KR100846358B1 - 타이어 비드 필러 고무조성물 - Google Patents

타이어 비드 필러 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 비드 필러 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서, 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하도록 하여 공정성 및 발열성능을 유지하면서 비드 필러의 강성을 향상시킬 수 있는 타이어 비드 필러 고무조성물에 관한 것이다.
비드 필러, 고무, 타이어,

Description

타이어 비드 필러 고무조성물{Tire bead filler compound}
본 발명은 타이어 비드 필러 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서, 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하도록 하여 공정성 및 발열성능을 유지하면서 비드 필러의 강성을 향상시킬 수 있는 타이어 비드 필러 고무조성물에 관한 것이다.
일반적으로 타이어 비드부의 구성, 특히 고하중을 유지해야 하는 트럭용 타이어 및 버스용 타이어의 비드부 구성은 높은 하중과 반복되는 변형에 비드 강선의 변형, 이탈 등을 방지할 목적으로 고강도 및 고탄성을 요구되는 비드 필러 조성물과 하중의 충격을 완화시켜 줄 수 있는 저발열 및 피로특성이 우수한 비드 필러 조성물로 구성되어 있다.
최근에는 타이어 비드부의 변형 방지, 재생성 향상, 조종 안정성 향상 및 경량화를 목적으로 비드 필러의 고강성화 특성이 요구되고 있다. 타이어 비드부의 고강성화를 위한 방법으로 보강제를 다량 증량시키거나 과량의 유황을 사용하는 방법이 있으나 이는 작업성의 하락 및 발열 성능의 저하 및 피로 특성의 저하를 초래하 게 된다.
타이어 비드부의 발열 및 피로 특성의 하락 없이 강성을 향상시키기 위한 방안으로, 일본공개특허 JP 2002-105249에서는 다량의 수지를 적용하였고, 일본공개특허 JP 1999-116735에서는 NBR을 적용하여 강성향상을 도모하여 기타 성능의 하락없이 비드 필러의 강성을 향상시키고자 하였다.
또한 대한민국 공개특허공보 2006-0025328호에는 천연 고무와 폴리 스타이렌 부타디엔 고무 60∼80중량% 및 고기능화된 고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR) 10∼20중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 폴리옥테나머(POLYOCTENAMER) 10∼20중량부를 포함하도록 하여 비드부 꺾임을 방지할 수 있고 저발열성을 유지하면서 동시에 고경도의 성능의 타이어 비드 필러 고무 조성물에 대한 내용이 있다.
그러나, 상기의 일본공개특허 JP 2002-105249에서 제시한 수지나 다량의 수지를 적용하였고, 일본공개특허 JP 1999-116735에서 제시한 NBR을 적용한 경우에는 강성 향상에는 도움이 되나, 배합 공정성 및 압출 공정성이 하락하는 단점이 있으며, 대한민국 공개특허공보 2006-0025328호의 VCR의 적용의 경우 합성고무 적용에 따른 가류 시간 지연의 단점이 있다.
본 발명에서는 상기에서 언급한 문제점을 해결하기 위해 기존의 비드 필러 고무조성물에 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하도록 하여 공정 성 및 발열성능을 유지하면서 비드 필러의 강성을 향상시킬 수 있는 타이어 비드 필러 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서, 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하는 타이어 비드 필러 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물은 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유 1∼7중량부 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물에서 원료고무는 천연고무, 합성고무 및 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 원료고무로 사용하는 경우 원료고무 100중량부 중에서 천연고무 5∼95중량부 및 합성고무 5∼95중량부가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 한 종류의 합성고무를 원료고무로 사용할 수 있고, 둘 이상의 합성고무가 혼합된 혼합 합성고무를 원료고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스 티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 원료고무의 일예로 천연고무를 사용할 수 있다.
상기에서 원료고무의 일예로 비닐함량이 50∼60％, 스티렌 함량이 10∼15％인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 사용할 수 있다.
상기에서 원료고무의 일예로 비닐함량이 65∼75％, 스티렌 함량이 20∼25％인 스티렌 부타디엔 고무를 사용할 수 있다.
상기에서 원료고무의 일예로 비닐함량이 50∼60％, 스티렌 함량이 10∼15％인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75％, 스티렌 함량이 20∼25％인 스티렌 부타디엔 고무의 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 원료고무의 일예로 원료고무 100중량부 중에 비닐함량이 50∼60％, 스티렌 함량이 10∼15％인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75％, 스티렌 함량이 20∼25％인 스티렌 부타디엔 고무를 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무 5∼95중량부 및 천연고무 5∼95중량부를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물의 구성 성분으로서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 아라미드 섬유 표면에 유황, 스테아린산 중에서 선택된 어느 하나 이상이 코팅된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물의 구성 성분으로서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 아라미드 섬유 표면에 유황, 스테아린산 중에 서 선택된 어느 하나 이상을 스프레이(spray) 또는 코팅장치를 이용하여 코팅시킨 것을 사용할 수 있다.
상기에서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 아라미드 섬유 표면에 유황이 코팅된 것을 사용할 수 있다.
상기에서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 아라미드 섬유 표면에 스테아린산이 코팅된 것을 사용할 수 있다.
상기에서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 아라미드 섬유 표면에 유황과 스테아린산이 코팅된 것이다.
상기에서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유의 일예로 현재 시중에서 상품으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 이러한 상품의 일예로 sulfron 3000(TEIJIN사 제품)을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물의 일예로서 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유는 원료고무 100중량부에 대하여 1∼7중량부 포함된 타이어 비드 필러 고무조성물을 나타낼 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물은 고무조성물의 보강성 향상을 위해 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 클레이(clay), 실리케이트(silicate), 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 보강충진제를 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 입자경이 20∼30nm인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 요오드 흡착가가 70∼90mg/g인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 입자경이 20∼30nm, 요오드 흡착가가 70∼90mg/g인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 DBP흡착가가 60∼110ml/mg인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 입자경이 20∼30nm, DBP흡착가가 60∼110ml/mg인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 요오드 흡착가가 70∼90mg/g, DBP흡착가가 60∼110ml/mg인 카본블랙을 사용할 수 있다.
상기의 보강충진제의 일예로 입자경이 20∼30nm, 요오드 흡착가가 70∼90mg/g, DBP흡착가가 60∼110ml/mg인 카본블랙을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 타이어 비드 필러 고무조성물을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 타이어 비드 필러 고무조성물이 바람직함을 알 수 있었다.
본 발명의 타이어 비드 필러 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유, 카본블랙 이외에 종래 타이어 비드 필러 고무조성물에 사용되는 보강충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 비드 필러 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 타이어 비드 필러 고무조성물에 의해 제조된 고무를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어 비드 필러 고무조성물에 의해 제조된 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어 비드 필러 고무조성물에 의해 제조된 고무를 비드로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 타이어는 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
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 100중량부에 대하여 카본블랙 72중량부, 산화아연 8중량부, 스테아린산 1중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 3중량부, 공정오일 6중량부, 점착제 4중량부를 밴버리 믹서에서 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가황시스템으로 유황 3중량부, 가류촉진제(N-t-2-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, TBBS) 1.5중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류하여 고무 시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 80±1mg/g, DBP흡착가가 80±2ml/mg인 것을 사용하였다.
하기 표 1에 비교예의 고무시편을 정리하여 나타내었다.
<실시예1>
천연고무 100중량부에 대하여 카본블랙 72중량부, Sulfron 3000(TEIJIN 회사의 제품) 2중량부, 산화아연 8중량부, 스테아린산 1중량부, 노화방지제(RD) 3중량부, 공정오일 6중량부, 점착제 4중량부를 밴버리 믹서에서 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가황시스템으로 유황 3.0중량부, 가류촉진제(TBBS) 1.5중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류하여 고무 시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 80±1mg/g, DBP흡착가가 80±2ml/mg인 것을 사용하였다.
하기 표 1에 실시예1의 고무시편을 정리하여 나타내었다.
<실시예2>
카본블랙을 55중량부 사용하고, Sulfron 3000(TEIJIN 회사의 제품)을 5중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무 조성
항목 비교예 실시예1 실시예2
천연고무 100 100 100
카본블랙 72 72 55
Sulfron 3000 0 2 5
산화아연 8 8 8
스테아린산 1 1 1
노화방지제 3 3 3
공정오일 6 6 6
점착제 4 4 4
유황 3 3 3
가류촉진제(TBBS) 1.5 1.5 1.5
* Sulfron 3000 : TEIJIN 회사의 제품으로, 기존의 Para Aramid, Twaron®(poly-(paraphenylene terephthalamide)에 스테아린산과 유황을 처리한 제품임.
<시험예>
상기 비교예 및 실시예에서 제조한 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 100％모듈러스, 점도, 발열 등에 대한 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성
항목 비교예1 실시예1 실시예2
경도(shore A) 76 81 84
100％모듈러스(kg/㎠) 55 66 73
점도(100℃) 73 69 71
발열(상승온도,℃) 34.1 33.7 33.5
*.점도는 낮을수록 배합 및 압출 공정성에 유리함.
*.발열성능은 상승 온도가 적을수록 우수한 성능을 나타냄.
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.
상기 표 2의 결과에서처럼 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하는 본 발명의 실시예1 및 실시예2 고무는 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유를 포함하지 않는 비교예의 고무에 비해 인장물성(경도, 100％모듈러스), 공정성, 발열성능이 우수하여 강성을 향상시킬 수 있는 고무조성물을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 타이어 비드 필러 고무조성물에 있어서,
    비닐함량이 50∼60％, 스티렌 함량이 10∼15％인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와 비닐함량이 65∼75％, 스티렌 함량이 20∼25％인 스티렌 부타디엔 고무를 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무 5∼95중량부 및 천연고무 5∼95중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 유황과 스테아린산이 처리된 아라미드 섬유 1∼7중량부, 보강충진제로서 입자경이 20∼30nm, 요오드 흡착가가 70∼90mg/g, DBP흡착가가 60∼110ml/mg인 카본블랙 55∼72중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 비드 필러 고무조성물.
  2. 삭제
  3. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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