KR20070042676A - 타이어 가류기용 팩킹류 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원료고무로서 플루오로비닐리덴계 고무 100중량부를 사용하고 이에 대하여, 카본 블랙 20 내지 70중량부, 산화아연 5 내지 20중량부, 산화칼슘 5 내지 20중량부, 이염기성아인산염 5 내지 20중량부, 프로세스 오일 5내지 15중량부, 및 트리에틸렌테트라민 2 내지 12 중량부로 포함하는 타이어 가류용 팩킹류 고무 조성물은 내열노화성을 향상시켜 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지하고, 사용수명을 향상시키는 데 효과적이다.
불소고무*카본블랙*내열노화성*보강제

Description

타이어 가류기용 팩킹류 고무조성물{Packing rubber composition for tire curing machine}
본 발명은 타이어 가류기용 팩킹류 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료고무로서 불소계열의 고무를 사용하고, 일정한 콜로이달 특성을 만족하는 카본블랙을 보강제로 사용하고, 기타 첨가제를 포함함으로써 내열노화성을 향상시켜 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지하고, 사용수명을 향상시킨 타이어 가류기용 팩킹류 고무 조성물에 관한 것이다.
타이어 가류를 위해 가류기 내에 타이어 형상을 결정짓는 몰드(mold) 및 브라더(bladder)가 사용된다. 특히 타이어는 여러 컴퍼넌트(component)로 구성되어 있어 각 부위별 가황을 용이하게 하기 위해 브라더 내부에 고온의 열과 높은 압력을 공급하게 된다.
브라더는 몰드에 장착하기 전에 비드링과 클램프링 등의 조립이 필요하며, 조립된 브라더를 가류기 센터포스트에 돌려서 장착 및 탈착하므로 교체 시 많은 노력과 시간이 필요하다. 또한 타이어 가류 시 생산성 및 품도 향상을 위해 브라더 내부로 고온, 고압을 공급하게 되는데 가류 중 브라더 내부의 유체가 새어 나오게 되면, 불량 타이어 발생 및 교체에 따른 생산성 저하가 발행하게 된다.
유체가 새어 나오는 원인은 첫째, 브라더를 장기간 사용에 따른 노화로 브라더에 미세한 구멍(펑크)이 발생함으로서 발생할 수 있으며, 둘째 브라더 조립 시 클램프링과 비드링의 조립 불량으로 인해 틈새 사이로 유체가 샐 수 있으며, 셋째 조립된 브라더를 가류기 센터포스트에 조립시 금속과 금속간의 실링효과를 위해 팩킹류를 사용하게 되는데 팩킹류 조기 파열로 인해서 발생된다.
이중 브라더 펑크나 클램프링과 비드링의 조립 불량은 외관으로 구분되어 가류전 브라더 외관을 확인하여 불량을 방지할 수 있으나, 팩킹류의 경우 브라더 체결시 내부로 가려져 눈으로 식별이 불가하여 팩킹류의 조기 파열로 인한 불량이 항상 존재하는 실정이다.
팩킹(고무링) 불량 시 다량의 제품불량이 발생하고, 기계적 트러블이 많아지게 되며 이에 따른 브라더 교체를 위한 작업자 노동부하 증대, 교체에 따른 생산성 저하 및 몰드 개방(OPEN)에 따른 열 손실로 인해 예열시간 증대 등 많은 손실이 발생한다.
조립된 브라더를 가류기 센터포스트에 장착하기 전에 센터포스트 나사선 홈 및 하측에 팩킹류(고무링)을 끼우고 여기에 다시 나사선 마멸 방지를 위해 오일을 발라준 다음 브라더를 취부하게 되며, 또한 타이어 가류에 필요한 열원공급으로 인해 팩킹류가 고온을 받게 되어 내수증기성, 내유성 및 내열성이 중요하다.
이에 본 발명자는 타이어 가류 시 사용되는 팩킹류의 내열노화성을 향상시켜 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지하여 사용수명을 향상시키는 데 효과적인 고무조성물을 개발하기 위하여 연구하던 중, 원료고무로서 결합력이 강한 C-F 결합 사이에 C-H 결합이 규칙적으로 교차로 배열된 화학구조를 가지는 불소고무를 사용하고, 특정의 콜로이달 특성을 만족하는 카본블랙을 보강제로 포함하는 고무 조성물을 제조한 결과, 결합력이 강한 C-F 단위가 양측으로 C-H 결합을 포위하는 형태로 열적, 화학적으로 안정되게 감싸진 형이 되고 그 때문에 내열노화성이 우수하여 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지할 수 있어 사용수명을 늘릴 수 있어 타이어 가류기에 사용이 적합함을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 팩킹류(고무링)의 내열노화성을 향상시켜 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지하고, 사용수명을 향상시킨 타이어 가류기용 팩킹류 고무 조성물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 가류기용 팩킹류 고무조성물은 원료고무로서 플루오로비닐리덴계 고무 100중량부에 대하여, 카본 블랙 20 내지 70중량부, 산화아연 5 내지 20중량부, 산화칼슘 5 내지 20중량부, 이염기성아인산염 5 내지 20중량부, 프로세스 오일 5내지 15중량부, 및 트리에틸렌테트라민 2 내지 12 중량부로 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 불소고무를 원료고무로 사용하고, 여기에 특정의 콜로이달 특성을 만족하는 카본블랙을 보강제로 첨가하고, 여러 가지 기타 첨가제를 포함하는 타이어 가류용 팩킹류 고무 조성물에 관한 기술이다.
통상의 타이어 가류용 팩킹류 고무조성물의 내열노화성을 향상시키기 위해 원료고무로서 공지의 기술에서는 부틸이나 EPDM 고무를 사용하지만, 내수증기성, 내유성 성능이 저조하며 장기 사용시 고온으로 인해 경화 시, 쉽게 파열되어 기계적 물성저하로 원하는 실링효과를 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 다음 화학식 1로 표시되는 플루오로비닐리덴계 고무를 사용한다.
Figure 112005059070572-PAT00001
상기 식에서 n과 m은 3 내지 60 의 정수이다.
상기와 같은 구조를 가진 불소고무를 원료고무로 사용할 경우, 결합력이 강한 C-F 단위가 양측으로 C-H 결합을 포위하는 형태로 열적, 화학적으로 안정되게 감싸진 형이 되고, 그 때문에 내열성, 내유성, 내수증기성 성능이 향상되며, 고무 의 열 및 고온 스팀에 대한 안정성 및 내유성이 현격히 향상되어 가류 중에 팩킹류의 조기 파괴현상이 개선되어 사용 수명이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 사용수명이 향상되어 브라더 교체 시 이외엔 팩킹류 교체에 따른 노동부하 및 기계적 트러블 감소에 따른 생산성 향상 및 몰드 개방에 따른 열 손실도 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 보강제는 DBP 흡유량이 30 내지 70 cc/100g이고, 질소가스 흡착량이 20 m2/g이하인 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 20 내지 70중량부로 첨가되는 바, 상기한 조건을 만족하는 카본블랙이 첨가되면 고무의 내수증기성, 내유성 및 내열안정성 효과가 있으나 DBP 흡유량이 30 cc/100g미만이거나, 70cc/100g을 초과하는 카본블랙을 사용시 그 효과가 미비하다.
또한 카본블랙의 함량을 원료고무 100중량부에 대하여 20 중량부 미만으로 혼입시 고무의 보강성이 떨어져 쉽게 열에 의해 영구늘음율이 커지게 되어 본래의 기능을 잃게 되며, 70중량부를 초과하여 혼입 시 고무의 모듈러스가 급격히 증가해 열노화에 의해 파열이 용이해 진다.
또한, 본 발명에서는 상기 원료고무 100중량부에 대하여, 산화아연 5 내지 20중량부, 산화칼슘 5 내지 20중량부, 이염기성아인산염 5 내지 20중량부, 프로세스 오일 5 내지 15중량부 및 트리에틸렌테트라민 2 내지 12 중량부를 포함한다.
이하 본 설명을 실시예를 들어 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 비교예 1 내지 3
실시예와 비교예 고무 조성물은 스팀 프레스에서 1차 가황 160℃에서 30분, 2차 가황 250℃에서 24시간 동안 가류 하였고 각각의 고무 조성물은 다음 표 1에 나타내었다.
배합제(함량:중량부) 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
원료고무 불소고무(1) 100 100 100 -
EPDM(2) - - - 100
보강제 카본블랙1(3) 65 15 80 -
카본블랙2(4) - - - 65
프로세스 오일 10 10 10 10
이염기성아인산염 5 5 5 -
산화칼슘 15 15 15 -
산화아연 5 5 5 20
디큐밀페록사이드 - - - 10
트리에틸렌테트라민 3 3 3 -
(주) (1)불소고무 : 플루오로비닐리덴계 고무(듀폰사 제품) (2)EPDM : 금호폴리켐사 제품. (3)카본블랙 1: DBP 흡유량이 30 내지 70cc/100g이고, 질소가스 흡착량이 20m2/g이하인 퍼니스블랙(데구사 제품) (4)카본블랙 2 : DBP 흡유량이 80 cc/100g 이상이고, 질소가스 흡착량이 80m2/g 이상인 퍼니스블랙(데구사 제품)
상기 실시예 및 비교예의 고무조성물로부터 얻어진 타이어의 초기 및 노화 후의 기계적 물성, 피로 특성, 및 영구늘음율을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
(1) 스코치 타임은 무늬 비스코미터로 측정하였다. 무늬 최소치로부터 5포인트 상승될 때까지 걸리는 시간으로 측정된 것으로, 스코치(t5) 값이 클수록 가류안정성이 큰 것을 의미한다.
(2) 인장물성의 측정은 시편을 아령형으로 잘라서 인스트론사에서 제작한 인장시험기로 실시한다. 300% 모듈러스는 시편을 300% 신장시켰을 경우 시편에 작용하는 스트레스를 일컫는다. 신장율(%)은 고무시편이 파괴될 때까지 늘어난 최대길이를 의미하며, 인장강도는 고무시편이 파괴될 때까지의 최대 응력값을 나타낸다. 또한, 경도는 쇼어A 타입으로 측정된 것이다.
(3) 피로물성은 반복굽힘시험에 따라 측정된 것으로, 그 값이 클수록 유리하다. 또한, 내수증기성 개선 여부 확인을 위해 물이 있고 온도가 조절되는 챔버 안에 2주간 넣어 노화시킨 후 반복 굽힘시험에 따라 측정하였다.
(4)영구늘음율은 150% 만큼 늘리고, 일정시간 동안 고정시킨 후에 고정된 부위를 풀어 일정시간 후에 측정하는 방법에 따라 측정된 것으로, 그 값이 클수록 불리한 것이다.
물 성 실시예 1 비교예1 비교예2 비교예3
초기물성 스코치(t5, min) 24.1 31.9 19.4 25.1
경도(쇼어 A) 70 49 87 69
300% 모듈러스 (kgf/㎠) 161 144 198 150
신장율(%) 405 419 328 425
인장강도(kgf/㎠) 205 155 183 193
피로물성 F.F(실온,kcycle) 22.3 24.5 18.9 20.7
F.F(100℃,1일 노화) 19.4 21.9 16.1 18.1
내수증기성 F.F(80℃, 2주 노화) 18.7 18.0 14.2 17.5
150℃ 3일 노화 후 물성 경도(쇼어 A) 77 56 95 78
300% 모듈러스 (kgf/㎠) 177 155 189 181
신장율(%) 322 396 214 310
인장강도(kgf/㎠)1 188 59 127 154
영구늘음율(%) 19 36 23 22
상기 표 2의 결과를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 비교예 1의 경우는 카본블랙이 20 중량부 미만으로 첨가되어 인장강도 및 노화 후 물성이 저조하며, 비교예 2의 경우는 카본블랙이 70중량부를 초과하여 첨가되어 고무의 경도가 높아 노화시 오히려 물성저하가 발생하였으며, 비교예 3의 경우, 본 발명과 같은 불소고무를 포함하지 않고, EPDM을 사용한 경우이다. 따라서, 본 발명과 같이 불소고무를 원료고무로 사용하고, 특정의 조건을 만족하는 카본블랙을 상기 원료고무 100중량부에 대하여 20 내지 70중량부로 포함시 가장 우수한 효과를 보였다. 또한, 본 발명 실시예 1에 따라 제조된 고무조성물의 내수증기성이 비교예에 비해 가장 좋은 결과를 보였다
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 결합력이 강한 C-F 결합을 포함하는 불소고무를 원료고무로 사용하고, 특정의 물성을 만족하는 카본블랙을 보강제를 포함한 결과 타이어 가류용 팩킹류 고무조성물의 내열노화성이 향상되어 가류중 파열되어 브라더 내부의 유체가 새는 것을 방지하고, 사용수명을 향상시키는 데 효과적이다.

Claims (2)

  1. 원료고무로서 플루오로비닐리덴계 고무 100중량부에 대하여, 카본 블랙 20 내지 70중량부, 산화아연 5 내지 20중량부, 산화칼슘 5 내지 20중량부, 이염기성아인산염 5 내지 20중량부, 프로세스 오일 5내지 15중량부, 및 트리에틸렌테트라민 2 내지 12 중량부로 포함하는 타이어 가류용 팩킹류 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 DBP 흡유량이 30 내지 70cc/100g이고, 질소가스 흡착량이 20m2/g 이하인 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 팩킹류 고무 조성물.
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