KR100668634B1 - 블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법 - Google Patents

블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어용 고무배합물의 제조에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 가류제 1.0∼1.6phr, 가류촉진제 1.0∼3.0phr 포함하는 타이어용 고무배합물에 관한 것이다.
본 발명은 고무 반제품의 점착력 하락의 주요 물질인 유황에 대해 장기간 방치하여도 블루밍을 방지시킬 수 있는 고무배합물을 설계하여 고가의 점착제와 불용 유황의 사용량 절약에 의해 원가절감에 기여할 수 있는 타이어용 고무배합물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 타이어 고무배합물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 고무배합물은 고무와 첨가제, 특히 가류제로 사용하는 유황의 용해도 개념을 적용하므로 장시간 방치 후에도 유황에 의한 블루밍을 방지하여 고무배합물의 점착력을 장시간 동안 유지할 수 있다.
따라서 본 발명에 타이어용 고무배합물로 이루어진 반제품을 이용하여 타이어 제조시 공기유입 방지나, 타이어 성형작업시 원하는 위치에 부착을 용이하게 할 수 있어 타이어의 유니포미티(uniformity), 밸런스(balance) 품질을 향상시킬 수 있고, 타이어 층분리에 의한 사고발생을 감소시킬 수 있다.

Description

블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법{Manufacturing method of tire rubber compound prevented blooming amd improved tack property}
본 발명은 블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 타이어용 고무배합물에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 가류제 1.0∼1.6phr, 가류촉진제 1.0∼3.0phr 포함하는 블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법에 관한 것이다.
고무배합물의 물성 유지를 위해서는 원료고무에 다양한 종류의 첨가제들이 첨가되고, 이들을 배합하여 얻어진다.
특히 타이어는 배합된 고무의 압출과 압연 공정을 통해 반제품이 만들어지며 이들 반제품을 보관하는 과정에서 고무 중의 일부 첨가제 약품들이 고무의 표면 밖으로 이동되는 블루밍(blooming)이 발생된다.
일반적으로 블루밍에 의해 고무중의 약품이 이동하는 것으로 황(sulfur), 왁스(wax), 스테아린산(stearic acid), 징크 스테아레이트(zinc stearate), 오일(oil) 등으로 알려져 있다.
타이어 반제품에서의 블루밍 발생은 고무의 점착력을 하락시키므로 타이어의 성형 공정에서 부착력 부족으로 제품 중에 공기가 유입될 수 있고, 반제품을 원하는 위치에 부착시키기 곤란하여 제품의 균형 불량 등 품질을 하락시키게 된다.
따라서 이를 방지하기 위해서 점착제를 과량 사용하거나, 블루밍 발생물질의 함량을 최소로 하거나, 배합 및 가공온도를 낮게 하여 고무 중에 함유된 블루밍 물질의 유출을 감소시키기 위해 노력하고 있다.
그러나 점착제를 과량 사용하거나 블루밍 발생물질의 함량을 최소로 하면 고무배합물의 물성이 감소할 우려가 있다.
가공온도를 낮게 할 경우에는 블루밍 문제를 어느 정도 해결할 수 있으나 가공속도가 낮아 생산성이 하락되거나 저온 유지를 위해 비용이 상승되는 문제가 있다.
한편 유황에 의한 블루밍을 방지하기 위해 일반 유황에 비해 10배 이상 고가인 불용 유황(insoluble sulfur)을 적용할 수 있으나 이 경우 원가상승이 주요 요인이 되어 바람직하지 않다. 그리고 불용 유황을 가류제로 적용하여도 가공온도가 125℃ 이상으로 상승되면 불용 유황이 열에 의해 분해되어 일반 유황으로 변화되기 때문에 궁극적으로 가공온도를 낮게 유지시키기 위한 생산성 하락 문제가 뒤따른다.
상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 고무 반제품의 점착력 하락의 주요 물질인 유황에 대해 장기간 방치하여도 블루밍을 방지시킬 수 있 는 고무배합물을 설계하여 고가의 점착제와 불용 유황의 사용량 절약에 의해 원가절감에 기여할 수 있는 타이어용 고무배합물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 타이어 고무배합물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어용 고무배합물 제조에 있어서, 원료고무 100phr에 대하여 가류제 1.0∼1.6phr, 가류촉진제 1.0∼3.0phr 포함함을 특징으로 하는 블루밍이 방지되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법을 나타낸다.
본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 고무배합물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무배합물의 원료고무의 일예로서 천연고무나 합성고무를 각각 단독으로 사용하거나 또는 합성고무와 천연고무가 1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 에틸렌 프로필렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
한편 본 발명에서 원료고무는 상기에서 언급한 합성고무가 2 종류 이상인 경우1:9∼9:1의 중량비로 혼합된 혼합고무를 원료고무로 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어용 고무배합물에서 가류제는 일반 유황 또는 불용 유항(insoluble sulfur)을 사용할 수 있다.
타이어에 있어서 첨가제, 특히 유황에 의한 블루밍은 고무와의 용해도와 직접적으로 관계되는 사항이다.
일반고무에서 유황의 용해도는 1.6g/100g 고무이므로 가류제인 유황은 원료고무 100phr에 대하여 1.6phr 미만 보다 바람직하게는 1.0∼1.6phr 사용하여 가류시킴으로써 고무배합물을 얻고, 배합고무를 장시간 보관하여도 유황에 의한 블루밍을 방지할 수 있다.
고무배합물에서 유황의 함량이 1.6phr 이하이면 유황은 고무 중에 용해되어 완전히 용해되어 있으며, 고무와 물리적인 결합을 형성하기 때문에 고무 표면 밖으로 나오지 않는다.
그러나 고무배합물에서 유황의 함량이 1.6phr 초과하는 경우 유황과 고무간의 결합력이 하락되어 유황이 고무 표면으로 이동하여 얇은 필름층을 형성하기 때문에 점착력이 하락하게 되고, 이처럼 블루밍 된 고무를 반제품으로 하여 타이어를 제조할 경우 접착계면에서의 유황과다에 의한 불균일한 가류층 형성으로 제품의 품질이 하락하게 된다.
유황은 고무의 망상구조를 형성시키는 가교제로 작용하기 때문에 본 발명에서와 같이 유황의 함량 감소에 의한 고무의 물성을 방지하기 위해서는 고무의 가교를 촉진하는 가류촉진제의 함량을 증가시켜야 한다. 그러나 촉진제는 반응을 빠르게 하는 작용을 하므로 지나친 증량은 도리어 고무배합물의 물성을 감소시킬 수 있 기 때문에 적절한 함량의 가류촉진제가 사용되어야 한다.
본 발명에서 가류촉진제는 타이어용 고무배합물의 가류를 촉진하기 위해 사용하는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
본 발명에서 이러한 가류촉진제의 일예로서 N-t-2-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-2-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, TBBS), N-시클로헥실-2-벤토티아졸설펜아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamide, CZ), 머캅토베노티아졸(Mercaptobenzothiazole, MBT), 테트라 메칠 티우람 디설파이드(Tetra methyl thiuram disulfide, TMTDS), 디펜타 메틸 티우람 테트라 설파이드(Dipenta methyl thiuram tetra sulfide, DPTT), 텔루리움 디에틸 디티오 카바메이트(Tellurium diethyl dithio carbamate, TeEDC), 징크 디-N-부틸 부틸 디티시오 카바메이트(Zinc di-n-butyl dithio carbamate, BZ) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 가류제, 가류촉진제 이외에 종래 타이어용 고무배합물에 사용되는 보강충전제, 활성제, 노화방지제, 공정유와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다.
그러나 이들은 종래 타이어용 고무배합물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기의 타이어용 고무배합물로 이루어진 고무를 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<비교예1>
하기의 표 1과 같이 천연고무 40phr, 스티렌 부타디엔 고무(SBR 1500) 30phr, 부타디엔 고무(BR 01) 30phr로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N330) 50phr, 산화아연 3phr, 점착제 4phr, 스테아린 산 2phr, 왁스 2phr, 노화방지제(6PPD) 3phr, 아로마틱 오일 5phr를 밴버리 믹서에 넣고 160℃에서 15분 동안 혼합한 후 방출하였다.
그런 다음 상기 고무배합물이 함유되어 있는 밴버리 믹서에 불용 유황(80％ 황) 2.5phr 첨가하고, 가류촉진제(TBBS) 0.9phr을 밴버리믹서에 넣고 155℃에서 25분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.
<비교예 2>
가류제로서 불용 유황(80％ 황) 대신에 통상적인 유황 2.0phr 첨가하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.
<실시예>
하기의 표 1과 같이 천연고무 40phr, 스티렌 부타디엔 고무(SBR 1500) 30phr, 부타디엔 고무(BR 01) 30phr로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙(N330) 50phr, 산화아연 3phr, 점착제 4phr, 스테아린 산 2phr, 왁스 2phr, 노화방지제(6PPD) 2phr, 노화방지제(RD) 1phr, 아로마틱 오일 5phr를 밴버리 믹서에 넣고 160℃에서 15분 동안 혼합한 후 방출하였다.
그런 다음 상기 고무배합물이 함유되어 있는 밴버리 믹서에 유황 1.6phr 첨가하고, 가류촉진제(TBBS) 1.2phr을 밴버리믹서에 넣고 155℃에서 25분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.
<표 1> 실시예 및 비교예의 고무 조성(단위 : phr)
항목 비교예 1 비교예 2 실시예
원료고무 100 100 100
카본블랙(N330) 50 50 50
산화아연(ZnO) 3 3 3
점착제(1) 4 4 4
스테아린산 2 2 2
왁스 2 2 2
6PPD(2) 3 3 2
RD(3) - - 1
아로마틱 오일 5 5 5
가류제(80％ 유항)(4) 2.5 - -
가류제(5) - 2.0 1.6
가류촉진제(TBBS)(6) 0.9 0.9 1.2
(1)점착제는 페놀 포름알데히드 레진(phenol formaldehyde resin)임
(2)6PPD는 N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-P-phenylenediamine 이다.
(3)RD는 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline 이다.
(4)80％ 유항은 불용 유황(insoluble sulfur) 임
(5)통상적으로 가류제로 사용하는 유황
(6)TBBS는 N-t-2-butyl-2-benzothiazole sulfenamide이다.
<시험예 1>
상기 실시예 및 비교예에 의해 제조한 고무에 대해 하기 표 2와 같은 물성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
<표 2> 실시예 및 비교예의 고무 물성
항목 비교예 1 비교예 2 실시예
토크(160℃) 29 28.5 30
T40 6.3 6.02 5.9
가류종료(end cure) 11.1 11.0 10.0
점도(100℃) 48 47 49
경도 60 60 61
300％ 모듈러스 103 100 110
인장강도 150 153 155
신율 400 410 390
리바운드(％) 47 45 46
히트빌드업(℃) 28 27 26
DMFC(1) 2 1.8 1.7
(1)Dimattia Flex Cracking에 의해 측정
<시험예 2>
상기 실시예 및 비교예에 의해 제조한 고무에 대해 점착력, 크랙초기 발생시간과 같은 특성을 ASTM 관련규정에 의해 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
<표 3> 실시예 및 비교예의 고무 특성
항목 비교예 1 비교예 2 실시예
점착력-초기 24.3 18.3 24.4
점착력-노화1(1) 20.6 10.6 21.3
점착력-노화2(2) 12.0 4.0 15.1
크랙초기 발생시긴(시간)(3) 28 30 42
(1)105℃에서 1일 동안 노화시킨 후의 값으로, 수치가 높을 수로 우수함을 나타낸다.
(2)100℃에서 7일 동안 노화시킨 후의 값으로, 수치가 높을 수로 우수함을 나타낸다.
(2)크랙(crack) 초기 발생 시간을 의미하는 것으로 수치가 높을 수로 우수함을 나타낸다.
상기 시험예의 결과인 표 2, 표 3에서와 같이 본 발명의 고무배합물은 종래의 타이어 고무배합물에 비해 동등 수준 이상의 물성을 가지고 있으며, 또한 점착력이 향상되고, 특히 7일 이상의 장시간 후의 노화에서 점착력의 감소 비율이 매우 작아 결과적으로 점착력이 매우 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 고무배합물은 고무와 첨가제, 특히 가류제로 사용하는 유황의 용해도 개념을 적용하므로 장시간 방치 후에도 유황에 의한 블루밍을 방지하여 고무배합물의 점착력을 장시간 동안 유지할 수 있다.
따라서 본 발명에 타이어용 고무배합물로 이루어진 반제품을 이용하여 타이어 제조시 공기유입 방지나, 타이어 성형작업시 원하는 위치에 부착을 용이하게 할 수 있어 타이어의 유니포미티, 밸런스 품질을 향상시킬 수 있고, 타이어 층분리에 의한 사고발생을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해 당 기술 분야의 숙련된 작업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 타이어용 고무배합물의 제조에 있어서,
    원료고무 100phr에 대하여 가류제인 유황 1.0∼1.6phr, 테트라 메칠 티우람 디설파이드(TMTDS), 디펜타 메틸 티우람 테트라 설파이드(DPTT), 텔루리움 디에틸 디티오 카바메이트(TeEDC), 징크 디-N-부틸 부틸 디티시오 카바메이트(BZ) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 가류촉진제 1.0∼3.0phr 첨가하여 블루밍이 제거되고 점착력이 향상된 타이어용 고무배합물의 제조방법.
  2. 삭제
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