KR100871809B1 - 고하중 타이어용 비드부 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고하중 타이어용 비드부 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연고무 70 ~ 90 중량부 및 액상 이소프렌 합성고무10~30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부를 기준으로, 카본블랙 60~80 중량부, 노볼락형의 페놀 수지 4 내지 20중량부, 노화 방지제 2 내지 5 중량부, 펜타메톡시메틸멜라민(PMMM) 2 내지 10 중량부, 유황 6 내지 10 중량부, 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 고하중 타이어용 비드부 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명에 의한 고무조성물은 초고경도를 가지면서도 인장강도, 신장률, 인열강도 및 내크랙성이 향상되는 효과가 있다. 특히 가류 이전에는 상대적으로 저강성을 가지면서 후에는 상대적으로 고경도를 나타내며 내열노화성이 우수하다.

고하중 타이어*비드부*고무 조성물*촉진제*hydroxyl functional metallic monomethacrylate*1,6-Bis(N,N-Dibenzylthiocarbamoyl dithio)hexane

Description

고하중 타이어용 비드부 고무조성물 {Bead Rubber composition for high stiffness tire}

본 발명은 고하중 타이어용 비드부 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 특정 촉진제를 포함함으로써 초고경도를 가지면서도 인장강도, 신장률, 인열강도 및 내크랙성을 향상시킨 고하중 타이어용 비드부 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 트럭 및 버스용 공기입 타이어의 비드 필러는 림 내측에서 차량 하중을 견디고, 비드와 카카스를 고정하는 역할을 하므로, 높은 경도가 요구되고 있다.

종래의 타이어 비드 필러는 상대적으로 높은 경도를 갖는 고무 조성물을 제조하기 위해 다량의 카본 블랙 첨가제를 사용, 고경도의 강성을 얻기 위해 고하중의 압력이 반복적으로 전달시 내피로성과 내크랙성이 매우 불리해져 일정 시간 이상을 사용 후 비드부 파열 및 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.

고하중 타이어는 타이어 트레드부의 내마모, 저발열 성능 외에 고하중을 견딜수 있는 타이어 내구성이 매우 중요시 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 초고경도를 가지면서도 인장강도, 신장률, 인열강도 및 내크랙성을 향상시킨 고하중 타이어용 비드부 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 천연고무 70 ~ 90 중량부 및 액상 이소프렌 합성고무10~30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부를 기준으로, 카본블랙 60~80 중량부, 노볼락형의 페놀 수지 4 내지 20중량부, 노화 방지제 2 내지 5 중량부, 펜타메톡시메틸멜라민(PMMM) 2 내지 10 중량부, 유황 6 내지 10 중량부, 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 고하중 타이어용 비드부 고무 조성물을 제공한다.

본 발명의 원료고무는 2종으로 천연고무 및 액상 이소프렌 합성고무 로 구성된다.

액상 이소프렌 합성고무는 천연고무와 같은 구조(Cis-1,4-polyisoprene)을 가져, 인장물성의 저하가 크지 않으며, 반바리 혼합시 가공 성능의 향상을 가져온다.

본 발명의 고하중 타이어용 비드부 고무 조성물은 액상 이소프렌 합성고무 함량을 10~30 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 그 함량이 30중량부 초과인 경 우 천연고무 함량이 작아져 천연고무 특유의 인장강도를 얻을 수 없고, 10중량부 미만으로 사용하는 경우 가공성 측면에서 유리한 성능을 기대할 수 없다.

이는 시스(Cis) 함량의 저하와 천연고무의 induced crystallization 효과에 기인한 것으로 알려져 있다.

본 발명의 고무 조성물 중 캐슈 레진은 열경화성 노볼락형의 페놀 수지로써, 원료고무 100중량부에 대하여 4 내지 20중량부로 사용이 바람직하다.

열경화성 노볼락형의 페놀 수지를 함유하는 고무 조성물은 수지의 유연성으로 인해 가공이 용이하고 가류 후에는 수지 가교제로 사용되는 펜타메톡시메틸멜라민(PMMM)과의 가교 반응에 의해 높은 경도를 갖게 된다.

본 발명의 고무 조성물 중 펜타메톡시메틸멜라민은 원료고무 100중량부에 대하여 2 내지 10중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 펜타메톡시메틸멜라민은 열경화성 수지의 가교제로서 고무 조성물의 경도를 높이는 역할을 하여 유황의 사용량을 감소시킬 수 있다.

고하중 타이어용 비드부 고무 조성물은 물성 중 경도 및 모듈러스는 높은 상태로 유지하면서 보강제 함량은 감소시켜야 하며, 또한 발열에 유리한 보강제를 적절하게 사용하여야 한다.

타이어용 비드부 고무의 보강성 필러로써 카본블랙량을 줄이면 보강효과가 감소하여 고하중의 타이어 비드부 요구 성능에 악영향을 끼친다. 결국, 보강제로써 카본 블랙을 사용하는 경우, 비드부 고무의 경도 및 Modulus를 향상시키기 위해 일정량 이상의 카본블랙을 사용하게 되는데 이는 필수적으로 주행시 타이어에 많은 열을 발생시키며 비드부 고무의 물성을 저하시켜 내열 노화성 및 내크랙 성능을 저하시킬뿐만 아니라 고하중 타이어의 가장 중요한 내구 성능을 저하시킨다.

이를 극복하기 위해서 카본 블랙은 DBP 값이 60 내지 80 ml/100g, Tint 값이 100 내지 120%, I2 값이 80 내지 100 mg/g인 것이 바람직하다. 그 함량은 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 60 내지 80 중량부로 사용하여 고무 강성 및 발열성능에 적절하여 저 발열을 유지한 상태에서 내피로 및 내크랙 성능을 유지시킨다.

상기한 경도 및 Modulus를 보다 더 높은 상태로 유지하기 위해 캐슈 레진 및 레진 가교제와 촉진제를 적절히 사용하여 효율적인 가류를 얻어 저발열을 유지한 상태에서 경도 및 Modulus 성능을 향상시키는 고경도 비드부 고무 조성물을 얻어야한다.

또한, 가류제(유황)의 증량을 통해 고무 조성물의 경도와 모듈러스를 높일 경우 현장 가공 중에 분산의 불충분으로 인하여 균일한 물성 확보가 어려우며 불량해지고 타이어 비드부에 요구되는 내열 노화성과 내크랙성이 매우 불리해져 일정량 이상을 사용하는 데는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 기술에서 사용하는 과도한 가류제 사용을 피하기 위하여 본 발명은 촉진제인 Hydroxy functional Metallic monomethacrylate 또는 1,6-Bis(N,N-Dibenzyl thiocarbamoyl dithio) hexane 을 사용하여, 고경도 및 높은 Modulus의 물성을 가진 고하중 타이어의 높은 하중 가혹도에 견딜 수 있었다.

상기한 촉진제의 함량은 원료고무 100중량부를 기준으로, 0.5 내지 5 중량부 사용이 바람직한 바, 0.5 미만인 경우 인장 물성의 개선 효과가 나타나지 않고, 5 중량부 초과인 경우 그 개선 효과가 오히려 감소하는 경향을 나타낸다.

본 발명에 의한 고무조성물은 초고경도를 가지면서도 인장강도, 신장률, 인열강도 및 내크랙성이 향상되는 효과가 있다. 특히 가류 이전에는 상대적으로 저강성을 가지면서 후에는 상대적으로 고경도를 나타내며 내열노화성이 우수하여, 비드 필러, 림쿠션 등의 타이어 비드부 재료에 적합하다.

이하에 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명은 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 및 비교예>

다음 표 1과 같은 조성을 반바리 믹서에 첨가하여 실시예 및 비교예의 고무조성물을 배합한 다음, 150℃에서 30분간 가류시켰다.

가류된 쉬트에 대해 ASTM 규정에 의거 인장 특성, Tanδ, 내열 노화성, 내크랙성의 시험결과를 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 정리하였다.

- 인장물성 : 제조된 고무시편을 아령형으로 자른 다음, 인스트롱을 이용하여 측정하였다.

- 내피로성 : ASTM 방법으로 실시하였으며, 120% extension 하에서 측정하였다.

- Tan δ : DMTS를 이용하여 평가였으며 Temperature Sweep을 실시하였다. 시험조건은 0.5% strain, 10 Hz하에서 Tension 및 Torsion Type을 실시하였다.

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- 액상 이소프렌^a : 액상 이소프렌 합성고무, 상품명 synthetic IR

- 캐슈레진^b : 노볼락형의 페놀수지

- PMMM^c : 펜타메톡시메틸멜라민, 레진가교제

- 촉진제 A : 1,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyl dithio) hexane,

상품명 KA9188

-촉진제 B : hydroxyl functional metallic monomethacrylate,

상품명 SR709

<시험예>

상기 비교예 1~3의 방법과 실시예1~3의 방법을 이용하여 제조한 타이어의 비드부 고무 시편을 ASTM 규정에 의거 인장 특성에 대한 물성을 측정한 후 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

고경도의 물성 및 가공성의 확보를 위해 액상 이소프렌 합성고무와 캐슈 레진과 레진 가교제, 노화방지제를 첨가한 결과 표2와 같은 타이어 비드부 요구물성에 적합한 결과를 확인하였다.

Claims (3)

1. 천연고무 70 내지 90 중량부 및 액상 이소프렌 합성고무 10 내지 30 중량부로 이루어진 원료고무 100 중량부, 카본블랙 60 내지 80 중량부, 노볼락형의 페놀 수지 4 내지 20 중량부, 노화 방지제 2 내지 5 중량부, 펜타메톡시메틸멜라민(PMMM) 2 내지 10 중량부, 유황 6 내지 10 중량부 및 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 고하중 타이어용 비드부 고무조성물로서, 상기 촉진제는 히드록시 관능성 금속 모노메타크릴레이트(Hydroxy functional Metallic monomethacrylate)인 것을 특징으로 하는 고하중 타이어용 비드부 고무조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 촉진제는 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산(1,6-Bis(N,N-Dibenzyl thiocarbamoyl dithio) hexane)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고하중 타이어용 비드부 고무 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카본블랙은 DBP 60 내지 80 ml/100g, Tint 100~120%, I₂ :80~100 mg/g인 것을 특징으로 하는 고하중 타이어용 비드부 고무 조성물.