KR100833782B1

KR100833782B1 - 열전도성이 향상된 고무조성물

Info

Publication number: KR100833782B1
Application number: KR1020070094892A
Authority: KR
Inventors: 정재영; 이흥구; 민호; 송한석; 강종협; 정혜민
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2008-05-29

Abstract

본 발명은 고무조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 카본 나노튜브와 탄산칼슘을 적용하므로써 동등 이상의 내구성을 가지면서 열전도성이 향상된 고무조성물에 관한 것이다.

고무조성물, 열전도성, 카본 나노튜브, 탄산칼슘

Description

열전도성이 향상된 고무조성물{High thermal conductivity rubber composition}

고분자인 고무는 열전도성에 있어서는 매우 낮은 성능을 가지고 있기 때문에, 열전달을 원활히 하기에는 어려운 점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국특허출원 10-1999-0017265에서는 타이어 가류용 블레더 고무조성물의 열전도성을 향상하기 위하여 흑연을 첨가하였고, 또한, 대한민국특허출원 10-2002-0073217에서는 표면적이 1000~1250㎡/g이고, DBP 흡착가가 360~460cc/100g인 구조가 발달한 퍼니스 카본블랙을 첨가하여 타이어 가류용 블레더 고무조성물의 열전도성을 향상시켰다.

하지만 상기 방법들을 적용하는 경우 타이어 가류용 블레더 고무조성물의 열전도성은 향상하지만, 내구성이 하락하는 문제점이 있었다.

또한, 고무조성물에 카본 나노튜브를 첨가하여 열전도성을 향상시키는 경우, 고무조성물에 카본 나노튜브를 균일하게 분산시키기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 고무조성물에 카본 나노튜브와 탄산칼슘을 적용하므로써, 고무조성물 내에 카본 나노튜브의 분산성을 향상시키고, 내구성을 유지하면서도, 열전도성이 향상된 고무조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 고무조성물은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 0.1~50중량부, 아세틸렌블랙 0.1~50중량부, 카본 나노튜브 0.1~100중량부 및 탄산칼슘 0.1~40중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고무조성물은 카본 나노튜브와 탄산칼슘을 적용하므로써 내구성을 유지하면서도, 열전도성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 사용되는 원료고무는 합성고무, 천연고무 각각 또는 이들의 혼합물로 이루어진 혼합고무인 것이 바람직하다. 상기 천연고무 및 합성고무의 종류에는 특별한 제한이 없으나, 상기 합성고무는 클로로프렌 고무, 이소부틸 이소프렌고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무, 할로부틸 고무, 클로로부틸 고무, 브로모부틸 고무 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 카본블랙은, 그 종류에 특별한 한정은 없으나, 요오드 흡착가가 40~80mg/g이고, DBP흡착가가 100~130cc/100g인 것이 바람직하다. 상기 카본블랙의 사용량은 0.1~50중량부인 것이 바람직한데, 0.1중량부 미만인 경우에는 충분한 보강성을 나타내지 못하여 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하는 경우에는 경도 상승으로 인하여 물성이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 아세틸렌블랙은, 그 종류에 특별한 한정은 없고, 사용량은 0.1~50중량부인 것이 바람직하다. 상기 아세틸렌블랙의 사용량이 0.1중량부 미만인 경우에는 보강성을 충분히 나타내지 못하여 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하는 경우에는 경도 상승으로 인하여 물성이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 카본 나노튜브(CNT)는 싱글월 카본 나노튜브(SWCNT:Single Wall Carbon Nanotube), 멀티월 카본 나노튜브(MWCNT:Multi Wall Carbon Nanotube), 산화 싱글월 카본 나노튜브(O-SWCNT:Oxidized Single Wall Carbon Nanotube), 산화 멀티월 카본 나노튜브(O-MWCNT:Oxidized Multi Wall Carbon Nanotube) 단독 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 카본 나노튜브의 사용량은 0.1~100중량부인 것이 바람직한데, 0.1중량부 미만인 경우에는 원하는 열전도도 개선 효과를 나타내지 못하여 바람직하지 않고, 100중량부를 초과하는 경우에는 고무조성물의 물성이 하락하여 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 탄산칼슘(CaCO₃)은 0.1~40중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 0.1중량부 미만인 경우에는 카본 나노튜브가 원하는 정도의 분산성 개선 효과를 나타내지 못하여 바람직하지 않고, 40중량부를 초과하는 경우에는 카본 나 노튜브의 분산성은 개선되지만, 고무조성물의 물성이 하락하고, 열전도도 개선 효과가 반감되어 바람직하지 않다.

본 발명의 고무조성물에는 통상적인 고무조성물용 첨가제들, 예로서 공정조제, 스테아린산, 파라핀오일, 왁스, 레진, 산화아연 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이들의 첨가제들의 선택 및 사용량은 당 분야에서는 공지이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

표 1에 나타낸 시험고무 조성물의 배합사양에 따라 실시예 및 비교예의 타이어 가류용 블레더 고무조성물을 제조한 후, 각 고무조성물을 가류시켜 고무 시편을 제조하고, 그 물성을 ASTM 규격에 따라 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

(단위:중량부)

구분	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2
원료고무¹ ⁾	100	100	100	100	100
카본블랙² ⁾	30	20	30	20	10
아세틸렌블랙	30	30	30	30	30
스테아린산	2	2	2	2	2
파라핀오일	5	5	5	5	5
왁스	2	2	2	2	2
카본 나노튜브³ ⁾	0	0	5	5	5
CaCO₃	0	10	0	10	20
레진⁴ ⁾	7	7	7	7	7
산화아연	5	5	5	5	5

주:

1) 부틸고무

2) 요오드 흡착가가 67mg/g이고, DBP흡착가가 120cc/100g인 카본블랙

3) 산화 멀티월 카본 나노튜브

4) SP-1045

(단위:상대지수)

구분		비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2
물성	경도	100	90	103	101	98
	300%모듈러스	100	80	110	105	90
	인장강도	100	105	103	103	99
	신장율	100	110	97	102	106
내피로성	FTF¹ ⁾	100	103	98	100	101
내굴곡성	DMFC	100	102	96	101	103
열전도도	Thermal Conductivity	100	96	112	120	116

* 상기 지수는 상대치로서, 높을수록 유리한 수치임.

주)

1) F.T.F(Fatigue to Failure): ASTM D430-73을 시험, 반복피로를 통해 시편이 끊어지기까지의 피로싸이클을 측정함.

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 카본 나노튜브와 탄산칼슘을 동시에 적용하므로써, 고무조성물 내의 카본 나노튜브의 분산성이 개선되고, 고무조성물의 내피로성, 내굴곡성을 동등 수준으로 유지하면서 열전도성이 개선되었음을 알 수 있다.

Claims

원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 0.1~50중량부, 아세틸렌블랙 0.1~50중량부, 카본 나노튜브 0.1~100중량부 및 탄산칼슘 0.1~40중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고무조성물.
제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 요오드 흡착가가 40~80mg/g이고, DBP흡착가가 100~130cc/100g인 것을 특징으로 하는 고무조성물.
제 1항에 있어서, 상기 카본 나노튜브는 싱글월 카본 나노튜브, 멀티월 카본 나노튜브, 산화 싱글월 카본 나노튜브, 산화 멀티월 카본 나노튜브 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고무조성물.