KR20000046696A

KR20000046696A - 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물

Info

Publication number: KR20000046696A
Application number: KR1019980063413A
Authority: KR
Inventors: 채명직; 손정호
Original assignee: 조충환; 한국타이어 주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2000-07-25

Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 브로모부틸 고무 70 내지 90 중량부, 재생 부틸 고무 20 내지 60 중량부, 산화아연 1.0 내지 3.0 중량부, 황 0 내지 2 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물이다.

본 발명의 고무 조성물은 종래 부틸 고무만을 사용한 고무 조성물에 비해 재생고무를 사용함으로써 원가 절감의 효과가 있을 뿐만 아니라 타이어 인너라이너의 요구특성인 내공기투과성, 내크랙성장성 및 내열노화성이 향상되는 효과가 있다.

Description

공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물

본 발명은 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브로모부틸 고무에 재생 고무를 일정량 첨가하여 사용함으로써 원가가 비싼 브로모부틸 고무의 사용량을 줄여 비용을 절감하고, 내공기투과성, 내크랙성장성 및 내열노화성 등이 향상된 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물을 제공하는 것이다.

일반적으로 부틸고무는 공기압을 유지시키는 성능이 우수하므로 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물에 주로 사용되어 왔다.

통상적으로 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물은 부틸고무 100 중량부를 사용하거나, 부틸고무 80 내지 90 중량부에 천연고무 10 내지 20 중량부를 혼합하여 사용된다.

그러나, 이러한 브로모부틸 고무는 가격이 매우 비싸기 때문에 많은 타이어 제조 업체들은 지속적으로 원가절감을 위하여 여러 가지 방법을 연구해 왔다.

이를 해결하기 위한 방법으로 부틸고무 80 내지 90 중량부에 천연고무 10 내지 20 중량부를 혼합하여 사용할 수 있지만, 이러한 경우 원가절감에는 효과가 있으나 천연고무가 부틸고무에 비해 이중결합이 많아 공기압을 유지시키는 성능이 떨어지고, 내열노화성도 떨어지므로 수회 재생하여 사용하는 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너에 사용하기에는 적합하지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 브로모부틸 고무에 재생부틸 고무를 혼합하여 사용함으로써 원가절감의 효과와 동시에 타이어 인너라이너의 요구 성능인 내공기투과성, 내크랙성 및 내열노화성 향상의 효과를 갖는 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 브로모부틸 고무 70 내지 90 중량부, 재생 부틸 고무 20 내지 60 중량부, 산화아연 1.0 내지 3.0 중량부, 황 0 내지 2 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

브로모부틸 고무에 재생 부틸 고무를 첨가하게 되면, 재생 부틸 고무는 재생 과정을 통해 중합체 사슬의 길이가 짧아지고, 가교된 입자를 함유하고 있어 재생하기 전의 중합체의 가교 부위보다 입체 공간적 안정성이 향상되므로, 본 발명의 고무 조성물을 가류할 때 더욱 안정된 조직망을 형성하게 되고, 그에 따라 결과적으로 재생 부틸 고무가 함유하고 있는 가교된 입자는 균열의 전파를 우회시키거나 방지하는 역할을 하게 되는 것이다.

또한, 상기 재생 부틸 고무의 입자를 형성하는 짧은 사슬들은 인장강도를 저하시키는 단점이 있기는 하지만, 브로모부틸 고무에 비해 혼합시에 사슬 절단이 빠르기 때문에 혼합 에너지를 절약할 수 있다.

즉, 혼합시에 동일한 양의 에너지를 사용할 때, 브로모부틸 고무만을 사용하여 고무 조성물을 혼합하는 경우에 비해 브로모부틸 고무에 재생 부틸 고무를 첨가하여 혼합하는 경우에는 혼합 기간이 연장되므로 입자 및 충진제의 분산성이 증가하여 단위 매체당 충진제의 분산성 및 충진제와 중합체간의 상호작용이 증가되어 더욱 안전한 조직망을 가질 수 있고, 더욱 유연한 경화 화합물이 되어 노화물성에 유리하며, 내공기투과성도 향상되게 된다.

이와 같은 재생부틸 고무는 20 내지 60 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 60 중량부 이상 첨가하게 되는 경우, 재생 부틸 고무에 함유되어 있는 카본블랙의 영향으로 모듈러스가 증가되어 내크랙성이 저하되며, 짧은 사슬이 증가하게 되어 고무의 강성도가 상당히 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 고무 조성물에 있어서, 산화아연 및 황은 일반적으로 사용하는 양보다 소량 사용하게 되는데, 이는 가류도를 낮게 하여 내크랙성을 향상시키는 작용을 하게 된다.

상기 산화아연은 1 내지 3 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 산화아연을 3 중량부를 초과하여 첨가하게 되면 가류밀도의 상승에 따라 모듈러스가 상승하여 내크랙성이 불리하게 되어 2회, 3회 재생하여 사용하는 타이어 인너라이너 고무 조성물에는 적합하지 않고, 1 중량부 미만을 사용하게 되면 타이어 가류시 오가류 현상이 발생하게 된다.

또한, 황은 0 내지 2 중량부 첨가하는 것이 바람직한데, 황을 2 중량부를 초과하여 첨가하게 되면 산화아연의 경우와 마찬가지로 가류밀도가 상승함에 따라 모듈러스가 상승하고, 내열노화성도 급격히 저하되어 내크랙성이 불리하게 된다.

본 발명의 고무 조성물에 사용하는 통상의 첨가제로는 카본블랙, 프로세스 오일, 스테아린산, 방향족계 및 지방족계의 혼합물로 이루어지는 탄화수소계 수지, C₅탄화수소계 수지, 스테아린산, 촉진제 등이 있다.

본 발명에 있어서, 카본블랙은 40 내지 70 중량부, 방향족계 및 지방족계의 혼합물로 이루어지는 탄화수소계 수지는 5 내지 15 중량부, C₅탄화수소계 수지는 2 내지 10 중량부, 프로세스 오일은 2 내지 10 중량부, 촉진제는 0.5 내지 2 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예로서 더욱 상세히 설명하고자 한다.

실시예 1 내지 6

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 브로모부틸 고무 각 90, 80, 70 중량부에 재생부틸 고무를 각각 20, 40, 60 중량부를 첨가하여 실시예 1 내지 3의 고무조성물을 제조하고, 브로모부틸 고무 80 중량부와 재생부틸 40 중량부에 각각 산화아연과 황의 양을 달리 하여 실시예 4 내지 6의 고무조성물을 제조하였다.

이렇게 제조된 고무 조성물을 혼합하여 이를 170℃에서 15분 동안 가류하여 고무시트를 제조하였다.

비교예 1

종래 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너용 고무 조성물과 마찬가지로 브로모부틸 고무를 주성분으로 하여 100 중량부에 하기 표 1에 기재한 바와 같은 성분비로 통상의 첨가제를 사용하여, 실시예와 마찬가지로 고무시편을 제조하였다.

비교예 2 및 4

산화아연의 첨가량만을 달리하고 이외의 성분들을 실시예 2와 동일하게 하여 고무조성물을 제조하고 가루시켜 고무시편을 제조하였다.

비교예 3

황의 첨가량만을 달리하고 이외의 성분들은 실시예 2와 동일하게 하여 고무 조성물을 제조하고 가류시켜 고무시편을 제조하였다.

표 1

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
브로모부틸	90	80	70	80	80	80	100	80	80	80
재생부틸¹⁾	20	40	60	40	40	40	-	40	40	40
카본블랙	55	55	55	55	55	55	55	55	55	55
프로세스오일	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6
스테아린산	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
석유계수지²⁾	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
석유계수지³⁾	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
황	0.5	0.5	0.5	0	0.5	2.0	0.5	0.5	3.0	0.5
촉진제	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
산화아연	1	1	1	1	3	1	1	5	1	0.5

1): 200 MESH, 고무 53.5%, 카본블랙 33.6%, 회분 3.5% 아세톤추출물 9.4%로 이루어진 조성물.

2): 방향족을 주성분으로 하여 이루어진 탄화수소계 수지의 혼합물,

상품명 FR120

3): C₅계 탄화수소계 수지, 상품명 ESCOREZ 1102

시험예

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 고무조성물을 가류시켜 얻은 고무시편들의 여러 가지 물성, 예를 들면 내공기 투과성, 노화전후의 모듈러스, 노화전후의 내크랙성을 다음과 같은 방법으로 측정하여 표 2에 나타내었다.

모듈러스

노화성을 측정하기 위한 시험으로 노화 전후의 모듈러스를 측정하였고, 노화 는 100℃에서 2주 동안 열노화시켰다. 노화전후의 값이 낮을수록 유리하고, 노화 후의 모듈러스 상승값, 증 노화율이 낮을수록 유리하다.

내피로성(F-F)

내피로성을 측정하기 위한 시험으로 Fatigue to Failure의 약자이다. ASTMD430-73으로 시험하였고, 반복피로를 통해 시편이 끊어지기까지의 피로 사이클을 측정하였다. 값은 클수록 유리하다.

데마샤(Demattia) 크랙성장길이

내크랙성을 측정하기 위한 시험으로 ASTMD813-87로 시험하였고, 반복피로를 통해 크랙이 성장한 길이(㎜)를 측정하였다. 값은 작을수록 유리하다.

공기투과계수

내공기 투과성을 특정하기 위해서 고무시편의 양쪽에 1기압의 공기압 차이를 적용시키고, 1시간 동안 시편의 단위면적당 시편의 두께를 통해 이동된 공기의 양을 나타낸 것이다. 단위는 ㎖[SPT]㎜/㎡760㎜Hg Hour이다.

표 2

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
모듈러스(300%)	노화전	40	40	40	30	42	45	36	44	44	38
모듈러스(300%)	노화후	56	53	51	45	58	61	60	62	66	49
F-F	462	482	500	620	380	396	202	192	300	523
크랙성장길이	노화전	2	2	2	2	2.5	2.6	3.0	2.8	2.6	2.0
크랙성장길이	노화후	3.12	3.07	2.64	2.34	3.27	3.35	5.35	4.26	4.72	3.21
공기투과계수	1.75	1.65	1.6	1.64	1.72	1.74	1.87	1.75	1.79	1.82

상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1 내지 6의 고무조성물은 브로모부틸 고무만을 사용한 비교예 1 및 본 발명의 범위를 벗어나게 황과 산화아연을 함유한 비교예 2 내지 3에 비해, 모듈러스에 있어서 노화 전후의 값이 전체적으로 작고, 노화후의 상승값, 즉 노화율도 낮음을 알 수 있고, 또한 내피로성에 있어서 월등히 큰 값을 가지고, 성장길이도 노화전후 모두 줄어들었으며, 공기투과계수도 전반적으로 작은 값을 가짐을 알 수 있다. 비교예 4의 경우 다른 물성은 실시예와 비슷하지만 내공기투과성이 우수하지 못하므로 공기입 타이어의 인너라이너에 사용하기는 바람직하지 않다.

이와 같이 재생 고무를 첨가하여 제조한 타이어 인너라이너 고무조성물은 부틸고무 사용량을 줄임으로써 원가절감의 효과가 있을 뿐만 아니라 공기입 타이어 인너라이너의 요구 특성인 내공기투과성, 내크랙성 및 내열노화성의 향상을 가져오게 된다.

Claims

브로모부틸 고무 70 내지 90 중량부, 재생 부틸 고무 20 내지 60 중량부, 산화아연 1.0 내지 3.0 중량부, 황 0 내지 2 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 튜브리스 트럭용 래디알 공기입 타이어의 인너라이너 고무 조성물.