KR20030020756A - 타이어용 에이팩스 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어용 에이팩스 고무조성물로서 경도를 향상시키면서도 각종 제반 물성이 개선되는 효과를 가지도록 고무조성물에 나노 보강성 수지를 1∼15중량부 도입한 타이어용 에이팩스 고무조성물을 개시한다. 본 발명에 사용되는 나노 보강성 수지는 바람직하기로는 5∼20중량부의 실리케이트와, 80∼95중량부의 수지를 함유하며, 보다 바람직하기로는 상기 실리케이트는 비중이 2.3±0.3의 범위이고, 층간높이가 1.0∼3.0nm이며, SiO2의 함량이 90 중량부 이상인 것으로 이를 적용한 타이어는 경도 및 제반물성이 개선되는 효과가 있다.

Description

타이어용 에이팩스 고무조성물{Apex Rubber Composition for Tire}
본 발명은 타이어용 에이팩스(Apex) 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 경도를 향상시키면서도 각종 제반 물성이 개선되는 효과를 가지도록 고무조성물에 나노 보강성 수지를 적량 도입한 타이어용 에이팩스 고무조성물에 관한 것이다.
에이팩스는 타이어의 비드부를 감싸는 고무로 구성되며 외부로부터의 충격을 완화하며, 일반적으로 고경도의 보강성이 큰 에이펙스일수록 비드부의 보강효과가 크기 때문에 고경도의 고무가 요구되고 있다.
이러한 요구를 만족시키기 위한 고경도의 고무를 배합하기 위해서는 통상적인 방법으로 카본블랙의 등급을 입자경이 작고 표면적이 큰 것으로 조절한다든지 동일등급의 카본블랙에서는 그 양을 증가하는 것이 일반적이고, 또 다른 방법으로 오일의 양을 감량하는 방법이 주로 사용되고 있다. 상기와 같은 방법으로는 고무 배합시 카본블랙의 분산성이 저하되며, 인장강도 등의 물성의 하락과 함께 내굴곡 특성이 떨어지고, 또한 히스테리시스 손실에 의해 발열이 증가하게 되어 전체적으로 타이어의 내구력을 하락시키게 된다. 또한 일반적으로 널리 알려진 보강성 레진을 사용한다 하더라도 경도 상승과 더불어 인장강도 등의 물성하락 및 점착력의 하락을 초래하는 문제점이 존재한다.
본 발명자는 상기와 같이 종래 에이펙스 고무조성물이 지니는 한계를 극복하기 위한 방안으로 카본블랙 또는 오일의 양을 조절하지 않고서도 점착성과 보강성을 동시에 만족시키는 첨가물인 나노 보강성 수지를 도입하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 경도를 향상시키면서 동시에 제반물성의 하락을 초래하지 않는 타이어용 에이팩스 고무조성물을 제공함에 있다.
본 발명은 타이어용 에이팩스 고무조성물로서, 에이팩스용으로 사용되는 통상의 원료고무 100중량부에 대해 나노 보강성 수지 1∼15중량부를 포함함을 특징으로 하는 타이어용 에이팩스 고무조성물을 포함한다.
에이팩스용으로 사용되는 원료고무는 통상적으로 적용되어 오던 것이라면 충분하고 특별한 한정을 요하지는 아니한다. 일반적으로 에이팩스에 적용되는 원료고무로는 천연고무 80∼100중량부와 합성고무 20중량부 이내로 포함된 것이 이용될 수 있다.
본 발명에 적용되는 나노 보강성 수지는 바람직하기로는 5∼20중량부의 실리케이트와, 80∼95중량부의 수지를 함유하며, 보다 바람직하기로는 상기 실리케이트는 비중이 2.3±0.3의 범위이고, 층간높이가 1.0∼3.0nm이며, SiO2의 함량이 90 중량부 이상이다.
또한 상기 나노 보강성 수지에 포함되는 수지로는 예를 들면 합성수지계 중의 하나인 CNSL(Cashew Nut Shell Liquid)로 변성된 페놀포름알데히드 수지를 들 수 있다.
상기와 같은 구성의 나노 보강성 수지는 원료고무 100중량부에 대해 1∼15중량부로 첨가됨이 바람직한데, 이러한 이유는 만일 1중량부 미만으로 첨가하면 물성측면에서 원하는 효과를 기대하기가 곤란하며, 15중량부를 초과하게 되면 물성치는 만족할 만하지만 경제적인 측면에서 불리한 단점이 있다.
상기 설명된 성분이외의 첨가제는 공지의 첨가물로 구성하여도 무방하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니다.
<비교예 1>
하기 표 1에 개시된 배합비와 같이 합성고무로 유화중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR-8144) 20중량부와 천연고무 80중량부로 구성되는 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N-375: H/S HAF) 65중량부, 일반 점착제인 POP 수지(파라 옥틸 페놀 포름알데히드 레진) 10중량부, 아로마틱 오일 5중량부, 아연화 7중량부, 스테아린산 5.5중량부, 노화방지제 2중량부, 접착제 3.6중량부, 유황 3.75중량부, 지연제 0.4중량부 및 가황촉진제 1.5중량부를 첨가하여 밴버리믹서에 배합하고 160℃의 온도에서 방출하였다.
배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고 그 결과는 표 2와 같다.
<비교예 2>
하기 표 1에 개시된 배합비와 같이 합성고무로 유화중합 스티렌-부타디엔 고무(SBR-8144) 20중량부와 천연고무 80중량부로 구성되는 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N-375: H/S HAF) 65중량부, 일반 점착제인 POP 수지(파라 옥틸 페놀 포름알데히드 레진) 5중량부, 일반 보강성 수지인 CNSL로 변성된 페놀포름알데히드 수지 5중량부, 아로마틱 오일 5중량부, 아연화 7중량부, 스테아린산 5.5중량부, 노화방지제 2중량부, 접착제 3.6중량부, 유황 3.75중량부, 지연제 0.4중량부 및 가황촉진제 1.5중량부를 첨가하여 밴버리믹서에 배합하고 160℃의 온도에서 방출하였다.
배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고 그 결과는표 2와 같다.
<실시예 1>
일반보강성 수지를 대체하여 하기 조건을 만족하는 나노 보강성 수지 5중량부를 첨가한 것을 제외하고는 비교예 2에서와 동일한 조건하에 실시하였다.
< 나노 보강성 수지>
실리케이트 함량이 나노 보강성 수지 대비 5∼20중량부이며, 수지는 80∼95중량부로 구성되며, 비중은 1.13±0.05이고, 상기 실리케이트는 비중이 2.3±0.3의 범위이고, 층간높이가 1.0∼3.0nm이며, SiO2의 함량이 90 중량부 이상인 것과, 상기 수지는 CNSL로 변성된 페놀포름알데히드 수지로 구성된다.
<실시예 2>
일반점착제와 일반 보강성 수지를 대체하여 실시예 2의 나노 보강성 수지 10중량부를 첨가한 것을 제외하고는 비교예 2에서와 동일한 조건하에 실시하였다.
<표 1> 고무배합(단위: 중량부)
성분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
합성고무 20 20 20 20
천연고무 80 80 80 80
카본블랙 65 65 65 65
일반점착제 10 5 5 0
일반보강성수지 0 5 0 0
나노보강성수지 0 0 5 10
아로마틱오일 5 5 5 5
아연화 7 7 7 7
스테아린산 5.5 5.5 5.5 5.5
노화방지제 2 2 2 2
접착제 3.6 3.6 3.6 3.6
유황 3.75 3.75 .75 3.75
지연제 0.4 0.4 0.4 0.4
가황촉진제 1.5 1.5 1.5 1.5
<표 2> 가황특성 및 물성시험결과
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
무늬점도계(125℃)
점도 47 52 49 53
스코치 시간(분) 23.9 14.3 15.6 17.7
레오미터(160℃)
최대토오크 50 44 42.5 44.9
가황시간(T90,분) 6.81 6.14 6.41 6.54
스트레스-스트레인시험(Aged)
경도 76(81) 89(92) 91(94) 93(96)
300% 모듈러스(kgf/㎠) 195(-) 143(-) 145(-) 154(-)
인장강도(kgf/㎠) 227(156) 181(123) 185(137) 195(145)
신장율(%) 355(175) 396(161) 427(174) 423(171)
플렉소미터 테스트
발열특성(℃) 31.9 41.2 39.2 35.5
디마티아굴곡크랙 테스트
가로(mm)×세로(mm) 8.1×18.1 5.8×2.3 5.5×1.8 4.5×1.7
카카스와의 점착력 테스트(kgf/inch) 8.0 3.4 6.5 7.6
* 경화조건: 160℃, 20분 가류
** 인장 노화조건: 105℃, 24시간 열노화
본 발명의 나노 보강성 수지를 일반점착제를 대체하여 적용한 결과 표 2에서 확인할 수 있듯이 경도가 획기적으로 향상되었음에도 불구하고 내굴곡크랙성능은 향상되고 뿐만 아니라 점착특성에 있어서도 기존과 대비하여 동일한 수준을 보이는 효과가 있다. 또한 일반보강성 수지를 대체하여 적용한 결과에서도 경도를 향상시키면서도 인장물성, 발열특성, 내굴곡크랙성능 및 카카스와의 점착력이 크게 개선되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 타이어용 에이팩스 고무조성물에 있어서, 에이팩스용으로 사용되는 통상의 원료고무 100중량부에 대해 나노보강성수지 1∼15중량부를 포함함을 특징으로 하는 타이어용 에이팩스 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 나노 보강성 수지는 5∼20중량부의 실리케이트와, 80∼95중량부의 수지를 포함함을 특징으로 하는 타이어용 에이팩스 고무조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 실리케이트는 비중이 2.3±0.3의 범위이고, 층간높이가 1.0∼3.0nm이며, SiO2의 함량이 90 중량부 이상임을 특징으로 하는 타이어용 에이팩스 고무조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수지는 CNSL로 변성된 페놀포름알데히드 수지임을 특징으로 하는 타이어용 에이팩스 고무조성물.
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