KR102458482B1 - 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 이너라이너용 고무 조성물에 관한 것으로, 할로겐 부틸 고무를 포함하는 원료 고무, 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide), 산화아연, 보강재, 공정 오일, 가황제 및 가황 촉진제를 포함함으로써, 타이어 제조 과정에서 발생하는 유해가스의 발생률을 저감시킨 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것이다.
Description
본 발명은 타이어 제조 과정에서 발생하는 유해가스의 발생률을 저감시키는 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것이다.
타이어 내측에 부착되는 기밀성이 높은 고무층인 이너라이너는 타이어 내부의 공기가 밖으로 빠져나가지 않도록 하는 역할을 하며, 타이어 내부의 공기압을 장시간 유지시킴으로써 타이어 내구성능을 증대시킨다. 이에 타이어 이너라이너용 고무 조성물에는 비교적 공기 불투과성인 할로겐 부틸 고무와 같은 고무들이 사용되고 있다.
그러나, 할로겐 부틸 고무가 사용되는 고무 조성물은 고온에서 혼합하는 과정에서 할로겐 부틸 고무가 고무 조성물 성분 중으로 산화아연(ZnO)과 결합하여 할로겐 가스와 같은 유해가스를 발생하여 공정의 작업자가 이 유해가스를 흡입하게 되면 건강상태에 이상이 발생되거나, 사망에 이르게 할 수 있다.
상기와 같은 점을 감안한 본 발명의 목적은 타이어 이너라이어용 고무 조성물에 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide)를 첨가하여 타이어 제조 공정 중 고온에서 혼합하는 과정에서 발생하는 유해가스인 할로겐 가스 발생을 저감시키는 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물은 할로겐 부틸 고무를 포함하는 원료 고무, 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide), 산화아연(ZnO), 보강재, 공정 오일, 가황제 및 가황 촉진제를 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 상기 산화 데카브로모다이페닐은 1 내지 10 중량부, 상기 산화아연은 1 내지 5 중량부, 상기 보강재는 30 내지 70 중량부, 상기 공정 오일은 5 내지 15 중량부, 상기 가황제는 1 내지 5 중량부, 및 상기 가황 촉진제는 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 상기 할로겐 부틸 고무는 염소화 부틸 고무 및 브롬화 부틸 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 원료 고무 100 중량부에서 상기 할로겐 부틸 고무는 50 내지 70 중량부가 포함될 수 있다.
본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 상기 원료 고무는 천연고무, 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 것을 포함하며, 상기 합성고무는 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리 부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 부틸 고무, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물로 이루어진 것 타이어를 제공할 수 있다.
본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물은 고무 조성물을 고루 혼합하거나 가류 단계와 같이 100℃ 내지 200℃ 온도의 고온으로 처리하는 공정 작업 중에서 할로겐 가스를 포함한 유해가스의 발생률을 저감시키므로 작업자의 건강과 작업환경 개선을 도모할 수 있다.
도 1은 타이어의 단면 구조를 나타낸 모식도이다.
본 발명은 할로겐 부틸 고무를 포함하는 고무 조성물을 이용한 타이어 제조 과정에서 발생하는 유해가스의 발생률을 저감시키도록 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide)를 추가한 타이어 이너라이너용 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물은 할로겐 부틸 고무를 포함하는 원료 고무, 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide), 산화아연, 스테아린산, 보강재, 공정 오일, 가황제 및 가황 촉진제를 포함한다.
상기 원료 고무는 천연고무, 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 것을 포함하며, 상기 합성고무는 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리 부타디엔 고무, 폴리 이소프렌 고무, 부틸 고무, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 원료 고무에서 천연고무는 천연고무로서 알려진 것이라면 원산지 등을 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 상기 원료고무 100 중량부에서 천연 고무가 0 내지 60 중량부 일 수 있다.
상기 원료고무에서 할로겐 부틸 고무는 이소부틸렌과 이소프렌의 공중합체인 부틸 고무에 염소(Cl) 또는 브롬(Br)의 할로겐 원소를 함유하고 있는 것으로, 바람직하게 브롬화 부틸고무(Br-IIR) 또는 염소화 부틸고무(Cl-IIR) 등을 사용할 수 있다.
할로겐 부틸 고무는 낮은 기체 투과성을 가지고, 우수한 내크랙성 및 접착력을 나타내며 특히 내공기 투과성이 타 고무 대비 우수하기 때문에 타이어 이너라이어용 고무 조성물로 적합하게 사용된다.
상기 원료 고무 100 중량부에서 상기 할로겐 부틸 고무는 50 내지 70 중량부 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 할로겐 부틸 고무를 60 중량부로 포함할 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide, DBDPO)는 할로겐 부틸 고무와 산화 아연(ZnO)과의 결합 반응을 억제시키는 역할을 하며 상기 원료 고무로 사용되는 상기 할로겐 부틸 고무가 고무 조성물의 고온 혼합 과정 중에서 산화 아연(ZnO)과 결합하여 발생되는 할로겐 가스와 같은 유해가스 발생을 방지하기 위해 첨가한다. 산화 데카브로모다이페닐(DBDPO)는 분자식 C12Br10O으로, 하기 화학식 1과 같이 표현되는 화합물이다.
상기 산화 데카브로모다이페닐(DBDPO)는 상기 원료 고무 100 중랑부에 대해 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 원료 고무 100 중랑부에 대해 5 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
산화 데카브로모다이페닐(DBDPO)가 원료 고무 100 중랑부에 대해 1 중량부 미만으로 포함되면 미량으로 인해 유해가스 발생 저감 효과가 없으며, 원료 고무 100 중랑부에 대해 10 중량부를 초과하여 첨가되는 경우에는 유해가스 발생 저하 효과는 한계에 도달하여 더 이상 개선되지 않고, 고무 조성물의 물성을 변화시킬 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 상기 산화아연(ZnO)은 가황 촉진제의 반응을 활성화시키는 가황 활성제로써 사용한다. 바람직하게 상기 산화아연은 스테아린산(stearic acid)과 함께 사용될 수 있으며, 상기 산화아연과 스테이린산은 가황 촉진제와 복합체를 형성하여 촉진반응을 더욱 완전하게 수행하도록 한다.
상기 산화아연은 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 사용할 수 있고, 상기 스테아린산은 0.5 내지 3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물에는 보강재는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 상기 카본 블랙은 고무용 카본 블랙이면 종류에 한정하지 않고, 카본 블랙 이외에 다른 충전재도 더 포함할 수 있다.
상기 보강재는 원료 고무 조성물 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중랑부로 포함할 수 있다. 상기 보강재의 함량이 상기 원료 고무 조성물 100 중량부에 대해 20 중량부 미만으로 포함되면 적은 함량으로 인해 보강성 개선효과가 없으며, 반대로 상기 원료 고무 조성물 100 중량부에 대해 80 중량부를 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 공정 오일은 고무를 유연하게 하여 가소성을 부여하여 가공을 용이하게 위해 첨가되는 것으로, 예를 들어 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 방향족계 오일 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 이 중에서 파라핀계 오일, 나프텐계 오일 등과 같이 모두 고무의 환경규제에 저해가 되어 좋은 효과를 나타내면서도 환경규제에 문제가 되지 않는 RAE(Residual Aromatic Extracts) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 공정 오일은 원료 고무 100 중량부에 대해 5 내지 15 중량부로 첨가하는 것이 좋다. 상기 공정 오일이 상기 원료고무 100 중량부에 대해 5 중량부 미만이면 적은 양으로 인해 가소성이 떨어져 가공성 향상 효과가 없으며, 반대로 15 중량부 이상인 경우에는 고무가 너무 부드러워져서 경도가 저하되는 문제점이 발생한다.
가황제는 고무 조성물이 적정 온도로 가열될 때 원료 고무로 포함되는 상기 할로겐 부틸 고무의 분자사슬간을 화학적으로 결합시키는 기능을 하는 것으로, 무기계 가황제, 유기계 가황제 등을 사용할 수 있다.
상기 무기계 가황제는 분말 황, 콜로이드 황, 침강 황, 불용성 황 등을 사용할 수 있으며, 상기 유기계 가황제는 4,4'-디티오디모르폴린(4,4'-dithiodimorpholine), 알킬페논디설파이드(Alkylphenon disulfide), N,N'-디티오비스헥사히드로아제피논(N,N'-dithio-bis-(hexahydro-2H-azepinone-2), 테트라메틸티우람디설파이드(Tetramethyl-thiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드(Tetraethyl-thiuram disulfide, TETD), 테트라부틸티우람디설파이드 (Tetrabutyl-thiuram disulfide, TBTD) 파라퀴논디옥신(PQuinone-dioxine), 디벤조일-파라-퀴논디옥신(Dibenzoyl-P-quinonedioxine), 테트라클로로-파라-벤조퀴논(Tetrachloro-P-benzoquinone) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가황제는 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 가황제가 1 중량부 미만 포함된 경우 미량으로 인해 미가황이 되며, 5 중량부를 초과한 경우 과가황 상태가 된다.
가황 촉진제는 가황제의 가황력을 촉진시켜 가황시간을 단축시키고, 가황온도를 저하시키고, 가황제의 사용량을 줄이는 역할로 상기 가황제와 함께 첨가된다. 상기 가황 촉진제로는 머캡토벤조티아졸(Mercaptobenzothiazole), 디벤졸티아질디설파이드(Dibenzolthiazyl disulfide), N-사이클로헥실-벤조티아질설펜아미드(N-Cyclohexyl-benzothiazyl-2-sulfenamide, CBS), N-옥시디에틸렌-벤조티아질설펜아미드(N-Oxydiethylene-benxothiazyl sulfenmide), N-테트라부틸-2-벤조티아질설펜아미드(N-tert,Butyl-2-benxothiazyl sulfenamide), 머캡토벤조티아졸(Zinc salt of Mercaptobenzothiazole), 디벤조티아질디설파이드(Dibenzothiazyl disulfide), 소디움 디메틸디티오카바메이트(Sodium dimethyldithiocarbamate), 테트라메틸-티우람디설파이드(Tetramethyl-thiuram disulfide), 테트라메틸-티우람모노설파이드(Teramethyl-thiuram monosulfide), 디메틸디티오카바메이트(Zinc dimethyldithiocarbamate), 소디움 디에틸디티오카바메이트(Sodium diethyldithiocarbamate), 테트라에틸-티우람디설파이드(Tertraethyl-thiuram disulfide), 디에틸디티 오카바메이트(Zinc diethyldithiocarbamate), 소디움 디부틸디티오카바메이트(Sodium dibutyl dithiocarbamate), 테트라부틸-티우람디설파이드(Tetrabutyl-thiuram disulfide) 및 디-n-부틸-디티오카바메이트(Zinc di-n-butyl-dithiocarbamate) 등을 사용할 수 있으나 이에 반드시 한정된 것은 아니다.
상기 타이어 이너라이너용 고무 조성물에서 상기 제시된 조성 성분 이외에 통상적인 고무 조성물용 첨가제들로 고무 노화 방지제, 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들의 함량은 통상의 타이어 이너라이너 고무 조성물에서 사용되는 함량에 따르는 바, 특별히 한정되지 않는다.
도 1은 타이어의 단면 구조를 나타낸 모식도이며, 도 1에 도시된 바와 같이 타이어(100)은 트레드 부(10) 및 사이드월 부(20) 등을 포함하여 이루어진다.
트레드 부(10)는 지면과 접하는 부분으로, 노면으로부터의 충격, 외상으로부터의 타이어를 보호하는 역할을 한다. 상기 트레드 부(10)를 중심으로 타이어의 폭 방향을 따라 양측으로 사이드월 부(20)가 위치한다.
사이드월 부(20)는 트레드 부(10)의 양 단부로부터 연장되어 타이어의 측면을 형성하는 부분이며, 주행 중 지속적으로 반복되는 수축 및 팽창 작용을 견디며, 사이드월 부(20)의 내측에 위치하는 카카스 층(40)를 보호한다.
트레드 부(10)와 카카스 층(40) 사이에는 트레드의 탄성을 높이고, 타이어의 조종성 및 안정성을 갖도록 하는 보강층 역할을 하는 벨트 층(30)이 위치한다.
상기 카카스 층(40)의 내측의 일 면상에는 이너라이너(50)가 위치하여 타이어 내부의 공기가 밖으로 빠져나기지 않도록 하는 역할을 한다.
이와 같은 이너라이너(50)는 본 발명에 따른 타이어 이너라이너용 고무 조성물이 적용되어 타이어를 구성할 수 있다.
상기 도 1에서는 승용차용 타이어에 대해서 예시하고 있으나, 이에 타이어 종류를 한정하지 않고, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어, 버스 타이어 또는 경주용 타이어 등 다양한 종류의 타이어 이너라이너에 적용될 수 있다.
이하 실시예, 비교예를 통해 본 발명의 타이어 이너라이너용 고무 조성물을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 비교예는 본 발명의 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 비교예에 한정되지 않고 본 발명의 요지를 넘지 않은 한 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
표 1은 실시예 및 비교예에 대한 타이어 이너라이너용 고무 조성물의 조성 성분과 함량을 나타낸 것으로, 각 조성 성분의 함량 단위는 중량부이다.
하기 표 1에서 DBDPO는 산화 데카브로모다이페닐를 의미한다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| 천연고무 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 |
| 할로겐 부틸 고무 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 |
| 카본블랙 | 70.0 | 70.0 | 70.0 | 70.0 |
| 공정 오일 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
| 산화아연 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 스테아린산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| DBDPO | 0 | 1.0 | 5.0 | 10.0 |
| 가황제 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 가황촉진제 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
하기 표 2는 상기 표 1의 비교예 및 실시예에서 제조된 미가류 상태의 타이어 이너라이너용 고무 조성물을 가류기에서 165℃에서 10분 동안 가류하여 고무 시편을 제작하여 하기와 같은 경도, 300% 모듈러스, 신율 및 가스 투과도에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
경도는 고무의 딱딱함 정도를 나타내는 것으로 Shore A 경도계를 이용하여 측정하였다.
300% 모듈러스는 인장시험에서 300% 신장시의 고무 시편의 인장응력(kg/cm2)을 측정하고, 신율은 고무 시편이 끊어질 때의 신장율을 측정하였다.
가스 투과도(P)는 ASTM D1434 규격에 따라 측정하였다.
유해가스는 휘발성 유기화합물(VOCs)와 HCl, Cl2, HBr, Br2 등 산성 가스, 암모니아(NH3), 아민 등 알카리 가스의 함유량을 측정하는 가스검출센서가 구비된 유해가스 측정기를 이용하여 측정하였다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| 경도(Shore A) | 55 | 55 | 55 | 55 |
| 300% 모듈러스(kg/cm2) | 43 | 43 | 43 | 43 |
| 신율(%) | 660 | 650 | 650 | 650 |
| 가스 투과도(P) | 6.5 | 6.4 | 6.4 | 6.4 |
| 유해가스 | 200 ppm | 100 ppm | 불검출 | 불검출 |
상기 표 2에서 나타낸 것처럼, 산화 데카브로모다이페닐(DBDPO)가 첨가된 실시예 1에서 측정된 유해가스 농도가 비교예 1보다 절반으로 감소하였고, 실시예 2와 실시예 3에서는 유해가스가 검출되지 않음을 확인하였다.
또한 경도, 300% 모듈러스, 신율 및 가스 투과도에 있어 비교예 1과 동일하거나 비슷한 정도를 나타내는 바, 산화 데카브로모다이페닐(DBDPO)가 첨가되더라도 고무 물성은 유지함을 확인할 수 있다.
상기 결과로부터 본 발명의 실시예에 따른 타이어 이너라이너용 고무 조성물 물성의 경우 비교예 1에 비하여 동일하거나 큰 차이가 없으며, 혼합기나 가류기에서 고무 조성물을 100℃ 내지 200℃ 고온으로 처리하는 과정 중에 할로겐 가스를 포함하는 휘발성 유기화합물(VOCs), 산성 가스 및 알칼리 가스와 같은 유해가스의 발생률을 효과적으로 저감시킬 수 있는 타이어 이너라이너용 고무 조성물을 얻을 수 있다.
10: 트레드 부
20: 사이드월 부
30: 벨트 층
40: 카카스 층
50: 이너라이너
100 : 타이어
20: 사이드월 부
30: 벨트 층
40: 카카스 층
50: 이너라이너
100 : 타이어
Claims (10)
- 염소화 부틸 고무 및 브롬화 부틸 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 및 이들의 혼합물인 할로겐 부틸 고무와 천연고무를 포함하는 원료 고무;
상기 할로겐 부틸고무와 상기 산화아연이 결합을 방지하기 위한 산화 데카브로모다이페닐(Decabromodiphenyl Oxide);
산화아연;
보강재;
공정 오일;
가황제; 및
가황 촉진제;를 포함하며,
상기 원료 고무 100 중량부에 대하여,
상기 할로겐 부틸 고무는 60 중량부;
상기 천연고무는 40 중량부;
상기 산화 데카브로모다이페닐은 5 내지 10 중량부;
상기 산화아연은 3 중량부;
상기 보강재는 30 내지 70 중량부;
상기 공정 오일은 5 내지 15 중량부;
상기 가황제는 1 내지 5 중량부; 및
상기 가황 촉진제는 1 내지 5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 이너라이너용 고무 조성물. - 삭제
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- 제1항의 타이어 이너라이너용 고무 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어.
Priority Applications (1)
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| KR1020200150346A KR102458482B1 (ko) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020200150346A KR102458482B1 (ko) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용한 타이어 |
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Family
ID=81800800
Family Applications (1)
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| JP2005264114A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物および空気入りタイヤ |
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR0145964B1 (ko) * | 1995-07-21 | 1998-08-17 | 모리시타 요이찌 | 전동콤프레서 구동장치 |
| KR101647329B1 (ko) | 2014-09-12 | 2016-08-10 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 이너라이너용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 |
-
2020
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Patent Citations (3)
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