KR101179181B1

KR101179181B1 - 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인물질의 제거방법

Info

Publication number: KR101179181B1
Application number: KR20100123700A
Authority: KR
Inventors: 전재형
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-09-03
Also published as: KR20120062438A

Abstract

본 발명은 타이어 정련공정에서 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 실란 코팅막에 의한 롤 표면에서의 롤 부착 현상을 제거하기 위하여 롤 표면에 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 용매 분사기를 이용하여 폴리셔 롤에 분사하는 것에 의해 실란 코팅물에 의해 부착현상을 발생시키는 롤의 표면 전체가 약 30분 내지 1시간 동안 폴리싱될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인물질의 제거방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인물질의 제거방법{Method for removing roll sticky causative materials come from silica rubber composition production of tire mixing process}

본 발명은 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤타이부착 원인 물질의 제거방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고무 조성물의 기본 물성에 영향을 주지 않고, 롤 부착 현상의 개선에 의해 정련 공정 트러블 개선 및 생산성 향상을 기대할 수 있는 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인 물질의 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 모든 고무공업분야에 있어서 최종 고무 제품에 물리 화학적 성질을 부여하기 위해서 고무 조성물의 제조시 황을 포함한 다양한 첨가제들을 넣어서 가공을 한다. 이 때 첨가되는 다양한 첨가제 중 실리카 고무 조성물에 포함된 실란 성분이 롤(Roll) 표면의 산화현상에 의한 금속산화물과 화학적 결합을 한다. 이러한 화학적 결합으로 롤 표면에 친수성 코팅막이 형성되고, 생성된 코팅부분과 실리카 고무조성물 간의 상호 작용에 의한 물리적 흡착 현상의 증가로 롤 부착 현상을 일으킨다(도 1 참조).

상기에서의 롤 표면에서의 산화현상과 롤 부착 현상에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 2에 예시한 바와 같이 롤 표면의 산화현상은 현장의 공기 또는 실리카 성분 내의 수분에 녹아 있는 산소가 철 표면을 집중적으로 공격해서 금속 산화물을 발생시키는 현상을 말하며, 생성된 금속 산화물은 실란과 물이 결합하여서 된 실라놀과 화학적 결합을 하여 롤 표면에 다음 식에서와 같이 실란 코팅막이 생성된다(도 3 참조).

SiOH (용액) + Me (금속) - OH (금속표면) = SiOHMe(경계면) + H₂O

이와 같이 생성된 실란 코팅막의 -OH 그룹과 실리카 고무조성물의 친수성 부분과의 물리적인 흡착 현상으로 롤 부착 현상이 발생하게 되는 것이다.

이와 같이 롤 부착 현상이 발생하면 정련 생산성이 떨어지며, 부착 고무를 떼기 위한 작업 중의 사고도 발생할 가능성이 있다.

이와 같은 롤 부착 현상은 실리카 고무조성물을 주로 생산하는 믹서에서 발생하지만, 이를 완화시키기 위하여 다음과 같은 방법을 사용하고 있다.

보통 카본블랙 고무조성물이 친수성 흡착현상을 다소 억제하여 롤 부착 현상을 완화시키고 있고, 또한 롤 표면 온도를 높혀서 물리적 흡착 현상을 약화시켜 부착 현상을 완화시키고 있으며, 실리카 고무 조성물 작업시 롤 표면에 수분(친수성)을 발라줌으로써 롤 부착 현상을 약화시키고 있다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 롤 부착 현상을 보다 근본적으로 해결하기 위한 것으로, 상술한 바와 같이 롤 부착 현상의 원인 물질인 실란 코팅막을 롤 표면의 손상없이 효과적으로 제거함으로써 고무 조성물의 기본 물성에 영향을 주지 않고, 롤 부착 현상의 개선에 의해 정련 공정의 트러블을 개선시킬 수 있으며, 생산성 향상도 기대할 수 있는 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인 물질의 제거방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 해결수단은, 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 이용하여 롤 표면을 닦는 것으로 왁스 형태를 유지하기 위하여 경질유와 하이드로처리된 증류액 등의 석유 증류물을 이용하여 고형을 유지하도록 한다. 그리고 폴리싱 설비를 통하여 사용자에 따른 편차없이 폴리싱이 이루어지도록 한다.

본 발명에 의하면, 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 이용하여 롤 표면을 닦을 시 롤 표면의 손상없이 효과적으로 롤 부착 원인 물질인 실란 코팅물을 제거할 수 있으며, 고무 조성물의 물성에도 영향을 주지 않게 된다. 그리고 정련공정 트러블도 개선시킬 수 있고 생산성도 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 실리카 고무 조성물의 부착 메커니즘을 나타낸 모식도이다.
도 2는 일반적인 금속 산화 현상에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 실란 코팅물 생성 메커니즘을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 폴리싱 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명에서 사용하는 폴리싱 장치의 정면도이다.

본 발명의 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인 물질의 제거는 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 용매 분사기를 이용하여 폴리셔 롤에 분사하는 것에 의해 실란 코팅물에 의해 부착현상을 발생시키는 롤의 표면 전체가 약 30분 내지 1시간 동안 폴리싱될 수 있게 함으로써 달성할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질로는 G130-NXT GN All Metal Polysh(Mcquiars 사)의 약품을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적인 구성성분은 경질증류유(Light distillate) 10~20 중량%, 고령토(Kaolin) 2~5중량%, 히드로처리된 증류유(Hydrotreated distillate) 1~5중량%, 하소고령토(Calcined kaolin clay) 알루미늄 옥사이드 10 ~15중량%로 구성되어 있다.

본 발명에서 폴리싱 공정은 롤 폴리싱 장치를 이용하며, 사용자에 따른 폴리싱 정도 편차를 최소화하고 효과적으로 폴리싱을 할 수 있도록 부착 현상 발생 롤의 진행방향에 반대쪽으로 폴리셔 롤을 회전시키면서 롤의 평행방향에서 좌우로 이동하도록 하고, 롤의 동작에 따라 전체 롤이 모두 폴리싱될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

첨부 도면 중 도 4는 이와 같은 폴리싱 공정을 수행하기 위한 롤 폴리싱 장치의 측면도를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 정면도를 나타낸 것이다.

도 4에 의하면 본 발명의 롤 폴리싱 장치(40)는 폴리싱 효과를 높혀줄 수 있도록 하기 위한 것으로, 부착 현상 발생 롤(10)과 연접하여서 설치되어 있고 해당 롤(10)의 진행방향과 반대되는 방향으로 구동하도록 된 폴리셔 롤(41)과, 상기 폴리셔 롤(41)과 연결 설치되어 있으며, 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 상기 폴리셔 롤(41)의 표면에 분사시켜 주기 위한 용매 분사기(42)로 이루어져 있다. 따라서, 사용자에 따른 폴리싱 정도 편차를 최소화하고 효과적으로 폴리싱을 할 수 있도록 하기 위하여 부착 현상 발생 롤(10)의 진행방향에 반대쪽으로 폴리셔 롤(41)을 회전시키면서 롤의 평행방향에서 좌우로 가이드봉(43)을 따라서 이동하도록 하고, 롤의 동작에 따라 전체 롤이 모두 폴리싱될 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 본 발명을 제조예 및 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제조예

본 제조예에서 실리카 고무조성물로서 스타이렌부타디엔 고무 100phr, 아연화 4.0phr, 스테아르산 2.0phr, 노화방지제 2.0phr, 실리카 커플링제 10.0phr, 실리카 100phr, 가류제 1.5phr, 촉진제 1(CZ) 1.5phr, 촉진제 2(DPG) 1.0phr을 반버리 믹서에서 혼합하여 160℃에서 고무시편을 배출하였다.

그리고 롤 표면은 탄소강 재질의 15cm X 5cm X 3mm 금속 샘플로 제작을 하였다.

실리카 조성물의 부착 원인인 실란 코팅물과 실리카 고무조성물과의 부착 영향도를 분석하기 위해서 다음과 같이 접착력 테스트를 진행하였다.

먼저, 시편을 다음과 같은 방법으로 준비하였다.

코드지를 시스닝(Seasoning)시켜서 전폭으로 절단한 코드지를 변부를 포함해서 각각 두 장씩 샘플화하였다. 샘플 1은 8cm X 15cm이고, 샘플 2는 10cm X 15cm로 준비하였다.

접착력 시험용 고무는 두께 1mm로 양면에 엠보싱되지 않은 폴리에틸렌 필름을 양면에 부친 후 18cm X 15cm(가로X세로)되게 하여 3장을 잘라 놓았다.

상기 시험용 고무에 10cm X 15cm로 된 코드지를 붙여 가류 시편을 만들었다.

박리시험은 Head Cross Speed를 50mm/min, Chart Speed를 20mm/min, Chart Range를 50kg ~ 100kg의 조건하에서 인장시험기에서 박리하였다. Chart 지에 나타난 피크(Peak) 중 가장 높은 피크 10개와 가장 낮은 피크 10개의 평균치를 계산하였다.

실시예 1

금속시편에 실란 코팅을 하기 위하여 실리카 커플링제와 100cc와 물 100cc를 1: 1 배율로 섞어 용매를 제조하고 금속 시편 위에 점착시킨 후 충분히 코팅물이 생성될 수 있도록 2일간 보관하였다.

이와 같은 금속시편 위에 상기 제조예에서 제조한 가류된 고무시편에 대한 접착력 테스트를 실시한 결과는 다음의 표와 같다.

실시예 2

상기 실란 코팅물이 형성된 금속시편에 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스형태의 고형물질을 이용하여 금속 표면 위에 폴리싱을 30분간 진행하고 남은 물질은 헝겊을 이용하여 모두 제거하였다.

이와 같은 금속시편 위에 어떤 처리도 하지 않은 채 위 제조예에서 제조한 가류된 고무시편에 대한 접착력 테스트를 실시한 결과는 다음의 표와 같다.

비교예 1

금속시편 위에 어떤 처리도 하지 않은 채 위 제조예에서 제조한 가류된 고무시편에 대한 접착력 테스트를 실시한 결과는 다음의 표와 같다.

상기 표 1에서와 같이 실시예 1은 비교예에 비해 접착력 테스트의 값이 5배 가량 높으며, 실시예 2와 같이 실란 원인 물질을 제거할 수 있도록 산화 알루미늄 처리를 하면 비교예와 동일한 접착력 저하를 나타낸다. 따라서, 실란 코팅물에 의해 부착현상이 발생함을 확인하고 산화 알루미늄 처리를 통하여 롤 부착현상이 현저히 개선된다는 것을 알 수 있다.

비교예는 실란 코팅이 되지 않았을 경우의 롤이 깨끗한 상태를 나타낸 것으로 부착현상은 나타나지 않고 있다. 현장에서도 폴리싱 개발 이전에는 롤 부착 현상 심화시 롤 연마 및 교체를 하여 사용한다. 다만, 롤 교체시 설비를 정지해야 하며 교체 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 실시예 2는 실란 코팅 후 폴리싱을 한 샘플이며 위 비교예와 같이 롤이 깨끗한 상태와 동일한 부착력을 보여 롤 연마 및 교체를 하지 않을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들을 들어 본 발명에 대해 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음을 당업자에게 자명하므로 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 ---- 부착 현상 발생 롤
40 ---- 롤 폴리싱 장치
41 ---- 펄리셔 롤
42 ---- 용매 분사기
43 ---- 가이드봉

Claims

타이어 정련공정에서 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 실란 코팅막에 의한 롤 표면에서의 롤 부착 현상을 제거하기 위하여 롤 표면에 산화 알루미늄 성분을 포함한 왁스 형태의 고형물질을 용매 분사기를 이용하여 폴리셔 롤에 분사하는 것에 의해 실란 코팅물에 의해 부착현상을 발생시키는 롤의 표면 전체가 약 30분 내지 1시간 동안 폴리싱될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인물질의 제거방법.
청구항 1에 있어서, 상기 폴리싱 공정은 사용자에 따른 폴리싱 정도 편차를 최소화하고 효과적으로 폴리싱을 할 수 있도록 부착 현상 발생 롤의 진행방향에 반대쪽으로 폴리셔 롤을 회전시키면서 롤의 평행방향에서 좌우로 이동하도록 하고, 롤의 동작에 따라 전체 롤이 모두 폴리싱될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 타이어 정련공정에서의 실리카 고무조성물 생산시 발생하는 롤 부착 원인물질의 제거방법.