KR100834871B1 - 화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물 - Google Patents

화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물에서 노화방지제로서 분자량이 큰 페놀계 노화방지제를 더 첨가함으로써 타이어 상에서 오랫동안 타이어 내열 안정성과 오존 노화시 노화 방지 성능을 개선시킬 수 있다.
노화방지제*화이트*사이드월*타이어*조성물

Description

화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물{Rubber composition for white sidewall tire}
본 발명은 화이트 사이드월 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페놀계 노화방지제를 사용함으로써 내열성 및 내오존성이 향상된 화이트 사이드월 고무 조성물을 제공한다.
공기압 타이어의 경우, 타이어 사이드월 기준으로 크게 두 가지 형태의 타이어로 구분될 수 있는데, 첫째는 일반적으로 볼 수 있는 흑색 사이드월 고무 조성물을 사용하는 공기압 타이어이며, 또 다른 하나는 유색 (화이트 또는 다른 색)을 사용하는 경우이다.
사이드월에 백색을 사용하는 고무 조성물은 일반화되어 있으나, 미쉘린사에서 최초로 개발한 유색 타이어는 상용화는 되었으나 아직까지 크게 일반화되지 못하고 있다.
유색 배합 고무 조성물 중 화이트 고무 조성물은 보강제로서 기존의 카본 블랙을 사용하는 흑색 사이드월 고무 조성물과는 달리 탄산칼슘이나 클레이를 사용하 며, 백색을 나타내기 위해 백색 안료 (TiO2)를 사용한다. 또한 내후성과 내오존성 향상을 위해 이중결합이 적은 부틸 고무, 할로겐화 부틸고무 IIR (Cl-IIR, Br-IIR), EPDM, 부타디엔 고무 및 혼합 가공성 향상을 위해 천연 고무를 일부 사용한다.
화이트 사이드월의 고무 조성물의 일반적으로 알려진 문제점들로는 가공성 문제와 화이트 사이트월 고무 조성물의 고유 특성 (점착성 부족, 노화 및 오존 특성, 공가류성) 그리고 타이어 사용 중 발생하는 화이트 사이드월 고무의 변색 오염성 문제를 들 수 있다.
이중에서 내열 성능 및 내오존 성능 개선을 위해 노화방지제를 첨가하게 되나 기존의 성분은 분자량이 작아 휘발성이 높고 가류된 화이트 사이트월 고무의 표면으로의 확산 속도가 높아 내열 및 내오존 성능의 유지력에 상당히 취약한 단점을 지니고 있다.
또한 노화방지제를 원료고무 100중량부에 대하여 1.0~5.0 중량부로 사용하는 경우 가장 큰 문제가 되는 것은 화이트 사이드월 고무 조성물이 사용 중 변색을 일으키는 주요 원인으로 작용할 수 있다는 것이다. 따라서 비오염성 노화방지제를 선택해야 한다.
이에 본 발명은 이러한 화이트 사이드월 고무 조성물의 취약한 단점들 중 내 열 및 내오존 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 내열 및 내오존 성능이 개선된 화이트 사이드월 고무 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물은 노화방지제로서 다음 화학식 1로 표시되는 폐놀계 산화방지제를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부 되도록 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112006094343610-pat00001
상기 화학식에서, n은 2 < n < 50을 만족한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 페놀계 노화방지제를 포함하는 화이트 사이드월 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 원료고무는 일반적으로 내열 및 내오존 성능을 향상시키기 위해 이중 결합 함량이 낮은 할로겐화 부틸 고무, EPDM, 부타디엔 고무를 사용하며, 혼 합 가공성 향상을 위해 천연고무를 사용한다.
구체적으로는, 천연고무 25~60중량%, 클로로-부틸고무 10~40중량%, 및 EPDM 고무 10~35중량%로 구성된 것을 사용한다.
그러나 타이어 주행 중 공기중의 자외선 및 발열에 의한 화이트 사이드월 고무 조성물에 크랙이 발생하게 된다. 이에 본 발명에서는 종래 사용되던 통상의 노화방지제와 함께 상기 화학식 1로 표시되는 페놀계 노화방지제를 더 포함시킴으로써 배합 중 가공성에 영향을 끼치지 않고 물성도 동등으로 유지하면서 기존의 취약한 내열 및 내오존 성능을 향상 및 유지시키게 된다.
이는 본 발명의 노화방지제로 추가로 포함되는 화합물은 종래에 사용되어 오던 노화방지제인 BHT나 기타 왁스보다 분자량이 더 크고 휘발성이 상대적으로 낮아, 화이트 사이드월 고무 조성물에서의 노화 방지 유지력이 높다. 본 발명에서 사용된 노화방지제의 특성은 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.
특성 Spec.(Eliokem)
비중 Min 0.95
Melting Point (℃) Min. 100
Tg (℃) Min. 84
Toluene 불용분 (%) Max. 1
수평균 분자량 (Mn) 600 이상
본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 원료고무 100중량부에 대하여 0.5~5.0 중량부로 적용하여 내열 노화 및 내오존성 물성 유지력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 노화방지제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 그 효과가 미흡하고, 5.0 중량부를 초과할 경우 물성 저하 문제가 있을 수 있다.
따라서, 본 발명의 노화방지제의 총 함량은 상기 화학식 1로 표시되는 페놀계 노화방지제를 포함하여 원료고무 100중량부에 대하여 1.0 중량부에서 5.0 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기 조성 이외에도 화이트 사이드월 고무 조성물에 첨가될 수 있는 통상의 첨가제들을 포함할 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
다음 표 2와 같은 고무 조성물을 이용하여 본 발명 실시예 및 비교예에 따른 화이트 사이드월 고무 조성물을 제조하였다.
조성 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 실시예
원료 고무 천연 고무 50 50 50 50 50
클로로 부틸 고무 30 30 30 30 30
EPDM 20 20 20 20 20
첨가제 TiO2 35 35 35 35 35
스테아린 산 1 1 1 1 1
왁스 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
BHT - 2.0 - - -
WingStay-L(1) - - 0.3 6.0 2.0
(주) WingStay-L은 화학식 1로 표시되는 화합물임.

단위 : 원료고무-중량%, 첨가제-원료고무 100중량부에 대한 사용량(중량부)
여기서, 노화방지제로 사용된 WingStay-L은 ELIOKEM사(社)의 제품으로 p-크레졸(p-cresol)과 디씨클로펜타디엔의 부틸화 반응의 생성물이다.
이러한 WingStay-L 노화방지제는 높은 활성 및 낮은 휘발성을 갖는 유용한 폴리페놀릭계 첨가제로 비-탈색(non-discolouring) 및 비-핑킹(non-pinking)의 특성을 나타낸다.
그리고, 이와 같은 WingStay-L 노화방지제는 이소프렌 및 부타디엔에 근간을 둔 천연 및 합성 고분자의 보호용으로 권장 사용된다.
또한, 상기 표 2에서 BHT는 다음 화학식 2로 표시되는 종래 사용되던 노화방지제이다.
삭제
Wingstay-L을 0.5 중량부정도로 넣었을 시에는 내열 노화 성능 향상 효과가 미미하고 5 중량부 이상으로 넣었을 시에는 1 ~ 5 중량부로 넣었을 때보다 내열 노화 성능 향상은 거의 동등이지만 기본 인장 물성 등이 떨어졌다.
Figure 112006094343610-pat00003
또한, 상기 실시예 및 비교예에 따라 얻어진 고무조성물의 물성 평가를 ASTM 관련규정에 의하여 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 3과 4에 나타내었다.
(1) 스코치 타임은 무늬 비스코미터로 측정한다. 무늬 최소치로부터 5포인트 상승될 때까지 걸리는 시간을 측정하였으며, 시간이 길수록 스코치 안정성이 향상된 것이다.
(2) 모듈러스 측정은 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기로 실시하였다. 300% 모듈러스는 시편을 300%신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는다.
(3) Oxygen Bomb 오존 테스트는 미국의 스미더스사에 의뢰하여 시편을 70℃에서 72시간 동안 오존 농도 300psi 상태로 노화시킨 후 인장 시험기를 이용해 모듈러스를 측정한 것이다.
Figure 112006094343610-pat00004
또한, 다음 표 4에서는 표 3의 Lab. 결과 후 중동 지역에 BHT, Wingstay-L을 이용한 시험용 타이어를 제조하여 실차 테스트 후 Oxygen Bomb test 결과를 나타내었다.
Figure 112006094343610-pat00005
상기 표 3과 4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 비교예에 비해 기본 물성 및 가공성이 동등 수준이지만, 오존 성능은 비교예에 비해 크게 향상됨을 알 수 있다. 특별히, 중동 실차 성능에서 보이듯이 분자량이 낮은 BHT(분자량 약 220)보다 분자량이 높은 본 발명에 따른 노화방지제(분자량 약 600이상)를 사용할 경우 타이어 상에서 오랫동안 타이어 내열 안정성과 오존 노화 시 노화 방지 효과를 확실히 알 수 있다.
본 발명과 같이 종래 사용되던 노화방지제에 분자량에 큰 페놀계 노화방지제를 더 첨가함으로써 타이어 상에서 오랫동안 타이어 내열 안정성과 오존 노화시 노화 방지 성능을 개선시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 화이트 사이드월 타이어의 고무 조성물에 있어서,
    노화방지제로서 다음 화학식 1로 표시되는 폐놀계 노화방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 사이드월 고무 조성물.
    화학식 1
    Figure 112006094343610-pat00006
    상기 화학식에서, n은 2 < n < 50을 만족한다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 노화방지제는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 화이트 사이드월 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 노화방지제의 수평균분자량은 600이상인 것을 특징으로 하는 화이트 사이드월 고무 조성물.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무 25~60중량%, 할로겐화-부틸고무 10~40중량%, 및 EPDM 고무 10~35중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 화이트 사이드월 고무 조성물.
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KR20050082078A (ko) * 2004-02-17 2005-08-22 금호타이어 주식회사 타이어 사이드월 고무조성물

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