KR100805915B1 - Rubber composition for Inner liner compound - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실란으로 처리된 클레이가 포함된 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 클레이 함량이 50~90wt%, 머캅토계 실란함량이 5~50wt%이고, 비중이 2.5±0.2이며, 평균입자경이 0.5±0.4㎛, Al2O3함량이 35wt%이내, SiO2함량이 56wt%이내인 클레이를 원료고무 100 중량부에 대하여 1~70 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 클레이가 포함된 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition containing clay treated with silane, more specifically, clay content of 50 ~ 90wt%, mercapto-based silane content of 5 ~ 50wt%, specific gravity of 2.5 ± 0.2, average particle diameter of 0.5 ± 0.4 μm, Al 2 O 3 content of less than 35wt%, SiO 2 content of less than 56wt% of the rubber composition for a tire containing a clay, characterized in that it comprises 1 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber It is about.
본 발명은 머캅토계 실란으로 처리한 클레이를 고무조성물에 적용함으로써 고무 물성을 향상시켜 우수한 내가스 투과성을 갖게 함과 동시에 열안정성(Thermal stability)및 치수안정성이 향상된 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a rubber composition by applying a clay treated with a mercapto-based silane to a rubber composition, thereby improving rubber properties to have excellent gas permeability and at the same time improving thermal stability and dimensional stability. .
실란, 클레이, 고무 조성물 Silane, clay, rubber composition
Description
본 발명은 실란으로 처리된 클레이가 포함된 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클레이 함량이 50~90wt%, 실란 함량이 5~50wt%이고, 비중이 2.5±0.2이며, 평균 입자경이 0.5±0.4㎛, Al2O3 함량이 35wt%이내, SiO2 함량이 56wt%이내인 클레이를 원료고무 100 중량부에 대하여 1~70 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 클레이가 포함된 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition containing clay treated with silane, more specifically, clay content of 50 ~ 90wt%, silane content of 5 ~ 50wt%, specific gravity of 2.5 ± 0.2, average particle diameter of 0.5 ± 0.4 μm, Al 2 O 3 SiO 2 content within 35wt% It relates to a rubber composition for a tire containing clay, characterized in that it comprises 1 to 70 parts by weight of clay content of less than 56wt% based on 100 parts by weight of the raw rubber.
종래에는 클레이(Clay, Al2O3 ·mSiO2 nH2O) 함량이 98% 이상인 순수 일반 클레이만을 타이어용 고무조성물에 첨가하여 사용하고 있는데 이는 충진제인 카본블랙이나 실리카와 비교하여 볼 때 일반 클레이의 가격이 매우 저렴하여 고무조성물에 적용시 물성을 향상시키기보다는 부피를 증가시켜주는 역할로 고무제품의 가격을 낮추어주는 역할을 주로 한다. 그러나 일반 클레이 함량이 일정한 수준 이상일 경우 급격한 물성 하락을 초래하기 때문에 일반 클레이 사용시에는 적정한 수준 을 유지해야 하는 문제점이 있다. Conventionally, only pure clay having a content of more than 98% of clay (Clay, Al 2 O 3 · mSiO 2 nH 2 O) is added to the rubber composition for tires. It is inexpensive and mainly serves to lower the price of rubber products by increasing the volume rather than improving physical properties when applied to rubber compositions. However, if the general clay content is above a certain level, it causes a sudden drop in physical properties, there is a problem to maintain an appropriate level when using the normal clay.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 실란으로 처리한 클레이를 고무조성물에 적용함으로써 고무물성을 향상시켜 우수한 내가스 투과성을 갖게 함과 동시에 열안정성(Thermal stability)및 치수안정성이 향상된 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the present invention improves the rubber properties by applying the clay treated with silane to the rubber composition to have excellent gas permeability and at the same time thermal stability ( It is an object to provide a rubber composition with improved thermal stability and dimensional stability.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공지의 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 실란처리 클레이 1~70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실란처리 클레이가 포함된 타이어용 고무조성물을 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention is a rubber composition for a tire comprising a silane-treated clay, characterized in that 1 to 70 parts by weight of silane-treated clay, based on 100 parts by weight of the raw rubber, in a known rubber composition It includes.
상기에서 실란이 처리된 클레이는 클레이 함량이 50~90wt%, 실란함량이 5~50wt%이고, 비중이 2.5±0.2이며, 평균 입자경이 0.5±0.4㎛, Al2O3 함량이 35wt%이내, SiO2 함량이 56wt% 이내인 것을 사용한다. The silane-treated clay has a clay content of 50 to 90 wt%, a silane content of 5 to 50 wt%, a specific gravity of 2.5 ± 0.2, an average particle diameter of 0.5 ± 0.4 μm, and Al 2 O 3 SiO 2 content within 35wt% The content is used within 56wt%.
클레이에 처리된 실란은 머캅토 실란, 글리시딜 실란 또는 아미노 실란을 사용할 수 있다. The silane treated with clay may use mercapto silane, glycidyl silane or amino silane.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 실란처리 클레이 포함하여 고무물성을 향상시켜 우수한 내가스 투과도 성능을 갖게 함과 동시에 열안정성(Thermal stability) 및 치수안정성(Dimension stability)을 향상시키고자 한다. The present invention, in the rubber composition for tires, to improve the rubber properties including the silane-treated clay to have excellent gas permeability performance, and at the same time to improve the thermal stability (Drmal stability) and dimensional stability (Dimension stability).
본 발명의 타이어용 고무조성물은 원료고무 100 중량부에 대하여 실란처리 클레이 1~70 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the rubber composition for tires of this invention contains 1-70 weight part of silane treatment clay with respect to 100 weight part of raw material rubbers.
상기에서 원료고무는 천연고무 또는 합성고무를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 합성고무는 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 에피클로로 히드린고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 우레탄고무, 불소고무, 실리콘고무, 아크릴고무 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 원료고무 100 중량부에 대하여 천연고무 10~20 중량부 및 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무와 같은 합성고무 80~90 중량부로 구성된 원료고무를 사용할 수 있다. In the above, the raw rubber may be used alone or mixed with natural rubber or synthetic rubber. As the synthetic rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, epichlorohydrin rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, urethane rubber, fluorine rubber, silicone rubber, acrylic rubber and the like can be used. For example, a raw material rubber composed of 10 to 20 parts by weight of natural rubber and 80 to 90 parts by weight of synthetic rubber such as styrene-butadiene rubber and butadiene rubber may be used based on 100 parts by weight of raw rubber.
본 발명에서 사용하는 클레이의 사용량이 1중량부 미만일 경우 물성향상에 의한 동적 개선의 효과나 내가스 투과성 향상의 효과가 나타나지 않으며, 70중량 부를 초과할 경우 배합성이 떨어지고 분산이 불량하여 물성향상의 효과가 나타나지 않을 수 있다.When the amount of clay used in the present invention is less than 1 part by weight, the effect of dynamic improvement or improvement of gas permeability due to the improvement of physical properties does not appear, and when it exceeds 70 parts by weight, the blendability is poor and the dispersion is poor to improve the physical properties. The effect may not appear.
상기에서 실란이 처리된 클레이는 클레이 함량이 50~90wt%, 실란함량이 5~50wt%이고, 비중이 2.5±0.2이며, 평균 입자경이 0.5±0.4㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, Al2O3 함량은 35wt% 이내인 것이 바람직하고, SiO2 함량은 56wt% 이내인 것이 바람직하다.In the silane-treated clay, it is preferable to use a clay content of 50 to 90 wt%, a silane content of 5 to 50 wt%, a specific gravity of 2.5 ± 0.2, and an average particle diameter of 0.5 ± 0.4 μm. In addition, Al 2 O 3 The content is preferably within 35wt%, SiO 2 The content is preferably within 56 wt%.
상기에서 클레이에 처리된 실란은 머캅토 실란, 글리시딜 실란 또는 아미노 실란 중에서 선택하여 사용할 수 있다. The silane treated in the clay may be selected from mercapto silane, glycidyl silane or amino silane.
본 발명의 실란처리된 클레이는 실리케이트 층상구조의 점토 광물을 나노 크기의 시트상의 기본단위로 박리하여 이에 실란커플링제를 처리함으로써 클레이의 고무와의 낮은 친화도를 개선하여 이를 고무조성물에 첨가시 배합성능을 향상시키고 인장강도나 모듈러스 등의 기계적 강도를 상승시키고 열변형에 강하고 난연성 등의 열적 특성을 부여할 뿐만 아니라 수분이나 가스의 투과성을 억제하는 방어벽(Barrier)역할의 기능을 향상시켜 준다.The silane-treated clay of the present invention is compounded when the silica mineral of the silicate layer structure is separated into a basic unit of nano-sized sheet and treated with a silane coupling agent, thereby improving low affinity with the rubber of clay and adding it to the rubber composition. It improves the performance, increases the mechanical strength such as tensile strength and modulus, provides thermal properties such as resistance to thermal deformation and flame retardancy, and improves the function of a barrier to suppress the permeability of water and gas.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의해 설명하고자 한다. 다만, 이들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 비교예, 실시예 및 시험예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following comparative examples, examples and test examples. However, these are only presented to understand the content of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these comparative examples, examples, and test examples.
<비교예>Comparative Example
용액중합 스티렌-부타디엔 고무(Tufdene-3330) 90 중량부와 천연고무 10 중량부로 구성된 원료고무 100 중량부에 대하여 실리카(Zeosil-175) 80 중량부, 실란커플링제(X-50S) 12.8 중량부, 일반클레이 5 중량부, 공정오일 37.5 중량부, 아연화 3 중량부, 스테아린 산 2 중량부, 노화방지제 4 중량부, 왁스 2 중량부, 유황 1.5 중량부, 가황촉진제 3.7 중량부를 160에서 20분간 가류하여 고무 시편을 제조하였다. 아래의 표 1에 이를 정리하여 나타내었다.80 parts by weight of silica (Zeosil-175), 12.8 parts by weight of silane coupling agent (X-50S), based on 100 parts by weight of raw material rubber composed of 90 parts by weight of solution-polymerized styrene-butadiene rubber (Tufdene-3330) and 10 parts by weight of natural rubber, 5 parts by weight of ordinary clay, 37.5 parts by weight of process oil, 3 parts by weight of zinc, 3 parts by weight of stearic acid, 4 parts by weight of anti-aging agent, 2 parts by weight of wax, 1.5 parts by weight of sulfur, 3.7 parts by weight of vulcanization accelerator and vulcanized at 160 to 20 minutes Rubber specimens were prepared. Table 1 below summarizes this.
상기에서 일반 클레이는 클레이(Clay) 함량이 98wt%, 이상, 비중이 2.6±0.1, 평균 입자경이 2.5~6.5㎛, Al2O3 함량이 35wt% 이내, SiO2 함량이 56wt% 이내인 것을 사용한다. In the above general clay has a clay content of 98wt%, or more, specific gravity of 2.6 ± 0.1, average particle diameter of 2.5-6.5㎛, Al 2 O 3 Content within 35wt%, SiO 2 The content is used within 56wt%.
<실시예1>Example 1
용액중합 스티렌-부타디엔 고무(Tufdene-3330) 90 중량부와 천연고무 10 중량부로 구성된 원료고무 100중량부에 대하여 실리카(Zeosil-175) 80 중량부, 실란커플링제(X-50S) 12.8 중량부, 실란이 처리된 클레이 5 중량부, 공정오일 37.5 중량부, 아연화 3 중량부, 스테아린 산 2 중량부, 노화방지제 4 중량부, 왁스 2 중량부, 유황 1.5 중량부, 가황촉진제 3.7 중량부를 160에서 20분간 가류하여 고무 시편을 제조하였다. 아래의 표 1에 이를 정리하여 나타내었다.80 parts by weight of silica (Zeosil-175), 12.8 parts by weight of silane coupling agent (X-50S), based on 100 parts by weight of raw material rubber composed of 90 parts by weight of solution-polymerized styrene-butadiene rubber (Tufdene-3330) and 10 parts by weight of natural rubber, 5 parts by weight of silane-treated clay, 37.5 parts by weight of process oil, 3 parts by weight of zincated, 2 parts by weight of stearic acid, 4 parts by weight of antioxidant, 2 parts by weight of wax, 1.5 parts by weight of sulfur, 3.7 parts by weight of vulcanization accelerator 160 to 20 Vulcanized for minutes to prepare rubber specimens. Table 1 below summarizes this.
상기에서 실란이 처리된 클레이는 클레이 함량이 80wt%, 실란함량이 20wt%이고, 비중이 2.5이며, 평균 입자경이 0.5㎛, Al2O3 함량이 35wt% 이내, SiO2 함량이 56wt% 이내인 것을 사용한다. In the silane-treated clay, the clay content is 80wt%, the silane content is 20wt%, the specific gravity is 2.5, the average particle diameter is 0.5㎛, Al2O3 Content within 35wt%, SiO2 The content is used within 56wt%.
<실시예2>Example 2
실시예 1에서 사용한 실란 처리된 클레이를 5 중량부 적용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.A rubber specimen was prepared using the same composition and method as in Example 1, except that 5 parts by weight of the silane-treated clay used in Example 1 was applied.
<실시예3>Example 3
실시예 1에서 사용한 실란 처리된 클레이를 10 중량부 적용하는 것을 제외하 고는 상기 실시예 1과 같은 조성물 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.A rubber specimen was prepared using the same composition and method as in Example 1, except that 10 parts by weight of the silane-treated clay used in Example 1 was applied.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물Table 1. Rubber Compositions of Comparative Examples and Examples
<시험예><Test Example>
상기 비교예 및 실시예의 시편에 대하여 ASTM규정에 의하여 무늬점도(점도, 스코치 시간), 레오미터(최대토오크, 가황시간), 인장물성(경도, 300%모듈러스, 인장강도, 신장율), 발열특성, 마모손실 및 레오비브론 테스트(탄델타 0℃, 탄델타 70℃)를 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.Pattern viscosity (viscosity, scorch time), rheometer (maximum torque, vulcanization time), tensile properties (hardness, 300% modulus, tensile strength, elongation), exothermic properties, Abrasion loss and Leobibronn test (tan delta 0 ℃, tan delta 70 ℃) was measured and the results are summarized in Table 2 below.
표 2. 비교예 및 실시예 시편의 물성시험결과Table 2. Property test results of specimens of Comparative Examples and Examples
상기 표 2의 결과에서 보듯이 일반 클레이를 사용한 비교예의 시편에 비해 실란으로 처리한 클레이를 동량 사용한 실시예의 시편의 물성이 대체적으로 공정성이 향상되고 내가스 투과도 효과가 개선되고, 인장물성에서는 모듈러스와 인장강도가 개선됨을 알 수 있다. 한편 실란 처리 클레이의 사용량이 증가함에 따라 인장물성, 발열특성 및 마모특성과 함께 내가스 투과성이 향상됨을 알 수 있다.As shown in the results of Table 2, the physical properties of the specimens of the examples using the same amount of clay treated with silane compared to the specimens of the comparative example using the general clay generally improve the processability, the gas permeability effect is improved, and in the tensile properties, It can be seen that the tensile strength is improved. On the other hand, as the amount of the silane-treated clay increases, it can be seen that the gas permeability is improved along with the tensile properties, the exothermic properties, and the wear characteristics.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실란으로 처리된 클레이를 포함하는 타이어용 고무 조성물은 일반 클레이를 사용한 타이어용 고무 조성물보다 인장물성, 발열특성 및 마모특성과 함께 내가스 투과성을 향상시킬 수 있다. As described above, the rubber composition for a tire including clay treated with the silane of the present invention may improve gas permeability along with tensile properties, heat generation characteristics, and wear characteristics than a rubber composition for tires using general clay.
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