KR100971726B1 - 타이어 카카스용 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가류 촉진제가 포함된 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료고무, 충진제 및 하기 구조식(1)로 표시되는 가류 촉진제 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 (N,N-bis-(2-hydroxylethyl)aniline) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 가류 촉진제인 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린을 카카스용 고무 조성물에 사용함으로써, 고무 조성물의 부분 가류 안정성 및 가류 속도를 향상시킬 수 있으며, 노화 전후의 인장 물성을 향상시킬 수 있게 한다.
N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린, 가류 촉진제, 카카스
Description
본 발명은 가류 촉진제가 포함된 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료고무, 충진제 및 하기 구조식(1)로 표시되는 가류 촉진제 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 (N,N-bis-(2-hydroxylethyl)aniline) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 조성물에 관한 것이다.
타이어는 여러가지 첨가제 성분이 함유된 조성물로 이루어진 고무로 성형되어 있다. 타이어는 차량의 하중을 지지하고, 차량이 이동하는 수단이기 때문에 여러가지 특성이 요구되고 있다. 따라서 제동력이 좋아야 하고, 대부분의 타이어는 차량의 지지, 이동, 정지시 마모가 발생되기 때문에 내마모성 및 내구성이 좋아야 하며, 고무의 노화에 따라 타이어의 파손이 일어날 수 있으므로 노화 특성 또한 좋아야 한다.
상기와 같은 특성을 지닌 타이어를 얻기 위해서는 다양한 특성을 지닌 첨가제를 원료고무와 같이 첨가하여 제조함으로써 원료고무의 특성을 향상시키고 있다.
타이어 내부의 고무 조성물 중 하나로 카카스라는 것이 있는데, 이것은 타이어의 내부에 코드층으로 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행중 굴신 운동에 대한 내피로성이 필요한 물질이다. 카카스는 주행중 파스 및 들뜸상태가 없어야 하기 때문에 특별한 조성물의 첨가가 요구되기도 한다.
일반적으로 타이어에 사용되는 고무 조성물의 경우, 최종적인 제품 상태에서 원하는 물성을 얻기 위해서 여러 종류의 가류 촉진제를 적정 비율로 첨가한 후, 고온 및 고압에서의 화학적인 가류 과정을 거치게 된다. 고무용 촉진제로 NR NBR, SBR등의 타이아졸리(Thiazole)계 및 술폰아미드(Sulfenamide)계의 화합물로 이루어진 가류 촉진제를 주로 사용하고 있으나, 최근 환경오염 방지와 관련하여 타이아졸리(Thiazole)계 및 술폰아미드(Sulfenamide)계의 화합물들은 방향성 화합물 구조로 가류 촉진제로 사용시 물성향상 측면은 기대할 수 있지만 약품의 사용시 발생되는 환경의 유해성 및 오염성 등의 문제점을 가지고 있다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 한국특허 출원번호 2007-0033539, 1999-0071104, 2000-0019411, 1996-0034285 등이 있다.
본 발명의 목적은 상기 배경기술에서 설명한 것과 같이, 기존에 사용되어 온 가류 촉진제가 많은 문제점을 일으킨 바, 가류 속도를 향상시키면서 부분 가류에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 가류 촉진제가 포함된 타이어 카카스용 고무 조성물을 제공하고자 함이다.
상기의 과제를 해결하고자,
본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여, 충진제 40∼60 중량부 및 하기 구조식(1)로 표시되는 가류 촉진제로 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 1.0∼3.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 카카스용 고무 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공한다.
상기의 과제 해결 수단을 통하여,
본 발명은 가류 촉진제인 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린을 카카스용 고무 조성물에 사용함으로써, 고무 조성물의 부분 가류 안정성 및 가류 속도를 향상시킬 수 있으며, 노화 전후의 인장 물성을 향상시킬 수 있게 한다. 아울러 본 발명은 기존의 기술에 비해 환경 유해성 및 오염성 등의 문제를 줄일 수 있게 한다.
본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 있어서,
원료고무 100 중량부에 대하여, 충진제 40∼60 중량부 및 하기 구조식(1)로 표시되는 가류 촉진제로 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 1.0∼3.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 카카스용 고무 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 원료고무는 천연고무 및 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한 본 발명은 상기의 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 있어서, 원료고무, 충진제 및 가류 촉진제 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 원료고무는 천연고무 및 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 천연고무와 합성고무의 함량비가 4 : 1의 비로 이루어질 수 있다.
본 발명의 합성고무는 스타이렌 부타디엔 고무(SBR), 부틸고무, 변성부틸고무, 할로겐화부틸고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 부타디엔 고무(BR), 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴 부타디엔 고무, 변성 스티렌 부타디엔 고무, 클로린네이티드 폴리에틸렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS)고무, 에틸렌프로필렌고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM)고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세티에트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤질클로라이드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무 및 카르복실산니트릴부타디엔고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 충진제는 카본블랙(carbon black), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB), 실리카(silica), 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈 크(Talc), 운모(mica), 탄산칼슘, 탈크, 버미큘라이트, 하이드로탈사이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 원료고무 100 중량부에 대해, 상기 충진제는 40∼60중량부이며 상기 가류 촉진제 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린은 1.0∼3.0 중량부일 수 있고, 바람직하게는 상기 충진제는 50중량부이며, 상기 가류 촉진제는 1.0∼2.0 중량부일 수 있다.
본 발명에서 상기 고무 조성물은 고무, 충진제 및 가류 촉진제 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 이외에 산화아연, 스테아린산, 고정오일, DPG(1,3-Diphenylguanidine), 유황 및 노화방지제로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다.
본 발명은 상기 중에서 선택된 어느 하나의 고무 조성물을 포함하는 타이어를 제공하며, 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어, 항공기용 타이어 및 오토바이용 타이어로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것으로서, 아민(Amine) 촉진제를 사용시 타이어의 고무 조성물의 부분 안정성 및 노화 전 후의 인장 물성을 유지하면서 가류 속도를 빠르게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 가류 촉진제를 첨가하면 가류 후 고무 내 분자간 가교 결합에 아민과 알코올의 전기음성도의 그룹이 종래의 가류 촉진제보다 상대적으로 높아, 열적 안 정성이 떨어지는 폴리설파이드(Polysulfide)에 비해 아민을 중간에 가지게 되어 사용 중 높은 온도로 인해 분해되지 않기 때문에 우수한 열적 안정성을 유지할 수 있다. 또한 아민으로 구성된 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 화합물은 설파이드 결합보다 상대적으로 아민의 안정한 구조로 인하여 부분 가류에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예가 본 발명의 권리범위를 한정하는 것을 아니다.
<실시예>
천연고무 80 중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 20중량부로 구성된 100 중량부의 원료고무에 카본 블랙 N660을 50중량부, N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린 1.0 중량부 및 기타 활성제, 노화방지제는 표 1과 같이 160℃ 온도에서 25분 가류하여 카카스용 고무시편을 제조하였다.
<비교예>
천연고무 80 중량부, 스타이렌-부타디엔 고무 20중량부로 구성된 100 중량부의 원료고무에 카본 블랙 N660을 50중량부, 1,3-디페닐구아니딘(1,3-Diphenylguanidine, DPG) 1.0 중량부 및 기타 활성제, 노화방지제는 표 1과 같이 160℃ 온도에서 25분 가류하여 카카스용 고무시편을 제조하였다.
<표 1> 성분배합 (단위:중량부)
항목 | 실시예 | 비교예 |
천연고무 | 80 | 80 |
스타이렌-부타디엔 고무 | 20 | 20 |
카본블랙 | 50 | 50 |
노화방지제 | 3 | 3 |
산화아연 | 5 | 5 |
스테아린 산 | 2.5 | 2.5 |
공정오일 | 5 | 5 |
DPG | 0.3 | 0.3 |
유황 | 4 | 4 |
가류촉진제 1,3-Diphenylguanidine N,N-bis(2-hydroxylehtyl)aniline |
- 1.0 |
1.0 - |
<실험예>
상기 실시예들 및 비교예를 이용하여 제조한 고무 조성물에 대해 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 이하 표 2에 나타내었다.
<표 2> 물성
항목 | 실시예 | 비교예 | |
무늬점도 125℃ |
T5 (min) | 11 | 7.5 |
ML 1+4 | 65 | 65 | |
레오메타 160℃ | T max | 74 | 71 |
10min | T | 13 | 11 |
30min | t | 6.5 | 5.0 |
95min | t | 12 | 9 |
(* ML 1+4 : 무늬 점도계에서 4분후의 토크 값.
T max: 레오메타에서의 최대 토크치로서, 고무가 완전히 가류된 상태의 시간을 나타냄.
T 30 : 레오메타에서의 최대 토크치의 30 %에 이르는데 걸리는 시간.)
상기 표 1에 따라 얻어진 고무의 부분 가류 안정성을 측정하기 위해 125 ℃ 에서 무늬 점도 시험기 토크가 최소 토크에서 2.5 포인트 증가하는데 걸리는 시간 (T 5)를 비교하였고, 가류 속도는 160 ℃ 레오메터 차트에서 최대 토크의 95%에 이르는 시간 (t 95)로 비교하였다. 여기서 t 5는 길수록 가류 안정성이 큰 것을 나타내고, t 95가 짧을 수록 가류 속도가 빠른 것을 나타낸다.
<표 3> 인장 물성
항목 | 실시예 1 | 비교예 | ||
실온인장물성 | 경도(쇼어-A) | 70 | 67 | |
인장강도(Kg/㎠) | 275 | 272 | ||
연신율(%) | 510 | 530 | ||
노화인장물성 (100℃,3주 노화) |
경도 | 쇼어-A | 77 | 79 |
증감량 | 7 | 9 | ||
인장강도 (Kg/㎠) |
인장강도 | 203 | 140 | |
노화율(%) | -27% | -65% | ||
연신율(%) | 연신율 | 330 | 250 | |
노화율 | -34% | -60% | ||
과가류 (160℃, 120분 가류) |
경도 | 쇼어-A | 69 | 62 |
인장강도 (Kg/㎠) |
인장강도 | 274 | 221 | |
변화율 | -2% | -25% | ||
연신율(%) | 연신율 | 450 | 510 | |
변화율 | -23% | -3% |
상기 표 3과 같은 결과로부터, 본 발명에서와 같이 신규 가류제인 N,N-비스-(2-히드록실에틸)아닐린을 사용한 경우 비교예에 비하여 인장 강도와 연신율의 노화율이 20%이상 감소하여 내열 노화성이 유리함을 알 수 있었다. 실시예 들의 경우는 실온, 노화 후 및 각 물성 값의 절대 값이 차이가 있지만, 비교예에 비하여 노화율 및 저하율이 감소된 결과를 나타내어 내열 노화성 및 내 리버젼성이 향상되었음을 알 수 있었다.
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