KR19980018968A - 아미노벤질아민을 함유하는 고무 화합물(a rubber compound containing aminobenzylamine) - Google Patents

아미노벤질아민을 함유하는 고무 화합물(a rubber compound containing aminobenzylamine) Download PDF

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로슨 깁슨 와이드만
윌리암 폴 프랜시크
아델 파한 할라사
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스위셔 캐쓸린 엠
더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

본 발명은 아미노벤질아민이 코발트 물질에 대한 전체 또는 일부 대체재로 사용될 때 와이어에 대한 고무 접착 특성을 개선시킨다는 사실의 발견에 기초한 것이다.

Description

아미노벤질아민을 함유하는 고무 화합물
미국 특허 제 4,513,121호는 접착 촉진제로 오가노-코발트 화합물을 함유하는 고무 스킴 스톡을 개시하고 있다. 이러한 오가노-코발트 물질의 대표적인 예를 들면 지방산의 코발트 염, 탄소수 6 내지 30을 갖는 지방족 또는 지환족 카복실산의 코발트 염, 염화 코발트, 나프텐산 코발트, 카복실산 코발트 및 오가노코발트-붕소 착체가 있다. 상기 오가노-코발트 화합물과 관련된 문제점으로는 유용성 및 강한 프로-산화 특성을 들 수 있으며, 이들은 산화를 촉진시키므로써 고무에 불리한 영향을 미칠 수 있다.
이러한 문제를 극복하고자 본 발명은 상기 코발트 물질을 아미노벤질아민으로 일부 또는 전부 대체하는 고무 조성물을 사용했다.
본 발명은 아미노벤질아민을 함유하는 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 (a) 천연 고무, 디엔 단량체로부터 유도된 고무 및 그의 혼합물로 구성된 군중에서 선택된 고무 및 (b) 아미노벤질아민 약 0.1 내지 약 10 phr을 포함하는 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 중요한 성분은 아미노벤질아민의 존재이다. 상업적으로 입수가능한 아미노벤질아민은 2-아미노벤질아민 및 4-아미노벤질아민을 들수 있다. 아미노벤질아민의 양은 약 0.1 내지 10 phr로 존재하며, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 phr의 양으로 존재한다.
본 발명에 사용할 수 있는 고무를 예를 들면 치환 및 비치환, 포화 및 불포화, 천연 및 합성 중합체를 들수 있다. 천연 중합체로는 예를 들면 페일 크레이프(pale crepe) 및 스모크드 시이트(smoked sheet) 및 발라타(balata) 및 구타 페르샤(gutta percha)와 같은 다양한 형태의 천연 고무가 있다. 바람직한 태양으로, 고무는 천연 고무 또는 천연 고무와 합성 고무의 블렌드가 있다. 합성 중합체는 디엔 단량체로부터 유도되며, 단일 단량체로부터 제조된 것(단독중합체) 또는 단량체가 랜덤 분포 또는 블록 형태로 혼합될 때 2개 이상의 공중합가능한 단량체의 혼합물로부터 제조된 것(공중합체)이 있다. 단량체는 치환되거나 비치환될 수 있으며, 하나 이상의 이중 결합, 공역 및 비공역 디엔 및 모노올레핀(환식 및 비환식 모노올레핀을 포함함), 특히 비닐 및 비닐리덴 단량체를 보유할 수 있다. 공역 디엔의 예를 들면 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔 및 피페릴렌이 있다. 비공역 디엔의 예로는 1,4-펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 1,5-헥사디엔, 디사이클로펜타디엔, 1,5-사이클로옥타디엔 및 에틸리덴 노르보넨이 있다. 비환식 모노올레핀의 예로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐 및 1-헥센이 있다. 환식 모노올레핀의 예로는 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 사이클로헵텐, 사이클로옥텐 및 4-메틸-사이클로옥텐이 있다. 비닐 단량체의 예로는 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 에틸아크릴레이트, 염화 비닐, 부틸아크릴레이트, 메틸 비닐 에테르, 비닐 아세테이트 및 비닐 피리딘이 있다. 비닐리덴 단량체의 예로는 알파-메틸스티렌, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 이타콘산, 에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 및 염화 비닐리덴이 있다. 본 발명을 실행할 때 사용된 합성 중합체의 대표적인 예로는 이소프렌 및 부타디엔과 같은 공역 1,3-디엔의 폴리클로로프렌 단독중합체 및 특히, 본질적으로 모든 반복 단위가 시스-1,4-구조로 혼합된 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔 및 스티렌 또는 아크릴로니트릴과 같은 에틸렌형 불포화 단량체를 포함하는 적어도 하나의 공중합가능한 단량체 50 중량% 이하를 갖는 이소프렌 및 부타디엔과 같은 공역 1,3-디엔의 공중합체 및 주요량의 모노올레핀과 소량의 부타디엔 또는 이소프렌과 같은 디올레핀의 중합 생성물인 부틸 고무를 들수 있다. 고무는 유화 중합되거나 액상 중합될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 바람직한 합성 고무는 시스-1,4-폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌 및 이소프렌과 부타디엔의 공중합체, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체, 아크릴로니트릴과 이소프렌의 공중합체, 스티렌, 부타디엔 및 이소프렌의 공중합체, 스티렌 및 부타디엔의 공중합체 및 이들의 블렌드를 들수 있다. 본 발명의 화합물을 와이어 피복 조성물로 사용할 때, 천연 고무를 사용하는 것이 바람직하며 더한층 약간의 합성 고무로 일부를 치환할 수 있다. 블렌드로 사용할 때, 천연 고무는 와이어 피복 화합물에 존재하는 전체 고무의 5 내지 95 중량%의 범위의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
고무 스톡을 경화시키기 위해 당해 분야에 공지된 바와 같이, 황 가황제를 사용하는 것이 필수적이다. 적합한 황 가황제의 예로는 원소 황(유리 황) 또는 황 공여 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물이 있다. 그중에서, 불용성 형태의 원소 황이 바람직하다. 황 가황제의 양은 고무 스톡의 성분 및 사용되는 특정 유형의 황 가황제에 따라 변할 것이다. 황 가황제는 일반적으로 약 0.5 phr 내지 약 8 phr의 범위의 양으로 존재한다. 바람직하게는 황 가황제는 약 0.75 phr 내지 약 4.0 phr의 범위의 양으로 존재한다.
통상의 고무 첨가제를 본 발명의 고무 스톡에 혼입할 수 있다. 고무 스톡에 통상적으로 사용된 첨가제는 충전제, 가소제, 왁스, 가공 오일, 지연제, 오존열화방지제, 산화방지제 등을 들수 있다. 사용될 수 있는 충전제의 양은 약 30 내지 약 150 phr의 범위일 수 있으며, 약 45 내지 약 100 phr의 범위가 바람직하다. 충전제는 점토, 탄산 칼슘, 규산 칼슘, 이산화 티탄 및 카본 블랙이 있다. 고무 스톡에 통상적으로 사용되는 대표적인 카본 블랙은 N-326, N-330, N-472, N-630, N-642, N-660, N-754, N-762, N-765 및 N-990이 있다. 가소제는 약 2 내지 약 50 phr의 범위의 양으로 통상 사용되며, 약 5 내지 약 30 phr의 범위가 바람직하다. 사용된 가소제의 양은 원하는 유연 효과에 따라 변할 것이다. 적합한 가소제의 예를 들면 방향족 추출 오일, 아스팔텐, 펜타클로로페놀, 포화 및 불포화 탄화수소 및 질소 베이스를 포함하는 석유 유연제, 콜 타르 제품, 큐마론-인덴 수지 및 디부틸프탈레이트 및 트리크레졸 포스페이트와 같은 에스테르를 들수 있다. 사용될 수 있는 통상의 왁스는 파라핀 왁스 및 미정질 블렌드가 있다. 상기 왁스는 약 0.5 내지 3 phr의 범위의 양으로 사용된다. 배합시에, 촉진제-활성제로 작용하는 물질에는 산화 아연 및 산화 마그네슘과 같은 산화 금속이 있으며, 이들은 지방산, 예를 들면 스테아르산, 올렌산등과 같은 산성 물질과 병용된다. 산화 금속의 양은 약 1 내지 약 14 phr의 범위일 수 있으며, 약 2 내지 약 8 phr의 범위가 바람직하다. 사용될 수 있는 지방산의 양은 약 0 phr 내지 약 5.0 phr의 범위일 수 있으며, 약 0 phr 내지 약 2 phr의 범위가 바람직하다.
가황에 필요한 시간 및/또는 온도를 제어하고 가황물의 특성을 개선시키기 위해 촉진제를 사용한다. 하나의 태양에서, 단일 촉진제 시스템, 즉 일차 촉진제를 사용할 수 있다. 일차 촉진제(들)는 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 2.0 phr의 전체량으로 사용될 수 있다. 또다른 태양으로, 일차 촉진제와 이차 촉진제의 조합을 사용할 수 도 있는데, 이때 이차 촉진제는 일차 촉진제의 양과 같거나 이보다 적거나 많은 양으로 사용된다. 이들 촉진제의 조합이 최종 특성에 상승 작용을 유발할 것으로 생각될 수 있으며, 어느 촉진제중 하나를 단독 사용하여 얻은 것보다 효과가 약간 더 우수하다. 부연하면, 통상의 가공 온도에서는 영향을 받지 않으나 통상의 가황 온도에서 만족스런 경화를 유발하는 지연 작용성 촉진제를 사용할 수 도 있다. 또한 가황 지연제를 사용할 수 도 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 유형의 가황 지연제로는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트가 있다. 일차 촉진제로 설펜아미드가 바람직하다. 이차 촉진제를 사용한다면, 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이 이차 촉진제로 바람직하다.
본 발명의 고무 화합물은 또한 경화 활성제를 함유할 수 있다. 대표적인 경화 활성제는 미국 오하이오주 더블린에 소재한 쉐렉스 케미칼 캄파니(Sherex Chemical Company)에서 등록상표 아도겐R(Adogen)으로 시판하는 메틸 트리알킬 (C8-C10) 염화 암모늄이다. 활성제의 사용량은 0.05 내지 5 phr의 범위일 수 있다.
열분해 및 침전 실리카 안료(실리카)를 포함하는 실리카 안료(이때, 침전 실리카가 바람직하다)를 본 발명의 고무 화합물 적용에 사용할 수 있다. 본 발명에 바람직하게 사용된 실리카 안료는 예를 들면 가용성 실리케이트, 예를 들면 나트륨 실리케이트를 산화시켜 얻은 것과 같은 침전된 실리카이다. 이들 실리카는 예를 들면 질소 가스를 사용하여 측정한 바와 같은 BET 면적을 바람직하게는 약 40 내지 약 600 m2/g의 범위, 더욱 통상적으로는 약 50 내지 약 300 m2/g의 범위로 가짐을 특징으로 할 수 있다. BET 표면적 측정 방법은 문헌[Journal of the American Chemical Society, Volume 60, page 304 (1930)]에 기술되어 있다. 실리카는 또한 디부틸프탈레이트(DBP) 흡착 값을 약 100 내지 약 400, 더욱 통상적으로는 약 150 내지 약 300의 범위로 가짐을 전형적으로 특징으로 한다. 실리카는 예를 들면 전자 현미경으로 측정할 때 0.01 내지 0.05μ 범위의 평균 최종 입자 크기를 가질 것으로 예상할 수 있으나, 이보다 작거나 또는 가능하게 크기가 클 수 있다. 상업적으로 시판하는 다양한 실리카로 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)에서 등록 상표 Hi-Sil로서 명칭 210, 243 등으로 시판하는 실리카; 론-포울렌(Rhone-Poulenc)에서 예를 들면 Z1165MP 및 Z165GR로 시판하는 실리카 및 데구사(Degussa) AG에서 명칭 VN2 및 VN3 등으로 시판하는 실리카가 있으며, 이는 단지 예시하는 것이지 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 일반적으로 말하면, 실리카의 양은 5 내지 120 phr의 범위일 수 있다. 실리카는 와이어 피복 화합물로 사용할 때, 약 10 내지 30 phr의 범위로 사용하는 것이 일반적일 것이다.
스코치 지연제(scorch retarder)로 공지된 부류의 배합 물질을 통상적으로 사용한다. 프탈산 무수물, 살리실산, 초산 나트륨 및 N-사이클로헥실 티오프탈이미드가 공지된 지연제이다. 지연제는 약 0.1 내지 0.5 phr 범위의 양으로 사용되는 것이 일반적이다.
고무 스톡에서 동일반응계 수지를 제조할 수 있으며, 메틸렌 수용체와 메틸렌 공여제의 반응이 포함된다. 메틸렌 공여체란 용어는 메틸렌 수용체와 반응하여 동일 반응계에서 수지를 생성할 수 있는 화합물을 의미하는 것으로 생각된다. 본 발명에 사용하기 적합한 메틸렌 공여체의 예로는 헥사메틸렌테트라민, 헥사에톡시메틸멜라민, 헥사메톡시메틸멜라민, 라우릴록시메틸피리디늄 클로라이드, 에톡시메틸피리디늄 클로라이드, 트리옥산 헥사메톡시메틸멜라민(이들의 하이드록시 그룹은 에스테르화되거나 부분적으로 에스테르화될 수 있다) 및 파라포름알데하이드와 같은 포름알데하이드의 중합체가 있다. 추가로, 메틸렌 공여체로 하기 화학식 1의 N-치환된 옥시메틸멜라민이 있다:
상기식에서, X는 탄소수 1 내지 8의 알킬이고, R1, R2, R3, R4및 R5는 각각 수소, 탄소수 1 내지 8의 알킬, 그룹 -CH2OX 또는 이들의 축합 생성물로 구성된 군중에서 선택된다.
구체적인 메틸렌 공여체로는 헥사키스-(메톡시메틸)멜라민, N,N',N-트리메틸/N,N',N-트리메틸올멜라민, 헥사메틸올멜라민, N-메틸올멜라민, N,N'-디메틸올멜라민, N,N',N-트리스(메톡시메틸)멜라민 및 N,N',N-트리부틸-N,N',N-트리메틸올-멜라민을 들수 있다. 멜라민의 N-메틸올 유도체는 공지된 방법에 의해 제조한다.
고무 스톡에 존재하는 메틸렌 공여체의 양은 다양할 수 있다. 전형적으로, 존재하는 메틸렌 공여체의 양은 약 0.1 phr 내지 10.0 phr의 범위일 것이다. 바람직하게는, 약 2.0 phr 내지 5.0 phr의 범위이다.
메틸렌 수용체의 예를 들면 고리 치환에 의해 활성화된 페놀 및 카슈 너트(cashew nut) 오일에 의해 변형된 노볼락 유형의 페놀 수지이다. 고리 치환에 의해 활성화된 페놀의 대표적인 예로는 레조르시놀, 크레졸, t-부틸 페놀, 이소프로필 페놀, 에틸 페놀 및 이의 혼합물을 들수 있다. 카슈 너트 오일에 의해 변형된 노볼락 유형의 페놀 수지는 쉐넥타디 케미칼스 인코포레이티드(Shenectady Chemicals Inc)에서 명칭 SP6700으로 시판한다. 전체 노볼락-유형의 페놀 수지 기재 오일의 변형율은 10 내지 50%의 범위일 수 있다. 카슈 너트 오일로 변형된 노볼락 유형의 페놀 수지를 제조하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 페놀, 크레졸 및 레소르시놀과 같은 페놀을 포름알데하이드, 파라포름알데하이드 및 벤즈알데하이드와 같은 알데하이드와 산 촉매를 사용하여 반응시킬 수 있다. 산 촉매를 예를 들면 옥살산, 염산, 황산 및 p-톨루엔설폰산을 들수 있다. 촉매 반응후, 수지를 오일로 변형시킨다.
고무 스톡에 존재하는 메틸렌 수용체의 양은 변할 수 있다. 전형적으로, 존재하는 메틸렌 수용체의 양은 약 0.1 phr 내지 10 phr의 범위일 것이다. 바람직하게는, 메틸렌 수용체의 양은 약 2.0 phr 내지 5.0 phr의 범위이다.
통상적으로, 산화방지제 및 때때로 오존열화방지제(이하 분해방지제로 언급함)를 고무 스톡에 가한다. 대표적인 산화방지제에는 모노페놀, 비페놀, 티오비스페놀, 폴리페놀, 하이드로퀴논 유도체, 포스파이트, 티오에스테르, 나프틸 아민, 디페닐-p-페닐렌디아민, 디페닐아민 및 기타 디아릴 아민 유도체, 파라-페닐렌디아민, 퀴놀린 및 이의 혼합물을 들수 있다. 상기 분해방지제의 구체예로는 문헌[The Vanderbilt Rubber Handbook (1900), pages 282-286]에 개시되어 있다. 산화방지제는 일반적으로 약 0.25 내지 약 5.0 phr의 양으로 사용되며, 약 1.0 내지 약 3.0 phr의 범위가 바람직하다.
바람직한 태양으로, 본 발명의 화합물은 타이어에 사용하는 와이어 피복재 또는 비드 피복재로 사용된다. 이러한 예에서, 아미노벤질아민이 코발트 물질에 대한 전체 또는 일부 대체재로 사용될 수 있다. 부분적인 대체재로 아미노벤질아민을 사용하는 것이 바람직할 때, 금속에 대한 고무의 접착성을 촉진하기 위해 당해 분야에 공지된 임의의 코발트 화합물을 사용할 수 있다. 따라서, 사용될 수 있는 적합한 오가노-코발트 물질은 스테아르산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산 등과 같은 지방산의 코발트 염; 코발트 네오데카노에이트와 같은 탄소수 6 내지 30의 지방족 또는 지환족 카복실산의 코발트 염; 염화 코발트, 나프텐산 코발트; 카복실산 코발트 및 미국 뉴저지주 트렌톤(Trenton)에 소재한 와이로프 및 로저, 인코포레이티드(Wyrough and Loser, Inc.)에서 명칭 마노본드 C(Manobond C)로 시판하는 오가노-코발트-붕소 착체가 있다. 마노본드 C는 하기 구조를 갖는 것으로 생각된다.
상기식에서, R6은 탄소수 9 내지 12를 갖는 알킬 그룹이다.
사용할 수 있는 코발트 물질의 양은 선택된 오가노-코발트 화합물의 특정 성질, 특히 화합물에 존재하는 코발트 금속의 양에 따라 변한다.
코발트 물질의 양은 약 0.2 내지 5 phr의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 약 0.5 내지 2 phr의 양이다. 사용할 때, 스톡 조성물에 존재하는 코발트 화합물의 양은 고무 스톡 조성물의 전체 중량을 기준으로 코발트 금속 약 0.01 중량% 내지 약 0.50 중량%를 제공하기에 충분해야 하며, 바람직한 양은 스킴 스톡 조성물의 전체 중량을 기준으로 코발트 금속의 약 0.03 중량% 내지 약 0.2 중량%이다.
황 가황가능한 고무 화합물은 약 125℃ 내지 180℃의 온도에서 경화시킨다. 바람직하게는, 경화 온도는 약 135℃ 내지 160℃이다.
상기 첨가제의 존재 및 상대량은 본 발명의 특징을 이룬다고 생각되지 않으며, 본 발명은 타이어에 사용하는 고무 조성물에서 아미노벤질아민을 사용하는 것에 더 주안점을 두고 있다.
고무 화합물의 혼합은 고무 혼합 분야에 숙련된 자에게 공지된 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들면, 성분들을 적어도 2 단계로, 즉 적어도 하나의 비생산 단계후 생산 혼합 단계로 혼합하는 것이 전형적이다. 통상적으로 생산 혼합 단계(productive mix stages)로 부르는 최종 단계에서 최종 경화제를 혼합하는 것이 전형적이며, 이 단계에서는 선행의 비생산 혼합 단계(들)(non-productive mix stages) 보다 혼합 온도(들)이 낮은 온도 또는 극한 온도에서 혼합을 수행하는 것이 전형적이다. 아미노벤질아민 및 (사용한다면) 코발트 화합물을 하나 이상의 비생산 혼합 단계에서 혼합한다. 황 및 촉진제(들)을 생산 혼합 단계에서 혼합하는 것이 일반적이다. 비생산 및 생산 혼합 단계란 용어는 고무 혼합 분야에 숙련된 자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 고무 조성물을 다양한 목적에 사용할 수 있다. 예를 들면, 다양한 타이어 화합물에 사용할 수 있다. 이러한 공기 타이어는 공지된 다양한 방법에 의해 조립, 성형, 주형 및 경화될 수 있으며, 당해 분야에 숙련된 자들은 쉽게 인식할 것이다. 바람직하게는, 고무 조성물을 와이어 타이어 또는 비이드 피복재로 사용한다. 생각할 수 있듯이, 타이어는 승용차 타이어, 비행기 타이어, 트럭 타이어 등이 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더 잘 이해할 수 있으며, 여기에서 달리 언급하지 않으면 부 또는 퍼센트는 중량에 의한다.
[실시예 1]
고무 스톡은 2개의 비생산 혼합 절차와 하나의 생산 밴부리 혼합 절차에 의해 제조했다. 표 1에 열거한 성분 이외에도, 양 샘플에 대한 비생산 단계에는 합성 폴리이소프렌, 천연 고무, 코발트 물질(사용하는 경우), 4-아미노벤질아민(사용하는 경우) 및 통상적인 양의 가공 오일, 스테아르산, 산화 아연, 카본 블랙, 분해방지제 및 실리카를 함유했다. 통상적인 양의 촉진제, 산화방지제, 산화 아연 및 황과 함께 헥사메톡시멜라민 및 카슈 너트 오일에 의해 변형된 노볼락-유형의 페놀린 수지를 생산 단계중에 가했다. 하기 표 1은 사용된 고무, 코발트 물질, 카슈 너트 오일에 의해 변형된 노볼락 유형의 페놀 수지, 헥사메톡시멜라민 및 4-아미노벤질아민의 양을 나타낸다. 모든 부 및 퍼센트는 달리 언급하지 않으면 중량에 의한다.
샘플 1 2 3 (대조물) 4 5
합성 폴리이소프렌1 25 25 25 25 25
천연 고무 75 75 75 75 75
나프텐산 코발트 0.5 1.0 1.0 0 0
4-아미노벤질아민 1.0 2.0 0 1.0 2.0
SP67002 4 4 4 4 4
헥사메톡시멜라민3 3 3 3 3 3
1더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니에서 등록 상표 낫신(NatsynR)2200으로 시판하는 액상 중합된 폴리이소프렌
2카슈 너트 오일에 의해 변형된 노볼락 유형의 페놀 수지
3실제 중량은 4.2 phr(헥사메톡시멜라민 75 중량% 및 칼슘 실리케이트 담체 28 중량%)이다.
경화 특성은 몬산토 진동 디스크 레오미터를 사용하여 측정했는데, 이것은 150℃의 온도에서 분당 100 회 주기로 작동한다. 진동 디스크 레오미터에 대한 설명은 문헌[Vanderbilt Rubber Handbook edited by Robert O. Ohm(Norwalk, Conn., R. T. Vanderbilt Company, Inc., 1990), pages 554-557]에서 찾을 수 있다. 상기 경화 측정기의 사용 및 커브로부터 표준화된 값의 판독은 ASTM D-2084에 규정되어 있다. 진동 디스크 레오미터에서 얻은 대표적인 경화 커브가 밴더빌트 러버 핸드북의 1990년 판 555 쪽에 나와있다.
상기 진동 디스크 레오미터에서, 배합된 고무 샘플을 일정 폭의 진동 전단 작용에 적용했다. 가황 온도에서 로터를 진동시키는데 필요한, 시험 스톡에 삽입된 진동 디스크의 토크를 측정한다. 고무 또는 배합 리사이프에서의 변화를 매우 쉽게 검출할 수 있기 때문에, 상기 경화 시험을 이용하여 얻은 값은 매우 유의하다. 고속 경화 속도를 갖는 것이 통상적으로 유리하다.
하기 표 2는 제조한 고무 스톡에서 얻은 경화 커브에서 측정한 경화 특성을 나타낸다. 이들 특성에는 최소 토크(Min. Torque), 최대 토크(Max. Torque), 토크의 25%를 증가시키는데 소요되는 분(t25) 및 토크의 90%를 증가시키는데 소요되는 분(t90)이 있다.
제조한 고무 배합물간의 계면 접착성을 측정하기 위해 스트레블러(Strebler) 접착 시험을 수행했다. 계면 접착성은 인열되지 않은 시험 견본에 대해 오른쪽 각도로 하나의 화합물을 또다른 화합물로부터 잡아당겨 측정하는데, 2개의 우측 말단은 인스트론 머신을 사용하여 서로 180°도로 떨어져 있다. 접촉 면족은 경화하는 동안 화합물사이에 놓인 마일라(MylarTM) 시이트의 위치로부터 측정했다. 마일라TM안의 윈도우는 시험하는 동안 물질을 서로 접촉시킨다.
표준 와이어 접착 시험(SWAT)는 단일 황동 도금된 강 코드를 각각의 고무 조성물에 삽입하여 측정했다. 이어서, 고무 제품을 150℃에서 28 분간 경화시켰다. 이들 고무 조성물안에 있는 강 코드를 ASTM 표준 D2229-73에 따라 당김 시험(pull-out test)에 적용시켰다. 이들 당김 시험(SWAT)의 결과를 하기에 나타내며, 표 2에서 고유값으로 확인하며 뉴튼으로 표시한다. 또한 접착 시험을 샘플을 경화시키고, 이어서 경화된 샘플을 (1) 90℃에서 수중에서 50일간, (2) 90℃에서 수중에서 10일간 및 (3) 75℃, 90°상대 습도에서 10일간 적용한후 고무 제품에서 수행했다.
샘플 1 2 3 (대조물) 4 5
나프텐산 코발트 (phr) 0.5 1.0 1.0 0 0
아미노벤질아민 (phr) 1.0 2.0 0 1.0 2.0
레오미터
Min Torque 4.6 4.9 4.3 4.7 5
Max Torque 44.2 44.2 47 41.5 41
T25 (분) 4.1 2.9 4.7 4.6 3.9
T90 (분) 30.6 21.9 28.8 36 32
경화 특성
300% 모듈러스(MPa) 14.9 15.8 14.5 14.3 14.4
파단 인장＠(MPa) 22.2 21.9 21.9 23.5 22.5
파단 신장율 ＠(MPa) 480 440 460 500 470
반발탄성 ＠ RT 38.8 40 39.1 38.2 40
반발탄성 ＠ 100℃ 47.7 49.4 47.8 47 48.6
경도 ＠ RT 83.7 85.2 84 80.8 82.3
경도 ＠ 100℃ 80 81.2 81 75.5 79.2
95℃에서 서로간의 스트레블러 접착성＠ 35 29 35 54 49
몬산토 피로 파괴(주기) 781 324 552 745 642
2% 변형율에서 저장 모듈러스＠ 24.3 20.3 25.4 23.9 18.9
2% 변형율에서 탄 델타＠ 0.050 0.066 0.056 0.052 0.063
SWAT (뉴톤)
고 유 값 563 625 600 382 395
90℃에서 수중에서 5 일 836 596 756 852 841
90℃에서 수중에서 10 일 837 398 650 900 855
75℃, 90°RH에서 10일 761 808 830 737 694
아미노벤질아민으로의 코발트의 부분적 또는 전체적 치환은 강성(300% 모듈러스), 인장 강도 및 신장성 및 반발탄성을 유지시킨다. 부분적 치환은 경도 및 경화 상태, 서로간의 스트레블러 접착성 및 저장 모듈러스를 유지시킨다. 이들 특성은 타이어의 내구력, 트레드마모성 및 회전 저항성과 관련이 있다.
아미노벤질아민은 코발트 물질 대신에 사용할 때 5 및 10일 간의 수중 노화 SWAT 값을 상당히 개선시키는데, 이는 아미노벤질아민이 타이어 내구성을 개선시킴을 나타내는 것이다.
샘플 1은 아미노벤질아민 1 phr로 코발트 물질을 일부 대체했을 때를 나타낸다. 이 경우, 고유한 SWAT 값은 개선된 수중 노화 SWAT 값을 갖는 대조물과 유사하다.

Claims (4)

  1. (a) 천연 고무, 디엔 단량체에서 유도된 고무 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택된 고무 및 (b) 아미노벤질아민 0.1 내지 10 phr을 포함하는 고무 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서, 지방산의 코발트 염, 탄소수 6 내지 30을 갖는 지방족 또는 지환족 카복실산의 코발트 염, 염화 코발트, 나프텐산 코발트, 카복실산 코발트 및 오가노코발트-붕소 착체로 구성된 군중에서 선택된 코발트 물질 0.2 내지 5 phr을 또한 함유함을 특징으로 하는 고무 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서, (a) 메틸렌 수용체 0.1 내지 10 phr 및 (b) 메틸렌 공여체 0.1 내지 10 phr을 또한 함유함을 특징으로 하는 조성물.
  4. 청구항 1의 조성물을 특징으로 하는 와이어 피복 또는 비드 피복을 갖는 공기 타이어.
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