KR20090099845A

KR20090099845A - 그린 타이어 외부 이형제 조성물

Info

Publication number: KR20090099845A
Application number: KR1020080025054A
Authority: KR
Inventors: 최덕재
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-23
Also published as: KR100926415B1

Abstract

본 발명은 그린 타이어 외부 이형제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가류전 그린 타이어 외부면에 외부 이형제를 도포하여 타이어 완제품을 생산하는 가류공정 중에 그린 타이어와 몰드 사이의 공기 배출을 용이하게 하여 베어 방지 및 타이어 제조 후 타이어 내부에서 나오는 왁스 및 노방제 등의 오염방지를 통해 타이어 외관품질의 향상, 그리고 장기간 타이어 방치시 빛과 수분에 의한 바인더 산화 방지를 통한 백화현상 방지를 위해 사용가능한 그린 타이어 외부 이형제 조성물에 관한 것이다.

그린 타이어, 외부 이형제, 베어, 몰드, 백화현상 등

Description

그린 타이어 외부 이형제 조성물{Green Tire Outside Releasing Agent Composition}

타이어 외부 이형제는 타이어를 가류하기 전, 그린 타이어 외부면에 외부 이형제를 도포하여 그린 타이어와 몰드간의 형성된 공기의 배출을 용이하게 하고, 그린 타이어가 몰드에 안착시 윤활성 부여와 완제품 타이어 제조 후, 몰드에서 타이어 인출시 이형성을 주어 쉽게 타이어가 분리되도록 하기 위해 사용하며, 또한 완제품 타이어의 장기간 방치시 왁스 및 노방제 등의 화학물질이 블루밍되는 것을 막아 타이어 본래의 색상이 유지되어 외관의 미려성을 부여한다.

종래에는 타이어의 제조시 가류불량(베어 및 크랙 등)의 방지 및 공기배출성을 향상시키기 위해서 무기필러(카본블랙, 실리카 또는 무기입자)와 실리콘 화합물 등을 주성분으로 하는 외부 이형제 제품을 많이 사용하고 있었으나, 이는 타이어가 차량에 장착되어 장시간 빛이나 오존, 수분 등에 노출될 경우 이형제 성분 중 고무계 바인더 성분이 산화되면서 무기필러 입자가 타이어 표면으로 석출되기 때문에 무기필러 본래의 색상에 의하여 백색의 점박이형태의 외관불량을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무기필러 대신 유기필러를 사용하여 빛이나 오존, 수분 등에 의하여 이형제 성분 중 고무계 바인더 성분이 산화되어 무기필러 입자가 타이어 표면으로 석출되는 것을 방지하고, 또한 타이어 제조후 시간이 경과되면서 타이어 외부로 왁스 및 노방제 등의 블루밍에 의하여 타이어 색상이 변색되어 외관이 하락되는 것을 방지하여 타이어 외관의 품질을 향상시킬 수 있는 그린 타이어 외부 이형제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 그린 타이어 외부 이형제 조성물은 내후성 바인더 및 내열성 바인더 4.0~6.5중량%, 입자크기가 40~50마이크로미터인 유기필러 4.5~8.0중량%, 유화분산제 1.5~3.0중량%, 점도조절제 0.1~0.4중량%, 자외선 안정제 0.2~0.5중량% 및 나머지 양의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 내후성 바인더로는 일반 합성고무 라텍스가 아닌, 내후성(빛이나 수분 등에 대한 저항성)이 뛰어난 스티렌부타디엔고무를 들 수 있고, 내열성 바인더로는 내열성이 우수한 아크릴산계 또는 메타아크릴산계 공중합체를 들 수 있으며, 상기 내후성 바인더 및 내열성 바인더는 혼합하여 사용하는 한 그 혼합비율에는 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 1:9~9:1, 특히 3:7~7:3의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바림직하다.

상기 내후성 바인더는 상온 이상의 유리전이 온도(-20℃)를 가져 저분자 물 질이 타이어 표면으로 전이되는 것을 차단하는 역할을 하는 바인더이며, 상기 내열성 바인더는 빛이나 수분 등에 의해 바인더가 산화되는 것을 방지하기 위해 사용한다.

상기 내후성 및 내열성 바인더는 4.0~6.5중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 4.0중량% 미만이면 빛이나 수분 등의 영향을 받아 도막내 바인더 층에 크랙이 발생하여 바람직하지 않고, 6.5중량%를 초과하면 타이어 접합부의 계면 접착력 하락과 도막의 유연성이 감소하여 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 유기필러는 도막내에서 바인더와 돌기를 형성하여 공기 배출(air bleed)성능을 부여하고, 그린 타이어의 몰드 내 삽입과 가류중 몰드내 고무의 흐름을 원활하게 하여 주며, 코팅 도막의 투명성을 부여한다. 상기 유기필러는 기존에 사용하였던 무기필러 대비 내후성이 우수하여 바인더가 산화되더라도 필러석출이 발생하지 않아 백화현상의 발생을 방지해 준다.

상기 유기필러는 평균입자크기가 40~50마이크로미터인 것이 바람직한데, 40마이크로미터 미만이면 공기 배출성 감소로 베어불량 및 걸대 붙음성의 문제가 발생하여 바람직하지 않고, 50마이크로미터를 초과하면 물에 분산시키기 어려워 바람직하지 않다.

상기 유기필러는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 그 구체예로는 로진에스테르, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸우레아레진, 유기난연제 및 각종 금속비누(아연스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 마그네슘스테아레이트 등) 등을 사용할 수 있으며, 4.5~8중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 4.5중량% 미만이면 첨가에 따 른 효과가 미흡하여 바람직하지 않고, 8중량부를 초과하면 도막 필름이 약해지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 유화분산제는 안정한 수분산성과 도막의 습윤성을 향상 시키기 위하여 사용하며, 상기 유화분산제로는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 지방산, 지방산염, 실리콘 수지 및 왁스류 등이나, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 및 비이온성 계면활성제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 양이온성 계면활성제로는, 예로서 1~3차 아민을 함유하는 아민염, 4차 암모늄염 이외에, 포스포늄염, 설포늄염 등 이른바 오늄화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 음이온성 계면활성제는, 예를 들면, 카르복시산, 황산에스테르, 설폰산의 3종류인데 대개는 이들을 가용성염으로 사용할 수 있는데, 카르복시산염(비누)계로는, 예를 들면, 고급지방산 알칼리염(비누), N-아크릴아미노산염, 알킬에테르 카본산염 등을 사용할 수 있으며, 황산에스테르염계로는 황산화유, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬아릴에테르황산염, 알킬아미드황산염 등을 사용할 수 있고, 설폰산염계로는 알킬설폰산염, 알킬벤젠 및 알킬아미노산염, 알킬나프탈렌 설폰산염 등을 사용할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제는 수용액에서 이온으로 해리하는 기가 없는 계면활성제로서 -OH기를 갖고 있으며, 비교적 친수성은 작지만 분자내에 에테르, 에스테르에테르, 에스테르, 산아미드 결합을 갖는다. 상기 에테르형 계면활성제는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 알킬 및 알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르, 알킬아릴포름알데히드축합 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시프로필렌을 친유기로 하는 블록폴리머 등을 사용할 수 있고, 에스테르에테르 형 계면활성제로는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르 등을 사용할 수 있으며, 에스테르형 계면활성제로는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌글리콜에스테르, 슈가에스테르 등을 사용할 수 있다. 또한 산아미드형 계면활성제는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬아민, 아민옥사이드 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 유화분산제를 1.5~3.0중량% 사용하는 것이 바람직한데, 1.5중량% 미만이면 도막 안정성 하락이 발생하여 바람직하지 않고, 3.0중량%를 초과하면 가류시 고무계면간의 접착력 하락이 유발할 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 상기 점도조절제는 유기, 무기 혹은 유무기 혼합입자들로 구성된 것을 사용하며, 점도조절제가 물에 분산되는 경우 입자들의 표면적이 커서 저분자 물질에 대한 흡착능을 가져 저분자 물질에 의해 타이어 표면으로 블루밍되는 오염물질을 차단할 수 있다. 상기 점도조절제로는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 천연무기물이 주로 사용되는데, 예를 들면, 고령토, 탈크, 마이카, 몬토나이트 등의 실리케이트류 등이 사용될 수 있다.

상기 점도조절제는 0.1~0.4중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 도막의 유연성이 감소하므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 상기 자외선 안정제는, 그 종류에 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 2-히드록시벤조페논, 2-히드록시페닐벤조트리아졸, 차단된 아민(hindered amines), 유기 니켈화합물 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 살리실산 유도체, 계피산 유도체, 레조시놀모노벤조에이트, 옥사닐라이드(oxanilides), p-히드록시벤조에이트 등을 사용할 수 있다.

상기 자외선 안정제는 0.2~0.5중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 0.2중량% 미만이면 자외선 안정효과가 미흡하여 바람직하지 않고, 0.5중량%를 초과하면 투명성이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명의 그린 타이어 외부이형제는 윤활성 및 부착성 등 물리적 특성에서 향상되어 가류시 고무 흐름성 변화가 적어 가류시 가류불량(베어 및 크렉 등)을 예방할 수 있으며, 타이어를 장기간 옥외 방치시 빛이나 수분 등에 의해 발생되는 백화현상을 예방할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표 1의 조성대로 분산기에 물의 일부량과 필러, 유화분산제의 일부량을 투입하여 500rpm으로 약 3시간 동안 교반하여 1차 수분산 제품을 제조한 후, 나머지양의 물, 나머지양의 유화분산제, 점도조절제, 자외선 안정제를 1100rpm으로 약 1시간 동안 교반하여 2차 수분산 제품을 제조하였고, 1, 2차 수분산 제품과 바인더 를 넣고 1000rpm으로 약 3시간 30분 동안 교반하여 외부이형제를 제조한 후, 외부이형제의 성분 및 화학적 특성을 KSM방법으로 측정하여 표 2에 나타내었고, 물리적 특성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

표 1

(단위:중량%)

성 분	비교예	실시예1	실시예2
무기필러¹ ⁾	7.0	-	-
유기필러² ⁾	-	7.0	8.0
내후성 바인더³ ⁾	-	3.0	3.0
합성고무계 바인더⁴ ⁾	3.0	-	-
내열성 바인더⁵ ⁾	3.5	3.5	3.5
유화분산제⁶ ⁾	2.0	2.0	2.0
점도조절제⁷ ⁾	0.3	0.3	0.3
자외선안정제⁸ ⁾	-	0.3	0.3
물	to 100	to 100	to 100

주) 1) 실리카(K-200 동양제철화학제품)

2) 로진에스테르(E-730-55, 코오롱유화 제품)

3) 스티렌부타디엔고무(금호석유화학제품)

4) 에틸렌비닐아세테이트(EVA426, Air Products사)

5) 아크릴로 니트릴-부타디엔 고무(금호석유화학제품)

6) 폴리옥시에틸렌에테르(ENAZOL DE4, 동남합성)

7) 알루미늄 실리케이트(세라이트 코리아사)

8) 벤조트리아졸 및 트리아진(BYK Chimie)

표 2

항목	비교예	실시예1	실시예2
비중(25℃)	1.03	1.03	1.03
pH(25℃)	8.7	8.8	8.8
회분(950*2Hr)	6.5%	6.7%	6.8%
고형분(105*2Hr)	13.5%	13.7%	14.1%
점도(잔컵)	7.4초	7.4초	7.4초
체잔분(200Mesh)	0.92%	1.34	1.30

표 3

항목	비교예	실시예1	실시예2
베어발생¹ ⁾	발생없음	발생없음	발생없음
접착력² ⁾	7.5kgf	7.8kgf	8.2kgf
계면분리	분리없음	분리없음	분리없음
백화현상³ ⁾	발생	미발생	미발생

주) 1) 가류가 되지 않은 사이드고무(60*120*4mm)에 외부 이형제 조성물을 0.03g/cm² 정도로 균일하게 스프레이를 실시한 후, 완전 건조된 사이드고무를 가류한 뒤 타이어 표면의 베어 발생 상태를 관찰한 것이다.

2) 사이드고무(60*120*4mm)에 외부 이형제 조성물을 0.03g/cm²정도로 균일하게 스프레이를 실시한 후, 도포면을 겹쳐 100kg/cm² 정도의 압력으로 압착하여 완전 건조후 가류한 뒤 고무계면간의 접착력 정도를 인장시험기를 이용하여 고무가 분리되는 힘을 측정한 것이다.

3) 내후성 평가를 위해 내후성 시험기기(Ci3000 + Xenon Weather-O-meter)를 이용하여, 제조된 시편에 인위적으로 자연상태와 동등하게 시편의 노화정도(백화발현양상)를 시물레이션화하여 평가한 것으로, 평가용 시편은 사이드고무(100*100*10mm)에 이형제 조성물을 1회, 2회씩 도포후 가류하여 제조하였고, 내 후성 평가시 Xenon 광량 파장은 300~400nm, 온도는 40~90℃, 습도는 40~90%RH조건하에서 약 30일간 방치후 일 단위로 백화양상의 변화양상을 체크한 것이다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예의 이형제 조성물은 종래의 이형제 조성물인 비교예의 이형제 조성물과 비교시 동등 수준의 물리적 특성을 나타내며, 또한 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예의 이형제 조성물은 베어발생, 접착력, 및 계면분리 발생양상 등 기본 물리적 특성에서 향상된 것을 알 수 있으며, 무기필러 및 합성고무계 바인더를 사용한 기존제품 대비 유기필러 및 내후성이 우수한 바인더를 사용한 제품에서는 백화현상이 발생하지 않았음을 알 수 있다.

Claims

내후성 바인더 및 내열성 바인더 4.0~6.5중량%, 입자크기가 40~50마이크로미터인 유기필러 4.5~8.0중량%, 유화분산제 1.5~3.0중량%, 점도조절제 0.1~0.4중량%, 및 자외선 안정제 0.2~0.5중량% 및 나머지 양의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그린 타이어 외부 이형제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 내후성 바인더는 스티렌부타디엔고무이고, 상기 내열성 바인더는 아크릴산 공중합체 및 메타아크릴산 공중합체 중에서 1종 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 그린 타이어 외부 이형제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기필러는 로진에스테르, 폴리메틸메타아크릴레이트, 메틸우레아레진, 유기난연제 및 금속비누 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 외부 그린 타이어 이형제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유화분산제는 지방산, 지방산염, 실리콘 수지, 왁스, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 및 비이온성 계면활성제 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 그린 타이어 외부 이형제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 점도조절제는 고령토, 탈크, 마이카 및 몬토나이트중 에서 선택되는 것을 특징으로 하는 그린 타이어 외부 이형제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 자외선 안정제는 2-히드록시벤조페논, 2-히드록시페닐벤조트리아졸, 차단된 아민 및 유기 니켈화합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 그린 타이어 외부 이형제 조성물.