KR20070024367A - 사이드월용 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석유외 자원의 함유 비율을 높임으로써, 환경 친화적이고 장래의 석유 공급량의 감소에 대비하여, 더욱 우수한 내굴곡 균열 성능 및 강도를 갖는 사이드월용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 천연 고무 40∼80 중량% 및 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 에폭시화 천연 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고무 60∼20 중량%를 포함하는 고무 성분 100 중량부를 기준으로 하여 실리카 20∼60 중량부, 및 실리카 100 중량부를 기준으로 하여 하기 화학식으로 표시되는 실란 화합물 4∼16 중량부를 포함하는 사이드월용 고무 조성물에 관한 것이다:
Xn-Si-Y4-n
상기 화학식에서, X는 에톡시기 또는 메톡시기를 나타내고, Y는 페닐기 또는 알킬기를 나타낸다.
Description
본 발명은 석유 고갈시를 상정한 사이드월용 고무 조성물로서, 더욱 우수한 강도 및 내굴곡 균열 성능을 갖는 사이드월용 고무 조성물에 관한 것이다.
종래부터, 타이어의 사이드월용 고무 조성물로서는 우수한 인열 강도를 나타내는 천연 고무에 부가하여, 내굴곡 균열 성능을 개선하기 위해서 부타디엔 고무를 혼합하고, 내후성 및 보강성을 더 개선하기 위해서 카본 블랙이 사용되어 왔다.
그러나, 최근, 환경 문제가 중시되게 되어, CO2 배출 억제의 규제가 강화되었다. 또한, 석유 원료는 유한하여 공급량이 해마다 감소하고 있기 때문에, 장래에 석유 가격의 급등이 예측되며, 부타디엔 고무 및 카본 블랙과 같은 석유 자원을 포함하는 원재료의 사용에는 한계가 있다. 결과적으로, 장래 석유가 고갈될 경우를 상정하면, 천연 고무 및 실리카와 탄산칼슘과 같은 백색 충전제와 같은 석유외 자원을 사용할 필요가 있다. 그러나, 이러한 경우, 종래 사용하던 석유 자원의 사용에 의해 얻어지는 내굴곡 균열 성능 및 보강성이 동일하거나 또는 그 이상의 성능이 필요하게 되었다.
예컨대, JP-A-2003-63206에는 석유가 고갈된 경우를 상정한 타이어용 원재료를 나타내는 기술이 개시되어 있지만, 적당한 내굴곡 균열 성능 및 강도를 나타내는 타이어 사이드월용 고무 조성물에 대해서는 개시되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 석유외 자원의 함유 비율을 높임으로써, 환경 친화적이고 장래의 석유 공급량의 감소에 대비하여, 더욱 우수한 내굴곡 균열 성능 및 강도를 갖는 사이드월용 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 천연 고무 40∼80 중량% 및 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 에폭시화 천연 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고무 60∼20 중량%를 포함하는 고무 성분 100 중량부를 기준으로 하여 실리카 20∼60 중량부, 및 실리카 100 중량부를 기준으로 하여 하기 화학식으로 표시되는 실란 화합물 4∼16 중량부를 포함하는 사이드월용 고무 조성물에 관한 것이다:
Xn-Si-Y4-n
상기 화학식에서, X는 에톡시기 또는 메톡시기를 나타내고, Y는 페닐기 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 고무 성분은 천연 고무 40∼80 중량% 및 부타디엔 고무 60∼20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고무 성분은 천연 고무 40∼80 중량% 및 에폭시화 천연 고무 60 ∼20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은 고무 성분, 실리카 및 실란 화합물을 포함한다.
고무 성분은 천연 고무를 포함한다. 천연 고무로서는 TSR20 및 RSS#3과 같이 일반적으로 사용되고 있는 천연 고무이면 된다.
또한, 천연 고무는 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 에폭시화 천연 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고무(이하, 고무 A)를 포함한다.
고무 A로서는 특히 석유외 자원이며, 환경 친화적이라는 이유에서 에폭시화 천연 고무가 바람직하다.
에폭시화 천연 고무는 시판되고 있는 에폭시화 천연 고무를 사용할 수 있거나, 또는 천연 고무를 에폭시화하여 사용할 수 있다. 천연 고무를 에폭시화하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 클로로히드린법, 직접 산화법, 과산화수소법, 알킬히드로퍼옥소드법, 과산법과 같은 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 과산법으로는 천연 고무에 과초산 및 과포름산과 같은 유기 과산을 반응시키는 방법을 들 수 있다.
에폭시화 천연 고무의 에폭시화율은 10 몰% 이상이 바람직하다. 에폭시화율이 10 몰% 미만인 경우, 에폭시화 천연 고무가 천연 고무와 상용화되기 때문에, 효과가 낮아지는 경향이 있다. 또한, 에폭시화 천연 고무의 에폭시화율은 60 몰% 이하가 바람직하고, 50 몰% 이하가 보다 바람직하다. 에폭시화율이 60 몰%를 초과하 면, 얻어진 고무 조성물의 고무 강도가 충분하지 않은 경향이 있다.
고무 성분 중의 천연 고무의 함유율은 40 중량% 이상이고, 고무 A의 함유율은 60 중량% 이하이다. 천연 고무의 함유율이 40 중량% 미만이고, 고무 A의 함유율이 60 중량%를 초과하는 경우, 얻어진 고무 조성물의 고무 강도가 충분하지 않다. 또한, 천연 고무의 함유율은 80 중량% 이하, 바람직하게는 60 중량% 이하이며, 고무 A의 함유율은 20 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상이다. 천연 고무의 함유율이 80 중량%를 초과하고, 고무 A의 함유율이 20 중량% 미만인 경우, 내굴곡 균열 성능이 악화된다.
고무 성분으로서는 천연 고무 및 고무 A 이외에도, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무 및 이소부틸렌과 p-메틸스티렌 공중합체의 할로겐화 생성물과 같은 고무를 사용할 수 있지만, 고무 성분은 석유외 자원에서 얻어질 수 있기 때문에, 천연 고무 및 에폭시화 천연 고무만을 포함하는 것이 바람직하다.
사이드월용 고무 조성물 중의 실리카는 특별히 제한되지 않고, 타이어 공업에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
실리카의 함유량은 고무 성분 100 중량부를 기준으로 하여 20 중량부 이상, 바람직하게는 25 중량부 이상이다. 실리카의 함유량이 20 중량부 미만인 경우, 일열 강도가 낮아 주행 중에 돌기물과 접촉했을 때에 끊김이 발생할 가능성이 있다. 또한, 실리카의 함유량은 60 중량부 이하, 바람직하게는 50 중량부 이하이다. 실리카의 함유량이 60 중량부를 초과하는 경우, 내굴곡 균열 성능이 떨어진다.
본 발명의 실란 화합물은 하기 화학식으로 표시된다:
Xn-Si-Y4-n
상기 화학식에서, n은 1∼3의 정수이다. n이 0인 경우, 실란 화합물이 에톡시기 또는 메톡시기를 갖고 있지 않아, 실리카와 반응할 수 없는 경향이 있다. 또한, n이 4인 경우, 실란 화합물이 고무와 쉽게 상용할 수 없게 되는 경향이 있다.
X는 에톡시기 또는 메톡시기로부터 선택된다. 알콕시기는 또한 프로폭시기 및 부톡시기와 같은 탄소수가 큰 기를 포함하지만, 실리카와 반응하기 쉽기 때문에, 에톡시기 또는 메톡시기가 바람직하다.
Y는 페닐기 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 화학식을 만족하는 실란 화합물의 예로서는 페닐트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM103 등), 페닐트리에톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE103 등), 헥실트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE3063 등), 데실트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM3063 등), 데실트리에톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE3063 등), 메틸트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM13 등), 디메틸디메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM22 등), 디페닐디메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM202SS 등), 메틸트리에톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE13 등), 디메틸디에톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE22 등), 디페닐디에톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE202 등), 데실트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM3103 등), 트리플루오로프로필트리메톡시실란(신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM7103 등)을 들 수 있다.
실란 화합물의 함유량은 실리카 100 중량부를 기준으로 하여 4 중량부 이상, 바람직하게는 8 중량부 이상이다. 실란 화합물의 함유량이 4 중량부 미만인 경우, 적당한 내굴곡 균열 성능 및 인열 강도가 얻어지지 않는다. 또한, 실란 화합물의 함유량은 실리카 100 중량부를 기준으로 하여 16 중량부 이하, 바람직하게는 12 중량부 이하이다. 실란 화합물의 함유량이 16 중량부를 초과하는 경우, 인열 강도가 저하된다.
본 발명에 있어서, 실리카 및 실란 화합물과 함께 실란 커플링제를 병용할 수 있다. 실란 커플링제는 특별히 제한되지 않고, Si69와 같은 설피드 실란 커플링제 등, 타이어 공업에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
실란 커플링제의 함유량은 실리카 100 중량부를 기준으로 하여 4∼20 중량부가 바람직하다. 함유량이 4 중량부 미만인 경우, 내굴곡 균열 성능이 떨어지는 경향이 있고, 20 중량부를 초과하는 경우도, 내굴곡 균열 성능이 또한 떨어지는 경향이 있다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은 석유외 자원을 이용하는 것을 목적으로 하고 있으며, 아로마 오일을 사용하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은 석유 이외의 자원을 이용하는 것을 목 적으로 하고 있으며, 석유 수지를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물을 이용하여 통상의 방법에 의해, 본 발명의 고무 조성물을 포함하는 사이드월을 함유하는 타이어를 제조할 수 있다. 즉, 필요할 경우, 연화제, 산화 방지제, 스테아린산, 산화아연과 같은 약품을 사용하는 본 발명의 사이드월용 고무 조성물을 미가황의 단계에서 타이어의 사이드월의 형상으로 압출 및 가공하고, 타이어 성형기 상에서 통상의 방법에 의해 성형함으로써, 미가황 타이어를 형성한다. 이 미가황 타이어를 가황기 속에서 가열 및 가압함으로써 타이어를 얻는다.
얻어지는 타이어로서는 공기 주입 타이어가 바람직하고, 석유 자원 비율이 낮은 승용차용 타이어가 보다 바람직하다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은 고무 조성물에 있어서, 석유외 자원의 비율을 52∼95 중량% 크게 할 수 있고, 비율이 그 범위 내인 경우, 종래의 석유외 자원의 비율이 낮은 사이드월용 고무 조성물에 상당하는 인열 강도 및 내굴곡 균열 성능을 나타낼 수 있다. 또한, 석유외 자원의 비율은 고무 조성물의 전량을 기준으로 하여 석유외 자원에서 얻어지는 약품의 전 배합량의 비를 지칭한다.
실시예
하기에 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에만 한정되는 것은 아니다.
하기에, 실시예에서 사용한 각종 약품에 대해서 상세히 설명한다.
천연 고무: TSR20
합성 고무(BR): 우베 인더스트리즈 리미티드에서 구입 가능한 BR150B
에폭시화 천연 고무 1: 쿰풀란 구트리 버해드 코포레이션에서 구입 가능한 ENR25(에폭시화율 25 몰%)
에폭시화 천연 고무 2: 쿰풀란 구트리 버해드 코포레이션에서 구입 가능한 ENR50(에폭시화율 50 몰%)
카본 블랙: 미츠비시 케미컬즈 코포레이션에서 구입 가능한 FEF
실리카: 데구싸 재팬 코포레이션에서 구입 가능한 VN3
커플링제: 데구싸 재팬 코포레이션에서 구입 가능한 Si69
아로마 오일: 재팬 에너지 코포레이션에서 구입 가능한 프로세스 X-140
석유계 수지: 니뽄 쇼쿠바이 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 SP1068 수지
WAX: 니뽄 세이로 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 오조에이스 0355
산화 방지제: 스미토모 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 안티겐 6C
스테아린산: 노프 코포레이션에서 구입 가능한 스테아린산 "츠바키"
산화아연: 미츠이 마이닝 앤드 스멜팅 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 산화아연
황: 츠루미 케미컬 인더스트리 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 황 분말
가황 촉진제: 오우치 신코 케미컬 인더스트리얼 코포레이션 리미티드에서 구 입 가능한 노셀러 NS(N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴설판아미드)
실란 화합물 1: 신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBE-103(페닐트리에톡시실란)
실란 화합물 2 : 신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM-103(페닐트리메톡시실란)
실란 화합물 3: 신에츠 케미컬 코포레이션 리미티드에서 구입 가능한 KBM-3063(헥실트리메톡시실란)
또한, 상기 약품에 있어서, 석유외 자원에서 얻어지는 약품은 천연 고무, 에폭시화 천연 고무, 실리카, 스테아린산, 산화아연, 황이다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 10
(고무 조성물의 제조)
황 및 가황 촉진제 이외의 상기 약품을 표 1에 나타내는 배합량에 따라 코베 스틸 리미티드에서 제조한 1.7ℓ의 벤버리 믹서에 첨가하여, 80 rpm으로 140℃에 도달할 때까지 혼련하였다.
얻어진 혼련물에 황 및 가황 촉진제를 표 1에 나타내는 배합량에 따라 첨가하여, 8 인치 롤로 4 분간 혼련하였다. 얻어진 미가황 고무 조성물을 160℃에서 20 분간 가황함으로써, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 10의 고무 시험편을 제조하였다.
얻어진 고무 시험편을 사용하여 하기의 시험을 수행하였다.
<시험>
(경도)
JIS-K6253의 "가황 고무 및 열가소성 고무의 경도 시험 방법"의 시험 방법에 따라, 스프링형 A를 이용하여 25℃에서 고무 시험편의 경도를 측정하였다.
(인열 시험)
JIS-K6252의 "가황 고무 및 열가소성 고무의 인열 강도 측정 방법"의 시험 방법에 따라, 노치 없는 앵글형 고무 시험편을 사용하여, 25℃에서 인열 강도(N/㎜)를 측정하였다.
[디 마티아(De mattia) 시험]
JIS-6260의 "가황 고무 및 열가소성 고무의 디 마티아 굴곡 균열 성장 시험 방법"의 시험 방법에 따라, 25℃의 실온 조건 하에서 고무 시험편에 1 ㎜의 파단이 생길 때까지의 회수를 측정하였다. 여기서, log(10,000 회/㎜)는 파단이 생길 때까지의 측정 회수를 대수로 나타낸 것이다. 수치가 클수록 내굴곡 균열 성능이 더욱 우수한 것을 나타낸다. 또한, 70% 및 110%는 원래의 고무 시험편의 표면 길이에 대한 신장율을 나타낸다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 1 내지 9에서는, 실란 화합물을 적당량 사용한 경우, 인열 강도 및 110% 신장율에서의 내굴곡 균열 성능이 개선된다.
비교예 1 내지 8에서는, 실란 화합물이 배합되지 않아, 고무 조성물 중의 석유외 자원의 비율을 증강시킨 것 이외에, 인열 강도 및 내굴곡 균열 성능이 개선되지 않는다.
또한, 비교예 9에서는, 실란 화합물이 소량이기 때문에 배합 효과가 적고, 비교예 10에서는, 실란 화합물이 다량이기 때문에 경도가 충분하지 않다.
본 발명에 따르면, 특정한 실란 화합물 및 실리카를 특정량 배합함으로써, 다량의 석유외 자원이 배합되어 있기 때문에, 석유외 자원의 함유 비율을 높일 수 있어, 환경 친화적이고 장래의 석유 공급량의 감소에 대비한, 우수한 내굴곡 균열 성능 및 강도를 갖는 사이드월용 고무 조성물을 제공할 수 있다.
Claims (3)
- 천연 고무 40∼80 중량% 및 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 에폭시화 천연 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고무 60∼20 중량%를 포함하는 고무 성분 100 중량부를 기준으로 하여 실리카 20∼60 중량부; 및실리카 100 중량부를 기준으로 하여 하기 화학식으로 표시되는 실란 화합물 4∼16 중량부를 포함하는 사이드월용 고무 조성물:Xn-Si-Y4-n상기 화학식에서, X는 에톡시기 또는 메톡시기를 나타내고, Y는 페닐기 또는 알킬기를 나타낸다.
- 제1항에 있어서, 고무 성분이 천연 고무 40∼80 중량% 및 부타디엔 고무 60∼20 중량%를 포함하는 것인 사이드월용 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 고무 성분이 천연 고무 40∼80 중량% 및 에폭시화 천연 고무 60∼20 중량%를 포함하는 것인 사이드월용 고무 조성물.
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