KR100415162B1 - 분산성이 향상된 실리카 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명의 실리카 고무조성물은 공지의 실리카 고무조성물에 있어서, 원료고무로 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무를 각각 사용하거나 또는 이들이 서로 혼합된 혼합고무인 원료고무 100 phr에 대하여 실리카의 분산성을 증가시켜 고무의 점도 개선 및 물성을 향상시키기 위해 분산제를 3∼12 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실리카 고무조성물에 있어서, 분산제로서 고가의 분산조제나 사용량의 많은 공정오일 대신 폐식용유를 원료로 제조한 재생비누를 사용하여 고무내에서 실리카의 분산성을 향상시켜 점도 개선 및 물성을 향상시키는 실리카 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 폐식용유로부터 제조한 재생비누를 사용함으로써 폐식용유의 재활용을 촉진하여 폐식용유에 의한 환경오염의 방지를 본 발명의 다른 목적으로 한다.

Description

분산성이 향상된 실리카 고무조성물{Silica-filler rubber composition dispersion improved}
본 발명은 실리카 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 실리카의 분산성을 향상시키기 위해 분산제로서 폐식용유로 제조된 재생비누를 첨가하는 것을 특징으로 하는 실리카 고무조성물에 관한 것이다.
최근 타이어에 사용하는 고무에 있어서 보강충진제로 실리카를 적용하는 고무조성물이 증가하고 있다. 그러나 실리카는 고무조성물에 사용시 분산 불량에 의한 점도 상승 및 고무물성이 하락을 방지하기 위해서 분산조제 또는 공정오일을 사용하여 고무조성물에 있어서 실리카의 분산성을 향상시키고 있다.
분산조제는 주로 금속 지방산염으로 구성된 화합물로서 금속이온에 의한 친수성기와 지방산에 의한 소수성기를 동시에 가지고 있는 양친화성 물질로써, 금속이온은 실리카 표면의 실라놀 그룹(silanol group, Si-OH) 들과 반응하여 수소결합이나 쌍극자 결합에 의해 강하게 결합되어 있는 실리카 응집(agglomerate)에 대해서 분자간의 표면에너지를 감소시킴으로써 혼합공정 중 실리카의 탈응집화(de-agglomerating)를 유도하고, 지방산은 고무사슬과 상용성이 우수하여 고무사슬 끼리의 결합력을 희석(diluting)시켜 고무의 점도를 낮추는 역할을 한다.
공정오일은 탄화수소로 구성된 소수성의 물질로서 고무사슬의 결합(entanglement)을 희석(diluting)시켜 고무의 점도를 낮추는 역할을 한다.
그러나 분산제로 사용하는 분산조제는 가격이 비싼 단점이 있고, 분산제로 공정오일을 사용시 분산조제와 동등한 점도 하락 효과를 얻기 위해서는 오일의 첨가량이 분산조제의 첨가량보다 3배 이상 요구 되기 때문에 고무조성물에 사용하는 첨가제와 반응하여 고무의 물성을 하락시킬 위험이 있다.
본 발명은 실리카 고무조성물에 있어서, 분산제로서 고가의 분산조제나 사용량의 많은 공정오일 대신 폐식용유를 원료로 제조한 재생비누를 사용하여 고무내에서 실리카의 분산성을 향상시켜 점도 개선 및 물성을 향상시키는 실리카 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 폐식용유로부터 제조한 재생비누를 사용함으로써 폐식용유의 재활용을 촉진하여 폐식용유에 의한 환경오염의 방지를 본 발명의 다른 목적으로 한다.
본 발명의 분산성이 향상된 실리카 고무조성물은 공지의 실리카 고무조성물에 있어서, 원료고무로 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무를 각각 사용하거나 또는 이들이 서로 혼합된 혼합고무인 원료고무 100 phr에 대하여 실리카의 분산성을 증가시켜 고무의 점도 개선 및 물성을 향상시키기 위해 분산제를 3∼12 phr 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 분산제는 폐식용유를 원료로 하여 제조된 재생비누를 사용하는데 이러한 분산제를 원료고무 100 phr에 대하여 3 phr 미만 사용하면 분산제의 역할을 충분히 하지 못하는 문제가 있고, 12 phr 초과 사용하면 과량의 분산제의 첨가로 인하여 고무의 점도의 하락등으로 인한 마모성능에 문제를 야기하는데 특히 충진제로 실리카를 사용하여 타이어의 트레드에 적용하는 경우 마모성능이 중요하기 때문에 분산제의 사용량은 원료고무 100 phr에 대하여 3∼12 phr 유지하는 것이 좋다.
한편 본 발명에서 분산제로 사용하는 재생비누는 폐식용유를 원료로 하여 제조한 것으로서 달리 일정한 제조방법에 의해 제조된 것이 아니라 공지의 방법을 이용하여 제조된 것이다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명을 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예 1>
아래의 표 1과 같이 스티렌-부타디엔 고무 80 phr 및 부타디엔 고무 20 phr로 구성된 원료고무 100 phr에 대하여 공지의 실리카 고무조성물의 첨가제로 사용하는 실리카 70 phr, 커플링제 12 phr, 활성제 5 phr, 황 1.5 phr, 가류촉진제 3.0 phr 및 분산제로 사용하는 분산조제 3 phr을 반버리 믹서에 넣고 혼합하여 160℃에서 15분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
<비교예 2>
상기에서 분산제로 공정오일 10 phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
<실시예 1>
아래의 표 1과 같이 스티렌-부타디엔 고무 80 phr 및 부타디엔 고무 20 phr로 구성된 원료고무 100 phr에 대하여 공지의 실리카 고무조성물의 첨가제로 사용하는 실리카 70 phr, 커플링제 12 phr, 활성제 5 phr, 황 1.5 phr, 가류촉진제 3.0 phr 및 분산제로 폐식용유를 원료로 제조된 재생비누 3 phr을 반버리 믹서에 넣고 혼합하여 160℃에서 15분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
<실시예 2>
분산제로 폐식유로 제조된 재생비누 6 phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
<실시예 3>
분산제로 폐식유로 제조된 재생비누 9 phr 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 조성물, 조성비 및 방법을 이용하여 고무시편을 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : phr)
항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
S-SBR 110 110 110 110 110
BR 20 20 20 20 20
실리카 70 70 70 70 70
커플링제 12 12 12 12 12
활성제 5 5 5 5 5
분산조제 3 - - - -
공정오일 - 10 - - -
재생비누 - - 3 6 9
황 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가류촉진제 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
<시험예>
상기 비교예 및 실시예의 고무시편을 ASTM 관련규정에 의하여 레오미터, 인장물성, 무니점도, 동적특성 및 마모특성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 시편의 물성측정 결과
항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
레오미터 T40 8.3 7.9 8.5 8.2 7.6
T90 13.0 16.7 13.7 11.9 11.2
최대토크 43.1 44.6 44.3 42.1 37.9
인장물성 경도 70 70 71 70 69
300%모듈러스 125 132 123 114 100
인장강도 183 179 173 195 186
신장율 435 420 385 508 526
무니점도 점도 80 85 82 71 63
스코치 시간 41.9 35.9 41.6 42.2 39.4
동적특성 Tan δ(0℃) 0.212 0.221 0.222 0.221 0.217
Tan δ(60℃) 0.100 0.111 0.104 0.099 0.093
상기 시험예의 결과인 표 2에서처럼 실리카 고무조성물에 있어서 분산성을 향상시키기 위해 분산제로 폐식용유를 원료로 제조된 재생비누를 사용한 본 발명의 실리카 고무조성물인 실시예 고무시편은 종래의 고무조성물인 비교예 고무시편에 비해 점도의 개선 및 인장물성이 동등 또는 향상되었음을 알 수 있다.
한편 현재의 분산제는 고가이어서 폐식용유로 만든 재생비누를 분산제로 사용시 분산제의 비용을 절감할 수 있으며 또한 환경문제를 야기할 수 있는 폐식용유의 처리에도 효과적이다.

Claims (3)

  1. 공지의 실리카 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100 phr에 대하여 분산제로서 폐식용유를 원료로 제조된 재생비누 3∼12 phr 포함하는 것을 특징으로 하는 분산성이 향상된 실리카 고무조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 원료고무는 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무를 각각 사용하거나 또는 이들이 서로 혼합된 혼합고무임을 특징으로 하는 분산성이 향상된 실리카 고무조성물
  3. 삭제
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