KR940001067B1 - 고농도 스테아린산 함유 타이어용 고무조성물 및 그 사용방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고농도 스테아린산 함유 타이어용 고무조성물 및 그 사용방법

제1도는 스테아린산 함량 및 105℃에서 열노화시간에 다른 파괴신장율 보지율이다.

제2도는 스테아린산 함량 및 카본블랙함량, 105℃에서 열노화시간에 따른 파괴신장율 보지율이다.

본 발명은 공기압 타이어에 사용되는 고무조성물에 있어서 활성제인 스테아린산과 산화아연의 비, 즉 스테아린산/산화아연=0.65이상으로 스테아린산을 과잉으로 넣어 주어 물성을 개량하는 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 공기압 타이어에 사용되는 고무조성물의 가류형태를 개선하여 고무조성물의 가공성(예, 조기가류 방지)과 가류후 고무조성물의 낮은 히스테리시스 손실 및 내열노화특성을 개선시키는데 목적이 있다.

일반적으로 타이어에 사용되는 고무조성물의 가류는 황과 여러종류의 가류촉진제를 사용하고 있다. 그리고 가류제와 촉진제의 상대적인 함량에 따라 가류시스템은 구분될 수 있다. 즉, 가류제 함량이 촉진제함량보다 상대적으로 많은 Conventional 가류시스템, 반대로 촉진제 함량이 가류제 함량보다 많은 EV 가류시스템, 그리고 EV 가류시스템보다는 그 비가 작은 Semi-EV 가류 시스템이다. 이러한 가류시스템은 고무조성물이 가져야 하는 요구물성에 따라 선택되어 사용된다. 그러나 이러한 가류시스템들로 낮은 히스테리시스 손실특성을 갖는 고무조성물을 얻고자 할대 가류제나 촉진제의 함량을 전체적으로 증가시키므로써 높은 가교밀도를 갖도록 하여 그 목적을 달성한다.

이러한 접근방법으로는 공정이 안정한 범위내에서 어느정도까지는 가능하다. 그러나 더 효과적인 히스테리시스 특성중진을 위해서는 더많은 가류제함량의 증가를 필요로 하게 된다. 이때 발생되는 문제로는 고무조성물의 가공중(예 : 유황배합, 압출등)에 원치않는 조기가류, 제품의 사용중 내노화특성의 급격한 하락등이 있다.

종래기술로는 조기가류 현상을 방지하기 위해 지연제를 사용하여 어느정도 공정성 문제를 해결하고 있다. 그러나 지연제가 고가의 제품으로 고무조성물의 원가가 상승할 뿐만 아니라 사용중 내열노화특성의 하락은 방지하기 힘든 한계가 있다.

본 발명은 고무조성물에 사용되는 활성제인 스테아린산과 산화아연의 비 즉, 스테아린산/산화아연 비가 0.65이상으로 스테아린산이 과량함유되고, 카본블랙 함량이 40-90phr 함유되고, 가류제 함량이 1.5phr이상, 가류촉진제 함량이 1.0phr이상 함유한 가류시스템을 적용한 고무조성물로써 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 타이어용 고무 조성물에 사용되는 스테아린산/산화아연의 비는 0.1-0.6이다. 산화아연과 스테아린산은 고무조성물 중에 서로 반응하여 아연스테아레이트를 헝성하고 촉진제와 금속 착화합물을 형성하여 고분자중의 이중결합을 공격하여 가교반응이 일어날 수 있도록 촉진하는 역할을 한다. 이때 가류반응에 중요한 요인중의 하나는 고무조성물의 산, 염기도이다. 술폰아마이드계의 대표적인 가류촉젠제를 예를 들어 그 반응기전을 설명하면 다음과 같다.

반응 Ⅰ은 스테아린산과 산화아연의 반응을 나타내고 있다. 반응 Ⅱ에서는 대표적인 술폰아마이드계 촉진제가 열에너지에 의해 2 라디칼을 형성하는데 (2) 라디칼은 대단히 불안정 즉, 라디칼 수명이 짧아서 바로 안정한 화합물로 되어서 가류반응에는 기여하지 못한다. 따라서, 라디칼(1)이 실제적으로 가류반응에 참여하게 되는데 이것이 반응할 수 있는 경우는 (3), (4) 및 (5)로 볼 수 있다. (3)과 (5)는 프로톤을 제공하여 주는 산이 존재할때는 프로톤과 먼저 반응하기 때문에 결국 가류반응을 지연시키는 효과를 얻게 된다.

본 발명에서는 스테아린산을 초과로 넣어 주므로써 가류제 및 가류촉진제의 함량이 많이 함유된 고무조성물의 가교반응을 지연시키어 공정중 치명적인 조기가류의 방지는 물론 카본블랙과 같은 충전제의 함량이 많이 함유된 고무조성물의 점도를 낮추어서 가공성이 유리하도록 하였다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

스테아린산에 따른 가교반응 및 물성을 고찰하기 위해 표-1과 같은 고무조성 처방을 사용하였다. 여기서 적용한 가류시스템은 촉진제 1phr, 황 1.5phr로 통상 타이어용 고무 조성물에 사용되는 것이었다. 표-1의 무늬점도를 보면 알 수 있듯이 스테아린산/산화아연 비가 증가할수록 무늬점도는 큰폭으로 감소하였다. 이것은 가공성에 영향을 줄 수 있을 만큼 큰 변화이다. 또한 스테아린산 함량의 증가로 조기가류성을 판단할 수 있는 T5가 증가하여 공정성이 더 안정화될 수 있다. 또한 T40과 T90도 T5와 거의 같은 경향을 보여주었다. 145℃에서 35ton압력으로 T90을 기준으로 가류된 시편의 인장 물성을 보면, 스테아린산의 증가에 따라 경도, 300%모듈러스, 파괴신율은 미세하게 증가하고 인장강도는 감소하였다. 그러나 이러한 차이는 제품의 성능에 그다지 큰 영형은 두지 않는 정도이다. 한편 고무조성물의 히스테리시스 손실을 나타낼 수 있는 반발탄성, 발열 및 tan δ 결과는 본발명의 실시예에저 스테아린산/산화아연 비영역내에서는 스테아린산 함량에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 반면 제1도에서 보인 것처럼 열노화에 따른 파괴신율 보지율은 스테아린산의 함량이 증가됨에 따라 크게 향상된 결과를 보였다.

[표 1]

[실시예 2]

실시예 1에서 보인 스테아린산 함량에 따른 내열노화특성의 효과를 카본블랙 함량과 가류제 및 촉진제 함량에 따라 그 효과를 표 2에서 관찰하였다. C-1은 비교 고무조성물로써 촉진제 1phr, 황 2phr, 카본블랙 45phr 및 스테아린산/산화아연=0.2를 적용하였다. 나머지 실험용 고무조성물인 A-1부터 C-2까지 카본 블랙 함량을 45, 50, 55phr 변량 적용하고 가류제를 1.8, 2.0phr, 스테아린산/산화아연=1.2를 적용하였다. 여기서 무늬점도는 쉽게 예상할 수 있는 바와같이 카본블랙 함량에 의해 큰 영향을 받았고, 동일 카본블랙, 가류제함량 적용하고 스테아린산/산화아연 비만 다른 C-1과 A-2를 비교하면 A-2가 더 낮은 점도를 보여서 실시예 1의 결과와 유사하였다.

T5, T40, T90의 결과는 C-1에 비해 나머지 실험용 고무조성물들이 전체적으로 지연된 효과를 보였다. 그외 인장물성, 히스테리시스 특성들은 카본블랙 함량 및 가류제 함량이 증가함으로써 예상되는 결과외에 스테아린산 함량에 따른 영향은 실시예 1의 경향과 거의 유사하였다. 반면 제2도에서 보인 것처럼 가류제 함량이 높은 고무조성물에서 스테아린산 함량이 파괴신율 보지율에 미치는 영향은 실시예 1보다 훨씬 큰 효과를 나타내었다.

[표 2]

이와같이 본 발명에 의한 고무조성물은 가류시스템의 변화 즉, 가류제 및 촉진제 함량의 증가를 통하여 가류후 고무 조성물의 히스테리시스 손실 특성을 증진시키고자 할 때 문제점인 공정상의 조기 가류를 방지할 수 있으며, 종래에 사용되는 고가의 지연제를 사용하지 아니함으로써, 고무조성물의 원가 절감효과를 가져올 수 있게 되었고 가류제및 촉진제 함량을 증가할때 초래되는 고무조성물의 내열노화를 감소시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 카본블랙의 함량이 40-90phr, 가류제및 촉진제 함량이 각각 1.5, 1.0phr 이상이고 스테아린산/산화아연=0.65이상 함유된 고무 조성물.
2. 제1항의 고무조성물을 타이어에 사용하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 타이어는 승용차용, 트럭용, 버스용 및 농경용임을 특징으로 하는 방법.