KR20150045169A - Rubber composition for tire containing carbon nanotube - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소나노튜브가 함유된 타이어용 고무 조성물 및 이를 포함하는 타이어용 고무 복합재에 관한 것이다.The present invention relates to a rubber composition for a tire containing carbon nanotubes and a rubber composite material for a tire comprising the carbon nanotube.
타이어는 차종별, 구조별, 계절별, 용도별, 패턴별로 나뉘는데, 일반적으로 타이어를 형성하는 구성품은 트레드, 쇼울더, 사이드월, 비드 등이고, 그 소재로는 각 구성품에 요구되는 성능에 맞는 다양한 고무 조성물이 적용되고 있다.Tires are classified according to vehicle type, structure, season, application, and pattern. In general, the components forming the tire are tread, shoulder, sidewall, and bead. Various rubber compositions suitable for the performance required for each component are applied .
타이어는 여러 가지 특성을 만족해야 하는데, 근래에는 고성능 친환경 타이어의 개발 요구에 의해 경제성, 안전성 및 내마모성의 측면에서 균형있는 특성을 발현할 수 있는 고무 조성물이 중요하게 대두되고 있다.Tires are required to satisfy various characteristics. In recent years, rubber compositions capable of exhibiting balanced characteristics in terms of economy, safety and abrasion resistance due to the demand for development of high-performance environmentally friendly tires are becoming important.
일반적으로 고무 조성물의 물성 조절은 원료 고무의 배합 비율을 달리하거나, 기능성 첨가제를 혼합하는 방법으로 이루어지고 있으며, 최근에는 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소계 소재를 복합화하여 기계적 물성을 개선하고자 하는 시도가 이루지고 있다.In general, the physical properties of the rubber composition are controlled by varying the mixing ratio of the starting rubber or by mixing the functional additives. In recent years, carbon composite materials such as carbon black, carbon nanotubes and graphene Attempts to improve are being made.
상기 탄소계 소재 중에서도, 특히 탄소나노튜브는 대표적인 탄소 나노 구조체로서, 열 전도도, 전기 전도도, 기계적 강도 등이 우수하여, 각종 전기 소자 및 고강도 나노복합체 등에 응용 가능한 소재로 주목을 받고 있다.Of the above carbon-based materials, particularly carbon nanotubes are typical carbon nanostructures having excellent thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical strength, and are attracting attention as materials applicable to various electric devices and high-strength nanocomposites.
그런데, 탄소나노튜브는 강한 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 서로 엉켜있기 때문에, 복합화하고자 하는 매질 내에 고르게 분산되지 못하는 문제점이 있다. 그에 따라, 탄소나노튜브의 표면에 관능기를 도입하여 개질하거나, 다단계의 물리적 공정을 적용하는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 복잡한 전처리 공정이 요구되어 생산성의 저하를 초래하며, 인체 또는 환경에 유해한 유기 용매가 사용될 뿐만 아니라, 탄소나노튜브에 대한 전처리 과정에서 탄소나노튜브의 손상에 의한 물성 저하가 발생하는 등 여러 가지 문제점이 존재한다. However, since carbon nanotubes are entangled with each other by a strong van der Waals force, they are not uniformly dispersed in a medium to be complexed. Accordingly, attempts have been made to introduce a functional group onto the surface of a carbon nanotube to modify it, or to apply a multi-step physical process. However, such a method requires a complicated pretreatment process, resulting in a deterioration in productivity. In addition to the use of an organic solvent which is harmful to the human body or the environment, deterioration of the physical properties due to damage of the carbon nanotubes occurs in the pretreatment of the carbon nanotubes And the like.
나아가, 탄소계 소재의 첨가제를 사용할 경우, 타이어의 열 전도도, 전기 전도도, 내마모성 등은 향상될 수 있을지라도, 상대적으로 점탄성의 확보가 어려운 한계가 있다.Further, when additives such as carbon-based materials are used, thermal conductivity, electrical conductivity, abrasion resistance, etc. of the tire can be improved, but it is difficult to secure viscoelasticity relatively.
본 발명은 기계적 강도가 우수하면서도 보다 향상된 점탄성을 갖는 타이어의 제공을 가능케 하는 타이어용 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a rubber composition for a tire which enables to provide a tire having a superior mechanical strength and a further improved viscoelasticity.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 타이어용 고무 복합재를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a rubber composite for a tire comprising the composition.
본 발명에 따르면, 고무, 자가-정렬된 탄소나노튜브(self-aligned carbon nanotube), 및 카본 블랙을 포함하는 타이어용 고무 조성물이 제공된다.According to the present invention, there is provided a rubber composition for a tire comprising rubber, a self-aligned carbon nanotube, and carbon black.
본 발명에 따르면, 상기 타이어용 고무 조성물은 상기 고무 100 중량부에 대하여, 상기 자가-정렬된 탄소나노튜브 0.1 내지 30 중량부, 및 상기 카본 블랙 10 내지 80 중량부를 포함할 수 있다.According to the present invention, the rubber composition for a tire may comprise 0.1 to 30 parts by weight of the self-aligned carbon nanotubes and 10 to 80 parts by weight of the carbon black with respect to 100 parts by weight of the rubber.
여기서, 상기 고무는 천연 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 스타이렌 고무, 스타이렌 에틸렌/부타디엔 스타이렌 고무, 이소프렌 고무, 이소부틸렌 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 네오프렌 고무, 및 에틸렌 프로필렌 디엔 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고무일 수 있다.The rubber may be at least one selected from the group consisting of natural rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene styrene rubber, styrene ethylene / butadiene styrene rubber, isoprene rubber, Butadiene rubber, isoprene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, neoprene rubber, and ethylene propylene diene rubber.
또한, 상기 자가-정렬된 탄소나노튜브는 5 내지 50 nm의 직경 및 1 내지 300 ㎛의 길이를 갖는 자가-정렬된 탄소나노튜브들의 다발을 포함할 수 있다.The self-aligned carbon nanotubes may also include bundles of self-aligned carbon nanotubes having a diameter of 5 to 50 nm and a length of 1 to 300 μm.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 조성물을 포함하는 타이어용 고무 복합재가 제공된다.On the other hand, according to the present invention, there is provided a rubber composite for a tire comprising the composition.
본 발명에 따른 고무 조성물에는 기계적 강도가 우수하면서도 보다 향상된 점탄성을 나타낼 수 있어, 타이어의 제조에 적용시 차량의 주행 안정성과 제동 특성의 향상을 도모할 수 있다.The rubber composition according to the present invention exhibits excellent mechanical strength and improved viscoelasticity, so that it is possible to improve the running stability and braking characteristics of the vehicle when applied to the production of tires.
도 1은 자가-정렬된(self-aligned) 다발 형태의 탄소나노튜브[도 1의 (a)] 및 엉킨(entanglend) 형태의 탄소나노튜브[도 1의 (b)]를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 확대 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예[도 2의 (a)] 및 비교예[도 2의 (b)]에 따른 고무 조성물을 포함하는 복합재에 대한 점탄성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.1 shows a carbon nanotube in the form of a self-aligned bundle (Fig. 1 (a)) and an entangled carbon nanotube (Fig. 1 (b)) under a scanning electron microscope ). ≪ / RTI >
2 is a graph showing the results of viscoelasticity measurement for a composite material comprising a rubber composition according to one embodiment of the present invention (FIG. 2 (a)) and a comparative example (FIG. 2 (b)
이하, 본 발명의 구체적인 구현 예에 따른 타이어용 고무 조성물 및 이를 포함하는 고무 복합재에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a rubber composition for a tire and a rubber composite material containing the same according to a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
그에 앞서, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
Prior to that, and unless explicitly stated throughout the present specification, the terminology is used merely to refer to a specific embodiment and is not intended to limit the present invention. And, the singular forms used herein include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning. Also, as used herein, the term " comprises " embodies certain features, areas, integers, steps, operations, elements and / or components, It does not exclude the existence or addition of a group.
한편, 본 발명자들은 탄소나노튜브(이하 'CNT')가 함유된 타이어용 고무 조성물에 대한 연구를 거듭하는 과정에서, 자가 정렬된(self-aligned) 다발 형태의 탄소나노튜브는, 엉킨(entangled) 형태의 일반적인 탄소나노튜브에 비하여, 별도의 전처리 없이도 우수한 분산성을 나타냄을 확인하였다. 나아가, 상기 자가 정렬된 탄소나노튜브는 엉킨 형태의 일반적인 탄소나노튜브에 비하여 소량(예를 들어 1/10) 첨가만으로도 동등한 정도의 기계적 물성이 확보될 수 있으면서도, 특히 보다 향상된 점탄성을 갖는 타이어용 고무 복합재의 제공이 가능함을 확인하였다.Meanwhile, the inventors of the present invention have conducted studies on rubber compositions for tires containing carbon nanotubes (hereinafter, referred to as 'CNT'), and self-aligned bundle-shaped carbon nanotubes are entangled, It is confirmed that the carbon nanotubes exhibit excellent dispersibility even without a separate pretreatment. Furthermore, the self-aligned carbon nanotubes can have equivalent mechanical properties even if only a small amount (for example, 1/10) of the carbon nanotubes are added to the carbon nanotubes in the tangent form, and in particular, It is confirmed that the composite material can be provided.
이러한 본 발명의 일 구현 예에 따르면, 고무, 자가-정렬된 탄소나노튜브(self-aligned carbon nanotube), 및 카본 블랙을 포함하는 타이어용 고무 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a rubber composition for a tire comprising rubber, a self-aligned carbon nanotube, and carbon black.
우선, 일 구현 예에 따르면, 상기 고무로는 타이어의 트레드(tread), 사이드 월(side wall), 이너라이너(innerliner) 등과 같은 각 구성 요소의 목적에 부합하는 다양한 종류의 고무가 적용될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 고무는 천연 고무, 합성 고무, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 고무는 천연 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 스타이렌 고무, 스타이렌 에틸렌/부타디엔 스타이렌 고무, 이소프렌 고무, 이소부틸렌 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 네오프렌 고무, 및 에틸렌 프로필렌 디엔 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고무일 수 있다.First, according to one embodiment, the rubber may be applied to various kinds of rubber that meet the purpose of each component such as a tread of a tire, a side wall, an innerliner, and the like. As a non-limiting example, the rubber may be natural rubber, synthetic rubber, or a mixture thereof. Specifically, the rubber may be at least one selected from the group consisting of natural rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene styrene rubber, styrene ethylene / butadiene styrene rubber, Butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, butylene isoprene rubber, chloroprene rubber, neoprene rubber, and ethylene propylene diene rubber.
그리고, 일 구현예에 따르면, 상기 카본 블랙은 내마모성 등의 기계적 강도 향상을 위해 첨가되는 탄소계 성분으로서, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 비제한적인 예로, 상기 카본 블랙은 퍼니스 블랙(furnace black), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 찬넬 블렉(channel black), 램프 블랙(lamp black), 써멀 블랙(thermal black) 등일 수 있다.According to one embodiment, the carbon black is a carbon-based component added to improve mechanical strength such as abrasion resistance, and the kind thereof is not particularly limited. By way of non-limiting example, the carbon black may be furnace black, acetylene black, channel black, lamp black, thermal black, and the like.
여기서, 상기 카본 블랙은 상기 고무 100 중량부에 대하여 10 내지 80 중량부, 또는 20 내지 80 중량부, 또는 20 내지 70 중량부, 또는 25 내지 60 중량부, 또는 25 내지 50 중량부, 또는 30 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 기계적 강도의 향상 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 카본 블랙은 상기 고무 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 포함되는 것이 유리하다. 다만, 상기 카본 블랙이 과량으로 첨가될 경우 매질에 대한 분산성이 떨어질 수 있고 조성물의 기계적 물성이 오히려 저하될 수 있다. 따라서, 상기 카본 블랙은 상기 고무 100 중량부에 대하여 80 중량부 이하로 포함되는 것이 유리하다.The carbon black may be used in an amount of 10 to 80 parts by weight, or 20 to 80 parts by weight, or 20 to 70 parts by weight, or 25 to 60 parts by weight, or 25 to 50 parts by weight, or 30 to 50 parts by weight, 45 parts by weight. That is, it is advantageous that the carbon black is contained in an amount of 10 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the rubber in order to sufficiently exhibit the effect of improving the mechanical strength required in the present invention. However, when the carbon black is added in an excessive amount, the dispersibility to the medium may be lowered, and the mechanical properties of the composition may be lowered. Accordingly, it is advantageous that the carbon black is contained in an amount of 80 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the rubber.
한편, 일 구현 예에 따른 타이어용 고무 조성물에는 자가-정렬된 탄소나노튜브가 포함된다.Meanwhile, the rubber composition for a tire according to one embodiment includes self-aligned carbon nanotubes.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 자가-정렬된 CNT[도 1의 (a)]는, 엉킨(entangled) 구조의 일반적인 CNT[도 1의 (b)]와 달리, 수 내지 수십 나노미터 스케일의 직경과 수 내지 수백 마이크로미터 스케일의 길이를 갖는 자가-정렬된 복수의 CNT들의 다발을 포함한다. 그에 따라, 상기 자가-정렬된 CNT는 고무(매질)와 혼합될 경우, 다발을 이루고 있던 복수의 CNT가 풀어헤쳐진 형태로 조성물에 분산될 수 있다. 그런데, 엉킨(entangled) 구조의 일반적인 CNT는 CNT 간의 엉킨 형상 또는 강한 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 응집체를 이루는 등 분산성이 떨어지는 반면에, 상기 자가-정렬된 CNT는 별도의 전처리(예를 들어, 탄소나노튜브 표면에 관능기를 도입하는 방법) 또는 다단계의 물리적 분산 방법 등을 적용하지 않더라도 우수한 분산성을 나타낼 수 있다. 그에 따라, 상기 자가-정렬된 CNT는 엉킨 구조의 CNT에 비하여 소량(예를 들어 1/10) 첨가만으로도 동등한 이상의 기계적 강도의 확보를 가능케 한다.As shown in Fig. 1, the self-aligned CNTs (Fig. 1 (a)), unlike the CNTs of the entangled structure [Fig. 1 (b)], have diameters of several to several tens of nanometers And a plurality of self-aligned CNTs having a length of several to several hundreds of micrometers scale. Accordingly, when the self-aligned CNTs are mixed with the rubber (medium), a plurality of bundles of CNTs may be dispersed in the composition in a loosened form. However, the CNTs having entangled structures are poor in dispersibility due to the entangled shapes of CNTs or the strong van der Waals forces, while the self-aligned CNTs are subjected to a separate pretreatment (For example, a method of introducing a functional group onto the surface of a carbon nanotube) or a multistage physical dispersion method or the like, it is possible to exhibit excellent dispersibility. Accordingly, the self-aligned CNTs can achieve equal or more mechanical strength by adding a small amount (for example, 1/10) of CNTs compared to the tangled CNTs.
한편, 고무 조성물의 점탄성은 기계적 강도와 상충 가능성이 높은 물성으로서, CNT, 카본블랙 등과 같은 탄소계 소재가 고무 조성물에 포함될 경우 상대적으로 점탄성의 확보가 어려운 한계가 있었다. 그런데, 본 발명의 일 구현 예에 따른 타이어용 고무 조성물은 상기 자가-정렬된 CNT를 포함함에 따라, 내마모성 등의 기계적 강도의 확보가 가능하면서도, 보다 향상된 점탄성의 발현을 가능케 하는 장점이 있다. On the other hand, the viscoelasticity of the rubber composition has a high possibility of contradicting with the mechanical strength, and when the carbon-based material such as CNT, carbon black or the like is included in the rubber composition, it is difficult to secure viscoelasticity relatively. However, the rubber composition for a tire according to one embodiment of the present invention has the advantage of enabling the expression of viscoelasticity to be improved while ensuring mechanical strength such as abrasion resistance by including the self-aligned CNTs.
상기 자가-정렬된 CNT로는 복수의 CNT가 다발 형태로 정렬된 형태를 갖는 통상적인 것이 사용될 수 있으며, 단층벽 CNT(single walled carbon nanotube), 다중벽 CNT(multi walled carbon nanotube) 등의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 자가-정렬된 CNT는 5 내지 50 nm의 직경 및 1 내지 300 ㎛의 길이를 갖는 복수의 탄소나노튜브를 포함하는 것이, 본 발명에 따른 물성 향상 효과의 구현에 보다 유리할 수 있다.The self-aligned CNTs may be conventional ones having a plurality of CNTs arranged in a bundle shape. The structures of single walled carbon nanotubes (CNTs) and multiwalled carbon nanotubes (CNTs) It is not limited. However, according to one embodiment, the self-aligned CNT includes a plurality of carbon nanotubes having a diameter of 5 to 50 nm and a length of 1 to 300 탆, Can be more advantageous.
이때, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 고무 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부, 또는 0.5 내지 30 중량부, 또는 0.5 내지 25 중량부, 또는 0.5 내지 20 중량부, 또는 1 내지 15 중량부, 또는 1 내지 10 중량부, 또는 1.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 물성 향상 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 고무 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 포함되는 것이 유리하다. 다만, CNT가 과량으로 첨가될 경우 CNT의 분산성과 조성물의 기계적 물성이 오히려 저하될 수 있다. 따라서, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 고무 100 중량부에 대하여 30 중량부 이하로 포함되는 것이 유리하다.In this case, the self-aligned CNT may be used in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, or 0.5 to 30 parts by weight, or 0.5 to 25 parts by weight, or 0.5 to 20 parts by weight, or 1 to 15 parts by weight, Or 1 to 10 parts by weight, or 1.5 to 5 parts by weight. That is, it is advantageous that the self-aligned CNT is contained in an amount of 0.1 part by weight or more based on 100 parts by weight of the rubber in order to sufficiently exhibit the effect of improving the physical properties required in the present invention. However, when CNT is added in excess, the CNT dispersion and mechanical properties of the composition may be deteriorated. Accordingly, it is advantageous that the self-aligned CNT is included in an amount of 30 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the rubber.
한편, 일 구현 예에 따르면, 상기 타이어용 고무 조성물에는 유화제가 더욱 포함될 수 있다. 상기 유화제는 카본 블랙과 CNT의 원료 고무에 대한 분산성 및 가공성을 향상시켜, 보다 균일한 조성을 갖는 고무 조성물의 제공을 가능케 한다. 상기 유화제로는 통상적인 것이 사용될 수 있으므로, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만, 비제한적인 예로, 상기 유화제는 합성 유화제 중 파라핀 계열의 오일, 아로마틱 계열의 오일, 고형 왁스 및 식물성 유화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다. 그리고, 유화제의 과량 첨가시 조성물의 물성 저하가 유발될 수 있으므로, 상기 유화제의 함량은 상기 고무 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
Meanwhile, according to one embodiment, the rubber composition for a tire may further include an emulsifying agent. The emulsifier improves the dispersibility and processability of the carbon black and the CNT to the raw material rubber, thereby making it possible to provide a rubber composition having a more uniform composition. As the above-mentioned emulsifier, a usual one can be used, and the kind thereof is not particularly limited. However, as a non-limiting example, the emulsifier may be at least one compound selected from the group consisting of paraffinic oils, aromatics oils, solid waxes and vegetable emulsifiers among the synthetic emulsifiers. The amount of the emulsifier is preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber, because excessive addition of the emulsifier may cause deterioration of the physical properties of the composition.
한편, 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 전술한 고무 조성물을 포함하는 타이어용 CNT-고무 복합재가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a CNT-rubber composite for a tire comprising the above-mentioned rubber composition.
상기 타이어용 CNT-고무 복합재는 원료 고무를 포함하는 매트릭스 내에 카본 블랙과 CNT가 고르게 분산되어 있는 상태의 복합재로서, 특히 자가-정렬된 CNT를 포함하는 고무 조성물을 사용하여 형성됨에 따라, 기계적 강도가 우수하면서도 보다 향상된 점탄성을 나타낼 수 있다.The CNT-rubber composite material for a tire is a composite material in which carbon black and CNTs are uniformly dispersed in a matrix containing a raw material rubber. Especially, since the CNT-rubber composite material is formed using a rubber composition containing self-aligned CNTs, Excellent and viscoelastic properties can be exhibited.
이와 같은 고무 복합재는 타이어의 트레드(tread), 사이드 월(side wall), 이너라이너(innerliner) 등과 같은 다양한 구성 요소에 적용 가능하며, 특히 타이어의 트레드에 적용되어 차량의 주행 안정성과 제동 특성의 향상을 도모할 수 있다.
Such a rubber composite material can be applied to various components such as tread, side wall, innerliner, etc. of a tire. Especially, it is applied to a tread of a tire to improve the running stability of the vehicle and the braking characteristic .
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred embodiments are described to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are intended to illustrate the present invention without limiting it thereto.
실시예Example 1 One
원료 고무(천연 고무 70 중량% 및 클로로부틸 고무 30 중량% 함유) 100 중량부에 대하여, 1 중량부의 자가-정렬된 다중벽 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-150, 번들 직경 약 20㎛, 길이 약 30 ㎛), 30 중량부의 카본 블랙(제조사: 코리아카본블랙, 제품명: N220), 및 11 중량부의 유화제(성분명: Castor oil)를 니더에서 혼합한 후, 2-Roll 밀링 및 핫프레스 과정을 거쳐 고무 복합재를 얻었다.1 part by weight of self-aligned multi-wall CNT (manufactured by Hanwha Chemical Co., Ltd., product name: CM-150, bundle diameter of about 20 占 퐉) per 100 parts by weight of raw rubber (containing 70% by weight of natural rubber and 30% by weight of chlorobutyl rubber) , 30 parts by weight of carbon black (manufacturer: Korea Carbon Black, product name: N220) and 11 parts by weight of an emulsifier (component name: Castor oil) were mixed in a kneader and then subjected to 2-roll milling and hot pressing To obtain a rubber composite.
실시예Example 2 2
원료 고무 100 중량부에 대하여, 3 중량부의 자가-정렬된 다중벽 CNT를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.A rubber composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 3 parts by weight of self-aligned multi-wall CNT was added to 100 parts by weight of the raw rubber.
실시예Example 3 3
원료 고무 100 중량부에 대하여, 5 중량부의 자가-정렬된 다중벽 CNT를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.A rubber composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 5 parts by weight of self-aligned multi-wall CNT was added to 100 parts by weight of the raw rubber.
비교예Comparative Example 1 One
원료 고무 100 중량부에 대하여, 상기 자가-정렬된 다중벽 CNT 대신 엉킨(entangled) 구조의 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-95)를 1 중량부로 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다. Example 1 was repeated except that 1 part by weight of CNT (manufactured by Hanwha Chemical Co., Ltd., product name: CM-95) having an entangled structure was added to 100 parts by weight of the raw rubber in place of the self- A rubber composite was obtained in the same manner.
비교예Comparative Example 2 2
원료 고무 100 중량부에 대하여, 상기 자가-정렬된 다중벽 CNT 대신 엉킨(entangled) 구조의 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-95)를 3 중량부로 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.Except that 3 parts by weight of CNT (manufactured by Hanwha Chemical Co., Ltd., product name: CM-95) having an entangled structure instead of the self-aligned multi-wall CNT was added to 100 parts by weight of the starting rubber. A rubber composite was obtained in the same manner.
비교예Comparative Example 3 3
원료 고무 100 중량부에 대하여, 상기 자가-정렬된 다중벽 CNT 대신 엉킨(entangled) 구조의 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-95)를 5 중량부로 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.Except that 5 parts by weight of CNT (manufactured by Hanwha Chemical Co., Ltd., product name: CM-95) having an entangled structure instead of the self-aligned multi-wall CNT was added to 100 parts by weight of the raw rubber. A rubber composite was obtained in the same manner.
비교예Comparative Example 4 4
상기 자가-정렬된 다중벽 CNT를 첨가하지 않고 30 중량부의 카본 블랙(제조사: 코리아카본블랙, 제품명: N220)을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.A rubber composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 30 parts by weight of carbon black (manufacturer: Korea Carbon Black, product name: N220) was added without adding the self-aligned multi-wall CNT.
비교예Comparative Example 5 5
상기 자가-정렬된 다중벽 CNT를 첨가하지 않고, 상기 카본 블랙의 함량을 31 중량부로 조절한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.A rubber composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that the self-aligned multi-wall CNT was not added and the content of the carbon black was adjusted to 31 parts by weight.
비교예Comparative Example 6 6
상기 자가-정렬된 다중벽 CNT를 첨가하지 않고, 상기 카본 블랙의 함량을 33 중량부로 조절한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 복합재를 얻었다.
A rubber composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that the self-aligned multi-wall CNT was not added and the content of the carbon black was adjusted to 33 parts by weight.
시험예Test Example 1 (전기 도전성 지수 측정) 1 (electric conductivity index measurement)
실시예 2 및 비교예 2에 따른 각각의 고무 복합재에 대하여, 4-Point Probe 측정 방식(JIS K 7194)으로 전기 전도성 지수(상대값)를 측정하였다.The electrical conductivity index (relative value) of each of the rubber composites according to Example 2 and Comparative Example 2 was measured by a 4-point probe measurement method (JIS K 7194).
그 결과, 비교예 2의 고무 복합재(전기 전도성 지수 100)를 기준으로, 실시예 2의 고무 복합재는 197의 전지 전도성 지수를 갖는 것으로 측정되었다. 즉, 실시예 2의 고무 복합재는 비교예 2의 고무 복합재와 동량의 CNT를 포함하였으나, 상대적으로 높은 전기 전도성 지수를 갖는 것으로 확인되었다.
As a result, based on the rubber composite of Comparative Example 2 (electrical conductivity index 100), the rubber composite of Example 2 was measured to have a cell conductivity index of 197. That is, the rubber composite of Example 2 contained the same amount of CNT as the rubber composite of Comparative Example 2, but it was confirmed to have a relatively high electrical conductivity index.
시험예Test Example 2 ( 2 ( 점탄성Viscoelastic 측정) Measure)
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에 따른 고무 복합재에 대하여, 점탄성 분석기(DMA, 모델명: Q800, 제조사: TA Instruments)를 이용하여 점탄성(tanδ)을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다. The viscoelasticity (tan?) Of the rubber composites according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 was measured using a viscoelasticity analyzer (DMA, model name: Q800, manufacturer: TA Instruments) 2.
상기 표 1 및 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, CNT를 포함하지 않고 카본 블랙의 함량을 증가시킨 비교예 5 및 6은 점탄성이 완만하게 증가하였고, entangled-CNT의 함량을 증가시킨 비교예 1 내지 3은 비교예 5 및 6에 비하여 점탄성이 떨어지는 것으로 확인되었다. As can be seen from Table 1 and FIG. 2, Comparative Examples 5 and 6, in which the content of carbon black was increased without CNT, gently increased in viscoelasticity, and the content of entangled-CNT was increased To 3 were found to be less viscoelastic than Comparative Examples 5 and 6.
한편, aligned-CNT를 포함하는 실시예 1 내지 3의 복합재는 비교예 4 내지 6 보다 급격하게 증가하는 점탄성을 나타내었고, 동량의 CNT를 포함하는 비교예 1 내지 3에 비하여 크게 향상된 점탄성을 갖는 것으로 확인되었다.
On the other hand, the composites of Examples 1 to 3 including aligned-CNT exhibited sharply increasing viscoelasticity as compared with Comparative Examples 4 to 6, and had significantly improved viscoelasticity as compared with Comparative Examples 1 to 3 containing the same amount of CNT .
시험예Test Example 3 ( 3 ( 모듈러스Modulus 측정) Measure)
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에 따른 고무 복합재로 ASTM D638의 Type I 규격의 시편을 각각 5 개씩 준비한 후, Universal Testing Machine을 이용하여 Young's Modulus를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Five test specimens of type I according to ASTM D638 were prepared from the rubber composites according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6, and Young's Modulus was measured using a universal testing machine. The results are shown in Table 2 below Respectively.
상기 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 복합재는 같은 양의 탄소계 첨가제를 포함하는 비교예들의 복합재에 비하여 크게 향상된 모듈러스를 나타내는 것으로 확인되었다.
As can be seen from the above Table 2, the composites of Examples 1 to 3 were found to exhibit significantly improved modulus as compared to the composites of the comparative examples comprising the same amount of carbon-based additives.
Claims (5)
A rubber composition for a tire, comprising a rubber, a self-aligned carbon nanotube, and carbon black.
상기 고무 100 중량부에 대하여,
상기 자가-정렬된 탄소나노튜브 0.1 내지 30 중량부, 및
상기 카본 블랙 10 내지 80 중량부
를 포함하는 타이어용 고무 조성물.
The method according to claim 1,
With respect to 100 parts by weight of the rubber,
0.1 to 30 parts by weight of the self-aligned carbon nanotubes, and
10 to 80 parts by weight of the carbon black
And a rubber composition for a tire.
상기 고무는 천연 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스타이렌 부타디엔 스타이렌 고무, 스타이렌 에틸렌/부타디엔 스타이렌 고무, 이소프렌 고무, 이소부틸렌 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 네오프렌 고무, 및 에틸렌 프로필렌 디엔 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고무인 타이어용 고무 조성물.
The method according to claim 1,
The rubber may be at least one selected from the group consisting of natural rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene styrene rubber, styrene ethylene / butadiene styrene rubber, isoprene rubber, A rubber composition for a tire, which is at least one rubber selected from the group consisting of rubber, chloroprene rubber, neoprene rubber, and ethylene propylene diene rubber.
상기 자가-정렬된 탄소나노튜브는 5 내지 50 nm의 직경 및 1 내지 300 ㎛의 길이를 갖는 자가-정렬된 탄소나노튜브들의 다발을 포함하는 타이어용 고무 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the self-aligned carbon nanotube comprises a bundle of self-aligned carbon nanotubes having a diameter of 5 to 50 nm and a length of 1 to 300 m.
A rubber composite for a tire comprising the rubber composition according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20130124522A KR20150045169A (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Rubber composition for tire containing carbon nanotube |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200054731A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-20 | 금호석유화학 주식회사 | A rubber composition for racing tire |
| KR102255801B1 (en) * | 2021-02-16 | 2021-05-26 | 금호석유화학 주식회사 | A rubber composition comprising carbon nanotubes |
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2013
- 2013-10-18 KR KR20130124522A patent/KR20150045169A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
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| WO2020101309A1 (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-22 | 금호석유화학 주식회사 | Racing tire rubber composition and method for manufacturing same |
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