KR20120016825A - 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법 - Google Patents

타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접착성 및 유연성이 개선된 타이어의 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 언밸런스 판정을 받은 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 보정 세멘트를 도포하여 무게편자를 보정하도록 하며, 기존의 패드 또는 도우 형태의 밸런스 보정품들에 비해 유연성과 접착성이 우수하여 타이어의 주행 중 발생하는 열과 진동에도 지속적으로 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 부착되도록 한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 타이어의 안쪽표면에 도포하여 타이어의 밸런스를 보정하기 위한 타이어의 밸런스 보정용 세멘트 조성물은 천연고무 7~10중량%와, 산화아연 20~35중량%와, 카본블랙 1~3중량%와, 스테아르산 0.5~2중량%와, 유황 0.5~2중량%와, 오일 0.5~2중량%와, 페놀계 점착부여제 1~5중량%와, 유기용제 50~70중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.

Description

타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법{CEMENT COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD FOR DYNAMIC BALANCE OF TIRE}
본 발명은 접착성 및 유연성이 개선된 타이어의 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 언밸런스 판정을 받은 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 보정용 세멘트를 도포하여 무게편자를 보정하도록 하며, 기존의 패드 또는 도우 형태의 밸런스 보정품들에 비해 유연성과 접착성이 우수하여 타이어의 주행 중 발생하는 열과 진동에도 지속적으로 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 부착되도록 한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법에 관한 것이다.
타이어는 트레드, 비드, 카카스, 인너 등의 여러 가지 파트(part)의 결합품이다. 이러한 요소들은 각종 고무 및 첨가제, 금속, 폴리머 등의 다양한 종류의 원재료들로 구성되어있다. 이런 요소들을 서로 조립하는 과정 중에 수치 오차 또는 고무의 특성상 수축이나 팽창으로 인한 무게 변화 등으로 가황공정 후 약간의 무게편차가 발생할 수 있다.
완제품 타이어의 검사시 회전축을 기준으로 원주방향 또는 폭방향으로 회전시키는 경우, 정상 타이어는 무게편차가 발생하지 않으며, 타이어의 회사가 정한 기준에 합격한 제품은 자동차 회사 등에 공급된다. 반면, 무게편차가 발생할 경우가 있는데, 이러한 편차가 심하지 않을 경우에는 약간의 보정만으로 정상품으로 사용이 가능함에 따라 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 보정물질을 접착시켜 무게편차를 보정하고 있다.
종래에는 패치(Patch) 및 도우(Dough) 형태의 보정물질을 무게 편차가 발생한 곳에 부착하여 밸런스를 보정하였다. 패치(Patch) 형태의 보정물질에 관하여 공개특허공보 제2000-0020406호에서는 타원형의 패치를 박리 가능한 양면접착테이프를 이용하여 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 부착하는 방식이 개시되어 있고, 또한 등록특허공보 제0161572호에는 천연고무와 산화아연, 산화철, 카본블랙, 등을 유기용제에 용해한 도우(dough) 형태의 보정용 고무 조성물에 대하여 기술하고 있다.
상기한 종래의 보정물질은 타이어 인너부위에 고무를 부착하여 타이어의 무게 밸런스를 보정하는 방식을 제시하고 있지만, 실제 타이어의 인너부위에는 타이어 가황공정시 인너와 가황 브레다간의 부착을 방지하기 위하여 실리콘 또는 탈크 등의 무기 필러형태의 이형제가 도포된 현실을 간과하고 있는 측면이 있다.
이러한 패치(patch)나 도우(dough) 형태의 보정물질들은 이형제가 도포된 인너부위에 접착시키기가 곤란하고, 설령 접착이 되더라도 타이어의 주행시 발생하는 진동 등에 쉽게 탈착되는 문제점이 있다. 이는 패치(patch)나 도우(dough)의 유연성이 부족하여 주행시 발생하는 충격 에너지가 계면에 축적되면서 계면분리가 나타나기 때문이다.
특히, 기존의 보정물질에는 다량의 자연가류제가 첨가되어 있고, 시간이 경과함에 따라 보정물질이 경화되어 물질의 경도가 높아지게 된다. 따라서 초기에 비하여 유연성이 떨어진 보정물질은 타이어의 회전 또는 진동시에 지면과의 마찰로 전해지는 충격이 접착 계면에 축척되면서 결국 계면이 탈착되는 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 무게편차가 발생하여 기준에서 벗어난 언밸런스한 타이어를 보정하기 위한 세멘트로서, 무게편차가 발생한 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 도포하여 편차를 줄이도록 한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 페놀계 접착부여제와 스테아르산의 혼합으로 점착성과 유연성을 높여줌으로써 기존의 패드 또는 도우 형태의 문제점인 부착성 및 유연성을 획기적으로 개선하여 장시간 주행시에도 보정물질(세멘트)이 탈착되지 않은 채 지속적으로 밸런스를 유지할 수 있도록 한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이어의 안쪽표면에 도포하여 타이어의 밸런스를 보정하기 위한 타이어의 밸런스 보정용 세멘트 조성물은 천연고무 7~10중량%와, 산화아연 20~35중량%와, 카본블랙 1~3중량%와, 스테아르산 0.5~2중량%와, 유황 0.5~2중량%와, 오일 0.5~2중량%와, 페놀계 점착부여제 1~5중량%와, 유기용제 50~70중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 제조방법은 유기용제에 대비하여 천연고무 14~30중량부와, 산화아연 40~70중량부와, 카본블랙 2~10중량부와, 스테아르산 1~7중량부와, 유황 1~7중량부와, 오일 1~7중량부를 먼저 혼합하여 교반한 후 니더기로 압출하여 마스터배치를 형성하는 단계와; 상기 단계를 거쳐 형성된 마스터배치를 파쇄한 후 페놀계 점착부여제 2~10중량부와 함께 유기용제에 넣어 혼합한 후 상온에서 10~14시간 침적시켜 팽윤시키는 단계와; 상기 단계를 거쳐 팽윤된 용액을 교반기로 90~150분 교반하여 마스터배치와 페놀계 점착부여제를 유기용제에 용해시킨 다음 필터링하여 용해되지 않은 마스터배치와 불순물을 제거하는 단계를 거쳐 밸런스 보정용 세멘트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기존의 패치나 도우형태가 아닌 접착성이 강한 세멘트로 제조하여, 간단하게 타이어의 안쪽표면(인너부위)에 도포함으로써 무게편차를 줄일 수 있게 되며, 특히 점착성과 유연성을 높여줌으로써 기존의 패드 또는 도우 형태의 문제점인 부착성 및 유연성을 개선하여 장시간 주행시에도 보정물질(세멘트)이 탈착되지 않은 채 지속적으로 밸런스를 유지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물 및 이를 이용한 밸런스 보정용 세멘트 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 타이어의 안쪽표면에 도포하여 타이어의 밸런스를 보정하기 위한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물은 천연고무 7~10중량%와, 산화아연 20~35중량%와, 카본블랙 1~3중량%와, 스테아르산 0.5~2중량%와, 유황 0.5~2중량%와, 오일 0.5~2중량%와, 페놀계 점착부여제 1~5중량%와, 유기용제 50~70중량%가 혼합되어 조성되어 진다.
상기 천연고무는 자연에서 만들어지며 합성고무에 비해 점착성이 좋고 가공성이 용이하여 통상적으로 용제에 녹여 점착제로 사용하는 것으로, 7~10중량%를 사용하며, 바람직하게는 8중량%를 사용하도록 한다.
상기 천연고무는 상기한 범위에 못 미치면 접착력 및 유연성이 떨어지고, 이 범위를 넘을 경우에는 경제성이 떨어진다.
상기 산화아연(ZnO)은 고무배합시 활성화제 및 무기 충전제로 사용되며, 비중이 5.6 정도로서, 다이나믹 밸런스 세멘트 조성물의 중량을 증가시키는 기능을 수행한다. 상기 산화아연(ZnO)은 20~35중량%를 사용하며, 바람직하게는 24중량%를 사용하면 된다.
상기 산화아연은 상기한 범위에 못미치면 조성물의 비중이 낮아서 도포횟수가 늘어나 작업성이 떨어지며, 이 범위를 초과할 경우에는 고무 배합시 천연고무의 상대적인 양이 적어 배합이 곤란하다.
상기 카본블랙은 고무배합시 고무 충전제로 사용하며, 타이어 인너부위에 보정용 세멘트의 도포시 주변과 색감을 어울리게 한다. 상기 카본블랙은 1~3중량%를 사용하며, 바람직하게는 2중량%를 사용하면 된다.
상기 카본블랙은 상기한 범위에 못 미치면 색상이 밝아 도포시 흔적이 남게되며, 이 범위를 초과하면 조성물의 비중이 낮아 작업성이 떨어진다.
상기 스테아르산(stearic acid)은 고무배합시 내부 이형제로 사용하며, 배합시 고무를 유연하게 하여 고무배합기의 부하를 감소시키며 고무와 다른 원재료가 원활이 섞일 수 있도록 도와주게 된다. 상기 스테아르산은 0.5~2중량%을 사용하며, 바람직하게는 1중량%를 사용하면 된다.
상기 스테아르산은 상기한 범위에 못 미치면 고무 배합시 고무 배합기에 많은 부하가 걸리며, 이 범위를 초과하면 경제성이 떨어진다.
상기 오일(oil)은 고무 배합유로 사용되며, 고무배합시 배합을 원활히 해주는 역할을 한다.
상기 페놀계 점착부여제는 고무의 점착성을 부여하는 기능을 하며, 본 발명에서 타이어의 인너부위에 접착이 잘 되도록 하는 기능을 한다. 상기 페놀계 점착부여제는 1~5중량%를 사용하며, 바람직하게는 1중량%를 사용하면 된다.
상기 페놀계 점착부여제는 상기한 범위에 못미치면 조성물의 점착력이 떨어져 타이어 인너부위 접착이 원활하지 않으며, 이 범위를 초과하면 경제성이 떨어진다.
여기서, 상기 페놀계 점착부여제는 Koresin을 사용한다.
상기 유기용제는 고무 및 각종 첨가제를 용해하여 각 재료간을 상용성을 부여하며 작업을 원활히 수행할 수 있는 사용점도로 조정하는 기능을 한다. 상기 유기용제는 50~70중량%를 사용하며, 바람직하게는 60중량%을 사용하면 된다.
이때, 상기 유기용제는 상기한 범위에 못 미칠 경우에는 점도가 상승하여 작업이 힘들고 사용시 표면이 고르지 못하며, 이 범위를 초과하면 점도가 낮아 작업이 힘들고 휘발되는 용제의 양이 많아 경제성이 떨어진다.
한편, 본 발명에 의한 상기한 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물을 이용한 밸런스 보정용 세멘트를 제조하는 방법을 살펴보기로 한다.
밸런스 보정용 세멘트의 제조시에는 먼저 유기용제에 대비하여 천연고무 14~30중량부와, 산화아연 40~70중량부와, 카본블랙 2~10중량부와, 스테아르산 1~7중량부와, 유황 1~7중량부와, 오일 1~7중량부를 혼합하여 교반한 후 니더기로 압출하여 마스터배치를 형성한다.
이 후, 상기 단계를 거쳐 형성된 마스터배치를 파쇄한 후 페놀계 점착부여제인 Koresin 2~10중량부와 함께 유기용제에 넣어 혼합한 다음 상온에서 10~14시간 침적시켜 팽윤시킨다.
그리고 나서, 팽윤된 용액을 교반기를 이용하여 90~150분 교반하여 마스터배치와 Koresin을 유기용제에 용해시킨다.
이후, 용액을 필터링하여 용해되지 않은 마스터배치와 불순물을 제거하면 타이어의 밸런스 보정용 세멘트의 제조가 완료되어 진다.
본 발명의 타이어의 밸런스 보정용 세멘트를 이용하여 무게편차가 발생한 타이어에 실제로 도포하기로 한다.
먼저, 밸런스 편차가 발생한 타이어의 무게차이와 발생부위를 기록한다. 통상 타이어 회사에서는 검사 공정에서 Uniformity 측정기계에 의해 자동으로 측정되며 발생 부위의 표면에 자동으로 마킹된다.
계량컵을 이용하여 밸런스 편차 무게 만큼 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트를 계량한다. 이때 휘발되어 없어지는 용제무게를 제외한, 즉 불휘발분이 밸런스 편차무게가 될 수 있도록 계량하도록 한다.
계량된 보정용 세멘트를 무게편차가 발생한 부위의 인너부위에 도포한다. 이때 즉시 브러쉬를 이용하여 평평하게 펴서 인너부위에 도포한다. 건조가 되면 타이어를 다시 다이나믹 밸런스 측정 장치를 이용하여 편차 보정 여부를 확인한다. 만일 편차가 계속 발생하면 위의 과정을 다시 수행하면 된다.
편차가 보정된 타이어의 인너부위는 수리용 페인트를 스프레이로 도포하여 도포흔적을 없애주도록 한다.
아래의 [표1]은 실제 타이어에 밸런스 보정용 세멘트를 도포하여 평가한 결과이다.
적용 타이어 규격은 245/65R 17 798 이며, 총 12본에 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트를 적용하였다.
no. Upper Lower Total Static
도포전 도포후 편차 도포전 도포후 편차 도포전 도포후 편차 도포전 도포후 편차
1 42.1 25.7 -16.4 60.1 39.3 -20.8 102.2 65 -37.2 2333 1445 -888
2 54.0 14.2 -39.8 70.2 26.5 -43.7 124.3 40.8 -83.5 2834 863 -1971
3 49.2 27.2 -22.0 59.6 20.6 -39.0 108.9 47.9 -61.0 2487 1062 -1425
4 47.5 28.8 -18.7 55.7 34.4 -21.3 103.2 63.2 -40.0 2353 1438 -915
5 48.1 37.9 -10.2 56.2 31.2 -25.0 104.3 69.2 -35.1 2381 1523 -858
6 27.3 32.2 4.90 60.1 29.1 -31.0 87.4 61.4 -26.0 802 122 -680
7 40.3 22.8 -17.5 57.9 31.6 -26.3 98.2 54.5 -43.7 2245 1219 -1026
8 45.2 32.1 -13.1 51.4 31.9 -19.5 96.7 64 -32.7 1138 309 -829
9 98.4 56 -42.4 112.3 59.8 -52.5 210.8 115.9 -94.9 4811 2632 -2179
10 50.1 38.8 -11.3 52.2 36.2 -16.0 102.3 75 -27.3 2319 1701 -618
11 49.9 34.8 -15.1 65.3 32.3 -33.0 115.3 67.2 -48.1 2613 1516 -1097
12 55.4 34.8 -20.6 53.2 30.8 -22.4 108.7 65.6 -43.1 2461 1484 -977
AVG 50.6 32 62.9 34 113.5 65.8 2398 1276
S.D 16.8 10.2 16.5 9.5 32.0 18.4 964.9 655.2
Max. 98.4 56 112.3 59.8 210.8 115.9 4811 2632
Min. 27.3 14.2 51.4 20.6 87.4 40.8 802 122
상기 [표1]에서 UPPER, LOWER 는 편차가 발생한 타이어의 부위이며 UPPER와 LOWER를 합쳐 Total로 표시하였다. 도포전, 도포후는 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트를 도포하기 전과 도포 후에 생기는 무게 편차를 나타낸 것이며, 표에서의 편차항목은 도포 전후의 타이어의 무게 변화를 나타낸 것이다. 표의 숫자는 타이어에 발생한 무게를 g단위로 나타낸 것이다.
일반적으로 다이나믹 밸런스 편차는 Upper/Lower 가 45, Total이 80, Static이 1824를 넘게 되면 불량으로 처리하게 된다.
평가 결과 다이나믹 밸런스 통과 기준에 미달되었던 타이어 12본 중에 11본이 통과되는 매우 양호한 결과를 나타냈다.
아래의 [사진1]은 도포부위와 미도포 부위의 사진이며 사진상으로 보아도 도포 부위와 미도포 부위가 크게 차이가 나지 않음을 볼 수 있다.
[사진1]
Figure pat00001
아래의 [사진2]는 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트를 적용한 타이어를 가속 주행시킨 후 도포부위를 찰영한 사진이다. 도포부위가 주행후에도 들뜨거나 탈착되지 않았음을 알 수 있다. 종래 사용하는 밸런스 보정용 패드의 경우 주행후 탈착되는 경우가 많다. 반면 본 발명의 밸런스 보정용 세멘트는 주행 후에도 도포 부위가 들뜨거나 탈착되지 않은 것을 확인할 수 있다.
[사진2]
Figure pat00002

Claims (2)

  1. 타이어의 안쪽표면에 도포하여 타이어의 밸런스를 보정하기 위한 타이어의 밸런스 보정용 세멘트 조성물에 있어서,
    천연고무 7~10중량%와, 산화아연 20~35중량%와, 카본블랙 1~3중량%와, 스테아르산 0.5~2중량%와, 유황 0.5~2중량%와, 오일 0.5~2중량%와, 페놀계 점착부여제 1~5중량%와, 유기용제 50~70중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 조성물.
  2. 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 제조방법에 있어서,
    유기용제에 대비하여 천연고무 14~30중량부와, 산화아연 40~70중량부와, 카본블랙 2~10중량부와, 스테아르산 1~7중량부와, 유황 1~7중량부와, 오일 1~7중량부를 먼저 혼합하여 교반한 후 니더기로 압출하여 마스터배치를 형성하는 단계와;
    상기 단계를 거쳐 형성된 마스터배치를 파쇄한 후 페놀계 점착부여제 2~10중량부와 함께 유기용제에 넣어 혼합한 후 상온에서 10~14시간 침적시켜 팽윤시키는 단계와;
    상기 단계를 거쳐 팽윤된 용액을 교반기로 90~150분 교반하여 마스터배치와 페놀계 점착부여제를 유기용제에 용해시킨 다음 필터링하여 용해되지 않은 마스터배치와 불순물을 제거하는 단계를 거쳐 밸런스 보정용 세멘트를 제조하는 것을 특징으로 하는 타이어의 다이나믹 밸런스 보정용 세멘트 제조방법.
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