KR20090055779A - Tire balancing using silanizated balancing beads and manufacturing method - Google Patents

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KR20090055779A
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Abstract

A balancing bead for a tire and a manufacturing method thereof are provided to maximize frictional electricity performance of an inner liner portion through a special surface process of nanoscale. A balancing bead for a tire is made of a mixed reactant of a compound in chemical formulas 1, 2. In the chemical formula, R1 and R2 are saturated or unsaturated alkylene of a linear shape or a branched shape, saturated or unsaturated alkylene of the linear shape or branched shape which is substituted for oxygen or a sulfur atom, saturated or unsaturated alkoxy alkylene of the linear shape or branched shape which is substituted for oxygen or the sulfur atom, and aliphatic family or alicyclic arylene. R3 ~ R8 are alkyl of the linear shape, aliphatic family or alicyclic aryl, and saturated or unsaturated alkyl and aryl of the linear shape or branched shape.

Description

타이어용 밸런싱 비드와 그의 제조방법{Tire balancing using silanizated balancing beads and manufacturing method}Tire balancing using silanizated balancing beads and manufacturing method

본 발명은 타이어의 내부에서 타이어의 균형을 맞추어주기기 위한 타이어용 밸런싱 비드에 관한 것이다.The present invention relates to a balancing bead for a tire for balancing the tire inside the tire.

타이어에 있어서 밸런스(balance)는 주행안정성 및 승차감에 매우 큰 영향을 주며, 동시에 밸런스가 맞지 않을 경우 타이어의 주행 중 이뤄지는 굴신운동 등의 반복 변형에 의해 피로 파괴가 발생하므로 궁극적인 내구성 및 마모성능에도 큰 영향을 준다. The balance of tires has a great influence on driving stability and ride comfort, and at the same time, when the balance is not balanced, fatigue failure occurs due to repeated deformation such as stretching movements during the running of tires. It has a big impact.

통상 타이어의 밸런스는 스티어링 휠의 관점에서 상하 진동을 유발하는 정지균형(static balance)과 상하 또는 좌우 진동(shimmy)을 유발하는 동적균형(dynamic balance)으로 구분할 수 있는데, 이러한 balance의 불균일은 타이어의 구조와 제조과정 중의 편차에 의해 필연적으로 발생되는 문제이다. In general, the balance of a tire can be classified into a static balance that causes up and down vibration and a dynamic balance that causes up and down or left and right vibrations from the perspective of the steering wheel. This is a problem inevitably caused by variations in structure and manufacturing process.

이러한 밸런스의 불균일은 휠에 취부되고, 휠부의 불균일한 밸런스와 만나게 되면서 타이어-휠간의 복합체로써의 불균일로 나타나게 된다. 따라서 일반적으로 휠에 타이어를 장착한 상태에서 밸런스를 평가하게 되고 또한, 앞서의 정지균형과 동적균형도 역시 타이어-휠간 복합체로써의 밸런스를 의미하는 것이다. This non-uniformity of the balance is mounted on the wheel, and meets the non-uniform balance of the wheel portion, resulting in non-uniformity as a composite between the tire and the wheel. Therefore, in general, the balance is evaluated while the tire is mounted on the wheel, and the above-mentioned static balance and dynamic balance also mean balance as a tire-wheel composite.

상기의 불균일한 밸런스를 통상 불균형(imbalanced)상태로 표현하는데, 이러한 불균형 타이어의 밸런스를 맞추기 위해 일반적으로 '고정식 중량체 시스템' 즉, 납으로 제조된 평형추(balance weight)를 휠 부에 장착하는 방법을 사용하고 있다. 이 방법은 대단히 전형적인 방법으로 가장 보편적으로 사용하는 방법이다. The non-uniform balance is usually expressed in an imbalanced state. In order to balance such an unbalanced tire, a 'fixed weight system', that is, a balance weight made of lead is generally mounted on the wheel part. I'm using the method. This is a very typical method and is the most commonly used.

하지만, 기본적으로 납이 갖는 환경 문제에 의해 북미 등 선진국에서는 이러한 방법에 대한 개선 노력이 가중되고 있고, 최근의 휠의 대형화 및 외관 문제로 인하여 소비자들도 새로운 방법을 찾고 있는 현실이다. However, due to the environmental problems of lead, developed countries such as North America are making efforts to improve such methods, and consumers are also seeking new methods due to the recent increase in size and appearance of wheels.

더욱이 트럭 및 버스용 타이어의 경우, 고가의 밸런스 측정비 및 측정을 위한 타이어 취탈착의 어려움 때문에 이러한 고정식 중량체 시스템 또한 적용이 어렵다. Furthermore, in the case of truck and bus tires, such fixed weight system is also difficult to apply due to the expensive balance measurement ratio and the difficulty of removing and removing the tire for measurement.

따라서 대부분의 트럭 및 버스의 경우, 후륜 부의 밸런스 문제는 거의 무시할 뿐만 아니라 그로 인해 야기되는 승차감의 감소는 포기하게 된다. Thus, for most trucks and buses, the rear wheel balance problem is almost neglected and the resulting reduction in ride comfort is abandoned.

그러나 문제는 이러한 불균형상태의 미조절 운행은 통상 연비를 3% 이상 증가시키고, 아울러 타이어의 이상마모를 야기하게 된다는 것이다. The problem, however, is that these unbalanced runs usually increase fuel economy by more than 3% and cause tire wear.

특히, 고정식 중량체 시스템의 경우에는 무엇보다도 최초 장착 후에 재조정이 어렵기 때문에 외부환경에 의해 쉽게 틀어지는 밸런스를 지속적으로 제어하기는 불가능한 실정이다.In particular, in the case of the stationary weight system, it is difficult to continuously control the balance easily distorted by the external environment since it is difficult to readjust after the initial installation.

상기의 문제에 대한 해결 방법으로 타이어의 밸런싱(balancing)을 스스로 조절하는 물질을 타이어 내부에 주입하여 불균형상태인 타이어의 밸런싱을 잡아주는 방법이 있다. As a solution to the above problem, there is a method of catching an unbalanced tire by injecting a substance that self-adjusts the balancing of the tire into the tire.

이 원리를 보다 상세하게 설명하면, 불균일한 타이어 내부에 밸런싱 조절기능이 있는 물질을 주입하여 주행 중에 자동적으로 타이어 내부의 불균일된 부분에 밸런싱 조절기능이 있는 물질이 분포되므로 타이어의 밸런싱을 유지하도록 하며, 이를 통하여 항상 타이어가 지면에 고르게 접촉하도록 유지해 줌으로써 차량의 연비 절감효과를 증대시키고, 또한 이상마모나 편마모 현상을 예방하여 궁극적인 타이어의 수명 연장 및 주행 안정성을 증대시키는데 그 목적이 있다. To explain this principle in more detail, it is possible to maintain the balancing of tires by injecting a substance with balancing control function into the non-uniform tire and automatically distributing the balancing control function in the non-uniform part of the tire while driving. Therefore, the purpose of the present invention is to increase the fuel efficiency saving effect of the vehicle by keeping the tires in uniform contact with the ground at all times, and also to prevent abnormal or uneven wear, thereby increasing the life of the tire and increasing driving stability.

즉, 이러한 타이어 밸런싱 기술은 타이어 내부에 자유이동(free flowing) 할 수 있는 파우더 혹은 비드(bead) 형태의 물질을 삽입하여, 타이어가 고속 회전 시에 원심력에 의하여 타이어의 불균일한 부분에 적절히 분포되어 밸런싱 기능을 할 수 있도록 하는 기술이다. In other words, such a tire balancing technology inserts a powder or bead-like material that can freely flow into the tire, so that the tire is properly distributed in the uneven portion of the tire by centrifugal force when the tire rotates at a high speed. It is a technology that enables the balancing function.

하지만 이러한 기술의 경우에는 자동차의 정차 시에 중력에 의해 주입한 물질들이 타이어 내부 아래쪽으로 떨어지게 되어 있고, 또한 이렇게 바닥에 모인 물질들은 자동차의 저속 주행 시나 정차 후 재출발 시에 주입한 물질들끼리 뭉치게 되며, 이로 인해 오히려 타이어에 초기 불균형을 초래하게 되므로 주입한 물질들이 안정화 되는 시점까지 차량의 연비 증가 및 타이어의 이상마모나 chip & cutting의 원인으로 작용한다. However, in the case of this technology, the materials injected by gravity fall down the inside of the tire when the vehicle is stopped, and the materials gathered on the floor are packed together when the vehicle is driven at low speed or when the vehicle is restarted after stopping. This causes an initial imbalance in the tire, which increases the fuel efficiency of the vehicle and causes abnormal wear of the tire or chip & cutting until the injected materials stabilize.

상기의 문제점을 보완하기 위하여 미국공개특허 제6,128,952에서는 유리 비 드(glass bead)를 밸런싱 물질로 사용하여 타이어의 내부에 주입하는 방법을 개재하고 있다. 상기 유리비드는 타이어의 고속 주행시 밸런싱 효과를 나타내며, 고속주행으로 인한 타이어 내부 고무와 유리비드의 마찰시 유리 비드의 전하 이동으로 유리비드가 양전하를 띄게 되는 전하의 대전효과를 발생시키고, 이러한 마찰대전효과로 인한 정전기는 주입한 유리비드가 주행이 멈춘 후에도 타이어 내부 고무의 표면에 장시간 부착되어 있도록 한다.In order to solve the above problem, US Patent No. 6,128,952 discloses a method of injecting a glass bead as a balancing material and injecting the inside of a tire. The glass beads exhibit a balancing effect during high-speed running of the tire, and generate a charging effect of electric charges in which the glass beads have a positive charge due to the charge transfer of the glass beads during friction between the rubber tire and the glass beads due to the high-speed driving, and such frictional charging The static electricity caused by the effect allows the injected glass beads to adhere to the surface of the rubber inside the tire for a long time even after driving stops.

그러나 상기의 기술은 유리비드의 표면이 하이드록시기를 가지고 있어 수소결합에 의한 수분의 흡착이 손쉽게 일어나며, 유리비드의 표면에 흡착된 수분은 마찰대전효과에 의한 정전기의 발생을 저해하여 대전효과가 급격히 저하되므로 차량의 일정시간 정차시(약 5분 이내) 지면으로부터 공급된 미량의 전하만으로도 유리비드와 타이어 내부 고무와의 정전기가 약화되어 정전기력이 중력보다 약해져 쉽게 바닥으로 떨어지게 된다.However, in the above technique, the surface of the glass beads has a hydroxyl group, so that the adsorption of moisture by hydrogen bonding occurs easily, and the moisture adsorbed on the surface of the glass beads inhibits the generation of static electricity due to the frictional charging effect, and thus the charging effect is rapidly increased. Therefore, when the vehicle is stopped for a certain period of time (within about 5 minutes), even a small amount of electric charge supplied from the ground weakens the static electricity between the glass beads and the rubber inside the tire, and thus the static power becomes weaker than gravity and easily falls to the floor.

즉, 정차 후 출발 시에는 밸런싱 효과를 위해 또다시 반복이 필요하게 된다. 이러한 반복형태의 물질 이동은 오히려 연비절감 효과를 반감시키는 문제가 있기 때문에 시내 주행을 하는 경우에는 매우 불리한 요소로 작용한다. In other words, it is necessary to repeat again for the balancing effect when starting after stopping. This repetitive material movement is rather disadvantageous when driving in the city because it has a problem of halving the fuel economy.

더욱이 이러한 유리비드의 수분친화성은 마찰대전효과의 저하와 함께 미량의 수분에 의해서도 유리비드 간의 응집을 야기하게 되는 문제가 있다. 따라서 타이어에 주입하는 공기에 포함된 수분에 의해서 응집을 일으키기도 하고 특히, 겨울철에는 이러한 수분에 의한 응집된 유리비드들이 마치 돌처럼 타이어에 충격을 주는 문제가 발생한다. Moreover, the water affinity of such glass beads has a problem of causing cohesion between glass beads even with a small amount of water with a decrease in the frictional charging effect. Therefore, the agglomeration is caused by moisture contained in the air injected into the tire, and in particular, in winter, the agglomerated glass beads caused by this water cause a problem of impacting the tire like a stone.

그러므로 이러한 유리비드를 이용한 밸런싱 기술 역시 수분에 의한 문제를 안고 있는 실정이다.Therefore, the balancing technology using such glass beads also has a problem caused by moisture.

상기와 같은 종래의 기술은 단순히 파우더나 비드 형태의 물질만을 주입함으로써 타이어의 밸런싱 효과는 기대할 수 있으나, 타이어가 펑크 시 급격하게 유출되는 공기를 막지 못할 뿐 아니라, 공기의 유출 시 주입한 물질이 급격히 빠져나감으로써 타이어의 균열에 자극을 주어 오히려 타이어의 균열을 증가시키는 역할을 한다. The prior art as described above can be expected to balance the tire by simply injecting only a powder or bead-type material, not only does not prevent the air flowing out rapidly when the tire punctures, the material injected during the outflow of air By stimulating the cracks of the tires by escaping, rather it increases the cracks of the tires.

또한 차량 주행 시 주입되어 있는 파우더나 비드 형태의 물질은 통상 표면이 단단하여 인너 라이너(inner liner)와 마찰이 일어나면서 마모를 유발시켜 타이어 내부의 공기의 유출을 촉진시키는 원인이 된다. In addition, the powder or bead-type material injected during driving of the vehicle is generally hard, causing friction with the inner liner, causing wear, thereby promoting the outflow of air inside the tire.

상기의 문제점을 해결하고자 국제공개특허 제 WO95/000347호에서는 비드와 함께 건조제인 실리카 겔(silica gel)을 타이어 내부에 투입하여 실리카 겔이 수분을 흡수하도록 하였고, 유럽등록특허 제 1,196,299호에서는 비드와 점토 가소성 겔을 밸런싱 물질로 사용하였으며, 미국공개특허 제 2006/0001309호에서는 세라믹 비드를 PTFE(polytetrafuoroethylene)로 코팅하여 밸런싱 물질로 사용하는 기술이 개재되어 있다. 그러나 상기의 기술들은 여전히 마찰대전효과와 수분에 의한 응집현상 개선의 효과가 낮은 실정이다.In order to solve the above problem, WO 95/000347 discloses a silica gel, which is a desiccant, together with a bead in a tire to absorb silica gel, and EP 1,196,299 discloses beads and Clay plastic gel was used as a balancing material, US Patent Publication No. 2006/0001309 discloses a technique for coating ceramic beads with PTFE (polytetrafuoroethylene) to be used as a balancing material. However, the above techniques still have a low effect of improving the triboelectric charging effect and the agglomeration phenomenon by water.

상기한 바와 같은 종래의 밸런싱 물질의 문제점을 해결하고자 본 발명은 밸런싱 물질로 사용되는 비드에 표면나노코팅으로 표면처리를 하여 마찰대전효과를 향상시키고, 수분에 의한 비드간의 응집현상을 제거할 뿐만 아니라 표면나토코팅에 의해 비드와 타이어의 인너 라이너부의 마찰에 의한 마모현상을 억제할 수 있도록 부드러우면서 강한 표면코팅이 이뤄지는 타이어용 밸런싱 비드를 제공한다.In order to solve the problems of the conventional balancing materials as described above, the present invention provides a surface nano-coating on the beads used as the balancing materials to improve the frictional charging effect, as well as to remove the phenomenon of cohesion between the beads by moisture. The present invention provides a balancing bead for tires having a smooth and strong surface coating so as to suppress wear caused by friction between the inner liner portion of the bead and the tire by surface nato coating.

상기의 목적을 이루기 위하여 본 발명은 하기 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 혼합반응한 혼합반응물을 비드(bead)에 표면나노코팅하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a balancing bead for a tire, characterized in that the surface nano-coating on the bead (bead) a mixed reactant of the compound of Formula 1 and Formula 2.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007086076435-PAT00001
Figure 112007086076435-PAT00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112007086076435-PAT00002
Figure 112007086076435-PAT00002

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1, R2는 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알킬렌, 양말단에 산소 또는 황원자로 치환된 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알킬렌 및 양말단에 산소 또는 황원자로 치환된 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알콕시(C1~C12)알킬렌, 지방족 또는 지환족(C5~C12)아릴렌이고, R3~R8은 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬, 지방족 또는 지환족(C5~C12)아릴이며, R9~R12는 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C30)알킬 및 (C6~C30)아릴이다.In Formula 1 and Formula 2, R 1 , R 2 are the same or independent linear or branched saturated or unsaturated (C 1 ~ C 12 ) alkylene, linear or branched substituted with oxygen or sulfur atom at the end Saturated or unsaturated (C 1 -C 12 ) alkylene and linear or branched saturated or unsaturated (C 1 -C 12 ) alkoxy (C 1 -C 12 ) alkylene, aliphatic or Alicyclic (C 5 -C 12 ) arylene, R 3 -R 8 are the same or independent linear or branched (C 1 -C 12 ) alkyl, aliphatic or cycloaliphatic (C 5 -C 12 ) aryl R 9 to R 12 are the same or independent linear or branched, saturated or unsaturated (C 1 -C 30 ) alkyl and (C 6 -C 30 ) aryl.

상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물은 R1, R2가 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬렌이고, R3~R8은 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬이며, R9~R12가 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬이면 더욱 좋다.The compound of Formula 1 and Formula 2 is a linear or branched (C 1 ~ C 12 ) alkylene R 1 , R 2 are the same or independent of each other, R 3 ~ R 8 is the same or independent linear or branched It is more preferable if it is a topographic (C 1 -C 12 ) alkyl, and R 9 -R 12 are the same or independent linear or branched (C 1 -C 12 ) alkyl.

밸런싱용 비드에 상기 화학식 1 및 화학식 2의 혼합반응물을 표면나노코팅하게 되면 표면처리한 비드와 타이어의 인너 라이너부간의 마찰전기적 성능이 극대화되고 동시에 수분이 흡착될 수 있는 하이드록시기를 완전히 하이드로포베이션 해 줌으로써 최적의 밸런싱이 가능하게 된다. Surface nano-coating the mixed reactants of Chemical Formulas 1 and 2 on the balancing beads maximizes the triboelectric performance between the surface-treated beads and the inner liner of the tire and at the same time fully hydrophobizes the hydroxyl groups that can adsorb moisture. By doing so, optimum balancing is possible.

즉, 기존의 유리비드 뿐만 아니라 하이드록시기를 갖고 있는 여타의 비드형 재료에 대해서 적용이 가능하게 되며, 두 가지 형태의 화합물을 조합하여 표면에 Si 원소를 풍부하게 배치시키고, 수분과 결합하는 하이드록시기는 화합물에 포함된 알콕시기로 치환해줌으로써 수분에 의한 마찰대전효과의 성능 저하를 막고 동시에 비드 입자간 응집현상은 제거할 수 있다. That is, the present invention can be applied not only to the existing glass beads but also to other bead-type materials having a hydroxyl group. By replacing the group with the alkoxy group contained in the compound, the performance of the frictional charging effect due to moisture can be prevented and at the same time, the agglomeration phenomenon between the bead particles can be eliminated.

또한 최종 표면상태는 실록산 가교체를 형성하여 마찰에 의한 인너 라이너의 마모현상을 억제하면서도 부드러우면서 강한 표면코팅이 이루어진다.In addition, the final surface state forms a siloxane crosslinked body, while preventing the wear phenomenon of the inner liner caused by friction, while making a smooth and strong surface coating.

따라서 궁극적으로 타이어와는 일체의 화학반응이 없는 상태에서 타이어의 밸런싱을 최적화하고 마찰전기적 성질의 부여 및 강화에 의해 각각의 비드가 자기의 밸런싱 발휘위치에서 장시간 효율을 나타낼 수 있도록 하였다. Therefore, ultimately, the tire was optimized in the absence of any chemical reaction with the tire, and the beading and strengthening of triboelectric properties allowed each bead to exhibit long-term efficiency at its balancing position.

또한 대전체로써 기존 기술에 의하면 단순히 유리비드 형태만이 가능했던 것에 비해 본 발명의 표면나노코팅 기술에 의한 타이어용 밸런싱 비드는 다른 종류의 비드에 대해서도 유리비드와 동일한 성질의 부여가 가능하게 하였다. In addition, according to the prior art, the balancing beads for tires according to the surface nano-coating technology of the present invention can be given the same properties as the glass beads with respect to other types of beads, as compared with simply glass beads.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드는 타이어 내부에서 차량 주행시 고속의 원심력으로 인하여 밸런싱 물질들이 타이어 내부 불균일한 곳에 적절히 분산되고, 수분에 의한 마찰전기적 대전효과 감소를 억제하며, 입자간 응집현상이 제거되 므로 타이어가 일정시간 이상 정차 시에도 완벽히 타이어 내부에 밸런싱 비드들이 부착되어 있음으로써 타이어의 밸런싱을 잡아주고 정차 후 재출발시 비드 입자가 반복해서 분균일한 위치를 찾기 위해 이동해야만 하던 문제를 해결하여 단거리에서 장거리 운행시 또는 시내 주행에 있어서도 밸런싱 효과를 극대화 할 수 있도록 하였다. The balancing bead for tires according to the present invention is properly dispersed in the non-uniform place of the tires due to the high speed centrifugal force when the vehicle is running inside the tire, suppresses the reduction of triboelectric charging effect due to moisture, and eliminates the cohesion between particles. Therefore, even when the tire is stopped for a certain period of time, the balancing beads are perfectly attached to the inside of the tire to catch the balancing of the tires and solve the problem that the bead particles had to repeatedly move to find a uniform position when restarting after stopping. In the long distance operation or in the city driving, the balancing effect is maximized.

따라서 차량의 연비 절감 효과를 극대화 시키고, 이상 마모나 편마모 현상을 예방하여 타이어의 수명 연장 및 주행 안정성 등을 높일 수 있도록 하였다.Therefore, it maximizes the fuel economy saving effect of the vehicle, prevents abnormal wear and wear and tear, and extends the life of the tire and improves the driving stability.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드는 Balancing beads for tires according to the present invention

a) 상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 화학식 1:화학식 2의 비율이 3:7~4:6로 혼합한 후 항온 및 상대습도 20~30%의 항습이 이루어진 상태에서 150~160℃, 0.3~1시간동안 혼합반응하여 혼합반응물을 제조하는 단계; 및 a) The compound of Formula 1 and Formula 2 is a mixture of Formula 1: Formula 2 is 3: 7 to 4: 6, then the constant temperature and relative humidity of 20 to 30% at 150 ~ 160 ℃, 0.3 Preparing a mixed reactant by mixing for 1 hour; And

b) 상기 혼합반응물을 65~75℃의 배기가 가능한 오븐에서 비드에 대하여 0.01~0.05 wt%로 교반법(stirring)을 사용하여 비드(bead)에 표면처리함으로 코팅막의 두께가 100~200nm가 되도록 표면나노코팅하는 단계; b) the surface of the mixed reactant to bead (stirring) to 0.01 ~ 0.05 wt% with respect to the bead in an oven capable of evacuation of 65 ~ 75 ℃ so that the thickness of the coating film to 100 ~ 200nm Surface nano-coating;

를 포함하여 제조한다.It is prepared to include.

상기 제조방법의 a)단계에서 혼합반응은 화학식 1의 화합물이 가지고 있는 아민 기능기의 높은 반응성을 이용하고 화학식 2의 화합물을 중간체(medium)로 활용하면서 부분 가교(network)를 형성시키는 반응이다. 이 반응을 이용해서 실란 혼합물(silane mixture)이 제조되고 이후 표면코팅시 부드러운 실록산 가교체(siloxane network)를 형성시키게 된다. 이 때의 실란 혼합물간의 반응은 시차주 사열량계(Differential Scanning Calorimeter)를 통해 도2와 같이 확인 할 수 있었다. In the step a) of the preparation method, the mixing reaction is a reaction to form a partial crosslink while using the high reactivity of the amine functional group of the compound of Formula 1 and utilizing the compound of Formula 2 as an intermediate. Using this reaction, a silane mixture is prepared, which then forms a smooth siloxane network upon surface coating. At this time, the reaction between the silane mixtures was confirmed as shown in Figure 2 through the differential scanning calorimeter (Differential Scanning Calorimeter).

상기 혼합반응에서 화학식 1과 화학식 2의 화합물은 화학식 1:화학식 2의 비율이 3:7~4:6로 혼합반응하는 것이 좋다. 상기 비율은 중량비이다. 화학식 1:화학식 2의 비율이 3:7보다 낮은 경우에는 충분한 하이드로포베이션 효과가 나타나지 않으며, 표면코팅 두께가 얇아져 정전기적 특성 발현에 다소 열세이고, 화학식 1:화학식 2의 비율이 4:6 보다 높은 경우에는 표면 성질이 다소 깨지기 쉬워져 마찰에 의해 코팅이 파괴되는 문제가 발생한다. In the mixing reaction, the compound of Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 may be mixed in a ratio of 3: 1 to 2: 6. The ratio is weight ratio. When the ratio of Chemical Formula 2 is lower than 3: 7, sufficient hydroporation effect does not appear, and the surface coating thickness is thin, which is somewhat inferior to the development of electrostatic properties, and the ratio of Chemical Formula 2 is higher than 4: 6. In the high case, the surface properties are more likely to be broken, which causes the coating to be destroyed by friction.

상기 혼합반응에서 반응온도는 150~160℃를 사용하며, 반응온도가 150℃ 이하에서는 반응성이 너무 낮고, 160℃ 이상에서는 부분 가교의 가속화(acceleration)가 일어나 물성이 너무 경화되므로 좋지 않다.In the mixing reaction, the reaction temperature is used 150 ~ 160 ℃, the reaction temperature is less than 150 ℃ less than the reactivity, the acceleration of the partial cross-linking (160) or more occurs at 160 ℃ or more is not good because the physical properties are too hard.

상기 상대습도는 반응이 원활하게 진행하도록 20~30%의 항습이 이루어지는 것이 좋으며, 24~26%인 것이 더욱 좋다.The relative humidity is preferably made 20 to 30% humidity, so that the reaction proceeds smoothly, more preferably 24 to 26%.

혼합반응의 시간은 0.3~1시간이 좋은데, 0.3시간 이하에서는 부분 가교의 반응도가 낮고, 1시간 이상에서는 부분 가교의 반응도가 높아져 물성이 딱딱하게 되므로 0.3~1시간이 좋으며, 25분~35분의 반응시간이 물성을 고려할 때 더욱 좋다.The mixing reaction time is preferably 0.3 to 1 hour, but less than 0.3 hours, the reactivity of partial crosslinking is low, and the reactivity of partial crosslinking is increased at 1 hour or more, so that the physical properties become hard. 0.3 to 1 hour is good, and 25 minutes to 35 minutes. The reaction time of is better when considering the physical properties.

상기 혼합반응에 의한 혼합반응물은 0.5~5.0cps의 점도를 가지는 것이 좋다. 점도가 0.5cps이하이면 비드의 표면처리공정에서 원하는 코팅막의 두께를 형성시키기 위해서 작업시간이 길어지고 건조하는 동안 혼합물이 흘러내려 균일한 두께의 코팅막을 얻을 수 없고, 5.0cps이상이면 점도가 높아 작업성이 나빠진다.The mixed reactant by the mixing reaction may have a viscosity of 0.5 ~ 5.0cps. If the viscosity is 0.5cps or less, the work time is long to form the desired coating film thickness in the surface treatment process of the beads, and the mixture flows during drying, so that a coating film of uniform thickness cannot be obtained. Sex is worse.

상기 제조방법의 b)단계에서 혼합반응물을 비드에 대하여 0.01~0.05 wt%로 사용하며, 비드에 대하여 0.01 wt%이하로 사용하면 코팅막의 두께가 얇아져 정전기적 특성발현이 감소하게 되고, 비드에 대하여 0.05 wt%이상으로 사용하면 과량의 투입에 의해 건조시간이 길어지고 혼합비율과 마찬가지로 코팅의 두께가 증가하는 문제가 발생한다.In the step b) of the manufacturing method, when the mixed reactant is used at 0.01 to 0.05 wt% with respect to the beads and 0.01 wt% or less with respect to the beads, the thickness of the coating film becomes thin, thereby reducing the expression of the electrostatic properties. If it is used at 0.05 wt% or more, the drying time becomes longer due to the excessive input and the thickness of the coating increases as with the mixing ratio.

상기 제조방법의 b)단계에서 비드는 차량의 주행시 고속의 회전에 의한 원심력으로 타이어 내부에서 자유롭게 움직일 수 있다면 그 형태에 특별히 구애받지는 않으나 원형, 타원형, 요철형, 및 다면체(n=12~1,000이고, n은 다면체의 면의 개수이다)의 형태가 유동성을 위하여 바람직하고, 하이드록시기를 포함하는 유리, 세라믹, 알루미늄, 스틸, 및 나무로 이루어진 군에서 선택되는 하나이상의 물질을 사용한다.If the bead in step b) of the manufacturing method can be freely moved inside the tire by centrifugal force due to the high-speed rotation of the vehicle while driving, the shape is not particularly limited to round, elliptical, uneven, and polyhedron (n = 12 to 1,000). , N is the number of faces of the polyhedron), and is preferably used for fluidity and uses at least one material selected from the group consisting of hydroxy groups, glass, ceramic, aluminum, steel, and wood.

상기 비드의 크기는 평균입경이 0.1~5.0mm의 비드를 사용하는 것이 좋으며, 상기 비드의 크기가 0.1mm이하이면 코팅전부터 자기응집현상이 심하고 동시에 중량이 낮아 코팅공정상 적업성이 매우 불리한 이유로 좋지 않고, 5.0mm이상이면 비드의 무게가 많이 나가 중력의 영향을 더 많이 받으므로 마찰대전효과에 의한 타이어 내부의 부착성이 열세이다.It is preferable to use beads having an average particle diameter of 0.1 to 5.0 mm, and if the size of the beads is less than 0.1 mm, the self-aggregation phenomenon is severe before coating and at the same time, the weight is low, which is good for the unfavorable workability in the coating process. If it is 5.0mm or more, the weight of the bead is much more affected by gravity, so the adhesion inside the tire due to the frictional charging effect is inferior.

상기 제조방법으로 얻어진 타이어용 밸런싱 비드는 코팅막의 두께가 100~200nm인 것이 좋으며, 코팅막의 두께가 100nm 이하이면 Si 원소의 밀도가 낮아 마찰대전에 의한 정전기적 특성 발현이 낮아지고, 쉽게 정전기력을 상실하여 타이어와의 부착성이 떨어지며, 코팅막의 두께가 200nm 이상이면 코팅막이 두꺼워져 오 히려 내충격성이 나빠지는 이유로 좋지 않다.Balancing beads for tires obtained by the above manufacturing method is preferably 100 ~ 200nm thickness of the coating film, if the thickness of the coating film is 100nm or less, the density of Si element is low, the electrostatic properties due to the frictional charging is low, and easily lose the electrostatic force The adhesion with the tire is lowered, and if the thickness of the coating film is 200 nm or more, the coating film becomes thick, and thus the impact resistance is worse, which is not good.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드의 타이어상에서의 효과를 도면을 통하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The effect on the tire of the balancing bead for tires according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 나노코팅에 의해 표면처리가 이루어진 타이어용 밸런싱 비드가 타이어의 인너라이너부와 접촉하는 그림이며 이들 간에는 마찰 대전에 의해 결합되어 있다. 이때, 1은 원래의 비드이며, 2는 표면 처리된 부위이고, 그 두께는 약 100~200nm를 유지한다. 3은 이들과 접촉하는 타이어의 인너라이너 고무를 나타내고 있다. 1 is a diagram in which a balancing bead for a tire having a surface treatment by nano coating is in contact with an inner liner portion of a tire and is coupled by frictional charging therebetween. At this time, 1 is the original bead, 2 is the surface-treated part, the thickness is maintained about 100 ~ 200nm. 3 shows the inner liner rubber of the tire which contacts these.

도 2에서는 좀 더 세부적으로 실시예 1에 의해 제조된 타이어용 밸런싱 비드의 표면 상태를 나타내었다.Figure 2 shows the surface state of the balancing bead for the tire produced by Example 1 in more detail.

도 4의 (a)는 일반적인 타이어의 단면도를 나타내며 (b)는 통상의 불균형에 의하여 편마모(4)가 일어난 모습이다. 도면에서 3은 타이어의 트레드 부분이며 1는 인너라이너 부분을 나타낸 것이다. 즉, 일반적으로 도 4의 (a)와 같은 일반적인 타이어가 자동차의 무게 중심이 변하였거나, 운전자의 운전습관 또는 도로의 상황에 따라 (b)와 같은 이상마모나 편마모가 발생하게 된다. 이러한 이상마모나 편마모에 의하여 타이어의 수명이 저하되고 타이어와 지면의 불규칙 접촉으로 인해 연비가 증가하게 된다. 또한 운전조작(handling) 및 제동(breaking)성능의 저하 등으로 사고의 위험 또한 높아지게 된다. 4 (a) shows a cross-sectional view of a general tire, and (b) shows the appearance of uneven wear 4 due to a general imbalance. In the figure, 3 is the tread portion of the tire and 1 is the innerliner portion. That is, in general, a general tire as shown in FIG. 4 (a) has a change in the center of gravity of the vehicle, or abnormal or single wear as shown in (b) according to a driving habit of a driver or a road condition. Due to such abnormal or single wear, the service life of the tire is reduced and fuel economy is increased due to irregular contact between the tire and the ground. In addition, the risk of an accident is also increased due to deterioration of handling and breaking performance.

이에 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드를 타이어 내부에 주입시켜 주행할 경우, 타이어 내부에 주입된 밸런싱 비드는 차량의 주행 시 고속의 원심력으로 인해 타이어 내부의 불균일한 부분에 적절히 분포하게 되고, 차량의 정차시에는 밸런싱 비드에 부여된 대전효과에 의해 타이어 내부에 분포된 위치를 유지하게 구성되어 있다. 또한, 도 5(b)에서 처럼 기존에 편마모에 의해 balance가 무너진 도 4의 (b)에 본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드를 주입한 경우에는 마모된 부분은 상대적으로 가벼워지기 때문에 더 많은 양의 비드가 적층 되는 원리를 보여주고 있다. 즉, 자동으로 타이어의 밸런스를 조절하는 특성을 보여준다. As shown in FIG. 5 (a), when the tire balancing bead according to the present invention is injected into the tire and travels, the balancing bead injected into the tire is moved inside the tire due to the high speed centrifugal force when the vehicle runs. It distributes to the nonuniform part suitably, and it is comprised so that the position distributed in the tire may be maintained by the charging effect applied to the balancing bead at the time of stopping of a vehicle. In addition, in the case of injecting the balancing bead for a tire according to the present invention in Fig. 4 (b), which has been broken by the conventional wear, as in Fig. 5 (b), since the worn portion is relatively lighter, It shows the principle of lamination of beads. That is, it shows the characteristic of automatically adjusting the tire balance.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드는 나노스케일의 특수 표면 처리를 통하여 수분에 의한 응집현상을 완전히 제거한 형태의 밸런싱 물질로써 타이어의 인너라이너부와의 마찰전기적 성능을 극대화하고, 동시에 수분이 흡착될 수 있는 하이드록실기를 완전히 하이드로포베이션 해 줌으로써 우수한 밸런싱이 가능하도록 하였다. The balancing bead for tires according to the present invention is a balancing material that completely removes the agglomeration phenomenon due to moisture through a special surface treatment of nanoscale and maximizes triboelectric performance with the inner liner of the tire, and at the same time moisture can be adsorbed. By fully hydroforming the hydroxyl groups present, excellent balancing was possible.

또한 기존의 유리비드 뿐만 아니라 하이드록실기를 갖고 있는 여타의 비드형 재료에 대해서 적용이 가능하며, 수분에 의한 마찰대전효과의 성능 저하를 막고 동시에 의한 비드 입자간 응집현상은 제거한다. In addition, it can be applied to other bead-type materials having hydroxyl groups as well as existing glass beads, and prevents the deterioration of the frictional charging effect due to moisture and at the same time eliminates cohesion between beads.

더불어 최종 표면상태는 실록산 가교체를 형성하므로 부드러우면서 강한 표면코팅이 이루어 지게되고 이에 따라 마찰에 의한 마모현상이 억제되며, 타이어가 펑크 시 급격하게 유출되는 공기를 막고, 공기의 유출 시 주입한 물질이 급격히 빠 져나감으로써 타이어의 균열에 자극을 주어 오히려 타이어의 균열을 증가시키는 것을 억제한다. In addition, since the final surface state forms a siloxane crosslinked body, a smooth and strong surface coating is made, thereby suppressing abrasion due to friction, preventing air from rapidly flowing out when the tire is punctured, and injecting when air is leaked. The rapid release of the material stimulates the cracking of the tire and rather suppresses the increase in cracking of the tire.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드를 타이어에 투입하여 고속밸런스를 측정한 결과, 완벽한 제어효과를 획득하였으며, 실제 차량 평가에서는 8%의 연비절감 및 30%의 타이어 성능 향상을 보였다.As a result of measuring the high-speed balance by inserting the balancing bead for the tire according to the present invention into the tire, a perfect control effect was obtained, and the actual vehicle evaluation showed 8% fuel economy reduction and 30% tire performance improvement.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴보는바 하기의 실시예 및 비교예가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples, which are not intended to limit the present invention.

[실시예 1]Example 1

bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)amine 300g과 Tetraethyl orthosilicate 700g을 30L의 항온/항습조(상대습도 25%)에 넣고 155℃, 30분 동안 교반하면서 혼합반응하였다. 이후 상온에서 2시간동안 냉각하여 중량평균분자량이 1,700 g/mol이고, 점도가 1.8cps인 혼합반응물 A를 제조하였다. 300 g of bis- (gamma-triethoxysilylpropyl) amine and 700 g of tetraethyl orthosilicate were added to a 30L constant temperature / humidity bath (25% RH) and mixed with stirring at 155 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled at room temperature for 2 hours to prepare a mixed reactant A having a weight average molecular weight of 1,700 g / mol and a viscosity of 1.8 cps.

제조된 상기 혼합반응물 A 3g과 평균입경 0.6mm인 구형의 유리비드 10kg을 70℃의 배기가 가능한 오븐에서 20rpm으로 12시간동안 교반하여 코팅막의 두께가 160nm인 타이어용 밸런싱 비드 1을 얻었다.3 g of the mixed reactant A prepared and 10 kg of spherical glass beads having an average particle diameter of 0.6 mm were stirred for 12 hours at 20 rpm in an oven capable of evacuation at 70 ° C. to obtain a balancing bead 1 for tires having a thickness of 160 nm.

[실시예 2]Example 2

bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)amine 300g과 Tetraethyl orthosilicate 700g을 30L의 항온/항습조(상대습도 25%)에 넣고 155℃, 30분 동안 교반하면서 혼합반응하였다. 이후 상온에서 2시간동안 냉각하여 중량평균분자량이 1,700 g/mol이고, 점도가 1.8cps인 혼합반응물 B를 제조하였다. 300 g of bis- (gamma-triethoxysilylpropyl) amine and 700 g of tetraethyl orthosilicate were added to a 30L constant temperature / humidity bath (25% RH) and mixed with stirring at 155 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled at room temperature for 2 hours to prepare a mixed reactant B having a weight average molecular weight of 1,700 g / mol and a viscosity of 1.8 cps.

제조된 상기 혼합반응물 B 3g 과 평균입경 0.6mm인 구형의 세라믹비드 10kg을 70℃의 배기가 가능한 오븐에서 20rpm으로 12시간동안 교반하여 코팅막의 두께가 130nm인 타이어용 밸런싱 비드 2를 얻었다.The prepared reactant B 3g and 10 kg of spherical ceramic beads having an average particle diameter of 0.6 mm were stirred for 12 hours at 20 rpm in an oven capable of evacuation at 70 ° C. to obtain balancing beads 2 for tires having a thickness of 130 nm.

[실시예 3]Example 3

bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)amine 400g과 Tetraethyl orthosilicate 600g을 30L의 항온/항습조(상대습도 25%)에 넣고 155℃, 30분 동안 교반하면서 혼합반응하였다. 이후 25℃ 상온에서 2시간동안 냉각하여 중량평균분자량이 1,400 g/mol이고, 점도가 1.6cps인 혼합반응물 C를 제조하였다400 g of bis- (gamma-triethoxysilylpropyl) amine and 600 g of tetraethyl orthosilicate were placed in a 30L constant temperature / humidity bath (25% RH) and mixed with stirring at 155 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled at 25 ° C. for 2 hours to prepare a mixed reactant C having a weight average molecular weight of 1,400 g / mol and a viscosity of 1.6 cps.

제조된 상기 혼합반응물 C 3g(기재해 주세요)과 평균입경 0.6mm인 구형의 유리비드 10kg을 70℃의 배기가 가능한 오븐에서 20rpm으로 12시간동안 교반하여 코팅막의 두께가 140nm인 타이어용 밸런싱 비드 3을 얻었다.3 g of the mixed reactant C prepared (please describe) and 10 kg of spherical glass beads having an average particle diameter of 0.6 mm were stirred for 12 hours at 20 rpm in an oven capable of evacuating at 70 ° C. for balancing beads 3 for a tire having a thickness of 140 nm. Got.

[비교예 1]Comparative Example 1

bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)amine 100g과 Tetraethyl orthosilicate 900g을 30L의 항온/항습조(상대습도 25%)에 넣고 155℃, 30분 동안 교반하면서 혼 합반응하였다. 이후 상온에서 2시간동안 냉각하여 중량평균분자량이 2,700 g/mol이고, 점도가 2.8cps인 혼합반응물 D를 제조하였다100 g of bis- (gamma-triethoxysilylpropyl) amine and 900 g of tetraethyl orthosilicate were added to 30 L of a constant temperature / humidity bath (25% RH) and mixed at 155 ° C. for 30 minutes with stirring. Thereafter, the mixture was cooled at room temperature for 2 hours to prepare a mixed reactant D having a weight average molecular weight of 2,700 g / mol and a viscosity of 2.8 cps.

제조된 상기 혼합반응물 D 5g과 평균입경 0.6mm인 구형의 유리비드 10kg을 70℃의 배기가 가능한 오븐에서 20rpm으로 12시간동안 교반하여 코팅막의 두께가 180nm인 타이어용 밸런싱 비드 1을 얻었다.5 g of the mixed reactant D prepared and 10 kg of spherical glass beads having an average particle diameter of 0.6 mm were stirred at 20 rpm for 20 hours in an oven capable of evacuation at 70 ° C. to obtain a balancing bead 1 for a tire having a thickness of 180 nm.

[비교예 2]Comparative Example 2

bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)amine 500g과 Tetraethyl orthosilicate 500g을 30L의 항온/항습조(상대습도 25%)에 넣고 155℃, 30분 동안 교반하면서 혼합반응하였다. 이후 상온에서 2시간정도 냉각하여 중량평균분자량이 1,300 g/mol이고, 점도가 0.8cps인 혼합반응물 E를 제조하였다500 g of bis- (gamma-triethoxysilylpropyl) amine and 500 g of tetraethyl orthosilicate were added to 30 L of a constant temperature / humidity bath (25% RH), followed by mixing and stirring at 155 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled at room temperature for 2 hours to prepare a mixed reactant E having a weight average molecular weight of 1,300 g / mol and a viscosity of 0.8 cps.

제조된 상기 혼합반응물 E 3g과 평균입경 0.6mm인 구형의 유리비드 10kg을 70℃의 배기가 가능한 오븐에서 20rpm으로 12시간동안 교반하여 코팅막의 두께가 100nm인 타이어용 밸런싱 비드 2를 얻었다.3 g of the mixed reactant E prepared and 10 kg of spherical glass beads having an average particle diameter of 0.6 mm were stirred for 12 hours at 20 rpm in an oven capable of evacuation at 70 ° C. to obtain a balancing bead 2 for tires having a thickness of 100 nm.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1과 실시예 2의 타이어용 밸런싱 비드를 넣은 타이어, 밸런싱 비드가 없는 타이어 및 표면처리가 되지않은 유리비드 또는 세라믹비드를 넣은 타이어를 이용하여 각각의 수분흡착도, 불균일 중량 및 마찰대전시간을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.Moisture adsorption degree, non-uniform weight and frictional charge by using the tire containing the balancing beads for the tires of Example 1 and Example 2, the tire without the balancing bead, and the tire with the glass or ceramic bead untreated Time was measured and shown in Table 1 below.

표면처리가 되지 않은 유리비드 또는 세라믹비드는 평균입경 0.6mm의 구형의 비드를 사용하였다.Glass beads or ceramic beads that were not surface treated were spherical beads having an average particle diameter of 0.6 mm.

하기 표 1에 사용된 실험 방법에서 수분흡착도는 각 밸런싱 비드 입자 100g당 수분 흡착량을 별도로 재작 된 평가기구에 의해 측정한 값이며, 비드 입자크기보다 작은 메쉬의 체에 수분이 침착 되지 못하고 빠져나갈 수 있도록 처리한 다음에 각 비드 입자 100g을 체의 표면을 메울 수 있도록 분포시키고, 여기에 300mL의 물을 흘려주어 흘러나오지 못한 양을 측정한 값이다. 즉, 그 값이 적을수록 유리한 결과이고;In the experimental method used in Table 1 below, the water adsorption degree is a value measured by a separate evaluation apparatus for the water adsorption amount per 100g of each balancing bead particle, and the moisture is not deposited on the sieve of the mesh smaller than the bead particle size. After processing to exit, 100 g of each bead particle was distributed to fill the surface of the sieve, and 300 mL of water was poured therein to measure the amount of flow. That is, the smaller the value, the more favorable the result;

Balancing 효과는 트럭버스용 타이어의 고속밸런스를 확인하는 방법을 활용하였으며, 이때 타이어는 12R22.5 규격에 대해서 130km/h로 평가하였고;Balancing effect was utilized to check the high speed balance of truck bus tires, where the tires were rated at 130km / h against the 12R22.5 standard;

1차 Imbalanced 중량은 휠 밸런스 측정기에서 필요로 하는 고정식 중량체(납) 필요량이며, 휠 부의 좌.우측의 소요량을 합산한 값이고;The primary imbalanced weight is a fixed weight (lead) required amount required by the wheel balance meter, and is a sum of the requirements of the left and right sides of the wheel part;

2차 Imbalanced 중량은 1차 평가 후, 2시간 동안 방치한 후에 재차 평가를 실시한 결과이며;The second imbalanced weight is the result of evaluation again after being left for 2 hours after the first evaluation;

마찰대전시간은 타이어의 인너라이너부와 밸런싱 비드간 대전효과에 의해 입자가 표면에 붙어있는 시간을 의미하며, 이 시간이 길어야만 차량의 정차 및 재출발 시에 밸런싱을 맞추기 위해 다시 분표되어야 하는 문제를 줄일 수 있다. 평가는 30㎝ 크기의 투명 타이어 모형을 제작하여 30km/h의 속도로 10분간 구동 후에 각 입자들이 지면에 떨어지는 시간을 측정하였다.The frictional charging time means the time when the particles are stuck to the surface by the charging effect between the inner liner of the tire and the balancing bead, and this time should be long to solve the problem that needs to be re-sorted to balance the vehicle when stopping and restarting the vehicle. Can be reduced. The evaluation was performed by making a 30 cm transparent tire model and measuring the time for each particle to fall to the ground after driving for 10 minutes at a speed of 30 km / h.

[표 1] 타이어용 밸런싱 비드에 의한 밸런싱 효과 실험[Table 1] Balancing Effect Experiment by Balancing Bead for Tire

Figure 112007086076435-PAT00003
Figure 112007086076435-PAT00003

상기 표 1을 보면 실시예 1 및 실시예 2는 기본적으로 수분 흡착량이 표면처리가 되지 않은 비드보다 크게 줄었음을 확인하였으며, 궁극적으로 타이어의 balancing 효과에서도 크게 유리한 결과를 보였다. Looking at the Table 1, Example 1 and Example 2 was confirmed that the amount of water adsorption basically reduced than the beads that are not surface treatment, ultimately showed a significantly advantageous result in the balancing effect of the tire.

특히, 실시예 1의 경우는 고속밸런스 평가결과 완벽한 밸런싱 제어 효과를 나타내었다. 또한, 비드가 없거나 표면처리를 하지 않는 비드를 넣은 타이어의 경우 2차 고속밸런스 평가시에 밸런싱 값이 변한 것을 확인할 수 있는데 실시예에서는 그 값이 변화가 없음을 알 수 있었다. 이는 제어상태가 지속적으로 유지됨을 나타낸 것이다.In particular, in the case of Example 1, the results of the high speed balance showed perfect balancing control effect. In addition, it can be seen that the balancing value was changed in the second high-speed balance evaluation in the case of tires without beads or surface treatments, but the value was not changed in the examples. This indicates that the control state is maintained continuously.

실시예 1을 넣은 타이어가 실제 차량에 취부된 상태에서 고속밸런스를 측정 하는 모습을 도 6에 나타내었으며, 이 때 실시예 1을 적용한 경우, imbalance 양이 '영'이됨을 알 수 있었다. 6 shows a state in which the high-speed balance is measured in a state in which the tire containing Example 1 is mounted on an actual vehicle, and when Example 1 is applied, the imbalance amount is 'zero'.

또한, 도 7에서는 주행 후 실시예 1을 적용한 타이어를 탈착해서 내부에서 타이어용 밸런싱 비드가 어떠한 상태로 존재하는지에 대한 실제 사진을 나타내었으며, 타이어의 최적 밸런스를 제어하기 위해 비드가 타이어의 인너라이너부분에 접촉하여 장시간 분포하고 있는 모습을 확인 할 수 있었다.In addition, FIG. 7 shows the actual picture of the state in which the balancing bead for the tire exists in the interior by detaching the tire according to the first embodiment after driving, and the inner liner of the tire is used to control the optimum balance of the tire. It was able to confirm that it was distributed for a long time by touching the part.

[실험예 2]Experimental Example 2

상기 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2의 타이어용 밸런싱 비드를 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The tire balancing bead of Example 1, Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 and the results are shown in Table 2 below.

[표 2] 혼합물의 비율에 따른 밸런싱 효과 실험.TABLE 2 Balancing effect experiment according to the proportion of the mixture.

Figure 112007086076435-PAT00004
Figure 112007086076435-PAT00004

상기 실험예에 의하면, 혼합물의 혼합비율에 따라 성능의 최적화가 이뤄짐을 알 수 있었다. 비율의 범위를 벗어난 경우인 비교예 1 및 비교예 2에서는 각각 수분흡착도가 표면처리하지 않은 유리비드에 비해서는 크게 감소한 반면 실시예에 비해서는 증가한 경향이며, 타이어의 balancing 효과에 있어서도 1, 2차 imbalanced 중량의 변화를 보였다.According to the experimental example, it can be seen that the optimization of the performance is achieved according to the mixing ratio of the mixture. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which are out of the range of the ratio, the water adsorption degree is significantly decreased compared to the glass beads which are not surface-treated, respectively, but it tends to increase compared to the Examples. The tea showed a change in imbalanced weight.

[실험예 3]Experimental Example 3

실시예 1의 타이어용 밸런싱 비드를 사용한 경우와 통상적으로 실시중인 납부착으로 밸런싱을 맞춘 타이어와의 실제 연비절감 및 타이어의 마일리지 향상 결과를 실험하여 하기 표 3에 나타내었다. In the case of using the balancing bead for the tire of Example 1 and the actual fuel economy and the tire mileage improvement results with the tire that is balanced by the usual soldering is shown in Table 3 below.

실험에 사용된 차량은 15톤 카고트럭을 사용하였고 타이어는 12R22.5를 사용하였으며, 각각 4대의 트럭을 통하여 170,000Km를 주행한 결과를 측정한 후 평균값을 구하여 표 3에 나타내었다.The vehicle used for the experiment was used a 15 ton cargo truck and tires 12R22.5, and the average value was obtained after measuring the results of driving 170,000 km through four trucks, respectively.

하기 표에서 마모지수는 170,000km 주행 후, 트레드의 패턴의 잔량(skid depth)을 측정하여 지수화 한 값으로 높을수록 유리한 결과이다.In the following table, the wear index is 170,000 km after driving, the value of the tread pattern (skid depth) of the tread, the higher the value, the more favorable results.

[표 3] 실차평가 실험[Table 3] Actual Vehicle Evaluation Experiment

Figure 112007086076435-PAT00005
Figure 112007086076435-PAT00005

실험결과, 본 발명의 타이어용 밸런싱 비드를 사용한 차량에서는 8%의 연비절감 및 30%의 타이어 수명향상을 획득하였다.As a result of the experiment, in the vehicle using the balancing bead for tires of the present invention, fuel economy of 8% and tire life improvement of 30% were obtained.

본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드을 타이어에 사용할 경우 8%의 연비절감 및 30%의 타이어 수명향상을 획득할 수 있으며, 이는 국내의 경우 연간 약 60조원 이상의 경제적 절감효과를 가져올 수 있다.When the balancing beads for tires according to the present invention are used for tires, fuel economy of 8% and tire lifespan of 30% can be obtained, which can bring about economic savings of about 60 trillion won per year in Korea.

도 1은 본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드가 타이어의 인너라이너부와 접촉하는 그림이다.1 is a diagram in which a balancing bead for a tire according to the present invention contacts the innerliner portion of a tire.

도 2는 실시예 1에 따른 타이어용 밸런싱 비드 표면 상태를 나타낸 그림이다.2 is a view showing the surface of the balancing bead for tires according to the first embodiment.

도 3은 반응여부를 확인한 시차주사열량계의 평가 결과이다.3 is an evaluation result of the differential scanning calorimeter confirming the reaction.

도 4는 일반적인 타이어의 이상마모 현상 발생을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing occurrence of abnormal wear of a general tire.

도 5는 일반적인 타이어 내외부의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the inside and outside of a general tire.

도 6은 실제 차량에 타이어가 취부된 상태에서 고속밸런스를 측정하여 밸런스가 영을 나타내는 사진이다.6 is a photograph showing a balance of zero by measuring a high speed balance in a state where a tire is mounted on an actual vehicle.

도 7은 주행 후 본 발명에 따른 타이어용 밸런싱 비드의 분포를 보여주는 타이어의 내부 사진이다.Figure 7 is a picture of the inside of the tire showing the distribution of the balancing bead for the tire according to the invention after running.

1 : 타이어 내부의 인너라이너면1: Inner liner inside the tire

2 : 타이어용 밸런싱 비드2: Balancing Bead for Tire

(a) 표면처리이전의bead, (b) 표면처리에 의해 코팅된 부위, (c) 편마모된 위치에 제어를 위해 상대적으로 많은 분포를 하는 타이어용 밸런싱 비드  (a) bead prior to surface treatment, (b) coated surface by surface treatment, (c) balancing beads for tires having a relatively large distribution for control at the unweared position

3 : 타이어 외부의 트레드3: tread outside the tire

4 : 이상마모가 발생된 타이어의 트레드면4: Tread surface of tire with abnormal wear

5 : 고속밸런스 평가 사진5: High Speed Balance Evaluation Picture

Claims (17)

하기 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 혼합반응한 혼합반응물을 비드(bead)에 표면나노코팅하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.Balancing beads for tires, characterized in that the surface nano-coating a mixed reactant mixed with the compound of Formula 1 and Formula 2 on the beads (bead). [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007086076435-PAT00006
Figure 112007086076435-PAT00006
[화학식 2][Formula 2]
Figure 112007086076435-PAT00007
Figure 112007086076435-PAT00007
[상기 R1, R2는 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알킬렌, 양말단에 산소 또는 황원자로 치환된 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알킬렌 및 양말단에 산소 또는 황원자로 치환된 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C12)알콕시(C1~C12)알킬렌, 지방족 또는 지환족(C5~C12)아릴렌이고, R3~R8은 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬, 지방족 또는 지환족(C5~C12)아릴이며, R9~R12는 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 (C1~C30)알킬 및 (C6~C30)아릴이다][Wherein R 1 , R 2 are the same or independent linear or branched saturated or unsaturated (C 1 ~ C 12 ) alkylene, linear or branched saturated or unsaturated (C 1 ~ C 12) alkylene and the saturation of the linear or branched, substituted with an oxygen or a sulfur atom at both terminals or unsaturated (C 1 ~ C 12) alkoxy (C 1 ~ C 12) alkylene, aliphatic or cycloaliphatic (C 5 ~ C 12 ) arylene, R 3 ~ R 8 is the same or independent linear or branched (C 1 ~ C 12 ) alkyl, aliphatic or cycloaliphatic (C 5 ~ C 12 ) aryl, R 9 ~ R 12 is the same or independent linear or branched saturated or unsaturated (C 1 -C 30 ) alkyl and (C 6 -C 30 ) aryl]
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화학식 1의 화합물은 R1, R2가 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬렌이고, R3~R8은 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬이며, 상기 화학식 2의 화합물은 R9~R12가 동일하거나 서로 독립적인 선형 또는 분지형의 (C1~C12)알킬인 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The compound of Formula 1 is a linear or branched (C 1 ~ C 12 ) alkylene R 1 , R 2 are the same or independent of each other, R 3 ~ R 8 is the same or independent linear or branched ( C 1 ~ C 12 ) alkyl, wherein the compound of formula 2 is a balancing bead for tires, characterized in that R 9 ~ R 12 is the same or independent linear or branched (C 1 ~ C 12 ) alkyl. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 화학식 1의 화합물은 R1, R2가 프로필렌기이고, R3~R8은 에틸기이며, 상기 화학식 2의 화합물은 R9~R12가 에틸기인 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The compound of Formula 1 is R 1 , R 2 is a propylene group, R 3 ~ R 8 is an ethyl group, the compound of Formula 2 is a balancing bead for tires, characterized in that R 9 ~ R 12 is an ethyl group. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물은 각각의 비율이 3:7~4:6으로 혼합반응하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The compound of Formula 1 and Formula 2 is a balancing bead for the tire, characterized in that the mixing reaction of each ratio of 3: 7 to 4: 6. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 혼합반응은 항온 및 상대습도 20~30%의 항습이 이루어진 상태에서 150~160℃, 0.3~1시간동안 혼합반응하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The mixing reaction is a balancing bead for tires, characterized in that the mixing reaction for 150 ~ 160 ℃, 0.3 ~ 1 hour in a constant temperature and a relative humidity of 20-30%. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표면나노코팅은 화학식 1과 화학식 2의 혼합반응물을 65~75℃의 배기가 가능한 오븐에서 교반법(stirring)에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The surface nano-coating is a balancing bead for the tire, characterized in that the coating of the reaction mixture of the formula (1) and (2) by the stirring method (stirring) in an oven capable of exhausting 65 ~ 75 ℃. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 표면나노코팅은 화학식 1과 화학식 2의 혼합반응물이 비드에 대하여 0.01~0.05 wt%로 코팅되는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The surface nano-coating is a balancing bead for the tire, characterized in that the mixed reactants of the formula (1) and (2) is coated with 0.01 ~ 0.05 wt% based on the beads. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 표면나노코팅에 의해 비드에 코팅된 코팅막의 두께는 100~200nm인 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.Balancing beads for tires, characterized in that the thickness of the coating film coated on the beads by the surface nano-coating is 100 ~ 200nm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비드(bead)는 차량의 주행시 고속의 회전에 의한 원심력으로 타이어 내부에서 자유롭게 움직일 수 있는 원형, 타원형, 요철형, 및 다면체(n=12~1,000)에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The bead (bead) is a tire, characterized in that any one selected from circular, oval, uneven, and polyhedron (n = 12 ~ 1,000) that can move freely inside the tire by the centrifugal force of the high speed rotation of the vehicle running Balancing Beads. [n은 다면체의 면의 갯수이다][n is the number of faces of the polyhedron] 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 비드(bead)는 유리, 세라믹, 알루미늄, 스틸, 및 나무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이상의 물질이며, 하이드록시기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드.The bead (bead) is one or more materials selected from the group consisting of glass, ceramic, aluminum, steel, and wood, balancing bead for the tire, characterized in that it comprises a hydroxyl group. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 타이어용 밸런싱 비드는 0.1~5.0mm의 평균입경을 가지는 것을 특징으로 타이어용 밸런싱 비드.The balancing bead for the tire, characterized in that it has an average particle diameter of 0.1 ~ 5.0mm. a) 상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 혼합반응하여 혼합반응물을 제조하는 단계; 및a) preparing a mixed reactant by mixing a compound of Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2; And b) 상기 혼합반응물을 교반법으로 비드(bead)에 표면처리하여 표면나노코팅하는 단계; b) surface nanocoating the surface of the mixed reactant with beads by stirring; 를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드의 제조방법.Method for producing a balancing bead for a tire, characterized in that comprising a. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 a) 단계에서 화학식 1과 화학식 2의 화합물은 각각의 비율이 3:7~4:6로 혼합반응하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드의 제조방법.In the step a), the compound of Formula 1 and Formula 2 is a method of producing a balancing bead for the tire, characterized in that the mixing reaction of each ratio of 3: 7 ~ 4: 6. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 a) 단계에서 혼합반응은 항온 및 상대습도 20~30%의 항습이 이루어진 상태에서 150~160℃, 0.3~1시간동안 혼합반응하는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸 런싱 비드의 제조방법.Mixing in the step a) is a method for producing a balancing bead for the tire, characterized in that the reaction mixture for 150 ~ 160 ℃, 0.3 ~ 1 hour in a constant temperature and a relative humidity of 20-30%. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 b) 단계에서 상기 표면나노코팅은 혼합반응물을 65~75℃의 배기가 가능한 오븐에서, 비드에 대하여 0.01~0.05 wt%로 코팅되는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드의 제조방법.The surface nano-coating in step b) is a method for producing a balancing bead for the tire, characterized in that the coating is coated with 0.01 ~ 0.05 wt% relative to the bead in an oven capable of exhausting the reaction mixture of 65 ~ 75 ℃. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 b) 단계에서 비드는 차량의 주행시 고속의 회전에 의한 원심력으로 타이어 내부에서 자유롭게 움직일 수 있는 원형, 타원형, 요철형, 및 다면체(n=12~1000)에서 선택되는 어느하나이고, 유리, 세라믹, 알루미늄, 스틸, 및 나무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이상의 물질이며, 하이드록시기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 타이어용 밸런싱 비드의 제조방법.In step b), the bead is any one selected from round, oval, uneven, and polyhedrons (n = 12 to 1000) that can move freely inside the tire by centrifugal force due to high speed rotation of the vehicle, and glass and ceramics. , Aluminum, steel, and wood, any one or more materials selected from the group consisting of, a method for producing a balancing bead for tires, characterized in that it comprises a hydroxyl group. [n은 다면체의 면의 갯수이다][n is the number of faces of the polyhedron] 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 타이어용 밸런싱 비드는 0.1~5.0mm의 평균입경을 가지는 것을 특징으로 타이어용 밸런싱 비드의 제조방법.The tire balancing bead is a manufacturing method of the balancing bead for the tire, characterized in that it has an average particle diameter of 0.1 ~ 5.0mm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110696641A (en) * 2019-10-17 2020-01-17 贵州电网有限责任公司 Automobile charging device

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