KR101267292B1 - Rubber compositions for tire inner liner improving thermal conductivity and fatigue resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고열전도도 및 내피로도를 향상시킨 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어용 이너라이너에 전도성 충전제를 혼용하고 이것을 보강 충전제로서 사용함으로써 열전도도 및 내피로도를 현저히 향상시킨 고무조성물에 관한 것이다. 본 발명은, 범용 카본블랙이 특정 중량부로 함유된 타이어 이너라이너에 열전도도 및 내피로도의 개선을 위해서 비표면적 50 내지 100 m2/g 및 구조발달도 100 내지 130 ml/100g을 갖고 결정화도(Lc)가 300 내지 500 % 향상된 고결정형 카본블랙을 일반 충전제와 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 본 발명은 기존 타이어 이너라이너의 물성들을 유지하면서 열전도도 및 내피로도를 현저히 향상시키는 고무조성물을 얻었다.The present invention relates to a rubber composition having improved thermal conductivity and fatigue resistance, and more particularly, to a rubber composition in which a conductive filler is mixed with an inner liner for a tire and the rubber composition is used as a reinforcing filler to significantly improve thermal conductivity and fatigue resistance will be. The present invention relates to a tire inner liner comprising a specific amount of general-purpose carbon black and having a specific surface area of 50 to 100 m 2 / g and a structural development degree of 100 to 130 ml / 100 g for improving thermal conductivity and fatigue resistance, The present invention relates to a rubber composition which significantly improves thermal conductivity and fatigue resistance while maintaining physical properties of an existing tire inner liner. .
Description
본 발명은 열전도도 및 내피로도를 향상시킨 타이어 이너라이너용 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 이너라이너에 전도성 충전제를 혼용하고 이것을 열전도도 및 내피로도를 위한 보강 충전제로서 사용함으로써, 기체투과도를 향상 또는 유지하면서 열전도도 및 내피로도를 현저히 향상시킨 고무조성물에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition for a tire inner liner having improved thermal conductivity and fatigue resistance, and more particularly, to a rubber composition for a tire innerliner, which uses a conductive filler in a tire innerliner and uses the same as a reinforcing filler for thermal conductivity and fatigue resistance, To improve the thermal conductivity and fatigue resistance of the rubber composition.
최근, 타이어 산업에서 생산성 향상을 위하여, 여러 고열전도도 블래더(bladder) 등을 적용함으로써 가류 시간을 단축시키고 있지만, 전도성 충전제의 적용에 따른 블래더 물성(예컨대, 모듈러스(Modulus), 인장강도와 같은 기계적 성질)의 저하 및 타이어 내부에서의 가류도 차이에 의한 품질 불량이 발생하는 단점을 가지고 있다.In recent years, vulcanizing time has been shortened by applying various high thermal conductivity bladder and the like to improve productivity in the tire industry. However, bladder properties (for example, modulus and tensile strength) Mechanical properties) and the quality of the tire due to the difference in vulcanization in the tire.
종래 기술에서는 열전도도를 향상시키기 위하여 금속 분말을 포함하거나, 또는 일정 방향으로 전도성 충전제를 적용한 고무조성물을 적용하는 방법이 소개되고 있으나, 기술적 어려움 및 적용 효과가 기대 수준에 미치지 못하고 있는 실정이다(대한민국 특허 공개번호 1997-0042741 참조).In the prior art, a method of applying a rubber composition containing metal powder or applying a conductive filler in a certain direction to improve the thermal conductivity has been introduced, but the technical difficulties and application effects are not satisfactory. Patent Publication No. 1997-0042741).
아세틸렌 블랙 및 전도성 카본블랙을 적용하면, 이들을 20중량부 이하로 적용할 경우 열전도도의 향상을 기대하기 어려울 뿐만 아니라, 피로 특성과 같은 물성의 감소를 초래할 수 있다.When acetylene black and conductive carbon black are used, it is difficult to expect an improvement in thermal conductivity when they are used in an amount of 20 parts by weight or less, and the physical properties such as fatigue characteristics may be reduced.
또한, 자동차 산업의 발달에 따라, 타이어 제조회사에서는 고성능화에 따른 차량 속도의 증가 및 가혹한 조건에 대한 소비자들의 요구를 반영하여, 여러 가혹한 조건에서도 내피로도를 유지하면서 주행 성능을 유지할 수 있는 타이어 이너라이너의 개발을 위한 연구가 진행 중에 있다.In accordance with the development of the automobile industry, a tire manufacturing company has developed a tire inner liner which can maintain the running performance while maintaining fatigue even under various harsh conditions, reflecting the increase of the vehicle speed due to the high performance, Research is underway.
현재, 생산 공정성의 개선을 위해 최소한의 공정 및 현업에 즉시 적용 가능하면서 추가의 경비가 들지 않는 소재의 적용이 필요한 시점이다.At present, it is necessary to apply materials that can be immediately applied to the minimum process and production, but without additional cost, in order to improve the production fairness.
종래의 타이어 이너라이너용 고무조성물은 부틸고무, 부틸고무/천연고무, 부틸고무/합성고무를 사용하고 있으며, 최근에는 다양한 첨가제 또는 보강제를 사용함으로써 열전도도, 기체투과도 및 내피로도를 향상시키는 연구가 진행 중이다.Conventional rubber compositions for tire inner liner use butyl rubber, butyl rubber / natural rubber, butyl rubber / synthetic rubber, and in recent years, researches for improving thermal conductivity, gas permeability and fatigue resistance by using various additives or reinforcing agents Is in progress.
대한민국 특허 10-0746335에서는, 표면적이 작고 구조발달도가 미약한 써멀 카본블랙을 사용할 경우, 기체투과도를 향상시킬 수 있지만, 매트릭스와의 결합력이 떨어져서 내피로도가 떨어지는 단점을 가진다.
Korean Patent No. 10-0746335 has a disadvantage in that when the thermal carbon black having a small surface area and a low structural development degree is used, the gas permeability can be improved but the bonding strength with the matrix is decreased and the fatigue resistance is lowered.
본 발명은, 종래 기술의 특정 고무배합물의 혼입 및 금속 분말의 적용기술 등의 기술적 문제를 극복하기 위하여, 전도성 충전제를 적용함으로써 열전도도를 향상시킨 타이어 이너라이너용 고무조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for manufacturing a rubber composition for a tire innerliner in which the thermal conductivity is improved by applying a conductive filler in order to overcome the technical problems such as the incorporation of a specific rubber compound of the prior art and the application of the metal powder .
내피로도를 향상시키기 위해, 보강 충전제 또는 원료고무의 개질없이 적정량의 고결정형 카본블랙을 적용할 수 있는 기술적 지침을 제공하고, 제조공정의 추가 변경없이 생산성을 유지할 수 있는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a technical guide for applying an appropriate amount of high-crystallinity carbon black without modifying a reinforcing filler or a raw rubber to improve fatigue, and to provide a method for maintaining productivity without further modification of the manufacturing process .
상기 과제를 해결하기 위하여, 열전도도 및 내피로도를 개선을 위한 본 발명의 타이어 이너라이너용 고무조성물은, 부틸고무 및 할로 부틸고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 부틸계 고무 단독, 또는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물과 조합하여 포함하는 원료고무 100중량부를 기준으로, 부틸계 고무 30중량부 이상, 범용 카본블랙 20 내지 70중량부 및 고결정형 카본블랙 5 내지 30 중량부를 포함한다.In order to solve the above problems, the rubber composition for a tire inner liner of the present invention for improving the thermal conductivity and the fatigue resistance comprises at least one butyl rubber selected from the group consisting of butyl rubber and halobutyl rubber, Based rubber, 20 to 70 parts by weight of general-purpose carbon black, and 5 to 30 parts by weight of high-crystalline carbon black, based on 100 parts by weight of the raw rubber including synthetic rubber or a mixture of natural rubber and synthetic rubber do.
또한, 열전도도 및 내피로도를 개선시키기 위해, 본 발명의 타이어 이너라이너용 고무조성물은, 비표면적 50 내지 100 m2/g 및 구조발달도(Structure, DBP) 100 내지 130 ml/100g을 갖고 결정화도(Lc)가 300 내지 500 % 향상된 고결정형 카본블랙을 첨가한다. 여기서, 구조발달도(Structure, DBP)는 카본블랙의 기본단위인 응집체(Aggregate)의 상태를 나타내는 용어이다.In order to improve thermal conductivity and fatigue resistance, the rubber composition for a tire inner liner of the present invention has a specific surface area of 50 to 100 m 2 / g and a structural development degree (DBP) of 100 to 130 ml / (Lc) is improved by 300 to 500%. Here, the structure development degree (DBP) is a term indicating the state of aggregate which is a basic unit of carbon black.
다르게는, 비표면적 50 내지 100 m2/g 및 구조발달도 100 내지 130 ml/100g의 카본블랙을 열처리시킴으로써 결정화도(Lc)를 300 내지 500 % 향상시킨 고결정형 카본블랙을 범용 카본블랙으로 보강된 고무조성물에 적용한 것을 특징으로 하는 타이어 이너라이너용 고무조성물을 제시한다.Alternatively, the high-crystalline carbon black having a crystallinity (Lc) of 300 to 500% improved by heat treatment of carbon black having a specific surface area of 50 to 100 m 2 / g and a structural development degree of 100 to 130 ml / A rubber composition for a tire innerliner characterized by being applied to a rubber composition.
또한, 본 발명은 타이어 이너라이너용 고무조성물의 모든 성분의 함량에 따라 하기 수학식 1에 대입하여 예상 열전도도 값을 예측할 수 있는 타이어 이너라이너용 고무조성물을 제시한다.Further, the present invention provides a rubber composition for a tire innerliner which can predict an expected thermal conductivity value by substituting the following equation (1) according to the content of all the components of the rubber composition for a tire innerliner.
상기 식에서,In this formula,
FC는 범용 카본블랙의 투입 중량부이고, F C is an input weight portion of the general-purpose carbon black,
FG는 고결정형 카본블랙의 투입 중량부이다.F G is an input weight portion of the high-crystalline carbon black.
또한, 일반적으로 충전되는 범용 카본블랙의 a의 계수는 0.3 내지 0.6이고, 고결정형 카본블랙의 b의 계수는 0.1 내지 0.9이다.
The coefficient of a of the general-purpose carbon black to be charged in general is 0.3 to 0.6, and the coefficient of b of the high-crystalline carbon black is 0.1 to 0.9.
본 발명은, 생산 공정성을 유지하면서도, 전도성 충전재를 사용한 종래 기술과 비교하여 고무조성물의 물성을 저하시키지 않고, 열전도도를 현저히 증가시키고, 생산성을 향상시키고, 내피로도가 우수한 고무조성물을 얻을 수 있다.
The present invention can provide a rubber composition which can remarkably increase thermal conductivity, improve productivity, and have excellent fatigue resistance without deteriorating the physical properties of the rubber composition as compared with the prior art using a conductive filler, while maintaining the production processability .
도 1은 본 발명에 따른 실시예에 있어서 열전도도에 대한 실측치와 예상치를 비교하여 나타내었다.FIG. 1 is a graph comparing measured and predicted values of thermal conductivity in an embodiment of the present invention.
본 발명에서 적용된 열전도도 충전제는, 비표면적 50 내지 100 m2/g 및 구조발달도 100 내지 130 ml/100g의 카본블랙을 열처리함으로써 결정화도(Lc)를 300 내지 500 % 향상시킨 고결정형 카본블랙을 사용한다. 상기 고결정형 카본블랙의 사용량은 5 내지 30중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 5중량부 미만을 첨가할 경우, 요구하는 열전도도 특성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 내피로도의 효과도 볼 수 없다. 30중량부를 초과하면, 열전도도 향상을 기대할 수 있으나 동적 특성의 저하를 초래할 수 있다.The heat conductive filler applied in the present invention is a high crystalline carbon black having a crystallinity (Lc) of 300 to 500% improved by heat treatment of carbon black having a specific surface area of 50 to 100 m 2 / g and a structural development degree of 100 to 130 ml / use. The amount of the high-crystalline carbon black to be used is preferably 5 to 30 parts by weight. If less than 5 parts by weight is added, not only the required thermal conductivity characteristics can be obtained, but also the effect of fatigue can not be seen. If it exceeds 30 parts by weight, improvement in thermal conductivity can be expected, but dynamic characteristics may be deteriorated.
본 발명은 현업에 사용중인 일반적인 고무배합 장비를 사용하고, 고결정형 카본블랙을 적용함으로써 추가 공정없이 기존의 범용 카본블랙을 적용한 것과 비교하여 약 15% 이상의 열전도도를 향상시킬 수 있다. 이와 동시에, 고결정형 카본블랙은 범용 카본블랙에서와 같은 제조방법으로 제조되어서 유사한 구조형태를 가지고 있으므로, 기존 카본블랙 또는 써멀 카본블랙보다 내피로도를 현저히 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the thermal conductivity of about 15% or more as compared with the conventional general-purpose carbon black applied without additional process by using a general rubber compounding equipment used in the production line and applying high-crystalline carbon black. At the same time, the high-crystalline carbon black is produced by the same manufacturing method as that of the general-purpose carbon black, and has a similar structural form, so that fatigue resistance can be remarkably improved as compared with the existing carbon black or the thermal carbon black.
본 발명의 고무조성물에 사용되는 주요 성분은 합성고무, 천연고무, 또는 합성고무와 천연고무의 혼합물이며, 고무조성물의 첨가제로서는 아연화(ZnO), 스테아린산, 노화방지제, 가공오일 등을 필요에 따라 적절히 혼합하여 첨가할 수 있다.The main components used in the rubber composition of the present invention are synthetic rubber, natural rubber, or a mixture of synthetic rubber and natural rubber. Examples of additives for the rubber composition include zinc oxide (ZnO), stearic acid, antioxidants, They can be mixed and added.
이하 본 발명은 하기 비교예 및 실시예들을 통하여 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Comparative Examples and Examples.
<비교예><Comparative Example>
원료고무 100중량부를 기준으로, 원료고무와 비교하여 범용 카본블랙 중에서 기체투과도가 우수한 범용 카본블랙(상품명: N660)을 70중량부로 투입함으로써 비교예의 고무 시편을 제조하였다.A rubber specimen of a comparative example was prepared by charging 70 parts by weight of general-purpose carbon black (trade name: N660) having superior gas permeability in the general-purpose carbon black as compared with the raw rubber, based on 100 parts by weight of the raw rubber.
<실시예 1>≪ Example 1 >
원료고무 100중량부를 기준으로, 범용 카본블랙 60중량부를 기준으로 하여 고결정형 카본블랙 15중량부를 투입함으로써 본 발명의 고무 시편을 제조하였다. The rubber specimen of the present invention was prepared by charging 15 parts by weight of highly crystalline carbon black based on 60 parts by weight of general-purpose carbon black based on 100 parts by weight of the raw rubber.
<실시예 2>≪ Example 2 >
원료고무 100중량부를 기준으로, 범용 카본블랙 60중량부를 기준으로 하여 고결정형 카본블랙 20중량부를 투입함으로써 본 발명의 고무 시편을 제조하였다. 20 parts by weight of high-crystalline carbon black was added based on 60 parts by weight of general-purpose carbon black on the basis of 100 parts by weight of the raw rubber to prepare a rubber specimen of the present invention.
<실시예 3>≪ Example 3 >
원료고무 100중량부를 기준으로, 범용 카본블랙 60중량부를 기준으로 하여 고결정형 카본블랙 25중량부를 투입함으로써 본 발명의 고무 시편을 제조하였다. A rubber specimen of the present invention was prepared by charging 25 parts by weight of highly crystalline carbon black based on 60 parts by weight of general-purpose carbon black based on 100 parts by weight of raw rubber.
<시험예 1>≪ Test Example 1 >
하기 표 1의 성분들을 사용하고, 본 시험의 혼합 방법이 적용된 비교예 및 실시예들에서 제조한 고무조성물을 핫프레스(hot press)로 10분간 누른 후, 두께 3mm의 판을 제조하고, 그 다음 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300% 모듈러스(Modulus), 인장강도, 신율 등을 측정하고, 열전도도 및 기체투과도의 시험 결과를 하기 표 1에 기술하였다.Using the components shown in the following Table 1 and pressing the rubber composition prepared in the Comparative Example and the Examples in which the mixing method of this test was applied for 10 minutes by hot press, a plate having a thickness of 3 mm was prepared, The hardness, 300% modulus, tensile strength and elongation were measured according to ASTM regulations, and the test results of thermal conductivity and gas permeability are shown in Table 1 below.
(100중량부, phr)Raw rubber standard
(100 parts by weight, phr)
(중량부, phr)Standard for general purpose carbon black
(Parts by weight, phr)
(비교예 100% 기준)(Based on 100% of Comparative Example)
(비교예 100% 기준)(Based on 100% of Comparative Example)
여기에서, 경도는 높을수록 딱딱함을 의미하고, 인장 물성(300％ 모듈러스, 인장 강도 및 신율)에 대한 수치는 높을수록 각각의 특성이 우수함을 의미한다.Here, the higher the hardness means the hardness, and the higher the value for the tensile properties (300% modulus, tensile strength and elongation), the better the respective properties.
비교예 100%를 기준으로, 기체투과도는 낮을수록 우수함을 의미한다.The lower the gas permeability is, the more excellent the comparative example is based on 100%.
실시예들의 경우, 고결정형 카본블랙의 함량을 증가시킴으로써 열전도도의 향상 및 기체투과도의 향상을 관찰할 수 있다. 하지만, 특정량을 초과하여 사용하였을 경우, 물성의 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 요구되는 물성에 따라 각 성분들을 적절한 양으로 사용하는 것이 바람직하다.In the examples, it is possible to observe the improvement of the thermal conductivity and the improvement of the gas permeability by increasing the content of the high crystalline carbon black. However, if it is used in excess of a specific amount, the physical properties may be deteriorated. Therefore, it is desirable to use each component in an appropriate amount depending on the required physical properties.
열전도도는 각 성분의 고유 열전도도를 갖고 있기 때문에 각 성분의 함량을 하기 수학식 1에 대입하면 열전도도를 예측할 수 있다.Since the thermal conductivity has an inherent thermal conductivity of each component, the thermal conductivity can be predicted by substituting the content of each component into the following equation (1).
수학식 1Equation 1
상기 식에서,In this formula,
FC는 범용 카본블랙의 투입 중량부이고, F C is an input weight portion of the general-purpose carbon black,
FG는 고결정형 카본블랙의 투입 중량부이다.F G is an input weight portion of the high-crystalline carbon black.
또한, 일반적으로 충전되는 범용 카본블랙의 a의 계수는 0.3 내지 0.6이고, 고결정형 카본블랙의 b의 계수는 0.1 내지 0.9이다.The coefficient of a of the general-purpose carbon black to be charged in general is 0.3 to 0.6, and the coefficient of b of the high-crystalline carbon black is 0.1 to 0.9.
제조되는 고무조성물마다 각기 다른 물성이 요구되기 때문에, 타이어 이너라이너용 고무조성물을 제조할 경우, 상기 수학식 1의 결과 값은 적정한 양을 보다 쉽게 계량하기 위한 것이므로 사용량은 이에 국한되는 것은 아니다.Since the different rubber compositions are required to have different physical properties, the result of the above formula (1) is used to easily quantify an appropriate amount when the rubber composition for a tire innerliner is manufactured.
도 1은 본 발명에 따른 실시예에 있어서 열전도도에 대한 실측치와 예상치를 비교하여 나타내었다. 실측치와 예상치의 값은 상당히 근사한 값을 가지며, 상기 수학식 1을 사용함으로써 열전도도를 예측할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 1 is a graph comparing measured and predicted values of thermal conductivity in an embodiment of the present invention. It can be seen that the measured values and the predicted values have a fairly close value, and the thermal conductivity can be predicted by using Equation (1).
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예로서 열전도도 및 내피로도를 향상시킨 타이어 이너라이너용 고무조성물에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예들에 국한되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않고서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형이 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 내에 포함될 수 있다.As described above, the rubber composition for a tire inner liner having improved thermal conductivity and fatigue resistance has been described as a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (3)
여기서 상기 부틸계 고무는 30중량부 이상 포함되고, 상기 고결정형 카본블랙은 비표면적이 50 내지 100 m2/g이고, 구조발달도(Structure, DBP)가 100 내지 130 ml/100g이며, 열처리를 통해 결정화도(Lc)가 300 내지 500 % 향상된 것인 타이어 이너라이너용 고무조성물.
Butyl rubber and halobutyl rubber, or a mixture of natural rubber, synthetic rubber, or a mixture of natural rubber and synthetic rubber, based on 100 parts by weight of the raw rubber of general-purpose carbon black 20 To 70 parts by weight and high-crystalline carbon black in an amount of 5 to 30 parts by weight,
The high-crystalline carbon black has a specific surface area of 50 to 100 m 2 / g, a structure (DBP) of 100 to 130 ml / 100 g, and a heat treatment Wherein the crystallinity (Lc) is improved by 300 to 500%.
하기 수학식 1에서 a의 계수가 0.3 내지 0.6이고 b의 계수가 0.1 내지 0.9인 값을 고결정형 카본블랙이 적용된 타이어 이너라이너용 고무조성물에 적용함으로써 열전도도 값을 예측할 수 있는 타이어 이너라이너용 고무조성물.
수학식 1
상기 식에서,
FC는 범용 카본블랙의 투입 중량부이고,
FG는 고결정형 카본블랙의 투입 중량부이다.
The method according to claim 1,
A tire inner liner rubber capable of predicting a thermal conductivity value by applying a value of a of 0.3 to 0.6 and a coefficient of b of 0.1 to 0.9 in the following formula (1) to a rubber composition for a tire inner liner to which a high crystalline carbon black is applied Composition.
Equation 1
In this formula,
F C is an input weight portion of the general-purpose carbon black,
F G is an input weight portion of the high-crystalline carbon black.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110083305A KR101267292B1 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Rubber compositions for tire inner liner improving thermal conductivity and fatigue resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020110083305A KR101267292B1 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Rubber compositions for tire inner liner improving thermal conductivity and fatigue resistance |
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ID=48174069
Family Applications (1)
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-
2011
- 2011-08-22 KR KR1020110083305A patent/KR101267292B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000248118A (en) | 1999-02-26 | 2000-09-12 | Tokai Carbon Co Ltd | Carbon black for vibration-proof rubber and its preparation |
Also Published As
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