KR101350580B1

KR101350580B1 - 자가밀봉 성능을 갖는 타이어용 실란트 조성물

Info

Publication number: KR101350580B1
Application number: KR1020120107632A
Authority: KR
Inventors: 이흥구; 김현수; 손연송
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-01-10

Abstract

본 발명은 타이어용 실란트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중인 타이어가 못 등과 같은 예리한 물질에 의해 구멍 발생시, 인너라이너 내측에 도포 되어있는 실란트가 공기압에 의해 흘러나와 자가밀봉 역할을 하여 공기압이 줄어들지 않고 유지되게 하는 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물에 관한 것이다.

Description

자가밀봉 성능을 갖는 타이어용 실란트 조성물{Sealant Composition having Self-sealing for Tire}

타이어가 주행 중 구멍이 발생할 시 심각한 공기압 누수가 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위한 기술로서 사이드월 보강방식의 런플랫 타이어와 유동성을 갖는 재료가 타이어 내측에 위치하여 구멍을 순간적으로 밀봉시키는 성능을 갖는 실란트 타이어 기술이 있다.

사이드월 보강방식의 경우 공기압이 없는 상태에서도 사이드월에 인서트 재료를 넣어 주행이 가능하게 하는 것이나, 중량이 필연적으로 늘어나야 한다는 단점이 있으며, 사이드월 부위의 강성이 높다 보니, 주행 안정성이 하락하는 단점이 있다. 이를 극복할 수 있는 대체 기술은 실란트 재료를 타이어 내측에 도포하여 구멍발생 시 타이어의 공기압에 의하여 순간적으로 자가밀봉이 되어, 공기압이 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 지역 및 계절에 관계없이 자가밀봉(Self-sealiing) 성능이 구현되기 위해서는, 실란트 재료가 상온뿐만 아니라, 저온에서도 유동성 및 점착성을 갖고 있어야 하며, 고온 방치시 흐름성이 발생되지 않아, 타이어의 균일성(Uniformity)이 확보되어야 한다.

미국공개특허 제2011-0201722호에서는 실란트 재료로서 천연고무 라텍스 및 계면활성제를 사용한 것을 특징으로 하는 재료를 제시하였다. 그러나 상기 재료 구성으로는 일시적인 자가밀봉 성능은 구현되어도, 천연라텍스의 불포화 화학적 구조에 기인하여 내공기 투과성이 하락하여 소비자가 구멍이 난 것을 인지하고 지속적으로 주행하게 되면, 결과적으로 공기압이 지속적으로 떨어지는 양상을 나타내게 된다.

미국공개특허 제2010-0152322호에서는 우레탄 에멀젼, 아크릴릭 에멀젼, 폴리올레핀 에멀젼과 저온에서 얼지 않도록 하는 약품을 함유한 것을 특징으로 하는 실란트 재료가 개시되어 있다. 그러나, 상기 재료는 크게 두 가지 문제를 내포하고 있는데, 첫번째로는 상기 재료로는 일시적인 공기압 유지효과만 유지될 수 있으며, 내공기압 투과도에 취약한 화학적 구조를 보인다. 그렇기 때문에 타이어 산업에서는 타이어 공기압이 유지될 수 있도록 하기 위해 인너부위에 포화 구조를 갖고 있는 부틸고무를 사용한다. 두번째로 상기 열가소성의 재료로는 고온에서의 안전성을 확보하는데 한계가 있다. 이러한 열안정성에 불리한 측면은 타이어가 고온에서 방치시 재료가 흘러내려, 특정부위의 실란트 도포 균일성이 떨어지게 되어, 자가밀봉성능이 떨어지게 되고, 타이어의 주행 안정성이 하락하게 되는 문제점 등이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은 내공기투과도가 높은 부틸고무와 카본블랙 마스터배치에 각각 수평균 분자량이 다른 2종의 저분자량 재료를 포함하므로써 점착성을 부여하여, 상온뿐 아니라, -20℃ 저온에서도 자가 밀봉성능이 구현되며, 100℃ 고온 방치에서는 흐름이 일어나지 않고, 타이어 회전 균일성(Uniformity)이 확보되는 타이어용 실란트 조성물을 제공하는데에 있다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물은 도 1에 나타낸 바와 같이 타이어 인너라이너 내측에 도포되는 실란트 조성물에 있어서, 부틸고무와 카본블랙을 포함하는 마스터배치 100중량부에 대하여, 수평균 분자량 1000~1500의 제 1의 폴리부텐 40~100중량부, 수평균 분자량 2000~2700의 제 2의 폴리부텐 60~300중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에 있어서, 상기 부틸고무와 카본블랙을 포함하는 마스터배치는 특별히 한정이 없고, 예를 들면, 부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 65~105g/kg인 카본블랙 10~100중량부를 포함하는 마스터배치를 사용하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 상기 마스터배치는 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 5~40중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 1~20중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민 0.1~5중량부, 공정오일 5~40중량부를 더 배합하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에 있어서, 상기 제 1의 폴리부텐의 수평균 분자량은 1000~1500인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 작업공정성이 하락하게 되고, 흐름성이 발생하여 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에 있어서, 상기 제 2의 폴리부텐의 수평균 분자량은 2000~2700인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 점착성이 하락하여 타이어의 구멍발생시 밀봉특성이 떨어지게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에 있어서, 상기 부틸고무와 카본블랙을 포함하는 마스터배치 100중량부에 대하여, 상기 제 1의 폴리부텐의 함량은 40~100중량부인 것이 바람직한데, 40중량부 미만이면 점도가 높아져 저온영역에서 흐름이 발생하지 않아 바람직하지 않고, 100중량부를 초과하면 과도한 흐름으로 작업공정성 하락 및 고온 영역에서 과도한 흐름이 발생하여 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에 있어서, 상기 부틸고무와 카본블랙을 포함하는 마스터배치 100중량부에 대하여, 상기 제 2의 폴리부텐의 함량은 60~300중량부인 것이 바람직한데, 60중량부 미만이면 점착성이 하락하여 바람직하지 않고, 300중량부를 초과하면 과도한 점착을 보여 공정성이 하락하게 되어 바람직하지 않다.

상기 제 1의 폴리부텐:제 2의 폴리부텐의 중량혼합비는 1:1.5~1:3인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 점성 및 점착성이 부적합하게 되어 저온 및 고온에서 타이어의 밀봉 특성이 하락하여 바람직하지 않다. 즉, 제2의 폴리부텐 기준으로, 혼합비가 1:1.5 미만의 경우에는 점착성이 떨어지게 되고, 혼합비가 1:3을 초과하는 경우에는 점성이 너무 높아지게 된다.

또한, 본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에는 상기 부틸고무와 카본블랙을 포함하는 마스터배치 100중량부에 대하여, 고온상태에서 변형을 방지하기 위해 가교제를 사용할 수 있는데, 이를 위하여 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물 5~15중량부를 더 배합할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물에는 일반적인 실란트 조성물에 첨가되는 통상의 첨가제들, 예로서 일반적인 신화아연, 스테아린산, 황, 및 촉진제 등을 더 배합할 수 있다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 실란트 조성물을 도입하므로써 타이어 주행시 구멍 발생시, 상온뿐 아니라 -20℃ 저온에서도 자가 밀봉성능이 구현되며, 100℃ 고온 방치에서는 흐름이 일어나지 않고, 타이어 회전 균일성(Uniformity)을 나타내는 효과를 가진다.

도 1은 온도에 따라 점도 변화가 최소화되고, 점착성을 유지하는 실란트에 관한 것으로서, 그 실란트 재료는 타이어의 인너라이너 내측(도 1의 ①)에 위치하여 타이어의 구멍발생시 공기압에 의해 실란트가 순간적으로 유동을 일으켜 자가밀봉성능을 갖도록 하는 것을 나타낸 도면으로서, 도 1(a)는 실란트 타이어 구조를 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 구멍 발생시 실란트 자가밀봉 효과를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들은 본 발명의 일례로서 이들에 의한 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.

<비교예 1>

부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 85g/kg인 카본블랙(N330) 50중량부, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 20중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 5중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox13) 0.5중량부 및 공정오일 20중량부를 혼합하여 1차 배합을 실시하여 마스터배치를 제조하였다. 상기 1차 배합된 마스터배치에 점성 및 점착성을 부여하기 위해 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 70중량부를 첨가하여 교반후, 최종적으로 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물(순도 40%의 디쿠밀퍼옥사이드) 7중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 비교예 1의 실란트 조성물의 조성을 나타내었고, 제조된 실란트 조성물에 대하여 점도 및 점착성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<비교예 2>

부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 85g/kg인 카본블랙(N330) 50중량부, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 20중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 5중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox13) 0.5중량부, 공정오일 20중량부를 혼합하여 1차 배합을 실시하여 마스터배치를 제조하였다. 상기 1차 배합된 마스터배치에 점성 및 점착성을 부여하기 위해 수평균 분자량 2400의 폴리부텐 70중량부를 첨가하여 교반후, 최종적으로 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물(순도 40%의 디쿠밀퍼옥사이드) 7중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 비교예 2의 실란트 조성물의 조성을 나타내었고, 제조된 실란트 조성물에 대하여 점도 및 점착성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<비교예 3>

부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 85g/kg인 카본블랙(N330) 50중량부, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 20중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 5중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox13) 0.5중량부, 공정오일 20중량부를 혼합하여 1차 배합을 실시하여 마스터배치를 제조하였다. 상기 1차 배합된 마스터배치에 점성 및 점착성을 부여하기 위해 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 20중량부, 수평균 분자량 2400의 폴리부텐 50중량부를 첨가하여 교반후 최종적으로 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물(순도 40%의 디쿠밀퍼옥사이드) 7중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 비교예 3의 실란트 조성물의 조성을 나타내었고, 제조된 실란트 조성물에 대하여 점도 및 점착성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<실시예 1>

부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 85g/kg인 카본블랙(N330) 50중량부, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 20중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 5중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox13) 0.5중량부, 공정오일 20중량부를 혼합하여 1차 배합을 실시하여 마스터배치를 제조하였다. 상기 1차 배합된 마스터배치에 점성 및 점착성을 부여하기 위해 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 70중량부, 수평균 분자량 2400의 폴리부텐 105중량부를 첨가하여 교반후, 최종적으로 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물(순도 40%의 디쿠밀퍼옥사이드) 7중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 실시예 1의 실란트 조성물의 조성을 나타내었고, 제조된 실란트 조성물에 대하여 점도 및 점착성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<실시예 2>

부틸고무 100중량부에 요오드 흡착가가 85g/kg인 카본블랙(N330) 50중량부, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 20중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 5중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox13) 0.5중량부, 공정오일 20중량부를 혼합하여 1차 배합을 실시하여 마스터배치를 제조하였다. 상기 1차 배합된 마스터배치에 점성 및 점착성을 부여하기 위해 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 70중량부, 수평균 분자량 2400의 폴리부텐 140중량부를 첨가하여 교반후, 최종적으로 클레이로 처리된 40% 순도의 과산화물(순도 40%의 디쿠밀퍼옥사이드) 7중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 실시예 2의 실란트 조성물의 조성을 나타내었고, 제조된 실란트 조성물에 대하여 점도 및 점착성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

(단위:중량부)

구분	비교예 1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2
부틸고무	100	100	100	100	100
¹⁾카본블랙	50	50	50	50	50
²⁾혼련제	20	20	20	20	20
³⁾점착제	5	5	5	5	5
⁴⁾노화방지제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
공정오일	20	20	20	20	20
⁵⁾폴리부텐1	70	0	20	70	70
⁶⁾폴리부텐2	0	70	50	105	140
⁷⁾과산화물	7	7	7	7	7

주) 1) 요오드 흡착가가 85g/kg (N330)

2) 아로마틱 하이드로카본 레진(40MS, Structol)

3) 페놀릭 레진(KORESIN, BASF)

4) N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox-13, 금호석유화학)

5) 폴리부텐1: 수평균 분자량 1300의 폴리부텐(PB1300, 대림산업)

6) 폴리부텐2: 수평균 분자량 2400 폴리부텐(PB2400, 대림산업)

7) 과산화물: 40% 디쿠밀퍼옥사이드(퍼쿠밀, NOF)

구분	비교예 1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2
점도(@25℃)¹ ⁾	100	113	110	90	78
점착성² ⁾	100	122	118	123	138

주) 1) 점도는 무니점도(Mooney viscosity) 측정기를 이용하여 4분간 변형을 주어 실란트에 가해진 토크를 측정하였으며, 비교예 1을 100으로 지수화하여 표현하였다. 상기 지수가 낮을수록 흐름성이 좋으나, 지수기준으로 30 미만의 경우 고온에서 자체적으로 변형을 일으키게 된다.

2) 점착성은 실란트를 고형물로부터 분리시킬때 걸리는 토크를 측정하였으며, 비교예 1을 100으로 지수화하여 나타낸 것으로, 상기 지수값이 높을수록 점착성이 우수하다.

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평균 분자량 1300과 수평균 분자량 2400의 폴리부텐의 혼용비를 조정하여 점도(흐름성) 및 점착성의 최적점을 도출한 실시예 1 및 2의 점도 및 점착성이 비교예들에 비하여 우수함을 알 수 있다.

실시예 2의 조성물을 실제 타이어에 도포하여 적용 평가한 결과, 원주방향으로 8곳의 못을 삽입/제거한 후 300km 주행을 공기압 변화없이 무사고로 완료하였음을 확인하였다.

Claims

부틸고무 100중량부에 대하여 카본블랙 10~100중량부를 포함하는 마스터배치 100중량부에 대하여, 수평균 분자량 1000~1500의 제 1의 폴리부텐 40~100중량부, 수평균 분자량 2000~2700의 제 2의 폴리부텐 60~300중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 마스터배치는 부틸고무 100중량부에 대하여, 혼련제로서 아로마틱 하이드로카본 레진 5~40중량부, 점착제로서 페놀릭 레진 1~20중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민 0.1~5중량부 및 공정오일 5~40중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제 1의 폴리부텐:제 2의 폴리부텐의 중량혼합비는 1:1.5~1:3인 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.