KR20000001234A

KR20000001234A - 유변학적 특성이 개선된 타이어 내부 이형제

Info

Publication number: KR20000001234A
Application number: KR1019980021380A
Authority: KR
Inventors: 강한규
Original assignee: 강한규; 새한산업 주식회사
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2000-01-15

Abstract

본 발명은 타이어 내부 이형제에 관한 것으로 특히 유변학적 특성이 개선된 것에 관한 것이다.

타이어를 가황할 때 고무 브라더와 타이어가 엉키지 않고 잘 떨어지도록 이형제를 사용해야 하는데, 이러한 이형제를 타이어 내부 이형제라고 한다.

종래의 이형제는 분사를 용이하게 하기 위하여 점도를 낮게 하는 경우, 도포후 건조되는 동안에 흘러 내려 그린타이어의 상부는 이형제가 불충분하게 도포되어 이형성이 저하되고, 하부는 흘러내린 이형제가 과다하게 도포되어 가류후 운모분말이 과하다게 떨어져 나와서 후속의 타이어를 오손시켜 불량의 원인이 되는 문제점이 있다. 그리고 종래의 이형제는 도포후 흘러내리는 현상을 방지하기 위하여 점도를 높게하면 분사가 곤란하여 균일하게 도포되지 않게 때문에 윤활성 및 이형성이 저하되어 불량의 원인이 되는 결점이 있다.

본 발명에 의한 유변학적 특성이 개선된 타이어 내부 이형제는 종래의 이형제 조성물에 겔화제(geling agent)를 0.5 내지 1.5중량%을 첨가하여 제조한다.

본 발명에 의한 이형제는 분무가 용이하여 균일하게 도포되고 도포후 흘러내리지 않아서 가류후 이형제의 탈락에 의한 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

유변학적 특성이 개선된 타이어 내부 이형제

타이어 제조 공정에서는 먼저 기질인 생고무에 충전제인 카본 블랙(carbon black)과 가황제 그리고 각종 첨가제를 넣고 밀링(milling)한다. 이 혼합된 생고무에 도로와 접촉되는 면에는 합성섬유로 된 천이나 가는 철사로 짠 천을 넣어 보강하고 타이어 형태와 비슷한 모양으로 만든다. 이와 같은 경화 이전의 반제품 타이어를 그린타이어(green tire)라고 하는데, 이것을 철로된 틀(mold)의 아래쪽 반쪽에 넣고 안에는 고무로 된 브라더(bladder)를 끼운다. 위 반쪽의 틀(mold)을 닫고 고무 브라더에 증기를 불어 넣어 팽창시키면서 130∼200℃로 가열하여서 가황시키면 타이어가 성형된다.

타이어를 가황할 때 철로 된 형틀에 타이어가 붙지 않도록 이형제를 써야 한다. 또한 고무 브라더와 타이어가 엉키지 않고 잘 떨어지도록 이형제를 사용해야 하는데, 이러한 이형제를 타이어 내부 이형제(band-plylubricant, or green tire inside lubricant)라고 한다.

타이어 내부 이형제에 관한 종래의 기술은 다음과 같다.

1950년대에는 쉽게 구할수 있는 무기물인 운모(mica)나 활석(talc)의 분말을 타이어 내부 이형제로 사용했다 <정일남, "타이어 내부 실리콘 이형제 제조에 관한 연구", KAIST 연구보고서 BS1818-1772-6, 3-4(1982) 참고>. 운모나 활석은 무기물로써 내열성이 좋고 가격이 저렴하다는 장점은 있으나, 브라더의 수명을 단축시키고 타이어의 불량율이 높다는 결점이 있었다. 더구나 먼지가 날리어 작업환경을 오탁시켜 작업자의 건강을 해치는 것이 더 큰 문제였다. 이러한 문제는 활석과 운모 분말에 디메틸실리콘 오일(점도 1,000 cSt)을 첨가함으로써 해결하였다. 점도가 높은 적은 양의 실리콘 오일을 미세한 운모 분말에 고르게 도포하기 위하여 휘발유를 용매로 사용하게 되었다.

1970년대에는 공해 문제와 용매에 의한 원가의 상승 문제를 해결하기 위하여 나프타 대신에 물을 사용하게 되었다.

타이어 내부 이형제가 구비해야 할 특성은 그린타이어 및 브라더 고무와 친화성이 적어야 하며 가황 조건에서도 불활성인 동시에 고무와 고무사이에 윤활성이 좋아야 한다. 또한 표면장력이 작아 잘 퍼져 나가야 하며 온도의 변화에 따른 점도의 변화가 작고 내열성이 우수해야 한다. 그리고 공해와 독성이 적고 화재의 위험이 적어야 하며 경화후 최소한의 찌꺼기가 남아야 한다. 이와 함께 저장성이 좋아야 하고 분사가 용이해야 하며 전단(shear) 안전성이 높아야 한다.

1980년대 후반부터 국내에서 개발되어 사용되고 있는 유탁액 형태의 이형제는 암갈색의 유탁액인데 고체 분말로 운모를 사용하고 있다. 이러한 이형제를 그린타이어의 내면에 도포(coating)하여 상온에서 건조시킨 후 그린타이어의 내부에 브라더를 넣고 가황을 한 후에 브라더를 빼내면 그린타이어 내부 표면에 부착되어 있던 운모 분말이 떨어져 나와서 하부 틀(mold)의 내부에 쌓이게 된다. 이렇게 하부 틀의 내부에 쌓인 운모 분말은 계속되는 가황 공정에서 후 속의 그린타이어의 외부 표면에 부착되어 얼룩을 발생시키게 된다. 이와 같은 타이어 외부 표면의 얼룩으로 인하여 타이어 완제품의 상품성이 저하되거나 불량의 원인이 되는 문제점을 야기하는 것이 종래의 이형제의 결점이다.

그리고 이형제는 작은 노즐(mozzle)을 통하여 분사되어 도포되는데 이러한 과정에서 이형제는 급격한 전단응력(shear stress)의 변화를 겪기 때문에 전단(shear) 안정성이 있어서 층분리가 되지 않아야 하고 유동성이 양호하여 분사가 용이해야 한다. 이와 함께 도포가 완료된 후에 수분이 증발되어 건조되는 동안에는 쉽게 흘러내리지 않을 정도로 높은 점도를 유지해야 한다. 종래의 이형제는 분사를 용이하게 하기 위하여 점도를 낮게 하는 경우, 도포후 건조되는 동안에 흘려 내려 그린타이어의 상부는 이형제가 불충분하게 도포되어 이형성이 저하되고, 하부는 흘러내린 이형제가 과다하게 도포되어 가류후 운모분말이 과다하게 떨어져 나와서 후속의 타이어를 오손시켜 불량의 원인이 되는 문제점이 있다. 그리고 종래의 이형제는 도포후 흘러내리는 현상을 방지하기 위하여 점도를 높게 하면 분사가 곤란하여 균일하게 도포되지 않기 때문에 윤활성 및 이형성이 저하되어 불량의 원인이 되는 결점이 있다.

본 발명의 목적은 종래의 기술의 문제점을 해결한 타이어 내부 이형제를 제공할 수 있도록 타이어 내부 이형제의 유변학적 특성이 개선된 타이어 내부이형제를 제공하고자 하는 것이다. 특히 전단속도(shear rate)가 큰 분무시에는 점도가 낮고, 도포후 중력만이 작용하는 건조되는 동안에는 즉 전단속도가 낮은 때에는 점도가 높게 나타나는 유변학적 특성을 갖는 타이어 내부이형제를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

종래의 기술에 의한 유탁액 형태의 타이어 내부이형제 조성물은 (1)윤활 및 이형제 (2)유화 및 분산제 (3)중점제 (4)물로 구성되어 있다. 본 발명에 의한 유변학적 특성이 개선된 타이어 내부 이형제는 종래의 이형제 조성물에 겔화제(gelling agent)를 0.5 내지 1.5중량%을 첨가하여 제조한다.

실시예를 통하여 본발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 윤활 및 이형제로 사용한 물질은 실리콘오일, 운모, 인상흑연(vein graphite)이다. 실리콘오일은 일본의 삼신실리콘(주)의 KF 96을 사용하였는데, 점도는 25℃에서 1000 ± 50 cSt, 비중은 25℃에서 0.965∼0.975 이었다. 운모는 Scandinavia 의 Kemira 社의 KERMIRA MICA 40을 사용하였는데 평균입도는 26㎛이고 비중은 25℃에서 2.8이었다. 인상흑연은 일본의 일본흑연공업(주)의 CP-B로 평균입도는 13.2㎛이고 고정탄소는 97 중량% 이상이었다.

유화 및 분산제로는 ICI Americas Inc(미국)의 SPAN-80(산가 8이하, Hydroxyl number 193-210, 수분 1중량% 이하, HLB 4.3), 한국포리올(주)의 PEG 300(Polyethylene glycol, 평균분자량 300), Air Products & Chemicals, Inc(미국)의 DABCO DC 180(Silicone glycol copolymer, 점도(25℃) 1600 cSt)을 사용하였다.

증점제로는 CMC(Sodium carboxymethyl cellulose, 고려인삼제품(주)의 KC-800)을 사용하였다.

겔화제로는 (주)일칠화학의 PEG 8000 DS(Polyethylene glycol 평균 분자량 8000의 Distearate)를 사용하였다.

비교예와 실시예의 조성을 표 1에 나타내었고 제조방법은 다음과 같다. 수증기 쟈켓(jacket)이 부착된 혼합기에 물을 넣고 유화 및 분산제를 투입하여 혼합한다. 그리고 80℃까지 가열하면서 증점제를 넣고 완전히 용해 될때까지 교반한다. 그후에 윤활 및 이형제 그리고 겔화제의 순서로 투입하고 80±5℃에서 1시간 정도 혼합한 후 40℃이하가 될 때까지 냉각하면서 교반한다.

레오미터(rheometer)는 Physical社(독일)의 RheoLab MC20을 사용하였고, 이 때 사용한 밥(bob)과 컵(cup)은 Z5 DIN으로, 밥(bob)의 반경 및 길이는 각각 0.4㎝ 및 1.2㎝이었고, 밥(bob)하부의 원추(cone)의 각도는 120°, 밥(bob)의 반경 및 길이는 각각 0.4㎝ 및 1.2㎝, 컵(cup)의 반경은 0.434㎝이었다.

진단속도(shear rate)는 0.1∼1000s-1, 온도는 25℃에서 점도를 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

타이어 내부이형제는 이형제를 도포하기 위하여 분무할 때 즉 전단속도가 클때에는 점도가 낮아야 균일하게 도포가 되고, 도포후 중력만이 작용하는 건조되는 동안 즉 전단속도가 낮을 때에는 점도가 높아야 흘러 내리지 않게 된다. 분무시는 전단속도가 1O³∼1O⁴s^_1이고, 중력만이 작용하여 액체막이 표면 장력에 의해 평탄화(levelling)될 때 작용하는 전단속도는 O.O1∼0.1 s이다 <Barnes, H.A.,J.F. Hutton and K. Walters, "An Introduction to Rheology, Elserier Science Publishing Co., Inc., New York, 13p (1989)참고>.

표 2에서 보는바와 같이 비교예의 이형제는 분무할 때의 전단속도인 1000 s^_1에서는 점도가 3,200 cP 이지만 실시예 1 내지 3의 이형제는 전단속도가 1000 s^_1에서 점도가 800 내지 1600 cP로 점도가 낮기 때문에 용이하게 분무되어 균일하게 도포되는 효과가 있다.

그리고 도포후 중력만이 작용하는 경우인 전단속도가 0.1s^_1인 경우 비교 예의 이형제는 점도가 6,000 cP이지만 실시예 1 내지 3의 이형제는 100,000 내지 860,000 cP로 점도가 높기 때문에 도포된 이형제가 흘러내리지 않고 도포된 균일한 상태로 건조되는 효과가 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 이형제는 분무가 용이하여 균일하게 도포되고 도포후 흘러내리지 않아서 가류후 이형제의 탈락에 의한 불량을 방지할 수 있다. 그리고 본 발명의 이형제에는 흑연을 사용하여 검은색으로 제조하였기 때문에 타이어의 내면에 잔류하는 이형제의 색상과 타이어의 색상이 검은색으로 일치하여 타이어의 상품성을 향상시키는 효과도 거둘 수 있다.

상기의 식별자가 없습니다.

Claims

타이어 내부 이형제에 있어서 겔화제(gelling agent)로 PEG 8000 DS(Polyethylene glycol 평균분자량 8000의 distearate)를 0.5내지 l.5중량%로 첨가함을 특징으로 하는 타이어 내부 이형제.