KR101077455B1 - 내스코치성이 향상된 타이어 카카스용 고무 조성물 - Google Patents

내스코치성이 향상된 타이어 카카스용 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티아비시클로노난계 화합물을 설펜아미드계 화합물과 함께 적용함으로써 별도의 스코치 지연제를 사용하지 않고도 내스코치성을 향상시키는 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것이다.
내스코치성, 가황촉진제, 티아비시클로노난계 화합물, 설펜아미드계 화합물

Description

내스코치성이 향상된 타이어 카카스용 고무 조성물{TIRE RUBBER COMPOSITION FOR CACAS WITH IMPROVED SCORCH RESISTANCE}
본 발명은 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티아비시클로노난계 화합물을 설펜아미드계 화합물과 함께 적용함으로써 별도의 스코치 지연제를 사용하지 않고도 내스코치성을 향상시키는 타이어 카카스용 고무 조성물에 관한 것이다.
종래의 타이어 산업은 제품의 품질을 높일뿐 아니라, 생산성을 향상시키고,비용을 절감하기 위한 노력이 계속되고 있으나, 가황공정은 타이어 제조에서의 생산성 향상을 제한해 왔다.
타이어의 원료고무로 사용되는 스탠다드 말레이지아 고무(SMR), 에폭시화 천연고무(ENR), 디엔고무 및 에틸렌프로필렌 공중합체 고무 등의 각종 엘라스토머를 유황으로 가황하는 경우 원료고무의 탄성을 부여하기 위해 가황촉진제의 사용은 필수적이다.
가황촉진제 중 가장 많이 사용되는 설펜아미드계는 내스코치성이 우수하고 가황속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 인장강도 및 신장율 등의 고무 물성면에서도 좋은 성질을 나타낸다.
또한, 티우람계 가황촉진제는 가황 속도를 높일 수 있고, 가황 밀도를 향상시킬 수 있으며, 가교구조내에 열적 안정성이 우수한 모노설파이드를 형성하기 때문에, 내열노화성, 내역전성 향상을 목적으로 단독으로 사용하기도 하지만, 이를 설펜아미드계 가황촉진제와 병용하여 사용하면 가황 속도가 촉진되는 상승효과를 얻을 수 있기 때문에 함께 사용되기도 한다.
즉, 설펜아미드계 화합물을 1차 가황촉진제로 하고 티우람계 화합물을 2차 가황촉진제로 병용하여 사용함으로써, 2차 가황촉진제가 1차 가황촉진제와 함께 가황반응을 촉진시켜 가황속도를 증가시킨다.
그러나, 상기와 같이 1차 및 2차 가황촉진제를 병용했을 때에 가황반응을 촉진시키기도 하지만, 반면에 내스코치성을 감소시켜 압출 또는 압연공정에서의 현장 압연 공정성 및 배합 가공성 저하를 수반하기도 한다.
따라서, 상기와 같은 배합 및 압연 공정에 있어서의 공정성 저하를 방지하기 위해, 일반적으로, N-시클로헥실티오프탈이미드 및 페닐렌디아민 유도체 등의 스코치 지연제를 첨가하는데, 이는 배합 고무 비용상승을 초래하게 되므로, 1차 및 2차 가황촉진제를 사용하여 내스코치성을 향상시키면서도 스코치 지연제를 첨가하지 않아 비용상승을 수반하지 않으면서, 배합 및 압연 공정성 저하를 수반하지 않는 고무 조성물의 개발이 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 1차 가황촉진제로서 설펜아미드계 화합물을 사용하고, 여기에 2차 가황촉진제로서 티아비시클로노난계 화합물을 병용하면서도 별도의 스코치 지연제를 첨가하지 않아도 내스코치성을 향상시킨 타이어 카카스용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 타이어 카카스용 고무 조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 1차 가황촉진제로서 설펜아미드계 화합물 1.5~2.0중량부 및 2차 가황촉진제로서 티아비시클로노난계 화합물 1.5~2.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 원료고무는 그 종류에 특별히 한정이 없고, 천연고무 및 합성고무를 단독 또는 이들의 혼합물로된 혼합고무를 사용하는 것이 바람직하고, 혼합고무의 경우, 고무간의 혼합비율에는 특별히 한정이 없으며, 상기 합성고무는 그 종류에 특별히 한정은 없고, 예를 들면 스티렌부타디엔 고무(SBR), 변성 스티렌부타디엔 고무, 부타디엔 고무(BR), 변성 부타디엔 고무, 네오프렌 고무, 클로로술포네이티드 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴부타디엔 고무, 클로리네이티드 폴리에틸렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS) 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM) 고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세테이트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤질클로라이 드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무, 카르복실산니트릴부타디엔고무 및 브로미네이티드폴리이소부틸이소프렌-co-파라메틸스티렌으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 설펜아미드계 화합물은 가황촉진제로서 가황속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 내스코치성, 인장강도 및 신장율 등의 고무 물성을 향상시키는 효과를 갖는다.
상기 설펜아미드계 화합물은, 그 종류에는 특별히 한정이 없고, 예를 들면, N-시클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드 및 N-옥시에틸벤조티아졸-2-설펜아미드 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 그 사용량은 원료고무 100중량부에 대하여 1.5~2.0중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 1.5중량부 미만이면 고무와 화합물간의 가류 과정에서 미가류된 것들의 영향으로 인하여 바람직하지 않고, 2.0중량부를 초과하면 가황촉진제의 과량 사용으로 인한 스코치 불안정성 및 고무의 인장 물성 저하를 유발할 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 사용되는 티아비시클로노난(thiabicyclononane)계 화합물은 파라핀계 탄화수소의 일종으로 3,3,1 위치에 유황이 위치하고 있어, 인접한 황으로 인하여 전자적인 효과가 커짐으로써 일반적으로 설펜아미드계 화합물 보다 더욱 활성을 가지고 있고, 또한 산화아연(ZnO)과 반응하여 아연화-가황촉진제 복합체를 생성시킴으로써 입체장애의 효과가 커서, 상기 아연화-가황촉진제 복합체가 최종적으로 황과 고무와의 가황반응을 선택적으로 유도하는 작용을 하여, 가황속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 내열노화성도 향상시키게 된다. 본 발명에서는 티아비시클로노난계 화합물을 설펜아미드계 화합물과 병용함으로써 가황속도가 더욱 촉진되는 상승효과를 얻을 수 있고, 아울러 내스크래치성 및 내열노화성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
상기 티아비시클로노난계 화합물은, 그 종류에 특별한 한정은 없고, 예를 들면, 하기 일반식으로 나타내는 1,5-디멜캅토-9-티아비시클로[3,3,1]노난 등이 있으며, 그 사용량은 원료고무 100중량부에 대하여 1.5~2.0중량부인 것이 바람직한데, 1.5중량부 미만이면 고무와의 반응을 촉진시키는 가황촉진제로서의 역할을 제대로 수행하지 못하여 원하는 반응을 유도할 수 없으므로 바람직하지 않고, 2.0중량부를 초과하면 고무와의 선택적인 반응을 유도하지 못하여 물성저하의 원인이 되므로 바람직하지 않다.
Figure 112009001430315-pat00001
본 발명의 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 통상적으로 타이어 카카스용 고무 조성물에 사용되는 첨가제들, 예로서 충전제, 산화 아연, 스테아린산, 공정오일, 노화방지제 및 유황 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위로 배합할 수 있다.
본 발명의 타이어 카카스용 고무 조성물은 1차 가황촉진제로서 설펜아미드계 화합물 및 2차 가황촉진제로서 티아비시클로노난계 화합물을 함께 적용함으로써 별도의 스코치 지연제를 사용하지 않고도 내스코치성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 국한되는 것은 아니다.
비교예 및 실시예
하기 표 1의 조성대로, 천연고무 및 스티렌부타디엔 고무와 카본블랙, 산화아연, 공정오일, 스테아린산 및 가황촉진제를 반바리 믹서에서 배합하고 160℃에서 방출한 후, 24시간 동안 상온에서 방치하고, 그 다음에 노화방지제, 유황, 가류촉진제를 반바리 믹서에 투입하고 배합하여 고무 조성물을 제조한 후, 이를 160℃에서 25분 가류시켜 고무 시편을 제조한 후, 2차 가황제인 1,5-디멜캅토-9-티아비시클로[3,3,1]노난을 1차 가황제인 N-시클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드와 혼합하여 사용한 효과를 보기 위해, ASTM 규격에 따라 스코치시간, 가황시간, 가황속도 및 최대토크 등을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 1
(단위: 중량부)
항목 비교예 실시예
천연고무 80 80
스티렌부타디엔 고무 20 20
카본블랙(N660) 50 50
산화아연 5 5
스테아린산 2.5 2.5
공정오일 5 5
1차 가황촉진제1) 2 2
2차 가황촉진제2) - 1.5
노화방지제3) 2.5 2.5
유황 4 4
주) 1) N-시클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드
2) 1,5-디멜캅토-9-티아비시클로[3,3,1]노난
3) 고분자화된 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린
표 2
비교예 실시예
스코치 시간 (분) 16.5 18.2
가황시간 (t90, 분) 8.9 8.4
가황속도 (t9-t10, 분) 5.5 4.5
최대토크 (dNm) 23.4 21.5
주) 1) 스코치 시간: 스코치 안정성을 나타내는 수치로, 스코치 시간이 길수록 스코치 안정성이 우수하여 내스코치성이 우수하다는 것을 의미한다.
2) 가황특성은 MDR(Moving Die Rheometer)을 이용하여 160℃에서 실시하여 가황시간, 가황속도 및 최대 토크값을 측정하였다.
표 2에서 나타난 바와 같이, 실시예는 비교예와 비교하여 스코치 발생시간 및 가황 특성이 우수하고, 스코치 시간의 안정성으로 인하여 내스코치성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 원료고무 100중량부에 대하여 1차 가황촉진제로서 N-시클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드 및 N-옥시에틸벤조티아졸-2-설펜아미드로부터 선택되는 1종 이상 1.5~2.0중량부 및 2차 가황촉진제로서 1,5-디멜캅토-9-티아비시클로[3,3,1]노난 1.5~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 카카스용 고무 조성물.
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