KR20060111403A - 도포막 형성방법, 도료, 이형제 및 고무재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수지를 포함하는 도포막의 내구성을 향상시키는 것이다.
고무를 팽윤(膨潤)시키는 용제와 수지를 포함하는 도료(20)를 고무재의 표면에 도포함으로써 고무재(10)의 표면에 도포막을 형성한다는 구성을 채용하고 있다.
Description
도 1은 본 발명의 실시형태인 고무의 표면에 대한 도포막 형성방법의 설명도로서, 도 1의 (A)는 도료도포공정을 나타낸 것이며, 도 1의 (B)는 팽윤공정을 나타낸 것이고, 도 1의 (C)는 건조공정을 나타낸 것이다.
도 2는 부틸고무를 각종 용제에 3.5시간 동안 침지(浸漬)한 경우에서의 고무의 중량변화율을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 공정과 동일한 공정에 의해, 부틸고무의 표면에 상술한 것과 동일한 도료를 도포하여 도포막을 형성한 경우의 고무표면 부근의 단면사진과, 상기 사진의 고무표면의 심도(深度)방향에서의 각 위치의 전자선 조사에 의해 나오는 Si의 특성 X선의 선분석(線分析)으로부터 구한 실리콘 수지의 함유농도의 선도를 중첩하여 표시한 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 블래더(bladder) 20 : 도료
30 : 도포막
본 발명은, 고무를 대상으로 하는 도포막 형성방법, 도료 및 이형제와 고무재에 관한 것이다.
종래, 타이어 등의 제조공정에서 고무의 성형 가류(成型加硫)를 실시하는 방법으로서는, 고무제 주머니 형상의 블래더를 성형 가류 전의 재료 고무의 내측에 삽입하여, 블래더의 내부에 수증기 등의 고온고압의 기체를 공급함으로써, 재료고무를 금형 쪽으로 눌러 붙여 가열과 가압에 의해 실시하는 것이 일반적이다.
그리고, 상기 고무의 성형 가류 공정에 이용되는 블래더의 표면에는, 성형 가류가 이루어지는 재료고무와의 부착을 일으키지 않도록, 미리 실리콘 고무, 천이원소 금속분말 및 할로겐화 탄화수소 유(油)로 이루어진 용제를 포함하는 이형제 등의 피막을 형성하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H8(1996)-20029호
상기 종래 예는, 천이원소 금속분말을 배합한 도포막을 형성함으로써, 블래더의 실리콘 피막의 열화(劣化)를 촉진시키는 원인이 되는 유황이나 유황화합물을 효율적으로 포착하여, 이형제의 도포막의 열화를 억제하고, 도포막의 내구성을 향상시키는 것이다.
그러나, 블래더를 구성하는 고무의 표면을 덮도록 도포막을 형성하는 방법이기 때문에, 블래더의 신축에 의해 박리나 외적 요인인 마찰 등의 원인에 대해 충분한 내구성을 발휘할 수 없었다.
본 발명의 목적은, 도포막의 내구성을 더욱 향상시키는 데 있다.
청구항 1에 기재된 발명은, 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료를 고무재의 표면에 도포함으로써 상기 고무재 표면에 도포막을 형성하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비함과 동시에, 수지로서 고무의 표면에 이형성을 갖게 하는 것을 사용한다고 하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비함과 동시에, 도료에 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 혼합한다고 하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 4에 기재된 발명은, 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료에 고무재를 침지함으로써 고무재 표면에 도포막을 형성하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 수지로서 고무의 표면에 이형성을 갖게 하는 것을 사용하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 5에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 도료에 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 혼합하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 7에 기재된 발명은, 도료로서, 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 더 첨가한 구성을 채용하고 있다.
청구항 9에 기재된 발명은, 이형시에, 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 구성을 채용하고 있다.
청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 9에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 더 첨가한 구성을 채용하고 있다.
청구항 11에 기재된 발명은, 고무재로서, 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료를 고무재의 표면에 도포하거나 또는 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료에 고무재를 침지함으로써 표면에 도포막이 형성된 고무재로서, 수지가 고무재의 표면으로부터 내부로 침투되어 있는 구성을 채용하고 있다.
청구항 12에 기재된 발명은, 청구항 11에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비함과 동시에, 필러가 고무재의 표면으로부터 내부로 침투되어 있다고 하는 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 타이어의 가류 성형에 이용되는 블래더를 형성하는 고무재에 도포막 형성처리를 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다.
블래더는 주머니형상으로 형성되어, 타이어의 가류 성형에서, 금형 내에 유지된 미가류 고무로 이루어진 타이어의 내측에 장진되는 동시에, 그 내부에 고온고압의 포화증기나 온수 등이 충전되어 팽창하고, 타이어를 금형의 내면에 가압함으로써 가류 성형을 실시한다. 상기 블래더를 형성하는 고무재로서는 부틸고무가 사용된다.
그리고, 블래더는 고온고압하에서 타이어에 압접되기 때문에, 가류 성형 처리 후에 타이어와 블래더 표면과의 사이에서 압착을 일으키지 않도록, 타이어측이 되는 표면에 이형작용을 갖는 도포막을 형성할 필요가 있다.
이러한 경우에 이용되는 도포막 형성처리에 대해 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태인 고무의 표면에 대한 도포막 형성방법의 설명도이다.
우선, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도포막을 형성하기 위한 도료(20)를 블래더(10)의 타어이와의 압접면에 도포한다. 이러한 도포는 실온하(섭씨 20도 정도)에서 실시하는 것이 바람직하나, 상기 온도에 한정되는 것은 아니다.
상기 도료(20)는, 블래더(10)인 고무의 표면을 팽윤시키는 작용을 갖는 용제와, 블래더(10)인 고무의 표면에 이형성을 갖게 하는 수지와, 블래더(10)인 고무의 표면에 슬라이딩의 원활성을 갖게 하는 필러를 혼합한 이형제이다.
블래더(10)의 표면에 도료를 도포하는 방법에는 특별히 제한은 없으며, 예컨대, 블래더(10)의 표면을 브러싱한 후에, 도료(20)를 브러시로 바르고, 스프레이 도포 등에 의해 블래더의 표면에 도포한다. 혹은, 상기 도료(20)를 채운 용기 내에 직접 블래더(10)를 침지시켜도 된다.
도 2는 부틸고무를 각종 용제에 3.5시간 동안 침지한 경우의 고무의 중량 변화율(팽윤율)을 나타낸 도표이다. 본 도포막 형성처리에서는, 보다 높은 팽윤율을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도 2에 따르면, 크실렌을 용제로서 사용하는 경우에 가장 높은 팽윤율을 나타내었기 때문에, 도료(20)에서는 혼합하는 용제로서 크실렌을 채용하였다. 또, 크실렌 대신에 상기 크실렌에 이어서 높은 팽윤율을 나타낸 DIBK(디이소부틸케톤), 시클로헥사논을 용제로서 혼합하여도 된다.
도료(20)에 포함시키는 이형성을 갖는 수지로서는 아크릴실리콘수지를 들 수 있다.
또한, 기타 도료(20)에 포함시키는 이형성 물질로서는, 수계 또는 용제계의 이형제, 예컨대, 유기규소화합물과의 반응에 의해 소수화(疎水化)된 무기규산염이 분산되어 있는 수성 디오르가노폴리실록산 유탁액, 디알킬폴리실록산과 폴리알킬렌글리콜과의 공중합체 및 운모(雲母) 또는 탤크(talc)로 이루어진 분말 이형제 조성물, 아미노알킬기 변성 오르가노폴리실록산과 계면활성제를 함유하는 탄산가스에 의해 자기가교(自己架橋)하는 윤활제 조성물, 오르가노폴리실록산, 메틸하이드로젠폴리실록산, 실리카 및 금속의 유기산염을 함유하는 실리콘 조성물을 들 수 있다.
더욱이, 다른 이형성 물질로서는, 일반식 [1]로 나타내며, 섭씨 25도에서의 복소 점성율이 1 × 103 ~ 1 × 107 센티포아즈인 폴리실록산((A) 성분으로 한다)과, 아미노알킬기를 갖는 오르가노실록산((B) 성분으로 한다)과, 에폭시기를 갖는 오르가노실록산((c) 성분으로 한다)을 함유하여, (A)성분, (B)성분 및 (C)성분의 함유량의 합계가 1~90중량%이며, (A)성분, (B)성분 및 (C)성분의 중량비가, 10 ~ 90중량%/0.5~40중량%/1~50중량%의 조성물로 이루어진 이형제를 들 수 있다.
또, (B)성분으로서 이용하는 아미노알킬기를 갖는 오르가노실록산에는 특별히 제한은 없지만, 예컨대, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란이나 γ-(N-β-아미노에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란의 가수분해 축합물 등의 아미노기를 갖는 디알콕시실란의 가수분해 축합물, γ-(N-β-아미노에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란과 디메틸디메톡시실란의 공가수분해 축합물 등의 아미노기를 갖는 디알콕시실란과 아미노기를 갖지 않는 디알콕시실란의 공가수분해 축합물 등을 들 수 있다.
또한, (C)성분으로서 이용하는 에폭시기를 갖는 오르가노실록산에는 특별히 제한은 없지만, 예컨대, γ-글리시딜옥시프로필메틸디메톡시실란의 가수분해 축합물 등의 에폭시기를 갖는 디알콕시실란의 가수분해 축합물, γ-글리시딜옥시프로필메틸디메톡시실란과 디메틸디메톡시실란과의 공가수분해 축합물 등의 에폭시기를 갖는 디알콕시실란과 에폭시기를 갖지 않는 디알콕시실란의 공가수분해 축합물 등을 들 수 있다.
더욱이, 상기 조성물에는, 필요에 따라 유기아연화합물, 유기티탄화합물, 유기주석화합물 등의 촉매를 첨가할 수 있다. 이와 같은 촉매로서는, 예컨대 라우린 산아연, 초산아연, 스테아린산아연, 옥틸산주석, 옥틸산아연, 테트라프로필티타네이트 및 그 부분 가수분해물, 비스디프로폭시티탄, 비스(아세틸아세토네이트)티탄옥사이드, 티탄락테이트, 암모늄티탄락테이트, 디부틸주석디라우레이트, 디부틸주석디옥테이트, 디옥틸주석디라우레이트, 디옥틸주석디아세테이트 등을 들 수 있다.
더욱이, 상기 조성물에는 무기분말체 또는 유기분말체를 배합할 수 있다. 사용할 무기분말체로서는, 예컨대, 마이카, 카오린, 탤크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산아연, 그래파이트, 카본블랙, 플루오르화카본분말체, 산화티탄, 보론나이트라이드 등을 들 수 있다. 또한, 사용하는 유기분말체로서는 예컨대, 테프론파우더 등의 플루오르수지 파우더, 미립자 실리콘수지 파우더, 나일론 파우더, 폴리스틸렌 파우더, 파라핀왁스, 지방산 아마이드, 지방산비누, 지방산아민염 등을 들 수 있다. 이들의 유기분말체 및 무기분말체는, 1종을 단독으로 이용할 수 있으며, 혹은 2종 이상을 조합해서 이용할 수도 있다.
필러로서는 RBC(Rice Bran Ceramic)를 들 수 있다. 또한, RBC 이외에도 고무표면에서 슬라이딩성 혹은 마모에 대한 내성을 나타내는 물질, 예컨대 탤크, 흑연, 탄소섬유, 실리카, 질화규소, 질화붕소, 탄산칼슘, 마이카, 운모, 규산알루미늄 등을 필러로서 도료에 부가해도 된다.
블래더(10)를 구성하는 고무재의 표면에 상기 도료(20)가 도포되면, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 크실렌의 작용에 의해 고무의 표면이 팽윤되어, 고무의 분자간에 용제인 크실렌이 침입한다. 그리고, 고무의 분자간으로의 크실렌의 침입에 따라, 이형제로서의 아크릴 실리콘 수지가 고무의 표면으로 부터 더욱 내부로 침투하게 된다. 또한, 필러인 RBC도 고무의 표면으로부터 내부로 침투된다.
또, 도 1의 (B)에서는, 고무의 표면을 톱니형상으로 도시하고 있는데, 용제나 실리콘수지가 침입하기 쉬운 상태를 개념적으로 나타내고 있는 것으로서, 실제의 형상을 나타낸 것은 아니다.
다음으로, 블래더(10)의 표면이 건조되기를 기다린다. 즉, 실온하(섭씨 20도 정도)에서, 30분 정도 용제를 건조시켜 도료(20)를 경화시킨다. 이 때, 도료(20)에 포함되는 크실렌은 건조되고, 아크릴 실리콘 수지와 RBC는, 고무표면에 부착할 뿐만 아니라 고무표면 근처의 내부에 침투된 상태로 고무표면 근처에 잔류한다.
또, 도료(20)에 첨가되는 용제로서는 휘발성이 높은 것이 보다 바람직하다.
상기 공정에 의해, 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 블래더(10)를 구성하는 고무의 표면에 도포막(30)이 형성된다.
이러한 도포막(30)은, 이형작용을 갖는 아크릴실리콘수지와 슬라이딩성과 마모에 대한 내성을 갖는 RBC를 주성분으로 하기 때문에, 타이어의 가류 성형에서 블래더(10)의 표면은 타이어로부터 용이하게 분리시킬 수 있게 된다.
더욱이, 도포막(30)의 주성분이 되는 아크릴 실리콘수지와 RBC는, 고무표면에 부착할 뿐만 아니라 고무표면 근처의 내부에 침투된 상태로 존재하기 때문에, 블래더의 변형이나 신축, 표면의 슬라이딩 등에 대해 높은 내구성을 발휘하여 용이하게 박리되지 않는다. 따라서, 1회의 도포막(30)의 형성처리에 의해, 블래더(10)를 타이어의 가류 성형에 반복하여 사용하는 것이 가능해진다.
더욱이, 도포막(30)에는 RBC가 첨가되어 있기 때문에, 그 표면의 미끄럼성을 향상시켜, 이것에 의한 슬라이딩에 대한 도포막의 내구성을 높일 수 있게 된다.
(참고예)
도 3은 도 1에 나타낸 공정과 동일한 공정에 의해, 부틸고무의 표면에 상술한 것과 동일한 도료를 도포하여 도포막을 형성한 경우의 고무표면 부근의 단면사진과, 상기 사진의 고무표면의 심도방향에서의 각 위치의 전자선 조사에 의해 나오는 Si의 특성 X선의 선분석으로부터 구한 실리콘 수지의 함유농도의 선도(Si로 표기)를 중첩하여 표시한 설명도이다. 상기 선도에서 종축은 실리콘수지의 함유농도를 나타낸 것이며, 횡축은 고무의 심도방향을 나타낸 것이다. 또, 사진에서는 고무의 표면이 대략 수직방향을 향해 있으며, 고무의 표면을 향해 블래더를 누르기 위한 매립수지를 가압한 상태에서 촬영이 이루어진 것이다.
도시한 바와 같이, 고무의 표면측(도시한 고무의 계면으로부터 좌측)에서는 두께가 대략 20[㎛]인 범위에서 실리콘 수지의 높은 함유농도가 나타나 있다. 즉, 두께가 대략 20[㎛]인 범위에서 실리콘수지층이 형성되어 있다.
또한, 표면보다도 내측(도시한 고무의 계면으로부터 우측)에서는 두께가 대략 10[㎛]인 범위에 걸쳐 서서히 함유농도가 저하되는 경사가 그려져 있다. 즉, 고무의 표면으로부터 깊이가 대략 10[㎛]까지의 범위에 실리콘수지가 침투되어 있음을 알 수 있다.
(참고시험)
고무를 팽윤시키는 성분을 포함하지 않는 도료를 도포하여 표면에 도포막을 두께가 약 20[㎛]로 형성한 부틸고무로 이루어진 블래더(시료 1로 함)와, 상술한 도료(20)를 사용하여 전술한 것과 동일한 공정으로 표면에 도포막(30)을 두께가 약 20[㎛]로 형성한 부틸고무로 이루어진 블래더(시료 2로 함)로 각각을 이용하여, 미가류의 타이어의 재료고무에 대해 20[kgf/cm2](1.96×106[Pa])의 압력으로 가압하는 동시에 섭씨 170[℃]에서 10분간 가열하여 가류를 실시하였다.
그 결과, 시료 1에 대해서는 1회의 시험까지는 이형성을 나타내었지만, 2회째의 시험까지는 이형성을 유지할 수는 없었다. 한편, 시료 2에 대해서는 70회의 시험까지 이형성을 유지하는 것이 가능하였다.
(기타)
본 실시형태에서는, 타이어의 가류 성형에 이용되는 블래더를 대상으로 하는 도포막의 형성을 예시하였는데, 도포막 형성의 대상은 블래더에 한정되지 않으며, 이형작용을 필요로 하는 고무 성형품 중 어느 것에 적용해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는 일반적으로 블래더에 사용되는 부틸고무를 도포막 형성의 대상으로 하였는데, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 팽윤을 일으키는 모든 고무를 대상으로 해도 된다. 예컨대, 천연고무, 스틸렌·부타디엔고무, 부타디엔고무, 에틸렌·프로필렌고무, 클로로프렌고무, 클로로술폰화폴리에틸렌, 니트릴고무, 우레탄고무, 다류화(多硫化) 고무, 아크릴고무, 에피클로로히드린고무, 실리콘고무, 플루오르고무, 수산화니트릴고무 등에 대해 도포막을 형성해도 된다.
또한, 상기 실시형태는 수지로서 아크릴 실리콘 수지를 채용하였는데, 다른 수지여도 된다.
또한, 이형성을 갖는 도료를 예시하였는데, 도료의 용도는 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도료에 포함시키는 수지의 특성에 따른 도료에 의한 도포막 형성에서도, 팽윤 용제를 이용하는 상기 방법을 적용할 수도 있음을 말할 필요도 없다. 이러한 경우에는, 당연히 도포막 형성의 대상은 블래더에 한정되지 않으며, 도료의 용지(用地)에 따른 모든 고무제품의 도포막을 형성하는데 적용해도 된다.
상기 각 발명은, 용제에 의해 고무의 표면을 팽윤시키기 때문에, 분자간에 당해 용제의 성분이 침입하여, 이에 따라 수지를 고무의 표면으로부터 내부에 침투시킬 수 있다. 따라서, 단순히 고무의 표면에 수지가 부착되는 경우에 비해, 고무의 변형이나 신축, 표면의 슬라이딩 등에 대해 높은 내구성을 발휘하여 쉽게 박리되지 않는다. 이 때문에, 도포막의 내구성을 높이는 동시에, 고무의 반복되는 사용에 대해서도, 도포막의 형성처리의 빈도를 저감시켜, 처리의 고효율화를 도모할 수 있게 된다.
더욱이, 수지가 이형성을 갖는 경우에는, 고무재 표면에 이형성을 갖게 하는 도포막 형성이 가능하다.
더욱이, 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 첨가한 경우에는, 고무재 표면의 미끄럼성을 향상시켜, 이것에 의한 슬라이딩에 대한 도포막의 내구성을 높일 수 있게 된다.
Claims (12)
- 고무를 팽윤(膨潤)시키는 용제와 수지를 포함하는 도료를 고무재의 표면에 도포함으로써 상기 고무재 표면에 도포막을 형성하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 수지는 고무의 표면에 이형성을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 도료에 상기 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 혼합하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료에 고무재를 침지(浸漬)함으로써 상기 고무재 표면에 도포막을 형성하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 제 4항에 있어서,상기 수지는 고무의 표면에 이형성(離型性)을 갖게 하는 것임을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서,상기 도료에 상기 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러(filler)를 혼합하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
- 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료.
- 제 7항에 있어서,상기 용제와 수지에 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 첨가한 것을 특징으로 하는 도료.
- 고무를 팽윤시키는 용제와 고무의 표면에 이형성을 갖게 하는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형제.
- 제 9항에 있어서,상기 용제와 수지에 고무의 표면에 슬라이딩성을 갖게 하는 필러를 첨가한 것을 특징으로 하는 이형제.
- 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료를 고무재의 표면에 도포하거나 또는 고무를 팽윤시키는 용제와 수지를 포함하는 도료에 고무재를 침지함으로 써 표면에 도포막이 형성된 고무재로서, 수지가 고무재의 표면으로부터 내부로 침투되어 있는 것을 특징으로 하는 고무재.
- 제11항에 있어서,필러가 고무재의 표면으로부터 내부로 침투되어 있는 것을 특징으로 하는 고무재.
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