KR102168690B1

KR102168690B1 - Containing single crystal with tetra pod shape rubber composite and manufacturing method of the same

Info

Publication number: KR102168690B1
Application number: KR1020180028764A
Authority: KR
Inventors: 문상훈
Original assignee: 문상훈
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2020-10-21
Also published as: KR20190107477A

Abstract

본 발명은 테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 일 실시예의 테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체는, 고무 재질에 탄성을 부여할 수 있는 공정인 3차원 망목구조를 부여할 수 있는 100℃이상의 고온 고압에서 진행되는 가류 공정(vulcanization)을 통해 가소성 재질을 탄성 재질로 변경하는 가황 촉진제를 포함하고, 상기 가황촉진제에 더하여 내슬립성을 향상시킬 수 있는 소재로서 세라믹 단결정을 더 포함하는 데, 상기 세라믹 단결정은, 산화아연(ZnO)의 형상 중 스터드리스(studless) 타이어(tire)와 동일한 원리로, 분자 수준의 마찰에 의해 제동력을 발휘할 수 있는 테트라 포드 형상을 갖고 상기 고무복합체의 표면으로 돌출되는 단결정 산화아연을 포함하여, 사이핑(sipping) 구조를 부가함으로써 내슬립성을 향상시킬 수 있고 상기 가류공정 시의 몰드는 내측면에 돌기를 포함하고 있어서,상기 고무 복합체의 표면에 사이핑(sipping) 구조를 형성할 수 있고, 고무복합체의 조성물에 단결정 산화아연을 포함하고 있어서, 상기 단결정 산화아연이 상기 사이핑 구조의 표면으로 돌출되어 미끄럼 특성과 내마모성을 향상시킬 수 있고, 상기 가황 촉진제는,알데히드·암모니아류, 알데히드·아민류, 구아니딘류, 티오우레아류, 티아졸류, 술펜아미드류, 티우람류 및 디티오카르바민산염류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.The present invention relates to a rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape and a method for producing the same.
The rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention is a vulcanization process conducted at a high temperature and high pressure of 100° C. or higher that can impart a three-dimensional network structure, a process that can impart elasticity to a rubber material. It includes a vulcanization accelerator for changing the plastic material into an elastic material through (vulcanization), and further includes a ceramic single crystal as a material capable of improving slip resistance in addition to the vulcanization accelerator, wherein the ceramic single crystal includes zinc oxide ( ZnO) in the same principle as a studless tire, including single crystal zinc oxide protruding to the surface of the rubber composite with a tetrapod shape capable of exerting a braking force by friction at a molecular level, Slip resistance can be improved by adding a sipping structure, and the mold during the vulcanization process includes protrusions on the inner side, so that a sipping structure can be formed on the surface of the rubber composite. , The composition of the rubber composite contains single crystal zinc oxide, so that the single crystal zinc oxide protrudes to the surface of the siping structure to improve sliding properties and abrasion resistance, and the vulcanization accelerator is aldehyde, ammonia, aldehyde, It may contain one or two or more selected from the group consisting of amines, guanidines, thioureas, thiazoles, sulfenamides, thiurams, and dithiocarbamates.

Description

테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체 및 그 제조방법{CONTAINING SINGLE CRYSTAL WITH TETRA POD SHAPE RUBBER COMPOSITE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}A rubber composite containing a single crystal having a tetrapod shape, and a manufacturing method thereof TECHNICAL FIELD {CONTAINING SINGLE CRYSTAL WITH TETRA POD SHAPE RUBBER COMPOSITE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 세라믹 단결정을 포함하는 복합체 고무 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 테트라 포드 셰이프를 갖는 단결정을 포함하는 복합체 고무 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite rubber comprising a ceramic single crystal and a method for producing the same, and more particularly to a composite rubber comprising a single crystal having a tetrapod shape, and a method for producing the same.

본 발명은 세라믹 단결정을 포함하여 스터드리스(studless) 타이어(tire)의 원리와 같은 원리로 동작하여 앙버팀 능력이 우수한 솔(sole)을 갖는 복합체 고무 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite rubber including a ceramic single crystal and having a sole that operates on the same principle as the principle of a studless tire, and has a sole excellent in retaining ability, and a manufacturing method thereof.

고분자 화학은 고분자화합물의 생성분해 반응, 고분자 화합물에 대한 각종 화학반응, 및 메커니즘, 그 밖에 이들의 구조 성질 등을 화학적 방법으로 명확히 밝히는 학문이다. 고분자 화합물의 합성은 1930년경 H 슈타우딩거에 의해 처음으로 사슬 모양 고분자의 개념이 제출된 이래, 고분자 화학은 물리화학적인 방법까지 받아들여 1940년부터 눈부신 발전을 하게 되었다.Polymer chemistry is a study that clearly reveals the formation and decomposition reactions of polymer compounds, various chemical reactions and mechanisms for polymer compounds, and other structural properties of these compounds through chemical methods. Synthesis of polymeric compounds has been remarkable since 1940, since the concept of chain-shaped polymers was first submitted by H Steudinger in about 1930, and polymer chemistry took up physicochemical methods.

고분자 화합물은 분자가 거대하기 때문에 고체나 액체로만 존재하며 기계적 강도가 크고 가열하면, 고무 모양 탄성체가 되며, 용매에 녹으면 팽윤하든지 점착성을 띠는 용액이나 콜로이드 용액이 되기도 한다. Polymer compounds exist only as solids or liquids because their molecules are large, and they have high mechanical strength, and when heated, they become rubbery elastomers, and when dissolved in a solvent, they swell or become sticky solutions or colloidal solutions.

또한 고분자(Polymer)는 중합체와 같은 뜻으로 최근에는 고분자를 폴리머라고 부르기도 한다. 고분자는 분자량이 5000-20000 정도이며, 분자량이 큰 것은 백만 이상이고, 천연고분자는 수천만이 되는 것도 알려져 있다.In addition, polymer is synonymous with polymer, and recently, polymer is sometimes called polymer. It is also known that polymers have a molecular weight of about 5000-20000, those with large molecular weights are over one million, and thousands of natural polymers.

상온에서 고무상 탄성을 나타내는 사슬 모양의 고분자 물질이나 그 원료가 되는 고분자 물질을 고무라고 한다. 아라비아 고무 트래거캔스 고무 등 수용성인 점성 고무도 고무라 하지만 이것은 특별한 경우이고, 보통 탄성을 가진 것만을 고무라 한다. 이러한 고무에는 고무 나무액에서 얻는 천연고무와 석유화학에서 합성되는 합성고무가 있다.A chain-shaped polymer material that exhibits rubbery elasticity at room temperature or a polymer material that is a raw material for it is called rubber. Water-soluble viscous rubbers such as gum arabic tragacanth rubber are also called rubber, but this is a special case, and only those with elasticity are called rubber. These rubbers include natural rubber obtained from rubber tree liquid and synthetic rubber synthesized in petrochemical.

천연고무는 주로 파라 고무나무 수액에서 얻으며, 이러한 천연고무의 주성분은 이소프렌(isoprene)의 중합체로 알려져 있다. 합성고무는 천연고무와 유사한 형상을 갖는 합성고무상 물질 또는 고무상 탄성체가 될 수 있는 가소성 물질의 총칭을 일컫는다.Natural rubber is mainly obtained from para rubber tree sap, and the main component of such natural rubber is known as a polymer of isoprene. Synthetic rubber refers to a generic term for a synthetic rubber-like material having a shape similar to that of natural rubber or a plastic material that can be a rubber-like elastic body.

이와 같은 원료고무는 그 자체로도 고유한 특성을 이용하여 사용할 수 도 있으나, 기계적 특성의 향상, 내구 수명 등의 다양한 욕구를 충족시키기 위해서 수많은 유무기 배합약품이 사용될 수 있다. Such raw rubber may be used by itself using its own characteristics, but a number of organic-inorganic compounded chemicals may be used to satisfy various needs such as improvement of mechanical properties and durability life.

이러한 유기배합제로서, 가황제가 사용되는 데, 고무상 탄성을 나타내는 고분자는 모두 분자간 상호작용이 약하므로 고무 제품을 만드는 데는 반드시 분자간의 미끄러짐을 막고, 물성을 향상시키기 위하여 가황제(vulcanizing agent)에 의한 배합을 통해 가교를 할 필요가 있다. As such an organic blending agent, a vulcanizing agent is used. Since all of the polymers exhibiting rubbery elasticity have weak intermolecular interactions, in order to make rubber products, be sure to prevent slippage between molecules and to improve the physical properties, use a vulcanizing agent. It is necessary to crosslink through blending.

고무 배합 설계에 있어서 고무 제품을 만들려면 보통 배합 설계 공정(s100), 가공공정(고무와 배합약품을 섞는 공정(혼련))(s110), 가황 공정(s120)을 거치게 된다. In rubber compounding design, in order to make a rubber product, a compounding design process (s100), a processing process (a process of mixing rubber and a compounded chemical (kneading)) (s110), and a vulcanization process (s120) are usually performed.

이러한 고무가 사용될 수 있는 분야로는 대표적으로 타이어, 신발 등을 들 수 있다. 하지만 이와 같은 신발 중의 특성 중에서 미끄러짐을 방지하면서도 내구성을 향상시키려는 노력이 이루어져 왔지만 아직까지 이에 대하여 명확한 발전을 이루지 못하고 있는 것이 현실이다.Typical fields in which such rubber can be used include tires and shoes. However, among the characteristics of such shoes, efforts have been made to improve durability while preventing slipping, but it is a reality that clear development has not been achieved yet.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 다용도를 갖는 신발의 구성 중 솔(sole) 부분에 기능성 고무를 첨가하여 내슬립성을 증진시키고, 이를 위해 사용되는 복합체 고무의 구성을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the above problems, and a functional rubber was added to the sole part of the configuration of a multipurpose shoe to improve slip resistance, and to provide a composition of a composite rubber used for this purpose. It has its purpose.

또한 이와 같이 고무에 기능성을 부여하기 위해서는 고무 복합체의 각종제 물성에 대한 확인이 필요한데, 이러한 물성을 갖출 수 있는 기본적인 고무 복합체의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.In addition, in order to impart functionality to the rubber as described above, it is necessary to confirm the properties of various agents of the rubber composite. Another object is to provide a method of manufacturing a basic rubber composite capable of having such physical properties.

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본 발명의 일 실시예에 따른 테트라포드형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무복합체의 제조방법은, (a) 요구되는 물성에 맞추어 고무 복합체의 물성을 조절할 수 있도록 고무 복합체의 배합을 설계하는 단계(s100); (b) 상기 고무 복합체의 고무 원료와 가교제, 가황촉진제(vulcanization accelerating agent), 점착성 부여제, 노화방지제 및 단결정 산화아연분말을 포함하는 배합제를 소련(내림)하고 혼련(mulling)하고, 카렌더링(callendering) 하는 과정을 거쳐서 원하는 모양으로 성형하는 단계(s110); 및 (c) 상기 성형된 고무 복합체에 대하여 100-200℃의 온도, 100-300kgf/㎠ 압력의 온도 압력 조건 하에서 가열하고 가압하되 가열 가압 몰드의 금형은 외부로 돌출된 돌기부를 포함하여 상기 고무 복합체의 표면에 사이핑(sipping) 구조를 성형하여 가소성 재료를 탄성체로 변환하는 단계(s120);를 포함하되, 상기 가소성 재료를 탄성체로 변환하는 단계(s120)에서, 가소성을 갖고 있는 고무 복합체가 탄성을 갖는 고무 복합체로 성질의 변화가 발생하고, 상기 가교제는, 황 가교제, 유기과산화물 가교제 및 금속과산화물 가교제로 이루어지는 것이고, 상기 가황촉진제(vulcanization accelerating agent)는, 알데히드·암모니아류, 알데히드·아민류, 구아니딘류, 티오우레아류, 티아졸류, 술펜아미드류, 티우람류 및 디티오카르바민산염류로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상을 포함하는 것이고, 상기 유기과산화물은, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥신, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 α,α′-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상을 포함하는 것이고, 상기 점착성 부여제는, 합성고무에 있어서 중요한 배합제로 미가황 고무생지에 점착성을 부여하여 예비성형시에 가공성을 개선시키는 재료인 것이고, 상기 노화방지제는, 아민계 노화방지제인 것이고, 상기 단결정 산화아연분말은, 침상의 테트라 포드 형상을 가지고 있고, 사이핑(sipping) 구조체의 외면부로 돌출되어 상기 고무 복합체의 내마모성과 내구성을 향상시키는 것이며, 외부에서 신발의 밑창(250)을 구성하는 물질 중 가황 공정 중 형성되는 사이핑(sipping) 구조체 안에서 외부로 돌출되어 나오는 구조가 되어 직접 땅에 닿게 되어 앵커링(anchoring)효과로 신발(200)의 바닥면의 마찰력을 증대시키면서 외층을 구성하는 신발의 아웃솔(out sole)을 보호하고, 내마모성을 증대시키는 것과 동시에 내구성, 내슬립성을 향상시키고, 고무 복합체 전체 중량 대비 상기 단결정 산화아연분말 10 중량%를 포함하고, Test Method ISO 13287에 따른 고무 복합체의 마찰 계수(Friction Coeffieinet)는 DRY 조건에서 1.61 이고, ICE 조건에서 0.18 인 것을 특징으로 하는, 침상의 테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체를 제공한다. A method for producing a rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) designing the blend of the rubber composite so that the properties of the rubber composite can be adjusted according to the required physical properties (s100). ; (b) The rubber raw material of the rubber composite and a blending agent including a crosslinking agent, a vulcanization accelerating agent, a tackifier, an anti-aging agent, and a single crystal zinc oxide powder were mixed with the USSR (lowered), kneaded, and calendered. molding into a desired shape through a process of (callendering) (s110); And (c) heating and pressing the molded rubber composite under a temperature pressure condition of 100-200°C and a pressure of 100-300kgf/㎠, but the mold of the heated-pressurized mold includes a protrusion protruding to the outside. Including a step of converting the plastic material into an elastic body by molding a sipping structure on the surface of the plastic material (s120); In the step (s120) of converting the plastic material into an elastic body, the rubber composite having plasticity is elastic A change in properties occurs as a rubber composite having, and the crosslinking agent is composed of a sulfur crosslinking agent, an organic peroxide crosslinking agent, and a metal peroxide crosslinking agent, and the vulcanization accelerating agent is aldehyde/ammonia, aldehyde/amine, guanidine. It contains two or more kinds selected from the group consisting of leu, thioureas, thiazoles, sulfenamides, thiurams, and dithiocarbamates, and the organic peroxides are cyclohexanone peroxide, t-butyl Peroxyisopropylcarbonate, t-butylperoxylaurylate, t-butylperoxyacetate, di-t-butyldiperoxyphthalate, t-dibutylperoxymaleic acid, t-butylcumylperoxide, t-butyl Hydroperoxide, t-butylperoxybenzoate, dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, 1,3-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, methyl ethyl ketone peroxide, di-(2,4- Dichlorobenzoyl)peroxide, 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, 2,5 -Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, di-t-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-(t-butylperoxy)-3-hexine, n-butyl It contains two or more selected from the group consisting of -4,4-bis(t-butylperoxy)valerate and α,α′-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, and imparts the tack Agent is an important compounding agent in synthetic rubber, which is a material that improves workability during preforming by imparting adhesion to unvulcanized rubber dough, and the anti-aging agent is an amine-based anti-aging agent. The single crystal zinc oxide powder has a needle-shaped tetrapod shape and protrudes to the outer surface of the sipping structure to improve the abrasion resistance and durability of the rubber composite, and the sole 250 of the shoe from the outside Among the materials constituting the vulcanization process, it is a structure that protrudes outward from the sipping structure formed during the vulcanization process, and directly touches the ground, thereby increasing the frictional force of the bottom surface of the shoe 200 through the anchoring effect, while increasing the outer layer. It protects the out sole of the composing shoe, increases wear resistance, improves durability and slip resistance, and contains 10% by weight of the single crystal zinc oxide powder relative to the total weight of the rubber composite, according to Test Method ISO 13287. The friction coefficient (Friction Coeffieinet) of the rubber composite is 1.61 in DRY condition and 0.18 in ICE condition, and provides a rubber composite comprising a single crystal having a needle-shaped tetrapod shape.

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도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 포드형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무복합체가 신발에 적용된 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라포드 형상을 가진 산화아연의 구조를 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체에서 스터드리스 타이어의 작동원리와 테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체에서 내마모성과 제동 능력을 상승시키는 것을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무복합체의 제조공정을 보여주는 절차도이다.1 is a view showing an example in which a rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention is applied to a shoe.
2 is a photograph showing the structure of zinc oxide having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of an operation principle of a studless tire in a rubber composite including a single crystal having a tetra shape according to an embodiment of the present invention and an increase in abrasion resistance and braking ability in a rubber composite including a single crystal having a tetra pod shape It is a figure explaining as an alternative.
4 is a flowchart showing a manufacturing process of a rubber composite including a single crystal having a tetra shape according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the exemplary embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only the case that it is "directly connected", but also the case that it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. do. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체의 구성에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a configuration of a rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 외관과 신발 밑창에 세라믹 단결정이 적용된 구조를 모식적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a structure in which ceramic single crystals are applied to the exterior of a shoe and a shoe sole according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체는 신발(200)의 밑창(250)에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention may be applied to a sole 250 of a shoe 200.

이와 같이 신발은 통상적으로 고무로 형성되는 데 이러한 고무의 물성을 조절하기 위해서 다양한 기능성 첨가제를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 특히, 기능성 첨가제로서 내마모성과 내슬립성을 향상시킬 수 있는 소재로서 도 1에 도시된 바와 같이 X라고 표시된 테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 사용할 수 있다.As such, shoes are usually formed of rubber, and various functional additives may be used to control the physical properties of the rubber. In the present invention, in particular, as a material capable of improving wear resistance and slip resistance as a functional additive, a single crystal having a tetrapod shape marked with X as shown in FIG. 1 may be used.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라포드 형상을 가진 산화아연의 구조를 보여주는 사진이다.2 is a photograph showing the structure of zinc oxide having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention.

산화 아연(ZnO)의 경우에는, 통상적으로 사용될 때, 무정형(amorphous)으로 사용되거나 폴리크리스탈(다결정)의 형태로 사용되는 것이 일반적이다.In the case of zinc oxide (ZnO), when used normally, it is generally used in the form of amorphous or polycrystalline (polycrystalline).

하지만 일반적인 산화아연으로는 신발 또는 타이어에 있어서 제동특성 또는 내구 특성을 향상시키기 어렵다.However, it is difficult to improve braking characteristics or durability characteristics in shoes or tires with general zinc oxide.

하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 산화아연은 도 2에 도시된 바와 같이 침상의 형상을 이루는 테트라포드( tetra pod)형태의 단결정 산화아연을 사용할 수 있다. 이와 같이 침상의 테트라포드 형상을 갖는 산화아연 분말을 준비하고 가공 공정(s110)에서 혼합하여 사용하게 되면 침상의 특성으로 인해 고무 복합체가 가황 공정(s120)을 통해 탄성을 갖는 과정에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 침상의 테트라 포드 형상을 갖는 산화아연을 고무의 외부로 노출시킴으로써 내슬립성과 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.However, as the zinc oxide according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, single crystal zinc oxide in the form of a tetra pod may be used. In this way, when zinc oxide powder having a needle-shaped tetrapod shape is prepared and mixed in the processing process (s110), the rubber composite protrudes outward in the process of having elasticity through the vulcanization process (s120) due to the characteristics of the needle. Can have As described above, by exposing zinc oxide having a needle-shaped tetrapod shape to the outside of the rubber, it is possible to improve slip resistance and abrasion resistance.

즉, 외부에서 신발의 밑창(250)을 구성하는 물질 중 가황 공정 중 형성되는 사이핑(sipping) 구조체 안에서 외부로 돌출되어 나오는 구조가 되어 직접 땅에 닿게 되어 앵커링(anchoring)효과로 신발(200)의 바닥면의 마찰력을 증대시키면서 외층을 구성하는 신발의 아웃솔(out sole)을 보호하고, 내마모성을 증대시키는 것과 동시에 내구성, 내슬립성을 향상시킬 수 있다.In other words, among the materials constituting the sole 250 of the shoe from the outside, it is a structure that protrudes from the outside in the sipping structure formed during the vulcanization process, so that it directly touches the ground, and the shoe 200 has an anchoring effect. It protects the out sole of the shoe constituting the outer layer while increasing the frictional force of the bottom surface of the shoe, increasing wear resistance, and improving durability and slip resistance.

이와 같은 효과에 대한 이해를 위해서는 신발의 구조에 대한 이해가 필요할 것이라 판단되므로 이에 대하여 상술한다. 기본적으로 신발의 밑창으로는 고무가 사용될 수 있다.In order to understand this effect, it is determined that it is necessary to understand the structure of the shoe, so this will be described in detail. Basically, rubber can be used as the sole of the shoe.

여기서 고무의 물성을 조절하기 위해서 다양한 첨가제를 사용할 수 있는데 그 중에 점착부여제,가황촉진제, 가교제, 노화방지제 등을 사용할 수 있다.Here, various additives may be used to control the physical properties of the rubber, among which a tackifier, a vulcanization accelerator, a crosslinking agent, an anti-aging agent, and the like may be used.

점착 부여제(tackifier)란 상온에서 액상 또는 고체상의 열가소성 수지로서, 단독으로 사용하지 않고 고무 내의 충진제의 분산을 도우며, 점착성을 부여하는 물질이다. 로진과 같은 천연수지인 경우는 대체로 상용성이 좋아서 관습적으로 많이 사용되어온 수지로써 현재에도 다양하게 사용되고 있다.A tackifier is a liquid or solid thermoplastic resin at room temperature, which is not used alone, but helps to disperse the filler in rubber and imparts tackiness. In the case of natural resins such as rosin, they are generally used in many ways because of their good compatibility.

신발(shoes)는 각 부품이 조합된 일종의 조립품이다 우수한 각 부품은 향상된 기능성과 디자인, 물성을 나타내게 되어 성능이 뛰어난 신발을 만드는 데 기여하게 되고, 결국에는 소비자의 다양한 취향을 만족시키는 제품으로 이어질 수 있는 특성을 가질 수 있다.Shoes are a kind of assembly in which each part is combined. Each excellent part exhibits improved functionality, design, and physical properties, contributing to the making of shoes with excellent performance, and in the end, it can lead to products that satisfy various tastes of consumers. It can have characteristics that are there.

이러한 물품에 대한 설계(s100)에 있어서 각 물체의 특성을 좀더 정확히 안다면, 그 물질에 사용되어지는 용도를 명확히 하게 될 것이며, 실제로 첨가제 등의 형태로 첨가되어 사용되었을 때, 그 물질이 들어간 제품의 물성을 향상시키는 데 기여할 수 있게 될 것이다.If you know the characteristics of each object more accurately in the design (s100) of these products, the purpose used for the material will be clarified, and when actually added in the form of additives, the product containing the material It will be able to contribute to improving physical properties.

신발이나 타이어의 경우에는 제동력이 굉장히 중요한 문제가 될 수 있는데, 통상적으로 제동력과 구동성의 향상을 위해 신발의 아웃솔(out sole) 과 타이어의 트레드( tread)에는 고무가 사용될 수 있다.In the case of shoes or tires, braking force can be a very important problem. In general, rubber may be used for the out sole of the shoe and the tread of the tire to improve braking force and drivability.

이러한 신발의 아웃 솔 또는 타이어의 트레드에 사용되는 고무에 대한 연구는 오래 전부터 시작되었고, 많은 향상을 가져오는 결과를 낳게 되었다.The research on the rubber used for the outsole of these shoes or the tread of tires has been started for a long time, and has resulted in many improvements.

특히 1, 2차 세계 대전을 거치면서 군수품으로 많이 사용되었고 지금에는 문명의 큰 축인 자동차와 항공기, 의료용 기구 등 다방면에서 애용되고 있다고 할 수 있는 편이다. 고무의 특성과 용도는 많이 알려졌으나 아직도 다양한 배합에 따른 그 특성 중에서 연구되어질 수 있는 향후의 과제가 된다고 할 수 있다.In particular, it was used a lot as a military item during the First and Second World Wars, and now it can be said that it is used habitually in various fields such as automobiles, aircraft, and medical equipment, which are the major axes of civilization. Although the properties and uses of rubber are widely known, it can be said that it is still a future subject that can be studied among its properties according to various formulations.

이와 같이 신발이나 타이어의 기본적인 성능 중의 한 가지로서 내슬립성(미끄러지지 않는 성질)을 들 수 있는 데, 그 기능을 향상시키는 방법에는 아웃 솔 바닥의 조각무늬, 합성고무의 종류, 등 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 천연수지, 합성 수지등의 대표적인 몇가지의 점착부여제를 다양하게 배합하고, 기능성 부여제로써 세라믹 단결정을 부가하는 방법으로 내슬립성을 향상시키면서 마찰 및 마모도를 향상시킬 수 있는 지의 여부에 대한 검토를 하기로 한다.As described above, one of the basic performances of shoes and tires is slip resistance (non-slip property), and there are various ways to improve the function, such as a piece pattern on the bottom of the outsole, the type of synthetic rubber, etc. In the present invention, by variously mixing some typical tackifiers such as natural resins and synthetic resins, and adding ceramic single crystals as a functional imparting agent, it is possible to improve friction and abrasion while improving slip resistance. We will do a review.

신발에 있어서, 충격흡수(coushioning), 운동조절(motion control), 경량성(light weight), 통풍성(ventilation & radiation), 유연성(flexibility) 등의 기능성 향상을 위해 에어백, PU(Poly Urehtan) 중창(mid sole), 경량성 EVA(에틸렌 초산비닐 공중합체, Ethylene vinyl acetate copolymer) 중창. 망사 형태의 갑피 소재 등으로 연구되어 왔고 이러한 것이 계속적으로 될 때 신발산업은 고부가가치의 산업으로 탈바꿈할 수 있을 것이다.In shoes, airbags, PU (Poly Urehtan) midsoles (Poly Urehtan (PU)) to improve functionality such as shock absorption, motion control, light weight, ventilation & radiation, and flexibility mid sole), lightweight EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) midsole. It has been studied as a mesh-type upper material, and when this continues, the footwear industry will be able to transform into a high value-added industry.

발을 보호하기 위해 사용된 신발은 오늘 날 각각의 운동기능에 맞추어 요구 특성을 극대화하였는 데, 신발에 요구되는 대표적인 특성은 쿠션성, 트랙션, 착용감(fit성), 땀이 차지 않고 신발 내부를 쾌적하게 유지시키기 위한 통기성, 경량성, 보행 시 잘 굽혀질 수 있는 굴곡성, 부상방지를 위한 안전성, 오래 동안 신발의 기능을 유지할 수 있는 내구성 등을 들 수 있다.The shoes used to protect the feet today have maximized the required characteristics according to each exercise function, and the typical characteristics required for the shoes are cushioning, traction, fit, sweat, and comfortable inside the shoe. Breathability to maintain, light weight, flexibility to bend well when walking, safety to prevent injury, and durability to maintain the function of the shoe for a long time.

이와 같은 특성은 통기성을 제외하고는 대부분 바닥재(창, sole)에만 요구되거나 또는 갑피와 바닥재에 동시에 요구되는 특성이다. 그러므로 신발의 밑창(250)의 중요성이 요구되는 것이라고 할 수 있다.These characteristics are required only for most flooring materials (windows, soles) except for breathability, or are required for both upper and flooring materials at the same time. Therefore, it can be said that the importance of the sole 250 of the shoe is required.

오늘 날 신발의 밑창(250) 소재로 가장 많이 사용되는 것이 고무이며, 처음으로 신발의 밑창(250)을 고무소재로 사용하였을 때에는 가죽이나 목재, 기타 다른 소재로 사용되던 것에 비교한다면, 가히 혁신적이라고 할 수 있다. 고무 제품은 그 사용 목젖에 따라 다수의 원료 고무 중에서 선택한 몇가지 고무 재료를 혼합하여 이 혼합 고무에 여러가지의 배합제를 가하고 복잡한 성형 및 가교 공정을 거쳐 제조한다.Today, rubber is the most widely used material for shoe soles 250, and when compared to those used for leather, wood, and other materials when the sole 250 of shoes was used as a rubber material for the first time, it is quite innovative. can do. Rubber products are manufactured by mixing several rubber materials selected from a number of raw rubbers according to the uvula used, adding various compounding agents to the mixed rubber, and undergoing a complex molding and crosslinking process.

고무에는 생고무(원료고무)와 엘라스토머(탄성고무)가 있다. 생고무는 꼬불꼬불한 고분자량의 선상 중합체로 분자간에 엉키어 있으며, 물이나 기름과 같이 유동되지 않고 상온에서는 정형화된 고체의 형상이다. 그러나 외부에서 힘을 가하면, 분자간에 미끄러짐이 발생하여 늘어나지만 힘을 제거하게 되면 원래대로 돌아가는 성질인 탄성(elasticity)를 갖고 있다. 하지만 소정 크기 이상의 힘이 가해지는 경우에는 원래대로 돌아가지 않고 소성변형(plastic deformation)을 하게 되는 경우도 있다.There are raw rubber (raw rubber) and elastomer (elastic rubber) in rubber. Raw rubber is a winding high molecular weight linear polymer that is entangled between molecules, does not flow like water or oil, and is in the form of a standardized solid at room temperature. However, when a force is applied from the outside, it slips between molecules and increases, but when the force is removed, it has elasticity, a property that returns to its original state. However, when a force of more than a predetermined amount is applied, plastic deformation may occur without returning to the original state.

적당한 분자량을 지닌 생고무는 소성변형을 하기 문에 늘어날 뿐 원래대로 돌아가지 않는다. 그러나 여기에 분자간에 화학결합, 즉 가교를 행함으로써 엘라스토머(elastomer)가 되며, 인장 시킨 후, 외력을 제거했을 때 원래의 형상으로 되돌아가는 탄성변형(elastic deformation)을 일으킬 수 있다.Raw rubber with an appropriate molecular weight undergoes plastic deformation, so it only stretches and does not return to its original state. However, by performing a chemical bond, that is, crosslinking between molecules, it becomes an elastomer, and it can cause elastic deformation to return to its original shape when the external force is removed after tensioning.

여기에 사용되는 주된 재료가 황(Sulfur)이다.The main material used here is sulfur.

이와 같은 공정을 가황공정(vulcanization) (s120)이라고 하며, 황을 사용하여 가황작업을 하게 되면, 이와 같은 탄성변형체로 만들 수 있기 때문에 원하는 물성을 갖는 제품을 만들 수 있게 된다.Such a process is called vulcanization (s120), and when vulcanization is performed using sulfur, such an elastic deformable body can be made, so that a product having desired properties can be made.

이러한 고무에는 천연고무와 합성고무가 있다. 상기 합성고무에는 이소프렌(isoprene)이 있는 데, 천연고무에 비해 화학구조상 약간의 차이가 있으나, 가황물의 물성에는 큰 차이가 없다. 천연고무에 비해 겔 분이나 먼지 기타 불순물이 적고 품질에 균일성이 있는 특성을 갖는다. 합성고무의 제조 공정인 중합 시에 폴리머의 분자량을 조절하여 가공성의 개선을 할 수 있다.These rubbers include natural rubber and synthetic rubber. The synthetic rubber includes isoprene, which has a slight difference in chemical structure compared to natural rubber, but there is no significant difference in the physical properties of the vulcanizate. Compared to natural rubber, it has less gel powder, dust and other impurities, and has a uniform quality characteristic. Processability can be improved by controlling the molecular weight of the polymer during polymerization, which is the manufacturing process of synthetic rubber.

상기 합성고무는 불순물이 적다는 특성 때문에 흡수성, 전기적 특성 내노화성이 약간 우수한 특징을 가지나, 가황 공정이 지연되는 특성을 갖는다.The synthetic rubber has characteristics of slightly superior absorption, electrical characteristics and aging resistance due to the characteristics of low impurities, but has characteristics of delaying the vulcanization process.

이러한 고무에 대하여 기능성을 부여하기 위해 진행하는 공정이 고무의 배합 공정(s100)이다. 고무 제품의 성능, 가공상의 문제, 경제성 등을 고려하여 반드시 원료 고무에 각종 약품류를 첨가 배합하고, 가열처리공정을 거쳐 가소성 물질로부터 탄성재료로 변화시켜 제품화하는 것이 일반적인 고무 복합체의 제조공정이라고 할 수 있다.A process that proceeds to impart functionality to such rubber is a rubber compounding process (s100). Considering the performance, processing problems, and economics of rubber products, it is necessary to add and mix various chemicals to the raw rubber, and then convert it from plastic to elastic material through a heat treatment process and commercialize it as a general rubber composite manufacturing process. I can.

고무 복합체를 제조할 때, 원료 고무에 혼합하여 사용하는 재료를 배합제라고 하며, 원료고무 및 배합제의 선택 여하에 따라 고무 복합체의 가공성능, 물품의 성능, 가격이 결정된다.When manufacturing a rubber composite, the material mixed with the raw rubber is called a blending agent, and the processing performance, product performance, and price of the rubber composite are determined according to the selection of the raw rubber and the blending agent.

이러한 배합제에는 가교제, 가황촉진제(vulcanization accelerating agent), 점착성 부여제, 노화방지제 등을 포함할 수 있다.Such blending agents may include crosslinking agents, vulcanization accelerating agents, tackifiers, anti-aging agents, and the like.

가교제는 사슬 모양 고분자를 3차원 망상(그물) 구조로 만드는 것이 가교이고, 가교시키기 위한 약품을 가교제라고 한다. 이러한 가교제로는 분말황(powder sulfur), 유기과산화물, 금속 산화물 등을 대표적으로 들 수 있다.Crosslinking agent is a crosslinking agent that makes a chain-shaped polymer into a three-dimensional network (net) structure, and a crosslinking agent is called a crosslinking agent. Typical examples of such crosslinking agents include powdered sulfur, organic peroxides, and metal oxides.

여기서 유기과산화물로는, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥신, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 α,α′-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 가교제를 사용할 수 있다.Here, as the organic peroxide, cyclohexanone peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-butylperoxylaurylate, t-butylperoxyacetate, di-t-butyldiperoxyphthalate, t-dib Tylperoxymaleic acid, t-butylcumylperoxide, t-butylhydroperoxide, t-butylperoxybenzoate, dibenzoylperoxide, dicumylperoxide, 1,3-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene , Methyl ethyl ketone peroxide, di-(2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2 ,5-di(benzoylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, di-t-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-( Group consisting of t-butylperoxy)-3-hexine, n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate and α,α′-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzene A crosslinking agent including one or two or more selected from may be used.

가교제와 병용하여 가교시간(가황시간)의 단축, 가황온도의 저하, 가황제의 감량을 목적으로 사용되는 것을 가황 촉진제라고 한다. 대부분은 디엔계 고무의 황 가교용으로 개발된 것이지만, 촉진효과의 많고 적음, 스코치성, 평탄가황성, 가황고무의 물성에 끼치는 영향을 고려하여 각각의 다른 유형이 점증적으로 개발되어 왔고, 그 종류도 무수히 많다. Vulcanization accelerators are used in combination with a crosslinking agent for the purpose of shortening the crosslinking time (vulcanization time), lowering the vulcanizing temperature, and reducing the amount of vulcanizing agent. Most of them were developed for sulfur crosslinking of diene rubbers, but each different type has been gradually developed in consideration of the effect on the properties of the vulcanized rubber, which has a large and small accelerating effect, scorch property, flat vulcanization property, and its kind. There are also countless.

이러한 가황촉진제로는 알데히드·암모니아류, 알데히드·아민류, 구아니딘류, 티오우레아류, 티아졸류, 술펜아미드류, 티우람류 및 디티오카르바민산염류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.Such vulcanization accelerators include one or two or more selected from the group consisting of aldehydes, ammonia, aldehydes, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, sulfenamides, thiurams and dithiocarbamates. It may be to include.

여기에 가황촉진제를 활성화하여 촉진반응을 한층 촉진시키는 것을 가황 촉진조제라고 한다. 가황 촉진 조제로는, 산화아연(아연화)을 대표로 하는 금속 산화물, 스테아린산을 대표로 하는 지방산 등이 있다.Here, the vulcanization accelerator is called a vulcanization accelerator that activates the vulcanization accelerator to further accelerate the accelerating reaction. Examples of the vulcanization accelerating aid include metal oxides representative of zinc oxide (zincization) and fatty acids such as stearic acid.

노화방지제는, 고무 제품이 시일이 경과함에 따라 경화, 연화, 점착화, 균열발생, 탄성 저하 등의 물성 저하를 일으키는 현상을 노화라고 하는데 이러한 현상을 방지할 목적으로 사용하는 배합제를 말한다. 이러한 노화방지제에는, 작용 효과로부터 산화방지제, 열노화방지제, 굴곡균열방지제, 오존열화방지제 등으로 분류되고, 화학 구조적으로는 아민계 노화방지제, 페놀계 노화방지제, 왁스계 노화방지제 등으로 나눌 수 있다. 페놀류 ·방향족 아민류가 사용되는데, 페놀류는 제품을 오염시키지 않으므로 빛깔이 연한 제품에 사용되나, 노화방지효과는 아민류만 못하다. 방향족 아민류는 각종 합성고무에도 유효하며 널리 사용되고 있다.Anti-aging agent is a phenomenon that causes physical properties such as hardening, softening, tackifying, cracking, and elasticity decrease as the seal elapses of a rubber product, called aging, and refers to a compounding agent used for the purpose of preventing this phenomenon. These anti-aging agents are classified into antioxidants, thermal aging inhibitors, flexure cracking inhibitors, ozone deterioration inhibitors, etc., and chemically structurally, they can be divided into amine-based anti-aging agents, phenol-based anti-aging agents, wax-based anti-aging agents, etc. . Phenols and aromatic amines are used, and phenols do not contaminate the product, so they are used for products with a light color, but the anti-aging effect is not as good as amines. Aromatic amines are also effective in various synthetic rubbers and are widely used.

점착성 부여제는 합성고무에 있어서 중요한 배합제로 미가황 고무 생지에 점착성을 부여하여 예비성형시에 가공성을 개선시키는 재료를 말한다. 쿠마로인덴, 페놀포름알데히드계, 티펜페놀수지, 로진 등이 있다.Tackifier is an important compounding agent in synthetic rubber, and refers to a material that improves processability during pre-molding by imparting tackiness to unvulcanized rubber dough. There are cumaroindene, phenol formaldehyde-based, thiphene phenol resin, and rosin.

이와 같은 내슬립성을 갖는 고무복합체의 제조공정은 배합설계(s100), 가공 공정(s110). 가황 공정(s120)으로 분류할 수 있다. 고무 복합체를 제조할 때 고려해야 할 물성으로는 인장강도, 신장율, 모듈러스, 인장응력, 경도, 내굴곡성, 접착성 등을 들 수 있다. 이와 같은 물성은 배합 조건에 따라 달라질 수 있는 물성에 해당하는 바, 고무복합체가 사용되는 조건에 따라 필요성능을 결정하고 이에 맞추어 배합 설계(s100)를 진행하고 가공(s110) 및 가황(S120) 공정을 진행하는 것이 바람직하다. The manufacturing process of the rubber composite having such slip resistance is a blending design (s100), a processing process (s110). It can be classified as a vulcanization process (s120). Physical properties to be considered when manufacturing a rubber composite include tensile strength, elongation, modulus, tensile stress, hardness, flexural resistance, and adhesion. These physical properties correspond to physical properties that can vary depending on the blending conditions, and the necessary capabilities are determined according to the conditions in which the rubber composite is used, and accordingly, the blending design (s100) is conducted, and the processing (s110) and vulcanization (S120) processes It is desirable to proceed.

고무 복합체의 가공 공정(s110)은 원료고무를 소련한 후 배합제의 혼련에 이은 성형가공을 하게 된다. 소련(내림)을 천연고무로 주로 하는 경우에는 내림 촉진제를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우로 나눌 수 있다.In the processing process (s110) of the rubber composite, the raw rubber is used in the USSR, followed by kneading of the blending agent, followed by molding. When the Soviet Union (lowering) is mainly used as natural rubber, it can be divided into the case of using and not using the anti-falling accelerator.

이러한 고무 복합체의 가공 공정 후 가황 공정을 통해서 고무 복합체에 탄성을 부여할 수 있는데, 이와 같은 가황 공정을 통해서 고무 복합체에 대하여 탄성을 부여하고, 이를 통해 고무 복합체의 내슬립성을 확보할 수 있는 물성을 얻을 수 있다. Elasticity can be imparted to the rubber composite through the vulcanization process after the processing of the rubber composite. Through this vulcanization process, elasticity is imparted to the rubber composite, thereby securing the slip resistance of the rubber composite. Can be obtained.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체에서 스터드리스 타이어의 작동원리와 테트라 포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체에서 내마모성과 제동 능력을 상승시키는 것을 모식적으로 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a schematic diagram of an operation principle of a studless tire in a rubber composite including a single crystal having a tetra shape according to an embodiment of the present invention and an increase in abrasion resistance and braking ability in a rubber composite including a single crystal having a tetra pod shape It is a figure explaining as an alternative.

도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 포드형상을 갖는 고무 복합체의 경우에 스터드리스 타이어(101)의 경우에는 일반타이어(100)의 경우와 달리, 에지(edge)를 많게 하여 표면 층에 물막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 효과로 제동능력(braking ability)을 상승시킬 수 있다.3, in the case of the rubber composite having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention, in the case of the studless tire 101, unlike the case of the general tire 100, the number of edges is increased. It is possible to prevent a water film from forming on the surface layer. With this effect, braking ability can be increased.

또한 고무를 쉽게 움직일 수 있도록 장착되어 있어서, 히스테리시스 로스(hysteresys loss)를 상승시킬 수 있다(A에 삽입되는 설명). 이러한 효과도 타이어에 못이나 정(stud의 역할)을 박아서 노면에 대한 손상을 줄이면서도 유사한 수준의 제동 효과를 얻을 수 있는 결과를 낳을 수 있다.It is also mounted so that the rubber can be moved easily, which can increase the hysteresys loss (the explanation inserted in A). Such an effect can also lead to a similar level of braking effect while reducing damage to the road surface by driving nails or nails (the role of stud) in the tire.

상술한 가황공정(s120)에서 사용되는 몰드의 표면에 돌기부(미도시)를 포함하고 있어서, 싸이핑 구조(sipping structure)를 만들 수 있기 때문에 수분에 대한 흡수능력을 상승시킬 수 있다. 이러한 효과로 노면 빙설에 대한 슬립 방지효과를 달성할 수 있다. Since a protrusion (not shown) is included on the surface of the mold used in the above-described vulcanization process (s120), since a sipping structure can be formed, the ability to absorb moisture can be increased. With this effect, it is possible to achieve a slip prevention effect against ice and snow on the road surface.

또한 타이어의 경우에는 트레드(tread)라고 칭할 수 있는 부분의 표면으로 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 포드 형상을 갖는 단결정인 산화아연을 포함하는 고무 복합체의 경우에는, 상기 표면으로 산화아연 단결정(120)이 노출되어서 앵커링 효과(anchoring effect)를 상승시키고 노면에 대한 접지 면적을 증대시키는 효과로 제동 능력을 상승시킬 수 있다.In addition, in the case of a tire, in the case of a rubber composite containing zinc oxide, a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention as the surface of a portion that can be referred to as a tread, a zinc oxide single crystal ( 120) is exposed to increase the anchoring effect and increase the grounding area to the road surface, thereby increasing the braking ability.

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 포드형상을 갖는 단결정을 포함하는 타이어와 단결정을 포함하지 않는 경우에 대한 미끄럼 능력(표면에 따른 마찰 게수 )을 보여주는 표이다. Table 1 is a table showing the sliding ability (friction coefficient according to the surface) for a tire including a single crystal having a tetrapod shape and a case not including the single crystal according to an embodiment of the present invention.

Test Method ISO 13287에 따른 고무 복합체의 마찰 계수(Friction Coeffieinet)를 보여주는 표Table showing the friction coefficient (Friction Coeffieinet) of rubber composites according to Test Method ISO 13287 단결정 미포함Without single crystal 단결정 포함(10wt%)Contains single crystal (10wt%) 비고Remark DRYDRY 1.07 1.07 1.61 1.61 약 50% 상승 About 50% increase ICEICE 0.13 0.13 0.18 0.18 약 40% 상승 About 40% increase

이때 시험 조건으로는 바탕을 구성하는 물질로는 dry 조건에서 SUS(steel use stainless)를 사용할 수 있다.At this time, as a test condition, SUS (steel use stainless) can be used in dry conditions as a material constituting the base.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 침상형 단결정 산화아연을 사용하는 효과로 침상형 단결정 산화아연을 사용하지 않는 것에 비래 약 50% 정도의 마찰계수 상승 효과를 얻을 수 있다.As can be seen from Table 1, due to the effect of using the acicular single crystal zinc oxide, it is possible to obtain an effect of increasing the coefficient of friction of about 50% compared to not using the acicular single crystal zinc oxide.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무복합체의 제조공정을 보여주는 절차도이다.4 is a flowchart showing a manufacturing process of a rubber composite including a single crystal having a tetra shape according to an embodiment of the present invention.

도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무복합체의 제조 공정은, (a) 타이어의 트레드 또는 신발의 밑창(250) 부분에 사용되는 고무복합체의 배합을 설계하는 단계(s100)를 진행할 수 있다. 이때 요구되는 물성에 맞추어 각종 기능성 첨가제를 부가하는 공정을 포함할 수 있다.Referring to Figure 4, the manufacturing process of the rubber composite including a single crystal having a tetrapod shape according to an embodiment of the present invention, (a) the blending of the rubber composite used for the tread of the tire or the sole 250 of the shoe Step (s100) of designing may be performed. At this time, a process of adding various functional additives according to the required physical properties may be included.

(b) 상기 고무 복합체의 고무 원료와 가교제, 가황촉진제(vulcanization accelerating agent), 점착성 부여제, 노화방지제 및 단결정 산화아연분말을 포함하는 배합제를 소련(내림)하는 과정을 진행할 수 있다. (b) The rubber raw material of the rubber composite and a blending agent including a crosslinking agent, a vulcanization accelerating agent, a tackifier, an anti-aging agent, and a single crystal zinc oxide powder may be subjected to a process of Soviet (lowering).

이와 같이 소련된 고무 복합체를 혼련(mulling)하고, 카렌더링( calendering) 하는 과정을 거쳐서 원하는 모양으로 성형할 수 있다(s110)In this way, the Soviet rubber composite can be molded into a desired shape through a process of mulling and calendering (s110).

(c) 상기 성형된 고무 복합체에 대하여 몰드(미도시) 내에서 100-200℃의 온도와 100-300kgf/㎠ 압력의 조건 하에서 가류 또는 가황하는 공정을 진행할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해서 가소성의 재료를 탄성을 갖는 재료로 변환할 수 있음은 전술한 바와 같다. 100도 이하의 온도에서는 고무 복합체의 탄성을 확보하기 어렵고, 200도 이상의 온도에서는 제조 공정상의 비용과 고무 복합체의 물성이 변환될 수 있는 가능성이 있다.(c) The molded rubber composite may be vulcanized or vulcanized in a mold (not shown) under conditions of a temperature of 100-200°C and a pressure of 100-300kgf/cm2. As described above, it is possible to convert a plastic material into a material having elasticity through such a process. At a temperature of 100 degrees or less, it is difficult to secure the elasticity of the rubber composite, and at a temperature of 200 degrees or more, there is a possibility that the cost of the manufacturing process and the physical properties of the rubber composite may be changed.

100kgf/㎠이하의 압력에서는 성질의 변화를 유도하기 어려울 수 있고, 300kgf/㎠ 이상의 압력 조건 에서는 부가적인 장비가 필요할 수 있어서 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.At a pressure of less than 100kgf/cm2, it may be difficult to induce a change in properties, and under a pressure of 300kgf/cm2 or more, additional equipment may be required, resulting in an increase in cost.

이와 같은 탄성을 갖는 고무의 성질 때문에 혼합된 상태로 침상형의 산화아연 단결정이 외부로 노출되었을 때, 외부 노출면에 대한 저항능력을 상승시킬 수 있다. When the acicular zinc oxide single crystal in a mixed state is exposed to the outside due to the elasticity of the rubber, the resistance to the exposed surface can be increased.

온도 압력 조건 하에서 가열하고 가압하되 상기 가열 가압 몰드의 금형은 외부로 돌출된 돌기부를 포함하여 상기 고무 복합체의 표면에 사이핑 (sipping)구조를 성형하여 가소성 재료를 탄성체로 변환하는 단계(s120);를 포함하는 것일 수 있다. Heating and pressing under a temperature and pressure condition, wherein the mold of the heating and pressing mold includes a protrusion protruding to the outside, forming a sipping structure on the surface of the rubber composite to convert the plastic material into an elastic body (s120); It may be to include.

사이핑(sipping) 구조를 형성함으로써, 사이핑(sipping, 촘촘한 흠)에 의한 수분의 흡수(도면 3에서 B에 대한 설명) 구조를 형성할 수 있다. By forming a sipping structure, it is possible to form a structure that absorbs moisture (explained about B in Fig. 3) by sipping (fine flaws).

즉 상기 단결정 산화아연분말(120)은 테트라 포드 형상을 가지고 있어서, 상기 사이핑 구조체;의 외면부로 돌출되어 상기 고무 복합체의 내마모성과 내구성을 향싱시킬 수 있다. That is, since the single crystal zinc oxide powder 120 has a tetrapod shape, it protrudes to the outer surface of the siping structure, thereby enhancing the wear resistance and durability of the rubber composite.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed within the scope of the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to a person of ordinary knowledge.

100: 일반 타이어 101: 스터드리스 타이어
120: 단결정 산화아연 200: 신발
250: 신발의 밑창100: general tire 101: studless tire
120: single crystal zinc oxide 200: shoes
250: sole of the shoe

Claims

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테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체의 제조방법에 있어서,
(a) 요구되는 물성에 맞추어 고무 복합체의 물성을 조절할 수 있도록 고무 복합체의 배합을 설계하는 단계(s100);
(b) 상기 고무 복합체의 고무 원료와 가교제, 가황촉진제(vulcanization accelerating agent), 점착성 부여제, 노화방지제 및 단결정 산화아연분말을 포함하는 배합제를 소련(내림)하고 혼련(mulling)하고, 카렌더링(callendering) 하는 과정을 거쳐서 원하는 모양으로 성형하는 단계(s110); 및
(c) 상기 성형된 고무 복합체에 대하여 100-200℃의 온도, 100-300kgf/㎠ 압력의 온도 압력 조건 하에서 가열하고 가압하되 가열 가압 몰드의 금형은 외부로 돌출된 돌기부를 포함하여 상기 고무 복합체의 표면에 사이핑(sipping) 구조를 성형하여 가소성 재료를 탄성체로 변환하는 단계(s120);를 포함하되,
상기 가소성 재료를 탄성체로 변환하는 단계(s120)에서, 가소성을 갖고 있는 고무 복합체가 탄성을 갖는 고무 복합체로 성질의 변화가 발생하고,
상기 가교제는, 황 가교제, 유기과산화물 가교제 및 금속과산화물 가교제로 이루어지는 것이고,
상기 가황촉진제(vulcanization accelerating agent)는, 알데히드·암모니아류, 알데히드·아민류, 구아니딘류, 티오우레아류, 티아졸류, 술펜아미드류, 티우람류 및 디티오카르바민산염류로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상을 포함하는 것이고,
상기 유기과산화물은, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥신, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 α,α′-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상을 포함하는 것이고,
상기 점착성 부여제는, 합성고무에 있어서 중요한 배합제로 미가황 고무생지에 점착성을 부여하여 예비성형시에 가공성을 개선시키는 재료인 것이고,
상기 노화방지제는, 아민계 노화방지제인 것이고,
상기 단결정 산화아연분말은, 침상의 테트라 포드 형상을 가지고 있고, 사이핑(sipping) 구조체의 외면부로 돌출되어 상기 고무 복합체의 내마모성과 내구성을 향상시키는 것이며,
외부에서 신발의 밑창(250)을 구성하는 물질 중 가황 공정 중 형성되는 사이핑(sipping) 구조체 안에서 외부로 돌출되어 나오는 구조가 되어 직접 땅에 닿게 되어 앵커링(anchoring)효과로 신발(200)의 바닥면의 마찰력을 증대시키면서 외층을 구성하는 신발의 아웃솔(out sole)을 보호하고, 내마모성을 증대시키는 것과 동시에 내구성, 내슬립성을 향상시키고,
고무 복합체 전체 중량 대비 상기 단결정 산화아연분말 10 중량%를 포함하고, Test Method ISO 13287에 따른 고무 복합체의 마찰 계수(Friction Coeffieinet)는 DRY 조건에서 1.61 이고, ICE 조건에서 0.18 인 것을 특징으로 하는,
침상의 테트라포드 형상을 갖는 단결정을 포함하는 고무 복합체의 제조방법.
In the method for producing a rubber composite containing a single crystal having a tetrapod shape,
(a) designing the formulation of the rubber composite so that the physical properties of the rubber composite can be adjusted according to the required physical properties (s100);
(b) The rubber raw material of the rubber composite and a blending agent including a crosslinking agent, a vulcanization accelerating agent, a tackifier, an anti-aging agent, and a single crystal zinc oxide powder were mixed with the USSR (lowered) and kneaded, and calendering molding into a desired shape through a process of (callendering) (s110); And
(c) The molded rubber composite is heated and pressurized under a temperature pressure condition of 100-200°C and a pressure of 100-300kgf/cm2, but the mold of the heating-pressurizing mold includes a protrusion protruding to the outside of the rubber composite. Including; converting a plastic material into an elastic body by forming a sipping structure on the surface (s120);
In the step of converting the plastic material into an elastic body (s120), a change in properties occurs from a rubber composite having plasticity to a rubber composite having elasticity,
The crosslinking agent is composed of a sulfur crosslinking agent, an organic peroxide crosslinking agent, and a metal peroxide crosslinking agent,
The vulcanization accelerating agent is 2 selected from the group consisting of aldehydes, ammonia, aldehydes, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, sulfenamides, thiurams, and dithiocarbamates. Includes more than a species,
The organic peroxides include cyclohexanone peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-butylperoxylaurylate, t-butylperoxyacetate, di-t-butyldiperoxyphthalate, t-dibutylper Oxymaleic acid, t-butylcumylperoxide, t-butylhydroperoxide, t-butylperoxybenzoate, dibenzoylperoxide, dicumylperoxide, 1,3-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, Methyl ethyl ketone peroxide, di-(2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2, 5-di(benzoylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, di-t-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-(t -Butylperoxy)-3-hexine, n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate and α,α′-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzene in the group consisting of It includes two or more selected types,
The tackifier is an important compounding agent for synthetic rubber, which is a material that improves processability during preform by imparting tack to unvulcanized rubber dough,
The anti-aging agent is an amine-based anti-aging agent,
The single crystal zinc oxide powder has a needle-shaped tetrapod shape and protrudes to the outer surface of the sipping structure to improve the wear resistance and durability of the rubber composite,
Among the materials that make up the sole 250 of the shoe from the outside, it is a structure that protrudes from the outside in the sipping structure formed during the vulcanization process, so that it directly touches the ground, and the bottom of the shoe 200 has an anchoring effect. It protects the out sole of the shoe constituting the outer layer while increasing the frictional force of the cotton, increases wear resistance, and improves durability and slip resistance.
It includes 10% by weight of the single crystal zinc oxide powder relative to the total weight of the rubber composite, and the friction coefficient of the rubber composite according to Test Method ISO 13287 is 1.61 in DRY conditions and 0.18 in ICE conditions,
A method for producing a rubber composite containing a single crystal having a needle-shaped tetrapod shape.

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