KR19990071092A - 가류 블래더 및 에어백용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무 조성물에 있어서, 고무 배합시 염소화된 가공조제 3 내지 25 PHR와 액상 폴리머 1 내지 5 PHR이 첨가되어 이루어진 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물이다.
이와 같은 염소화된 가공조제와 액상 폴리머를 사용한 공기압 타이어의 가류블래더 및 에어백용 고무 조성물은 상기 염소화된 가공조제와 액상폴리머가 가공중에는 가공조제로서의 역할을 수행하여 혼합도를 높이고, 가류시 가류 촉진제로 사용되어 완제품 가류 블래더 및 에어백에서 습기에 대한 불투과성, 열전도도를 향상시키고, 열화에 의한 파괴의 개시점 발생억제와 응력 전달 경로의 억제작용을 할 수 있어 한계 수명 향상으로 가류물의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

가류 블래더 및 에어백용 고무조성물
본 발명은 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 염소화된 가공조제와 액상 폴리머를 적용한 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물에 관한 것이다.
지금까지 공기압 타이어를 가류하는 방법중의 하나로 가류 블래더를 사용하고 있으며, 기타 미가류물의 가류를 위해 가류용 에어백(air bag) 등을 사용하여 왔다.
종래의 문제점은 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물의 가공성이 불량하고, 특히 가류 촉진제로 사용되는 클로로프렌 고무(이하, CR이라함)의 낮은 혼합 가공성(분산성 향상을 위해 소련하여 사용)이 완제품 고무의 물성을 저하시키는 원인중의 하나로 나타난다는 점이다.
가류 블래더 및 에어백의 경우는 가혹한 사용조건(고온, 고압, 고신율) 때문에 고유한 제 특성을 갖고 있는 원료고무를 사용한 고무 조성물 배합표를 사용하며, 표1 과 같은 배합 고무 조성분을 갖고 있다.
표 1
항목 사용량(PHR)#1 용도
폴리머(IIR#2류)CR#3보강제(C/B)#4가공조제 및 연화제활성제(ZnO 및 스테아린산)가류제(CURE RESIN) 1000 - 1040 - 605 - 152 - 63 - 10 기본폴리머가류 능력 향상보강효과혼합, 압출, 압연 능력향상가류 능력 향상가류제
# 1)PHR : 고무 100중량부에 대한 부(Parts per hunderd rubber)
2)IIR : 이소부틸렌-이소프렌 고무
3)CR : 클로로프렌 고무
4)C/B : 카본블랙
그러나, 표 1과 같은 고무 조성물은 현장에서 혼합 가공이 어렵고, 특히 CR과 IIR과의 낮은 혼합성으로 인하여 열등한 물성을 나타낸다.
상기와 같은 현상의 근본적인 이유는 기본 폴리머인 IIR류의 혼합가공이 다른 폴리머에 비해 열등하며, 기타 보강제 및 고무 배합제 중 촉진제 역할을 하는 클로로프랜 고무의 습윤성이 열등하기 때문이다.
종래의 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백 등의 성능은 1) 열 전달 능력, 2) 한계 사용수명(LIFE CYCLES)에 의해 제 성능이 특징지어 졌으며, 이것의 향상을 위해 많은 시도 및 노력이 이루어져 왔다.
최근에는 열전달 능력향상을 위해 고전도성계의 보강제 및 기타 특수배합제 사용이 증가하고 있으며, 열전달 매체인 블래더 및 에어백 게이지의 박막화가 동시에 연구되고 있다.
또한, 한계수명(LIFE CYCLES)향상을 위해 기본 폴리머 측면의 개발과 사용중 발생되는 응력 집중 현상의 최저화 및 최적화에 연구가 집중되고 있다.
그러나, 열전도 특성 향상과 한계수명(LIFE CYCLES)향상의 서로 상반된 인자를 해결하기 위해 가공이 어려운 많은 배합제를 사용하게 되고, 따라서 가류 블래더 및 에어백의 혹독한 사용 조건을 고려하여 볼 때, 극히 제한된 가공조제를 사용하여 왔다.
가류 블래더 및 에어백의 기본 폴리머가 혼합 가공성이 다른 폴리머보다 열등한 IIR류임을 견주어 볼 때 가공조제 사용은 필수적이며, 가공조제로써 탄화수소류 오일(고 아로마틱, 나프테닉) 및 내열성 물질을 포함한 오일류가 사용되고 있다.
그러나, 배합제로 사용된 CR의 경우 제한된 물성 및 IIR과 낮은 혼합성으로 인하여 가류 블래더 및 에어백의 완제품상의 고온,고습,고신율 사용 조건 중에서 열화(열적노화, 오존노화, 기계적노화)에 의한 파괴의 초기발생점(INITIAL POINT)로 작용하고 있으며, 응력 전달 경로(stress propagation path)로 작용할 수 있다는 점이 약점으로 지적되고 있다.
이를 극복하기 위해 가류 블래더 및 에어백의 기본 폴리머인 IIR과 혼합 가공중 혼합 친화력 및 혼합 적합성과 습윤성이 우수하고 완제품 가류 블래더 및 에어백의 열화 초기 발생 및 성장 억제 방법으로 작용할 수 있는 새로운 보완시스템이 요구된다.
따라서, 본 발명은 가류 블래더 및 에어백의 고무 조성물을 혼합기(B/M)에서 고무 배합시, 사용된 CR 과 기본 폴리머인 IIR과의 낮은 혼화성를 개선코져 CR 대신 염소화된 가공조제 및 액상 폴리머를 사용함으로써 물성 향상을 통한 한계 수명(LIFE CYCLES)향상 및 열전도 특성 향상으로 가류물의 생산성을 향상시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무 조성물에 있어서, 고무 배합시 염소화된 가공조제 3 내지 25 PHR과 액상 폴리머 1 내지 5 PHR이 첨가되어 이루어진 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 공기압 타이어 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물로서 고무 배합시 염소화된 가공조제 및 액상 폴리머를 사용함으로써 다음과 같은 효과를 갖는다.
A. 염소화된 가공조제 3 내지 25 PHR 사용하는 경우
1) 혼합 가공중에는 혼합기 내부에서 상승된 온도로 인하여 적절한 점도를 갖고 있는 유체(FLUID)형태로 변하여 가공조제로서의 역할를 수행하여 IIR, 기타 배합제의 혼합성을 향상시킨다.
2) 가류 시스템에서 가류 촉진제로 사용되어 잘 분산된 촉진제로 인하여 가류물성을 향상시키고, 습기에 대한 불투과성 향상시킨다
3) 완제품 가류 블래더 및 에어백의 고온,고습,고신율 조건 사용중 열화(열적노화, 오존노화, 기계적 노화)에 의한 파괴의 개시점 발생을 억제하고, 응력 전달 경로로 작용을 억제한다.
이와 같은 염소화된 가공조제는 3 내지 25 PHR를 사용하는 것이 바람직하다. 염소화된 가공조제가 25 PHR를 초과하여 사용되는 경우 가류물성이 열등하고, 완제품 가류 블래더 및 에어백등에서 한계수명이 열등해진다.
염소화된 가공조제의 조성은 기본 화학품인 왁스 또는 가공오일의 90 내지 10중량%에 염소가 10 내지 90 중량%로 이루어진다. 이 경우, 염소 함량이 90중량%를 초과하는 경우 가류물성인 300% M, 절단 신율 및 인장강도가 급격이 열등해져 한계 수명이 급격히 낮아진다.
B. 액상 폴리머(폴리부타디엔 폴리머)를 1 내지 5PHR사용하는 경우
1) 액상 폴리머의 가소제 역할에 의해 배합고무의 표면이 매끈해지며 밀(mill)작업성이 개선된다.
2)개선된 가공성으로 인하여 완제품 가류 블래더 및 에어백 표면에 기포 발생이 적어 수명이 증가한다.
3) 늘어난 이중 결합으로 인하여 발생되는 부작용, 즉, 완제품 가류 블래더 및 에어백 사용할 때 발생되는 경화현상은 염소화된 가공조제와 액상 폴리머 사용에 따른 상승효과에 의해 개선된다.
상기 액상 폴리머는 1 내지 5 PHR을 사용하는 것이 바람직하다. 5 PHR을 초과하는 경우에는 초기 배합 물성은 증가하나, 완제품 가류 블래더 및 에어백에서의 이중결합 증가로 인한 사슬 섹션으로 수명이 낮아진다.
구체적인 액상 폴리머로서 폴리부타디엔을 사용하여야 하고, 비닐 함량이 70 내지 90중량%인 것이 사용되어야 한다. 비닐함량이 낮고 시스 함량이 증가하면 가공성 불량으로 인해 완제품 고무 물성 저하로 한계 수명이 낮아진다.
이하, 본 발명을 실시예로 설명하지만 이것으로 제한되지는 않는다.
실시예 1 내지 8
고무(IIR), 액상 폴리머, 카본 블랙, 연화제, 염소화된 가공조제, 활성제 및 통상의 첨가제를 하기의 표 2에 나타난 바와 같이 배합하여 고무조성물을 제조하였다.
표 2
실시예 (단위 : phr)
1 2 3 4 5 6 7 8
IIR 100 100 100 100 100 100 100 100
CR - - - - - - - -
액상 폴리머-A 3 5 3 5 3 3 3 3
액상 폴리머-B - - - - - - - -
카본블랙 50 50 60 60 50 50 60 60
연화제 - - - - - - - -
염소화된 가공조제 25 15 7 15 8 6 6 4
할로겐 함량 10 30 40 40 50 60 70 80
활성제 5 5 5 5 5 5 5 5
스테아린산 1 1 1 1 1 1 1
가류제 10 10 10 10 9 9 7 7
1)액상 폴리머-A : 고비닐 함량 : 70-90중량%, 점도가 40,000-300,000cps
2)액상 폴리머-B : 고시스 함량 : 80-90중량%, 점도가 4,000-30,000cps
3)할로겐 함량은 중량 %임.
비교예 1 내지 7
실시예 1 내지 10과 동일한 방법을 사용하여 하기의 표 3에 나타난 같은 조성비로 배합하여 고무조성물을 제조하였다.
표 3
비교예(단위 : phr)
1 2 3 4 5 6 7
IIR 100 100 100 100 100 100 100
CR - - - - 7 - -
액상 폴리머-A 3 3 - - - - -
액상 폴리머-B - - - - - 10 5
카본블랙 50 50 60 60 60 - -
연화제 - - - - 8 - -
염소화된 가공조제 2 2 30 30 - 10 10
할로겐 함량 5 90 5 90 - 40 40
활성제 5 5 5 5 5 - -
스테아린산 1 1 1 1 1 - -
가류제 15 7 10 6 10 - -
1)액상 폴리머-A : 고비닐 함량 : 70-90중량%, 점도가 40,000-300,000cps
2)액상 폴리머-B : 고시스 함량 : 80-90중량%, 점도가 4,000-30,000cps
3)할로겐 함량은 중량 %임.
시험예
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 고무조성물을 시편을 가지고 다음과 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
표 4
가류물성1)
경도2) M3003) 인장강도 신장력 열전도도4) 한계수명5)
실시예 1 55 47 126 800 3.36 113
실시예 2 61 53 134 770 3.48 114
실시예 3 60 51 131 670 3.51 122
실시예 4 57 49 131 640 3.49 118
실시예 5 57 50 136 690 3.47 107
실시예 6 56 48 141 720 3.50 112
실시예 7 63 55 136 670 3.49 131
실시예 8 68 60 137 580 3.51 113
비교예 1 30 21 62 510 3.19 94
비교예 2 43 26 61 470 3.11 88
비교예 3 34 27 71 480 3.04 75
비교예 4 98 100 67 410 3.12 59
비교예 5 57 44 110 610 3.12 100
비교예 6 51 87 89 440 3.12 83
비교예 7 50 89 110 490 3.19 86
1)ASTM D3188-91, D412-92로 측정, 경도의 가류조건은 186℃×40MIN이고, M300, 절단신율, 절단강도, 열전도도의 가류조건은 186℃×40분이다.
2)경도 측정은 A-TYPE경도계 사용
3)M300은 3OO% 모듈러스임(㎏/㎠)
4)열 전도계로 측정열전도도 단위는 K㎈/m.hr.℃×10-1임.
5)한계수명은 기존예인 비교예 5를 100으로 하였을 때 상대적인 값을 나타낸다.
상기의 표에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8은 기존에 사용되는 고무조성물인 비교예 5의 경우와 비교하여, 전반적인 가류물성이 우수하였고, 한계수명도 우수하였다.
반면 염소화된 가공조제를 지나치게 적게 사용한 비교예 1 및 2는 가류물성이 극히 저조하였고, 한계수명도 열등하였다. 또한 지나치게 많이 사용한 비교예 3 및 4의 경우에는 가류물성과 한계수명 모두에서 열등하였다.
또한, 사용하는 액상폴리머로 고시스 함량이 80 내지 90중량%이고, 점도가 낮은 것을 사용한 비교예 6 및 7의 경우에는 가류물성이 그다지 나쁘지 않았지만, 한게 수명이 많이 낮았다.
이와 같은 염소화된 가공조제와 액상 폴리머를 사용한 공기압 타이어의 가류블래더 및 에어백용 고무 조성물은 상기 염소화된 가공조제와 액상폴리머가 가공중에는 가공조제로서의 역할을 수행하여 혼합도를 높이고, 가류시 가류 촉진제로 사용되어 완제품 가류 블래더 및 에어백에서 습기에 대한 불투과성, 열전도도를 향상시키고, 열화에 의한 파괴의 개시점 발생억제와 응력 전달 경로의 억제작용을 할 수 있어 한계 수명 향상으로 가류물의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무 조성물에 있어서, 고무 배합시 염소화된 가공조제 3 내지 25 PHR과 액상 폴리머 1 내지 5 PHR이 첨가되어 이루어진 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 염소화된 가공조제는 기본 화학품인 왁스 90 내지 10중량%에 염소가 10 내지 90중량%로 이루어진 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 왁스 대신 가공오일을 사용하는 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 액상 폴리머로는 점도가 40,000-300,000cps이고, 1,2-비닐함량이 80-95%안 1,2-폴리부타디엔 폴리머를 사용한 공기압 타이어의 가류 블래더 및 에어백용 고무조성물.
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