KR20100021473A - 사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 공기 타이어 - Google Patents

사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 공기 타이어 Download PDF

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KR20100021473A
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잇세이 나카키타
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

천연 고무와 변성 천연 고무로 이루어지는 천연 고무 성분을 포함하는 고무 성분과, 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부∼60 질량부의 실리카, 0.5 질량부∼15 질량부의 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 의해, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하면서, 내구성 등의 사이드월용 고무 조성물에 요망되는 특성의 유지와 가공성 향상의 양립이 가능한 사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 사이드월 고무를 구비함으로써 주행 안전성이 개선된 공기 타이어가 제공된다.

Description

사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 공기 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR SIDE WALL AND PNEUMATIC TIRE UTILIZING THE SAME}
본 발명은, 사이드월용 고무 조성물 및 그 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 관한 것이다.
최근, 환경 문제에 대한 관심의 고조로 인해, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하기 위한 방법이 여러 기술 분야에서 검토되고 있다. 현재 일반적으로 시판되고 있는 타이어는, 전체 중량의 절반 이상이 석유 자원인 원료로 구성되어 있다. 예컨대, 일반적인 승용차용 타이어는, 합성 고무 약 20 질량%, 카본 블랙 약 20 질량%, 연화제, 합성 섬유 등을 포함하고 있기 때문에, 타이어 전체의 약 50 질량% 이상이 석유 자원의 원료로 구성되어 있다. 또한, 타이어용 고무 조성물에는, 점착성의 향상 및 점도의 저감에 의해 가공성을 향상시킬 목적으로, 점착 부여제가 배합되지만, 이 점착 부여제로서도, C5계 수지, C9계 수지, 페놀계 수지 등의 석유 자원 유래의 수지가 일반적으로 이용되고 있다. 그래서, 석유 자원 유래의 원료를 이용하는 경우와 동일 내지 그 이상의 요구 특성을 만족하는, 천연 자원 유래의 원료를 이용한 타이어용 고무의 개발이 요망되고 있다.
여기서, 공업 작업성을 만족하고, 그립성(gripping property)에 우수한 성능 이 얻어지는 트레드 고무 조성물을 제공할 목적으로, 디엔계 고무 100 중량부에 대하여, 테르펜계 수지를 100 중량부∼150 중량부 배합하여 이루어지는 트레드 고무 조성물이 알려져 있다. 또한, 디엔계 고무 성분 중 천연 고무 또는 폴리이소프렌 고무를 50 중량부 이상 포함하고, 특정 동점도(動粘度)의 테르펜 수지를 1 중량부∼50 중량부 배합하여 이루어짐으로써, 석유계 아로마 오일을 대신하는, 환경에 대한 부하가 작은 타이어용 고무 조성물을 제공할 수 있는 기술도 알려져 있다. 또한, 같은 목적으로, 디엔계 고무 성분 중 천연 고무를 50 중량부 이상 포함하고, 실리카를 60 중량% 이상 포함하는 보강성 충전제를 포함하고, 특정한 연화점, 수산기가 및 동점도의 페놀 변성 테르펜 수지를 0.5 중량부∼15 중량부 배합하여 이루어지는 타이어 트레드용 고무 조성물도 알려져 있다. 그러나, 이들 고무 조성물은, 석유계 수지를 배합하지 않고 천연 자원 재료를 많이 배합하여, 환경에 대한 부하를 저감한 것이기는 하지만, 사이드월용 고무 조성물 및 이것에 요구되는 성능에 대해서는 조금도 고려되어 있지 않고, 또한, 가공성은 충분한 것이 아니다.
또한 일본 특허 공개 평성 제11-11106호 공보(특허 문헌 1)에는, 디엔계 고무와 이소부틸렌/p-메틸스티렌 공중합체의 브롬화물로 이루어지는 고무 성분 100 중량부에 대하여, 점착 부여제 1 중량부∼10 중량부를 함유하는 케이스 코드 피복 고무층용 고무 조성물을 이용한 내측 라이너가 없는 튜브리스 타이어(tubeless tire)가 개시되어 있고, 이 점착 부여제로서 테르펜 수지, 로진 유도체가 예시되어 있다. 특허 문헌 1에 따르면, 이러한 고무 조성물을 이용함으로써 다른 타이어 부재와의 접착성이 우수하다고 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2004-2584호 공보(특허 문헌 2)에는, 고무 성분 100 중량부에 대하여, 충전제 40 중량부∼500 중량부 및 레진 15 중량부 이상을 배합한 타이어용 고무 조성물이 개시되어 있고, 이 레진으로서 테르펜 수지, 로진 수지가 예시되어 있다. 특허 문헌 2에 따르면, 이러한 조성으로 함으로써 트레드부에 이용하여 웨트 그립 성능 및 내마모성을 양립할 수 있다고 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-63093호 공보(특허 문헌 3)에는, 천연 고무 및/또는 에폭시화 천연 고무를 80 중량% 이상 포함하는 고무 성분 100 중량부에 대하여, 8 중량부 이상의 레진 및 백색 충전제 80 중량% 이상으로 이루어지는 충전제를 함유하는 트레드용 고무 조성물이 개시되어 있고, 이 레진으로서 테르펜 수지, 방향족 변성 테르펜 수지, 로진 수지가 예시되어 있다. 특허 문헌 3에 따르면, 석유외 자원의 함유율을 높일 수 있고, 종래의 성능을 동등하게 유지할 수 있다고 개시되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1∼3의 어느 곳에 개시된 발명도, 사이드월용 고무 조성물 및 이것에 요구되는 성능에 대해서는 조금도 고려되어 있지 않고, 또한, 가공성은 충분한 것이라고는 말하기 어렵다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제11-11106호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-2584호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2006-63093호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하면서, 내구성 등의 사이드월용 고무 조성물에 요망되는 특성의 유지와 가공성 향상의 양립이 가능한 사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 사이드월 고무를 구비함으로써 주행 안전성이 개선된 공기 타이어를 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 천연 고무와 변성 천연 고무로 이루어지는 천연 고무 성분을 포함하는 고무 성분과, 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부∼60 질량부의 실리카, 0.5 질량부∼15 질량부의 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물에 이용되는 변성 천연 고무는 에폭시화 천연 고무인 것이 바람직하다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물에 있어서의 고무 성분은, 천연 고무 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 대해서도 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명에 따르면, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하면서, 내구성 등의 사이드월용 고무 조성물에 요망되는 특성의 유지와 가공성 향상의 양립이 가능한 사이드월용 고무 조성물 및 그것을 이용한 사이드월 고무를 구비함으로써 주행 안전성이 개선된 공기 타이어를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 공기 타이어의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
(부호의 설명)
1: 타이어 2: 트레드부
3: 사이드월부 3G: 사이드월 고무
4: 비드부 5: 비드 코어
6: 카카스 6a: 카카스 플라이
7: 벨트층 8: 비드 에이펙스 고무
9: 내측 라이너 고무
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 고무 성분과, 그 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부∼60 질량부의 실리카, 0.5 질량부∼15 질량부의 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나를 함유한다. 또한, 본 발명에서 이용되는 고무 성분은, 30 질량%∼70 질량%의 천연 고무(NR)와, 30 질량%∼70 질량%의 변성 천연 고무로 이루어지는 천연 고무 성분(이하, 간단히 「천연 고무 성분」이라고도 함)을 함유한다.
<고무 성분>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물에 있어서, 고무 성분은, 천연 고무 및 변성 천연 고무(ENR)로 이루어지는 천연 고무 성분을 함유한다. 본 발명에서의 고무 성분은, 이러한 천연 고무 성분을 50 질량%∼100 질량%의 범위 내에서 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 이용되는 천연 고무는, 천연 고무로서 알려진 것이면 어떠한 것도 포함되고, 원산지 등은 한정되지 않는다. 이러한 천연 고무는, 시스 1,4 폴리이소프렌을 주체로서 포함하지만, 요구 특성에 따라 트랜스 1,4 폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연 고무에는, 시스 1,4 폴리이소프렌을 주체로서 포함하는 천연 고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과(Sapotaceae)의 고무의 일종인 발라타(balata) 등, 트랜스 1,4 이소프렌을 주체로서 포함하는 천연 고무도 포함된다. 본 발명에서의 천연 고무 성분은, 이러한 천연 고무를 1종 또는 2종 이상(즉 1 성분 또는 2 성분 이상) 포함할 수 있다. 이러한 천연 고무로서는, 예컨대, RSS#3, TSR 등의 등급의 천연 고무를 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명에 이용되는 변성 천연 고무는, 상술한 천연 고무를 변성 또는 정제한 것을 가리키며, 예컨대 에폭시화 천연 고무(ENR), 탈단백 천연 고무(DPNR), 수소화 천연 고무 등을 들 수 있다. 본 발명에서의 천연 고무 성분은, 이러한 변성 천연 고무를 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 상기 중에서도, 본 발명에서의 천연 고무 성분은, 변성 천연 고무로서 에폭시화 천연 고무를 포함하는 것이 바람직하다.
에폭시화 천연 고무는, 천연 고무의 불포화 이중 결합이 에폭시화된 변성 천 연 고무의 일종이며, 극성기인 에폭시기에 의해 분자 응집력이 증대한다. 그 때문에, 천연 고무보다도 유리 전이 온도(Tg)가 높고, 또한 기계적 강도나 내마모성, 내공기 투과성이 우수하다. 이러한 에폭시화 천연 고무로서는, 예컨대 ENR25(쿰풀란 구드리사(Kumpulan Guthrie Berhad) 제조)(에폭시화율: 25%), ENR50(쿰풀란 구드리사 제조)(에폭시화율: 50%) 등의 시판되어 있는 것을 이용해도 좋고, 천연 고무를 에폭시화한 것을 이용해도 좋다. 천연 고무를 에폭시화하는 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 클로로히드린법, 직접 산화법, 과산화수소법, 알킬히드로퍼옥시드법, 과산법 등을 들 수 있다. 과산법으로서는, 예컨대 천연 고무의 에멀젼에 과초산이나 과포름산 등의 유기 과산을 에폭시화제로서 반응시키는 방법을 들 수 있다.
에폭시화 천연 고무(ENR)의 에폭시화율은, 5 몰% 이상이 바람직하고, 25 몰% 이상이 보다 바람직하다. 여기서, 에폭시화율이란, 에폭시화 전의 천연 고무 중의 이중 결합의 전체 수 중 에폭시화된 수의 비율[(에폭시화된 이중 결합의 수)/(에폭시화 전의 이중 결합의 수)]을 의미하며, 예컨대 적정 분석, 핵자기 공명(NMR) 분석 등에 의해 구해진다. 에폭시화 천연 고무(ENR)의 에폭시화율이 5 몰% 미만인 경우, 에폭시화 천연 고무(ENR)의 유리 전이 온도가 낮기 때문에, 그 사이드월용 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 있어서, 원하는 특성이 얻어지기 어려운 경향이 있다. 또한, 에폭시화 천연 고무(ENR)의 에폭시화율은, 65 몰% 이하가 바람직하고, 50 몰% 이하가 보다 바람직하다. 에폭시화 천연 고무(ENR)의 에폭시화율이 65 몰%를 초과하는 경우, 경도가 과도하게 증대되어, 그 사이드월용 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 있어서, 내피로성 등의 원하는 특성이 얻어지기 어려운 경향이 있다.
에폭시화 천연 고무(ENR)로서, 보다 전형적으로는, 에폭시화율 25 몰%의 에폭시화 천연 고무, 에폭시화율 50 몰%의 에폭시화 천연 고무 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 고무 성분 중의 천연 고무 성분의 함유율은 50 질량% 이상인 것이 바람직하다. 고무 성분 중의 천연 고무 성분의 함유율이 50 질량% 미만이면, 석유 자원 유래의 원료의 사용량의 저감 효과가 충분히 얻어지지 않는 경향이 있기 때문이다. 고무 성분 중의 천연 고무 성분의 함유율은, 20 질량% 이상인 것이 바람직하고, 50 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 석유 자원 유래의 원료의 사용량의 저감 효과가 양호한 점에서, 고무 성분 중의 천연 고무 성분의 함유율은 100 질량%인(즉, 고무 성분이 천연 고무 성분으로 이루어짐) 것이 바람직하지만, 예컨대 고무 성분 중의 천연 고무 성분의 함유율을 40 질량% 이하, 나아가서는 20 질량% 이하로 하고, 고무 성분 중의 잔부로서 천연 고무 성분 이외의 고무를 배합해도 좋다.
또한, 고무 성분은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 석유 자원 유래의 고무를 함유해도 좋다. 석유 자원 유래의 고무로서는, 예컨대, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌이소프렌 공중합체 고무, 이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR), 할로겐화부틸 고무(X-IIR), 이소부틸렌과 p-메틸스티렌의 공중합체의 할로겐화물 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 그 사이드월용 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 있어서, 내구성 등의 원하는 특성을 부여할 수 있다는 점에서, SBR, BR, IR이 바람직하다.
<실리카>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은 상술한 고무 성분에 더하여, 실리카를 함유한다. 실리카는, 보강용 충전제로서 기능하는 것이며, 실리카를 배합함으로써, 얻어지는 사이드월 고무의 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 실리카는 석유외 자원 유래이기 때문에, 예컨대 카본 블랙 등의 석유 자원 유래의 보강제를 주된 보강제로서 배합하는 경우와 비교해서, 고무 조성물 중의 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감할 수 있다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 상술한 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부∼60 질량부의 실리카를 함유한다. 실리카의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부 미만인 경우에는, 고무 조성물의 경도가 저하되고, 그 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 있어서, 조종 안정성이 저하되어 버린다. 또한, 실리카의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 60 질량부를 초과하는 경우에는, 그 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어에 있어서, 내피로성이 저하되어 버린다.
실리카는, 습식법에 의해 조제된 것이어도 좋고, 건식법에 의해 조제된 것이어도 좋다. 또한, 바람직한 시판품으로서는, 예컨대, 울트라실 VN2(데구사 제조)(BET 비표면적: 125 ㎡/g), 울트라실 VN3(데구사 제조)(BET 비표면적: 210 ㎡/g) 등을 예시할 수 있다.
<테르펜계 수지, 로진계 수지>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나를 함유한다. 그 중에서도, 테르펜계 수지를 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 복수 종의 테르펜계 수지, 로진계 수지를 함유하고 있어도 좋다.
여기서, 본 명세서 중에서 말하는 「테르펜계 수지」란, 일반적으로 식물의 잎, 나무, 뿌리 등에서 얻어지는 식물 정유(精油)에 포함되는 테르펜 화합물을 주모노머로 하여 중합된 수지를 가리킨다. 테르펜 화합물은, 일반적으로, 이소프렌(C5H8)의 중합체이고, 모노테르펜(C10H16), 세스퀴테르펜(C15H24), 디테르펜(C20H32) 등으로 분류되는 테르펜을 기본 골격으로 하는 화합물이며, 예컨대 α-피넨, β-피넨, 디펜텐, 리모넨, 미르센, 알로오시멘, 오시멘, α-페란드렌, α-테르피넨, γ-테르피넨, 테르피놀렌, 1,8-시네올, 1,4-시네올, α-테르피네올, β-테르피네올, γ-테르피네올, 캄펜, 트리시클렌(tricyclene), 사비넨(sabinene), 파라멘타디엔류(paramenthadienes), 카렌류 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 테르펜계 수지에는, 상술한 테르펜 화합물을 원료로 하는, 예컨대 α-피넨 수지, β-피넨 수지, 리모넨 수지, 디펜텐 수지, β-피넨/리모넨 수지 등의 테르펜 수지 외에, 테르펜 화합물과 방향족 화합물을 원료로 하는 방향족 변성 테르펜 수지, 테르펜 화합물과 페놀계 화합물을 원료로 하는 테르펜페놀 수지, 테르펜 수지에 수소 첨가 처리한 수소 첨가 테르펜 수지도 포함된다. 여기서, 본 발명에서의 방향족 테르펜 수지의 원료가 되는 방향족 화합물로서는, 예컨대 스 티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 디비닐톨루엔 등을 들 수 있고, 또한, 테르펜페놀 수지의 원료가 되는 페놀계 화합물로서는, 예컨대 페놀, 비스페놀 A, 크레졸, 크실레놀 등을 들 수 있다.
이러한 테르펜계 수지로서는, 예컨대 PX300N(야스하라 케미컬(주) 제조) 등의 시판품을 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 명세서 중에서 말하는 「로진계 수지」는, 송지(松脂)를 가공함으로써 얻어지는, 아비에트산, 네오아비에트산, 파라스트린산(parastrinic acid), 레보피마르산(levopimaric acid), 피마르산, 이소피마르산, 데히드로아비에트산 등의 수지산을 주성분으로 하는 검 로진(gum rosin), 우드 로진, 톨유 로진 등의 천연산의 로진 수지(중합 로진) 외에, 수소 첨가 로진 수지, 말레산 변성 로진 수지, 로진 변성 페놀 수지 등의 변성 로진 수지, 로진글리세린에스테르 등의 로진에스테르, 로진 수지를 불균화(不均化)함으로써 얻어지는 불균화 로진 수지 등도 포함한다.
이러한 로진계 수지로서는, 예컨대, 톨유 로진 TP90B(하리마 가세이(주) 제조) 등의 시판품을 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 상술한 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나(특히 테르펜계 수지)를, 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.5 질량부∼15 질량부 함유한다.
<실란 커플링제>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 상술한 바와 같이 실리카를 함유하는 데, 이 실리카와 함께, 실란 커플링제를 배합하는 것이 바람직하다. 실란 커플링제로서는, 종래부터 공지된 실란 커플링제를 이용할 수 있고, 예컨대, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)테트라설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)테트라설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)트리설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)트리설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)트리설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)트리설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)트리설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)디설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)디설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)디설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)디설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)디설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라설파이드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라설파이드, 2-트리메톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필벤조티아졸테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드 등의 설파이드계; 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란, 2-메르캅토에틸트리메톡시실란, 2-메르캅토에틸트리에톡시실란 등의 메르캅토계; 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등의 비닐 계; 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노계; γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 등의 글리시독시계; 3-니트로프로필트리메톡시실란, 3-니트로프로필트리에톡시실란 등의 니트로계; 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 2-클로로에틸트리메톡시실란, 2-클로로에틸트리에톡시실란 등의 클로로계; 등을 들 수 있다. 이들 실란 커플링제는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.
상기 중에서도, 가공성이 양호하다는 이유에서, Si69(데구사 제조)(비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드), Si266(데구사 제조)(비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드) 등이 바람직하게 이용된다.
<카본 블랙>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 보강제로서 카본 블랙을 더 함유하는 것이 바람직하다. 카본 블랙을 배합함으로써, 사이드월용 고무 조성물에 양호한 기계적 강도가 부여되지만, 카본 블랙은 일반적으로 석유 자원 유래이기 때문에, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하기 위해서는, 카본 블랙의 배합량은, 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부 이하, 나아가서는 3 질량부 이하, 더 나아가서는 2 질량부 이하인 것이 바람직하다. 한편, 카본 블랙을 배합함에 따른 기계적 강도의 향상 효과를 양호하게 얻는 점에서는, 카본 블랙의 배합량이, 고무 성분 100 질량부에 대하여 10 질량부 이상인 것이 바람직하고, 15 질량부 이상인 것이 보다 바람직하다.
카본 블랙의 바람직한 시판품으로서는, 예컨대, 쇼블랙 N220(캐보트 재팬(주) 제조) 등을 예시할 수 있다.
<그 외의 배합제>
본 발명의 사이드월용 고무 조성물에는, 상기한 성분 이외에도, 종래 고무 공업에서 사용되는 다른 배합제, 예컨대 가황제, 스테아린산, 가황 촉진제, 가황 촉진 조제, 오일, 경화 레진, 왁스, 노화 방지제 등을 배합해도 좋다.
가황제로서는, 유기 과산화물 또는 유황계 가황제를 사용하는 것이 가능하고, 유기 과산화물로서는, 예컨대, 벤조일퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3 또는 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 디쿠밀퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤젠 및 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠이 바람직하다. 또한, 유황계 가황제로서는, 예컨대, 유황, 모르폴린디설파이드 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서는 유황이 바람직하다. 이들 가황제는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.
가황 촉진제로서는, 설펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르바민산계, 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 또는, 크산테이트계 가황 촉진제 중 적어도 하나를 함유하는 것을 사용하는 것이 가능하다. 설펜아미드계로서는, 예컨대 CBS(N-시클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드), TBBS(N-tert-부틸-2-벤조티아질설펜아미드), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질설펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸설펜아미드 등의 설펜아미드계 화합물 등을 사용할 수 있다. 티아졸계로서는, 예컨대 MBT(2-메르캅토벤조티아졸), MBTS(디벤조티아질디설파이드), 2-메르캅토벤조티아졸의 나트륨염, 아연염, 구리염, 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)메르캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸-4-모르폴리노티오)벤조티아졸 등의 티아졸계 화합물 등을 사용할 수 있다. 티우람계로서는, 예컨대 TMTD(테트라메틸티우람디설파이드), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 등의 티우람계 화합물을 사용할 수 있다. 티오우레아계로서는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 등의 티오요소 화합물 등을 사용할 수 있다. 구아니딘계로서는, 예컨대 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 등의 구아니딘계 화합물을 사용할 수 있다. 디티오카르바민산계로서는, 예컨대 에틸페닐디티오카르바민산아연, 부틸 페닐디티오카르바민산아연, 디메틸디티오카르바민산나트륨, 디메틸디티오카르바민산아연, 디에틸디티오카르바민산아연, 디부틸디티오카르바민산아연, 디아밀디티오카르바민산아연, 디프로필디티오카르바민산아연, 펜타메틸렌디티오카르바민산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실(또는 옥타데실)이소프로필디티오카르바민산아연, 디벤질디티오카르바민산아연, 디에틸디티오카르바민산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르바민산피페리딘, 디메틸디티오카르바민산셀레늄, 디에틸디티오카르바민산텔루륨, 디아밀디티오카르바민산카드뮴 등의 디티오카르바민산계 화합물 등을 사용할 수 있다. 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계로서는, 예컨대 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 등의 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 화합물 등을 사용할 수 있다. 이미다졸린계로서는, 예컨대 2-메르캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물 등을 사용할 수 있다. 크산테이트계로서는, 예컨대 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들 가황 촉진제는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.
가황 촉진 조제로서는, 예컨대 산화아연, 스테아린산 등을 사용할 수 있다.
노화 방지제로서는, 아민계, 페놀계, 이미다졸계, 카르바민산 금속염 등을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 스테아린산 금속염을 함유해도 좋다. 스테아린산 금속염으로서는, 스테아린산마그네슘, 12-히드록시스테아린산마그네슘, 스테아린산칼슘, 12-히드록시스테아린산칼슘, 스테아린산바륨, 12-히드록시스테아 린산바륨, 스테아린산아연, 12-히드록시스테아린산아연 등을 들 수 있다. 스테아린산 금속염 중에서도, 내열성 개량 효과 및 에폭시화 천연 고무와의 상용성(相溶性)의 관점에서, 스테아린산알칼리토류 금속염이 바람직하고, 스테아린산칼슘, 12-히드록시스테아린산칼슘, 스테아린산바륨, 12-히드록시스테아린산바륨이 보다 바람직하다.
오일로서는, 프로세스 오일, 식물 유지, 또는 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 프로세스 오일로서는, 파라핀계 프로세스 오일, 나프텐계 프로세스 오일, 방향족계 프로세스 오일 등을 예시할 수 있다. 식물 유지로서는 피마자유, 면실유, 아마인유, 유채 기름, 대두유, 팜유, 야자유, 낙화생유, 파인 오일, 파인 타르, 톨유, 콘유, 미강유, 홍화유, 참기름, 올리브유, 해바라기유, 팜핵유, 동백유, 호호바유, 마카다미아너트유, 사플라워유, 동유(桐油) 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 석유 자원 유래의 원료의 사용량을 저감하면서, 내구성 등의 사이드월용 고무 조성물에 요망되는 특성의 유지와 가공성 향상의 양립이 가능해진 것이다. 여기서, 향상된 「가공성」이란, JIS-T 9233의 규정에 준거하여, 피크마(PICMA) 택 테스터((주)도요 세이키 세이사쿠쇼 제조)를 이용하여 측정된(측정 조건 등의 상세한 것은 후술) 미가황 고무 조성물의 점착력으로부터 하기 계산식에 의해 산출된 점착성 지수가 105 이상(더 적합하게는 110 이상)인 것을 말한다.
·점착성 지수
=(본 발명의 고무 조성물의 점착력/기준 배합 고무 조성물의 점착력)×100
또한, 상기 계산식 중의 기준 배합 고무 조성물은, 테르펜계 수지, 로진계 수지를 함유하지 않는 것 이외에는 본 발명의 고무 조성물과 동일한 조성으로 배합된 고무 조성물을 가리킨다.
본 발명은 또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 사이드월용 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어도 제공한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 공기 타이어의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 공기 타이어(1)는, 트레드부(2)와, 그 트레드부(2)의 양단으로부터 타이어 반경 방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부(3)와, 각 사이드월부(3)의 내측단에 위치하는 비드부(4)를 구비한다. 또한 비드부(4, 4) 사이에는 카카스(6)가 걸쳐지고, 이 카카스(6)의 외측이며 또한 트레드부(2) 내에는 후프 효과(hoop effect)를 가지고 트레드부(2)를 보강하는 벨트층(7)이 배치된다.
상기 카카스(6)는, 카카스 코드를 타이어 적도(CO)에 대하여, 예컨대 70°∼90°의 각도로 배열하는 1장 이상의 카카스 플라이(6a)로 형성되고, 이 카카스 플라이(6a)는, 상기 트레드부(2)로부터 사이드월부(3)를 경유하여 비드부(4)의 비드 코어(5) 둘레에서 타이어 축 방향의 내측으로부터 외측으로 접혀 고정된다.
상기 벨트층(7)은, 벨트 코드를 타이어 적도(CO)에 대하여, 예컨대 40°이하의 각도로 배열한 2장 이상의 벨트 플라이(7a)로 이루어지고, 각 벨트 코드가 플라이 사이에서 교차하도록 방향을 다르게 하여 중첩 배치되어 있다. 또한, 필요에 따라 벨트층(7)의 양단부의 리프팅을 방지하기 위한 밴드층(도시하지 않음)을, 벨트층(7)의 적어도 외측에 설치해도 좋고, 이때 밴드층은, 저모듈러스의 유기 섬유 코 드를, 타이어 적도(CO)와 대략 평행하게 나선형으로 감은 연속 플라이로 형성한다.
또한 비드부(4)에는, 상기 비드 코어(5)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 비드 에이펙스 고무(8)가 배치되고, 카카스(6)의 내측에는, 타이어 내강면(內腔面)을 이루는 내측 라이너 고무(9)가 인접 설치되며, 카카스(6)의 외측은, 클린치 고무(4G) 및 사이드월 고무(3G)로 보호된다. 본 발명의 사이드월용 고무 조성물은, 상기 사이드월 고무(3G)에 사용되는 것이다.
또한 도 1에는, 승용차용 공기 타이어에 대해서 예시하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 승용차용, 트럭용, 버스용, 중차량용 등, 각종 차량의 용도에 대하여 이용되는 공기 타이어를 제공한다.
본 발명의 공기 타이어는, 본 발명의 사이드월용 고무 조성물을 이용하여, 종래부터 공지된 방법에 의해 제조된다. 즉, 상술한 필수 성분, 및 필요에 따라 배합되는 그 외의 배합제를 함유하는 사이드월용 고무 조성물을 혼련하고, 미가황의 단계에서 타이어의 사이드월 고무의 형상에 맞춰 압출 가공하며, 타이어의 다른 부재와 함께, 타이어 성형기 상에서 통상의 방법으로 성형함으로써, 미가황 타이어를 형성한다. 이 미가황 타이어를 가황기 속에서 가열 가압함으로써, 본 발명의 타이어를 얻을 수 있다.
이러한 본 발명의 공기 타이어는, 사이드월 고무에 있어서의 석유 자원 유래의 성분의 함유 비율이 보다 저감되어, 자원 절약 및 환경 보호에 대한 배려가 충분히 이루어져 있고, 양호한 물리적 특성의 유지와 가공성의 향상이 양립된 고무 조성물이 사용되고 있기 때문에, 지구 환경에 친화적인 「에코 타이어」이며, 가공 성이 개선되고, 또한 원하는 특성을 갖는다.
이하에 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
<실시예 1 및 비교예 1, 2>
표 1에 나타내는 배합 처방에 따라, 고베 세이코쇼(주) 제조 1.7 L 밴버리 믹서를 이용하여, 유황 및 가황 촉진제를 제외한 배합 성분을 충전율이 58%가 되도록 충전하고, 회전수 80 rpm으로 140℃에 도달할 때까지 3분간 혼련하였다. 이어서, 얻어진 혼련물에 유황 및 가황 촉진제를 표 1에 나타내는 배합량으로 첨가한 후, 오픈롤을 이용해서, 80℃에서 5분간 혼련하여, 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 배합의 미가황 고무 조성물을 얻었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2
배합량(질량부) 천연 고무 80 80 80
에폭시화 천연 고무 20 20 20
카본 블랙 5 5 5
실리카 45 45 45
실란 커플링제 3.6 3.6 3.6
오일 8 8 8
수지(1) - 3 -
수지(2) 3 - -
왁스 1.2 1.2 1.2
노화 방지제 2.4 2.4 2.4
스테아린산 1 1 1
산화아연 3 3 3
유황 1.0 1.0 1.0
가황 촉진제 2.0 2.0 2.0
고무 가공성 접착성 119 100 52
실시예 및 비교예에서 사용한 각종 배합 성분의 상세한 것은 이하와 같다.
(1) 천연 고무(NR): RSS#3(테크 비 헝(Teck Bee Hung)사 제조)
(2) 에폭시화 천연 고무(ENR): ENR25(쿰풀란 구드리사 제조)(에폭시화율: 25%)
(3) 카본 블랙: 쇼블랙 N220(캐보트 재팬(주) 제조)
(4) 실리카: 울트라실 VN3(데구사사 제조)
(5) 실란 커플링제: Si69(데구사사 제조)
(6) 오일: NH60(이데미쯔 고산(주) 제조)
(7) 수지(1): 마루카레츠 T100AS(마루젠 세키유 가가쿠(주) 제조)
(8) 수지(2): 테르펜 수지 PX300N(야스하라 케미컬(주) 제조)
(9) 왁스: 선녹 왁스(Sunnoc Wax)(오우치 신코 가가쿠 고교(주) 제조)
(10) 노화 방지제: 노크락(Nocrac) 6C(오우치 신코 가가쿠 고교(주) 제조)(N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민))
(11) 스테아린산: 키리(桐)(니혼 유시(주) 제조)
(12) 산화아연: 아연화(亞鉛華)(미쯔이 긴조쿠 고교(주) 제조)
(13) 유황: 분말 유황(쯔루미 가가쿠(주) 제조)
(14) 가황 촉진제: 녹셀러(Nocceler) NS(오우치 신코 가가쿠 고교(주) 제조)
실시예 및 비교예에서 얻어진 미가황 고무 조성물에 대해서, 이하의 시험을 행하였다. 표 1에는 시험 결과에 대해서도 아울러 나타내고 있다.
(점착성 시험)
JIS-T 9233의 규정에 준거하여, 피크마 택 테스터((주)도요 세이키 세이사쿠쇼 제조)를 이용하여, 측정 온도 23℃, 하중 4.9 N, 방치 시간 10초, 박리 속도 30 ㎜/분의 조건하에서, 미가황 고무 조성물의 점착력[N]을 측정하였다. 또한, 기준 배합 고무 조성물로서 비교예 1의 고무 조성물의 점착성 지수를 100으로 하여, 하기 계산식에 의해, 점착력을 지수 표시하였다.
·점착성 지수=(각 실시예, 각 비교예의 점착력/기준 배합의 점착력)×100
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (4)

  1. 천연 고무와 변성 천연 고무로 이루어지는 천연 고무 성분을 포함하는 고무 성분과, 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부∼60 질량부의 실리카, 0.5 질량부∼15 질량부의 테르펜계 수지 및 로진계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 사이드월용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 변성 천연 고무가 에폭시화 천연 고무인 사이드월용 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고무 성분이 상기 천연 고무 성분으로 이루어지는 사이드월용 고무 조성물.
  4. 제1항에 기재된 고무 조성물을 이용한 사이드월 고무를 구비하는 공기 타이어.
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