KR100374418B1

KR100374418B1 - 타이어 사이드월 고무 조성물

Info

Publication number: KR100374418B1
Application number: KR10-2000-0043713A
Authority: KR
Inventors: 최윤희
Original assignee: 금호산업 주식회사
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2003-03-04
Also published as: KR20020009992A

Abstract

본 발명은 타이어 사이드월 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원료고무에 이성체 함량이 40∼50중량%인 마이크로 크리스탈린계 왁스를 포함하는 외관개선 및 정적 내오존 특성을 향상시킨 타이어 사이드월 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어 사이드월 고무 조성물{RUBBER COMPOSITION FOR TIRE SIDEWALL}

타이어의 성능 측면에서 사이드월 요소는 전체 구조중에서 아주 중요한 요소로 타이어의 측면을 보호할 뿐 아니라, 주행중 끊임없이 굴곡이나 신율을 받게 되므로 이로인한 일그러짐에 강하고, 특히 오존 노화에 강인한 특성을 수반해야 한다. 상기와 같은 오존 노화를 방지하기 위해 주로 파라핀계 왁스가 사용되고 있다.

왁스의 내오존 특성은 왁스 첨가량, 노화시간 및 온도, 폴리머, 오일, 무기첨가제의 종류 및 첨가량에 따른다. 또한 이러한 특성은 왁스 차체의 원료고무와의 용해도/운동성(solubility/mobility)에 따른다. 따라서 적절한 왁스의 선택은 매우 중요하다.

왁스의 종류를 이성체의 함량에 따라 파라핀계 하이드로카본 왁스(paraffinwax, 이하, "파라핀계"라 함)와 마이크로 크리스탈린 왁스(micro crystalline wax, 이하, "마이크로 크리스탈린계"라 함)로 나눌 수 있다. 파라핀계 왁스의 결정구조는 크고, 정형적인 구조를 보이는 반면, 마이크로 크리스탈린계 왁스는 조밀하고, 불규칙한 형상의 구조를 갖고 있다. 이러한 차이로 인하여 마이크로 크리스탈린(이성체의 함량이 높음) 함량이 증가할수록, 고무 표면에 조밀한 층이 형성되어 쉽게 깨지지 않아 지속성을 갖게 된다. 왁스는 고무 표면에서 블루밍에 의한 물리적 층을 형성하여 정적 오존에 의한 공격을 방어하는 역할을 한다. 이러한 왁스층은 표면에서의 농도가 평형상태가 될 때까지 진행되며, 오존이 표면에 참투하지 못할 정도로 충분히 두껍게 형성되어야 한다. 왁스의 농도에 대한 영향은 파라핀계나 마이크로 크리스탈린계 모두 비례관계에 있다. 마이크로 크리스탈린계 왁스는 농도 및 온도에 있어서 파라핀계에 비하여 고무표면으로의 이동 속도가 늦은 경향을 보인다. 고무 표면으로의 왁스 이동시 적정 온도는 녹는 점보다 20∼30℃ 정도 낮은 것으로 알려져 있다. 이성체 함량이 높은 마이크로 크리스탈린계 왁스의 경우 녹는 점이 시작되는 온도가 적정 온도로 나타나고 있다. 또한 왁스의 함량이 높아 고무와의 용해도를 초과하면, 운동성(mobility factor)에 의해 내부와 표면의 농도가 평형 상태가 될 때까지 블루밍이 계속된다.

기존의 사이드월 고무 조성물에 적용되었던 왁스는 이성체 함량이 낮아, 상온에서도 빠른 속도로 블루밍되어 고무 표면에서 형성된 왁스층이 파라핀계 왁스의 특성상 두껍고, 깨지기 쉬워 정적 내오존 노화성능의 저하는 물론 백탁 현상에 의한 외관 오염이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 왁스에 비하여 카본 분포도를 넓혀 분자량을 증가시키고, 이성체의 함량을 증가시킨 왁스를 적용하므로써, 고무 표면에서의 균일한 왁스층을 형성하여 외관개선 및 오존성능이 현저히 향상된 사이드월 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 고무 조성물은 스타이렌 부타디엔 고무 10∼40phr, 부타디엔 고무 20∼60phr 및 천연고무 20∼70phr로 이루어진 원료고무 또는 천연고무 40∼60phr 및 부타디엔고무 40∼60phr로 이루어진 원료고무에 이성체 함량이 40∼50중량%인 마이크로 크리스탈린계 왁스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 스타이렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무 및 천연고무 또는 부타디엔 고무 및 천연고무로 되어 있는 원료 고무에 정적 내오존 특성을 향상시키기 위해 카본 분포도의 폭을 넓히고, 이성체의 함량을 증가시킨 마이크로 크리스탈린 계 왁스를 적용한 것이다.

본 발명의 고무조성물에 사용되는 마이크로 크리스탈린계 왁스는 이성체의 함량이 40∼50중량% 것이 바람직하다. 이성체의 함량이 50중량%를 초과하는 경우 표면으로의 이동속도가 느려 제 역할을 발휘하지 못하는 경우가 있으며, 40중량% 미만인 경우 고무 표면에서 조밀하고 균일한 막을 형성하지 못할 수 있다.

본 발명의 고무 조성물에 있어서, 본 발명의 목적하는 효과를 위해, 상기 마이크로 크리스탈린계 왁스의 카본분포도는 C₂₀∼C₂₇의 함량이 25.0∼33.0%, C₂₈∼C₃₄의 함량이 46.0∼54.0%, C₃₅∼C₄₂의 함량이 11.0∼19% 및 C₄₃∼C₅₂의 함량이 1.0∼9.0%의 분포를 갖는 것이 바람직하며, 마이크로 크리스탈린계 왁스의 함량은 0.5∼4phr인 것이 바람직하다. 상기 마이크로 크리스탈린계 왁스의 함량이 0.5phr 미만인 경우 정적상태(타이어 방치상태)에서 내오존 성능이 미비하며, 4phr을 초과하는 경우 내오존 성능에 대한 효과는 우수하나, 농도차에 의한 고무 표면으로의 확산되는 양이 많아 외관 오염이 발생할 가능성이 있다.

이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서 사용된 시험방법은 다음과 같다.

내오존 시험 방법(조건: 40℃, 오존 농도: 50pphm)

·정적 오존(static ozone) 시험: 시편 초기 길이의 25%를 신장하여 오존챔버에 72시간 방치하여 크랙율 관찰

·O-링(ring) 시험: 시편을 환 모양으로 절단하여(약 50% 신장) 오존챔버에 72시간 방치하여 크랙율 관찰

크랙율(crack rate)

크랙의 크기 및 길이: 1<2<3<4<5

크랙수: A<B<C

실시예 및 비교예

하기 표 2에 기재된 조성으로 하여 통상적인 방법으로 고무시편을 제조한 후, 이에 대한 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 3, 4 및 5에 나타내었다.

본 실시예 및 비교예에서 사용한 왁스 1, 2의 카본분포를 표 1에 나타내었다.

표 1. 왁스의 카본분포

	왁스 1	왁스 2	비고
최대(Max.) 카본 수	C_30·31	C_30·31	GC
C₂₀∼C₂₇	18.1%	27.1%	GC
C₂₈∼C₃₄	68.7%	50.1%	GC
C₃₅∼C₄₂	9.3%	15.4%	GC
C₄₃∼C₅₂	3.9%	7.4%	GC
이성체함량(마이크로 크리스탈린)	26.0%	50.0%	GC
노르말 함량(파라핀)	80.0%	60.0%	GC
녹는점(℃)	66.0	74.0	GC

* 왁스 1: 파라핀계 왁스

왁스 2: 마이크로 크리스탈린계 왁스

표 2. 고무 조성물 배합비

`	비교예	실시예
스타이렌 부타디엔 고무부타디엔 고무천연고무카본블랙아연화스테아르산오존노화방지제공정오일	3020505031.544.5	3020505031.544.5
왁스 1왁스 2	2-	-2
촉진제가류제지연제	0.851.80.07	0.851.80.07

표 3. 물성시험 결과

	비교예	실시예
100℃ 점도스코치 타임(t5, 분)가류시간(t40, 분)가류시간(end cure, 분)	52.332.56.211.5	52.033.06.211.4
인장물성경도300% 모듈러스(kg/㎠)인장강도(kg/㎠)신율(%)	5590165530	5592170525

표 4. 내오존 시험 결과

조건	비교예	실시예
정적 시험O-링 시험	B1C3	거의 관찰되지 않음거의 관찰되지 않음

표 5. 고무 표면에 생성된 왁스층의 두께 (단위:㎛)

방치 기간(일)	비교예	실시예
10일25일50일	0.75∼1.250.75∼1.501.00∼2.00	0.25∼0.500.25∼1.001.00∼1.25

상기의 표 3에서 나타난 바와 같이 가류특성은 비교예와 비교하여 본 발명에 따른 실시예는 동등 수준을 보이고 있어, 왁스가 배합물성에 미치는 영향은 미미한 것을 알 수 있고, 표 4에서와 같이 정적 및 O-링에 의한 내오존성 시험결과 왁스 1에 비해 왁스 2를 사용한 실시예의 크랙 크기 및 수가 현저히 적어 내오존성능이 우수한 것으로 나타났다. 표 5와 같이 방치 기간별 고무 표면층에 형성된 왁스층의 두께를 측정한 결과, 파라핀계 왁스를 적용한 비교예에 비하여 마이크로 크리스탈린계 왁스를 적용한 실시예에서 왁스층의 두께가 얇고 균일하여 시간의 경과에 따라 외관에 블루밍되는 양이 적었으며, 내오존 성능이 비교예에 비하여 우수한 것으로 보아 조밀하고 균일한 왁스층이 형성되며, 또한 블루밍에 의한 외관 오염 개선이 가능하다.

상기의 결과에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이성체 함량이 증가되고, 카본분포도가 넓은 왁스를 적용한 사이드월 고무 조성물은 고무 표면에 형성된 왁스층이 얇고, 조밀한 형상을 하고 있어 정적 내오존 노화 특성이 향상되었으며, 블루밍 속도 및 양이 조절되어 백탁현상에 의한 타이어 외관 오염이 감소되었다.

Claims

스타이렌 부타디엔 고무 10∼40phr, 부타디엔 고무 20∼60phr 및 천연고무 20∼70phr로 이루어진 원료고무에 대해 이성체 함량이 40∼50중량%인 마이크로 크리스탈린계 왁스 0.5∼4phr을 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로 크리스탈린계 왁스의 카본분포도는 C₂₀∼C₂₇의 함량이 25.0∼33.0%, C₂₈∼C₃₄의 함량이 46.0∼54.0%, C₃₅∼C₄₂의 함량이 11.0∼19% 및 C₄₃∼C₅₂의 함량이 1.0∼9.0%의 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무 조성물.
천연고무 40∼60phr 및 부타디엔고무 40∼60phr로 이루어진 원료고무에 대해 이성체 함량이 40∼50중량%인 마이크로 크리스탈린계 왁스 0.5∼4phr을 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로 크리스탈린계 왁스의 카본분포도는 C₂₀∼C₂₇의 함량이 25.0∼33.0%, C₂₈∼C₃₄의 함량이 46.0∼54.0%, C₃₅∼C₄₂의 함량이 11.0∼19% 및 C₄₃∼C₅₂의 함량이 1.0∼9.0%의 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 사이드월 고무 조성물.
삭제
삭제