KR20120057077A - 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 - Google Patents

재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로서, 천연고무 60 내지 70 중량부, 스티렌 부타디엔 고무 10 내지 15 중량부, 및 부타디엔 고무 15 내지 20 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 질소흡착 비표면적이 70 내지 100m2/g이고, DBP 흡유량이 90 내지 115cc/100g이고, 틴트 값이 95 내지 115인 카본블랙 30 내지 50 중량부, 점착성 레진 8 내지 10 중량부, 가류제 2 내지 5 중량부, 그리고 디티오카르밤산계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부, 티아졸계 가류촉진제 0.5 내지 1.5 중량부 및 구아디닌계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함한다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 저온 가류 특성이 우수하고, 친환경 용매에 대한 용해성이 높으면서 점착성과 점착 유지 능이 높다.

Description

재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어{CEMENT RUBBER COMPOSITION FOR COLD CURE OF REPRODUCTION TIRE AND TIRE MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 가류 특성이 우수하고, 친환경 용매에 대한 용해성이 높으면서 점착성과 점착 유지 능이 높은 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어에 관한 것이다.
재생 타이어는 트레드가 마모된 타이어에 새로운 트레드 고무를 가류에 의해 밀착시킨 것으로, 고온 경화(Hot Cure)와 저온 경화(Cold Cure)의 두 가지 재생 방식이 있다.
고온 경화는 마모된 타이어(케이스)에 미가류된 새로운 트레드 고무를 붙이고 이를 패턴이 조각된 금형(Mold)에서 약 130℃ 이상의 고온의 가류 조건에서 제조하는 방식이며, 저온 경화는 마모된 타이어에 이미 패턴 형상이 가류되어 완성된 새로운 트레드 고무를 120℃ 이하의 저온 가류 조건에서 제조하는 방식이다.
이와 같이 저온 경화 재생 제조 방식은 새로운 트레드부와 마모된 타이어에 각각 풀 고무를 칠하고 건조하는 과정을 통하여 표면에 점착성이 높은 고무 피막을 형성하게 되고, 이로써 성형시 상호간에 접착력을 높여 가공 및 가류가 가능하게 된다.
또한, 고온 경화는 미가류물인 트레드 고무를 가류시키기 위해 고온의 온도를 부여할 수 있는 스팀식 가류기 또는 전기 가류기를 사용하는 것과 달리, 저온 경화는 트레드 고무가 이미 가류되어 있기 때문에 마모된 타이어와 이미 가류되어진 트레드와의 접착만이 필요하므로 저온에서 장시간 가류가 가능한 챔버 타입(Chamber Type)의 가류기를 사용한다.
상기 고온 경화 방식은 고온을 부여할 수 있기에 제조 과정상 미가류가 발생할 수 있는 가능성이 적고 이에 따라 쿠션 검(Cushion Gum) 컴파운드의 가류 시간도 고온에 맞게 설정해야 한다. 그러나, 저온 경화 방식은 저온에서 가류되므로 케이스와 가류되어진 새로운 트레드에 도포된 풀 고무의 미가류 발생 가능성이 높아 트레드와 케이스간 가류에 의해 접착이 되기 위해서는 가류 시간이 저온 조건이 적합하게 설정되어야 하며, 적절한 촉진제를 사용하여 저온에서도 가류가 가능하도록 배합비를 조절하여야 한다.
한편, 상기 풀 고무는 용매(Solvent)에 대한 용해성이 높아야 하며, 풀칠 후 건조 및 보관 과정을 거친 후에도 접착성 유지 능력이 높아야 한다. 그리고, 상기 풀 고무에 사용하는 용매는 유해 물질을 포함하지 않은 친 환경성 또한 고려되어야 한다.
본 발명의 목적은 저온 가류 특성이 우수하고, 친환경 용매에 대한 용해성이 높으면서 점착성과 점착 유지 능이 높은 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 천연고무 60 내지 70 중량부, 스티렌 부타디엔 고무 10 내지 15 중량부, 및 부타디엔 고무 15 내지 20 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 질소흡착 비표면적이 70 내지 100m2/g이고, DBP 흡유량이 90 내지 115cc/100g이고, 틴트 값이 95 내지 115인 카본블랙 30 내지 50 중량부, 점착성 레진 8 내지 10 중량부, 가류제 2 내지 5 중량부, 그리고 디티오카르밤산계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부, 티아졸계 가류촉진제 0.5 내지 1.5 중량부 및 구아디닌계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함한다.
상기 점착성 레진은 p-터트-부틸-페놀 포름알데하이드 수지, p-터트-옥틸-페놀 포름알데하이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 디티오카르밤산계 가류촉진제는 디부틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 티아졸계 가류촉진제는 촉진제인 디벤조티아질 디설파이드, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 구아니딘계 촉진제인 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 이용하여 제조한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 원료고무 100 중량부, 질소흡착 비표면적이 70 내지 100m2/g이고, DBP 흡유량이 90 내지 115cc/100g이고, 틴트 값이 95 내지 115인 카본블랙 30 내지 50 중량부, 점착성 레진 8 내지 10 중량부, 가류제 2 내지 5 중량부, 그리고 디티오카르밤산계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부, 티아졸계 가류촉진제 0.5 내지 1.5 중량부 및 구아디닌계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함한다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 케이스와 트레드 사이의 접착 성능을 확보하기 위해, 원료고무에 특정 콜로이드 특성(Colloidal Properties)을 가지는 카본블랙 일정량과 접착력 향상을 위한 점착성 레진(Tackifier) 및 저온 가류 조건에 필요한 가류계를 가지며, 용매에 대한 용해성이 양호하다.
상기 원료고무는 천연고무 60 내지 70 중량부, 스티렌 부타디엔 고무 10 내지 15 중량부, 및 부타디엔 고무 15 내지 20 중량부를 포함한다. 상기 재생 타이어 저온 경화용 풀 고무 조성물은 점착성 향상을 위해 상기 원료고무로 천연고무를 주로 사용한다. 다만, 상기 천연고무는 높은 미가공 강도(Green Strength)로 인하여 건조 및 성형물 보관 과정에서 스웰(Swell) 및 결정화 현상 발생으로 오히려 점착성을 저해하는 원인으로 작용할 수도 있다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 천연고무의 미가공 강도에 의한 스웰 및 결정화 현상 발생을 효과적으로 낮추어 주기 위하여, 점착성이 양호하고 치수 안정성이 높은 부타디엔 고무와 스티렌 부타디엔 고무를 포함하는 합성고무를 30 내지 40 중량부 포함한다.
이때, 상기 합성고무의 함량이 30 중량부 미만이면 천연고무의 미가공 강도에 의한 스웰 및 결정화 현상 방지 효과가 잘 나타나지 않을 수 있으며, 40 중량부를 초과하면 점착 성능이 저하되고 용매에 대한 용해성이 크게 저하될 수 있다.
일반적으로, 스티렌 부타디엔 고무는 BTX 성분(벤젠, 톨루엔, 크실렌) 함유량이 높은 용매에 대한 용해성이 높으나, 현재는 환경적인 문제로 인하여 그 사용량을 최소화 해야 하는 물질이므로, 이를 포함하지 않는 친환경 용매에 대해서는 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 높아짐에 따라 용해성을 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 함량은 15 내지 20 중량부인 것이 바람직하며, 여기에 스티렌 부타디엔 고무 대비 용해성과 점착성이 다소 양호한 부타디엔 고무를 15 내지 20 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 상기 합성고무의 함량이 높아짐에 따라 부족한 점착력 성능의 보완을 위해 p-터트-부틸-페놀 포름알데하이드 수지, p-터트-옥틸-페놀 포름알데하이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 8 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 저온 가류를 위해 황 2 내지 5 중량부를 사용하는데, 이때 유황은 불용성 유황 또는 유황을 사용하여 접착력을 유지할 수 있다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 저온 가류용 컴파운드이기 때문에 저온에서도 짧은 가류시간을 가져가야 하므로, 초촉진제인 디티오카르밤산(dithiocarbamate)계 가류촉진제 이외에 티아졸(thiazole)계 가류촉진제와 구아디닌(guanidine)계 가류촉진제의 3가지를 병용 사용한다.
상기 디티오카르밤산계 가류촉진제로는 디부틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 0.1 내지 0.5 중량부로 사용 가능하고, 상기 티아졸계 가류촉진제로는 디벤조티아질 디설파이드, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 0.5 내지 1.5 중량부로 사용 가능하고, 상기 구아니딘계 촉진제인 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 0.1 내지 0.5 중량부로 사용 가능하다.
상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 소량의 촉진제를 사용하지만 세가지 촉진제를 병용 사용함으로써 저온 가류 시간을 상당히 단축시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 이용하여 제조된다. 상기 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 이용하여 타이어를 제조하는 방법은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.
상기 타이어는 트럭 타이어 또는 버스 타이어 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 레디얼 타이어인 것이 바람직하다.
본 발명의 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물은 저온 가류 특성이 우수하고, 친환경 용매에 대한 용해성이 높으면서 점착성과 점착 유지 능이 높다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 고무 조성물의 제조]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 하기의 실시예 및 비교예에 따른 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 제조하였다. 상기 고무 조성물의 제조는 통상의 고무 조성물의 제조방법에 따랐다.
하기 표 1에서, 비교예 1은 티아졸계 가류촉진제를 사용하지 않는 경우이며, 비교예 2는 구아니딘계 촉진제를 사용하지 않은 경우이며, 비교예 3 내지 5는 각각 스티렌 부타디엔 고무 또는 부타디엔 고무를 사용하지 않거나 과량 사용한 경우이다.
배합제 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
천연고무 65 65 65 100 40 90
스티렌 부타디엔 고무 15 15 15 - 30 10
부타디엔 고무 20 20 20 - 30 -
카본블랙(1) 36 36 36 36 36 36
산화아연 3 3 3 3 3 3
스테아린산 2 2 2 2 2 2
프로세스 오일 10 10 10 10 10 10
점착성 레진(2) 8 8 8 8 8 5
노화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3
불용성 유황 3 3 3 3 3 3
촉진제 1(3) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
촉진제 2(4) 1.0 1.3 - 1.0 1.0 1.0
촉진제 3(5) 0.3 - 1.3 0.3 0.3 0.3
(단위: 중량부)
(1) 카본블랙: 질소흡착 비표면적이 70 내지 100m2/g이고, DBP 흡유량이 90 내지 115cc/100g이고, 틴트 값이 95 내지 115인 카본블랙.
(2) 점착성 레진: p-터트-옥틸-페놀 포름알데하이드
(3) 촉진제 1: 디부틸디티오카르밤산아연
(4) 촉진제 2: 디벤조티아질 디설파이드
(5) 촉진제 3: 디페닐구아니딘
※ 풀 고무 제조용 용매: HV-250(BTX 함량이 환경기준치 이하인 친환경 용매임)
[실험예: 제조된 고무 조성물의 물성 측정]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고무 조성물을 이용하여 가류 시간, 물성 및 부착력을 측정하였으며, 저온 경화용 챔버(Chamber)를 이용해 100℃에서 가류하여 버스용 타이어(11R22.5)를 제조하여 실내 내구성을 평가하고 실시예를 기준으로 지수화하였다(Index 수치는 값이 높을수록 성능이 유리함을 나타냄). 상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
배합제 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
100% 모듈러스(kg/cm2) 19 16 17 18 19 18
t30 / t90 0.5/2.4 1.4/6.2 2.0/8.3 0.4/2.2 0.7/3.1 0.4/2.3
부착력(Index) 100 65 42 93 97 98
실내내구(hr) 71 44 25 58 61 67
용매 용해도 (Index) 100 100 101 125 63 107
점착력(Index) 100 99 101 82 90 102
수축율(Index) 100 100 98 79 107 83
※ 상기 표 2의 물성 결과는 150℃에서 가류한 물성 결과이며, 부착력 및 내구용 타이어 제조는 100℃에서 가류하였다. 점착력은 풀 고무의 접착(tack) 성능이고, 수축율은 풀 고무의 수축 정도를 나타낸 것으로, 2일 경과 후 측정한 값을 지수화(Index)한 수치이다.
상기 표 2를 참조하면, 물성 평가 결과 모듈러스 수준은 실시예가 비교예 대비 동등 이상의 수준이었으며, 가류 시간은 비교예보다 실시예가 매우 짧아 저온 가류에 적합함을 알 수 있다.
또한, 부착력 평가 및 내구 시험 결과도 비교예 대비 실시예가 우수한 결과를 보임을 알 수 있다. 용해도 면에서 스티렌 부타디엔 고무를 사용하지 않는 비교예 3의 경우가 유리한 경향을 보이나 경시 점착력의 저하가 나타나며, 비교예 4는 용해도가 크게 떨어지고, 비교예 5는 수축율이 크게 떨어짐을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

  1. 천연고무 60 내지 70 중량부, 스티렌 부타디엔 고무 10 내지 15 중량부, 및 부타디엔 고무 15 내지 20 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부,
    질소흡착 비표면적이 70 내지 100m2/g이고, DBP 흡유량이 90 내지 115cc/100g이고, 틴트 값이 95 내지 115인 카본블랙 30 내지 50 중량부,
    점착성 레진 8 내지 10 중량부,
    가류제 2 내지 5 중량부, 그리고
    디티오카르밤산계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부, 티아졸계 가류촉진제 0.5 내지 1.5 중량부 및 구아디닌계 가류촉진제 0.1 내지 0.5 중량부
    를 포함하는 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점착성 레진은 p-터트-부틸-페놀 포름알데하이드 수지, p-터트-옥틸-페놀 포름알데하이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디티오카르밤산계 가류촉진제는 디부틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 티아졸계 가류촉진제는 촉진제인 디벤조티아질 디설파이드, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 구아니딘계 촉진제인 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물을 이용하여 제조한 타이어.
KR1020100118651A 2010-11-26 2010-11-26 재생 타이어의 저온 경화용 풀 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어 KR20120057077A (ko)

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