KR102025298B1 - Conductive hydrophilic tire composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카르복실화-아크릴로니트릴-부타디엔 고무(XNBR), 플루오로 탄성중합체(FKM), 및 에피클로로히드린 폴리에틸렌옥시드 알릴 글리시딜 에테르(GECO)로부터 선택된 1종 이상의 극성 고무와 특정 수-팽창 물질을 포함하는 전도성 친수성 타이어 조성물을 제공함으로써 지하의 결함으로부터 생성된 전류를 쉽게 통과시켜 누전 센서가 누전원을 감지할 수 있다. The present invention relates to one or more polar rubbers selected from carboxylated-acrylonitrile-butadiene rubber (XNBR), fluoro elastomers (FKM), and epichlorohydrin polyethyleneoxide allyl glycidyl ether (GECO). By providing a conductive hydrophilic tire composition comprising a water-expandable material, a ground fault sensor can sense a ground fault by easily passing a current generated from an underground defect.
Description
본 발명은 타이어 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전도성 친수성 타이어 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to tire compositions, and more particularly to conductive hydrophilic tire compositions.
지하에 매설된 케이블로부터의 누전은 진단되고 수리되지 않으면 환경에 위협을 줄 수 있다. 특히 누전은 갑작스런 인간/동물의 감전을 발생시켜 죽음에 이르게 할 수 있고, 매설된 전기 시스템을 완전히 손상시킬 수도 있다(Norell et al., Trans. ASAE, 26(1983), 제1506 내지 1511면, Appleman et al., Journal of Dairy Science, 68(1985), 제1554 내지 1567면 및 USDA 핸드북 제696면). 누전의 원인을 보면 전선로 자체의 손상 따른 누전, 나무 뿌리나 전선로의 노화에 따른 손상에 의한 누전, 시공 불량에 의한 누전 등을 들 수 있으며, 대부분의 누전은 지중 매설 구간에서 발생된다. 지중에 매설된 전선로는 항상 지반 침하에 대한 장력 스트레스와 수시로 발생되는 굴착공사로 인한 손상의 위험이 늘 존재하게 되며, 특정 구간에서의 누전 발생으로 인한 안전사고와 간접사고의 위험성이 존재한다.A short circuit from an underground cable can pose a threat to the environment if it is not diagnosed and repaired. In particular, short circuits can cause sudden human / animal electric shock, leading to death, and completely damaging the embedded electrical system (Norell et al., Trans. ASAE, 26 (1983), pages 1506-1511, Appleman et al., Journal of Dairy Science, 68 (1985), pages 1554-1567 and USDA Handbook page 696). The causes of a short circuit include a short circuit due to damage of the cable line itself, a short circuit due to damage caused by tree roots or wire aging, and a short circuit due to poor construction. Most short circuits occur in underground burial sections. There is always a risk of damage caused by tension stress and frequent excavation work on underground settlements, and there is a risk of safety accidents and indirect accidents due to short circuits in certain sections.
그런데 일반적으로 지면상의 노출이 바람직하지 않아 선택적으로 지중 설치된 전선 케이블의 경우 케이블의 누전 발생시, 비가시성과 적합한 가용장비의 미비로 인해 누전 위치를 정확히 찾아낼 수 없어 누전이 의심되는 케이블을 전면 교체하는 작업으로 보수되어 왔다. 그 일례로서 가로등용 지중매설 전선의 누전발생시 메가 테스터기로 누전 여부를 확인한 후 관련 테스터 장비로 누전 케이블의 한끝에서 시작하여 케이블 끝까지 누전선을 탐사해야 하는 어려움이 있었고, 그 경로의 정확성이 떨어져 방향설정에 혼선을 가져왔으며, 이는 손상되지 않은 전선까지 교체가 되므로 비경제적이고 비합리적인 작업으로 인해 많은 물질적, 시간적 손실을 가져오는 문제점이 있었다. However, in general, when ground leakage occurs in the case of an electric cable installed under the ground because the exposure on the ground is not desirable, it is impossible to pinpoint the electric leakage position due to invisibility and lack of suitable equipment. It has been repaired by work. As an example, when there is a short circuit in the underground cable for streetlights, a short tester checks whether there is a short circuit and then, with the relevant tester equipment, there is a difficulty in exploring the short circuit from one end of the ground fault cable to the end of the cable. It has caused confusion, and since it is replaced by an undamaged wire, there is a problem that a lot of material and time loss due to uneconomical and irrational work.
이를 해결하기 위해 효율적으로 누전점을 탐지하는 여러 방법들이 소개되고 있으나 그 효율성과 실효성을 가지지 못했다. 예를 들어 미국 농림부에서 발간한 SDA 핸드북 제696면에 소개된 적외선 탐지 방법은 온도 기록 분석을 적용하여 누전을 탐지하는 방법은 측정된 온도 기록 분석을 할 수 있는 상당한 전문가가 필요하다는 문제점이 있었고, 비교적 최근 기술인 미국 특허 제5352984호에 기술된 TDR(Time Domain Reflectometry)은 지하 누전을 추적하고 탐지할 수 있는 기술이지만 사용하기가 어렵고 시간 소요가 많이 되었으며 측정 결과가 부정확하다는 단점이 있었다. PCT 국제 공개 공보 제2015076555호에서는 전압 감지 전자기 센서에 연결된 금속 고리와 소수성 섬유 물질로 강화된 이동식 타이어를 통해 지하 누전원을 찾는 방법을 소개하고 있다. 위 발명에서는 금속 전극을 감싸는 섬유 물질은 물의 공급으로 누전점의 지표면과 전극 사이의 계면 전기 저항을 감소시키는 기술을 이용한다. 그러나 위 발명은 계면 전기 저항을 감소시킬 만큼 섬유 물질이 그 표면 상에서 물을 보유하는 것이 불가능하였고, 금속 고리 전극, 섬유물질, 및 지상과의 마찰로 인해 마모성이 심하다는 문제점이 존재하였다. 이러한 문제들은 누전점과 전극 사이에 불규칙한 전기 저항을 야기하였고, 작동 동안 섬유질의 마모로 인하여 타이어/트레드의 불균형한 움직임이 나타났으며, 타이어의 소모로 인한 신호 간섭 및 신호 손실은 더욱 커져 효율성이 떨어졌다. 즉 일정한 금속 고리 전극에 연결된 타이어 및 소수성 섬유의 조합은 지하로부터의 누전을 탐지하기 위한 방안으로는 불만족스러운 실정이다. In order to solve this problem, various methods of detecting the earth leakage point have been introduced, but the efficiency and effectiveness have not been obtained. For example, the infrared detection method described in the SDA Handbook, page 696, published by the US Department of Agriculture, had a problem that the method of detecting a short circuit by applying temperature recording analysis required a considerable expert to perform the measured temperature recording analysis. The time domain reflectometry (TDR) described in US Pat. No. 5,535,842, which is a relatively recent technology, is a technique for tracking and detecting underground leakage, but it is difficult to use, time-consuming, and inaccurate. PCT International Publication No. 2015076555 describes a method for finding underground leakage through a metal ring connected to a voltage sensing electromagnetic sensor and a removable tire reinforced with hydrophobic fiber material. In the above invention, the fiber material surrounding the metal electrode uses a technique of reducing the interfacial electrical resistance between the ground surface of the earth leakage point and the electrode by supplying water. However, the above invention has not been able to retain the water on the surface of the fiber material enough to reduce the interfacial electrical resistance, and there was a problem that wear is severe due to friction with the metal ring electrode, the fiber material, and the ground. These problems caused irregular electrical resistance between the earth point and the electrode, and due to fiber wear during operation, unbalanced movement of tires / treads occurred, and signal interference and signal loss caused by tire consumption became greater, resulting in greater efficiency. fell. That is, a combination of tires and hydrophobic fibers connected to a constant metal ring electrode is unsatisfactory as a method for detecting a short circuit from the ground.
이를 해결하기 위해 본 발명자들은 신호 손실을 최소화하고 오랫동안 내구성을 갖게 하기 위해서는 금속 전극과 전기 전도성이 있으면서도 친수성이며 탄성이 있는 소재를 이용하는 것에 착안하였다. 이러한 소재로 제조된 타이어는 누전 센서에 연결되어 누전을 감지하는 이동식 트레일러로 기능할 수 있다. 이를 위해 발명자들은 광범위한 탄성 중합체에 대해 실험을 하였다. 통상적으로 타이어 제조를 위한 물질로는 천연 고무(NR)가 사용되는데 천연 고무는 최종 타이어 생성물에 높은 생강도(green strength)와 탄성을 부여하지만, NR은 NR의 골격에 존재하는 이중결합이 산화되어 분해될 수 있다는 단점이 있다(Polymer handbook. Vol. 7(1989)). 미국 특허 제006326424호는 높은 유리 전이 온도를 갖는 이소프렌-부타디엔 고무(IBR) 공중합체를 타이어 트레드용 고무에 사용하였는데, 이는 에멀전화 등을 위한 두 번째 매트릭스, 예컨대 스티렌-부타디엔 고무(SBR)가 없이도 실리카와 배합하여 사용 가능하다는 장점이 있다. 미국 특허 제2821232호는 SAF(super abrasion furnace) 카본 블랙 또는 SAP와 실리카의 조합으로만 강화된 타이어 트레드용 NR을 개시하고 있다. 그러나 당업계에 잘 알려진 바와 같이 에너지 손실을 일으키는 마모성, 견인력, 구름 저항성은 한 종류의 고무 매트릭스만 존재할 경우 더욱 불량해지기 때문에 상기 개시된 타이어 트레드용 고무는 적합하지 않았다. In order to solve this problem, the present inventors have focused on using a metal electrode and a material which is both hydrophilic and elastic while being electrically conductive in order to minimize signal loss and make it durable for a long time. Tires made of these materials can be connected to a ground fault sensor and function as a mobile trailer that detects a ground fault. To this end, the inventors experimented with a wide range of elastomers. Typically, rubber is used as a material for tire production. Natural rubber imparts high green strength and elasticity to the final tire product, but NR is oxidized by double bonds present in the backbone of NR. It can be decomposed ( Polymer handbook . Vol. 7 (1989)). U. S. Patent No. 006326424 used an isoprene-butadiene rubber (IBR) copolymer having a high glass transition temperature in a tire tread rubber, which is without the need for a second matrix for emulsification and the like, such as styrene-butadiene rubber (SBR). There is an advantage that it can be used in combination with silica. US patent 2821232 discloses NR for tire treads reinforced only with super abrasion furnace (SAF) carbon black or a combination of SAP and silica. However, the tire tread rubber disclosed above was not suitable because, as is well known in the art, the abrasion, traction, and rolling resistance causing energy loss becomes worse when only one type of rubber matrix is present.
이에 NR과 다른 합성 탄성 중합체의 블렌드, 예컨대 시스 1,4-폴리부타디엔 고무(BR), 시스 1,4-폴리이소프렌 고무(IR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴 고무(NBR), 및 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPDM) 등을 도입하고 보강재를 포함시켜 타이어의 물성의 균형을 맞추려는 시도가 있어왔다. 예컨대 보강재의 종류로는 현재까지 모노 또는 하이브리드 탄소 기재 필러, 예컨대 카본 블랙, 나노 튜브, 그래핀 등을 실란화-실리카와 조합하여 사용하는 것이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 대부분의 성분들은 극성 내지 비극성으로 다양할 수 있지만, 통상적인 타이어 트레드 조성물은 전체적으로 소수성이기 때문에 본 발명자가 추구하는 전도성 친수성 타이어에는 적합하지 않았다.Blends of NR with other synthetic elastomers such as cis 1,4-polybutadiene rubber (BR), cis 1,4-polyisoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile rubber (NBR), And attempts to balance the physical properties of the tire by introducing an ethylene-propylene copolymer (EPDM) and the like and including a reinforcing material. For example, as the type of reinforcing material, it is known that the use of mono or hybrid carbon based fillers such as carbon black, nano tubes, graphene and the like in combination with silanized silica is most effective. While most components can vary from polar to nonpolar, conventional tire tread compositions are not suitable for the conductive hydrophilic tires sought by the present inventors because they are totally hydrophobic.
전도성 친수성 타이어 조성물을 제조하기 위해서는 수-팽윤성/수분-흡수성 물질인 극성 탄성 중합체를 포함시키는 것이 바람직할 것이다. 이러한 물질로는 가교 폴리비닐 알콜, 가교 폴리아크릴레이트, 가교 녹말-아크릴레이트 공중합체, 가교 카르복시메틸셀룰로스 또는 수-팽창 우레탄 수지가 있다. 그러나 수-팽창성 또는 수분 흡수 탄성 중합체 화합물은 여러 문제를 안고 있는데, 가교 소듐 폴리아크릴레이트와 같은 수분 흡수성 중합체는 물을 흡수하면 가황물 표면에 미끄러운 젤을 형성할 수 있다. 그러한 경우 기계적 강도 및 다른 물리-기계적 특성이 상당히 감소될 수 있으며 이는 종래 타이어 특성(마모성, 견인력, 및 탄성)을 감소시킬수 있다.It would be desirable to include a polar elastomer that is a water-swellable / water-absorbent material to prepare conductive hydrophilic tire compositions. Such materials include crosslinked polyvinyl alcohols, crosslinked polyacrylates, crosslinked starch-acrylate copolymers, crosslinked carboxymethylcelluloses or water-expanded urethane resins. However, water-expandable or water absorbing elastomeric compounds present a number of problems. Water absorbing polymers, such as crosslinked sodium polyacrylates, can form slippery gels on the surface of vulcanizates when water is absorbed. In that case mechanical strength and other physico-mechanical properties can be significantly reduced, which can reduce conventional tire properties (wear resistance, traction, and elasticity).
본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 본 발명의 다양한 목적들 중 하나는, 물을 흡수할 수 있고 건조시 이의 원래 무게를 되찾을 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 타이어 조성물이 갖는 기계적 특성, 예컨대 마모성, 견인력, 인장 강도를 갖는 물질로 이루어진 타이어를 제공하고, 이를 이용하여 지하 누전을 감지하는 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is directed to improving the problems of the prior art, one of the various objects of the present invention being able to absorb water and regain its original weight upon drying, as well as the mechanical properties of conventional tire compositions To provide a tire made of a material having properties such as wear, traction, and tensile strength, and to provide a method for detecting underground leakage using the tire.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 타이어 조성물은 카르복실화-아크릴로니트릴-부타디엔 고무(XNBR), 플루오로 탄성중합체(FKM), 및 에피클로로히드린 폴리에틸렌옥시드 알릴 글리시딜 에테르(GECO)로부터 선택된 1종 이상의 극성 고무와 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 및 폴리에틸렌옥시드(PEO)로부터 선택된 1종 이상의 수-팽창 물질을 포함함으로써 전기 전도성 및 수-팽창성 특징을 가지면서, 종래의 타이어의 기계적 물성을 갖는다. 본 발명에 따른 타이어 조성물은 물과 접촉할 때 팽창하고 타이어와 지면의 계면에 습기를 공급함으로써 지하의 결함으로부터 생성된 전류를 쉽게 통과시켜 누전 센서가 전기 신호를 감지할 수 있다. In order to solve the above problems, the tire composition according to the present invention is a carboxylated-acrylonitrile-butadiene rubber (XNBR), a fluoro elastomer (FKM), and epichlorohydrin polyethylene oxide allyl glycidyl ether (GECO). At least one polar rubber selected from polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyethylene oxide (PEO) By including the electrical conductivity and water-expandable characteristics, while having the mechanical properties of the conventional tire. The tire composition according to the invention expands when it comes in contact with water and moisturizes the interface between the tire and the ground, thereby easily passing the current generated from an underground fault so that the ground fault sensor can detect the electrical signal.
본 발명에 따른 다양한 효과 중 하나는, 전도성 타이어 조성물은 전기 전도성이 매우 높으면서도 종래의 타이어의 특성을 모두 구비한다는 것이다. One of the various effects according to the present invention is that the conductive tire composition has all of the characteristics of a conventional tire while having very high electrical conductivity.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 조성물로 타이어를 제작하는 모식도이다.
도 2는 특정 회로가 배열된 타이어의 평면도이다.
도 3은 본 발명과(Y) 종래의 기술(X)을 비교하는 측면도이다. 1 is a schematic diagram of manufacturing a tire from the tire composition according to the present invention.
2 is a plan view of a tire in which a particular circuit is arranged.
3 is a side view comparing the present invention (Y) and the prior art (X).
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.Various embodiments and / or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by one of ordinary skill in the art that this aspect (s) may be practiced without these specific details. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of the one or more aspects. However, these aspects are exemplary and some of the various methods in the principles of the various aspects may be used and the descriptions described are intended to include all such aspects and their equivalents.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. In other words, unless specified otherwise or unambiguously in context, "X uses A or B" is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or where X uses both A and B, "X uses A or B" may apply in either of these cases. Also, it is to be understood that the term "and / or" as used herein refers to and includes all possible combinations of one or more of the related items listed.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the terms "comprises" and / or "comprising" mean that such features and / or components are present, but exclude the presence or addition of one or more other features, components, and / or groups thereof. It should be understood that it does not. Also, unless otherwise specified or in the context of indicating a singular form, the singular in the specification and claims should generally be interpreted as meaning "one or more."
본 개시내용은 지하 누전을 감지하기 위한 센서에 연결되어 이동식 전극으로 사용될 수 있는 우수한 전기 전도성 및 수분 흡성 특성과 향상된 내마모성을 갖는 전도성 친수성 타이어 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a conductive hydrophilic tire composition having excellent electrical conductivity and moisture absorption properties and improved wear resistance that can be used as a mobile electrode connected to a sensor for detecting an underground short circuit and a method for manufacturing the same.
도 1에서 a는 본 발명의 조성물이 경화하기 이전의 상태이고, b는 본 발명의 조성물이 적용되는 트레드 레이어의 방향이며, c는 제조된 타이어 트레드를 나타내고, d는 핫-프레스 가황 챔버이고, e는 타이어의 림이며, f는 경화 후 타이어를 지칭한다.In Figure 1 a is the state before the composition of the invention is cured, b is the direction of the tread layer to which the composition of the invention is applied, c represents the tire tread produced, d is a hot-press vulcanization chamber, e is the rim of the tire, and f refers to the tire after curing.
도 2의 배열에서 기준 타이어(T)는 세 개의 다른 전도성 타이어(T1, T2, T3)와 연결될 수 있다. 기준 타이어(T)는 각 타이어에 연결된 금속 전극으로부터 누전원(V1, V2, V3) 신호를 받아 감지할 수 있다.In the arrangement of FIG. 2 the reference tire T can be connected with three different conductive tires T1, T2, T3. The reference tire T may receive and detect the leakage power (V1, V2, V3) signals from the metal electrodes connected to each tire.
도 3X는 종래의 타이어를 나타내는데 부품 b가 소수성 물질로 이루어져 있기 때문에 물이 공급될 때 계면 e는 적셔질 수 없어 누전원과 금속 전극 사이의 계면 저항이 높고 절연제로서 역할하기 때문에 전기 신호가 흐르기 어렵다. 도 3Y에서는 부품 g가 친수성이거나 수-팽창 물질이어서 물이 존재하는 경우 계면 I는 물을 흡수하여 얇은 수막을 형성할 수 있다. R1 및 R2는 지하 누전원(S)에서의 저항을 의미하고, J 및 K는 e와 I로부터 발생한 지면 저항을 의미한다. Fig. 3X shows a conventional tire, because part b is made of hydrophobic material, the interface e cannot be wetted when water is supplied, so that the electrical resistance flows because the interface resistance between the power supply and the metal electrode is high and serves as an insulation. It is difficult. In FIG. 3Y, if part g is hydrophilic or a water-expandable material and water is present, interface I can absorb water to form a thin water film. R1 and R2 refer to the resistance in the ground leakage power supply (S), and J and K refer to the ground resistance generated from e and I.
본 발명에 따른 전도성 친수성 타이어 조성물은 하기 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The conductive hydrophilic tire composition according to the present invention is characterized by including the following materials.
[고무 블렌드][Rubber blends]
본 발명에 따른 타이어 조성물에 사용되는 고무 블렌드는 1종 이상의 극성 고무의 블렌드를 사용한다. The rubber blend used in the tire composition according to the invention uses a blend of at least one polar rubber.
본 발명의 제1 실시양태에서 고무 블렌드는 약한 극성인 에폭시드 천연 고무(ENR) 10 내지 90 중량부 및 강한 극성인 합성 탄성 중합체 10 내지 90 중량부의 혼합물이다. 상기 ENR과 합성 탄성 중합체의 비율은 9:1 내지 1:9이고, 바람직하게는 1:9 내지 3:7이다. 상기 ENR은 에폭시드기를 약 25 내지 40 몰%만큼 함유한다. 상기 합성 탄성 중합체는 카로븍실화-아크로니트릴 부타디엔 고무(XNBR), 플루오로 탄성중합체(FKM) 및 에피클로로히드린 폴리에틸렌 옥시드 알릴 글리시딜 에테르(GECO)로부터 선택된 1종이다. 상기 XNBR 내의 카르복실기 함량은 0.05 내지 0.085%, 바람직하게는 0.0721%이고, 아크릴로니트릴 함량은 25 내지 28%, 바람직하게는 26.43%이다. 상기 XNBR은 40 내지 55, 바람직하게는 49의 무니 점도(ML1+4)를 갖는다. 상기 GECO는 에피클로로히드린(CO), 에틸렌 옥시드(EO), 알릴 글리시딜 에테르(AGE)의 3량체로 수분 흡수 능력을 증대하기 위하여 클로린(CO 내)은 18 내지 20%, 이중 결합(AGE 내)은 6 내지 8%만큼 포함하고, EO는 10 내지 30%, 바람직하게는 약 25%만큼 포함한다. 상기 탄성 중합체의 구조에는 산소화된 기와 같은 극성기를 도입하여 탄성 중합체를 더욱 극성으로 만드는 것이 바람직하다. 산소화된 기를 함유하는 것은 탄성 중합체의 고무 블렌드 내의 분산을 촉진하고, 고무 블렌드와 보강재의 결합력을 효과적으로 증가시킬 수 있다. In a first embodiment of the present invention the rubber blend is a mixture of 10 to 90 parts by weight of weakly polar epoxide natural rubber (ENR) and 10 to 90 parts by weight of synthetic polar polymer of strong polarity. The ratio of the ENR and the synthetic elastomer is 9: 1 to 1: 9, preferably 1: 9 to 3: 7. The ENR contains about 25 to 40 mole percent epoxide groups. The synthetic elastomer is one selected from carotoxylated-acrylonitrile butadiene rubber (XNBR), fluoro elastomer (FKM) and epichlorohydrin polyethylene oxide allyl glycidyl ether (GECO). The carboxyl group content in the XNBR is 0.05 to 0.085%, preferably 0.0721%, and the acrylonitrile content is 25 to 28%, preferably 26.43%. The XNBR has a Mooney viscosity (ML1 + 4) of 40 to 55, preferably 49. The GECO is a trimer of epichlorohydrin (CO), ethylene oxide (EO), allyl glycidyl ether (AGE), and 18 to 20% of chlorine (in CO) to increase water absorption ability, and double bonds. (In AGE) by 6-8% and EO by 10-30%, preferably by about 25%. It is preferable to introduce polar groups such as oxygenated groups into the structure of the elastomer to make the elastomer more polar. Containing oxygenated groups can promote dispersion in the rubber blend of elastomer and effectively increase the bonding force of the rubber blend and the reinforcement.
본 발명의 제2 실시양태에서 고무 블렌드는 XNBR, FKM, 및 GECO로부터 선택된 2종 이상의 극성 고무의 블렌드이다. 이와 같이 2종의 합성 탄성 중합체를 포함하는 경우 종래의 소수성 합성 탄성 중합체와 비교할 때 더욱 높은 강도와 극성을 가질 수 있어 본 발명의 목적을 달성하는데 더욱 바람직하다. 상기 2종의 합성 탄성 중합체의 비율(GECO: XNBR, GECO: FKM, 또는 FKM:XNBR)은 9:1 내지 1:9, 바람직하게는 9:1 내지 7:3이다.In a second embodiment of the invention the rubber blend is a blend of two or more polar rubbers selected from XNBR, FKM, and GECO. As such, when two kinds of synthetic elastomers are included, they may have higher strength and polarity as compared with conventional hydrophobic synthetic elastomers, and thus are more preferable for achieving the object of the present invention. The ratio of the two synthetic elastomers (GECO: XNBR, GECO: FKM, or FKM: XNBR) is from 9: 1 to 1: 9, preferably from 9: 1 to 7: 3.
본 발명의 제3 실시양태는 XNBR, FKM, 및 GECO로부터 선택된 1종의 극성 고무와 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리우레탄(PU) 중에서 선택된 1종 이상의 열경화성 중합체 고무의 블렌드이다. 이와 같은 블렌드를 사용하는 경우 더 우수한 산화 저항성 및 기계적 강도를 달성할 수 있다. 이들 합성 탄성 중합체의 구조는 단단한 고체, 부드러운 탄성 중합체, 또는 발포체를 형성할 수 있지만, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 단단한 고체 또는 발포체를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 중합체 고무와 극성 고무의 비율(예컨대 PU:XNBR 및 PU:FKM)은 9:1 내지 1:9, 바람직하게는 1:9 내지 7:3이다. A third embodiment of the present invention is a polar rubber selected from XNBR, FKM, and GECO and at least one thermosetting polymer rubber selected from ethylene-vinyl acetate (EVA), polyvinylchloride (PVC) and polyurethane (PU) Is a blend of. The use of such blends can achieve better oxidation resistance and mechanical strength. The structure of these synthetic elastomers may form a solid solid, a soft elastomer, or a foam, but in order to achieve the object of the present invention, it is desirable to form a solid solid or foam. The ratio of the thermosetting polymer rubber and the polar rubber (such as PU: XNBR and PU: FKM) is from 9: 1 to 1: 9, preferably from 1: 9 to 7: 3.
<보강재><Reinforcement material>
고무 블렌드가 보강재를 포함하지 않는 경우 물리-기계적 특성이 불량하기 때문에 타이어에 사용하기 힘들다. 따라서 생강도를 증가시키고, 몇몇 경우 열적, 전기적 특성을 증가시키기 위해 보강재를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 타이어 조성물은 총 성분의 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 30 중량부의 보강재를 포함한다. 상기 보강재는 실란화-실리카 및 탄소-기재 필러, 예컨대 그래핀 옥시드, 카본 블랙, 탄소 나노 튜브 등을 포함할 수 있고, 이들 성분은 서로 시너지 효과를 나타낸다.If the rubber blend does not contain a reinforcement, it is difficult to use in tires because of poor physical-mechanical properties. It is therefore desirable to add reinforcing materials to increase the degree of ginger and in some cases to increase the thermal and electrical properties. The tire composition according to the present invention comprises about 5 to 30 parts by weight of reinforcement based on 100 parts by weight of the total components. The reinforcement may include silanized-silica and carbon-based fillers such as graphene oxide, carbon black, carbon nanotubes, etc., and these components exhibit synergistic effects with each other.
1. 카본 블랙1.carbon black
제1 실시양태에 포함되는 보강재는 카본 블랙이다. 카본 블랙은 1종 이상 포함할 수 있다. 제1 카본 블랙은 질소 가스를 사용하여 브루너, 엠메트, 텔러 표면적(이하 "BET 표면적")을 측정했을 때 약 1270 m2/g의 BET 표면적을 가지고, 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 5 내지 30 중량부, 바람직하게는 20 내지 30 중량부만큼 포함될 수 있다. 상기 카본 블랙은 480 내지 510 mL/100g, 바람직하게는 498 mL/100g의 DBP(보강충전제의 구조(structure)를 나타내는 값)를 갖는다.The reinforcing material included in the first embodiment is carbon black. Carbon black may include one or more. The first carbon black has a BET surface area of about 1270 m 2 / g as measured by Brunner, Emmet, Teller surface area (hereinafter referred to as "BET surface area") using nitrogen gas, based on 100 parts by weight of the total rubber component of 5 to 30 It can be included by weight, preferably 20 to 30 parts by weight. The carbon black has a DBP (value representing the structure of the reinforcing filler) of 480 to 510 mL / 100 g, preferably 498 mL / 100 g.
제2 카본 블랙은 35 내지 45 m2/g, 바람직하게는 35 내지 40 m2/g의 BET 표면적을 가지고 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부만큼 포함될 수 있다. 상기 제2 카본 블랙은 ASTM D1510에 따라 측정했을 때 약 37 내지 47 g/kg, 바람직하게는 42.5 g/kg의 I2 흡습량(보강재의 표면적(surface area)을 나타내는 요오드 흡습량)을 갖는다. 상기 제2 카본 블랙은 ASTM D6556에 따라 측정했을 때 6 내지 10, 바람직하게는 7.3의 pH와 함께 38.7 m2/g의 통계적 표면적(STSA)을 갖는다. 상기 DBP 값 및 I2 흡습량은 카본 블랙의 물리적 성질 및 화학적 성질을 결정짓는 주요 인자들이기 때문에 카본 블랙의 DBP 값 및 I2 흡습량과 첨가량이 상기 범위를 벗어나면 전기전도성 개선효과를 기대하기 어렵다.The second carbon black has a BET surface area of 35 to 45 m 2 / g, preferably 35 to 40 m 2 / g and includes 5 to 15 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total rubber component. Can be. The second carbon black has an I 2 moisture absorption (iodine moisture absorption representing the surface area of the reinforcing material) of about 37 to 47 g / kg, preferably 42.5 g / kg, as measured according to ASTM D1510. The second carbon black has a statistical surface area (STSA) of 38.7 m 2 / g with a pH of 6 to 10, preferably 7.3, as measured according to ASTM D6556. Since the DBP value and the I2 moisture absorption amount are the main factors that determine the physical and chemical properties of the carbon black, it is difficult to expect the effect of improving the electrical conductivity when the DBP value and the I2 moisture absorption amount and the addition amount of the carbon black are outside the above ranges.
제3 카본 블랙은 100 내지 121 m2/g의 BET 표면적을 갖는다. 상기 제3 카본 블랙은 ASTM D1510에 따라 측정했을 때 약 116 내지 126 g/kg, 바람직하게는 123.3 g/kg의 I2 흡습량을 갖는다. 제3 카본 블랙의 pH는 약 6 내지 10, 바람직하게는 약 8이다. 제3 카본 블랙이 포함되는 경우, 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 제1 카본 블랙은 20 내지 25 중량부, 제2 및 제3 카본 블랙은 두 성분을 합쳐서 약 5 내지 10 중량부만큼 포함될 수 있다. 제3 카본 블랙은 제2 카본 블랙을 대체하여 포함될 수도 있다. 카본 블랙의 총량이 상기 명시한 범위에 미치지 않으면 전기 전도성 개선효과를 기대하기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 상기 명시한 범위를 넘어서면 타이어 트레드의 보강성이 낮아지기 때문에 바람직하지 않다.The third carbon black has a BET surface area of 100 to 121 m 2 / g. The third carbon black has an I 2 moisture absorption of about 116 to 126 g / kg, preferably 123.3 g / kg, as measured according to ASTM D1510. The pH of the third carbon black is about 6 to 10, preferably about 8. When the third carbon black is included, the first carbon black may be included in an amount of 20 to 25 parts by weight, and the second and third carbon blacks may be included in an amount of about 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total rubber component. . The third carbon black may be included in place of the second carbon black. If the total amount of carbon black is less than the above-mentioned range, it is not preferable because it is difficult to expect the effect of improving electrical conductivity, and beyond the above-mentioned range, it is not preferable because the reinforcement of the tire tread is lowered.
2. 실리카2. Silica
제1 실시양태에 포함되는 보강재는 미세 분쇄 실리카이다. 상기 실리카는 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부만큼 포함될 수 있다. 5 중량부 미만에서는 실리카의 첨가 목적인 회전저항 감소 효과가 미흡하고, 15 중량부를 초과하는 경우 본 발명에서 사용되는 카본 블랙에 의한 전기 전도성 개선 효과가 방해되므로 바람직하지 않다. 상기 실리카는 BET 표면적이 약 150 내지 200 m2/g, 바람직하게는 164 m2/g이다. 본원에서 BET 표면적은 상기 보강재의 기공률(porosity)을 포함하는 총 표면적을 의미한다. 상기 실리카는 0 내지 13, 바람직하게는 11.2의 pH를 가진다. 상기 BET 값 등은 실리카의 특성을 결정짓는 주요 인자들이기 때문에, 실리카의 BET 값 등이 상기 명시한 범위를 벗어나면 공정성이 나빠지므로 바람직하지 않다. The reinforcing material included in the first embodiment is finely ground silica. The silica may be included by 5 to 15 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total rubber component. If it is less than 5 parts by weight, the effect of reducing the rolling resistance, which is the purpose of adding silica, is insufficient, and if it exceeds 15 parts by weight, the effect of improving the electrical conductivity by the carbon black used in the present invention is not preferable. The silica has a BET surface area of about 150 to 200 m 2 / g, preferably 164 m 2 / g. BET surface area herein means the total surface area including the porosity of the reinforcement. The silica has a pH of 0 to 13, preferably 11.2. Since the BET value and the like are the main factors for determining the properties of the silica, when the BET value and the like of the silica fall outside the above-mentioned ranges, the processability becomes poor, which is not preferable.
실리카의 분산을 개선시시키기 위해 커플링제가 첨가될 수 있다. 커플링제는 실리카 입자가 고무 상에 균일하게 분산되는 것을 도와주면서, 고무와 실리카 사이의 강한 결합을 유지한다. 가장 흔하게 사용되는 커플링제는 실란 커플링제이지만 커플링제의 종류는 사용되는 물질 및 공정 조건에 따라 변할 수 있다. 실리카는 분자량이 작아 중합체 입자와 화학적 결합을 형성할 수 있기 때문에 이들은 필러와 매트릭스를 반응시키는 작용기를 포함해야 한다. 커플링제는 총 조성물 100 중량부를 기준으로 약 3 내지 12 중량부, 바람직하게는 3 내지 6 중량부만큼 포함된다.Coupling agents may be added to improve the dispersion of the silica. The coupling agent helps the silica particles to be uniformly dispersed on the rubber while maintaining a strong bond between the rubber and the silica. The most commonly used coupling agent is a silane coupling agent but the type of coupling agent may vary depending on the materials used and the process conditions. Since silicas have a low molecular weight and can form chemical bonds with polymer particles, they must contain functional groups that react the filler with the matrix. The coupling agent includes about 3 to 12 parts by weight, preferably 3 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total composition.
3. 그래핀 옥시드3. Graphene Oxide
조성물의 강도 및 극성을 증가시키기 위해 본 발명에 따른 타이어 조성물은 그래핀 옥시드를 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 1 중량부만큼 포함할 수 있다. 상기 그래핀 옥시드는 약 450 m2/g 이상의 BET 표면적을 갖는 환원된 그래핀 옥시드(RGO)인 것이 바람직하다. In order to increase the strength and polarity of the composition, the tire composition according to the present invention may comprise 0.1 to 1 parts by weight of graphene oxide, based on 100 parts by weight of the total rubber component. The graphene oxide is preferably reduced graphene oxide (RGO) having a BET surface area of about 450 m 2 / g or more.
상기 기술된 제1 실시양태에 포함되는 보강재와 동일한 보강재를 포함하지만 고무 블렌드 성분 또는 배합 비율이 다른 실시양태가 존재할 수 있다.There may be embodiments that include the same reinforcement as the reinforcement included in the first embodiment described above but differ in rubber blend component or blending ratio.
<수-팽창 물질><Water-expandable substance>
상기 고분자 물질은 가교 폴리비닐 알콜, 가교 폴리아크릴레이트, 가교 녹말-아크릴레이트 공중합체, 가교 카르복시메틸셀룰로스, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌옥시드(polyethylene oxide, PEO), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene Fluoride, PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리우레탄(polyurethane), 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 제한되지 않고 당업계에 알려진 수-팽창 물질을 모두 포함한다. 이들의 수용해도 및 팽창도는 가수분해 정도, 두께 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 수-팽창 물질은 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 20 내지 30 중량부 만큼 포함될 수 있다. The polymer material may be crosslinked polyvinyl alcohol, crosslinked polyacrylate, crosslinked starch-acrylate copolymer, crosslinked carboxymethylcellulose, polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl alcohol (polyvinylalcohol, PVA), polyvinylpyrroli Pig (polyvinylpyrrolidone, PVP), polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic acid, polyurethane (polyurethane), or a combination thereof, and includes all water-expandable materials known in the art. Their water solubility and swelling degree can be adjusted in consideration of the degree of hydrolysis, thickness and the like. The water-expandable material may be included by 20 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total rubber component.
<첨가제><Additive>
본 발명에 따른 타이어 조성물은 추가로 고무/타이어 업계에 알려진 통상적인 첨가제들을 포함할 수 있다. 그러한 첨가제의 예로는 가황제(sulfur vulcanizing agent), 촉진제(accelerator), 활성화제(activator), 항산화제, 왁스, 공정 오일 등을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 첨가제(들)은 고무/타이어 업계에서 바람직한 범위로 인식하는 양 만큼 포함되며 이는 공지되어있다. 예를 들어 본 발명의 조성물의 점도를 낮추고 공정에 요구되는 에너지를 줄이기 위해 본 발명의 조성물은 가소제를 포함할 수 있다. 가소제의 예로는 미네랄 오일이 있고, 이들 오일은 방향족, 나프탈레닉 및 파라핀 구조의 혼합물인 탄화수소로 이루어져 있다. 가소제는 사용되는 탄소 중합체의 극성에 따라 극성 내지 비극성의 가소화제 종류가 사용될 수 있다. 비극성 오일은 중급 추출 용매(Mild Extracted Solvent(MES)), 잔류 방향족 추출 용매(Residual Aromatic Extracted Solvent(RAE)) 및 증류 처리 방향족 추출 용매(Treated Distillate Aromatic Extracted Solvent(TDAE)) 중에서 선택될 수 있다. 친수성 오일은 미국 특허 제6248929호, 미국 특허 제6399697호, 및 미국 특허 제6410816호에 기재된 합성 오일 또는 프탈산, 아디프산 또는 세바식산의 유도체일 수 있다. The tire composition according to the invention may further comprise conventional additives known in the rubber / tire art. Examples of such additives include, but are not limited to, sulfur vulcanizing agents, accelerators, activators, antioxidants, waxes, process oils, and the like. These additive (s) are included in amounts recognized by the rubber / tire industry in the preferred range and are known in the art. For example, the composition of the present invention may include a plasticizer to lower the viscosity of the composition of the present invention and reduce the energy required for the process. Examples of plasticizers are mineral oils, which consist of hydrocarbons which are mixtures of aromatic, naphthalenic and paraffinic structures. Plasticizers may be used between polar and nonpolar plasticizers depending on the polarity of the carbon polymer used. Non-polar oils can be selected from intermediate extracting solvents (MES), residual aromatic extracting solvents (RAE), and distilled aromatic extracting solvents (TDAE). The hydrophilic oil can be a synthetic oil or derivatives of phthalic acid, adipic acid or sebacic acid described in US Pat. No. 6,289,293, US Pat.
본 발명에 따른 타이어 조성물에서 극성 오일 또는 비극성 오일의 함량은 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 각각 약 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 10 중량부이다. 상기 범위를 벗어나는 경우 기계적 특성 및 탄성이 감소될 수 있다. 예컨대 본 발명에 따른 타이어 조성물은 15℃에서의 밀도가 0.9530이고(ASTM D4052 기준) 100℃에서 점도가 19.29(ASTM D445 기준)인 방향족 오일을 총 고무 성분 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부만큼 포함할 수 있다. The content of the polar oil or the nonpolar oil in the tire composition according to the present invention is about 5 to 15 parts by weight, preferably 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber component. If out of the above range, mechanical properties and elasticity can be reduced. For example, the tire composition according to the present invention may contain 5 to 15 parts by weight of an aromatic oil having a density of 0.9530 at 15 ° C. (based on ASTM D4052) and a viscosity of 19.29 at 100 ° C. (based on ASTM D445), based on 100 parts by weight of the total rubber component, Preferably it may include as much as 5 to 10 parts by weight.
본 발명에 따른 타이어 조성물은 25 내지 70 Ωcm, 바람직하게는 40 Ωcm의 저항을 갖고, 20 내지 70%의 팽창도, 바람직하게는 1분 이내에 40%의 팽창도를 갖는다. 본 발명에 따른 타이어 조성물은 100 내지 200 mm3, 바람직하게는 160 mm3의 마모 저항성을 갖고, 10 내지 22 MPa, 바람직하게는 12 MPa의 인장 강도를 갖는다.The tire composition according to the invention has a resistance of 25 to 70 Ωcm, preferably 40 Ωcm and has an expansion of 20 to 70%, preferably 40% within 1 minute. The tire composition according to the invention has a wear resistance of 100 to 200 mm 3, preferably 160 mm 3, and a tensile strength of 10 to 22 MPa, preferably 12 MPa.
<제조 방법><Manufacturing method>
본 발명에 따른 타이어 조성물을 제조하기 위해서는 먼저 촉진제, 활성화제, 및 경화제를 제외한 상기 기술한 고무 블렌드와 보강재를 혼합하고(제1 혼합 단계), 그 후 촉진제, 활성화제 및/또는 경화제를 혼합한다(제2 혼합 단계). 제1 혼합 단계는 약 90℃에서 5분, 제2 혼합 단계는 약 50℃에서 2분 동안 진행되는 것이 바람직하다. In order to prepare the tire composition according to the invention, the rubber blend and the reinforcement described above, except for the accelerator, the activator and the curing agent, are first mixed (first mixing step), and then the accelerator, the activator and / or the curing agent are mixed. (Second mixing step). Preferably, the first mixing step is performed at about 90 ° C. for 5 minutes and the second mixing step is performed at about 50 ° C. for 2 minutes.
최적의 물리-기계적 특성을 달성하고 균질한 혼합물을 얻기 위해서는 고무 성분과 다른 성분들을 조절된 시간만큼 이중-롤 밀(two-roll mill)을 거치게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이중-롤 밀을 거치는 시간은 5 내지 20분이 적당하고, 10 내지 15분이 바람직하다. 이중-롤 밀에서의 온도는 원하는 조성물의 성질에 따라 결정되지만, 통상적으로 25 내지 120℃가 적당하고, 25 내지 50℃가 바람직하다. In order to achieve optimal physico-mechanical properties and obtain a homogeneous mixture, it is desirable to pass the rubber and other components through a two-roll mill by a controlled time. The time for passing through the double-roll mill in the present invention is suitable for 5 to 20 minutes, preferably 10 to 15 minutes. The temperature in the double-roll mill is determined depending on the nature of the desired composition, but usually 25 to 120 ° C. is suitable, and 25 to 50 ° C. is preferred.
혼합된 조성물을 그 후 시트 아웃하고 이동 다이 레오미터(rheometer)에서 100 내지 190℃, 바람직하게는 120 내지 160℃에서 가황한다. 최적의 가황 특성은 생성된 샘플이 바람직한 표준 특성을 갖도록 변형될 수 있다. 최종적으로, 핫-프레스에서 2.5 내지 5 MPa, 바람직하게는 5 MPa를 가하고, 표준 절차를 거치도록 한다. The mixed composition is then sheeted out and vulcanized at 100 to 190 ° C., preferably 120 to 160 ° C., on a moving die rheometer. Optimum vulcanization properties can be modified such that the resulting sample has the desired standard properties. Finally, 2.5 to 5 MPa, preferably 5 MPa, is added in a hot press and subjected to standard procedures.
<실시예><Example>
하기 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 하기 비교예 및 실시예에 기재된 약자들은 다음을 의미한다.The following examples are merely to illustrate the invention and the scope of protection of the invention is not limited by these examples. The abbreviations described in the following Comparative Examples and Examples mean the following.
NR: 천연 고무; NR: natural rubber;
BR: 시스-1,4-폴리부타디엔 고무BR: cis-1,4-polybutadiene rubber
SBR: 스티렌-부타디엔 고무; SBR: styrene-butadiene rubber;
XNBR: 카르복실화 아크릴로니트릴 부타디엔 고무XNBR: Carboxylated Acrylonitrile Butadiene Rubber
ENR: 에폭시드 천연 고무ENR: Epoxide Natural Rubber
GECO: 에피클로로히드린 폴리에틸렌 옥시드 알릴 글리시딜 에테르Geco: epichlorohydrin polyethylene oxide allyl glycidyl ether
PU: 폴리우레탄PU: polyurethane
IR: 폴리이소프렌 고무IR: polyisoprene rubber
PVP: 폴리비닐피롤리돈PVP: Polyvinylpyrrolidone
CSP: 가교화 소듐 폴리아크릴레이트CSP: Crosslinked Sodium Polyacrylate
CF: 셀룰로스 섬유CF: cellulose fiber
TMTD: 테트라메틸 티우람 디술피드(Tetramethyl thiuram disulfide); TMTD: Tetramethyl thiuram disulfide;
CZ: N-시클로헥실-2-벤조티아졸 술폰아미드; CZ: N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide;
S/T: 스테아릭산; S / T: stearic acid;
6PPD: 1,3-디메틸부틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민; 6PPD: 1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine;
TMQ: 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 중합체; TMQ: 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer;
1. 타이어 조성물의 제조1. Preparation of Tire Composition
본 발명에 따른 타이어 조성물을 아래 표에 기재된 물질 및 조성비로 제조하였다. S1은 종래의 기술에 따른 상업용 표준 타이어 조성물에 해당하고, A1, A2, B1, B2, C1, 및 C2는 본 발명에 따른 타이어 조성물에 해당한다.Tire compositions according to the invention were prepared with the materials and composition ratios listed in the table below. S1 corresponds to a commercial standard tire composition according to the prior art, and A1, A2, B1, B2, C1, and C2 correspond to the tire composition according to the present invention.
2. 물성 평가2. Property evaluation
상기 실시예의 타이어 조성물 및 상업용 표준 타이어 조성물의 물성을 측정하였다. 물성 평가는 제조된 각 타이어 샘플을 적절한 크기로 절단한 후, 강도 시험, 전기 저항 측정, 내마모성, 수-팽창 시험을 하였다. 수-팽창 시험에서는 샘플을 약 3 cm x 3 cm, 2 mm 두께로 절단한 후, 초기 무게를 잰 다음 물을 흡수한 이후의 무게를 쟀다. 팽창도는 다음의 식을 사용하였다.The physical properties of the tire composition and the commercial standard tire composition of the above example were measured. The evaluation of physical properties was carried out by cutting each tire sample manufactured to an appropriate size, and then performing a strength test, electrical resistance measurement, wear resistance, and water-expansion test. In the water-expansion test, the sample was cut to about 3 cm x 3 cm, 2 mm thick, weighed initially and then weighed after absorbing water. The expansion degree used the following formula.
(상기 식에서 v는 초기 무게, u는 최종 무게를 지칭함).(Where v refers to the initial weight and u refers to the final weight).
상기 표에서 알 수 있듯이, 종래의 기술에 따른 천연 고무 및 부타디엔 고무를 포함하는 조성물은 전기 전도성이 매우 높아 바람직하지 않았지만, 본 발명에 따른 A1, A2, B1, B2, C1, 및 C2는 전기 전도성이 매우 우수한 것으로 나타났다(낮은 전기 저항성). 특히 C2의 경우 낮은 전기저항성과 함께 수팽창도, 마모성 등의 물성도 우수하게 나타였는바, 본 발명의 목적을 가장 잘 만족시킨 것을 알 수 있다. As can be seen from the table, the composition comprising the natural rubber and butadiene rubber according to the prior art is very high electrical conductivity is not preferred, but A1, A2, B1, B2, C1, and C2 according to the present invention is electrically conductive This proved to be very good (low electrical resistance). Particularly, in the case of C2, physical properties such as water expansion and abrasion property were excellent as well as low electrical resistance, and it can be seen that the object of the present invention was best satisfied.
이로써 본 발명에 따른 타이어 조성물을 이용하여 타이어를 제조하는 경우 지하 누전원의 측정이 효과적으로 가능하고, 타이어의 수명이 다할 때까지 센서 작용이 유지될 수 있고, 누전원을 직접적이면서 전면적으로 측정이 가능하여 종래보다 현저하게 정확한 측정이 가능하다는 우수한 효과를 가진다. As a result, when the tire is manufactured using the tire composition according to the present invention, it is possible to effectively measure the ground leakage power, the sensor function can be maintained until the life of the tire, and the leakage power can be measured directly and entirely. Therefore, it has an excellent effect that a remarkably accurate measurement is possible than before.
상기 제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the embodiments presented above is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention should not be limited to the embodiments set forth herein but should be construed in the broadest scope consistent with the principles and novel features set forth herein.
Claims (13)
폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 및 폴리에틸렌옥시드(PEO)로부터 선택된 1종 이상의 수-팽창 물질 20 내지 30 중량부(총 고무 성분 100 중량부 기준);
1종 이상의 카본 블랙 5 내지 30 중량부(총 고무 성분 100 중량부 기준); 및
실리카 5 내지 15 중량부(총 고무 성분 100 중량부 기준);
를 포함하는, 전도성 친수성 타이어 조성물. Carboxylated-acrylonitrile-butadiene rubber (XNBR) and epoxide natural rubber;
20 to 30 parts by weight of one or more water-expandable materials selected from polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyethylene oxide (PEO) (total rubber component 100 By weight);
5 to 30 parts by weight of one or more carbon blacks based on 100 parts by weight of the total rubber component; And
5 to 15 parts by weight of silica (based on 100 parts by weight of the total rubber component);
Containing a conductive hydrophilic tire composition.
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