KR100198917B1 - 타이어 가류용 이형제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이형성 향상제로 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 사용되고, 윤활성 향상제로 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 사용되는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물에 관한 것이다. 종래의 이형제는 화재 발생의 위험, 인체에 대한 유해성 및 냄새 등의 문제점, 트레드부에 균열과 베아가 발생하거나 고무-고무간의 접착력이 약하거나 고무-금형간의 이형성이 부족한 문제점 등이 있었다. 본 발명에 따른 타이어 가류용 이형제 조성물은 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 이형성 향상제로 사용되고, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 윤활성 향상제로 사용되어 고무-고무간의 접착성이 향상되어 타이어 표면에 베아 및 균열 등의 불량이 발생하는 것을 방지하며 타이어의 외관을 손상하지 않고, 고무-금형간의 이형성이 향상되므로 금형의 청소 싸이클이 연장된다. 또한, 본 발명의 타이어 가류용 이형제 조성물은 수용성이여서 화재 발생의 위험과 인체에 대한 유해성이 없으며, 건조가 빠른 장점이 있다.

Description

[발명의 명칭]
타이어 가류용 이형제 조성물
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
본 발명의 목적은 고무-고무간의 접착력과 고무-금형간의 이형성이 향상되고 타이어의 균열 및 베아 발생이 방지되는 것인 타이어 가류용 이형제 조성물을 제공하는 것이다.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 타이어 가류용 이형제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 이형성 향상제로, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 윤활성 향상제로 사용되는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물에 관한 것이다.
종래의 용제를 사용한 이형제는 사용되는 용제로 인한 화재 발생의 위험과 인체에 대한 유해성 및, 냄새 등의 단점이 있으며, 타이어의 트레드부에 균열과 베아가 발생하는 문제점이 있었다.
최근에는 수용성 이형제가 개발되어 사용되고 있으나, 수용성 이형제는 고무-고무 간의 접착력이 약하고, 타이어에 균열과 베아가 발생하며, 건조가 느리고 분사 노즐이 자주 막히는 문제점이 있었다.
또한, 실리콘을 함유하는 이형제 조성물도 사용되고 있으나, 이러한 종류의 타이어 가류용 이형제는 금형에 잔유물이 축적되어 세척 또는 분사(噴沙)가 어렵고 타이어 외관이 불량하며, 실리콘 유막이 타이어에 잔류하여서 눈, 비 주행시에 미끄러짐 현상이 심하여 외국에서는 사용이 금지되고 있는 실정이다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명자들은 이형제 조성물 중에 이형성 향상제로 플루오로-카본 및 플루오로카본-실리콘계 화합물을 사용하고, 윤활성 향상제로 나프텐계 광유와 지방산 에스테르를 사용하면 고무-고무 간의 접착력과 고무-금형간의 이형성을 동시에 향상시키고 타이어의 균열 및 베아 발생이 방지되는 것을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 전체 타이어 가류용 이형제 조성물에 대하여 이형성 향상제인 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 0.01 내지 3 중량%, 윤활성 향상제인 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 0.05 내지 10중량%가 사용되며, 통상의 이형제 조성물에 사용되는 결합제, 충전제, 착색제, 습윤 분산제 및 점증제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 결합제로서 스티렌-부타디엔 중합체를 사용하고, 이형성 향상제로서 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물을 사용하며, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 윤활성 향상제로 사용되며, 통상의 이형제 조성물에 사용되는 첨가제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물이다.
결합제로는 PVA, 아크릴 수지, 에멀젼, 고무 유액(乳液) 등의 폴리머가 사용되어 왔다.
본 발명에 따르면 결합제로서 고무-고무간의 접착력을 향상시킬 수 있는 스티렌-부티디엔 고무 성분이 사용된다.
일반적으로 스티렌-부타디엔 고무 성분에 있어서 중합체에 스티렌이 부타디엔보다 많이 함유되면 코팅막이 경화되고 접착력이 약화되며, 부타디엔의 함량이 더 많으면 접착력은 강화되나 코팅막 형성이 불량해지는 것으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명에서는 타이어 가류용 이형제 조성물에 함유되는 스티렌과 부타디엔의 몰비를 조절하므로써 향상되는 이형제 조성물의 고무-고무간의 접착력, 고무-금형간의 이형성 및 코팅막의 유성을 더욱 강화시키기 위하여 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물을 이형성 향상제로, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르를 윤활성 향상제로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이형성 향상제로는 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 사용된다. 이형성 향상제는 고무-금형간의 이형성을 향상시키고, 금형에 발생하는 잔사를 감소시키므로 금형의 청소 싸이클이 연장된다. 이형성 향상제는 0.01 내지 3중량% 로 이형제 조성물에 함유되며, 단독 또는 두 종류 이상을 병용할 수 있다.
또한, 윤활성 향상제로는 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 사용된다. 종래에 윤활성 향상제로 사용된 금속 비누계는 가류시에 금속 이온이 촉매 작용을 하여 가류가 불균일해지는 문제점이 있었다. 그러나, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르는 금속 이온이 포함되지 않은 윤활성 향상제이므로 고무의 흐름성과 윤활성을 향상시키며, 또한 타이어에 균열 및 베아가 발생하는 것을 제거하거나 감소시킨다.
본 발명에 따르면 윤활성 향상제는 나프텐계 광유와 지방산 에스테르만으로 사용되거나 미세 결정질 왁스가 추가되어서 병용된다. 윤활성 향상제는 0.05 내지 10중량%, 바람직하게는 0.8 내지 5중량%으로 이형성 조성물에 함유된다. 윤활성 향상제가 0.05중량% 이하로 함유되는 경우에는 흐름성이 좋지 않아 갈라져서 베아가 발생하며, 10중량% 이상으로 함유되는 경우에도 갈라짐이 발생한다.
스티렌-부타디엔 중합체는 바람직하게는 1.0내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 15중량% 로 이형제 조성물에 함유된다. 스티렌-부타디엔 중합체가 1.0중량%이하로 함유되면 고무-고무간의 접착력이 약하고, 코팅 건조후에 충전제가 묻어나와 가류후에 코팅막이 불균일하게 된다. 또한, 스티렌-부타디엔 고무 성분이 20중량% 이상 함유되면 고무-고무간의 접착력이 향상되나, 코팅막이 불균일하게 되어 가류후에 타이어의 색상이 얼룩지게 되고, 고무-금형간의 이형성이 부족하여 금형에 잔사가 남게된다.
본 발명의 통상적인 이형제 조성물에 사용되는 첨가제에는 습윤 분산제, 충전제, 착색제, 점증제, 소포제, 가류 촉진제 및 안정제가 포함된다.
습윤 분산제는 충전제와 착색제를 분산시키며, 노닐 페놀계와 옥틸 페놀계 비이온 계면활성제, 양이오계 계면활성제 또는 음이온계 계면활성제에서 선택하여 사용할 수 있으며, 대표적인 예로는 삼인산 나트륨이나 기타 폴리옥시에틸렌, 노닐페닐에테르가 있다. 습윤 분산제는 바람직하게는 0.5 내지 8중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량% 으로 이형제 조성물에 함유된다. 습윤 분산제가 0.1중량% 이하로 함유되는 경우에는 습윤력과 분산력이 부족하여 충전제가 뭉치거나 가라앉으며, 8중량% 이상 함유되는 경우에는 타이어 가류시에 반점이 발생하고 거품이 많이 발생하여 분사시에 균일한 코팅막이 형성되지 않는다.
충전제는 타이어 가류후에 금형-고무간의 이형성을 향상시키기 위해 사용하며, 에어벤트의 작용이 우수한 마이카, 탈크, 실리카, 클레이 및 퍼라이트 등의 무기물이 사용된다. 충전제는 바람직하게는 1.0내지 35중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 25 중량%으로 이형제 조성물에 함유된다. 충전제가 2중량% 이하로 함유되는 경우에는 타이어 가류후에 고무-금형간의 이형성이 부족하고 타이어의 고무 표면이 불균일하며, 25중량%이상 함유되는 경우에는 고무-고무간의 접착력이 약하여 타이어에 베아 및 균열이 발생하는 문제점이 있다.
착색제는 카본 블랙, 흑연 또는 인조 착색제 등이 사용될 수 있고, 대표적인 예로는 램프블랙이 있다. 착색제는 바람직하게는 0.1 내지 8중량%으로 이형제 조성물에 함유된다.
점증제는 타이어에 분사되는 이형제 조성물의 분사성과 건조성을 향상시키고, 충전제의 분산 작용 및 침하 방지 작용을 향상시킨다. 본 발명에서 사용되는 점증제의 대표적인 예로는 벤톤이 있으며, 종래에 사용되어 온 카제인, 셀룰로스계 점증제 및 무기 몬토모로라이트계 클레이 등과 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다. 점증제는 바람직하게는 0.1 내지 5중량%으로 이형제 조성물에 함유된다.
소포제는 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제가 사용될 수 있다. 실리콘계 소포제가 사용되는 경우에는 고무-금형간의 이형성은 충분하나 고무-고무간의 접착력이 약해지므로, 본 발명에 의하면 소포 효과는 물론 분사시에 균일한 코팅막이 형성되는 비실리콘계 소포제가 사용된다. 소포제는 바람직하게는 0.01 내지 1.0중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량% 으로 이형제 조성물에 함유된다. 소포제가 0.01중량%이하로 함유되는 경우에는 소포 효과가 부족하여 코팅막이 불균일하게되며, 1.0 중량% 이상으로 함유되는 경우에는 가류후 코팅막에 얼룩이 남아 타이어의 표면이 미려하지 못하게된다.
상기 성분 이외에도, 통상적으로 타이어용 고무 조성물에 첨가되는 가류 촉진에와 안정제가 사용된다. 본 발명에서는 가류 촉진제와 안정제로 분말 유황과 산화아연을 첨가하여 스티렌-부타디엔계 막이 안정하게 가류되며, 코팅막이 균일해지고, 미가류에 의해 고무-금형간의 이형성이 불충분해지는 문제점을 해결하였다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
용량이 1ℓ인 비이커(1)에 물 400㎖와 습윤 분산제인 NP10, NP4 및 AMP-95를 각각 10g,10g, 5g 씩 넣어 잘 용해한 후에 착색제인 램프 카본 블랙 30g을 넣어 호모믹서기로 분산시켰다. 호모믹서기로 계속 분산시키면서 충전제인 실리카20g, 탈크 80g 및 클레이 20g을 소분하여 첨가하였다.
물 500㎖가 담긴 다른 1ℓ비이커(2)를 3600rpm의 속도의 호모 믹서기로 작동시키면서 벤톤 LT 20g을 소분하여 첨가한 후, 윤활성 향상제인 마이크로 왁스 10g, 나프텐계 광유 30g 및 지방산 에스테르 30g를 소분하여 첨가하고, 산화아연 및 유황을 각각 1g 씩 첨가하였다. 그 다음에, KSL9434 80g을 혼합 분산 시킨후, 비이커(1)의 내용물과 혼합하고, 암모니아수를 첨가하여 이형제 조성물이 분사될 타이어용 고무 조성물의 pH 와 동일하게 조절하므로써 이형제 조성물을 제조하였다.
[실시예 2와 실시예 3]
표 1의 성분과 함량으로 배합하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이형제 조성물을 제조하였다.
[실시예 4 내지 실시예 6]
용량이 1ℓ인 비이커(1)에 물 400㎖와 결합제인 KSL9434 8.0g와 착색제인 램프 블랙 3.0g 및 충전제인 마이카 2.0g, 실리카 5.0g, 탈크 5.0g 및 클레이 2.0g를 분산시키고,물 500㎖가 담긴 다른 1ℓ비이커(2)에 분산 습윤제인 NP10 1.0g, NP4 0.5g 및 STTP 0.5g를 용해한 후 점증제인 벤톤 LT 0.5g 와 아크리졸 RM825 2.0g를 첨가하여 호모 믹서기로 겔화시켰다. 비이커(1)의 용액과 비이커(2)의 용액을 호모 믹서기로 균일하게 조금씩 혼합하면서 윤활성 향상제인 마이크로 왁스 10g, 나프텐계 광유 30g 및 지방산 에스테르 30g를 첨가하여 타이어에 분사하고, 그 직후에 가류 촉진제인 산화 아연 1g 과 유황 1g 으로 이형제 조성물을 분산시켰다.
[실시예 5와 실시예 6]
표 1의 성분과 함량을 사용하여 배합하는 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법으로 이형제 조성물을 제조하였다.
[비교예 1 내지 비교예 3]
표 2의 성분과 함량을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이형제 조성물을 제조하였다.
[비교예 4 내지 비교예 6]
표 2의 성분과 함량을 사용하는 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법으로 이형제 조성물을 제조하였다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
Figure kpo00003
표 3의 기호 중 이형제 조성물이 갖는 분사 균일성, 건조성, 저장성, 가류색상 및 색상의 균일성, 가류후 고무-금형간의 이형성 및 고무-고무간의 접착력의 물성이 가장 우수한 경우에 ◎로, 중간 정도인 경우에는 ○로, 가장 좋지 않은 상태인 경우에는 △로 표시하였다. 또한, 이형제 조성물이 갖는 가류후에 타이어의 표면에 발생하는 균열과 베아 및 금형 표면의 오염도에 있어서는 상기 균열과 베아의 발생과 오염도가 가장 적은 경우에 ◎로, 중간 정도인 경우에 ○로, 가장 많이 발생한 경우에 △로 표시하였다.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이형제 조성물은 가류후에 타이어의 색상 및 색상의 균일성, 가류후의 고무-금형간의 이형성이 종래의 이형제 조성물에 비해 월등히 우수하였으며, 가류후에 타이어의 표면에 발생하는 균열 및 베아의 발생이 감소하거나 제거되었고, 금형 표면의 오염도가 월등히 우수하였으며, 고무-고무간의 접착력이 대체로 우수한 것을 알 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명에 따른 타이어 가류용 이형제 조성물은 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 이형성 향상제로 사용되고, 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 윤활성 향상제로 사용되어 고무-고무간의 접착성이 향상되어 타이어 표면에 베아 및 균열 등의 불량이 발생하는 것을 방지하며 타이어의 외관을 손상하지 않고, 고무-금형간의 이형성이 향상되므로 금형의 청소 싸이클이 연장된다. 또한, 본 발명의 타이어 가류용 이형제 조성물은 수용성이여서 화재의 위험성이나 인체에 대한 유해성이 없으며, 건조가 빠른 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 전체 타이어 가류용 이형제 조성물에 대하여 이형성 향상제인 플루오로-카본계 및/또는 플루오로 카본-실리콘계 화합물이 0.01 내지 3중량%, 윤활성 향상제인 나프텐계 광유와 지방산 에스테르가 0.05 내지 10중량%가 사용되며, 통상의 이형제 조성물에 사용되는 결합제, 충전제, 착색제, 습윤 분산제 및 점증제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 전체 타이어 가류용 이형제 조성물에 대하여 스티렌과 부타디엔의 몰비가 0.5 내지 2.0인 스티렌-부타디엔 고무를 1.0내지 20중량%로 사용하여 고무-고무간의 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 타이어 가류용 이형제 조성물.
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