KR100879382B1 - 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물 - Google Patents

지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어용 고무조성물에 있어서, 코아에 향(fragrance)을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐을 타이어용 고무조성물에 첨가하고 상기 미세캡슐을 함유한 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한 타이어가 지면과 접촉하면서 발생하는 충격 및/또는 마찰에 의한 고온, 고압에 의해 미세캡슐의 일부가 터지면서 향이 발산되어 지속적으로 향기가 유지될 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
미세캡슐, 향, 고무, 타이어

Description

지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물{Rubber composition for tire possible continuously fragrant}
본 발명은 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 타이어용 고무조성물에 있어서, 코아에 향(fragrance)을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐을 타이어용 고무조성물에 첨가하고 상기 미세캡슐을 함유한 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한 타이어가 지면과 접촉하면서 발생하는 충격 및/또는 마찰에 의한 고온, 고압에 의해 미세캡슐의 일부가 터지면서 향이 발산되어 지속적으로 향기가 유지될 수 있는 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
기존 향기나는 타이어의 경우 타이어 고무조성물에 향기가 나는 아로마 오일을 첨가하여 고온, 고압의 노면 주행 상태에서도 아로마 향이 나도록 하여 달리는 차 안에서 고무 타는 냄새와 탁한 공기 대신 향기가 나도록 해 탑승자의 경직된 근육을 이완시키는 것으로 알려져 있다. 또한 아로마 오일에 의해 향기가 나면서 더불어 열에 의한 고무의 경화를 막고 점탄성을 극대화해 향기나는 타이어(아로마 타 이어) 장착시 승차감과 소음 성능도 개선된다고 한다.
하지만 기존 아로마 오일을 타이어 고무조성물에 첨가하고, 이러한 타이어용 고무로 이루어진 타이어를 사용하는 경우 장착 초기 및 제조 공정상 초기에 향이 너무 독한 느낌을 줄 뿐 아니라 제품 장착 후 18개월 이후에는 대부분의 향이 발향되므로 이러한 상태에서는 향 성분의 발향에 의해 탑승자에게 향으로 인한 안정감을 장기간 기대할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 코아에 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 향 캡슐을 함유하는 타이어용 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무의 제공을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 코아에 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐 1.5∼5중량부 포함하는 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 원료고무는 합성고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 원료고무는 둘 이상의 합성고무가 소정의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 일예로 두 종류의 서로 다른 합성고무가 0.5:9.5∼9.5:0.5의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 0.5:9.5∼9.5:0.5의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐인 향 캡슐(fragrance capsule)에서 캡슐은 10㎛ 미만의 입자크기, 바람직하게는 0.5∼10㎛의 입자 크기를 갖는 코아-쉘 구조를 의미한다.
상기 코아-쉘 구조의 미세캡슐은 향 성분의 코아(core)와 그 외부를 감싸고 있는 쉘(shell) 구조로 나타낼 수 있다.
상기 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 코아의 향 성분은 물에 용해되지 않고 유용성이 있으며, 상기 코아를 감싸는 쉘 성분은 수용성이면서 향 성분에 의해 용해 되지 않도록 향에 대해 상용성(compatible)이 거의 없는 고분자를 사용할 수 있다.
상기 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 코아는 구형, 타원형의 형태로 조절하여 미세캡슐의 형상을 조절할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 상기 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐은 원료고무 100중량부에 대하여 1.5∼5중량부 포함할 수 있다.
본 발명의 고무조성물에서 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐은 원료고무 100중량부에 대하여 1.5중량부 미만 사용하여 얻은 고무를 타이어에 적용시 지속적인 향기를 유지하기 어려운 문제가 있고, 5중량부 초과하여 사용하면 고무의 물성이 감소할 우려가 있다.
따라서 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐은 원료고무 100중량부에 대하여 1.5∼5중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 고무조성물에서 사용하는 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐은 하기 (1) 내지 (3)과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
(1)40∼80℃의 온도의 고분자 수용액에 향 성분을 첨가한 후 호모믹서(homomixer)에 의해 유화 액적(droplet)을 형성하는 단계,
(2)상기 유화 액적이 형성된 고분자 수용액에 쉘 성분용 고분자를 첨가한 다음 산을 첨가하여 pH를 4∼4.5로 맞추어 액체 코아세르베이트(liquid coacervate)를 형성하는 단계,
(3)상기 (2)단계 후 온도를 5∼15℃로 냉각하여 겔화하고 가교제를 첨가하여 쉘 성분용 고부자를 가교시켜 표면을 단단하게(hard) 만드는 경화과정을 거쳐 코아-쉘 구조의 미세캡슐 형성.
상기에서 고분자 수용액은 아라비아검(Arabic gum), 카르복시 메틸 셀룰로오스(Carboxy methyl cellulose, CMC), 소듐알지네이트(sodium alginate) 중에서 선택된 어느 하나의 음이온성 고분자 수용액을 사용할 수 있다.
상기에서 산은 유기산 또는 무기산을 사용할 수 있다.
상기에서 산은 구연산, 카르복시산, 아세트산, 부티르산, 팔미트산, 옥살산, 타르타르산, 아스코르브산, 요산(uric acid), 술폰산, 술핀산, 페놀산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 쉘 성분용 고분자는 양이온성의 젤라틴 또는 알부민을 사용할 수 있다.
상기에서 경화제는 글루타알데히드(glutaaldehyde)를 사용할 수 있다.
상기 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐 제조시 쉘 성분용 고분자인 양이온성 고분자의 종류 및 캡슐의 크기를 조절하여 캡슐의 물성을 조절할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 향은 천연향 또는 합성향을 사용할 수 있다.
상기에서 천연향은 식물성 향과 동물성 향을 사용할 수 있다.
상기에서 합성향은 식물의 정유, 석유 또는 석탄으로부터 방향성을 나타낼 수 있는 성분을 사용할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 향은 TGA 열분석기를 통하여 120∼180℃의 온도에서 90％ 이상의 향기 성분이 존재하는 오일(oil) 타입의 향료로서 열에 강하고, 향기 지속성이 강한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 향은 비중(@20℃)이 1.0∼2.5이고 굴절율(@20℃)이 1.5∼2.5인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 향은 상기에서 언급한 하나 이상의 특성을 지닌 것으로서 p-메틸 아세토페논, 시나믹산, Ω-브로모 스티렌, 시나믹산 에스터, 페닐 글리시데이트 에스터, α-알킬 시나믹 알데히드, 시나믹 알데히드, 다이하이드로 시나믹 알데히드, 시나믹 알콜, 시나믹 에스터, 다이하이드로 시나믹 알콜, 다이하이드로 시나믹 에스터, 벤잘 아세톤, 다이메틸 β-페닐에틸 카르비놀, 다이페닐 메탄, 페닐 아세트산, 페닐 아세트산 에스터, 토날리드, 릴리알, 터핀올, 터피닐 아세테이트, 메탄닐 아세테이트, 산달 화합물, 이소보닐 아세테이트, 다이하이드로 미르센올, 미르센놀, 리랄, 게란롤, 네롤, 게라닐 에스터, 멘톨, 로논, 메틸 로논, 알릴 아밀 글리코레이트, 트리시클로 데세닐 아세테이트, N-헥실 살리실레이트, 헤디온 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐에서 쉘은 젤라틴, 알부민 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 고무의 강도를 보강시키기 위해 보강제를 원료고무 100중량부에 대해 20∼80중량부를 사용할 수 있다.
상기에서 보강제는 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 클레이(clay), 마이카(mica), 탈크(talc) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에서 보강제의 함량이 원료고무 100중량부에 대해 20∼80중량부의 범위를 벗어나면 타이어 마모성능의 급격한 저하 또는 젖은 노면에서의 제동성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
따라서 본 발명의 본 발명의 타이어용 고무조성물은 고무의 강도를 보강시키기 위해 보강제를 원료고무 100중량부에 대해 20∼80중량부를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 타이어용 고무조성물에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 타이어용 고무조성물을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 타이어용 고무조성물이 바람직함을 알 수 있었다.
본 발명의 타이어용 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 코아에 향을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐 외에 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 보강제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 타이어용 고무조성물로 이루어진 고무를 포 함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어용 고무조성물에 의해 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어용 고무조성물에 의해 이루어진 고무를 트레드로 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어용 고무조성물에 의해 이루어진 고무를 사이드월로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 타이어는 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 제조예, 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<제조예>
50℃ 온도를 유지하는 20중량%의 음이온성 아라비아검 고분자 수용액 65ml에 p-메틸 아세토페논 25g을 첨가하고 호모믹서(homomixer)에 의해 2500rpm에서 유화 액적(droplet)을 형성하였다.
상기 유화 액적을 형성한 유화 용액을 10중량%의 양이온성의 젤라틴 고분자 수용액 125ml에 첨가한 다음 구연산을 넣어 용액의 pH를 4.2로 맞추어 액체 코아세 르베이트(liquid coacervate)를 형성하였다.
상기 액체 코아세르베이트를 형성한 후 5℃의 얼음 중탕(Ice bath)에 넣어 냉각하여 겔화하고 가교제로서 글루타알데히드(glutaaldehyd)를 첨가하여 표면을 단단하게 만들어 코아에 p-메틸 아세토페논을 포함하는 코아-셀 구조의 미세캡슐을 제조하였다.
<실시예 1>
천연고무(NR) 50중량부 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N330) 60중량부, 상기 제조예에서 제조한 코아-셀 구조의 미세캡슐 2중량부, 공정오일(A#2) 6중량부, 산화아연 3중량부, 스테아린산 2중량부, 노화방지제(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 3중량부를 밴버리 믹서에서 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 1.8중량부, 가류촉진제(CZ) 1.5중량부를 첨가하고 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
하기 표 1에 고무성분의 조성을 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
제조예에서 제조한 코아-쉘 구조의 미세캡슐 2중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<실시예 3>
제조예에서 제조한 코아-쉘 구조의 미세캡슐 2.5중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<실시예 4>
제조예에서 제조한 코아-쉘 구조의 미세캡슐 3중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예 1>
제조예에서 제조한 코아-쉘 구조의 미세캡슐 0.5중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예 2>
제조예에서 제조한 코아-쉘 구조의 미세캡슐 1중량부 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무 조성(단위 : 중량부)
성분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
NR 50 50 50 50 60 50
SBR 50 50 50 50 50 50
카본블랙 60 60 60 60 60 60
캡슐* 0.5 1 1.5 2 2.5 3
공정오일 6 6 6 6 6 6
산화아연 3 3 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2 2 2
노화방지제 3 3 3 3 3 3
유황 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
가류촉진제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
*캡슐 : 코아에 p-메틸 아세토페논을을 포함하는 코아-쉘 구조의 미세캡슐
<시험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 고무시편을 가로, 세로의 길이가 각각 5cm, 두께가 2mm가 되도록 한 후 상기 샘플의 표면 온도는 45℃가 유지되도록 하고 샘플을 지면에 20rpm으로 회전시켜 마찰을 주고, 1일 단위로 7일간 각각의 고무시편 샘플에서 발산되는 향을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
표 2. 실시예 및 비교예의 고무시편의 향 발산 측정
날짜 비교예1 비교예1 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
1일 2 2 3 3 5 5
2일 1 2 3 3 4 5
3일 0 1 2 3 4 4
4일 0 0 2 3 4 4
5일 0 0 2 2 3 4
6일 0 0 1 2 3 3
7일 0 0 1 1 2 2
상기의 표 2에서 각각의 고무시편의 향 발산에 대한 판정 척도는 다음과 같다.
0 : 전혀 느낄 수 없음 1 : 매우 미약하여 느끼기 어려움
2 : 미약함, 3 : 중간 정도
4 : 중간 정도 이상의 강한 향취 5 : 향취가 매우 강함
상기 표 2의 고무시편의 향 발산에 대한 판정 결과를 보면, 비교예 1 고무시편의 경우 2일째부터, 비교예 2 고무시편의 경우 3일째부터 향 냄새가 급격히 하락하였다.
실시예 1 내지 실시예 4의 고무시편은 7일까지도 그 향이 지속됨을 알 수 있 다. 특히 실시예 1 내지 실시예 4의 고무시편에서 실시예 3 및 실시예 4 고무시편은 비교적 강한 향기가 지속적으로 발산되었으며, 실시예 1 및 실시예 2의 고무시편이 5일, 6일까지 큰 폭의 변화없이 꾸준하고 적정한 향기 강도가 지속적으로 제공됨을 알 수 있었다.
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.
본 발명의 코아에 향을 포함하는 코아-쉘(Core-shell) 구조의 향 캡슐을 함유하는 고무조성물로 이루어진 고무를 포함한 타이어는 차량이 주행하지 않는 평상시 향 캡슐이 고무조성물 내에서 잘 분산된 상태를 유지하다가 타이어가 주행하게 되면 주행 중 노면과의 접지에 의해 발생되는 충격 및/또는 마찰에 의한 고온과 고압에 의해 일부 향 캡슐의 쉘 부분이 터지면서 캡슐로부터 향이 발향되므로 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 타이어용 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 하기 (1) 내지 (3)의 단계에 의해 제조한 코어-쉘(Core-shell) 구조의 미세캡슐 1.5∼5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물.
    (1)40∼80℃의 온도의 아라비아검(Arabic gum), 카르복시 메틸 셀룰로오스(Carboxy methyl cellulose, CMC), 소듐알지네이트(sodium alginate) 중에서 선택된 어느 하나의 고분자 수용액에 향 성분을 첨가한 후 호모믹서(homomixer)에 의해 유화 액적(droplet)을 형성하는 단계,
    (2)상기 유화 액적이 형성된 아라비아검, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 소듐알지네이트 중에서 선택된 어느 하나의 고분자 수용액에 젤라틴 또는 알부민의 쉘 성분용 고분자를 첨가한 다음 구연산, 카르복시산, 아세트산, 부티르산, 팔미트산, 옥살산, 타르타르산, 아스코르브산, 요산(uric acid), 술폰산, 술핀산, 페놀산 중에서 선택된 어느 하나 이상의 산을 첨가하여 pH를 4∼4.5로 맞추어 액체 코아세르베이트(liquid coacervate)를 형성하는 단계,
    (3)상기 (2)단계 후 온도를 5∼15℃로 냉각하여 겔화하고 가교제로서 글루타알데히드(glutaaldehyde)를 첨가하여 쉘 성분용 고분자를 가교시켜 표면을 단단하게(hard) 만드는 경화과정을 거쳐 0.5∼10㎛의 입자 크기를 갖는 코아-쉘 구조의 미세캡슐 형성.
    상기 (1)에서 향은 TGA 열분석기를 통하여 120∼180℃의 온도에서 90％ 이상의 향기 성분이 존재하는 오일(oil) 타입의 향료로서 비중(@20℃)이 1.0∼2.5이고 굴절율(@20℃)이 1.5∼2.5인 특성을 가지는 p-메틸 아세토페논, 시나믹산, Ω-브로모 스티렌, 시나믹산 에스터, 페닐 글리시데이트 에스터, α-알킬 시나믹 알데히드, 시나믹 알데히드, 다이하이드로 시나믹 알데히드, 시나믹 알콜, 시나믹 에스터, 다이하이드로 시나믹 알콜, 다이하이드로 시나믹 에스터, 벤잘 아세톤, 다이메틸 β-페닐에틸 카르비놀, 다이페닐 메탄, 페닐 아세트산, 페닐 아세트산 에스터, 토날리드, 릴리알, 터핀올, 터피닐 아세테이트, 메탄닐 아세테이트, 산달 화합물, 이소보닐 아세테이트, 다이하이드로 미르센올, 미르센놀, 리랄, 게란롤, 네롤, 게라닐 에스터, 멘톨, 로논, 메틸 로논, 알릴 아밀 글리코레이트, 트리시클로 데세닐 아세테이트, N-헥실 살리실레이트, 헤디온 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어.
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