KR20010081361A

KR20010081361A - 열노화 및 내마멸 특성이 우수한 타이어 림 플렌지용 고무조성물

Info

Publication number: KR20010081361A
Application number: KR1020000006744A
Authority: KR
Inventors: 박병호
Original assignee: 신형인; 금호산업 주식회사
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-29
Also published as: KR100356591B1

Abstract

본 발명은 내마멸성 및 내열노화특성이 현저히 개선된 고경도의 타이어 림 플렌지용 고무 조성물에 관한 것으로서, 천연고무 50~10중량%와 폴리부타디엔 고무 50~90중량%의 블렌드로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 열안정성이 좋은 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산(분자량=693)이 0.5~4.0중량부, 가황제로서 유리 황 또는 오일이 처리된 황이 1.0~2.5중량부로 함께 적용되는 것을 특징으로 한다.

Description

열노화 및 내마멸 특성이 우수한 타이어 림 플렌지용 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION FOR TIER RIM FLANGE WITH GOOD THERMAL AGING AND ABRASION RESISTANCE PROPERTIES}

본 발명은 내마멸성 및 내열노화특성이 우수한 고경도의 타이어 림 플렌지(rim-flange)용 고무 조성물에 관한 것이다.

림 플렌지는 타이어의 림과 직접 접촉하는 부위로서 주행중 림과 반복적으로 마찰되어 마멸되기 쉽고, 고온 발열에 의해 비드부위의 고무가 열 노화되어 물성이 하락되어 조기 탈착되는 경우가 발생한다. 따라서, 림 플렌지용 고무에는 내열노화특성, 고경도, 내마멸성, 오존 및 환경인자에 대한 내저항성 및 내압축율(compression set)과 같은 특성들이 요구된다.

상기와 같은 요구조건들을 만족시키기 위해서는 카본블랙을 과량 사용하고, 가교결합의 형태가 단황결합(mono-sulfide)이 많은 것이 유리하나, 다른 요구성능들을 동시에 만족시키기 위하여 일반적으로 가류계는 다량의 황과 촉진제를 사용하는 통상적인 가류계를 사용하고 있다. 예로서, 천연고무(natural rubber) 10~50중량부와 폴리부타디엔 고무를 90~50중량부를 혼용 사용하므로써 내마멸성을 개선시킬 수 있고, 표면적이 큰 카본블랙을 70중량부, 그리고 황을 최소 2.0중량부 이상으로 과량 사용하므로써 고경도의 고무를 얻을 수 있으며, 단황(mono-sulfide) 결합을 유도하는 황 공여체 화합물을 함께 사용하므로써 내열 노화특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 배합비로 제조된 조성물의 경우 일반적으로 부타디엔 고무의 사용량의 증가로 인해 배합공정에서 분산 및 과부하가 일어나게 된다는 단점이 있다. 또한, 과량의 카본블랙 및 황을 사용하므로써 고경도의 고무화합물을 얻을 수 있으나 높은 점도와 빠른 스코치 타임으로 인한 공정문제 발생 및 높은 히스테리시스(hysteresis)에 의한 발열과 열노화에 의해 물성이 하락될 수 있다. 그리고, 단황 결합을 유도하는 황 공여체로서 디모포린디설파이드 (Dimorpholine disulfide, 상품명: Sulfasan-R)가 주로 사용되고 있으나, 이는 환경규제물질로서 대체가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명에서는 내마멸성이 우수하고 경도가 높으며, 환경규제물질인 디모포린디설파이드(Dimorpholine disulfide)를 사용하지 않으면서 내열 노화특성이 개선된 승용차 및 트럭ㆍ버스용 타이어 림 플렌지용 고무 조성물을 제공하므로써 타이어의 내구력 향상 및 재생횟수를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 원료고무에 열안정성이 좋은 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산과 함께 가황제로서 유리 황이나 오일처리된 황을 적용시키므로써 내마멸성 및 내열노화특성이 현저히 개선된 고경도의 타이어 림 플렌지용 고무 조성물에 관한 것이다.

상세하게는, 본 발명의 조성물은 천연고무(NR) 50~10중량%와 부타디엔 고무(PBR) 50~90중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 열안정성이 좋은 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산 (1,6-bis(N,N'-dibenzylthiocarbam oyldithio)-hexane; 분자량=693; 이하 KA-9188로 명명) 0.5~4.0중량부와, 가황제로서 유리 황(이하 S) 혹은 오일이 처리된 황 1.0~4.0중량부를 함께 적용시킴으로써 내마멸성 및 내열노화특성을 개선시키는 효과가 있는 타이어 림 플렌지용 고무 조성물이다. 본 발명의 고무 조성물에는 필요에 따라 스테아르산과 같은 활성제, 보강충진제, 촉진제 및 기타 가소제, 연화제, 수지 가교용 수지제 및 노방제 등 다른 성분들이 적용될 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에서 원료 고무는 천연고무와 폴리부타디엔 고무의 블렌드가 적합하며, 특히 천연고무 50~10중량%와 부타디엔 고무(PBR) 50~90중량%의 범위로 배합된 것이 내마멸성을 개선시키는데 바람직하다.

본 발명의 조성물에 사용되는 KA-9188은 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산으로서, 타이어의 내열노화특성을 개선시키기 위하여 본 발명의 조성물에 가황제와 함께 사용된다. KA-9188은 열안정성이 좋으며, 본 발명의 조성물에 원료고무 100중량부에 대하여 0.5~4.0중량부, 특히 0.5~2.5중량부 사용되는 것이 바람직하다. 0.5중량부 미만으로 적용하는 경우 물성을 개선시키는 효과가 적으며, 4.0중량부를 초과하여 적용시 더이상의 물성개선효과가 나타나지 않는다.

본 발명에서 사용되는 가황제는 유리 황(S) 또는 오일이 처리된 황으로, 상기 조성물에 원료고무 100중량부에 대하여 1.0~2.5중량부 적용되는 것이 바람직하다. 상기 가황제를 1.0중량부 미만 사용시에는 KA-9188의 가류특성 및 물성개선에 도움이 되지 않으며, 2.5중량부 초과시 과도한 다중황 결합으로 인해 내열특성이 하락된다. 상기와 같은 이유로 최적물성의 결과를 얻기 위하여 KA-9188과 S의 비는 KA-9188:S = 0.02~4의 범위가 적합하다.

본 발명의 조성물에는 필요에 따라 다른 성분들이 추가될 수 있으며, 예로서, 활성제로서 스테아린산 1~3중량부, 아연화(ZnO) 3~6중량부, 보강충진제로 카본블랙 40~65중량부, 촉진제 0.5~1.8중량부 및 기타 가소제, 연화제, 수지 가교용 수지제와 노방제 등을 포함할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 자세히 설명한다.

실시예 1~4

아래 표 1의 조성비에 따라 고무시편을 제조하였으며, 물성시험을 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 비교예 1과 실시예 2를 선택하여 실차 시험에 적용하였으며, 이들을 트럭ㆍ버스용 타이어(11R22.5 953 패턴)에 적용하여 비드 부위의 내구력 시험 및재생회수율 결과를 비교하여 표 2에 나타내었다.

1) BR-01: 폴리부타디엔 고무

2) 기타 화학물질: 노방제, 왁스, 수지 및 공정조제

3) 촉진제(NS): N-tert-Butyl-2-Benzothiazolsulfenamide

4) 300% 모듈러스: 300% 신장시의 응력값

5) 리버전(Reversion)(%): 고온가류시 가교 결합률의 파괴율을 측정한 값으로, MDR 기기를 이용하여 180℃에서 토르크(Torque)를 측정하고, 다음 식을 이용하여 계산한 값. --> (최대 토르크 - 30분에서의 토르크)×100/(최대 토르크 - 최소 토르크)

6) 마모(abrasion): PICO 시험기기를 이용하여 내마모 정도를 평가한 것으로 80회 회전후 손실된 분량(g)을 나타냄.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, KA-9188과 황을 본 발명의 조성비에 따라 함께 사용한 실시예 1~3의 경우 비교예들에 비해 경도는 Sulfasan-R을 사용한 경우와 같은 수준을 유지하면서, 고온가류시 내열노화특성, 내발열특성, 파열특성(blow-out) 및 내마모특성들이 현저히 개선됨을 알 수 있다. KA-9188과 황의 혼합량 조절에 의하여 물성을 원하는대로 비교적 용이하게 조절할 수 있으며, 고온가류시 가교 결합률의 파괴율(reversion ration)도 비교예들에 비하여 현저히 우수함을 알 수 있다. 비교예 2와 같이 황을 사용하지 않고 KA-9188을 단독으로 사용하는 경우, 가류도가 매우 낮아 모듈러스 값도 낮으며, 내발열 및 내마모 특성이취약함을 알 수 있다.

1) BAB(Bead above Burst) 시험: 공기압 80에서 40km/시의 속도로 주행시간에 따라 부하정도(Load index)를 변화시켜 사고시까지 걸리는 시간을 측정.

2) 재생 회수율: 시내버스에 100본을 취부하여 타이어 마모를 90%이상 진행시킨 후에 재생가능한 타이어의 비를 나타낸 것.

상기 표 2로부터 알 수 있듯이, 비교예의 조성물에 비하여 본 발명에 따른 내열노화특성 및 내마멸성이 우수한 실시예의 조성물이 비드부 관련 내구력 특성이 상대적으로 우수하며, 특히 재생가능 타이어의 회수율이 현저히 우수함을 확인할 수 있다.

이상의 비교예 및 실시예에서 알 수 있듯이, 본 발명의 배합비에 따라 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산과 가황제로서 유리 황이나 오일처리된 황을 적정비율로 함께 적용하므로써 타이어 림 플렌지용 고무의 경도와 내마멸성 및 내열노화 특성을 현저히 개선시킬 수 있다.

Claims

천연고무 50~10중량%와 폴리부타디엔 고무 50~90중량%의 블렌드로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여, 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바모일디티오)-헥산(분자량=693)가 0.5~4.0중량부, 가황제로서 유리 황 또는 오일이 처리된 황이 1.0~2.5중량부로 함께 적용되는 것을 특징으로 하는 타이어 림 플렌지용 고무 조성물.
제 1항에 있어서, 활성제로서 스테아린산, 아연화, 보강충진제로서 카본블랙, 촉진제, 가소제, 연화제, 수지 가교용 수지제 및 노방제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 림 플렌지용 고무 조성물.