KR102168869B1

KR102168869B1 - 타이어용 실란트 조성물

Info

Publication number: KR102168869B1
Application number: KR1020190111301A
Authority: KR
Inventors: 정동의
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2020-10-23

Abstract

본 발명은 타이어의 자가 밀봉 성능 뿐만 아니라 흡음 성능 부여가 가능한 실란트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중인 타이어의 트레드 부위에 못 등과 같은 예리한 물질에 의한 손상 발생시, 인너라이너 내측에 도포 되어 있는 자가 밀봉 물질에 의해 타이어의 공기압을 유지시킬 뿐만 아니라, 주행시 발생하는 소음 저감 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어용 실란트 조성물{Sealant Composition for Tire}

본 발명은 타이어용 실란트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행 중인 타이어의 트레드 부위에 못 등과 같은 예리한 물질에 의한 손상 발생시, 인너라이너 내측에 도포되어 있는 자가 밀봉 물질에 의해 타이어의 공기압을 유지시킬 뿐만 아니라, 주행시 발생하는 소음 저감 기능을 포함하는 타이어용 실란트 조성물에 관한 것이다.

타이어 트레드가 주행 중 손상 발생 시 공기 누설이 발생하게 되며, 이로 인해 대형 사고가 유발될 수 있다. 이를 방지하기 위한 기술로서 사이드월 보강방식의 런플랫 타이어와 자가 밀봉 성능을 갖는 재료가 타이어 내측에 위치하여 손상 부위를 밀봉 시키는 실란트 타이어 기술이 있다.

런플랫의 경우 공기압이 없는 상태에서도 사이드월에 인서트 재료를 통해 주행이 가능하나, 타이어 중량이 증가하여 연비 감소가 발생하며, 사이드월의 높은 강성에 의해 주행 안정성이 하락하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 타이어 내측에 자가 밀봉 성능을 가지는 실란트를 도포하여 트레드부 손상 발생시 공기압이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하며 실란트 타이어의 소음 저감 기능을 추가적으로 부여하기 위한 대표적인 방법은 폴리우레탄 폼 흡음재를 실란트 도포 후 부착하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 폴리우레탄 폼 흡음재를 기존의 실란트 타이어 내부에 단순 부착할 경우, 폴리우레탄 폼에 의한 자가 밀봉 성능하락이 발생된다.

이에 폴리우레탄 폼 흡음재를 실란트 도포 상단에 부착할 경우 자가 밀봉 성능의 하락을 막기 위해 실란트 도포 두께를 높여야 하며, 이는 타이어 중량 증가에 의한 연비 감소가 발생할 수 있으며, 흡음재 부착 작업을 위해서는 별도의 장비가 필요하여 단가 상승의 단점을 가지고 있다.

등록특허공보 제10-1050227호 등록특허공보 제10-1434664호

본 발명은 상기한 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은 유리전이 온도가 낮고 내공기 투과도가 높은 부틸고무 실란트에 발포제를 첨가함으로써 자가 밀봉 성능의 하락 없이 소음 저감 성능을 가지는 자가 밀봉 실란트 조성물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원료고무, 폴리부텐 및 발포제를 포함하는 실란트 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 타이어용 실란트 조성물은 도 1에 나타낸 바와 같이 타이어 인너라이너 내측에 도포되는 실란트 조성물로 원료고무, 폴리부텐 및 발포제가 포함된다.

상기 원료 고무는 천연 고무, 부타디엔, 부틸고무 등을 포함할 수 있으나, 바람직하게는 부틸고무일 수 있다.

상기 폴리부텐은 수평균 분자량이 다른 제1폴리부텐 및 제2폴리부텐이 포함된다.

상기 제1폴리부텐의 수평균 분자량은 1000~1500인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 작업공정성이 하락하게 되고, 흐름성이 발생하여 고온 지역에서의 자가 밀봉 성능의 하락을 가져올 수 있어 바람직하지 않다.

상기 제2폴리부텐의 수평균 분자량은 2000~2700인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 작업공정성이 하락하게 되고, 점착성이 하락하여 저온 지역에서의 자가 밀봉 성능의 하락을 가져올 수 있어 바람직하지 않다.

상기 제1폴리부텐 함량은 원료고무 100 중량부 대비 100~150 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 100 중량부 미만이면 점도가 높아저 저온 지역에서의 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않고, 150 중량부를 초과하면 과도한 흐름으로 작업 공정성의 하락을 가져오고, 고온 지역 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않다. 또한 주행 중 발포제에 의해 생성된 기공이 감소하여 소음 저감 성능이 하락할 수 있다.

본 발명에 따른 실란트 조성물에 있어서, 상기 제2폴리부텐 함량은 원료고무 100 중량부 대비 200~300 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 200 중량부 미만이면 점착성이 하락하여 바람직하지 않고, 300 중량부를 초과하면 과도한 점착을 보여 공정성이 하락하게 되어 바람직하지 않다.

상기 제1폴리부텐 : 제2폴리부텐의 중량 혼합비는 1:1~1:3인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1:1.8~1:2.2인 것이 바람직하다. 혼합비가 상기 범위 미만인 경우에는 저점도의 제1폴리부텐의 함량이 많아져 고온 지역에서의 자가 밀봉 성능이 하락하게 되며, 주행 중 발포제에 의해 생성된 기공이 감소하여 소음 저감 성능이 하락할 수 있다. 혼합비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 고점도인 제2폴리부텐의 함량이 높아져 저온 지역에서의 자가 밀봉 성능과 공정성이 하락하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 실란트 조성물에 있어서, 소음 저감 성능 부여를 위한 상기 발포제는 아조다이카본아마이드(AC), p,p'-옥시비스-벤젠설포닐 히드라지드(OBSH), P-톨루엔 설포닐 히드라지드(TSH), N,N'-다이니트로소 펜타메딜렌 테트라민(DPT), P-톨루엔 설포닐 세미 카바자이드(PTSS)가 포함될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

상기 발포제는 원료고무 100 중량부 대비 3~10 중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 3 중량부 미만이면 발포 성능이 하락하여 소음 저감 성능이 미비하며, 10 중량부를 초과할 경우에는 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 실란트 조성물에 있어서, 필요에 따라 혼련제, 점착제, 노화 방지제부, 공정오일을 추가적으로 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실란트 조성물에 있어서, 상기 혼련제는 연화점 80~170℃의 아로마틱 하이드로 카본 레진일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

상기 혼련제는 원료고무 100 중량부에 대하여 5~40 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에 사용되는 실란트 조성물에 있어서, 상기 점착제는 알킬 페놀릭 레진, 테르펜 페놀 레진, 하이드로 카본 레진 등 일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

상기 점착제는 원료고무 100 중량부에 대하여 1~20 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에 사용되는 실란트 조성물에 있어서, 상기 노화 방지제는 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀), 2,6-디-터트-부틸-4-메틸페놀, 2,2'-메틸렌-비스-(4-에틸-6-터트-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-터트-부틸페놀), 4,4'-티오-비스(6-터트-부틸-3-메틸페놀), 디-라우릴-티오프로피오네이트, 2-머캡토 벤조이미다졸, 트리(노닐레이티드 페닐)포스파이트, 4,4'디-하이드록시 디페닐사이클로헥산, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸-부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 니켈-디부틸 디티오카바메이트, 스티렌화 페놀 등 일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

상기 노화 방지제는 원료고무 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부로 포함될 수 있다.

상기 공정오일은 당 업계에서 사용되는 통상적인 공정오일을 사용할 수 있으며 예를 들어, MES(Mild Extracted Solvate) 오일을 사용할 수 있다.

상기 공정오일은 원료고무 100 중량부에 대하여 5~40 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 실란트 조성물은 카본블랙, 황 및 과산화수소를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

상기 카본블랙은 요오드 흡착가 65~105g/kg인 것이며, 원료고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 10~100 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만이면 점도가 낮아져 고온 지역에서의 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않고, 상기 범위를 초과하면 저온 지역 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않다.

황은 제1가교제로서 원료고무 100 중량부에 대하여 1~5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만이면 점도가 낮아져 고온 지역에서의 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않고, 상기 범위를 초과하면 저온 지역 자가 밀봉 성능이 하락하여 바람직하지 않다.

과산화물은 제2가교제 역할을 하며, 벤조일퍼옥사이드 등일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 과산화물은 원료고무 100 중량부에 대하여 5~10 중량부로 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 실란트 조성물에 있어서, 통상적으로 사용되는 첨가제들, 예를 들어 산화아연, 스테아린산 등을 추가적으로 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제들은 원료고무 100 중량부에 대하여 5~10 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 실란트 조성물을 타이어 내부 도포시, 고온 및 저온 지역에서의 자가 밀봉 성능이 구현될 뿐만 아니라, 소음 저감 성능이 우수한 타이어를 제공할 수 있다.

도 1은 타이어 인너라이너 내측에 본 발명의 실란트 조성물이 도포되는 것을 도시한 것이다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

<비교예 1>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 90중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 160 중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 3>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 195 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 4>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 310 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 5>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 2 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 6>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 11 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<비교예 7>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50 중량부, 혼련제 20 중량부, 점착제 5 중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10 중량부를 첨가 후 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<실시예 1>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 혼련제 20중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125 중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 225 중량부, 과산화물 10중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 혼련제 20중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 250 중량부, 과산화물 10중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<실시예 3>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 혼련제 20중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 275 중량부, 과산화물 10중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 7 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<실시예 4>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 혼련제 20중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 275 중량부, 클레이로 처리된 50% 순도의 과산화물 10중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 3 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

<실시예 5>

부틸고무 100 중량부에 대하여 카본블랙 50중량부, 혼련제 20중량부, 점착제 5중량부, 노화 방지제 0.5 중량부, 공정 오일 20 중량부, 황 1.5 중량부를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 상기 마스터 배치에 점성 및 점착성 부여를 위해 부틸고무 100중량부에 대하여 수평균 분자량 1300의 제1폴리부텐 125중량부, 수평균 분자량 2400의 제2폴리부텐 275 중량부, 클레이로 처리된 50% 순도의 과산화물 10 중량부를 첨가하여 교반 후, 최종적으로 발포제 10 중량부를 추가 배합하여 실란트 조성물을 제조하였다.

실시예 1 내지 5의 조성비는 하기 표 1과 같다(단위: 중량부).

1) 카본블랙: 요오드 흡착가 85g/kg (N330)

2) 혼련제: 아로마틱 하이드로 카본 레진 (40MS, Structol)

3) 점착제: 페놀릭 레진 (Koresin, BASF)

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

5) 공정오일: MES(Mild Extracted Solvate) 오일

6) 제1폴리부텐: 수평균 분자량 1300의 폴리부텐 (PB1300, 대림산업)

7) 제2폴리부텐: 수평균 분자량 2400 폴리부텐 (PB2400, 대림산업)

8) 과산화물: 벤조일퍼옥사이드 (한솔)

9) 발포제: p,p'-옥시비스-벤젠설포닐 히드라자이드 (Sigma Aldrich)

<실험예> 밀봉률 및 소음저감 성능 평가

비교예와 실시예의 조성물을 실제 타이어에 도포하여 원주 방향으로 9곳의 못을 삽입하여 1000km 주행한 후, 못을 제거한 후 추가적으로 300km 주행하여 밀봉률을 평가하였다. 이때 저온 지역의 기온은 -20~-5℃, 고온 지역의 기온은 30~45℃에서 주행 평가를 실시하였다.

구분	비교예1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
저온 밀봉률	50	85	90	90	100	100	100	100	100	100	100	100
고온 밀봉률	85	80	80	95	100	85	100	100	100	100	100	100
소음저감 성능	120	110	120	110	101	115	100	120	120	120	115	121

실험결과, 상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~5의 실란트 배합물은 비교예와 대비하여 우수한 저온 밀봉률 및 고온 밀봉률을 가짐과 동시에 소음 저감 성능이 향상된 것을 알 수 있다.

Claims

원료고무, 폴리부텐 및 발포제를 포함하는 타이어용 실란트 조성물로서,
상기 폴리부텐은 원료고무 100 중량부에 대하여, 수평균 분자량 1000~1500의 제1폴리부텐 100~150 중량부, 수평균 분자량 2000~2700의 제2폴리부텐 200~300 중량부를 포함하며,
상기 제1폴리부텐 : 상기 제2폴리부텐의 중량 혼합비는 1 : 1.8~2.2이고,
상기 발포제는 원료고무 100 중량부에 대하여 3~10 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 발포제는 아조다이카본아마이드(AC), p,p'-옥시비스-벤젠설포닐 히드라지드(OBSH), P-톨루엔 설포닐 히드라지드(TSH), N,N'-다이니트로소 펜타메딜렌 테트라민(DPT), P-톨루엔 설포닐 세미 카바자이드(PTSS) 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.
제1항에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 황이 1~5 중량부 추가적으로 더 포함된 것을 특징으로 하는 타이어용 실란트 조성물.