KR100283015B1 - 카본 블랙 - Google Patents

카본 블랙 Download PDF

Info

Publication number
KR100283015B1
KR100283015B1 KR1019960704663A KR19960704663A KR100283015B1 KR 100283015 B1 KR100283015 B1 KR 100283015B1 KR 1019960704663 A KR1019960704663 A KR 1019960704663A KR 19960704663 A KR19960704663 A KR 19960704663A KR 100283015 B1 KR100283015 B1 KR 100283015B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon black
zone
carbon
present
epdm
Prior art date
Application number
KR1019960704663A
Other languages
English (en)
Inventor
브루스 이. 매케이
마크 에이. 윌킨슨
배리 제이. 예이츠
Original Assignee
마싸 앤 피네간
캐보트 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22242297&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR100283015(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 마싸 앤 피네간, 캐보트 코포레이션 filed Critical 마싸 앤 피네간
Application granted granted Critical
Publication of KR100283015B1 publication Critical patent/KR100283015B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 고무 및 플라스틱 조성물에 대해 유리한 특성을 부여하고 열 카본 블랙 및 카본 블랙의 블렌드 대신에 이용할 수 있는 신규 퍼네이스 카본 블랙에 관한 것이다. 또한, 화합물 가공 및 물리적 성능 특성의 유리한 조합을 나타내는, 신규 카본 블랙을 혼입시킨 신규 고무 및 플라스틱 조성물도 개시된다.

Description

[발명의 명칭]
카본 블랙
[발명의 분야]
본 발명은 각종 응용에 적합하고 특히 플라스틱과 고무 조성물에 사용하기에 적합한 신규 카본 블랙에 관한 것이다.
[배경]
카본 블랙은 안료, 충전제, 보강제로서 및 각종 다른 응용에 이용될 수 있다. 이들은 제작된 부품의 화합물 가공 특성 및 물리적 특성의 최적 조합을 달성하기에 바람직한 고무 조성물 및 플라스틱 조성물의 제조에 광범위하게 사용된다.
카본 블랙은 일반적으로 그의 표면적, 표면 화학, 응집물 크기 및 입자 크기를 포함하는 특성을 기준으로 특정화되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 카본 블랙의 특성은 요오드 흡착 값(I2값), 디부틸 프탈레이트 흡착(DBP), 착색 값(TINT), Dst, Dmode 및 중앙값 스토크스 직경을 최빈치 스토크스 직경으로 나눈 값으로서 정의된 M-비율(M-비율 = Dst/Dmode)을 포함하여 당업계에 알려진 시험법에 의해 분석적으로 측정한다.
종래 기술로부터 몇몇 문헌이 공지되어 있다. 그 예로는 미국 특허 제4,366,139호; 동 제4,221,772호; 동 제3,799,788호; 동 제3,787,562호; 소비에트 연방 특허 제1279991호; 캐나다 특허 제455504호; 일본 특허 제61-047759호; 영국 특허 제1022988호 및 일본 특허 제61-283635호가 있다. 상기 언급한 문헌들 중 어느 것도 본 발명의 카본 블랙 생성물을 개시하지는 않는다. 또한, 상기 언급한 문헌들 중 어느 것도 본 발명의 카본 블랙이 의도하는 용도를 기재하지 않는다.
일본 특허 공개 제1,229,074호에는 요오드 값이 8 내지 15 mg/g이고 DBP 오일 흡착량이 33 내지 45 ㎖/100g인 카본 블랙이 개시되어 있다.
[발명의 요약]
본 발명자들은 혼합 에너지, 점도, 경화 속도, 압출 수축율, 인장력, 피로 주기, 압착 영구 변형율, 경도 및 표면 외관과 같은 화합물 가공 및 물리적 특성이 중요한 고무 및 플라스틱 조성물에 사용하기에 유리한 신규 군의 카본 블랙을 발견하였다. 이러한 카본 블랙은 압출, 성형 부품, 호스 및 벨트 적용에 사용하기에 특히 적합하게 하는 특성들의 고유한 조합을 제공한다는 것을 알게 되었다.
이러한 군의 퍼네이스(furnace) 카본 블랙은 요오드 흡착 값(I2값)이 12 내지 18 mg/g(카본 블랙 1 그램 당 I2밀리그램)이고 DBP(디부틸 프탈레이트 값)가 28 내지 33 cc/100g(카본 블랙 100 그램 당 디부틸 프탈레이트 입방 센티미터)이다. 바람직하게는, 상기 군의 카본 블랙은 약 15 mg/g의 I2값을 특징으로 한다.
본 발명자들은 또한 카본 블랙을 함유하는 신규 군의 고무 및 플라스틱 조성물을 발견하였다.
본 발명의 카본 블랙은 연소 구역, 전이 구역 및 반응 구역을 갖는 퍼네이스 카본 블랙 반응기에서 제조될 수 있다. 카본 블랙 수득용 공급원료는 고온 연소 가스 스트림으로 주입된다. 얻어진 고온 연소 가스 및 공급원료의 혼함물은 반응 구역으로 통과한다. 카본 블랙 수득용 공급원료의 열분해는 혼합물의 켄칭에 의해 중단되고, 그 후 본 발명의 카본 블랙이 형성된다. 바람직하게는, 열분해는 켄칭 유체의 주입에 의해 중단된다. 본 발명의 신규 카본 블랙의 제조 방법은 다음에 더욱 상세히 기재될 것이다.
본 발명의 신규 카본 블랙이 효과적인 고무 및 플라스틱은 천연 및 합성 고무 및 플라스틱이다. 일반적으로, 약 10 내지 약 300 중량부의 카본 블랙 생성물을 사용하여 각각 100 중량부의 고무 또는 플라스틱을 얻을 수 있다.
고무 또는 플라스틱 중, 본 발명에 사용되기에 적합한 것은 천연 고무, 합성 고무 및 염소화 고무와 같은 그의 유도체; 스티렌 약 10 내지 약 70 중량% 및 부타디엔 약 90 내지 약 30 중량%의 공중합체, 예를 들면 스티렌 19 부와 부타디엔 81부의 공중합체, 스티렌 30 부와 부타디엔 70 부의 공중합체, 스티렌 43 부와 부타디엔 57 부의 공중합체 및 스티렌 50 부와 부타디엔 50 부의 공중합체; 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌 등과 같은 콘쥬게이션된 디엔의 중합체 및 공중합체, 및 상기 콘쥬게이션된 디엔과 그와 공중합가능한 에틸렌기 함유 단량체(예, 스티렌, 메틸 스티렌, 클로로스티렌, 아크릴로니트릴, 2-비닐피리딘, 5-메틸-2-비닐피리딘, 5-에틸-2-비닐피리딘, 2-메틸-5-비닐피리딘, 알킬-치환 아크릴레이트, 비닐 케톤, 메틸 이소프로페닐 케톤, 메틸 비닐 에테르, 알파메틸렌 카르복실산 및 아크릴산 및 디알킬아크릴산 아미드와 같은 그의 에스테르 및 아미드)와의 공중합체이고; 또한 에틸린과 다른 고급 알파 올레핀(예, 프로필렌, 부텐-1 및 펜텐-1)과의 공중합체도 사용하기에 적합하고; 특히 바람직한 것은 에틸렌 함량이 20 내지 90 중랑%인 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 또한 디시클로펜타디엔, 1,4-헥사디엔 및 메틸렌 노르보르넨과 같은 제3의 단량체를 추가로 함유하는 에틸렌-프로필렌 중합체이다. 추가로 바람직한 중합성 조성물은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 올레핀이다.
본 발명의 카본 블랙의 잇점은 특히 화합물 가공 및 부품 성능 특성이 중요한 산업적인 응용을 위하여 천연 고무, 합성 고무, 플라스틱 또는 이들의 블렌드에 혼입시키는 것이다.
본 발명의 카본 블랙의 또다른 잇점은 이들을 목적하는 성능-특성을 달성하기 위하여 카본 블랙의 블렌드의 사용을 필요로 하는 응용에 있어서 열 및 퍼네이스 카본 블랙의 블렌드를 대체하는데 사용할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 잇점들은 본 발명에 대한 다음의 보다 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 카본 블랙을 제조하는데 이용할 수 있는 퍼네이스 카본 블랙 반응기의 하나의 형태의 일부의 단면도이다.
제2도는 소정의 샘플에 있어서의 카본 블랙 샘플의 응집물의 중량 분율 대 스토크스 직경의 샘플 히스토그램이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명의 신규 군의 퍼네이스 카본 블랙의 분석 특성을 다음 표 1에 기재한다.
[표 1]
본 발명의 카본 블랙은 모듈(또한 “단계적(staged)”이라고도 불림) 퍼네이스 카본 블랙 반응기에서 제조될 수 있다. 본 발명의 카본 블랙을 제조하는데 이용될 수 있는 대표적인 모듈 퍼네이스 카본 블랙 반응기의 섹션이 제1도에 도시되어 있다. 대표적인 모듈 퍼네이스 카본 블랙 반응기의 다른 상세한 점은 예를 들면 미국 특허 제3,922,355호에 포함된 설명에서 찾을 수 있다. 본 발명의 카본 블랙의 제조에 특히 적합한 카본 블랙 반응기는 1992년 1월 10일자로 출원되고 통상적으로 양도된 미국 특허 출원 번호 제07/818,943호(미국 특허 제5,190,739호에 상응함)에 기재되어 있다. 본 명세서에 기재된 실시예의 카본 블랙은 ’943호 출원에 기재된 방법에 의해 제조하였다.
’943호 출원에는 보조제 탄화수소를 다단계 반응기의 반응 구역에 첨가하고, 반응의 일차 연소 및 전체 연소를 조정하여 공정의 SSI가 0 미만이 되도록 하는 카본 블랙의 제조 방법에 기재되어 있다. 공정의 SSI는 다음 반응식에 의해 측정될 수 있다.
상기 식 중
｜SASmf｜ = SASmf의 절대값;
Δ(DBP)mf= 모든 다른 공정 작동 조건이 일정하게 유지되는 동안 공급원료 유동율의 변화에 기인한 카본 블랙 BBPA의 변화;
Δ(요오드 값)mf= 모든 다른 공정 작동 조건이 일정하게 유지되는 동안 공급 원료 유동율의 변화에 기인한 카본 블랙 요오드 흡착 값의 변화;
Δ(DBP)ah= 모든 다른 공정 작동 조건이 일정하게 유지되는 동안 보조제 탄화수소 유동율의 변화에 기인한 카본 블랙 DBPA의 변화;
Δ(요오드 값)ah= 모든 다른 공정 작동 조건이 일정하게 유지되는 동안 보조제 탄화수소 유동율의 변화에 기인한 카본 블랙 요오드 흡착 값의 변화.
“보조제 탄화수소”에는 수소 또는 공급원료의 수소-대-탄소의 몰비보다 큰 수소-대-탄소의 몰비를 갖는 임의의 탄화수소가 포함된다.
제1도와 관련하여, 본 발명의 카본 블랙은 연소 구역 (10)을 갖고, 수렴 직경의 구역 (11), 전이 구역 (12), 도입 섹션 (18) 및 반응 구역 (19)가 포함되어 있는 퍼네이스 카본 블랙 반응기 (2)에서 제조될 수 있다. 수렴 직경의 구역 (11)이 시작되는 지점 까지인, 연소 구역 (10)의 직경은 D-1로서 나타나 있고, 구역 (12)의 직경은 D-2, 단계적 도입 섹션 (18)의 직경들은 D-4, D-5, D-6 및 D-7, 구역 (19)의 직경은 D-3으로서 나타나 있다. 수렴 직경의 구역 (11)이 시작되는 지점 까지인, 연소 구역 (10)의 길이는 L-1로서 나타나 있고, 수렴 직경의 구역의 길이는 L-2로서 나타나 있고, 전이 구역의 길이는 L-3으로서 나타나 있고, 반응기 도입 섹션 (18)의 각 단계의 길이는 L-4, L-5, L-6 및 L-7로서 나타나 있다.
카본 블랙을 제조하기 위하여, 고온 연소 가스는 연소 구역 (10)에서, 액체 또는 가스상 연료를 공기, 산소, 공기와 산소의 혼합물 등과 같은 적합한 산화제 스트림과 접촉시킴으로써 발생된다. 연료들 중, 고온 연소 가스를 발생시키기 위하여 연소 구역 (10) 중에서 산화제 스트림과 접촉시키는데 적합한 것은 천연 가스, 수소, 일산화탄소, 메탄, 아세틸렌, 알코올 또는 케로센과 같은 임의의 쉽게 연소가능한 가스이다. 그러나, 탄소 함유 성분 및 특히 탄화수소를 높은 함량으로 갖는 연료를 이용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 본 발명의 카본 블랙을 제조하는데 이용되는 천연 가스에 대한 공기의 비율은 바람직하게는 약 10:1 내지 약 100:1일 것이다. 고온 연소 가스의 발생을 촉진시키기 위하여, 산화제 스트림은 예열될 수 있다.
고온 연소 가스 스트림은 구역 (10) 및 (11)로부터 구역 (12), (18) 및 (19)로 하류로 유동한다. 고온 연소 가스의 유동 방향은 화살표에 의해 도면에 도시되어있다. 카본 블랙 수득용 공급원료 (30)은 (구역 (12)에 배치된) 포인트 (32) 및(또는) (구역 (11)에 배치된) 포인트 (70)에서 도입된다. 반응 조건하에서 쉽게 휘발가능한, 카본 블랙 수득용 탄화수소 공급원료로서 사용하기에 적합한 것은 아세틸렌과 같은 불포화 탄화수소; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌과 같은 올레핀; 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 화합물; 특정 포화 탄화수소; 및 케로센, 나프탈렌, 테르펜, 에틸렌 타르, 방향족 고리 화합물 등과 같은 기타 탄화수소이다.
수렴 직경의 구역 (11)의 끝으로부터 포인트 (32) 까지의 거리는 F-1로서 나타나 있다. 일반적으로, 카본 블랙 수득용 공급물질 (30)은 고온 연소 가스에 의한 카본 블랙 수득용 공급원료의 높은 혼합 및 전단 속도를 보증함으로써 신속 및 완전히 분해되고 공급원료가 카본 블랙으로 전환하도록 고온 연소 가스 스트림의 내부 영역으로 침투하는 복수개의 스트림의 형태로 주입된다.
보조제 탄화수소는 프로브 (72)를 통하여 또는 카본 블랙 형성 공정의 구역 (12)의 경계를 형성하는 벽에 있는 보조제 탄화수소 통로 (75)를 통하여 또는 카본 블랙 형성 공정의 구역 (18) 및(또는) (19)의 경계를 형성하는 벽에 있는 보조제 탄화수소 통로 (76)을 통하여 포인트 (70)에서 도입된다. 보조제 탄화수소는 제1 단계 연료의 초기 연소 반응 직후의 지점 및 카본 블랙의 형성 종결 직전의 지점 사이의 어느 지점에서나 도입될 수 있으며, 단 미반응 보조제 탄화수소는 궁극적으로 반응 구역에 유입된다.
포인트 (32)로부터 포인트 (70)까지의 거리는 H-1로서 나타나 있다.
본 명세서의 실시예에 있어서, 보조제 탄화수소는 카본 블랙 수득용 공급원료 스트림으로서 동일한 축면 상의 3개의 오리피스를 통하여 도입되었다. 이 오리피스들은 섹션 (12)의 외곽 주변 주위에 균등히 이격되어, 하나는 공급원료, 다음은 보조제 탄화수소와 같은 교대 패턴으로 정렬된다. 그러나, 알 수 있는 바와 같이, 이는 단지 예시적인 것이며, 보조제 탄화수소의 도입에 사용가능한 방법을 제한하고자 함이 아니다.
카본 블랙 수득용 공급원료 및 고온 연소 가스의 혼합물은 구역 (12)를 통하여 구역 (18)에 이어 구역 (19)로 하류로 유동한다. 포인트 (62)에 배치된, 물일 수 있는 켄칭 유체 (50)을 주입하는 켄치 (60)을 이용하여 카본 블랙이 형성될 때 화학 반응을 중단시킨다. 포인트 (62)는 열분해를 중단하기 위한 켄치의 위치를 선택하기 위하여 당업계에 알려진 임의의 방법으로 결정할 수 있다. 열분해를 중단하기 위한 켄치의 위치를 측정하기 위한 하나의 방법은 카본 블랙에 대해 허용가능한 톨루엔 추출물 수준이 도달하는 포인트를 결정하는 것이다. 톨루엔 추출물 수준은 ASTM 시험법 D1618-83 “Carbon Black Extractables - Toluene Discoloration”을 사용하여 측정할 수 있다. Q는 구역 (18)의 시작으로부터 켄치 포인트 (62)까지의 거리이고, 켄치 (60)의 위치에 따라 변화할 것이다.
고온 연소 가스와 카본 블랙 수득용 공급원료의 혼합물이 켄칭된 후, 냉각된 가스는 임의의 종래 냉각 및 분리 수단으로 하류로 통과하며, 이로써 카본 블랙이 회수된다. 가스 스트림으로부터의 카본 블랙의 분리는 침전기, 싸이클론 분리기 또는 백 필터와 같은 종래 수단에 의해 쉽게 달성된다. 이러한 분리는 예를 들면 습윤 펠릿화기를 사용하여 펠릿화시켜 수행할 수 있다.
다음 시험 과정은 본 발명의 카본 블랙의 분석적 및 물리적 특성을 평가하는 데 사용된다.
카본 블랙의 요오드 흡착 값(I2값)은 ASTM 시험 과정 D 1510에 따라 측정하였다. 카본 블랙의 착색력(Tint)은 ASTM 시험 과정 D3265-85a에 따라 측정하였다. 카본 블랙의 DBP(디부틸 프탈레이트 값)는 ASTM D3493-86에 기재된 과정에 따라 측정하였다. 카본 블랙의 세틸-트리메틸 암모늄 브로마이드 흡착 값(CTAB)은 ASTM 시험 과정 D3765-85에 따라 측정하였다.
카본 블랙의 Dmode 및 Dst는 제2도에 나타낸 바와 같이, 카본 블랙의 중량분율 대 카본 블랙 응집물의 스토크스 직경의 히스토그램으로부터 측정하였다. 히스토그램을 얻는데 사용된 데이타는 죠이스 로이블 코포레이션 리미티드(Joyce Loebl Co. Ltd., Tyne and Wear, United Kingdom)에 의해 제조된 것과 같은 디스크 원심분리기를 사용하여 측정한다. 다음 과정은 1985년 2월 1일에 간행된, 죠이스 로이블 디스크 원심분리기 화일 참조번호 DCF 4.008의 지시 매뉴얼에 기재된 과정의 변형이며, 데이타를 측정하는데 사용하였다.
그 과정은 다음과 같다. 카본 블랙 샘플 10 mg을 칭량 용기 중에서 칭량한 후, 0.05% 노니데트P-40 계면활성제(NONIDETP-40은 Shell Chemical Co.에서 제조하고 시판하는 계면활성제임)를 제조하는 10% 무수 에탄올 및 90% 증류수의 용액 50 cc에 첨가하였다. 생성된 현탁액을 소니파이어(Sonifier) 모델 번호 W385(Heat Sysems Ultrasonics Inc. 제품, Farmingdale, New York)를 사용하여 초음파 에너지에 의해 15분 동안 분산시킨다.
디스크 원심분리기를 가동시키기 전에 컴퓨터에 다음의 데이타를 입력하여 디스크 원심분리기로부터의 데이타를 기록한다.
1. 1.86 g/cc로 취한 카본 블랙의 비중;
2. 이 경우 0.5 cc인 물과 에탄올의 용액에 분산된 카본 블랙 용액의 부피;
3. 이 경우 물 10 cc인 스핀액의 부피;
4. 이 경우 23℃에서 0.933 센티포이즈로 취한, 스핀액의 점도;
5. 이 경우 23℃에서 0.9975 g/cc인 스핀액의 밀도;
6. 이 경우 8000 rpm인 디스크 속도;
7. 이 경우 1초인 데이타 샘플링 간격.
디스크 윈심분리기는 스트로보스코프가 작동되는 동안 800 rpm에서 작동된다. 증류수 10 cc는 스핀액으로서 스피닝 디스크에 주입된다. 혼탁도 수준은 0으로 설정하고, 10% 무수 에탄올 및 90% 증류수의 용액 1 cc는 완충액으로서 주입한다. 이어서, 스핀액과 완충액 사이의 완만한 농도 구배를 얻기 위하여 디스크 원심분리기의 커트 및 부스트 버튼을 작동시키고, 구배를 육안으로 모니터링한다. 구배가 2 가지 액체 사이의 경계를 구분할 수 없을 정도로 완만하게 될 경우, 에탄올 수용액에 분산시킨 카본 블랙 0.5 cc를 스피닝 디스크로 주입하고, 즉시 데이타를 수집하기 시작한다. 스트리밍이 발생하면 이 실행은 중단한다. 디스크를 20분 동안 스피닝 시킨 후, 에탄올 수용액 중에 분산된 카본 블랙을 주입한다. 스피닝 20분 후, 디스크를 멈추게 하고, 스핀액의 온도를 측정하고, 실행 초기에서 측정한 스핀액의 온도 및 실행 말기에서 측정한 스핀액의 온도 사이의 평균을 컴퓨터에 입력하여 디스크 원심분리기로부터의 데이타를 기록한다. 이 데이타는 표준 스토크스 방정식에 따라 분석하고, 다음 정의를 사용하여 제공한다.
카본 블랙 응집물 - 가장 작은 분산성 단위인 불연속, 강성 콜로이드 물질; 광범위하게 유합된 입자로 이루어져 있다;
스토크스 직경 - 스토크스 방정식에 따라 원심력장 또는 중력장 중에서 점성매질 중에 침강하는 구형체의 직경. 카본 블랙 응집물과 같은 비구형체 물질도 구형체 물질과 동일한 밀도 및 침강 속도를 갖는 부드러운 강성 구형체로서 거동하는 것으로 생각된다면 스토크스 직경에 의해 표현될 수 있다. 통상적인 단위는 나노메타 직경으로 표현된다.
최빈치(기록을 위하여 Dmode) - 스토크스 직경에 대한 분포 곡선의 정점(본 명세서의 제2도의 A점)에서의 스토크스 직경.
중앙값 스토크스 직경(기록을 위하여 Dst)- 샘플의 50 중량%가 더 크거나 또는 더 작은 스토크스 직경의 분포 곡선 상의 점. 따라서, 이는 중앙값 측정을 의미한다.
EPDM 조성물의 모듈러스, 인장력 및 신율은 ASTM D412-87에 기재된 과정에 따라 측정하였다.
EPDM 조성물의 쇼아 A 경도는 ASTM D-2240-86에 기재된 과정에 따라 측정하였다.
EPDM 조성물의 리바운드 데이타는 ASTM D 1054에 기재된 과정에 따라 측정하였고, 이 과정은 쯔위크리바운드 레질리언스 테스터(ZWICKRebound Resilience Tester) 모델 5109(Zwick of America, Inc. 제품, Post Office Box 997, East Windsor, Connecticut 06088)를 이용하였다. 리바운드 값을 측정하기 위한 지시는 장치에 첨부되어 있다.
EPDM 조성물의 압착 영구 변형율은 ASTM D395에 기재된 과정에 따라 측정하였고, 여기서 조성물은 65.5℃(150℉)에서 70시간 동안 시험하였다.
EPDM 조성물의 압출 수축율은 ASTM D-3674에 기개된 과정에 따라 측정하였다. 압출 수축율은 100℃ 및 50 rpm에서 5mm 직경의 다이를 사용하여 브라벤더압출기 상에서 측정하였다.
EPDM 조성물의 점도는 비율 L/D′= 16 및 D = 0.0787mm인 다이를 사용하여 100℃에서 유지시킨 몬산토 MPT 모세관 유동계를 사용하는 ASTM D-1646에 기재된 과정에 의해 측정하였다. 전단 속도는 10 내지 150 ℓ/초이었다.
혼합 에너지는 조성물에 도입된 에너지 총량이며, 다음에 설명되는 혼합 사이클 전체에 대해 혼합 토크 커브를 통합함으로써 측정한다.
EPDM 조성물의 경화 특성은 160℃에서 유지되는 몬산토 MDR 경화계를 사용하여 측정하였다. 90% 경화 반응에 도달하는 시간(t’90), 경화 반응 동안의 총 토크 변화(ΔL) 및 경화 속도 지수[CRI; (CRI = 1/(t’90 - ts1) × 100); 여기서 ts1은 토크 수준이 최소 토크 1 단위 이상인 때의 시간임(ts1은 또한 스코치 시간이라고도 불림)]는 실시예 EPDM 조성물에 대해 보고되어 있다. 이 시험은 몬산토 MDR 경화계에 제공되는 지시에 따라 수행하였다.
본 발명의 효과 및 잇점은 다음 실시예에 의해 더 설명할 것이다.
[실시예 1]
본 발명의 신규 카본 블랙의 실예를 표 3에 기재된 반응기 조건 및 기하를 이용하여, 본 명세서에 일반적으로 기재되고, 제1도에 도시된 바와 같은 반응기 중에서 제조하였다. 연소 반응에 이용된 연료는 천연 가스이었다. 사용된 보조제 탄화 수소 또한 천연 가스이었다. 이용된 액체 공급원료는 다음 표 2에 나타난 특성을 가졌다.
[표 2]
반응기 조건 및 기하는 다음 표 3에 기재한 바와 같았다.
[표 3]
(＊) 공급윈료 및 보조제 탄화수소 오리피스는 반응기 주변에 교대 서열로 동일한 축면에 배열되었다. HC = 탄화수소
실시예 1에서 제조된 카본 블랙을 본 명세서에 기재된 과정에 따라 분석하였다. 이 카본 블랙의 분석 특성은 표 4에 기재한 바와 같다. 이 카본 블랙 및 2개의 대조 카본 블랙을 다음 실시예에 이용하였다. 사용된 2개의 대조 카본 블랙 A 및 B는 다음 표 4에 기재된 분석 특성을 가졌다.
[표 4]
열 = 열 공정에 의해 제조한 카본 블랙
SRF = 세미 보강 퍼네이스
[실시예 2]
실시예 1에서 제조한 본 발명의 퍼네이스 카본 블랙을 EPDM(에틸렌-프로필렌 디엔 폴리메틸렌) 조성물에 혼입하고, 2개의 대조 카본 블랙을 혼입한 EPDM조성물과 비교하였다. EPDM 조성물은 다음 표 5에 나타낸 EPDM 조성물 배합으로 각 카본 블랙 샘플 200 중량부 사용하여 제조하였다.
[표 5]
EPDM - 엑손 비스탈론 5600(EXXON VISTALON5600, EXXON Corporation 시판 제품, Houston, Texas);
선파 2280(Sunpar 2280) - 선 오일 캄파니(Sun Oil Company)에서 제조 시판하는 오일 상품명;
TMTDS - 테트라메틸티우란 디술파이드;
부틸 지메이트(Butyl Zimate) - 알.티. 반데르빌트 코포레이션(R.T. Vanderbilt Co.)에서 제조 시판하는 아연 디부틸디티오카르바메이트의 상표명;
메틸 지메이트(Methyl Zimate) - 알.티 반데르빌트 코포레이션(R.T. Vanderbilt Co.)에서 제조 시판하는 아연 디메틸디티오카르바메이트의 상표명;
술파산 알(Sulfasan R) - 몬산토 코포레이션(Monsanto Co., St. Louis, Missouri)에서 제조 시판하는 4,4′-디티오디모르폴린의 상표명.
EPDM 조성물은 다음과 같이 제조하였다.
밴버리 BR 혼합기를 가동시키고, 45℃의 온도 및 77 rpm의 회전 속도를 유지시켰다. EPDM을 혼합기에 첨가하고, 약 30초 동안 혼합하였다. 선파 2280 오일, 산화아연 및 스테아르산을 EPDM에 첨가하고, 약 2분 동안 더 혼합하였다. 카본 블랙을 혼합물에 첨가하였고, 혼합 체임버의 온도는 약 135℃ 미만의 온도로 냉각시키고 유지시켰다. 카본 블랙 함유 EPDM 혼합물을 약 4½분 동안 혼합한 후, 경화제, TMTDS, 부틸 지메이트, 메틸 지메이트, 황 및 술파산 R을 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 약 1½분 동안 혼합하였고, 그 동안 온도는 약 135℃ 미만으로 유지하였다. 이어서 배치 조성물을 혼합기로부터 배출시키고, 본 명세서에 기재된 기술에 의해 분석하였다.
본 명세서에 기재된 실시예 1에서 제조된 본 발명의 카본 블랙을 사용하여 제조한 EPDM 조성물은 다음 표 6에 기재된 성능 특성을 가졌다. 대조 카본 블랙 A 및 B를 혼입시킨 EPDM 조성물도 또한 본 명세서에 기재된 과정에 따라 평가하였다. 이 결과도 또한 비교를 위해 표 6에 기재하였다.
[표 6]
＊ : phr = 수지의 100 중량부 당 중량부
표 6에 기재된 결과는 200 phr의 카본 블랙 수준에서, 본 발명의 카본 블랙이 혼입된 EPDM 조성물이 더 높은 압출 속도 및 더 낮은 경도, 점도, 혼합 에너지 및 압착 영구 변형율을 갖는다는 것을 나타낸다. 그러므로, 본 발명의 카본 블랙이 혼입된 EPDM 조성물은 대조 카본 블랙이 후입된 EPDM 조성물보다 더 뛰어난 가공 특성을 나타낸다.

Claims (3)

  1. I2값이 12 내지 18 mg/g이고 DBP가 28 내지 33 cc/100 g인 퍼네이스 카본 블랙.
  2. 제1항에 있어서, I2값이 15 mg/g인 카본 블랙.
  3. 고무 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 및 제1항 기재의 카본 블랙을 포함하는 물질의 조성물.
KR1019960704663A 1994-02-25 1994-02-25 카본 블랙 KR100283015B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1994/001948 WO1995023196A1 (en) 1994-02-25 1994-02-25 Carbon blacks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100283015B1 true KR100283015B1 (ko) 2001-04-02

Family

ID=22242297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960704663A KR100283015B1 (ko) 1994-02-25 1994-02-25 카본 블랙

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP0746593B2 (ko)
JP (1) JP3072856B2 (ko)
KR (1) KR100283015B1 (ko)
AU (1) AU6271494A (ko)
BR (1) BR9408544A (ko)
CA (1) CA2183861C (ko)
DE (1) DE69409838T3 (ko)
ES (1) ES2116589T5 (ko)
HK (1) HK1015610A1 (ko)
HU (1) HU221241B1 (ko)
UA (1) UA44728C2 (ko)
WO (1) WO1995023196A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5725650A (en) * 1995-03-20 1998-03-10 Cabot Corporation Polyethylene glycol treated carbon black and compounds thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1596496A (ko) * 1968-07-11 1970-06-22
JP2708448B2 (ja) * 1988-03-08 1998-02-04 旭カーボン株式会社 サーマルタイプ・ファーネスカーボンブラック
EP0911371B1 (en) * 1992-08-27 2010-02-03 Cabot Corporation Carbon blacks

Also Published As

Publication number Publication date
HUT75975A (en) 1997-05-28
EP0746593A1 (en) 1996-12-11
JPH09509446A (ja) 1997-09-22
DE69409838T2 (de) 1998-12-03
ES2116589T5 (es) 2004-04-16
HU9602330D0 (en) 1996-10-28
HK1015610A1 (en) 1999-10-15
CA2183861C (en) 2007-04-10
UA44728C2 (uk) 2002-03-15
DE69409838T3 (de) 2004-05-13
ES2116589T3 (es) 1998-07-16
CA2183861A1 (en) 1995-08-31
WO1995023196A1 (en) 1995-08-31
EP0746593B2 (en) 2003-07-23
JP3072856B2 (ja) 2000-08-07
DE69409838D1 (en) 1998-05-28
AU6271494A (en) 1995-09-11
HU221241B1 (en) 2002-08-28
BR9408544A (pt) 1997-05-20
EP0746593B1 (en) 1998-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100296566B1 (ko) 카본블랙
US5229452A (en) Carbon blacks
EP0546008B1 (en) Improved performance carbon blacks
US5168106A (en) Carbon blacks
US5124396A (en) Treadwear/hysteresis carbon blacks
KR960003084B1 (ko) 트레드 마모/히스테리시스 성능이 개선된 카본 블랙
US5688317A (en) Carbon blacks
EP0513189B1 (en) Carbon black exhibitng superior treadwear/hysteresis performance
US6153684A (en) Performance carbon blacks
KR100283015B1 (ko) 카본 블랙
AU733856B2 (en) Carbon blacks
RU2118643C1 (ru) Углеродные сажи
CZ249796A3 (en) Carbon black

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121129

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 14