KR20010096800A - 타이어의 정전기 방출성능을 개선한 외부 도포제 조성물및 이의 도포방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리카를 대량으로 사용한 트레드 고무조성물로 만든 타이어의 정전기 방출성능을 개선한 외부 도포제 조성물 및 이의 도포방법에 관한 것으로, 트레드 컴파운드중 카본블랙을 제외한 필러(예를 들면 실리카, 탄산칼슘, 클레이 등)의 비율이 30% 이상인 트레드 컴파운드에 적용가능한 정전기 방지용 도포제로서, 상기 조성물에는 실리카 로딩량에 가해진 제한을 극복하기 위하여 전도성카본블랙이 적량 첨가되어진다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 외부 도포제 조성물은 기존의 실리카 타이어 제조시 수반되는 완제품의 정전기문제를 해소할 수 있으므로 실리카 로딩량에 제한을 받지 않고 최대한으로 필러의 100% 까지도 사용가능한 효과가 있다.

Description

타이어의 정전기 방출성능을 개선한 외부 도포제 조성물 및 이의 도포 방법{Spray composition and method to improved the characteristic of emissioning of static electricity in tire}

본 발명은 실리카를 대량으로 사용한 트레드 고무조성물로 만든 타이어의 정전기 방출성능을 개선한 외부 도포제 조성물 및 이의 도포방법에 관한 것이다.

종래에는 타이어용 고무조성물에 사용하는 충진제로 대부분 카본블랙을 사용하였다. 하지만 카본블랙의 사용시 타이어의 트레드 오프(tread off) 성능으로 인하여 제동성과 연비를 동시에 만족시키기에는 역부족인 상태이며 이러한 한계를 극복하기 위하여 최근 신재료인 실리카를 사용하는 추세가 늘고 있는 실정이다.

실리카를 사용한 고무조성물은 실리카 고유의 특성 때문에 연비성능이 우수하며, 온도에 따른 동적점탄성의 변화가 적어서 동계 성능 및 WET성능 개선을 목적으로 다양한 응용이 가능하다. 하지만 실리카 적용 고무조성물은 일반 카본블랙을 사용한 고무조성물에 비하여 전기적으로 절연체이므로 주행하는 차량에서 발생하는 정전기를 적당하게 방전시키지 못하는 데서 수반되는 여러가지 문제점을 안고 있다. 이러한 현상은 특히 건조한 겨울철에 주로 발생하고, 사용되는 실리카의 함량이 많아질수록 더욱 심각하게 된다. 따라서 상기와 같은 문제점이 해결되지 않고서는 실리카의 로딩(loading)량에 일정한 제한이 가해지는 것을 피할 수 없게 되므로 타이어의 성능개선에도 한계가 있게 된다.

본 발명자는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 도포제 내에 전도성 카본블랙이 적량 첨가되어진 외부 도포제를 제조하고 이를 실리카 타이어에 적용하면 정전기로 인한 문제를 해결할 수 있으며, 이를 통해 실리카 로딩량에 제한을 받지 않고서 고성능의 타이어를 제조할 수 있다는 사실을 알아내었다.

따라서 본 발명의 목적은 정전기 방출성능을 개선하기 위하여 전도성 카본블랙을 함유한 외부 도포제 조성물을 제공하고 또한 상기 도포제 조성물을 이용한 도포방법을 제공하는 데에 있다.

도 1(a)(b)은 본 발명의 도포제의 도포방법을 설명하는 도면.

도 2는 본 발명의 도포제를 적용한 결과 마모전과 마모후의 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 트레드 압출기 2: 압출기 출구 3: 압출물

본 발명은 정전기 방지용 외부 도포제 조성물로서 특히 트레드 컴파운드중 카본블랙을 제외한 필러(예를 들면 실리카, 탄산칼슘, 클레이 등)의 비율이 30%이상인 트레드 컴파운드에 적용가능한 정전기 방지용 도포제로서, 상기 조성물에는 실리카 로딩량에 가해진 제한을 극복하기 위하여 전도성카본블랙이 적량 첨가되어진다. 상기 전도성 카본블랙은 전도성을 목적으로 제조된 선형(Linear)타입의 것으로 타이어의 외부에 전착되어지며 자동차의 주행 중에 발생하는 타이어의 정전기를 효율적으로 방지함으로써 고성능의 실리카 적용 타이어의 생산을 가능하게 한다.

상기 특성을 지니는 카본블랙으로는 아세틸렌 블랙(Acetylene black, 상품명 Denka black)등이 있으나 특별히 이들 종류로 한정되는 것은 아니며, 전도성을 지니고 있어 방전성 매체로서 사용가능한 것이면 모두 본 발명의 실시에 있어 적합하다.

상기 전도성 카본블랙은 도포제의 도포후 도포막의 크랙을 포함한 제반성능의 하락을 방지하기 위하여 충분히 기계적으로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 요건을 충족시키는 입자의 크기로는 50미크론 이하의 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 30∼50미크론이다. 만일 50미크론을 넘는 경우에는 상기한 제반성능의 하락우려가 있으므로 바람직스럽지 못한 결과를 초래할 수 있다.

또한 본 발명의 도포제에 첨가되어지는 전도성 카본블랙의 함량은 전체 도포제 대비 5∼80중량%로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위로 한정을 두는 이유는 만일 전도성 카본블랙의 함량이 5중량% 미만일 경우에는 원하는 정전기 방지효과를기대할 수 없으며, 80중량%를 넘게 되면 정전기 방지효과는 높일 수 있으나 타이어의 제반물성의 하락을 초래하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명의 도포제는 전도성 카본블랙이 사이드 월 및 트레드 고무에 물리화학적으로 바인딩 및 트래핑이 가능하도록 하는 바인더 및 커플링제를 포함한다. 이들 화합물은 물리적으로는 도포제 내부의 전도성 카본블랙과 충분히 엉킴(entangl ement)을 이루도록 하며, 화학적으로는 불포화 결합을 지니고 있어 타이어 트레드부의 불포화 고무와 Co-cure가 가능하도록 함으로써 영구적으로 전도성 카본블랙을 트래핑하는 것을 가능하게 해준다. 상기 요건을 충족하는 바인더로는 SBR계 라텍스 (Latex) 또는 NBR계 라텍스 등이며, 커플링제로는 실란(silane), 티타네이트(tita nate) 또는 지르코네이트(zirconate) 등이 있으나 반드시 이들에 한정되는 것은 아니며 일반적으로 시중에 시판되고 있는 바인더 및 커플링제를 구입하여 사용하면 된다. 다만 전도성 매체인 카본블랙을 트래핑하여 방전성능을 지속적으로 유지토록 하기 위하여는 상기 바인더는 전체 도포제 대비 4.0∼20중량%, 커플링제는 0.1∼10중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 도포제는 사용시 외부에 직접적으로 노출되므로 노화내구력이 우수할 것이 요구되어지며, 상기 요구조건을 충족시키기 위하여 도포제 조성물중에 노화방지제를 포함할 수 있다. 상기 노화방지제는 UV안정제, 산화방지제, 내오존제로 구성되어지며 이들은 각각 단독으로 또는 2종이상을 혼합하여 전체 도포제 대비 0.5∼5중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

기타 성분은 공지의 조성물에 첨가되어지는 성분을 그대로 사용하면 되므로자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 도포제는 수용성으로 제조할 수도 있고, 유기용제를 이용하여 제조할 수도 있다.

이하 상기 본 발명의 도포제의 도포방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 도포방법은 상기 도포제를 가류공정 전단계에서 전착시키고, 내부의 바인더를 통해 전도성 카본블랙이 사이드월 및 트레드 고무에 바인딩 및 트래핑이 가능하도록 하여 타이어의 외부에 노출되더라도 전도성 카본블랙이 탈착되지 않아 방전성능이 반영구적으로 지속될 수 있도록 한다. 도 1은 본 발명의 도포제를 이용한 도포방법을 구체화한 것으로, (a) 트레드 압출시 압출물(3)에 압인문자를 새기기 전에 타이어의 사이드월 인접부위인 윙스트립에서 최소한 양쪽 숄더부 이상 또는, (b) 타이어의 성형완료 후 가류 전에 그린케이스의 외부전체 또는 트레드부만을 전착시킴으로써 정전기 방출 채널을 형성하는 과정을 포함하고 있다. 도 1(a)에서 도면부호 1은 트레드 압출기를 나타내며, 도면부호 2는 압출기 출구를 나타낸다.

도 2는 상기한 (a) 또는 (b)방법을 이용하여 도포한 타이어 트레드 표면의 마모 전, 후의 상태를 나타내는 것으로서, 마모가 진행되더라도 전도성 카본블랙이 패턴의 그루브 및 사이프 등의 안쪽 홈에 전착됨으로써 꾸준히 지면 및 대기 중으로 정전기를 방출할 수 있음을 보여주고 있다. 한편 빗금친 부분은 본 발명의 도포제가 도포된 부위를 나타낸다.

이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 하나 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1∼6>

시험대상인 실리카 적용 트레드는 원료고무로 SBR 100phr을 기준으로 하여 카본블랙 30phr, 실리카 50phr, 노화방지제 2.0phr, 산화아연 3.0phr, 스테아린산 2.0phr, 왁스 2.0phr을 밴버리 믹서에 혼합하여 160℃에서 방출하여 얻었다.

상기 트레드 고무에 적용되는 전도성 도포제는 일반적인 방법에 따라 제조하였으며 그 조성 및 정전기 방출특성은 하기 표 1에 나타내었다.

<표 1> 전도성 도포제 조성표 및 정전기 방출특성

구분	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
바인더	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0
습윤분산제	2	2	2	2	2	2	2
접착증진제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
일반필러	80	20	30	40	50	60	-
카본블랙	-	59	49	39	29	19	79
Uv안정(노방)제	0	1	1	1	1	1	1
커플링제	-	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1	1.0
기타	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8
RESISTIVITY(초기)	5.67×E12	9.77×E3	8.85×E5	8.12×E7	4.33×E9	1.69×E11	2.43×E3
RESISTIVITY(2달옥외방치후)	5.51×E12	2.91×E4	3.54×E6	2.59×E8	8.99×E10	5.33×E11	2.57×E3

<비교예>

상기 표 1에 나타난 바와 같이 전도성 카본블랙, 노화방지제, 커플링제를 첨가하지 아니하고, 일반필러 80phr을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 하여 실시하였다.

본 발명에 의하면 기존의 실리카 타이어 제조시 수반되는 완제품의 정전기문제를 해소할 수 있으므로 실리카 로딩량에 제한을 받지 않고 최대한으로 필러의 100%까지도 사용가능한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 정전기 방지용 도포제 조성물에 있어서, 도포제내에 전체 도포제 대비 전도성 카본블랙을 5∼80중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 도포제 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 카본 블랙은 입자의 크기가 50미크론 이하의 것임을 특징으로 하는 도포제 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 도포제 조성물에 전도성 카본블랙을 트래핑하여 방전성능을 지속적으로 유지하기 위하여 라텍스를 전체 도포제의 4.0∼20중량%, 커플링 에이젼트를 0.1∼10중량%를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 도포제 조성물.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 도포제 조성물의 외부노출시 도막의 안정성을 위하여 UV안정제, 산화방지제, 내오존제를 혼합한 것을 0.5∼5중량%를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 도포제 조성물.
5. 가류공정 전단계에서 청구항 1의 도포제를 사이드월 인접부위인 윙스트립에서 최소한 트레드의 양쪽 숄더부 이상 전착시킴으로써 정전기 방출 채널을 구성하는 것을 특징으로 하는 도포제의 도포방법.
6. 제 5항에 있어서, 도포제의 도막은 가류후 500 미크론 이하의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 도포제의 도포방법.