용하는 트럭-버스용 하드 에이펙스 고무의 고온 열노화 특성이 우수한 고무 조성물에 관한 것이다.
타이어 산업에서는 생산성 향상 및 원가 절감을 위하여 고온의 가황 가류 적용이 시도되고 있다. 이러한 현실속에서 트럭-버스용 하드 에이펙스 고무 배합물은 경도, 내열 특성 및 다른 고무와의 접착특성 등의 물성이 요구되는데 일반적으로 내열특성을 개선하기 위하여 고무원료로서 천연고무가 단독으로 사용되며, 고경도 고무를 얻기 위하여 가교수지와 함께 표면적이 큰 카본블랙을 60 중량부 이상, 그리고 황을 최소 2중량부를 사용하고 있다.
천연고무의 사용시 종래의 가류시스템[국내특허공개번호 제 2001-91243호 및 제 2002-42110호에 언급된 바와 같은]으로는 황 1.0 ~ 3.0 중량부와 촉진제인 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르바오밀디티오)-헥산을 사용하거나 또는 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드를 주로 사용하고 있다. 하지만, 상기 종래 가류 시스템을 사용하였을 경우에 고온 가류에 따른 고무의 물성저하 및 고속 주행에 따른 고온 발열로 인한 발열특성 저하의 문제가 야기될 수 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 지니는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르바오밀디티오)-헥산 또는 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드와 같은 촉진제를 사용함이 없이 타이어의 고온가류시 나타날 수 있는 노화물성 하락을 방지하면서 발열특성을 개선하도록 연구노력한 결과, 원료고무로써 천연고무를 사용하고 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제를 소정량 첨가하면 고온가류의 경우에 열노화물성 및 발열 특성이 현저하게 개선될 수 있다는 사실을 알아내고서 본 발명을 완성하게 되었다.
이에 따라 본 발명의 목적은 기존에 사용하던 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르 바오밀디티오)-헥산 혹은 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질설펜아미드 촉진제를 사용함이 없이 고온 가류시 열노화에 따른 물성하락 방지, 발열 및 파열(Blow-out) 특성을 개선한 새로운 가교제를 적용한 하드 에이펙스 고무 조성물을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 트럭-버스 타이어의 사이드월을 지지하는 하드 에이펙스 고무 조성물에 있어서, 가류촉진제로 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면 바람직하게는 상기 고무 조성물 중에 원료 고무 100중량부를 기준으로 황과 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드의 중량비가 2.5/1.6 ~ 3.0/2.0가 되도록 첨가됨을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무 조성물을 제공한다
본 발명에 의하면 바람직하게는 상기 황은 오일이 처리된 것으로서 70 ~ 90% 황임을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무 조성물을 제공한다.
상기 본 발명의 구성에 의하면, 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제를 소정량 첨가함으로써 기존의 황 1.0 ~ 3.0 중량부에 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르바오밀디티오)-헥산을 사용하거나 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드 1.0 ~ 4.0중량부 사용을 배제한 하드 에이펙스 고무조성물을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 내용을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 타이어의 하드 에이펙스(1)를 나타내고 있다. 하드 에이펙스(1)는 타이어의 림(4)과 소프트 에이펙스(2) 사이에 위치한 부위로서 인접 부분과 접착특성이 좋아야 하고, 특히 내열 노화특성, 고경도, 내굴곡 특성 및 내파열 특성이 좋을 것이 요구된다. 한편 도 1에서 하드 에이펙스(1)와 결합된 비드는 부호 3으로 표시된다.
본 발명의 바람직한 실시예로서 제시되어지는 하드 에이펙스 고무 조성물은 타 부위와의 접착 특성을 좋게 하기 위하여 천연고무 100 중량부를 단독으로 사용하며, 보강충진제로 표면적이 큰 카본블랙을 60 ~ 80 중량부, 공정오일 3 ~ 8 중량부, 활성제로서 스테아린산을 2 ~ 5 중량부, 아연화 5 ~ 10중량부와 기타 가소제, 연화제, 노방제 등과 함께 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제가 소정의 조성비로 첨가되어진다.
상기 하드 에이펙스 고무 조성물을 구성하는 성분들 중 황과 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드 촉진제를 제외하고는 모두 통상적으로 하드 에이펙스 고무조성물에서 공지된 성분 및 조성비를 따를 수 있으므로 이하에서는 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제에 한하여 상세히 설명하고자 한다.
본 발명에 사용된 황은 유리황 대신에 오일이 처리된 70 ~ 90% 황, 바람직하게는 80% Crystax 황(또는 불용성 황)로서 이는 가황제의 공정 안정성 측면을 고려하여 결정한 것이다. 상기 황의 첨가량은 원료 고무인 천연 고무 100 중량부를 기준으로 하여 2.0 ~ 3.5 중량부가 바람직하며, 만일 황의 첨가량이 2.0 중량부 미만인 경우에는 고온 가류시 하드 에이펙스 요구 물성을 충족시키기 곤란하며 3.5 중 량부를 넘게 되면 열노화 특성, 내열 특성 및 내파열 특성 등의 하락을 초래하게 되어 바람직하지 않다.
기존에 사용되었던 방법인 황과 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르바오밀디티오)-헥산 혹은 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질설펜아미드 촉진제를 사용하지 않고도 고온 가류시 타이어의 열노화 특성, 내발열 및 내파열 특성 향상을 통한 성능향상을 위해서는 고무 조성물에 첨가되는 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제의 조성비를 일정 범위로 조정할 것이 요구되어진다.
기존의 고전적인 가류 시스템은 황과 1,6-비스(N,N'-디벤질티오가르바오밀디티오)-헥산을 사용하거나 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드 촉진제의 조성비가 3:1 정도로서 이러한 조성하에서는 고무의 열노화 특성이 개선되지 못하고 고온의 가류시에는 현저히 하락하게 되므로 반드시 가류 시스템이 개선되어져야 한다.
본 발명은 상기와 같이 기존의 가류시스템과는 달리 고온가류시에 첨가되는 촉진제의 함량을 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제 비율을 2.5/1.6 ~ 3.0/2.0으로 조정함으로써 가류시스템의 열적 안정성을 확보하고 또한 상기 범위내에서 사용자의 요구 수준에 따라 원하는 물성을 황과 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드 촉진제의 혼합량을 조절하는 것에 의해 용이하게 얻을 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 한정 되어지는 것으로 해석 되어져서는 아니된다.
<실시예 1>
원료고무로 천연고무(STR) 100중량부를 기준으로 카본블랙(N-300) 68중량부, 오일 4중량부, 산화아연 7중량부, 스테아린산 4중량부, 노방제 1.5중량부, 점착제 4중량부, 80% 황 2.50중량부, 촉진제(사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드) 1.6중량부를 밴버리 믹서에 혼합하였다.
생성된 고무 조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무 조성물의 성분비 및 특성 시험결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
촉진제(사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드) 1.8 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무 조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무 조성물의 성분비 및 특성 시험결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
80% 황을 2.75 중량부, 촉진제(사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드) 1.8 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무 조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무 조성물의 성분비 및 특성 시험결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예>
기존의 가류 시스템으로서 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드 1.6중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 이때 생성된 고무 조성물의 물리적 특성을 ASTM 표준규격에 의하여 실시하였는 바, 고무 조성물의 성분비 및 특성 시험결과를 표 1에 나타내었다.
<표 1> 고무 조성 및 물성 시험결과
조성비 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3
천연고무(STR) 100 100 100 100
카본블랙(N-330) 70 70 70 70
오일 4 4 4 4
아연화 7 7 7 7
스테아린산 4 4 4 4
기타 케미칼 5.5 5.5 5.5 5.5
80% 황(오일처리) 2.5 2.5 2.5 2.75
N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드 1.6 - - -
사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드 - 1.6 1.8 1.8
경도(쇼어-A) 77 77 77 77
300% 모듈러스(kgf/㎠) 203 200 204 205
인장강도(kgf/㎠) 232 244 242 237
파단신율(%) 359 390 368 363
열축적(℃) 37.2 35.7 34.2 35.8
파열 시간(분) 17.0 16.8 19.0 18.0
상기 표에 나타난 바와 같이 기존의 N-터셔리-부틸-2-벤조티아질 설펜아미드를 사용하지 않은 실시예 2 ~ 3의 고무는 모듈러스 및 열노화 특성이 현저하게 개선되어 있음을 확인하였다.
상기의 개선된 고무조성물을 트럭-버스용 타이어의 고온 가류(가류 외측 전열온도: 150 ~ 160℃) 적용하여 비드 부위의 내구력을 시험한 결과를 표 2에 나타 내었다.
<표 2> 비드 부위 내구력 시험결과
구분 비교예 실시예 2
일반가류 고온가류 일반가류 고온가류
BAB TEST 420 시간 370 시간 480 시간 510 시간
※ BAB(Bead Above Burst): 공기압 80에서 40km/h로 주행시 시간에 따른 Load Index를 변화시키면서 사고시까지 걸리는 시간을 측정한 평가방법.
상기 표 2에서 나타난 바와 같이 사이클로헥실 벤조티아졸설펜아미드를 촉진제로서 사용한 본 발명의 타이어가 고온 가류 적용시 기존의 내구력 특성보다 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
본 발명에 의하면 고온 가류 적용시에도 열노화 특성, 내열특성 및 내파열 특성이 우수하여 타이어의 내구력을 향상시키며 상대적으로 재료 단가를 낮춤으로써 품질 향상과 함께 재료비 절감 효과를 얻을 수 있는 고무 조성물을 제공한다.

Claims (3)

  1. 트럭-버스 타이어의 사이드월을 지지하는 하드 에이펙스 고무 조성물에 있어서, 황을 포함하고, 가류촉진제로 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 고무 조성물 중에 원료 고무 100중량부를 기준으로 황과 사이클로헥실 벤조티아졸 설펜아미드의 중량비가 2.5/1.6 ~ 3.0/2.0가 되도록 첨가됨을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 황은 오일이 처리된 것으로서 70 ~ 90% 황임을 특징으로 하는 하드 에이펙스 고무 조성물.
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