KR100257964B1 - 타이어가황공정에사용하는블래더조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 통상의 가류 블래더용 고무조성물에 있어서, 이형성의 탄성 실리콘 고무를 블래더 표면에 코팅시 접착력을 향상시킬 수 있도록 점착제 및 실란커플링제가 추가로 첨가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어의 가황공정에 사용하는 블래더 조성물이다.
이와 같은 블래더용 조성물을 사용함으로써 블래더 표면에 이형성의 탄성 실리콘 고무를 단단히 코팅함으로써 원활한 이형성을 유지하고, 블래더의 수명을 크게 증가시키고, 가황공정전 타이어 각각의 내부에 액상의 이형제 도포과정을 제거할 수 있다.

Description

타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물
본 발명은 타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 원활한 이형성을 유지하고, 블래더의 수명을 크게 증가시키고, 가황공정전 타이어 각각의 내부에 액상의 이형제 도포과정을 제거할 수 있는 방법으로 블래더 표면에 이형성의 탄성 실리콘 고무를 입히는 경우 접착력을 향상시키는 타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물에 관한 것이다.
현재 대부분의 타이어 제조업체에서는 GIP(Greentire inside paint) 공정이라는 즉, 그린 타이어(green tire(생타이어)) 각각의 내부에 통상 마이카(또는 탈크) 30%, 실리콘 오일 15 내지 20%, 유화제, 분산제 및 물로 이루어진 타이어 내부 이형제를 도포하여 가황후 완성된 타이어를 블래더로부터 인출하였다.
따라서 이에 관련한 이형제 조성물에 대해 많은 선행기술이 있어 왔다. 하지만 이러한 기술은 여러 가지의 문제점을 노출시켜 왔다. 다양한 규격의 타이어 각각을 도포해야함에 따라 GIP 미도포, 미건조, 과다도포 등에 의한 타이어의 수리율 증가와 불량발생의 많은 직,간접적인 원인을 제공하였으며 GIP 내의 무기성분은 가황중 고온, 고압하에서 블래더의 표면을 조기 노화시키는 원인이 되기도 하였고 이러한 공정을 유지하기 위한 기계의 보수, 관리 문제 야기뿐 아니라 이러한 공정은 반제품을 조립하는 성형공정과 가류공정 사이의 추가적인 공정으로써 생산성 저하의 원인이 되기도 하였다.
따라서 최근에는 이러한 문제점을 개선하고자 블래더 표면자체에 이형성을 줄 수 있으며 내구성과 내열성이 뛰어난 실리콘 고무를 코팅함으로써 GIP 공정을 없애는 기술들이 개발되고 있다. 이러한 기술들은 주로 블래더 표면에 이형성의 실리콘 고무를 완전 접착시키기 위한 실리콘 고무의 조성물 내지 블래더 표면처리에 관한 것으로 가황중 실리콘 고무의 재코팅없이 블래더가 노화, 파열될 때까지는 반영구적으로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
하지만 실제 적용된 예는 극히 드문 실정으로 그만큼 실리콘 고무와 가류된 블래더 사이의 접착력을 향상시키는 기술은 어려운 기술로 인식되어지고 있고 그 접착 메카니즘 또한 명확하게 발표된 바 없는 실정이다.
한편, 모든 접착 메카니즘의 기본이 착제와 피착제의 종류 및 피착제의 표면상태 등에 따라 크게 영향을 받음에도 불구하고 즉, 블래더 고무와 실리콘 고무사이의 접착은 실리콘 고무의 조성물뿐 아니라 피착제인 블래더 고무의 조성물에 의해서도 크게 영향을 받음에도 불구하고 이의 접착을 향상시키기 위한 블래더 고무 조성물에 관련된 선행기술은 없었다.
이에 본 발명은 종래 실리콘 고무와 가류블래더 사이의 접착력을 크게 향상시킴으로써 앞서 말한 GIP 공정의 단점을 제거함과 동시에 블래더의 수명을 크게 향상시키는 것으로 가류된 블래더 표면에 상온경화 혹은 열경화형의 실리콘 고무를 반영구적으로 사용할 수 있게끔 단단하게 고착시킬 수 있는 블래더용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 통상의 가류 블래더용 조성물에 있어서, 이형성의 탄성 실리콘 고무를 블래더 표면에 코팅시 접착력을 향상시킬 수 있도록 점착제 및 실란 커플링제가 추가로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 통상의 가류 블래더용 조성물에 있어서, 이형성의 탄성 실리콘 고무를 블래더 표면에 코팅시 접착력을 향상시킬 수 있도록 점착제 및 실란커플링제가 추가로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 가황공정에 사용하는 블래더용 고무조성물로서 이들은 원활한 이형성을 유지하고, 아울러 블래더의 수명을 크게 증가시킬 수 있다.
상기에서 통상의 가류 블래더용 조성물에 사용하는 주성분으로는 부틸 또는 할로겐화 부틸고무, 클로로프렌 고무, 산화아연, 스테아린산, 오일, 카본블랙 및 가류계로 페놀계 레진 등을 사용하고, 여기에 이형성의 탄성 실리콘 고무와 블래더 표면의 접착을 증가시키기 위한 목적으로 실리콘 고무내의 실란 커플링제와의 화학결합을 증가하도록 히드록시기, 알데히드 또는 에스테르기를 함유한 각종 점착제를 사용한다.
이들의 구체적인 예로는, 레조시놀(M-디히드록시벤젠), 변형된 레조시놀-포름알데히드 수지, P-히드록시 벤조산, 응축된 페놀 유도체와 포름알데히드, P-3차-부틸-페놀+응축된 포름알데히드, 삼차-부틸-페놀-아세틸렌 응축물, 2-클로로-4,6-비스(N-페닐-P-페닐렌디아민)-3,5-트리아진 또는 에폭시 수지가 있고, 이들은 1개 혹은 2 이상이 가류 블래더 조성물에 함유되어진다.
점착제의 함유량은 고무 100중량부에 대해서 0.1 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
점착제의 함유량이 10중량부를 초과하거나, 0.1 중량부 미만인 경우에는 블래더의 기계적 물성, 즉 피로물성에 나쁜영향을 주어 조기에 파열, 변형 현상 등이 발생하는 문제점이 있다.
또한 상기 통상의 블래더 조성물 외에 실리콘 고무내 Si-OH기를 포함한 폴리머, 실란커플링제와 화학결합을 일으킬 수 있는 실란커플링제, 즉 (C2H5O)3Si(CH2)3Si(OC2H5)3의 화학구조를 갖는 비스(트리에톡실리프로필)테트라설판(이하, Si-69이라함), 비스(트리에톡시실리프로필)디설판[(C2H5O)3Si (CH2)3S2(CH2)3Si(OC2H5)3] 및 말단기에 아미노(-NH2)를 함유한 아미노 실란커플링제의 첨가를 통해 기존에 상업적으로 널리 사용되는 상온경화형, 열경화형 실리콘 고무와의 접착력을 크게 향상시키는 것이다.
상기 실란커플링제의 함량은 고무 100중량부에 대해 0.1 내지 10중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실란커플링제의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 블래더의 기계적 물성에 나쁜영향을 미쳐 조기에 파열, 변형 현상이 발생할 우려가 있다.
이러한 물질의 첨가가 뛰어난 접착력을 가지는 이유는 다음과 같다. 상기 통상의 조성물로 이루어진 가류된 블래더 표면에는 미반응된 -NH2, -OH등이 일부 남아있으며 이들이 실리콘 고무내의 실란 커플링제 등과 화학결합을 이루어 단단히 고착된 형태를 나타낸다. 본 발명은 블래더 내부에 통상의 블래더 조성물 외에 상기 설명한 극성물질(크게 -OH, -NH2관능기 포함)을 블래더 고무의 기계적 물성에 크게 영향이 없는 범위내에서 다량 첨가하여 실리콘 고무와 결합하는 블래더 표면에 인위적으로 미반응되어 활성화되어 있는 반응기를 다량 갖게끔 하는 것이다. 이러한 블래더 표면에 존재하는 다량의 관능기들은 실리콘 고무 경화시 실리콘 고무내 Si-OH그룹, Si-NH2그룹들과 다량의 화학결합을 이루어 통상의 조성물로 이루어진 블래더 표면에서보다 매우 우수한 접착력을 가지게 된다. 이러한 기술을 통해 실리콘 고무와의 접착력이 크게 향상되어 상기 물질을 첨가하지 않은, 즉 통상의 조성물로 이루어진 블래더보다 내구성이 뛰어난 실리콘 고무 피막을 얻을 수 있었으며 본 기술에 의해 제조된 블래더는 수명면에서 GIP공정을 통해 사용하는 기존의 블래더와 동등 이상의 수명을 나타내었고, 통상의 블래더 조성물 표면에 실리콘 고무 피막을 입힌 경우보다 40%이상의 향상된 수명을 보였다.
블래더 표면에 코팅되는 실리콘 고무로는 통상적인 것을 사용하고, 이들은 다음과 같은 성분, 즉 디메틸, 하이드록시 말단기를 갖는 실록산, 실리콘 100 중량부에 대해 디메틸 실록산, 실리콘 5 내지 30중량부, 무기 충전제로 석영 100 내지 150중량부. 실리카 2 내지 30중량부, 산화철 2 내지 10중량부, 산화티타늄 1 내지 5중량부, 아민 실란 2 내지 15중량부, 아민 실란커플링제 0.2 내지 3중량부, 금속 촉매 0.05 내지 1중량부 등으로 이루어져 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 실시예로 본 발명을 제한하지는 않는다.
실시예 1 내지 3
하기의 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 제조한 블래더 조성물에 실리콘 고무 피막을 다음과 같이 형성시켰다.
준비된 블래더 표면을 유기용매로 세척하여 표면에 존재하는 각종 오일, 먼지 등의 오염물질을 제거하였으며 이후 10분 이상 건조하였다. 이후 상업화되어 사용되는 통상의 조성물로 이루어진 탈아민형 RTV실리콘 고무를 스프레이 도포가 가능하도록 유기 용매와 적당량 교반하여 농도를 맞춘다음 스프레이 방식으로 도포하였다. 1일간 상온에서 경화시킨후 2차 도포를 실시하여 약 3주간 상온에서 경화시킨 후 생타이어 내부에 이형제를 바르지 않은 타이어를 이용하여 가황하면서 실리콘 고무 피막의 내구성을 평가하였다. 이때 얻어진 실리콘 고무 피막의 두께는 전자현미경으로 측정한 결과 50-70㎛ 수준이었다. 이형성의 증가와 블래더 표면에 단단하게 고착된 실리콘 고무 피막의 내구성 증가를 목적으로 시험중 1회/8시간 마다 액상의 실리콘 에멀죤을 고상의 실리콘 고무 표면에 도포하며 시험하였다.
시험에 사용된 블래더는 트럭, 버스용 타이어를 생산하는 (1000R, 11R규격) 규격의 블래더를 이용하였다.
비교예 1 및 2
비교예 1은 통상의 블래더 조성물에 기존방법, 즉 GIP공정을 거쳐 내부에 액상의 이형제가 도포된 생타이어를 가류하였고, 비교예 2는 통상의 블래더 조성물에 유기아민 실란 커플링제를 함유한 상업화되어 있는 탈아민형 RTV(상온경화형) 실리콘 고무피막을 입혔다.
표 1
조성물(중량부) 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
부틸고무클로로프렌고무카본블랙산화아연스테아릭산오일페놀계 레진* 10056050.3510 10056050.3510 10056050.3510 10056050.3510 10056050.3510
Si-69에폭시 레진레조시놀 포름알데하이드아미노 실란커플링제 ---- ---- 1.0--1.0 -2.52.51.0 --51.0
탈아민형 RTV 실리콘 고무 사용무(기존방법) 사용 사용 사용 사용
타이어 생산본수** 235 152 213 245 252
*가류계로 이용되는 페놀계수지로는 알킬 페놀 포름알데히드 수지를 사용함.
** 타이어 생산본수는 블래더로 생산할 수 있는 타이어의 수를 나타냄
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조된 블래더 조성물을 이용하여 11R22.5 규격의 트럭, 버스용 타이어를 생산하였으며 블래더 내부에 실리콘 고무 경화시 화학결합을 증가시키기 위해 극성 물질(히드록시기를 포함한 점착 레진, 아민기를 함유한 실란커플링제 등)을 첨가한 경우의 내구성이 첨가하지 않은 경우보다 크게 향상되었으며 이는 블래더 표면과 실리콘 고무사이의 결합력 증가와 관계있는 것으로 사료된다. 즉, 상기 표 1에 생산본수로 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3은 비교예 1 및 2보다 증가된 블래더 수명을 나타내었다. 특히 고상의 실리콘 고무 피막을 이용하는 경우 실리콘 고무 피막이 블래더 표면을 보호하고 있어서 블래더의 표면노화 측면에서 매우 우수한 결과를 나타내었다.
본 발명에 따른 블래더 조성물을 사용함으로써 블래더 표면에 이형성의 탄성 실리콘 고무를 단단히 코팅함으로써 원활한 이형성을 유지하고, 블래더의 수명을 크게 증가시키고, 가황공정전 타이어 각각의 내부에 액상의 이형제 도포과정을 제거할 수 있다.

Claims (2)

  1. 통상의 가류 블래더용 조성물에 있어서, 이형성의 탄성 실리콘 고무를 블래더 표면에 코팅시 접착력을 향상시키도록 히드록시기, 알데히드기 또는 에스테르기를 포함하는 레조시놀(M-디히드록시벤젠), 변형된
    레조시놀-포름알데히드 수지, P-히드록시 벤조산, 응축된 페놀 유도체 및 포름알데히드, P-3차-부틸-페놀+응축된 포름알데히드, 삼차-부틸-페놀-아세틸렌 응축물, 2-클로로-4,6-비스(N-페닐-P-페닐렌디아민)-3,5-트리아진 및 에폭시수지로 이루어진 군으로부터 1개 이상 선택하여서 된 점착제 및
    비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설펜), 비스(트리에톡시실릴프로필)디설펜 및 말단기에 아미노(-NH2)기를 함유한 아미노 실란 커플링제로 이루어진 군에서 선택하여서 된 실란커플링제가 고무 100중량부에 대해 각각 0.1 내지 10중량부 추가로 하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 가황 공정에 사용하는 블래더 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실란커플링제는 고무 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 가황공정에 사용하는 블래더 조성물.
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