KR101607590B1

KR101607590B1 - 계면 접착력이 향상된 타이어용 외부 이형제 조성물

Info

Publication number: KR101607590B1
Application number: KR1020150043265A
Authority: KR
Inventors: 고주영
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-03-30

Abstract

본 발명은 가류공정 전 미가류 상태의 그린 타이어에 도포하여 타이어의 가류불량(베어, Bare)을 방지하고, 타이어 접합부위의 벌어짐을 방지할 수 있는 타이어용 외부 이형제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 타이어용 외부 이형제는 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산 화합물을 주성분으로 하는 외부 이형제로서 이를 그린 타이어에 도포하면, 타이어의 가류불량(베어, Bare)을 방지하고 타이어 접합부위의 벌어짐을 방지할 수 있어 타이어의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

계면 접착력이 향상된 타이어용 외부 이형제 조성물{Outside Release Composition Improving Interfacial Adhesion for Green Tire}

본 발명은 가류공정 전 미가류 상태의 그린 타이어에 도포하여 타이어의 가류불량(베어, Bare)을 방지하고, 타이어 접합부위의 벌어짐을 방지할 수 있는 타이어용 외부 이형제 조성물에 관한 것이다.

타이어 외부 이형제는 그린 타이어를 가류하기 전, 그린 타이어 외부면에 외부 이형제를 도포하여 그린 타이어와 몰드간의 형성된 공기의 배출을 용이하게 하고, 그린 타이어가 몰드에 안착시 윤활성 부여와 완제품 타이어 제조 후 몰드에서 타이어 인출시 이형성을 주어 쉽게 타이어가 분리되도록 하기 위해 사용한다.

한편, 타이어 제조시 성형공정에서 트레드 양 끝단을 접합하는 과정을 거치게 되며, 시간이 경과할 수록 이 접합부위가 서서히 벌어지게 된다.

따라서 타이어 외부에 이형제를 도포시 벌어진 접합부위에 외부 이형제가 침투하여 완제품 타이어에서 벌어짐 현상이 일어나며, 심할 경우 트레드가 타이어와 분리되는 현상도 발생할 수 있다. 이러한 트레드 접합부의 벌어짐 현상은 과거에는 차량의 한계속도가 낮아 나타나지 않았지만, 최근에 와서는 타이어의 한계속도가 상승되고, 타이어의 시리즈가 낮아지면서 타이어의 트레드 부위에 스트레스가 증가하면서 발생되고 있다.

그러므로, 이러한 문제점을 해결하기 위해 그린 타이어용 외부 이형제는 가류 시 몰드와의 이형성을 향상시키고 공기 배출을 용이하게 하여 가류 중 발생하는 불량을 감소시키는 역할을 수행할 뿐 아니라, 접착력이 향상되어 그린 타이어 외부면에 도포시 트레드 접합부의 벌어짐 현상을 방지할 수 있도록 설계될 필요가 있다.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 한국등록특허 제10-1067919호는 그린 타이어가 운반 걸대에 붙는 문제를 해결하고, 몰드 오염성 및 고무 흐름성을 개선하기 위한 수성계 외부 이형제를 개시하고 있고, 한국공개특허 제10-1998-077542호는 충전제로 일반적인 마이카, 실리카, 탈크 및 클레이 등을 함유하고, 이형성 향상제로 플루오르-카본계 및 플루오르 카본-실리콘계 화합물이 사용되고, 윤활성 향상제로 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 사용되는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물을 개시하고 있다.

그러나, 상기의 선행기술들은 외부 이형제의 타이어 표면 오염을 개선하기 위한 것으로서 기술적 특징이 달라 본 발명과는 기술적 구성이 상이하다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 외부 이형제를 그린 타이어의 외부에 도포시 고무 계면간의 접착력을 강화하도록 함으로써 트레드 접합부의 벌어짐을 방지할 수 있는 외부 이형제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 1 내지 20중량%의 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산, 6 내지 10중량%의 충전제, 3 내지 7중량%의 결합제, 3 내지 7중량%의 비이온계 폴리에틸렌 수지, 2 내지 3중량%의 유화분산제, 3 내지 5중량%의 불소계 이형제 및 잔부의 물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구체예에 따르면 상기 충전제는 카본 블랙인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면 상기 결합제는 천연 라텍스 또는 스티렌부타디엔 고무 라텍스인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면 상기 유화분산제는 지방산, 지방산염, 실리콘 수지, 왁스, 계면활성제 및 알킬암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면 상기 불소계 이형제는 플루오르실리콘 중합체인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 타이어용 외부 이형제는 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산 화합물을 주성분으로 하는 외부 이형제로서 이를 그린 타이어에 도포하면, 타이어의 가류불량(베어, Bare)을 방지하고 타이어 접합부위의 벌어짐을 방지할 수 있어 타이어의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 비교예에서 제조한 외부 이형제의 계면 분리 상태를 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에서 제조한 외부 이형제의 계면 분리 상태를 관찰한 주사전자현미경 사진이다.

본 발명의 타이어용 외부 이형제 조성물은 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산, 충전제, 결합제, 비이온계 폴리에틸렌 수지, 유화분산제, 불소계 이형제 및 잔부의 물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산은 1 내지 20중량%를 첨가하는 것이 바람직한데 20중량%를 초과하면 용액 저장성 및 고무흐름성이 하락하고, 1중량% 미만이면 고무 계면 점착력을 약화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 충전제는 타이어 가류시 몰드와 그린 타이어 사이의 공기배출을 쉽게 하여 가류후 타이어와 몰드의 탈착을 쉽게 해주며, 타이어 가류후에 금형-고무간의 이형성을 향상시키기 위해 사용하는 것으로, 용액의 도포시 건조를 빠르게 한다.

상기 충전제는 에어벤트의 작용이 우수한 마이카, 탈크, 실리카, 클레이, 퍼라이트 및 카본 블랙 등의 무기물이 사용되며, 바람직하게는 6 내지 10중량%로 이형제 조성물에 함유된다.

상기 충전제가 6중량% 미만으로 함유되는 경우에는 타이어 가류후에 고무-금형간의 이형성이 부족하고 타이어의 고무 표면이 불균일하며, 10중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 고무-고무간의 접착력이 약하여 타이어에 베어 및 균열이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명에 있어서, 결합제는 충전제 및 유효성분을 타이어에 부착시켜주는 것으로, 구체적으로는 천연 라텍스 또는 스티렌부타디엔 고무(SBR) 라텍스를 사용한다.

상기 결합제는 바람직하게는 3 내지 7중량%로 이형제 조성물에 함유되며, 결합제가 3중량% 미만으로 함유되면 고무-고무간의 접착력이 약하고, 코팅 건조후에 충전제가 묻어나와 가류후에 코팅막이 불균일하게 된다. 또한, 결합제가 7중량% 이상 함유되면 고무-고무간의 접착력이 향상되나, 코팅막이 불균일하게 되어 가류후에 타이어의 색상이 얼룩지게 되고, 고무-금형간의 이형성이 부족하여 금형에 잔사가 남게된다.

본 발명에 있어서, 비이온계 폴리에틸렌 수지는 타이어 표면의 습윤성을 위한 것으로, 상기 비이온계 폴리에틸렌 수지는 이 기술분야에서 보통의 지식을 가진자에게 알려진 다양한 화합물을 포함한다.

상기 비이온계 폴리에틸렌 수지의 함량은 외부 이형제 조성물 전체 중량에 대하여 3 내지 7중량%인 것이 바람직한데, 3중량% 미만이면 타이어 표면의 습윤성이 하락하여 바람직하지 않고, 7중량%를 초과하면 고무계면간의 접착력이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 유화분산제는 안정한 수분산성과 도막의 습윤성을 향상 시키기 위하여 사용하며, 상기 유화분산제로는 그 종류에 특별한 제한이 없이 통상의 유화분산제를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 지방산, 지방산염, 실리콘 수지, 왁스, 계면활성제, 알킬암모늄 등을 사용할 수 있다.

상기 유화분산제의 함량은 2 내지 3중량%인 것이 바람직한데, 2중량% 미만이면 저장 안정성이 하락하여 바람직하지 않고, 3중량%를 초과하면 고무계면간의 접착력이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 불소계 이형제는 가류 후 몰드에서 타이어를 쉽게 탈착시키기 위한 것이며, 이러한 불소계 이형제는 이 기술분야에서 보통의 지식을 가진자에게 알려진 다양한 화합물을 포함하고, 그 중에서도 플루오르실리콘 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 불소계 이형제는 외부 이형제 조성물 전체 중량에 대하여 3 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 3중량% 미만이면 가류 후 몰드에서 타이어가 쉽게 탈착되지 않아 바람직하지 않고, 5중량%를 초과하면 고무계면간의 접착력이 하락하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 물은 본 발명에 따른 외부 이형제 조성물의 기본 베이스가 되는 것으로, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.

한편, 본 발명에 따른 타이어용 외부 이형제 조성물에는 상기 성분들 이외에 이 기술분야에서 사용되는 다른 첨가제들을 필요에 따라 더 포함할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표 1의 조성대로 도료, 코팅제 업계에서 통용되는 분산 방식으로 각 성분들을 배합하여 수분산시켜 외부 이형제 조성물을 제조하였다.

성 분	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3
물	73	66	71	69	63
탄화수소계 폴리머 수지	5	7	5	5	5
카본블랙	10	15	10	10	10
1,4-Bis(N-2(2-Methyl-2-Nitropropyl)aminomethyl)cyclohexane¹ ⁾	-	-	2	4	10
비이온계 폴리에틸렌수지	5	5	5	5	5
불소계 이형제² ⁾	5	5	5	5	5
유화분산제³ ⁾	2	2	2	2	2

* 1) 1,4-Bis(N-2(2-Methyl-2-Nitropropyl)aminomethyl)cyclohexane: CA-208HD(SUMITOMO사)

2) 플루오르실리콘 중합체 (상품명:fs-1265, 다우코닝사)

3) 알킬암모늄

실험예

상기에서 실시예 및 비교예에서 제조된 외부 이형제 조성물을 평가하였으며, 평가방법은 타이어용 외부 이형제 업체에서 통상적으로 사용되는 평가 방법들로, 당업자에게는 자명한 방법이며, 결과는 표 2에 나타내었다.

구 분	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3
색상	블랙	블랙	블랙	블랙	블랙
도포자국	미발생	미발생	미발생	미발생	미발생
건조속도 (상온, 4mil)	5분 이내	3분 이내	3분 이내	3분 이내	3분 이내
층분리 속도	20일 이상	30일 이상	30일 이상	30일 이상	30일 이상
슬러지 (3일 경과시)	7%	10%	10%	10%	10%
베어발생¹ ⁾	양호	양호	양호	양호	양호
몰드 오염도	양호	양호	양호	양호	양호
PAD 접착력 (kg.f/cm²)	39.5	43.0	50.3	55.7	62.9
계면 분리 상태	계면 분리 (도 1)	계면 분리 (도 2)	계면 미분리 (도 3)	계면 미분리 (도 4)	계면 미분리 (도 5)

* 1) 가류 공정 중 발생하는 불량으로 고무의 접힘, 크랙, 돌출, 미충전, 함몰 등으로 인해 생성된 결점을 의미함.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2의 외부 이형제는 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, PAD 평가시 계면 분리현상이 일어나며, 이렇게 계면 분리현상이 발생하면 고무의 뜯김 상태가 전혀 발생하지 않으며, 접착력이 하락한다.

그러나, 실시예 1 내지 실시예 3에서는 건조속도, 슬러지, 층분리 등 외부 이형제의 제반 성능에서 비교예와 동등한 양호한 결과를 보였고, 특히 PAD 접착력에서 비교예 1 및 2 보다 높았으며, 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 계면 분리현상 또한 발생하지 않았다.

Claims

1 내지 20중량%의 1,4-비스(N-2(2-메틸-2-니트로프로필)아미노메틸)사이클로헥산, 6 내지 10중량%의 충전제, 3 내지 7중량%의 결합제, 3 내지 7중량%의 비이온계 폴리에틸렌 수지, 2 내지 3중량%의 유화분산제, 3 내지 5중량%의 불소계 이형제 및 잔부의 물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물.

제1항에 있어서, 상기 충전제는 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물.

제1항에 있어서, 상기 결합제는 천연 라텍스 또는 스티렌부타디엔 고무 라텍스인 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물.

제1항에 있어서, 상기 유화분산제는 지방산, 지방산염, 실리콘 수지, 왁스, 계면활성제 및 알킬암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물.

제1항에 있어서, 상기 불소계 이형제는 플루오르실리콘 중합체인 것을 특징으로 하는 타이어용 외부 이형제 조성물.