KR20090104276A - 타이어 코팅제 조성물 - Google Patents

타이어 코팅제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 본래의 성능에는 영향을 주지 않으면서도 타이어에 외관 심미성을 부여하기 위한 타이어 코팅제 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 폴리우레탄 엘라스토머 바인더, 계면활성제, 코팅 피막 보강제, 유화분산제, 레벨링제, 조색제 및 탈포제를 사용하므로써, 외관 품질이 하락하지 않고, 타이어 고무의 왁스 및 노화방지제가 고무표면으로 블루밍(blooming)되는 것을 억제함으로써, 타이어 오염을 방지하여 타이어 외관품질을 향상시키는 타이어 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

타이어 코팅제 조성물{COATING COMPOSITION FOR TIRE}
본 발명은 타이어 본래의 성능에는 영향을 주지 않으면서도 타이어에 외관 심미성을 부여하기 위한 타이어 코팅제 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 폴리우레탄 엘라스토머 바인더, 계면활성제, 코팅 피막 보강제, 유화분산제, 레벨링제, 조색제 및 탈포제를 사용하므로써, 외관 품질이 하락하지 않고, 타이어 고무의 왁스 및 노화방지제가 고무표면으로 블루밍(blooming)되는 것을 억제함으로써, 타이어 오염을 방지하여 타이어 외관품질을 향상시킨 타이어 코팅제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 타이어를 제조한 후 장기간 창고 등에 보관시 타이어의 트레드 및 사이드부에 있어서, 왁스 및 노화방지제가 타이어 고무표면에 얇은 막 형태로 형성되어 외관 품질을 하락시킨다. 이러한 현상은 시간이 오래될수록 심하게 발생하여 외관품질이 하락하게 된다. 또한, 타이어 사이드부가 오존 및 빛에 의하여 산화되어 크랙이 발생하게 된다.
대한민국특허출원 10-2005-0054196에 기재되어 있는 기능성 아민기를 갖는 변성 실리콘을 사용한 타이어 트레드용 코팅제는 시간이 흐름에 따라 색상이 변색 하는 문제가 발생하고, 대한민국특허출원 10-2005-0094527에 기재되어 있는 타이어 사이드월부 코팅용 폴리우레탄 발광 조성물에 있어서, 폴리우레탄 수지에 촉광 및 형광안료를 넣은 조성물을 이용한 코팅제는 시간이 경과함에 따라 촉광 및 형광안료의 특성이 하락함에 따라서, 미려함이 하락하고, 외부 오염물에 의하여 급격히 외관 품질이 하락하는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 코팅제는 폴리우레탄 엘라스토머를 기초로 하는 바인더, 계면활성제, 코팅 피막 보강제, 유화분산제, 레벨링제, 조색제 및 탈포제를 사용함으로써, 타이어의 오염을 방지하여 외관품질을 향상시킨 타이어 코팅제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 타이어 코팅제 조성물은 폴리우레탄 엘라스토머 바인더 10~35중량%, 계면활성제 2~5중량%, 코팅 피막 보강제 1~3중량%, 유화분산제 4~8중량%, 레벨링제 3~8중량%, 조색제 5~10중량%, 탈포제 1~3중량% 및 나머지 양의 이온교환수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 타이어 코팅제 조성물은 도막 안정성, 부착성 및 내후성 등의 물리적 특성이 우수하여, 타이어가 장기 방치시 외관 변색된 제품에 도포시 타이어 본래 색상 유지로 외관품질이 향상되고, 타이어 보관전 사전 코팅제 도포시 왁스 및 노화방지제 등에 의한 블루밍 방지가 가능하며, 내크랙성이 우수하여 타이어 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리우레탄 엘라스토머 바인더는 통상 이소시아네이트(isocyanate)와 폴리올(polyol) 및 사슬연장제(chain extender)를 반응시켜 얻어 지는 것으로, 상기 폴리우레탄 엘라스토머는 파단 신도가 100% 이상이고, 중량평균분자량이 300,000~1,000,000인 지방족 폴리에테르 또는 폴리에스테르를 주쇄로 하는 폴리올로부터 제조되는 것이 바람직하다.
상기 폴리우레탄 엘라스토머는 10~35중량% 사용하는 것이 바람직한데, 35중량%를 초과하는 경우에는 고형분 함량이 증가하여 스프레이 작업성이 하락하고, 피막두께가 두꺼워져서 내크랙성면에서 불리하며, 10중량% 미만인 경우에는 각 조성물의 레벨링 및 노화를 억제하는 기능이 하락하는 문제점이 발생한다.
본 발명에서 사용되는 계면활성제로는 그 종류에 제한이 없으나, 양이온 계면활성제가 바람직하며, 구체적인 예로는 에토퀴드 C-25를 들 수 있다. 상기 계면활성제는 2~5중량% 사용하는 것이 바람직한데, 5중량%를 초과하는 경우에는 내수성이 하락하여 바람직하지 않고, 2중량% 미만인 경우에는 유화상태가 하락하여 용액의 저장안정성(층분리) 및 피막 유지가 하락하는 문제점이 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 코팅 피막 보강제로는 중량평균분자량이 4,000~15,000인 폴리아크릴레이트 화합물을 1~3중량% 사용하는 것이 바람직하다. 상기 코팅 피막 보강제의 사용량이 3중량%를 초과하는 경우에는 유동성이 하락하여 코팅제 도포시 균일한 피막형성이 어려우며, 1중량% 미만인 경우에는 코팅제 성분간 표면장력 차이를 유발시켜 코팅제 피막의 견고함이 하락하여 들뜸 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 유화분산제로서는 에멀젼 용액의 균일성을 유지하기 위하여 중량평균분자량이 약 8,000~20,000정도의 수용성의 폴리옥시에틸렌글리콜을 4~8중량% 사용하는 것이 바람직한데, 사용량이 8중량%를 초과하는 경우에는 내수성 및 피막 견고성 및 부착성이 하락하여 바람직하지 않고, 4중량% 미만인 경우에는 유화상태가 하락하여 용액의 저장안정성 및 피막 견고성이 하락하는 문제가 발생한다.
본 발명에서 사용되는 레벨링제로는 코팅제 도막의 흐름성과 레벨링의 개선(오렌지필 감소, 크랙 방지, 광택의 개선), 내긁힘성과 내마모성, 발수성을 유지하기 위하여 중량평균분자량이 약 1,000~15,000인 유기-변성 실록산 화합물 3~8중량%를 적용하는 것이 바람직한데, 사용량이 8중량%를 초과하는 경우에는 코팅제 도포시 도막 불균일로 인하여 크랙 발생 및 부착성 하락으로 인하여 바람직하지 않고, 3중량% 미만인 경우에는 코팅제 용액의 점도 불균일로 저장안정성이 나빠져서 바람직하지 않다.
바람직한 레벨링제의 예로서는 폴리아크릴레이트가 주성분인 TEGO Flow300(대구사(Degussa)사 제품)과 변성 실록산이 주성분인 TEGO Flow ZFS460(대구사(Degussa)사 제품)을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 조색제는 유기안료 또는 무기안료를 단독으로 사용하거나, 아니면 유기안료와 무기안료를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 조색제의 사용량은 5~10중량%인 것이 바람직한데, 사용량이 10중량%를 초과하는 경우에는 코팅제 상용성이 하락하여 코팅제 저장중에 침전과 코팅제 도포시 흐름불량을 유발할 수 있으며, 5중량% 미만인 경우에는 코팅제 색상 유지 및 광택유지가 어렵다.
본 발명에서 사용되는 탈포제로는 폴리에테르 및 폴리아크릴레이트로부터 선택되는 유기 고분자계 탈포제, 폴리디메틸실록산계 탈포제, 알킬-아릴 등으로 변성된 폴리실록산계 탈포제 및 불소화합물로 변성된 실리콘계 폴리머 탈포제 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탈포제의 사용량은 1~3중량%인 것이 바람직한데, 3중량%를 초과하는 경우에는 코팅제 제조시 기포막으로 이동하지 않고 코팅제와 혼합하여 탈포효과가 감소할 수 있으며, 1중량% 미만인 경우에는 코팅제 성분간의 상용성이 하락하여 혼탁(Haze) 혹은 분화구 현상(Caters) 등 코팅제의 도막불량을 일으킬 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
본 발명에 따른 타이어 코팅제 조성물의 조성비를 하기 표 1에 나타내었고, 제조방법은 아래와 같다.
스팀 자켓이 부착된 혼합교반기에 물을 넣고 유화분산제와 코팅 피막 보강제 및 조색제를 투입하여 혼합하였다. 그리고 60℃의 온도에서 가열하면서 폴리우레탄 엘라스토머를 넣고 완전히 용해될 때까지 교반하였다. 그 후에 계면활성제 및 레벨링제 그리고 탈포제를 순서대로 투입하고, 80℃의 온도에서 1시간 정도 교반 후 40℃ 이하로 될 때까지 냉각하면서 2시간 교반하였다.
(단위:중량%)
성 분 실시예 1 실시예 2
폴리우레탄 엘라스토머 바인더 20 23
계면활성제 3.5 3.5
코팅 피막 보강제 2 2
유화분산제 6 6
레벨링제 5 5
조색제 8 8.5
탈포제 2 2
물 to 100 to 100
하기 표 2에는 상기 표 1의 조성에 따라 제조된 타이어 코팅제 조성물에 대한 화학적 특성을 측정한 결과를 나타내었다.
항목 실시예 1 실시예 2 비 고
비중(25℃) 1.03 1.04 ASTM D1188
pH(25℃) 7.67 7.73 ASTM D1067
회분(550*2Hr) 1.00이내 1.00이내 ASTM D2974-2.3
고형분(105*2Hr) 18.30% 21.50% ASTM D2974-2.1
점도(ZahnCup #3) 6.85초 7.12초 ASTM D4212
주) 상기 물리적 특성평가는 ASTM방법에 의해 측정하였다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 타이어 코팅제 조성물은 고형분이 18~22%이고, 점도는 약 7초 이내인 것으로 나타났다.
상기 실시예의 타이어 코팅제 조성물들의 물리적 특성을 측정한 결과는 하기 표 3에 기재한 바와 같다. 코팅제를 도포한 시편을 서로 겹치게 한 후, 3kg 추를 올려 눌러서 80℃ 오븐 속에 48시간 방치후 겹쳐진 타이어 시편의 도막의 변화(도막 안정성, 계면분리)를 육안으로 관찰하였으며, 코팅제 도포 시편과 미도포 시편 각각에 10초간 물을 뿌린 후 발수상태를 육안으로 관찰하였다. 또한, 상기 시편들을 50℃에서 20일 동안 방치한 후 크랙 발생여부(내크랙성)를 육안으로 관찰하였다.
항 목 코팅제 미도포 코팅제 도포
도막안정성 시편 겹침 발생 시편 겹침 및 피막 벗겨짐 없음
발수성 표면이 젖음 발수성 우수
계면분리 분리 없음 분리 없음
내크랙성 미세 크랙 발생 크랙 미발생
또한, 타이어 사이드 고무를 가류한 후 코팅제를 도포하여 오존 챔버 시편 고무장치에 9.5cm 간격으로 클램프를 물린 후, 약 6% 정도 신장시켜 10cm 길이로 시편을 고정시킨 후, 오존 챔버에서 2일 간격으로 10일간 노출시켜 변화양상(내후성)을 색도계를 이용하여 측정하였다.
표 4에 코팅제를 도포한 시편과 미도포한 시편에 대한 내후성 시험의 결과를 나타내었다.
<코팅제 도포 시편>
0일(Blank) 2일 경과 4일 경과 6일 경과 8일 경과 10일 경과 비 고
L* 11.91 9.44 9.85 9.72 9.57 9.70 명도
a* -0.05 -0.06 -0.04 0.04 0.05 0.07 -
b* -0.56 0.34 0.52 0.58 0.71 0.56 -
C* 0.56 0.34 0.52 0.61 0.71 0.57 채도
h° 264.55 99.73 94.00 90.71 86.01 83.26 색상
<코팅제 미도포 시편>
0일(Blank) 2일 경과 4일 경과 6일 경과 8일 경과 10일 경과 비 고
L* 12.51 12.84 12.86 13.14 13.53 14.19 명도
a* -0.06 -0.06 -0.05 -0.02 0.02 0.05 -
b* -0.59 -0.52 -0.58 0.42 0.59 0.63 -
C* 0.54 0.52 0.58 0.42 0.59 0.64 채도
h° 258.42 91.25 79.58 74.14 69.54 69.98 색상
주) 색차계는 L*a*b*와 같은 색좌표라고 하는 단위로 값을 표시
L*:명도를 나타내고, 0~100으로 표시되며, 숫자가 클수록 명도가 높은 것을 의미한다.
a*b*:일반적으로 xy좌표계와 같은 평면좌표계
가로축이 a 값, 세로축이 b 값.
+a 쪽은 red, -a 쪽은 green,
+b 쪽은 yellow, -b 쪽은 blue.
상기 평가 결과에서처럼 본 발명에 따른 타이어 코팅제 조성물을 사용하면 도막 안정성, 내후성, 발수성 및 부착성 등의 물리적 특성이 우수하여 타이어 외관품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 코팅제를 도포한 시편상에서 시간이 경과할수록 색상차이가 적어서 외관품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 폴리우레탄 엘라스토머 바인더 10~35중량%, 계면활성제 2~5중량%, 코팅 피막 보강제 1~3중량%, 유화분산제 4~8중량%, 레벨링제 3~8중량%, 조색제 5~10중량% 및 탈포제 1~3중량% 및 나머지 양의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제는 양이온 계면활성제인 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 코팅 피막 보강제는 중량평균분자량이 4,000~15,000인 폴리아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유화분산제는 중량평균분자량이 8,000~20,000인 수용성 폴리옥시에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 레벨링제는 중량평균분자량이 1,000~15,000인 유기-변성 실록산 화합물인 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 조색제는 유기안료, 무기안료, 및 유기안료와 무기안 료의 혼합물 중에서 선택하여 사용되는 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 탈포제는 폴리에테르 및 폴리아크릴레이트로부터 선택되는 유기 고분자계 탈포제, 폴리디메틸실록산계 탈포제, 알킬-아릴로 변성된 폴리실록산계 탈포제 및 불소화합물로 변성된 실리콘계 폴리머 탈포제 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 타이어 코팅제 조성물.
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