KR100915460B1 - 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용고무조성물 - Google Patents

탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용고무조성물

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Abstract

본 발명은 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블래더용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 탄소나노섬유(Carbon nanofiber, CNF)와 카본블랙(Carnon black)을 나노 크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0.5∼50중량부를 포함하는 블래더용 고무조성물에 관한 것이다.

Description

탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용 고무조성물{Bladder rubber composition comprising carbon nanofiber/carnon black nanocomposites}
본 발명은 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블래더용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 탄소나노섬유(Carbon nanofiber, CNF)와 카본블랙(Carnon black)을 나노 크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0.5∼50중량부를 포함하는 블래더용 고무조성물에 관한 것이다.
고분자인 고무는 열전도성이 매우 낮기 때문에 타이어 제조시, 가류 공정에서 타이어 외부와 내부의 온도를 상승시키기 위해 매개체를 이용하고 있다. 이때 타이어 내부에 열을 전달하기 위한 매개체로 블래더(bladder)를 사용하고 있다. 하지만 블래더는 고무조성물이기에 열전달을 원활히 하기에는 어려운 점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국특허 1999-0017265에서는 타이어 가류용 블데더 고무조성물의 열전도성을 향상하기 위하여 흑연을 첨가하였다.
또한 한국공개특허공보 2002-0073217에서는 표면적이 1000∼1250m2/g이고 DBP(Dibutyl phthalate absorption) 흡착가가 360∼460cc/100g으로서 구조가 발달한 퍼니스 카본블랙을 첨가하여 타이어 가류용 블래더 고무조성물의 열전도도성을 향상시키는 방법을 보여 주고 있다.
그리고 한국특허등록 제0635603에서는 탄소나노튜브(CNT)를 첨가하여 열전도도 향상을 꾀하였으나 고가의 탄소나노튜브 소재를 사용해야 하는 단점이 있으며 후처리가 안된 응집된 탄소나노튜브 분말은 탄소나노튜브 다발(bundles of CNT) 구조를 그대로 유지하고 있어 이의 분산성 향상을 위해서 기존의 카본블랙 배합공정에 분산 첨가제나 가공 조건 등을 변경해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 블래더용 고무조성물에 있어서, 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 첨가하여 기존의 카본블랙을 사용한 블래더 컴파운드(bladder compound)와 비교시 동등 수준의 내구성을 가지면서 열전도도를 향상시킨 블래더 고무조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 블래더용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0.5∼50중량부 포함하도록 하여 기존의 카본블랙을 사용한 블래더 컴파운드와 비교시 동등 수준의 내구성을 가지면서 열전도도를 향상시킨 블래더 고무조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더 고무는 카본블랙을 함유한 블래더 고무, 카본블랙과 탄소나노섬유가 단순히 혼합된 블래더 고무와 비교시 동등 수준 이상의 내피로성, 내굴곡성의 특성을 가지면서 열전도도가 향상된 블래더 고무조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더 고무조성물을 타이어 가류용 블래더 고무로 사용하는 경우 상기에서 언급한 바와 같이 기존의 블래더 고무에 비해 열전도도가 증가되어 타이어 가류공정의 공정성을 향상시켜 타이어의 생산성 증가에 기여할 수 있다.
도 1은 제조예에서 제조한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 표면의 FE-SEM 사진이다.
본 발명은 블래더용 고무조성물에 있어서, 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 포함하는 블래더용 고무조성물을 나타낸다.
본 발명은 블래더용 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0.5∼50중량부 포함하는 블래더용 고무조성물을 나타낸다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 합성고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 둘 이상의 합성고무가 소정의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 일예로 두 종류의 서로 다른 합성고무가 0.5:9.5∼9.5:0.5의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 0.5:9.5∼9.5:0.5의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무, 네오프렌 고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에서 원료고무는 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 이소부틸 이소프렌 고무(isoprene rubber), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(ethylene propylene diene rubber), 할로부틸 고무(halobutyl rubber), 클로로부틸 고무(chlorobutyl rubber), 브로모부틸 고무(bromobutyl rubber) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에 있어서, 탄소나노섬유/카본블랙 복합재는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼50중량부를 사용할 수 있다. 본 발명의 블래더용 고무조성물에서 탄소나노섬유/카본블랙 복합재를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 원하는 열전도도 개선 효과를 나타내지 못할 가능성이 있으며, 50중량부를 초과하여 사용할 경우에는 고무조성물의 기계적 물성이 하락할 가능성이 있다. 따라서 본 발명의 블래더용 고무조성물에 있어서, 탄소나노섬유/카본블랙 복합재는 원료고무 100중량부에 대하여 0.5∼50중량부를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 블래더용 고무조성물에 있어서, 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재는 하기의 방법에 의해 제조한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재는
(1)카본블랙 입자 위에 탄소나노섬유 성장 촉매를 혼합하여 분산시키고 고정화하는 단계,
(2)탄소나노섬유 성장 촉매가 분산된 카본블랙에 탄소소스가스를 공급하고 반응시켜 상기 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조할 수 있다.
상기에서 카본블랙은 타이어 관련 분야에서 충전제로 사용할 수 있는 것을 사용할 수 있다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 40∼80mg/g인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 카본블랙은 DBP흡착가가 100∼130cc/100g인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 40∼80mg/g이고, DBP흡착가가 100∼130cc/100g인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 카본블랙 위에 성장된 탄소나노섬유는 헤링본(herringbone) 구조, 플레이트릿(platelet) 구조 또는 튜블라(tubelar) 구조를 갖을 수 있다.
상기 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 제조시 카본블랙 입자 위의 탄소나노섬유 성장 촉매 고정화는 카본블랙 위에 탄소나노섬유 성장 촉매를 졸-겔 공정, 침전법, 수열반응법, 메카노케미칼반응(mechanochemical reaction), 볼밀, 분무 열분해법 또는 분무건조법을 사용하여 카본블랙 100중량부에 대하여 0.1∼50중량부의 촉매를 혼합하고 100∼1000℃의 온도와 비활성 분위기하의 열처리를 통해 실시할 수 있다.
상기 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 제조시 카본블랙 입자 위의 탄소나노섬유 성장 촉매 고정화는 카본블랙 위에 탄소나노섬유 성장 촉매를 졸-겔 공정, 침전법, 수열반응법, 메카노케미칼반응(mechanochemical reaction), 볼밀, 분무 열분해법 또는 분무건조법을 사용하여 카본블랙 100중량부에 대하여 0.1∼50중량부의 촉매를 혼합하고 100∼800℃의 온도와 비활성 분위기하의 열처리를 통해 실시할 수 있다.
상기 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 제조시 카본블랙 입자 위의 탄소나노섬유 성장 촉매 고정화에 있어서, 비활성 분위기는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 중에서 선택된 어느 하나 이상의 비활성 가스를 사용할 수 있다.
상기 카본블랙 입자 위의 탄소나노섬유 성장 촉매 고정화에 있어서 촉매의 분산을 균일하게 하기 위하여 카본블랙과 탄소나노섬유 성장 촉매를 혼합시 초음파 처리를 추가로 더 실시할 수 있다. 이때 초음파 처리 공정은 40∼50Hz 진동수로 5∼30분 동안 실시할 수 있다.
상기 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 제조시 탄소나노섬유 성장용 촉매는 금속 또는 금속화합물을 사용할 수 있다.
상기에서 탄소나노섬유 성장 촉매용 금속은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 지르코놈(Zr), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 탄소나노섬유 성장 촉매용 금속화합물은 금속 알콕사이드(metal alkoxide), 금속 옥사이드(metal oxide), 금속 클로라이드(metal chloride), 금속 나이트레이트(metal nitrate), 금속 카보네이트(metal carbonate) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때 상기 금속 알콕사이드, 금속 옥사이드, 금속 클로라이드, 금속 나이트레이트, 금속 카보네이트에서 금속은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 지르코놈(Zr), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속을 사용할 수 있다.
상기에서 탄소나노섬유 성장 촉매가 분산된 카본블랙 위에 탄소나노섬유의 성장을 위한 탄소소스가스를 공급하고, 400∼800℃에서 1분∼2시간 동안 반응시켜 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장시켜 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 제조할 수 있다. 이때 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에서 탄소나노섬유의 성장량은 카본블랙 100중량부에 대하여 2∼200중량부가 되도록 실시할 수 있다.
상기에서 탄소나노섬유 성장 촉매가 분산된 카본블랙 위에 탄소나노섬유의 성장을 위한 탄소소스가스를 공급하고, 450∼700℃에서 5분∼1시간 동안 반응시켜 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장시켜 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 제조할 수 있다. 이때 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에서 탄소나노섬유의 성장량은 카본블랙 100중량부에 대하여 2∼200중량부가 되도록 실시할 수 있다.
상기 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에서 탄소나노섬유의 성장량을 카본블랙 100중량부에 대하여 2∼200중량부가 되도록 실시함에 있어, 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에서 탄소나노섬유의 성장량이 카본블랙 100중량부에 대하여 2중량부 미만인 경우에는 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재로부터 기대되는 물성의 발현이 어려우며, 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에서 탄소나노섬유의 성장량이 카본블랙 100중량부에 대하여 200중량부 초과하는 경우 카본블랙 위에 다량으로 성장된 탄소나노섬유로 인해서 분산에 어려움이 있다.
상기 탄소소스가스의 공급은 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장에 사용되는 반응기의 크기에 따라 조절할 수 있다. 일예로 반응기의 부피가 1리터(L)인 경우 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장시키기 위한 탄소소스가스의 공급은 1ml/min∼100ml/min으로 반응기에 공급할 수 있다.
상기에서 탄소소스가스는 메탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌 중에서 선택된 어느 하나 이상의 가스를 사용할 수 있다.
상기에서 탄소소스가스는 메탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌의 군에서 선택된 어느 하나 이상의 가스와 수소가스로 이루어지는 수소함유혼합가스를 사용할 수 있다. 이때 메탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌의 군에서 선택된 어느 하나 이상의 가스와 수소가스가 1:9 내지 9:1의 부피비로 이루어지는 수소함유혼합가스를 사용할 수 있다.
본 발명의 블래더 고무조성물에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 타이어 고무조성물을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 블래더 고무조성물이 바람직함을 알 수 있었다.
본 발명의 블래더 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 이외에 종래 타이어 고무조성물에 사용되는 보강제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
이하 본 발명을 다음의 제조예, 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<제조예> 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재의 제조
비이커에 요오드 흡착가가 65±1mg/g이고, DBP흡착가가 120±2cc/100g인 카본블랙 10g, 카본블랙 100중량부에 대하여 1중량부의 니켈나이트레이트(Ni(NO3)2 6H2O)염을 증류수 500ml에 첨가하고 1시간 동안 마그네틱 스터러(magnetic stirrer)를 사용하여 혼합하였다.
상기에서 제조된 혼합물을 45Hz 진동수로 10분 동안 초음파 처리를 실시 한 다음 30분간 마그네틱 스티러(magnetic stirrer)로 혼합하여 카본블랙 위에 니켈나이트레이트를 성장시켰다.
상기 카본블랙 위의 니켈나이트레이트 내의 수분은 회전식 증류장치를 사용하여 1차로 제거한 후 110℃에서 진공 건조하여 잔류 수분을 제거하였다.
진공 건조한 검은 색깔의 분말인 니켈나이트레이트가 분산된 카본블랙 5g을 석영보트에 담은 후 이를 석영 수평로에 투입하고 600℃에서 1시간 동안 탄소소스가스를 30ml/min의 유량으로 공급하고 반응시켜 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 제조하였다. 이때 탄소소스가스는 에틸렌과 수소가 1:1의 부피비로 혼합된 혼합가스를 사용하였으며 반응 후 생성물인 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재의 량은 14.8g이었다.
상기에서 제조한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재에 대해 탄소나노섬유가 나노복합화된 카본블랙 입자 표면의 FE-SEM 사진을 도 1에 나타내었다.
<실시예 1>
천연고무 70중량부 및 클로로부틸 고무 30중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 30중량부, 아세틸렌블랙 30중량부, 공정조제(STRUKTOL-40MS) 5중량부, 스테아린산 2중량부, 파라핀오일 5중량부, 왁스 2중량부, 산화아연 5중량부, 레진(SP-1045) 7중량부 및 상기 제조예에서 얻은 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 5중량부를 밴버리 믹서에서 배합하여 고무배합물을 얻었다.
상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 2중량부, 가류촉진제(CZ) 1.5중량부를 첨가하고 160℃에서 30분 동안 가류하여 고무시편을 제조하였다.
상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 70±1mg/g이고 DBP흡착가가 110±2cc/100g인 것을 사용하였다.
하기 표 1에 상기 고무성분의 조성을 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
제조예에서 얻은 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 10중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예 1>
탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<비교예 2>
탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 사용하지 않고, 탄소나노섬유 및 카본블랙 단순 혼합물 10중량부를 더 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무시편을 제조하였다.
상기에서 탄소나노섬유 및 카본블랙의 단순 혼합물은 두 소재를 무게비 50:50으로 평량한 후 반바리 믹서를 사용하여 50rpm으로 20분간 혼합한 것을 사용하였다.
상기 탄소나노섬유 및 카본블랙의 단순 혼합물에서 카본블랙은 요오드 흡착가가 70±1mg/g이고 DBP흡착가가 110±2cc/100g인 것을 사용하였다.
상기 탄소나노섬유는 석영 수평로에서 600℃에서 1시간 동안 에틸렌과 수소가 1:1의 부피비로 혼합된 탄소소스가스를 30ml/min의 유량으로 공급하고 반응시켜 제조한 것을 사용하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성(단위 : 중량부)
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
원료고무 100 100 100 100
카본블랙 30 30 30 30
탄소나노섬유/카본블랙 단순 혼합물 0 10 0 0
아세틸렌블랙 30 30 30 30
공정조제(STRUKTOL-40MS) 5 5 5 5
스테아린산 2 2 2 2
파라핀오일 6 6 6 6
왁스 3 3 3 3
탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0 0 5 10
레진(SP-1045) 7 7 7 7
산화아연 5 5 5 5
유황 2 2 2 2
가류촉진제(CZ) 1.5 1.5 1.5 1.5
<시험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300％ 모듈러스, 인장강도, 신장율 등의 물성과 내피로성, 내굴곡성, 열전도성에 대한 특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예 고무시편의 물성
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
물성 경도 100 100 101 102
300％ 모듈러스 100 98 102 104
인장강도 100 95 102 103
신장율 100 93 101 100
내피로성 F.T.F 100 97 102 100
내굴곡성 DMFC 100 100 101 100
열전도성 Heat Conductivity 100 100 117 130
*상기 표 2에서 비교예2, 실시예1, 실시예2의 물성에 대한 수치는 비교예1의 수치를 100으로 하였을 때 환산하여 나타낸 상대적인 값으로서, 수치가 높을수록 물성이 우수함을 의미한다.
*F.T.F(Fatigue to Fatigue): ASTM D430-73 방법을 사용하여 시험한 것으로서 반복피로를 통해 시편이 끊어지기까지의 피로싸이클을 측정함.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 블래더용 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 하기 (1)단계 및 (2)단계로부터 얻을 수 있는 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재 0.5∼50중량부를 포함하는 블래더용 고무조성물.
    (1)카본블랙 입자 위에 금속 또는 금속화합물의 탄소나노섬유 성장 촉매를 카본블랙 100중량부에 대하여 0.1∼50중량부 첨가하고 혼합하여 분산시키고 100∼1000℃의 온도와 비활성 분위기하의 열처리를 통해 고정화하는 단계,
    (2)탄소나노섬유 성장 촉매가 분산된 카본블랙에 탄소소스가스를 공급하고 반응시켜 상기 카본블랙 위에 탄소나노섬유를 성장시켜 탄소나노섬유와 카본블랙을 나노크기로 복합화한 탄소나노섬유/카본블랙 나노복합재를 얻는 단계.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 원료고무는 천연고무, 합성고무 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  4. 제1항에 있어서, 원료고무는 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 이소부틸 이소프렌 고무(isoprene rubber), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(ethylene propylene diene rubber), 할로부틸 고무(halobutyl rubber), 클로로부틸 고무(chlorobutyl rubber), 브로모부틸 고무(bromobutyl rubber) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  5. 제1항에 있어서, 탄소소스가스는 메탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌 중에서 선택된 어느 하나 이상의 가스를 사용하거나 또는 메탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 가스와 수소가스가 1:9 내지 9:1의 부피비로 혼합된 혼합가스인 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  6. 제1항에 있어서, 카본블랙은 요오드 흡착가가 40∼80mg/g이고, DBP흡착가가 100∼130cc/100g인 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  7. 제1항에 있어서, 탄소나노섬유는 헤링본(herringbone) 구조, 플레이트릿(platelet) 구조 또는 튜블라(tubelar) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, (2)단계에서의 반응은 400∼800℃에서 1분∼2시간 동안 하여 탄소나노섬유의 성장량이 카본블랙 100중량부에 대하여 2∼200중량부가 되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 카본블랙 입자 위에 탄소나노섬유 성장 촉매를 혼합시 초음파 처리를 추가로 더 실시하되, 상기 초음파 처리 공정은 40∼50Hz 진동수로 5∼30분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
  12. 제1항에 있어서, 금속은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 블래더용 고무 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 금속화합물은 금속 알콕사이드, 금속 옥사이드, 금속 클로라이드, 금속 나이트레이트, 금속 카보네이트 중에서 선택된 어느 하나 이상이되, 상기 금속화합물에서 금속은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 지르코놈(Zr), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 납(Pb) 또는 인듐(In)인 것을 특징으로 하는 블래더용 고무조성물.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101140184B1 (ko) * 2009-12-23 2012-05-02 한국타이어 주식회사 타이어 가류 블래더용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 블래더
KR101499214B1 (ko) * 2012-12-17 2015-03-05 현대자동차주식회사 내열성 및 방진 특성이 향상된 구동계 방진 고무 조성물
KR20220169201A (ko) * 2021-06-18 2022-12-27 넥센타이어 주식회사 Rfid용 타이어 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101557461B1 (ko) * 2013-11-28 2015-10-06 한화케미칼 주식회사 타이어 큐어링 블래더 및 이의 제조 방법
KR101667354B1 (ko) 2015-06-01 2016-10-18 금호타이어 주식회사 비표면적의 향상을 통한 고열전도도의 타이어 가류용 블래더 고무 조성물
KR102463183B1 (ko) * 2016-12-14 2022-11-03 현대자동차 주식회사 수소 저장 복합재 및 그 제조 방법
CN115726187A (zh) * 2021-08-31 2023-03-03 中国石油化工股份有限公司 一种纤维复合材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030062482A (ko) * 2002-01-17 2003-07-28 (주)케이에이치 케미컬 탄소나노튜브를 강화제로 포함하는 고무 조성물 및 이의제조방법
JP2004231861A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Nissin Kogyo Co Ltd トレッドゴムおよび空気入りタイヤ
JP2006117877A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Bridgestone Corp 易分解性ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ
KR100705783B1 (ko) * 2005-10-31 2007-04-10 금호타이어 주식회사 나노섬유가 함유된 타이어 트레드 고무조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030062482A (ko) * 2002-01-17 2003-07-28 (주)케이에이치 케미컬 탄소나노튜브를 강화제로 포함하는 고무 조성물 및 이의제조방법
JP2004231861A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Nissin Kogyo Co Ltd トレッドゴムおよび空気入りタイヤ
JP2006117877A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Bridgestone Corp 易分解性ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ
KR100705783B1 (ko) * 2005-10-31 2007-04-10 금호타이어 주식회사 나노섬유가 함유된 타이어 트레드 고무조성물

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101140184B1 (ko) * 2009-12-23 2012-05-02 한국타이어 주식회사 타이어 가류 블래더용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 블래더
KR101499214B1 (ko) * 2012-12-17 2015-03-05 현대자동차주식회사 내열성 및 방진 특성이 향상된 구동계 방진 고무 조성물
KR20220169201A (ko) * 2021-06-18 2022-12-27 넥센타이어 주식회사 Rfid용 타이어 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어
KR102533617B1 (ko) 2021-06-18 2023-05-18 넥센타이어 주식회사 Rfid용 타이어 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어

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