KR20030090283A - 타이어 가류 브래더용 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 60∼90중량부와 브로모 부틸 10∼40중량부, 퍼니스 블랙인 N330 카본블랙 31∼50중량부, 아세틸렌 블랙 30∼40중량부, 캐스터 오일 5∼15중량부, 산화아연 2∼5중량부, 스테아린산 0.2∼0.8중량부, 가류제인 알킬페놀 수지 4∼8중량부 및 지연제 0.05∼2중량부를 포함하는 타이어 가류 브래더용 고무 조성물에 관한 것으로서, 통상의 부틸 고무 대신에 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체를 60∼90중량부로 사용하고 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체와 상용성이 좋은 브로모 부틸 10∼40중량부를 사용하여 상용성을 좋게 함으로써 가류 브래더의 노화 수명을 향상시킬 수 있고, 지연제 0.5∼2중량부를 사용하여 타이어 가류 브래더 제조시 스코치 타임을 길게함으로써 제조시 발생되는 외관 및 내부의 기포불량을 억제할 수 있다.

Description

타이어 가류 브래더용 고무조성물{Tire bladder rubber composition}
본 발명은 타이어 가류 브래더용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가류 브래더용 고무 제조시에 주요 가류제로 첨가되는 알킬페놀 수지나 기타 약품의 미분산 문제를 해결하고 고무의 물성을 균일화하며 내열노화 물성을 향상시킬 수 있는 타이어 가류 브래더용 고무 조성물에 관한 것이다.
타이어는 일반적으로 여러 공정을 거쳐 완성되는데, 고무, 카본블랙, 유황 및 기타 첨가물을 혼합하여 압출시킨 배합고무를 코드나 비드와이어 등에 토핑(topping)하는 압연공정, 재단공정, 그리고 여러 가지 반제품을 조합하는 성형공정을 거쳐 그린케이스라고 하는 생타이어가 제조되고; 이어서 이 생타이어를 몰드에 넣고 일정시간 동안 열과 압력을 가하면 배합되어 있던 고무와 유황이 반응하여 고무 분자간에 강력하고 견고한 결합이 일어나 탄성 및 인장강도가 증대되고 약품 및 온도에 대한 내성을 가진 타이어로 완성된다.
한편, 반제품을 조합하여 생타이어를 제조하는 기계를 타이어 성형기(또는 타이어 가류기)라 하는데, 이 타이어 성형기에서 타이어를 구성하는 각 반제품들을조립·압착하기 위해 사용되는 고무주머니를 브래더(bladder)라 한다.
일반적으로 타이어 가류기에 이용되는 브래더는 그린케이스의 가류 중 가류기의 내부에서 팽창되어 그린케이스에 열을 전달하며 타이어의 내부 프로파일을 형성하도록 된 것인 바, 가류와 후가류 및 검사를 거쳐 제조된다. 브래더 고무 조성은 내열성이 좋은 부틸고무를 이용하고 고무의 물성저하를 방지하기 위해 황 대신에 수지를 가류제로 이용하여 브래더 가류기에서 가류되어진다.
종래에는 가류 브래더 고무를 제조할 때 일반 부틸 고무에 가류제로서 알킬페놀 수지를 사용하는 것이 일반적이었다. 그런데, 가류제인 알킬페놀 수지는 연화점이 낮기 때문에 특히 하절기에는 연화되어 원래의 펠렛 타입의 형태가 덩어리화됨으로 인해 최종 혼합작업시에 알킬페놀 수지가 미분산된다. 이와같은 알킬페놀 수지의 미분산은 고무의 물성편차를 크게 하는 문제를 야기시킬 뿐만 아니라, 브래더용 고무의 점착성을 높여 혼합후 반바리 믹서 등 혼합기계 내부에서나 방출 후 작업시 롤과 점착하는 등 작업성 측면에서 매우 불리하였다.
한편, 내열노화성에 유리한 가류 브래더 고무 조성물로는 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체(일명, Exxpro polymer)를 이용하는 것이 기 특허화되어있다(특허제227445호). 그러나, 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 고무 적용시 반드시 황, 촉진제, 지연제를 사용해야 한다. 이러한 가류 촉진제를 사용함에 있어서 최종 혼합 작업상에서 수지인 알킬페놀 수지와 황, 촉진제, 지연제 등의 미분산으로 인해 인젝션 프레스(Injection press) 가류시 기포 불량이 발생한다. 이러한 제조불량은 스코치 타임이 짧음으로써 발생되는 것이다.
이에 본 발명에서는 타이어 가류 브래더의 내열노화성을 향상시키고 종래의 제조불량 문제를 개선하기 위해, 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체를 단독으로 사용하지 않고 상용성이 좋은 브로모 부틸과 병용하고 지연제를 첨가한 결과, 가류 브래더의 노화 수명을 향상시킬 수 있고 가류 브래더 제조시 스코치 타임을 길게함으로써 외관 및 내부 기포불량을 억제할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 내열노화성능 및 인젝션 가류시의 제조불량을 방지할 수 있는 타이어 가류브래더용 고무 조성물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 가류 브래더용 고무 조성물은 다음 화학식 1로 표시되는 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 60∼90중량부와 브로모 부틸 10∼40중량부, 퍼니스 블랙인 N330 카본블랙 31∼50중량부, 아세틸렌 블랙 30∼40중량부, 캐스터 오일 5∼15중량부, 산화아연 2∼5중량부, 스테아린산 0.2∼0.8중량부, 가류제인 알킬페놀 수지 4∼8중량부 및 지연제 0.05∼2중량부를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
화학식 1
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 타이어 가류 브래더용 고무 조성물은 통상의 부틸 고무 대신에 상기 화학식 1로 표시되는 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체를 60∼90중량부 되도록 사용하고, 브로모 부틸 10∼40중량부를 사용하여, 상기 2종 고무의 상용성을 좋게함으로써 가류 브래더의 노화 수명을 향상시키고 지연제 0.5∼2중량부를 사용하여 타이어 가류 브래더 제조시 스코치 타임을 길게함으로써 제조시 발생되는 외관 및 내부의 기포 불량을 억제하는 것을 주 목적으로 한다.
일반적으로 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체, 알킬페놀 수지, 황, 촉진제 및 지연제를 사용하는 고무 조성물은 최종 혼합작업 과정에서 원하는 혼합시간과 혼합온도로 혼합하기 위해 사용되는 가류제 및 기타 약품이 미분산되어 내부에 기포를 발생시키므로 가류 브래더의 수명을 향상시킬 수 없었고, 최종 혼합작업 동안 가류제가 미분산되어 동일 고무간의 품질 불균일 문제를 발생시키게 된다.
이에 본 발명에서는 무니점도 40∼50인 내열노화성이 우수한 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체와, 이와 상용성이 좋은 무니점도 41∼52인 브로모부틸을 병용한다.
이와같이 브로모부틸을 병용하면 상용성을 좋게 하며, 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체의 브롬화에 가류제로 사용되는 알킬페놀 수지가 집중되는 것을 막고 가류제의 사용량을 절반 정도로 줄일 수 있다. 따라서, 알킬페놀 수지로 인해 야기되는 혼합작업성의 문제를 개선할 수는 있다.
즉, 브로모 브틸 10∼40중량부를 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 60∼90중량부와 병용하여 최종 혼합 단계에 투입되는 알킬페놀 수지를 절반 정도 작게 사용함으로써 브로모 부틸의 브롬화와 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체의 브롬화에 반응을 같이 일으켜 알킬 페놀수지의 반응이 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체에 집중적으로 반응을 일으키지 않으므로 스코치 타임이 짧은 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체를 사용함으로써 향상되는 내열노화 특성을 유지하여 가류 브래더의 수명을 향상시키고 기타 약품을 사용하지 않음에 따른 약품 미분산의 문제가 발생되지 않음으로써 제조상의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 브로모 부틸의 첨가량이 10중량부 미만이면 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체의 rigidity를 완화시켜주는 기능이 미비하여 피로성능의 개선효과가 없으며, 40중량부를 초과할 경우 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체의 내열성 향상효과가 반감이 된다.
본 발명의 가류 브래더 고무 조성물에서 가류제인 알킬페놀 수지의 첨가량은 4∼8중량부이다. 알킬페놀 수지의 첨가량이 4중량부 미만이면 가교밀도가 낮아 인장강도 저하 및 영구 신장률등의 복원력이 저하되며 8중량부 초과면 가교밀도가 너무 높아 고무의 flexibility가 감소되어 피로수명이 저하된다.
또한, 가류 불량률을 향상시키기 위해 스코치 타임을 더 길게 조정하기 위해서는 지연제 0.5∼2중량부를 사용함으로써, 일반적으로 소개된 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 100중량부와 기타 가류 약품 사용시에 비해 1.5배 이상 스코치 타임을 연장시킬 수 있다. 그러므로 인젝션 프레스 가류시 스코치 타임이 짧음으로써 발생되는 문제점을 해결할 수 있다. 지연제로는 Mg4·5Al2(OH)13CO3를 사용할 수 있다.
지연제의 첨가량이 0.5중량부 미만이면 지연제로서의 효과가 미미하고 2중량부 초과면 더 이상의 지연효과가 없으며, 이들은 고무내의 이물질로 작용하여 수명 저하를 유발시킨다.
한편, 본 발명의 타이어 가류 브래더용 고무 조성물에는 기 특허화된 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 조성물에서 사용되는 황, 촉진제 및 지연제를 사용하지 않고 알킬 페놀 수지의 양을 줄일 수 있으므로 인젝션 몰드의 유동성을 향상시키며 또한 최종 혼합시의 약품의 미분산 문제를 해결하여 고무 물성의 균일화를 가져올 수 있으며, 가류 브래더의 요구성능인 내열노화성을 향상시킬 수 있는 타이어 가류 브래더용 고무조성물을 제공하는 장점을 가지고 있다.
본 발명의 가류 브래더용 고무 조성물은 요오드 흡착가 82∼125이고, 퍼니스 블랙인 N330 카본블랙 31∼50중량부, 아세틸렌 블랙 30∼40중량부, 캐스터 오일 5∼15중량부, 산화아연 2∼5중량부, 스테아린산 0.2∼0.8중량부 등 통상의 가류 블래더 고무조성물에서의 첨가물을 포함함은 물론이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼3 및 비교예 1∼2
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 통상의 방법에 따라 타이어 가류 브래더용 고무 시편을 얻었다.
비교예 실시예
1(부틸브래더) 2(일반Exxpro조성) 1 2 3
IIR 100.0 - - - -
CR(Neoprene w) 5.0 - - - -
EXXPRO - 100.0 70.0 60.0 80.0
브로모부틸 - - 30.0 40.0 20.0
스테아린산 0.2 0.5 0.3 0.3 0.3
산화아연 4.0 2.0 2.0 2.0 2.0
카본블랙 63.0 63.0 63.0 63.0 63.0
캐스터 오일 6.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Hitanol 2501 10.0 5.0 5.0 5.0 5.0
- 0.8 - - -
DM - 0.8 - - -
지연제 - 1.0 0.5 1.0 1.5
무니점도(ML1+4) 72.2 77.5 77.5 72.5 70.5
t5(min) 35.33 20.05 25.50 28.05 36.04
인장물성 및 노화율(180℃×24시간 후 노화율)
경도 64(+35%) 70(+12%) 70(+10%) 90(+9%) 70(+9%)
300% 모듈러스 67(+25%) 75(+18%) 70(+15%) 69(+14%) 65(+14%)
신장률(%) 637(-30%) 677(+12%) 680(+8%) 690(+7%) 720(+8%)
인장강도 130(-22%) 140(+20%) 139(+22%) 140(+18%) 141(+15%)
제조 불량율(%)
A규격 5 30 10 8 3
B규격 7 25 9 7 5
브래더 수명(평균/최소수명)
A규격 400회/200회 550회/250회 610회/250회 620회/300회 630회/300회
B규격 420회/210회 600회/300회 660회/300회 660회/350회 660회/370회
(주)IIR: polyisobutylene,isoprene isobuthylene RubberCR: 2,chloro 1,3 butadieneEXXPRO: 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체, 무니점도(125℃) 40~50브로모 부틸: 무니점도(125℃) 41~52카본블랙: 퍼니스 블랙인 N330 카본블랙 31∼50중량부, 아세틸렌 블랙 30∼40중량부Hitanol 2501: 가류제인 알킬페놀 수지DM: ORICEL DM(Dibenzothiazyl disulfide), 지연제: Mg4·5Al2(OH)13CO3A규격: 소형 tire용 4mm Gauge 브래더B규격: 중형 Tire용 4mm gauge 브래더물성측정방법: KS M 6518 (아령형 3호 )
상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따라 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체와 브로모 부틸을 병용하고 일정량의 지연제를 첨가한 경우 무니점도 및 스코치 타임, 인장물성의 노화율 및 제조불량율을 개선할 수 있으며, 이에 따른 브래더 수명도 향상된 결과를 얻을 수 있었다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체를 60∼90중량부로 사용하고 브롬화 이소부틸렌-p-메틸 스티렌 공중합체와 상용성이 좋은 브로모 부틸 10∼40중량부를 사용하여 상용성을 좋게 함으로써 가류 브래더의 노화 수명을 향상시킬 수 있고, 지연제 0.5∼2중량부를 사용하여 타이어 가류 브래더 제조시 스코치 타임을 길게함으로써 제조시 발생되는 외관 및 내부의 기포불량을 억제할 수 있다.

Claims (2)

  1. 다음 화학식 1로 표시되는 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체 60∼90중량부와 브로모 부틸 10∼40중량부, 퍼니스 블랙인 N330 카본블랙 31∼50중량부, 아세틸렌 블랙 30∼40중량부, 캐스터 오일 5∼15중량부, 산화아연 2∼5중량부, 스테아린산 0.2∼0.8중량부, 가류제인 알킬페놀 수지 4∼8중량부 및 지연제 0.05∼2중량부를 포함하는 타이어 가류 브래더용 고무 조성물.
    화학식 1
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 브롬화 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체는 무니점도 40∼50이고, 브로모 부틸은 무니점도 41∼52인 것임을 특징으로 하는 타이어 가류 브래더용 고무 조성물.
KR1020020028332A 2002-05-22 2002-05-22 타이어 가류 브래더용 고무조성물 KR20030090283A (ko)

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KR20030094907A (ko) * 2002-06-10 2003-12-18 한국타이어 주식회사 튜브리스형 트럭,버스용 래디얼 공기입 타이어의인너라이너 고무 조성물

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