KR100517430B1 - 내부 박리를 방지하기 위한 타이어 가류 브래더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질소가스를 압력원으로 사용한 타이어 가류시에 질소가스와 산소 분자의 침투를 최소화할 수 있어 브래더 고무 내부의 층상 박리 현상을 방지할 수 있는 타이어 가류 브래더에 관한 것으로서, 이는 부틸계 고무로부터 제조된 타이어 가류 브래더로서 가류 브래더 내부 표면에 플라즈마, 코로나 또는 전자 빔 처리를 통해 형성된 표면개질층이 구비된 것을 그 특징으로 한다.

Description

내부 박리를 방지하기 위한 타이어 가류 브래더{Tire cure bladder for preventing lamination failure}

본 발명은 내부 박리를 방지하기 위한 타이어 가류 브래더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부 표면에 표면개질층을 구비함으로써 질소가스를 압력원으로 사용한 타이어 가류시에 질소가스와 산소 분자의 침투를 최소화할 수 있어 브래더 고무 내부의 층상 박리 현상을 방지할 수 있는 타이어 가류 브래더에 관한 것이다.

타이어는 일반적으로 여러 공정을 거쳐서 완성되는데, 고무, 카본블랙, 유황 그리고 기타 첨가물을 혼합하여 압출시킨 배합고무를 코드나 비드와이어 등에 토핑(topping)하는 압연공정 및 재단공정과, 여러 가지 반제품을 조합하는 성형공정을 거쳐 그린케이스라고 하는 생타이어를 제조하고, 이어서 생타이어를 몰드에 넣고 일정시간 동안 열과 압력을 가하면 배합되어 있던 고무와 유황이 반응하여 고무 분자간에 강력하고 견고한 결합이 일어나 탄성 및 인장강도가 증대되고 약품 및 온도에 대한 내성을 가진 타이어로 완성된다.

한편, 반제품을 조합하여 생타이어를 제조하는 기계를 타이어 가류기라 하는데, 이 타이어 가류기에서 타이어를 구성하는 각 반제품들을 조립·압착하기 위해 사용되는 고무주머니를 브래더(Bladder)라 한다.

일반적으로 타이어 가류기에 이용되는 브래더는 그린케이스의 가류 중 가류기의 내부에서 팽창되어 그린케이스에 열을 전달하면서 동시에 타이어의 내부 프로필을 형성하도록 된 것인 바, 가류와 후가류 및 검사를 거쳐 제조되며 내열성이 좋은 부틸고무를 이용하고 고무의 물성 저하를 방지하기 위해 황 대신 수지를 가류제로 이용하여 브래더 가류기에서 가류되어진다.

종래에는 타이어를 제조할 때 가류 브래더 내면에 스팀(steam) 또는 열수(Hot water)를 공급하여 타이어 가류에 필요한 열원과 압력원을 얻었으나, 타이어 품질과 에너지 절약 목적으로 열수 대신에 질소가스를 압력원으로 사용하여 타이어를 제조하는 타이어 제조업체가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 질소가스를 사용할 경우에는 가류 중 용존산소량 감소에 의한 가류 브래더의 수명이 향상될 것으로 예상되었으나, 기체 중에서 가장 낮은 분자량과 비체적으로 인하여 물분자 대비 가류 브래더 고무내로 침투 및 배출이 용이하여 브래더 내부로 침투된 질소분자가 가류 중 고온 및 고압하에서 고무간 결합력 이상으로 팽창하면서 고무 사슬들을 파괴시키면서 성장하며, 산소 분자는 이러한 고무 결합의 파괴를 더욱 촉진시키는 촉진제의 역할을 하게 된다. 이러한 질소와 산소분자로 인하여 가류 브래더의 내부는 최종적으로 층상 박리(Lamination failure)됨으로써 수명 향상효과가 나타나지 않고 있는 실정이다.

이에 본 발명자들은 부틸고무로 이루어진 통상의 가류 브래더를 이용하여 가류 시 압력원으로 질소가스를 사용함에 따른 산소와 질소분자 침투로 인한 가류 브래더의 층상 박리 현상의 문제를 해결하기 위하여 연구 노력하던 중, 부틸고무로 이루어진 가류 브래더의 내면을 플라즈마, 코로나 또는 전자빔 등을 이용하여 처리하여 표면을 개질한 결과, 기체투과성을 개선하도록 해주는 잔존 이중결합이나 비활성 저분자량 말단기들이 개질되면서 기체투과성이 개선되어 가류 브래더 내부로 질소와 산소 분자의 침투를 최소화시킴으로써 브래더 노화 수명의 저하 요인인 층상 박리 현상을 억제시켜 브래더의 가류 수명을 10 내지 15% 이상 향상시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 타이어 가류시 브래더의 내면에 질소가스를 압력원으로 사용할 경우 브래더 고무 내부로 질소가스와 산소 분자가 침투하여 가류 동안 고온 및 고압 하에서 브래더 고무 결합을 파괴하면서 성장하여 최종적으로 층상 박리에 이르게 하는 문제점을 해결하여 질소와 산소 분자의 침투를 최소화시킴으로서 브래더 고무 내부의 층상 박리 현상을 방지할 수 있는 타이어 가류 브래더를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 가류 브래더는 부틸계 고무로부터 제조된 것으로서, 가류 브래더 내부 표면에 플라즈마, 코로나 및 전자빔 중에서 선택된 처리방법으로 형성된 표면개질층이 구비되며, 질소가스를 압력원으로 하는 가류 공정에 적합한 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 타이어 가류 브래더는 부틸계 고무로부터 제조되어 진다.

그런데, 부틸계 고무의 경우는 질소나 산소 가스의 침투가 용이하여 상술한 바와 같이 압력원으로서 질소 가스를 사용할 경우 가류 브래더의 층상 박리를 초래하는 문제가 있다.

본 발명에서는 이와같은 문제를 해결하기 위하여 가류 브래더의 내면을 표면개질하도록 한다. 구체적인 표면개질 방법은, 플라즈마, 코로나 또는 전자빔 등을 이용할 수 있다. 각 방법의 조건이 한정되는 것은 아니나, 플라즈마 처리할 경우에는 플라즈마 출력 50~500W , 반응 압력 0.5~2 Torr 한 조건으로, 코로나 방전처리할 경우 코로나 방전 출력 10~100kV, 방전시간 100~500초 조건으로, 그리고 전자빔 처리할 경우에는 흡수선량 2~10Mrad, 가속전압 100~1000 KV 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다. 그리고, 이같은 표면개질 처리는 가류 브래더를 1.5m×1.5m크기의 스테인레스 스틸 반응기에서 5~10 rpm 회전하면서 수행되는 것이 바람직하다.

이같은 방법으로 표면개질할 경우 기체 투과를 증가시키는 브래더 고무내의 잔존 이중결합을 제거하고 활성 말단기의 생성 등을 통해 표면개질되지 않은 미처리 브래더 고무에 비하여 기체투과성이 매우 개선되어 질소 및 산소와 같은 분자들이 브래더 고무의 내부로 침투하는 것을 억제시킴으로써 가류 동안 반복적인 고온 및 고압하에서 고무 내로 침투된 상기의 분자들이 고무결합들을 파괴하면서 성장하여 최종적으로 층상 박리되는 현상을 방지할 수 있다. 이러한 층상 박리를 억제하면 질소가스 가류 공정에서 가류 브래더의 노화수명을 크게 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 통상의 방법에 따라 타이어 가류 브래더를 제조하였다.

여기서, 플라즈마 처리 조건은 플라즈마 출력 50~500W,반응 압력 0.5~2Torr이고, 코로나 방전은 코로나 방전 출력 10~100kV, 방전시간 100~500초 조건으로, 그리고 전자 빔의 경우는 흡수선량 2~10Mrad, 가속전압 100~1000 KV한 조건으로 수행하였다.

그리고, 비교예 1 내지 3의 경우는 가류 브래더 내면을 표면개질하지 않은 가운데서, 가류 공정에 있어서 용존산소량과 질소가스 순도를 달리하였다.

구체적인 조건은 다음 표 1에 기재한 바와 같다.

				실시예			비교예
				1	2	3	1	2	3
조성(중량부)	부틸 268			100
	네오프렌 W			5.0
	스테아린산			0.2
	아세틸렌 블랙			31.0
	ISAF(N220)			32.0
	캐스터 오일			6.0
	히타놀 2501			10.0
가류방식		열원		스팀	스팀	스팀	스팀	스팀	스팀
		압력원		질소가스	질소가스	질소가스	질소가스	질소가스	질소가스
용존산소량 및 질소가스 순도		용존 산소량(ppm)		0.25	0.25	0.25	0.25	0.50	1.00
		질소순도(%)		99.999	99.999	99.999	99.999	99.990	99.500
가류브래더 내부 표면개질 처리			플라즈마	개질	-	-	미개질
			코로나	-	개질	-	미개질
			전자 빔	-	-	개질	미개질

상기와 같이 최종적으로 175/70R13T 규격, 195/65R15H규격으로 브래더를 제조하고, 각각의 브래더에 대하여 내부박리로 인한 교체 수명을 가류기에서 타이어 생산본수에 따라 측정하였다.

그 결과는 다음 표 2와 같다.

브래더 수명 중 브래더 박리에 의한 교체 수명(회)
	실 시 예			비 교 예
	1	2	3	1	2	3
175/70R13T규격	550	530	530	450	420	350
195/65R15H규격	580	550	550	470	440	370

상기 표 2의 결과로부터, 브래더 내부를 표면개질한 결과 브래더 박리가 덜 일어나 이로인한 교체 수명이 연장되었음을 알 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 타이어 가류 브래더의 내면에 표면개질층을 구비한 경우 타이어 가류시 브래더용 내면에 질소가스를 압력원으로 사용할 경우 브래더 고무 내부로 질소가스와 산소분자가 침투하는 것을 최소화시킴으로써 브래더 고무내부의 층상박리 현상을 방지하게 되어 결과적으로 가류 브래더의 수명을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. (정정)부틸계 고무로부터 제조된 타이어 가류 브래더로서, 가류 브래더 내부 표면에 플라즈마, 코로나 및 전자빔 중에서 선택된 처리방법으로 형성된 표면개질층이 구비되며, 질소가스를 압력원으로 하는 가류 공정에 적합한 것임을 특징으로 하는 타이어 가류 브래더.
2. (삭제)
3. (삭제)