KR100653756B1

KR100653756B1 - 그린 타이어 외부 도포용 조성물

Info

Publication number: KR100653756B1
Application number: KR1020060036116A
Authority: KR
Inventors: 유홍섭
Original assignee: 주식회사 용진유화
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2006-12-05
Also published as: WO2007123285A1

Abstract

본 발명은 가류 전 그린 타이어 외부에 적용하여 가류공정 중에 타이어의 베어 방지와 타이어 제조 후의 오염을 방지 할 수 있는 그린 타이어 외부 도포용 조성물에 관한 것으로 (ㄱ) 도막에 돌기를 형성하여 공기 배출(air bleed) 성능을 부여하고, 그린타이어의 몰드 내 삽입과 가류 중 몰드 내 고무의 흐름을 원활하게 하여 주며, 가류 후 타이어 표면에 코팅되어 외부 오염을 방지하여 주며, 코팅 도막의 투명성을 유지하여 주는 0.001 내지 500㎛ 크기의 글라스 비드 또는 고분자 비드 100 중량부, (ㄴ) 타이어와의 접착성이 좋으면서 도막에 유연성을 부여하거나 저분자 물질의 표면으로의 전이를 차단하는 역할을 하는 2000 중량부 이하의 바인더 성분과 (ㄷ) 2 내지 2000중량부의 계면활성제를 포함하는 고형성분과 이 고형성분을 (ㄹ) 희석하는 분산매질로 이루어지는 그린 타이어 외부 도포용 조성물을 제공한다.

본 발명의 도포용 조성물은 그린 타이어(green tire)에 도포하여 가류 공정 중 베어(bare, 가류 중 고무의 접힘, 크랙, 돌출, 미충전, 함몰 등으로 인하여 생성된 오점 혹은 결점을 총칭함) 생성을 최소화하면서 윤활성과 이형성을 부여하고, 유색 혹은 백색의 색선, 문자, 바코드 등을 가리거나 착색, 오염시키지 않는다. 또한, 가류 후 이송, 적재, 보관, 사용 중 타이어 외관의 오염 혹은 손상 발생을 최소화하는 역할을 동시에 수행할 수도 있다.

타이어, 도포, 조성물, 베어 방지, 윤활성, 오염 방지, 색선 보호

Description

그린 타이어 외부 도포용 조성물 {Coating composition for green tires}

본 발명은 그린 타이어 외부 도포용 조성물, 더 상세하게는 가류 전 그린 타이어 외부에 적용하여 가류공정 중에 타이어의 베어 방지와 타이어 제조 후의 오염 방지를 할 수 있는 그린 타이어 외부 도포용 조성물에 관한 것이다.

그린 타이어(green tire)를 몰드에 삽입하여 가류 성형할 때, 다음 목적을 위하여 그린 타이어의 외부에 베어(bare; 가류 중 고무의 접힘, 크랙, 돌출, 미충전, 함몰 등으로 인하여 생성된 오점 혹은 결점을 총칭함) 방지(anti-blemish) 페인트를 사용한다.

1. 타이어의 몰드 내 삽입과 성형 후 토출을 원활하게 하는 윤활작용을 함

2. 그린 타이어의 성형 시 생긴 결점들, 즉, 접힌 부분, 돌출 부, 공극, 크랙 등이 몰드 내에서 가류 시 원활하게 수정되어 평탄한 외형을 갖게 함

3. 가류 공정 중에 몰드 내에서의 고무의 과다 흐름으로 인한 폴딩 크랙, 고무의 흐름 부족으로 인한 오점 등의 생성을 최소화함

4. 그린 타이어와 몰드 사이에 가두어진 공기 방울 혹은 미세 증기 방울의 배출을 용이하게 하여 이 방울들에 의해 고무가 몰드 내에 채워지지 않는 오점, 즉, 타 이어의 국소적인 함몰이 생성되지 않게 함

베어 방지를 위해서, 카본블랙, 고무 혹은 무기 입자, 실리콘 화합물 등을 주성분으로 하여 용제 혹은 물에 용해 혹은 분산한 것들이 많이 사용되고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 그린 타이어용 베어 방지 페인트들에서 공기 배출을 향상시키기 위해 사용하는 유-무기 입자 등 중요 성분들이 불투명하거나 색상을 가지고 있어 그 사용에 한계가 있다. 즉 타이어의 종류, 규격 등을 구별하기 위하여 타이어 트레드에 표기하는 유색 혹은 백색 색선이나 문자들을 가리거나 착색 혹은 오염시킨다. 또 최근에는 타이어의 이력들이 내장된 바코드를 타이어에 부착하는 제품들이 소개되고 있는데 베어 방지 페인트의 사용으로 바코드의 인식이 어려워지는 문제가 있다.

타이어는 성형공정을 거쳐 최종적으로 제조된 뒤에도 보관과 취급 중에, 아민계 안정제, 산화방지제, 방향족계 오일 류, 왁스 류 등 타이어 내부의 저분자 물질들이 타이어 표면으로 전이, 배출되면서 이들에 의해 외관이 손상되거나, 이송, 적재, 보관, 사용 중 먼지, 마찰, 일광, 강우 등 외부 요인에 의한 손상 혹은 오염이 발생하게 된다. 특히 저분자 물질들의 전이에 의한 오염은 타이어 표면에 백테 등과 같이 검은색의 타이어와 색상이 다른 표기가 있는 경우 뚜렷이 관찰되며, 대표적인 예는 흑색 혹은 갈색의 미세 반점 혹은 응집체의 형성이다. 따라서 타이어 제품은 가류, 성형 후 표면의 보호를 위해 별도로 오염 방지(anti-staining) 페인트를 도포하는 경우가 많으며, 주로 왁스 혹은 실리콘계 고분자를 물에 분산시키거나 녹여 사용한다.

가류 후 저분자 물질의 배출(blooming)에 의한 타이어 외관의 손상을 최소화하기 위해, 또는 제조된 타이어의 이송, 적재, 보관, 사용 중의 먼지, 마찰, 일광, 강우 등에 의한 흠집 발생 등 외부 요인에 의한 손상과 오염을 최소화하기 위해 오염 방지 페인트를 도포하는 것은 별도의 공정이 필요하므로 생산원가 증가의 요인이 된다.

본 발명은 가류 공정 중에 타이어의 베어 형성을 방지하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 또한, 상기 베어 방지뿐만 아니라 유색 혹은 백색 색선이나 문자들을 가리거나 착색 혹은 오염시키지 않는 그린 타이어 외부 도포용 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 또한, 상기 베어 방지뿐만 아니라 가류 성형된 타이어 취급과 저장 과정에서 오염 방지 기능이 부여되는 그린 타이어 외부 도포용 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 또한, 상기 베어 방지뿐만 아니라 타이어의 사용 중에 오염물질이 쉽게 부착되지 않거나 오염물을 쉽게 탈리할 수 있는 기능을 부여하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의하여, (ㄱ) 0.001 내지 500㎛ 크기의 글라스 비드 또는 고분자 비드 100중량부, (ㄴ) 타이어와의 접착성이 좋은 2000중량부 이하의 바인더 성분과 (ㄷ) 2 내지 2000중량부의 계면활성제를 포함하는 도막을 형성하는 고형성분과 상기 고형성분을 (ㄹ) 희석하는 분산매질로 이루어지는 그린 타이어 외부 도포용 조성물이 제공된다. 상기 글라스 비드 또는 고분자 비드(ㄱ)의 역할은 도막에 돌기를 형성하여 공기 배출(air bleed) 성능을 부여하고, 그린타이어의 몰드 내 삽입과 가류 중 몰드 내 고무의 흐름을 원활하게 하여 주며, 가류 후 타이어 표면에 코팅되어 외부 오염을 방지하여 주며, 코팅 도막의 투명성을 유지하여 준다. 상기 바인더 성분(ㄴ)은 타이어와 접착성이 좋아 본 발명의 도포성 조성물과 타이어를 결합시키는 역할을 한다. 상기 분산매질은 바람직하게는 물이고 상기 도막형성 고형성분이 1 내지 70 중량%가 되게 희석되도록 사용한다. 본 발명의 도포용 조성물에서 도막을 형성하는 상기 고형성분은 (ㅁ)가소제 1000 중량부 이하를 더 포함할 수 있다 또한, 상기 고형성분은 상기 비드보다 작은 (ㅂ) 1000나노미터 이하의 미세입자 1000중량부 이하를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 도포용 조성물은 또한, 윤활제(ㅅ), 안정제(ㅇ), 중화제(ㅈ) 및/또는 킬레이트 형성제(ㅊ)를 첨가제로 유효량만큼 더 포함할 수 있다. 또한, 필요한 경우에는 본 발명의 도포용 조성물은 소포제, 방부제, 살균제, 산화방지제, 안료와 염료와 같은 다양한 첨가제를 이들의 유효량만큼 더 포함할 수 있다.

이하 성분 별로 자세히 설명한다. 본 발명에서 조성비는 도막을 형성하는 고 형성분에서 상기 글라스 비드 또는 고분자 비드의 성분비를 100중량부로 기준하여 산정한다.

글라스 비드 또는 고분자 비드 (ㄱ)

본 발명 도포용 조성물의 주요한 특징의 하나인 0.001 내지 500㎛ 크기의 글라스 비드 또는 고분자 비드(ㄱ)의 역할은 도막에 돌기를 형성하여 공기 배출(air bleed) 성능을 부여하고, 그린타이어의 몰드 내 삽입과 가류 중 몰드 내 고무의 흐름을 원활하게 하여 주며, 가류 후 타이어 표면에 코팅되어 외부 오염을 방지하여 주며, 코팅 도막의 투명성을 유지하여 준다. 그 크기는 구상과 섬유상의 경우 직경을 판상의 경우는 두께를 기준으로 한다. 비드의 크기는 바람직하게는 0.01 내지 300㎛이다. 가장 바람직하게는 0.1 내지 100 ㎛이다. 이러한 비드는 구상, 판상, 섬유상, 그 외의 다양한 형태를 가질 수 있으나 바람직하게는 구상이다. 이들 비드의 크기가 너무 크면 물에 분산시키기 어려우며, 너무 작은 경우는 공기 배출 성능이 감소한다. 이러한 비드는 타이어의 유색 혹은 백색 색선, 문자, 바코드 등을 가리거나 착색, 오염시키지 않기 위해서는 입자의 투명성이 높은 것이 바람직하다.

투명 고분자 비드를 구성하는 재료는, 예를 들면, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 등 비닐계 단량체의 중합물, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 등 축합 중합물, 에폭시 등의 가교 중합체이다.

본 발명의 도포용 조성물에서 사용하는 비드는 바람직하게는 투명한 글라스 비드이다. 여기서 글라스라고 함은 물리적으로 결정화를 막는 높은 점도의 과냉각 된 비정질체로서, 알카리 또는 알카리토금속 화합물, 모래 및 다른 유리 구성성분의 반응 용융물이라고 정의된다. 글라스는 모래에 함유된 실리카를 주성분으로 석회 및/또는 소다회, 필요한 경우에는 다양한 미량성분이 포함된 용융 후 냉각된 비정질체이다. 본 발명에서 사용되는 글라스 비드의 재료는 모든 범주의 글라스가 포함되며 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 용융실리카유리, 소다석회유리, 납유리, 보로실리케이트유리, 알루미노실리케이트유리가 본 발명의 글라스 비드의 재료에 포함된다. 본 발명의 도포용 조성물에서 비드를 너무 적게 사용하면 공기 배출 성능이 감소하며, 과다하게 사용하면 수분산성, 도막의 유연성 등이 감소하는 문제가 발생한다.

바인더 성분(ㄴ)

바인더 성분은 타이어와 접착성이 좋아 본 발명의 도포성 조성물과 타이어를 결합시키는 역할을 한다. 이러한 바인더 성분은 유연성 바인더 성분이 바람직하다. 바인더 성분의 함량은 2000중량부 이하이며, 바람직하게는 5 내지 1000중량부이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 중량부이다.

타이어와 접착성이 좋으면서 도막에 유연성을 부여하는 유연성 바인더 성분(ㄴ-1)은 예를 들면, 천연 혹은 합성 고무 라텍스로, 예를 들면, 천연고무 라텍스, 네오프렌 라텍스, 폴리부타디엔 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 라텍스 등이다.

필요한 경우에는 상기 유연성 바인더 성분(ㄴ-1)은 결정성 또는 상온 이상의 유리전이온도를 가져 저분자 물질의 표면으로의 전이를 차단하는 역할을 하는 바인더 성분(ㄴ-2)으로 일부가 대체될 수 있다. 결정성 또는 상온 이상의 유리전이온도를 갖는 상기 고분자 바인더 성분(ㄴ-2)은 저분자 물질의 표면으로의 전이를 차단하는 역할을 하는 도막 성분으로 유리전이온도가 -40℃ 이상, 바람직하게는 상온 이상인 고분자 물질이거나 결정성을 가져 상온에서 사슬의 유연성이 작아 저분자 물질의 투과가 어려운 물질을 사용한다. 예를 들면, 수분산성이나 수용성을 갖는 폴리우레탄 수지, 폴리비닐아세테이트 수지 혹은 폴리비닐알코올과 같은 폴리비닐아세테이트의 검화물, 아크릴계 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체와 같은 비닐아세테이트 공중합체 혹은 이들의 검화물, 에폭시 수지, 스티렌-말레인산 무수물 공중합체, 메틸비닐에테르-말레인산 무수물 공중합체 등과 같은 말레인산 무수물, 말레인산, 푸마릭산, 아크릴산, 혹은 메타아크릴산 공중합체 등이다. 이 바인더 성분(ㄴ-2)의 사용량은 총 바인더 성분 중의 100 중량% 이하를 사용하며, 바람직하게는 0 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 25 중량% 사용한다. 이를 사용하면 저분자 물질의 표면으로의 차단성이 증가하지만 이의 사용량이 과다한 경우는 타이어와의 접착성이 떨어지면서 도막의 유연성이 감소한다.

계면활성제(ㄷ)

조성물들의 안정한 수분산성과 도막의 습윤성을 향상시키기 위해 계면활성제(ㄷ)를 사용한다. 비이온성 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제 등을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 비이온성 계면활성제로는 올레일알코올 과 같은 고급지방알코올과 에틸렌옥사이드의 축합물, 알킬페놀과 에틸렌 옥사이드의 축합물, 에틸렌옥사이드와 고급지방산 아미드 축합물, 고급지방산과 폴리에틸렌글리콜의 축합물, 솔 비톨 트리아세테이트와 같은 다가알코올과 지방산의 부분 축합물 혹은 이것에 추가로 에틸렌옥사이드를 추가 축합한 것 등이 있다. 음이온계면활성제의 예로는 지방산의 알카리 금속염, 알킬벤젠 술폰산염, 알킬술폰산염, 알킬아릴 폴리에테르 술폰산염, 알킬 에테르 술폰산염, 아민도데실벤젠 술폰산염, 알킬페놀과 에틸렌옥사이드 축합물의 인산에스테르의 부분 염 등이 있다. 상기 도막 형성 고형성분은 2 내지 2000 중량부 범위, 바람직하게는 5 내지 1000 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 중량부의 계면활성제를 포함한다.

분산 매질(ㄹ)

본 발명의 도포용 조성물에 사용하는 분산 매질(ㄹ)은 유기 용제 또는 물이고 바람직하게는 에탄올 또는 물이고 가장 바람직하게는 물이다. 작업환경의 측면에서 물이 유리하다. 분산 매질 혹은 용매는 페인트를 제조할 때 첨가하나, 도막 형성 성분만으로 혹은 도막 형성 성분을 고농도로 하여 페인트로 제조한 후, 사용 시 희석하여 사용할 수도 있다. 분무하여 사용하는 경우 도막 형성 고형 성분의 농도를 1 내지 70중량% 범위로 유지하는 것이 공정 관리에 유리하다.

가소제(ㅁ)

본 발명의 도포용 조성물 중 가소제(ㅁ)는 도포된 도막의 유연성을 증가시키고, 몰드 내에서의 고무의 흐름과 고무-고무 접착을 향상시켜 타이어 외관의 베어 발생을 최소화하기 위하여 사용한다. 고무와의 상용성이 좋은 가소제의 예로는 파라핀, 나프텐, 혹은 방향족계 페트롤리움 오일류 혹은 이들을 변성한 것, 저분자량 폴리에틸렌 혹은 왁스류, 동식물성 기름, 유지류 혹은 이를 개질한 것, 지방산 혹은 이들의 금속염, 디알킬프탈레이트 (디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 등), 트리크레실포스페이트, 폴리카프로락톤 등과 같은 저분자 혹은 고분자 에스테르 혹은 에테르 화합물, 소나무 타르 (pine tar)와 같은 목재 추출물 등이 있다. 상기 도막 형성 고형성분은 1000중량부 이하, 바람직하게는 5 내지 500 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 중량부의 가소제를 더 포함할 수 있다. 상기 가소제는 타이어 가류 중 베어 발생을 방지하나 너무 많이 사용하면 페인트 도막의 저분자 물질이 표면으로의 전이하는 것을 차단하는 오염 방지 기능이 감소한다.

미세입자(ㅂ)

1000 나노미터 이하의 미세입자(ㅂ)는 바람직하게는 500나노 이하의, 가장 바람직하게는 100 나노미터 이하 크기의 유기, 무기 혹은 유무기 혼성(hybrid) 입자들이다. 미세입자가 분산되는 경우 사슬의 유연성이 감소하면서 차단효과가 크게 상승한다. 또 이들 미세입자들은 표면적이 크므로 저분자 물질에 대한 흡착능을 가져 저분자 물질에 의한 타이어 표면의 오염을 감소시키는 역할도 할 수 있으며, 이 형성에도 기여한다. 이들 무기 혹은 유기 입자들은 구상, 판상, 섬유상, 그 외의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 그 크기는 구상과 섬유상의 경우 직경이, 판상의 경우는 두께가 1000 나노미터 이하로 나노입자로 분류될 수 있는 것들을 포괄하며 이들을 단독 혹은 혼합하여 사용한다. 구체적인 합성 혹은 천연 무기 입자의 예로는 실리카, 유리, 또는 고령토, 탈크, 합성마이카, 몬모리로나이트, 비누석, 질석 등의 실리케이트 류, 혹은 이들을 유기화제로 변성시킨 것들이 있다. 이들 나노입자를 과다하게 사용하면 도막의 유연성이 감소하므로 1000중량부 이하 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 5 내지 500 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 중량부 사용하는 것이 좋다. 미세입자는 바인더 성분의 합성 시, 바인더 합성 후, 혹은 페인트 조성물들을 혼합할 때 투입하여 섞을 수 있으며, 바인더 성분의 합성 시 투입하는 것이 안정성 면에서 유리한 점이 있다.

윤활제(ㅅ)

도막에 윤활성을 부여하기 위하여 윤활제(ㅅ)로 지방산, 지방산염, 실리콘 수지, 왁스 류 등을 단독 혹은 혼합하여 1000중량부 이하, 바람직하게는 100중량부 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량부 이하 사용한다. 도막의 투명성이 요구되지 않는 경우는 카본블랙을 사용할 수 있으며, 실리콘 오일 혹은 실리콘 수지는 가류 공정 중의 고무-고무의 접착을 저해하고, 과다한 윤활성으로 주행 중 타이어가 탈착하는 등의 문제를 유발할 수 있으므로 사용을 최소화하는 것이 좋다.

안정제(ㅇ)

무기물들의 안정적인 분산과 균일한 도막형성을 위한 안정제(ㅇ)로 수용성 고분자 물질을 1000중량부 이하, 바람직하게는 100중량부, 더욱 바람직하게는 10 중량부 이하 첨가할 수 있다. 수용성 고분자 물질로는 폴리비닐피롤리돈 혹은 이들을 부분적으로 가수분해한 것, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴아미드, 폴리메타아크릴아미드, 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드), 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-아세트아미도아크릴아미드), 폴리비닐아세테이트 혹은 이들을 부분, 전부 검화한 것, 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체, 카제인, 알부민, 크산탄 검(xanthan gum), 카복시메틸 셀루로즈, 히드록시 에틸 셀루로즈 등을 예시할 수 있다.

중화제(ㅈ)

분산안정성을 위하여 중화제(ㅈ)를 고형성분에 500중량부 이하의 양으로 첨가할 수도 있다. 중화제의 예로는 암모니아수, 모노-, 디-, 트리-에탄올 아민 등을 예시할 수 있다.

킬레이트 형성제 (ㅊ)

불필요한 이온들의 제거를 위해 킬레이트 형성 화합물을 도막 형성 고형성분 에 100중량부 이하의 양으로 첨가할 수도 있다. 대표적인 예로는 에틸렌디아민 트리아세트산의 나트륨염, EDTA/폴리아크릴산 혼합물 등이다.

기타 첨가제

소포제, 방부제, 살균제와 산화방지제 같은 다양한 첨가제들을 이들의 유효량만큼 더 포함할 수 있다. 색상 부여를 위해 안료 혹은 염료를 첨가할 수도 있다.

하기의 실시 예에 의하여 본 발명을 예시하여 상세히 설명한다.

1) 폴리우레탄 라텍스의 제조 예

분자량 2000인 폴리부타디엔 디올(PBD) 0.25몰과 분자량 2000인 폴리카프로락톤 디올(PCL) 0.75몰, 1.75 몰의 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 0.45몰의 디메틸올 프로피온산(DMPA)을, 촉매인 디부틸틴디라우레이트의 존재 (고형분의 0.03중량% 정도) 하에서 80℃에서 한 시간 반응시키고, 이어서 0.02 몰의 1,4-부탄디올(BD)과 80℃에서 한 시간 동안 추가 반응시켜, 말단에 이소시아네이트기를 갖는 예비중합체를 합성하였다. 이를 50℃로 냉각한 뒤 0.45 몰의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 디메틸올 프로피온산 세그먼트를 중화한다. 이어서 물을 일정 속도로 첨가하여 예비중합체를 물속에 분산시키고, 물에 녹인 트리에틸렌테트라아민(TETA)을 고형분의 3중량% 정도 첨가하여 사슬 연장반응을 시켜, 고형분 함량 25중량%인 폴리우레탄 라텍스를 제조하였다.

2) 그린타이어 외부 도포용 조성물 (페인트)의 제조

(1) 물, 미세입자 (ㅂ 성분), 계면활성제를 중량부 95/5/3으로 균질기로 섞어 수 분산-1을 제조한다.

(2) 물, 가소제, 계면활성제을 중량부 45/50/5로 균질기로 섞어 수분산-2를 제조한다.

(3) 수분산-1, 수분산-2, 글라스 비드, 나머지 성분들을 조성에 맞게 함께 섞어 그린타이어 외부 도포용 조성물을 제조한다. 표 1의 비교 예 1, 2와 실시 예 1, 2는 도막형성 고형분의 함량이 10 중량%, 실시 예 3, 4는 도막형성 고형분의 함량이 15 중량%, 실시 예 5 - 7은 도막형성 고형분의 함량이 20 중량% 되게 물의 양을 조절하였다.

3) 조성물(페인트)의 도포 및 평가

(1) 베어 생성 방지 기능: 제조한 페인트를 그린타이어에 도막형성이 0.03g/cm² 정도 되도록 도포한 후 가류를 한 뒤 타이어 표면의 베어 (가류 중 고무의 접힘, 크랙, 돌출, 미충전, 함몰 등으로 인하여 생성된 오점 혹은 결점들)의 존재를 관찰하고 이를 정성적으로 평가하였다.

(2) 고무-고무 계면의 접착성: 그린 타이어용 고무재료를 판상으로 성형하고 페인트를 도막형성이 0.03g/cm² 정도 되도록 도포한 후, 도포 면을 겹쳐 100 kg/cm² 정도의 압력으로 압착하여 가류한 후 계면간의 접착 정도를 정성적으로 평가하였다.

(3) 색선 보호 기능: 페인트를 시편에 도막형성이 0.09g/cm² 정도 되도록 도포한 후 유색 혹은 백색 색선, 문자, 바코드 등을 가리거나 착색, 오염시키는 정도를 정성 적으로 평가하였다.

(4) 오염 방지 기능: 페인트를 도막형성이 0.03g/cm² 정도 되도록 도포 후 가류한 시료를 6개월간 옥외 폭로한 뒤 타이어 내의 저분자 물질의 표면으로의 전이 등에 의한 표면의 오염 정도를 정성적으로 평가하였다.

4) 비교 예 1,2 와 실시 예 1-7

평가에 사용한 페인트의 조성은 표 1에, 평가 결과는 표 2에 나타내었다.

비교 예 1의 경우 고무 라텍스와 가소제의 양이 적어 고무-고무 계면의 접착성이 좋지 못하였으며, 불투명한 고무 입자의 사용으로 색선 보호 기능이 좋지 못하였다.

비교 예 2의 경우 불투명하고 크기가 큰 fumed silica를 다량 사용하여 색선 보호 기능이 좋지 못하였다.

실시 예 1의 경우는 돌기를 형성하여 공기 배출 기능을 할 수 있는 입자 성분이 부족하여 베어 생성 방지 기능이 좋지 못하였다.

실시 예 2의 경우는 저분자 물질의 표면으로의 전이를 차단할 수 있는 바인더 성분과 미립자 성분이 부족하여 오염 방지 기능이 좋지 못하였다.

실시 예 3-7의 경우는 각 기능 별 성분의 적절한 배합으로 우수한 성능을 가졌으며, 특히 투명한 돌기 형성 성분을 적정량 사용한 것은 가류 중 공기 배출에 의한 베어 생성 방지 기능이 우수하게 발현되면서, 오염이 방지되고, 색선 보호 기 능의 저하를 초래하지 않은 핵심적인 요인으로 판단된다.

표 1. 사용된 페인트의 조성

성분	비교 예 및 실시 예의 조성 (중량 비)
	비교 예		실시 예
	1	2	1	2	3	4	5	6	7
바인더 성분 ¹⁾ 천연고무 라텍스²⁾ SBR 라텍스³⁾ NBR 라텍스⁴⁾ 폴리우레탄 라텍스⁵⁾ EVA 라텍스⁶⁾ 아크릴 라텍스⁷⁾ 폴리비닐알코올 입자 성분 글라스 비드⁸⁾ Fumed silica 1⁹⁾ 고무 입자¹⁰⁾ Fumed silica 2¹¹⁾ Sodium montmorillonite¹²⁾ 계면활성제 가소제 디옥틸프탈레이트 폴리프로필렌아디페이트 트리크레실포스페이트 기타 성분 (윤활제, 안정제, 중화제 등) 분산매질 물	13 16 26 16 16 7 6 900	17 9 9 29 5 17 11 3 900	29 12 6 11 19 18 5 900	21 14 28 9 14 4 900	4 4 8 4 1 24 11 4 20 12 8 560	5 2 2 2 37 12 18 16 6 560	4 8 7 29 9 2 21 17 3 400	2 6 39 10 4 18 16 5 400	5 2 2 41 10 19 17 4 400
합	1000	1000	1000	1000	660	660	500	500	500

1) 바인더 성분의 양은 물을 제외한 고형분의 양임, 2) Leetex 사, HI 암모니아, 3)금호석유화학, KSL100, 4) Nitriflex S.A. 사, L2000, 5) 앞에서 제조 방법을 기술하였음, 6) Air Products 사, EVA426, 7) Eastman Chemical Company, AR110, 8) 소다 석회 유리, 구형, 평균 직경 30 μm, 9) 신흥규산, 2012 grade, 평균 직경 12 μm, 10) 평균 직경 70 μm, 11) Sigma사 판매제품, 평균 직경 7 nm, 12) Southern Clay사 제품

표 2. 페인트의 성능 평가 결과

	비교 예		실시 예
	1	2	1	2	3	4	5	6	7
베어 생성 방지 기능	○	○	×	○	○	○	○	○	○
고무-고무 계면의 접착성	×	△	○	○	○	○	○	○	○
색선 보호 기능	×	×	○	○	○	○	○	○	○
오염 방지 기능	○	○	△	×	○	○	○	○	○

○: 우수, △: 보통, ×: 불량

본 발명에 의하여 그린 타이어용 베어 방지 페인트의 기능, 즉 타이어의 몰드 내 삽입과 성형 후 토출을 원활하게 하는 윤활작용을 하고, 그린 타이어의 성형 시 생긴 결점들이 몰드 내에서 가류 시 원활하게 수정되어 평탄한 외형을 갖게 하고, 그린 타이어와 몰드 사이에 가두어진 공기 방울의 배출을 용이하게 하여 공기 방울에 의한 타이어의 국소적인 함몰이 없게 하는 기능을 제공한다. 뿐만 아니라, 성형된 타이어용 오염방지 페인트의 기능, 즉 타이어를 보관 중 저분자 물질들이 타이어 표면으로 전이, 배출되면서 이들에 의해 외관이 손상되는 것을 방지하는 기능, 또는 타이어 제품의 이송, 적재, 보관, 사용 중의 먼지, 마찰, 일광, 강우 등의 외부 요인에 의한 오염이나 손상을 최소화하는 기능을 포괄하는 페인트의 제조 및 적용이 가능해져, 이에 따른 공정 단순화, 원가 절감 및 타이어 제품 품질의 향상이 예상된다. 또한 본 발명품은 유색 혹은 백색의 색선, 문자, 바코드 등을 가리거나, 착색, 오염시키지 않으므로 이들이 표기된 타이어에도 제한 없이 적용할 수 있는 특징을 갖는다.

Claims

(ㄱ) 0.001 내지 500㎛ 크기의 글라스 비드 또는 고분자 비드 100중량부, (ㄴ) 1내지 2000중량부의 바인더 성분과 (ㄷ) 2 내지 2000중량부의 계면활성제를 포함하는 도막을 형성하는 고형성분과 상기 고형성분을 (ㄹ) 희석하는 분산매질로 이루어지는 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제1항에 있어서, 상기(ㄹ)분산매질이 물이고 상기 고형성분의 농도가 1중량%내지 70중량%가 되게 희석하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제2항에 있어서, 상기 고형성분이 (ㅁ) 가소제 1000 중량부 이하를 더 포함하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제3항에 있어서, 상기 바인더 성분이 (ㄴ-1) 유연성 바인더 성분과 (ㄴ-2) 결정성 또는 -40℃ 이상의 유리전이온도를 갖는 고분자 바인더 성분으로 이루어지고 상기 고형성분이 (ㅂ) 1000나노미터 이하의 미세입자 1000중량부 이하를 더 포함하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제4항에 있어서, 상기 (ㄴ) 바인더 성분이 5 내지 1000중량부이고 상기 (ㄷ) 계면활성제가 5 내지 1000중량부이고 상기 (ㅁ) 가소제가 5 내지 500중량부이고 상기 (ㅂ) 미세입자가 5 내지 500중량부인 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제5항에 있어서, 상기 (ㄴ) 바인더 성분이 10 내지 100중량부이고 상기 결정성 또는 -40℃ 이상의 유리전이온도를 갖는 고분자 바인더 성분(ㄴ-2)이 전체 (ㄴ) 바인더 성분의 25중량% 이하이고 상기 (ㄷ) 계면활성제가 10 내지 100중량부이고 상기 (ㅁ) 가소제가 10 내지 100중량부이고 상기 (ㅂ) 미세입자가 10 내지 100중량부인 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제5항에 있어서, 1000중량부 이하의 윤활제, 1000중량부 이하의 안정제, 500중량부의 중화제와 100중량부의 킬레이트 형성제로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제5항에 있어서, 상기 고형성분이 (ㅇ) 안정제를 100중량부 이하의 양으로 더 포함하고 상기 안정제가 수용성 고분자인 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제8항에 있어서, 소포제, 방부제, 살균제, 산화방지제, 안료와 염료로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제 유효량을 더 포함하는 그린 타이어 외 부 도포용 조성물
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (ㄱ) 글라스 비드 또는 고분자 비드는 0.01 내지 300㎛ 크기의 구상 글라스 비드인 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제10항에 있어서, 상기 (ㄱ)글라스 비드는 0.1 내지 100㎛ 크기인 그린 타이어 외부 도포용 조성물
제9항에 있어서, 상기 그린 타이어 외부 도포용 조성물은 가류 성형공정에서 윤활성, 이형성 및 베어 방지 기능, 유색 혹은 백색 색선이나 문자들을 가리거나 착색시키지 않는 기능과 가류 성형 후 오염방지 기능 및 타이어 사용 중 오염물질이 쉽게 부착되지 않거나 오염물을 쉽게 탈리할 수 있는 기능을 부여하기 위하여 사용되는 그린 타이어 외부 도포용 조성물