KR20040084259A - 환경친화적인 분산제가 함유된 실리카 고무 조성물 - Google Patents

환경친화적인 분산제가 함유된 실리카 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 타이어용 실리카 고무조성물에 있어서, 아연함량이 최대 1중량% 이하로 조성된 아연 칼륨 비누계 분산제를 유효량 포함함을 특징으로 하는 실리카 고무조성물을 제공한다. 상기 구성에 의하면 실리카 고무 조성물내의 실리카-고무 매트릭스간의 상용성 및 분산성, 공정성 및 물성을 해치지 않으면서 환경친화적인 고무조성물을 제공할 수 있다.

Description

환경친화적인 분산제가 함유된 실리카 고무 조성물{Silica-Filled Rubber Composition Containing Silica Dispersion Aid}
본 발명은 자동차 타이어용 실리카 고무조성물로서, 보다 상세하게는 실리카 고무 조성물내의 실리카-고무 매트릭스간의 상용성 및 분산성, 공정성 및 물성을 해치지 않으면서 환경친화적인 고무조성물에 관한 것이다.
종래에는 고무조성물에 보강제로 실리카를 사용할 경우 실리카의 높은 극성도와 친수성기에 의해 비극성 고무와의 혼화성이 카본 블랙에 비해 나쁘며, 고무와의 상호작용이 약하고, 실리카-실리카의 응집력이 강하여 가공면에서 아주 불리한 문제가 있어왔다. 이를 위해 실리카 표면을 실란커플링제로 처리하거나, 고무 조성물에 실란커플링제를 사용하여 실리카-고무매트릭스간에 상용성 및 분산성을 개선하고자 하는 시도가 있어 왔다. 그러나 이에 의하는 경우에도 분산불량에 의한 점도 상승 및 고무물성의 하락 등 보강성이 다소 떨어지는 경향이 있어 현재에는 실리카 분산조제를 첨가하여 분산성을 향상시키는 방법이 이용된다.
분산조제는 주로 금속 지방산 염으로 구성된 화합물로서 금속 이온은 주로아연(zinc)이나 칼륨(potassium)으로, 이에 의한 친수성기와 지방산에 의한 소수성기를 동시에 가지고 있는 양친화성 물질이다. 금속이온은 실리카 표면의 실라놀기 들과 반응하여 수소결합이나 쌍극자 결합에 의해 서로 강하게 결합되어 있는 실리카 응집물에 대해 분자간의 표면에너지를 감소시킴으로써 혼합 공정 중 탈응집을 유도한다. 지방산은 고무 사슬과 사용성이 우수하여 고무 사슬들을 희석시키는 역할을 하였으나, 최근 아연이 환경적인 측면에서 생태계에 독성 유발 가능성이 있는 증금속으로 규제되어 고무조성물내 아연 함량을 낮추어야 하는 문제가 제기되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술이 지니는 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실리카 고무 조성물내의 실리카-고무 매트릭스간의 상용성 및 분산성, 공정성 및 물성을 해치지 않으면서 환경친화적인 고무조성물을 제공함에 있다.
본 발명은 자동차 타이어용 실리카 고무조성물로서, 아연함량이 최대 1중량% 이하로 조성된 아연 칼륨 비누계 분산제를 유효량 포함함을 특징으로 하는 실리카 고무조성물을 제공한다.
상기 아연 칼륨 비누계 분산제의 함량은 특별한 한정을 요하는 것은 아니나,바람직하게는 1∼10phr로 한다.
이하 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명하기로 한다.
아연 칼륨 비누계 분산제내의 아연함량은 환경친화성 및 기타 제반 특성 등을 크게 저하시키지 않는 한도에서 정해져야 한다. 본 발명에 따른 실리카 고무조성물은 아연 칼륨 비누계 분산제내의 아연함량을 바람직하게는 1중량% 이하로 조성되는 것을 요구한다. 만일 1중량%를 초과하는 경우에는 실리카-고무 매트릭스간의 상용성 및 분산성, 공정성 및 물성은 개선되어지지만, 환경친화적인 특성을 개선할 수는 없다.
상기 아연함량을 1중량% 이하로 포함하는 아연 칼륨 비누계 분산제의 바람직한 함량은 1∼10 phr이며, 만일 1 phr미만으로 첨가되는 경우에는 분산성을 개선하기 어려우며, 10 phr을 초과하는 경우에는 증가에 따른 추가적인 분산성 개선효과를 기대하기 어려울 뿐만 아니라, 오히려 아연 함량의 증가로 인해 환경을 오염시키는 원인이 될 수도 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 원료고무는 특별한 제한이 없으며, 합성 고무는 물론 천연고무와 이들의 혼합고무도 포함한다. 기타 일반적으로 실리카가 충진된 고무조성물의 제조시 원료의 배합단계에서 혼입되는 실리카, 실란커플링제, 활성제, 아로마틱 오일, 왁스, 노화방지제, 황, 촉진제 등의 첨가제의 종류 및 조성비 등은 이미 당업자에게 잘 알려져 있다. 따라서 당업자라면 원하는 물성의 타이어를 제조하기 위해 본 발명의 기재로부터 원하는 성분(반드시 위 예시된 첨가물에 국한되지는 않는다)들을 취사선택하는 것이 가능하므로 분산제를 제외한 기타 성분에대한 상세한 설명은 실시예로서 보충하는 것으로 한다.
이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.
<실시예 1> 고무조성물의 제조
하기 표 1의 조성과 같이 오일이 첨가된 스티렌-부타디엔고무 110 phr, 부타디엔 고무 20 phr, 실리카 70 phr, 실란커플링제 X50S 11.2 phr, 아연함량이 1중량%인 실리카 분산제 3 phr, 활성제 1 phr, 아로마틱오일 5 phr, 왁스 1.5 phr, 노화방지제 2 phr, 황 1.5 phr 및 촉진제 3 phr을 반버리 믹서에 넣고, 혼합하여 160℃에서 방출시켰다. 하기 표 2에 가류고무의 특성을 나타내었다.
<실시예 2>
분산제 5 phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 160℃에서 방출하였다.
<실시예 3>
분산제 10 phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 160℃에서 방출하였다.
<비교예>
종래 사용되던 실리카 분산제(아연 함량8.3%) 3 phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 160℃에서 방출하였다.
<표 1> 고무조성물의 성분
성분 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3
S-SBR 110 110 110 110
BR 20 20 20 20
실리카 70 70 70 70
커플링제+카본블랙 11.2 11.2 11.2 11.2
고아연 분산제1) 3 - - -
저아연 분산제2) - 3 5 10
아로마틱오일 5 5 5 5
노화방지제 2 2 2 2
왁스 1.5 1.5 1.5 1.5
활성제 1 1 1 1
황 1.5 1.5 1.5 1.5
촉진제 3.0 3.0 3.0 3.0
1) 아연함량: 8.3%
2) 아연함량: 1%
<표 2> 가류고무의 특성
항목 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3
1.레오미터시험
T40 7.8 7.8 7.2 6.9
T90 15.8 16.5 18.5 18.1
최대토크 55.7 58.6 57.7 58.3
2. 무늬시험
점도 91 93 90 86
스코치시간 30.9 28.0 27.3 25.9
3. 인장시험
경도 73 74 74 74
300%모듈러스 105 108 113 106
인장강도 229 231 231 227
신장율 575 560 573 564
4. 동적시험
Tanδ0℃ 0.181 0.181 0.180 0.197
Tanδ60℃ 0.089 0.087 0.084 0.089
5. 발열시험
DELTA TEMP(℃) 29 29 27 25
Compression set(%) 98 99 99 98
*가류조건: 60℃에서 15분
본 발명에 의하면 실리카 고무 조성물내의 실리카-고무 매트릭스간의 상용성 및 분산성, 공정성 및 물성을 해치지 않으면서 환경친화적인 고무조성물을 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 자동차 타이어용 실리카 고무조성물에 있어서,
    아연함량이 최대 1중량% 이하로 조성된 아연 칼륨 비누계 분산제를 유효량 포함함을 특징으로 하는 실리카 고무조성물
  2. 제 1항에 있어서, 분산제의 함량은 1∼10phr임을 특징으로 하는 실리카 고무조성물
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100668628B1 (ko) * 2004-12-03 2007-01-16 금호타이어 주식회사 환경친화성이 향상된 트럭 및 버스 타이어용 트레드 고무조성물

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