KR20140068870A - 타이어 외층용 고무 조성물 및 공기 타이어 - Google Patents

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Abstract

넓은 환경 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻을 수 있으면서 변색을 양호하게 억제할 수 있는 타이어 외층용 고무 조성물, 및 이것을 이용한 공기 타이어를 제공한다. 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸(normal alkanes)과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 포함하며, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 0.7∼3.5 질량부, 상기 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 상기 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량이 1.5∼3 질량부인 타이어 외층용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어 외층용 고무 조성물 및 공기 타이어{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE OUTER LAYER, AND PNEUMATIC TIRE}
본 발명은, 타이어 외층용 고무 조성물, 및 그것을 이용한 공기 타이어에 관한 것이다.
타이어의 트레드나 사이드월 등의 고무 조성물에는, 오존 열화나 산화 열화, 열분해 열화를 방지하기 위해 왁스 등이 배합되어 있다. 배합된 왁스는, 고무 표면으로 배어 나와 고무 표면에 막을 형성함으로써, 물리적으로 오존, 산소, 유해 기체의 자극으로부터 고무를 보호할 수 있다.
저온 지역이나 온대 지역에서는, 왁스가 블룸(bloom)하기 어려워 내오존성을 확보하는 것이 어렵다. 이 때문에, 종래 공지의 왁스를 변색의 억제가 가능한 양으로 배합하면, 온대 지역의 동계 등 저온 환경에서의 내오존성이 부족해지는 경우가 있다. 한편, 고온 지역에서는, 고무의 분자 운동이 활발하기 때문에, 왁스가 블룸하기 쉬워 내오존성을 확보하기 쉽지만, 타이어 표면이 하얗게 변색되기 쉽다. 이와 같이, 한대∼열대라는 넓은 온도 영역에서, 우수한 내오존성을 얻으면서, 백변색을 억제하는 것은 어렵다.
특히 실리카 배합 트레드 고무의 경우, 금형 내에서의 가황중의 상태에 비하여, 가황, 상온으로의 냉각후, 트레드 고무의 체적이 수축되기 쉬워, 타이어 사용 공기압을 충전하기 전, 혹은 충전한 후에, 트레드홈 바닥에 인장 변형이 생기기 쉽다. 고무가 인장된 상태가 되면, 오존 어택을 받기 쉬운 상태가 되어, 트레드 그루브 크랙(TGC)이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 내오존성, 백변색성을 양립시키는 것이 중요하다.
또, 내오존성을 개선하는 방법으로서, 노화 방지제 3PPD를 사용하는 방법이 알려져 있지만, 6PPD나 6QDI에 비하여 블룸하기 쉬워, 저온 환경에서의 내오존성을 개선할 수 있지만, 휘발성이 높아 금방 줄어들기 때문에, 내오존성을 장기간 확보하는 것이 어렵다.
특허문헌 1에서는, 특정한 왁스를 배합하는 것이 제안되어 있지만, 저온 지역이나 온대 지역 동계에서의 내오존성에 관해서는 개선의 여지가 크며, 넓은 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻으면서, 변색을 억제할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2011-116847호 공보
본 발명은 상기 과제를 해결하여, 넓은 환경 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻을 수 있고, 변색을 양호하게 억제할 수 있는 타이어 외층용 고무 조성물, 및 이것을 이용한 공기 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸(normal alkanes)과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 포함하며, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 0.7∼3.5 질량부, 상기 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 상기 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량이 1.5∼3 질량부인 타이어 외층용 고무 조성물에 관한 것이다.
상기 타이어 외층용 고무 조성물은, 상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 탄소수 48 이상의 각 노르말 알칸을 합계 0.1 질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다.
상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 0.9∼2.4 질량부인 것이 바람직하다. 상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 프로세스 오일을 15 질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다.
상기 타이어 외층용 고무 조성물은, 트레드, 사이드월, 윙 및 클린치 에이펙스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종으로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 고무 조성물을 이용하여 제작한 공기 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 포함하고, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 특정량이며, 또한 상기 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 상기 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량도 특정량인 타이어 외층용 고무 조성물이기 때문에, 넓은 환경 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻으면서 변색을 양호하게 억제할 수 있다.
도 1은 왁스의 탄소수 분포를 나타내는 도면이다.
본 발명의 타이어 외층용 고무 조성물은, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 포함하며, 디엔계 고무 성분에 대한 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 특정량이며, 또한 상기 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 상기 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량도 특정량이다.
본 발명의 고무 조성물은, 트레드, 사이드월, 윙, 클린치 에이펙스 등의 타이어 외층 부재에 사용된다.
디엔계 고무 성분으로는, 예를 들어, 천연고무(NR), 고순도화 천연고무(Highly purified NR), 에폭시화 천연고무(ENR), 부타디엔고무(BR), 스티렌 부타디엔고무(SBR), 이소프렌고무(IR), 부틸고무(IIR), 아크릴로니트릴 부타디엔고무(NBR), 클로로프렌고무(CR), 스티렌 이소프렌 부타디엔고무(SIBR), 스티렌 이소프렌고무, 이소프렌 부타디엔고무 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.
그 중에서도, 트레드에 적용하는 경우, 그립 성능, 파단 강도를 양호하게 얻을 수 있다는 이유에서, SBR, BR를 사용하는 것이 바람직하다. 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 파단 강도를 양호하게 얻을 수 있다는 이유에서, NR, IR 등의 이소프렌계 고무, 균열 성장성이 우수하다는 이유에서, BR를 사용하는 것이 바람직하다.
SBR로는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 종래 공지의 변성제로 변성된 것(변성 SBR) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
SBR의 결합 스티렌량은, 그립 성능 향상이라는 점에서, 바람직하게는 10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 20 질량% 이상이다. 한편, 내마모성 향상이라는 점에서, 바람직하게는 45 질량% 이하, 보다 바람직하게는 40 질량% 이하이다.
또한, 본 발명에서, SBR의 스티렌량은 H1-NMR 측정에 의해 산출된다.
본 발명의 고무 조성물을 트레드에 적용하는 경우, 디엔계 고무 성분 100 질량% 중의 SBR의 함유량은, 바람직하게는 20 질량% 이상, 보다 바람직하게는 60 질량% 이상이다. 20 질량% 미만이면, 그립 성능을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 상기 함유량은, 바람직하게는 90 질량% 이하, 보다 바람직하게는 80 질량% 이하이다. 90 질량%를 넘으면, 충분한 내마모성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
BR로는 특별히 한정되지 않지만, 이중 결합 부분의 시스 함량이 95 몰% 이상인 BR(하이시스 BR)가 바람직하다.
본 발명의 고무 조성물을 트레드에 적용하는 경우, 디엔계 고무 성분 100 질량% 중의 BR의 함유량은, 바람직하게는 10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 20 질량% 이상이다. 10 질량% 미만이면, 충분한 내마모성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 상기 함유량은, 바람직하게는 80 질량% 이하, 보다 바람직하게는 40 질량% 이하이다. 80 질량%를 넘으면, 충분한 그립 성능을 얻을 수 없을 우려가 있다.
본 발명의 고무 조성물을 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 디엔계 고무 성분 100 질량% 중의 BR의 함유량은, 바람직하게는 10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 30 질량% 이상이다. 10 질량% 미만이면, 균열 성장성, 가황 리버젼성이 악화되는 경향이 있다. 상기 함유량은, 바람직하게는 80 질량% 이하, 보다 바람직하게는 50 질량% 이하이다. 80 질량%를 넘으면, 충분한 파단시 신장율, 인열성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
NR로는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, SIR20, RSS＃3, TSR20, ENR25 등, 타이어 공업에 있어서 일반적인 것을 사용할 수 있다. 또, IR로는 특별히 한정되지 않고, 타이어 공업에 있어서 일반적인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물을 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 디엔계 고무 성분 100 질량% 중의 이소프렌계 고무의 함유량은, 바람직하게는 20 질량% 이상, 보다 바람직하게는 50 질량% 이상이다. 20 질량% 미만이면, 기계적 강도를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 상기 함유량은, 바람직하게는 90 질량% 이하, 보다 바람직하게는 70 질량% 이하이다. 90 질량%를 넘으면, 균열 성장성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸을 포함한다. 이로 인해, 0∼20℃ 정도의 온도 영역에서의 내오존성을 양호하게 얻을 수 있다.
탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 0.7 질량부 이상, 바람직하게는 0.9 질량부 이상이다. 0.7 질량부 미만이면, 20℃ 이하의 온도 영역에서 충분한 내오존성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 상기 합계 함유량은, 3.5 질량부 이하, 바람직하게는 2.4 질량부 이하이다. 3.5 질량부를 넘으면, 내변색성, 성형시 점착성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 통상 탄소수 33∼44의 각 노르말 알칸을 포함한다. 이로 인해, 40∼50℃ 정도의 온도 영역에서의 내오존성을 양호하게 얻을 수 있다.
탄소수 33∼44의 각 노르말 알칸의 합계 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.45 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5 질량부 이상이다. 0.45 질량부 미만이면, 40∼50℃ 정도의 온도 영역에서의 내오존성을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 상기 합계 함유량은, 바람직하게는 1.7 질량부 이하, 보다 바람직하게는 1.6 질량부 이하이다. 1.7 질량부를 넘으면, 40∼50℃ 정도의 온도 영역에서 탄소수 33∼44의 노르말 알칸의 블룸 석출량이 많아, 백변색되는 경향이 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 후술하는 왁스의 정제, 제조 공정의 사정상, 통상 탄소수 45∼47의 각 노르말 알칸을 포함한다.
탄소수 45∼47의 각 노르말 알칸의 합계 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05 질량부 이상이다. 0.01 질량부 미만이면, 60℃ 정도의 온도 영역의 내크랙성이 약간 악화되는 경향이 있다. 또, 상기 합계 함유량은, 바람직하게는 1 질량부 이하, 보다 바람직하게는 0.15 질량부 이하이다. 1 질량부를 넘으면, 60℃ 정도의 온도 영역의 내변색성(백변색)이 악화되는 경향이 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 탄소수 48 이상의 노르말 알칸을 0.1 질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 60℃ 이상의 온도 영역에서의 내변색성(백변색)을 양호하게 얻을 수 있다. 탄소수 48 이상의 노르말 알칸의 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 보다 바람직하게는 0.08 질량부 이하이다. 0.1 질량부를 넘으면, 백변색될 우려가 있다.
또, 본 발명에서는, 탄소수 25∼27의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 특정량인 것이 바람직하다. 탄소수 25∼27의 각 노르말 알칸의 합계 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.2 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5 질량부 이상이다. 0.2 질량부 미만이면, 10℃ 정도의 온도 영역에서 충분한 내오존성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 상기 합계 함유량은, 바람직하게는 2 질량부 이하, 보다 바람직하게는 1.8 질량부 이하이다. 2 질량부를 넘으면, 변색되는 경향이 있다.
탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량을 특정량으로 하기 위해서는, 예컨대, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸을 포함하는 왁스를 배합하면 된다.
탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸을 포함하는 왁스로는 특별히 한정되지 않고, 탄소수 20∼55의 각 노르말 알칸을 포함하는 왁스 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 우수한 내오존성을 얻을 수 있다는 이유에서, 왁스 100 질량% 중의 노르말 알칸의 함유량이 70 질량% 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있고, 80 질량% 이상인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 왁스 100 질량% 중, 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량은 30 질량% 이상이 바람직하고, 35 질량% 이상이 보다 바람직하고, 40 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 30 질량% 미만이면, 0∼20℃ 정도의 저온 영역에서의 내오존성을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 상기 함유량은, 90 질량% 이하가 바람직하고, 65 질량% 이하가 보다 바람직하다. 90 질량%를 넘으면, 0∼20℃ 정도의 저온 영역에서, 백변색되기 쉬워지는 경향이 있다.
상기 왁스 100 질량% 중, 탄소수 25∼27의 각 노르말 알칸의 함유량은 각각 4.1 질량% 이상이 바람직하고, 5 질량% 이상이 보다 바람직하다. 4.1 질량% 미만이면, 10℃ 정도의 온도 영역에서의 내오존성의 개선 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 상기 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 50 질량% 이하가 바람직하고, 45 질량% 이하가 보다 바람직하다. 50 질량%를 넘으면, 10℃ 정도의 온도 영역에서 백변색되기 쉬운 경향이 있다. 또, 상대적으로 30∼50℃ 정도의 온도 영역에서의 내오존성을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다.
이상과 같은 탄소수 분포를 갖는 각 노르말 알칸을 포함하는 왁스는, 예컨대, 공지의 왁스를 적절하게 혼합하는 것 등에 의해 조제할 수 있다.
본 발명에서는, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제가 사용된다. 이들 특정한 노화 방지제와 특정 탄소수의 노르말 알칸을 각각 특정량 배합함으로써, 넓은 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻을 수 있으면서 변색을 양호하게 억제할 수 있다. 한편, TMQ 등의 다른 노화 방지제로는, 노화 방지제 자체의 색이 엷어서 변색이 큰 문제가 되지 않지만, 내오존성 등의 개선 효과를 충분히 얻을 수 없는 경향이 있다.
페닐렌디아민계 노화 방지제로는, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-이소프로필-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, N-시클로헥실-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1-메틸헵틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1,4-디메틸펜틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1-에틸-3-메틸펜틸)-p-페닐렌디아민, N-4-메틸-2-펜틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디아릴-p-페닐렌디아민, 힌더드 디아릴-p-페닐렌디아민, 페닐헥실-p-페닐렌디아민, 페닐옥틸-p-페닐렌디아민 등을 들 수 있다. 그 중에서도, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민이 바람직하다.
퀴논계 노화 방지제로는, 벤조퀴논계, 하이드로퀴논계, 카테콜계, 퀴논디이민계, 퀴노메탄계, 퀴노디메탄계 노화 방지제 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 퀴논디이민계 노화 방지제가 바람직하다.
퀴논디이민계 노화 방지제로는, N-이소프로필-N'-페닐-p-퀴논디이민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐퀴논디이민, N,N'-디페닐-p-퀴논디이민, N-시클로헥실-N'-페닐-p-퀴논디이민, N-n-헥실-N'-페닐-p-퀴논디이민, N,N'-디옥틸-p-퀴논디이민 등을 들 수 있다. 그 중에서도, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐퀴논디이민(6QDI)이 바람직하다.
페닐렌디아민계 노화 방지제 및 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 1.5 질량부 이상, 바람직하게는 2 질량부 이상이다. 1.5 질량부 미만이면, 충분한 내오존성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 상기 함유량은, 3 질량부 이하, 바람직하게는 2.8 질량부 이하이다. 3 질량부를 넘으면, 변색(갈변색)되는 경향이 있다.
본 발명의 고무 조성물은 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 보강 효과, 자외선 방지 효과를 얻을 수 있어, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 있다.
본 발명의 고무 조성물을 트레드에 적용하는 경우, 카본 블랙의 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.2∼20 질량부, 보다 바람직하게는 2∼20 질량부이다. 상기 범위내이면, 보강 효과, 자외선 방지 효과를 얻을 수 있어, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 고무 조성물을 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 카본 블랙의 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10∼50 질량부이다. 상기 범위내이면, 보강 효과를 얻을 수 있어, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은 실리카를 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 양호한 저연비성을 얻을 수 있다.
실리카로는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 건식법 실리카(무수 실리카), 습식법 실리카(함수 실리카) 등을 이용할 수 있다. 실라놀기가 많다는 이유에서, 습식법 실리카(함수 실리카)가 바람직하다.
본 발명의 고무 조성물을 트레드에 적용하는 경우, 실리카의 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 20 질량부 이상, 보다 바람직하게는 60 질량부 이상이다. 상기 함유량은, 바람직하게는 120 질량부 이하, 보다 바람직하게는 80 질량부 이하이다. 상기 함유량이 상기 범위내이면, 양호한 저연비성, 가공성을 얻을 수 있다.
본 발명의 고무 조성물을 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 실리카의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 질량부 이상이다. 상기 함유량은, 바람직하게는 30 질량부 이하, 보다 바람직하게는 20 질량부 이하이다. 상기 함유량이 상기 범위내이면, 양호한 파단 신장, 저연비성, 가공성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 실리카를 사용하는 경우, 실란 커플링제를 사용하는 것이 바람직하다.
TGC 등의 점에서, 본 발명의 고무 조성물은, 특히 실리카 배합 고무 조성물로서 바람직하게 사용할 수 있지만, 예컨대, 상기 고무 조성물을 트레드에 적용하는 경우, 실리카 및 카본 블랙의 합계 100 질량% 중의 실리카의 함유율은, 바람직하게는 60 질량% 이상, 보다 바람직하게는 65 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 질량% 이상이다. 또한, 상한은 특별히 한정되지 않고, 100 질량%이어도 좋다.
또, 본 발명의 고무 조성물을 사이드월 및 클린치 에이펙스에 적용하는 경우, 실리카 및 카본 블랙의 합계 100 질량% 중의 실리카의 함유율은, 바람직하게는 5 질량% 이상, 보다 바람직하게는 10 질량% 이상이다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 40 질량% 이하, 보다 바람직하게는 20 질량% 이하이다.
본 발명에서는 프로세스 오일을 배합해도 좋다. 프로세스 오일로는, 예컨대, 파라핀계 프로세스 오일, 아로마계 프로세스 오일, 나프텐계 프로세스 오일 등을 이용할 수 있다.
프로세스 오일의 함유량은, 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 15 질량부 이하이다. 15 질량부를 넘으면, 변색되기 쉬운 경향이 있다. 상기 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 질량부 이상, 보다 바람직하게는 5 질량부 이상이다. 2 질량부 미만이면, 가공성이 악화될 우려가 있다.
본 발명의 고무 조성물에는, 상기 성분 이외에도, 고무 조성물의 제조에 일반적으로 사용되는 배합제, 예컨대, C5계 석유 수지, 쿠마론인덴 수지, α-메틸스티렌 및/또는 스티렌을 중합하여 얻어지는 방향족 비닐 중합체, 스테아르산, 산화아연, 가황제, 가황 촉진제 등을 적절하게 배합할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물의 제조방법으로는, 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 상기 각 성분을 오픈롤, 벤버리 믹서 등의 고무 혼련 장치를 이용하여 혼련하고, 그 후 가황하는 방법 등에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은, 타이어의 외층 부재라면 특별히 제한없이 사용할 수 있지만, 전술한 바와 같이, 트레드, 사이드월, 윙, 클린치 에이펙스에 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 공기 타이어는, 상기 고무 조성물을 이용하여 통상의 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 상기 고무 조성물을 미가황의 단계에서 타이어의 각 외층 부재(트레드, 사이드월, 윙, 클린치 에이펙스 등)의 형상에 맞춰 압출 가공하여 타이어 성형기 상에서 통상의 방법으로 성형하고, 다른 타이어 부재와 함께 접합하여 미가황 타이어를 형성할 수 있다. 이 미가황 타이어를 가황기 내에서 가열 가압하여 타이어를 제조할 수 있다.
실시예
실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 비교예에서 이용한 각종 약품에 관해 설명한다.
하이시스 BR(CB25) : 랑세스사 제조의 BUNA-CB25(Nd계 촉매를 이용하여 합성한 BR, 시스 함량 : 96%)
변성 SSBR(HPR355) : JSR(주) 제조의 HPR355(변성 S-SBR, 스티렌 함량 : 27 질량%, 비닐 함량 55 질량%) TSR20 : NR(TSR20)
카본 블랙(N220) : 캐봇재팬(주) 제조의 쇼블랙 N220(N2SA : 120 ㎡/g, DBP 흡유량 : 115 ml/100g)
카본 블랙(N550) : 캐봇재팬(주) 제조의 쇼블랙 N550(N2SA : 42 ㎡/g, DBP 흡유량 : 115 ml/100g)
실리카 : 에보닉 데구사사 제조의 울트라실 VN3(N2SA : 175 ㎡/g)
쿠마론인덴 수지 : Rutgers Chemicals사 제조의 NOVARES C10(쿠마론인덴 수지, 연화점 : 5∼15℃)
C5계 석유 수지 : 마루젠 석유화학(주) 제조의 마루카레츠 T-100AS(C5계 석유 수지 : 나프타 분석에 의해 얻어지는 C5 유분(留分) 중의 올레핀, 디올레핀류를 주원료로 하는 지방족계 석유 수지) (연화점 : 102℃)
방향족 비닐 중합체(SA85) : Arizona chemical사 제조의 SYLVARES SA85(α-메틸스티렌과 스티렌의 공중합체, 연화점 : 85℃, Mw : 1000)
프로세스 오일 : H&R사 제조의 vivatec500(TDAE)
스테아르산 : 니찌유(주) 제조의 스테아르산 「츠바키」
아연화 : 도호 아연(주) 제조의 긴레이 R
실란 커플링제 : 에보닉 데구사사 제조의 Si75(비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술피드)
5% 오일 함유 분말황 : 호소이 화학 공업(주) 제조의 HK-200-5(오일분 5%)
10% 오일 함유 불용성황 : 니혼 칸류 공업(주) 제조의 세이미 설퍼(이황화탄소에 의한 불용분 60%, 오일분 10%)
가황 촉진제(TBBS) : 오우치 신코 화학 공업(주) 제조의 녹셀러 NS(N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드)
가황 촉진제(DPG) : 오우치 신코 화학 공업(주) 제조의 녹셀러 D(N,N'-디페닐구아니딘)
왁스 1 : 시작품 1(노르말 알칸분 : 평균 85 질량%)
왁스 2 : 시작품 2(노르말 알칸분 : 평균 87 질량%)
왁스 3 : 시작품 3(노르말 알칸분 : 평균 81 질량%)
왁스 4 : 소르비탄 모노스테아레이트(Lonza Chemical Company 제조의 Glycomul STM)
6PPD : 스미토모 화학(주) 제조의 안티겐 6C(N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민)
6QDI : 플렉시스사 제조의 6QDI(N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐퀴논디이민)
TMQ : 오우치 신코 화학 공업(주) 제조 노크랙 224(2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 중합체)
왁스의 탄소수 분포는, 이하의 방법에 의해 측정했다. 결과를 도 1 및 표 4에 나타낸다.
측정 장치로서 캐필러리 GC, 컬럼으로서 알루미늄 코팅된 캐필러리 컬럼을 이용하고, 캐리어 가스 헬륨, 유량 4 ml/분, 컬럼 온도 180∼390℃, 승온 속도 15℃/분의 조건으로 측정했다.
(실시예 및 비교예)
표 1∼3의 상단에 나타내는 배합 처방에 따라서, (주)고베 제강소 제조 1.7 L 벤버리 믹서를 이용하여, 황 및 가황 촉진제 이외의 약품을 혼련했다. 다음으로, 오픈롤을 이용하여, 얻어진 혼련물에 황 및 가황 촉진제를 첨가하고 혼련하여, 미가황 고무 조성물을 얻었다.
얻어진 미가황 고무 조성물을 이용하여, 트레드부, 사이드월부 및 클린치 에이펙스부가 되는 부재를 제작하여 생타이어를 제조하고, 170℃에서 가황하여 시험용 타이어(205/65R15)를 얻었다. 얻어진 시험용 타이어의 성능을 이하의 시험에 의해 평가했다.
(크랙 시험)
고온 지역은 중근동 아랍 에미리트 연합에서 약 1년간(여름을 포함), 아한랭 지역은 홋카이도에서 약 1년간(겨울을 포함) 로드 테스트를 행하여, 발생한 크랙의 정도를 이하의 기준에 따라서 평가했다. 숫자가 클수록 내크랙 성능이 우수하다.
(기준)
1 : 3 mm 이상의 균열 또는 절단이 보인다.
2 : 1 mm 이상 3 mm 미만의 깊은 균열이 보인다.
3 : 1 mm 미만의 깊고 비교적 큰 균열이 보인다.
4 : 육안으로는 겨우 균열 또는 절단을 확인할 수 있다.
5 : 육안으로는 확인할 수 없지만, 확대경(10배)으로는 균열 또는 절단을 확인할 수 있다.
(변색 시험)
옥외 : 갈변색 평가
고베에서, 타이어를 옥외의 해가 드는 장소에 6개월간(겨울∼여름) 방치하고, 색차도계를 이용하여 a*, b*를 측정하여, 그 값에 의해 이하의 기준에 따라서 5단계로 나누어 평가했다. 숫자가 클수록 갈변색의 정도가 작다.
(기준)
1 : -(a*+b*)×10≤-30
2 : -30<-(a*+b*)×10≤-20
3 : -20<-(a*+b*)×10≤-10
4 : -10<-(a*+b*)×10≤0
5 : -(a*+b*)×10> 0
옥내 : 백변색 평가
고베에서, 타이어를 옥내의 창고에 6개월간(겨울∼여름) 방치하고, 색차도계를 이용하여 L*를 측정하고, 그 값에 의해 이하의 기준에 따라서 5단계로 나누어 평가했다. 숫자가 클수록 백변색의 정도가 작다.
(기준)
1 : 100-L*≤60
2 : 60<100-L*≤65
3 : 65<100-L*≤70
4 : 70<100-L*≤75
5 : 100-L*> 75
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 각각 특정량 배합한 실시예에서는, 넓은 온도 영역에서 우수한 내오존성을 얻을 수 있었다. 또, 변색을 양호하게 억제할 수 있었다.
특히, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 퀴논계 노화 방지제를 다량으로 포함하는 비교예 5∼8, 10, 14에서는 갈변색되어 버렸다. 또한, 이들 노화 방지제의 배합량을 감량하면 내오존성이 저하되는 경향이 있었다(실시예 9∼11, 22).

Claims (6)

  1. 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸(normal alkanes)과, 페닐렌디아민계 노화 방지제 및/또는 퀴논계 노화 방지제를 포함하고,
    디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 0.7∼3.5 질량부, 상기 페닐렌디아민계 노화 방지제 및 상기 퀴논계 노화 방지제의 합계 함유량이 1.5∼3 질량부인 타이어 외층용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 탄소수 48 이상의 노르말 알칸을 0.1 질량부 이하 포함하는 타이어 외층용 고무 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 상기 탄소수 20∼32의 각 노르말 알칸의 합계 함유량이 0.9∼2.4 질량부인 타이어 외층용 고무 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디엔계 고무 성분 100 질량부에 대하여, 프로세스 오일을 15 질량부 이하 포함하는 타이어 외층용 고무 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 트레드, 사이드월, 윙 및 클린치 에이펙스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종으로서 사용되는 타이어 외층용 고무 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 고무 조성물을 이용하여 제작한 공기 타이어.
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