KR100705989B1 - 고무 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Classifications
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- 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
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Abstract
본 발명은 비가황 고무, 카본 블랙 및 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는 조성물을 승온에서 비생산 단계에서 혼합함을 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한 비가황 고무의 제조방법 및 비가황 고무, 카본 블랙을 포함하는 충전제 및 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한 비가황 고무 제조용으로 적합한 조성물에 관한 것이다.
크산토겐 폴리설파이드, 비가황 고무, 가황 고무, 카본 블랙, 충전제, 히스테리시스
Description
발명의 설명
본 발명자들은, 크산토겐 디설파이드(디알킬티오퍼옥시 디카보네이트)와 같은, 이후 "XDS"라 칭명되는 크산토겐 폴리설파이드가 카본 블랙과 고무 사이의 상호작용의 유효한 촉진제로서 작용하는 것을 밝혀내었다. 가황 전에 고무와 카본 블랙을 혼합하면 이러한 상호작용을 증가시킨다. 일단, 고무, 크산토겐 및 카본 블랙이 혼합되면, 나머지 성분들을 가하고, 경화되지 않은 고무는 시트화하거나 성형하고, 경화 온도로 가열한다.
카본 블랙과 같은 충전제는 다양한 이유로 인해 엘라스토머성 화합물에 가한다. 이들은 저가 희석제, 및 높은 모듈러스, 높은 강도 및 보다 높은 내마모성을 제공하는 강화제로서 작용한다. 충전제와 엘라스토머 매트릭스 사이의 상호작용은 또한 히스테리시스 및 내마모성과 같은 바람직한 화합물 특성 뿐만 아니라 구름 저항성 및 트레드 마모지수(treadwear)(도 5 참조)와 같은 타이어 특성의 향상에 매우 중요하다. 카본 블랙 충전제와 중합체 매트릭스 사이의 상호작용이 증가될 경우 동적 특성이 향상되는 것으로 간주된다. 이는 일반적으로 승온에서 고무가 자동차 타이어를 제조하는데 사용될 경우 보다 낮은 구름 저항을 유도할 수 있는 보다 낮은 히스테리시스에 의해 입증된다. 중합체와 충전제의 증가된 상호작용은 또한 열 증강성이 보다 낮은 경화된 고무를 유도할 수 있다. 충전제에 대한 고무의 상호작용은 또한 다른 특성을 변화시킨다. 고무와 카본 블랙이 상호작용할 경우, 결합된 고무의 양은 증가한다. 이는 중합체의 일부가 카본 블랙의 표면에 강하게 결합되어 있기 때문이다. 이는 경화되지 않은 고무를 양호한 용매에 용해시키고, 카본 블랙 및 결합된 중합체를 겔로서 유지시킴으로써 입증된다. 상호작용의 부재시에는 이러한 겔의 양이 최소화되고, 상호작용이 증가할 경우에는 겔 양이 증가한다. 경화되지 않은 화합물 중의 결합된 고무 겔 양의 증가는 일반적으로 충전제와 중합체 사이의 상호작용이 증가되었다는 증거로서 간주된다(도 1 참조).
충전제와 이의 엘라스토머성 매트릭스 사이의 상호작용의 부재시, 충전제는 매트릭스 내에 느슨하게 결합된 네트워크를 형성하고, 이는 경화 후에 잔류한다. G'라 칭명되는 동적 저장 모듈러스가 경화된 고무 샘플 중에서 측정될 경우, 충전제 네트워크는 낮은 변형에서 모듈러스를 증가시키는 작용을 한다. 고무 샘플 상에 적용된 변형이 증가됨에 따라, 이러한 충전제 네트워크를 형성하는 결합이 파쇄되고, 이는 더이상 모듈러스에 기여하지 않는다. 따라서, 충전제와 엘라스토머 매트릭스 사이의 작거나 낮은 상호작용의 존재하에, 적용된 변형이 증가됨에 따라 동적 저장 모듈러스(G')는 감소된다. 이는 페인 효과(Payne Effect)로서 공지되어 있다. 충전제 대 중합체 매트릭스 상호작용이 증가될 때, 충전제-충전제 네트워크는 최종 경화된 엘라스토머 중에서 감소되어야 한다. 따라서, 적용된 변형이 증가될 경우, 동적 측정이 수행될 때, 저장 모듈러스(G')는 변형의 증가와 함께 신속하게 감소되지 않는다. 페인 효과의 감소는 또한 증가된 충전제-중합체 상호작용이 발생하였다는 증거로서 이해된다(도 4 참조). 이를 측정하는 또다른 방법은 저변형/고변형 비가 명료한 G' 보유율(%)에 의해서이고, 이는 높을수록 우수하다.
유사하게, 경화된 샘플의 모듈러스가 단순한 확장 상태에서 측정될 경우, 모듈러스는 변형이 증가됨에 따라 증가한다. 매트릭스에 대한 충전제 상호작용이 증가된 샘플을 대조군과 비교할 경우, 고변형에서의 모듈러스 대 저변형에서의 모듈러스의 비가 보다 높다. 따라서, 300% 확대에서의 모듈러스 대 5% 확대에서의 모듈러스의 비(M300/M5)의 증가는 추가의 상호작용이 발생했다는 증거로서 간주될 수 있다. 따라서, 강화율로서 공지된 이러한 비는 증가된 중합체-충전제 상호작용의 척도이다(도 2 참조).
과거에는 몇몇 화학약품을 고무에 가하여 카본 블랙과 고무 매트릭스의 상호작용을 증가시켜 왔다. 예를 들어, N-메틸-N,4-디니트로소아닐린이 사용되었지만, 이의 독성으로 인해 중단되었다. 벤조푸라잔 옥사이드도 또한 효과적인 커플링제인 것으로 보고되어 있지만, 경화시, 이들은 바람직하지 않은 냄새를 방출한다. 크산토겐 폴리설파이드가 얼마 동안 고무 산업에 공지되어 왔다. 이들은 가황에 있어서 황의 공급원 또는 가황용 초촉진제로서 사용되어 왔다. 예를 들어, 스티븐슨(Stevenson)의 미국 특허 제4,695,609호에는 "미국 특허 제1,634,924호, 미국 특허 제2,374,385호 및 미국 특허 제2,453,689호에는 각각 고무 조성물의 촉진제로서 디하이드로카빌 크산토겐 폴리설파이드를 사용하는 것으로 기술되어 있다"고 지적되어 있다. 미국 특허 제1,634,924호(및 제시된 실시예에 의해 입증됨)에는 조성물 중의 "아닐린 형태의" 아민이 추가로 존재하는 것이 유리하다고 기술되어 있다. 증거는 없지만, 유리 황이 전혀 첨가될 필요가 없다고도 기술되어 있다. 미국 특허 제2,374,385호에서는 티아졸 또는 기타 N-함유 화합물이 항상 촉진제로서 사용되고; 산 조건하에서의 티아졸 토오토머화에 의해, 니트로화가능한 2급 아민을 제공할 수 있다. 미국 특허 제2,453,689호에서는, 최고의 특성을 갖는 상기한 가황물용으로 사용되는 '기본 원료'는 설펜아미드 또는 우레아를 포함하고, 다른 N 함유 촉진제가 제안된다. 최고로 기록된 인장 강도는 2700lb/in2(18600kPa)이다. 미국 특허 제1,634,924호의 실시예 VIII에는 매연 시트(천연 고무) 100부, ZnO 5부, 황 5부 및 디이소아밀 크산토겐 테트라설파이드 1/25부를 포함하는 혼합물을 약 116℃에서 경화시킨다는 것이 기재되어 있다. 이는 아민이 사용되지 않은 경우에 제시된 유일한 예이고, 경화에 대한 설명이 디벤질 아민, 에틸 아닐린 또는 아닐린이 존재하는 기타 실시예의 생성물과 비교하여 매우 불량하다. 황의 양은 거의 확실히 흡출할 수 있을 정도이다. 미국 특허 제2,453,689호에서 하나의 기록된 경우에, 단지 부나(Buna) S(합성 고무) 100부, 카본 블랙 55부 및 디에틸 크산토겐 테트라설파이드 5부만을 포함하는 고무 원료를 약 120℃에서 가황한다. 산화아연도 황도 존재하지 않는다는 것을 주시해야 한다. 결과는 '황화크산틴은 촉진제 및 활성화제와 같은 보조제의 부재하에서도 매우 활성인 가황화제'이지만, 생성물의 인장 강도는 비교적 낮다, 즉 1280lb/in2(8825kPa)이다는 것을 보여준다. 선행 기술로부터 제시된 특정 예의 어디에서도, 생성물은 실용성을 갖지 않는다. 10,000kPa 이상, 보다 흔히 20,000kPa 이상의 인장 강도가 바람직하다. 아마도 이의 이유로는, 특히 제시된 선행 기술 분야에서 기술된 바와 같은 크산토겐 폴리설파이드가 지난 50년 동안 상업적인 규모로 사용되어 오지 않았던 것으로 보인다는 것이다.
스티븐슨은 이후에도 고무, 디하이드로카본 크산토겐 폴리설파이드 및 크산테이트를 포함하는 가황성 조성물을 계속 기술(컬럼 3, 라인 10 내지 16)하고 있고, 이때 크산토겐 폴리설파이드는 경화제(컬럼 4, 라인 50 내지 52)이다. 스티븐슨은 또한 실시예(컬럼 5, 라인 65 내지 68, 컬럼 6, 라인 46 내지 51, 등)에서 그의 발명의 생성물이 환경적으로 바람직하지 않은 화학약품의 존재를 최소화했다는 것을 제외하고는 선행 기술 분야의 생성물에 필적할 만하다고 지적한다. 따라서, 스티븐슨은 XDS가 고무 가황 특성을 향상시키는데 사용될 수 있다는 것을 인지하지 못했다.
독일 명세서 제223720 A1호에는 디오가노 크산토겐 디설파이드를 30 내지 220℃에서 엘라스토머 또는 엘라스토머 혼합물에 도입한 다음, 100 내지 250℃에서 추가의 가공처리 및 가황함을 특징으로 하는, 엘라스토머 또는 엘라스토머 혼합물의 개질 방법이 기재되어 있다. 당해 명세서에는 XDS를, 엘라스토머와의 반응과 동시에 또는 이전에 카본 블랙과 같은 충전제와 반응시킨다는 것이 기재되어 있지 않다. 당해 연구는 고무와의 반응 이전에 또는 동시에 카본 블랙과 XDS를 반응시키는 것이 필수적이다는 것을 보여준다. 고무가 고무의 부재하에 XDS와 반응될 경우, 무니 스코치 시간은 바람직하지 않게 짧고, 무니 리스코시티(recosity)는 바람직하지 않게 높고, 5 내지 14% 변형에서의 히스테리시스가 바람직하지 않게 높다.
도 1은 실시예 9로부터 제1 단계 마스터배치의 결합된 고무 결과를 도시한다.
도 2는 실시예 9의 경화된 샘플의 강화율을 도시한다.
도 3은 감소된 페인 효과의 변형 표시 함수로서 보다 높은 E' 보유율을 입증하는 실시예 13의 경화된 샘플의 동적 탄성 모듈러스를 도시한다.
도 4는 온도 극한에서 최대 tan 델타(δ) 차이의 임의 경우를 예시하는 실시예 13의 경화된 샘플의 히스테리시스 특성을 도시한다.
도 5는 XDS의 사용에 의해 동시에 수행되는 3개의 카테고리를 교차하는 타이어 성능의 향상을 도시한다.
한 국면에서, 본 발명은 비가황 고무, 카본 블랙 및 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는 조성물을 승온에서 비생산 단계에서 혼합함을 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한, 비가황 고무의 제조방법에 관한 것이다.
제2 국면에서, 본 발명은 비가황 고무, 카본 블랙을 포함하는 충전제 및 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한 비가황 고무 제조용으로 적합한 조성물에 관한 것이다.
제3 국면에서, 본 발명은 (1) 비가황 고무, 카본 블랙을 포함하는 충전제 및 크산토겐 폴리설파이드를 기타 경화 성분의 부재하에 비생산 제조 단계에서 혼합한 다음, (2) 후속적인 혼합 단계에서 나머지 경화 성분을 가하고 고무를 가황하는 단계를 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무의 제조방법에 관한 것이다.
제4 국면에서, 본 발명은 카본 블랙 및 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
제5 국면에서, 본 발명은 크산토겐 폴리설파이드로 피복된 카본 블랙을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
카본 블랙과 고무와의 상호작용의 촉진제로서의 XDS의 이점을 실현하기 위해서, XDS는 카본 블랙과 동일한 혼합 단계(비생산 단계)에서 고무에 첨가되어야 한다. XDS가 최종 단계(생산적 단계)에서 첨가될 경우, 촉진제에 대해 일반적인 바와 같이, 향상된 동적 특성이 수득되지 않는다. 또한, 고무, 카본 블랙 및 크산토겐 디설파이드를 혼합하는 동안 약 149℃의 온도(160 내지 180℃가 바람직한 범위임)를 달성할 필요가 있다. 최선의 결과를 수득하기 위해, 이 온도는 3분 이상 동안 혼합하면서 유지되어야 한다. 동적 특성의 향상은 배치를 이 온도에 도달시킴으로써 간단히 달성될 수 있지만, 배치를 고온에서 3분 이상 동안 혼합하면 최고의 이점이 유도된다. 하나의 연장된 고온 혼합 형태는 다수의 고온 재혼련기의 사용이다.
XDS는 제1 혼합 단계 동안 고무 및 카본 블랙에 개별 성분으로서 가할 수 있다. 이는 또한 작동 전에 완전히 개별적으로 카본 블랙에 가하여 촉진제 및 카본 블랙을 단일 성분으로서 고무에 가할 수 있도록 한다. 이는 유출, 손상 또는 부정확성에 대한 부가적 가능성과 함께 개별적인 액체 성분을 측정하고 첨가해야 하는 불편함을 방지할 수 있다. XDS의 농도는 충전제(카본 블랙) 100중량부당 0.1 내지 100중량부, 바람직하게는 카본 블랙 100중량부당 0.5 내지 20중량부의 범위일 수 있다. 통상적으로, XDS는 고무의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 20phr로 존재한다.
XDS가 스코치 안정성을 감소시키는 경향은 또한 공지된 예비가황 억제제(예: N-(사이클로헥실티오)프탈아미드)를 첨가함으로써 완화될 수 있다. 이들은 촉진제와 함께 이들 물질에 대해 통상적인 방식으로 최종 혼합 단계에서 가할 수 있다. XDS를 함유하는 화합물의 스코치 시간을 연장시키는데 사용될 경우, 예비가황 억제제의 존재는 크산토겐에 의해 야기된 동적 특성의 목적하는 향상에 영향을 미치지 않는다.
60 내지 100℃의 고온 범위에서 동적 특성의 향상, 즉 히스테리시스 또는 tan δ의 감소는 시험될 중합체 모두에서 수득된다. 예기치 않게, 0℃에서 높은 tan의 유지 및 -20℃에서 tan δ의 보다 높은 값으로의 실제적인 향상이 관찰된다. 이는 저온에서의 보다 높은 tan δ를 유지시키는 것이 고무가 타이어 트레드를 제조하는데 사용될 경우, 습식 및 얼음 상태하에서 제동력 향상으로 교정되기 때문에, 특히 바람직하다. 따라서, 정상적인 타이어 트레드 고무는 저온에서 높은 tan δ 및 고온에서 낮은 tan δ를 나타내고, 이는 두가지 온도 극한에서 tan의 차이를 최대화하는데 최적이다. 고온 및 저온 모두에서 우수한 특성을 갖는 고무는 하나의 온도 범위에서의 특정 변화가 일반적으로 다른 온도 범위에서 병행적으로 변화를 유도함에 따라 제조하기가 어려웠다(도 3 참조). 이러한 어려움은 예기치 않게도 XDS를 사용함으로써 완화되었다.
본 발명의 범주
본 발명에 유용한 디알킬 크산토겐 폴리설파이드는 하기 화학식의 구조를 갖는다:
상기 화학식에서,
R 및 R1은 알킬 그룹이다.
R 및 R1은 직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 쇄일 수 있다. 또한, 이들은 기타 헤테로원자, 예를 들어, 산소, 황 또는 질소를 함유할 수 있다. 하기에 제시된 목록은 사용될 수 있는 그룹 형태의 전형이지만, 본 발명을 실행하는데 유용한 R 그룹의 선택을 제한하고자 하는 것은 아니다. n은 2 내지 8 또는 그 이상의 정수이다.
기술적 생성물로서 제조된 크산토겐 디설파이드는 감지할 수 있는 양의 기타 물질을 함유한다. 이들은 크산토겐 트리설파이드, 테트라설파이드 및 보다 높은 등급의 폴리설파이드를 포함한다. 이들 물질들은 일반적으로 XDS라 칭명되는 생성물 중에 존재한다. 이들의 존재는 생성물의 성능을 저하시키지 않고, 대부분의 경우, 이들 폴리설파이드는 크산토겐 디설파이드가 고무와 카본 블랙의 우수한 상호작용을 발생시키는 것과 동등한 성능을 나타낸다.
XDS가 당해 문헌에서 언급될 때마다 당해 물질이 높은 등급의 설파이드를 상당량 함유할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
가능한 R 및 R
1
그룹
메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 옥타데실, 이소프로필, 2급 부틸, 이소-부틸, 3급 부틸, 2급 아밀, 이소-아밀, 3급 아밀, 2-에틸헥실, 3급 옥틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 아릴 치환된 알킬, 벤질, 페닐에틸, 에톡시에틸, 페녹시에틸 등.
크산토겐은 다수의 상이한 종류의 고무의 동적 특성을 향상시키는데 사용될 수 있다. 고무는 단일 중합체 또는 상이한 중합체의 블렌드일 수 있다. 사용될 수 있는 상이한 중합체의 예에는 유액 중합된 스티렌-부타디엔 고무, 용액 중합된 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 천연 고무, 폴리이소부틸렌 및 폴리이소프렌이 있다. 본 발명은 특히 높은 수준의 비닐 그룹에 대한 매질을 함유하는 용액 중 합된 스티렌-부타디엔 고무로 시험된다.
XDS와 함께 사용하기에 적합한 카본 블랙은 통상적으로 엘라스토머성 화합물에 사용되는 것들이다. 이들은 ASTM D4820에 의해 측정된 질소 표면적이 10 내지 250 ×103m2/kg인 카본 블랙이다. 카본 블랙의 구조 또는 DBPA 수는 ASTM D2414에 의해 10 내지 250 ×10-5m3/kg으로부터 측정되어야 한다. 필요하지 않을지라도, 촉진제를 카본 블랙 상에 예비피복시켜 중합체와의 계면 상호작용을 최대화하는 것이 바람직하다. 이들은 그대로 사용될 수 있거나, 카본 블랙 블렌드의 0.1 내지 75중량% 수준에서 표면 상에 함침되는 촉진제의 미세한 현탁액의 용액을 첨가함으로써 개질될 수 있다. 개질된 카본 블랙은 촉진제와 카본 블랙 표면 작용기와의 추가의 반응으로 열처리될 수 있다.
카본 블랙은 고무 조성물 중의 충전제를 구성하고, 실리카와 같은 기타 충전제와 함께 혼합될 수 있고, 이는 현재 통상적이다.
배합물 및 재료
다음 실시예에 사용되는 원료는 모두 통상의 공급원으로부터 수득된다.
ESBR 1712: DSM-코폴리머(Copolymer)로부터 제조된 유액 중합된 스티렌-부타디엔 고무.
ESBR 1500: DSM-코폴리머로부터 제조된 유액 중합된 스티렌-부타디엔 고무.
시스덴 1203: 아메리칸 씬세틱 러버 캄파니(American Synthetic Rubber Company)로부터 제조된 폴리부타디엔 고무.
솔플렉스(Solflex) 1216: 굿이어 폴리머스(Goodyear Polymers)로부터 제조된 용액 중합된 스티렌-부타디엔 고무. 스티렌 함량은 12%이고, 비닐 함량은 46%이고, Tg는 -45℃이다. D706: 파이어스톤 씬세틱 폴리머스(Firestone Synthetic Polymers)로부터 제조된 용액 중합된 스티렌-부타디엔 고무. 스티렌 함량은 23.5%이고, 비닐 함량은 9%이고, Tg는 -62℃이다. D715: 파이어스톤 씬세틱 폴리머스로부터 제조된 용액 중합된 스티렌-부타디엔 고무. 스티렌 함량은 23.5%이고, 비닐 함량은 46%이고, 유리전이온도는 -39℃이다.
부덴(Budene) 1207: 굿이어로부터 제조된 폴리부타디엔 고무.
SIR 20: 표준 인도네시아 고무 20등급.
SMR-L: 표준 말레이시아 고무.
다음과 같은 기본적인 분석 특성을 갖는 사용되는 카본 블랙은 컨티넨탈 카본 캄파니(Continental Carbon Company)로부터 제조된다. 최종 두 실험의 카본 블랙은 특허 반응기 기술에 의해 제조된다.
| ASTM | 유형 | 단위 | N234 | N339 | 실험 1 | 실험 2 |
| D4820 | NSA | 103m2/kg | 120 | 91 | 109 | 122 |
| D1510 | IODINE No. | g/kg | 120 | 90 | 87 | 114 |
| D3765 | CTAB | 103m2/kg | 119 | 93 | 105 | 128 |
| D2414 | DBP No. | 10-5m3/kg | 125 | 120 | 99 | 94 |
| D3493 | CDBP No. | 10-5m3/kg | 100 | 101 | 94 | 92 |
| D3265 | TINT | %ITRB | 124 | 110 | 120 | 92 |
선덱스(Sundex) 790: 선 오일(Sun Oil)에 의해 제조된 방향족 프로세스 오일.
선덱스 8125: 선 오일에 의해 제조된 방향족 프로세스 오일.
CPB는 디부틸 크산토겐 디설파이드에 대한 유니로얄 케미칼 캄파니(Uniroyal Chemical Company)의 상표명이다.
이는 당해 실시예에 사용되는 모든 디부틸 크산토겐 디설파이드의 공급원이다.
기타 디알킬 크산토겐 디설파이드는 공개된 문헌[참조: 미국 특허 제1,491,021호, 또한 Organic Chemistry of Bivalent Sulfur, Vol. 4, E. Emmet Reid, 1962, Chemical publishing Co., Inc. 및 본원에 포함된 문헌]으로부터 채택된 방법에 의해 제조된다.
산화아연: 미국의 징크 코포레이션(Zinc Corporation)에 의해 제조됨.
스테아르산: 몬슨 케미칼(Monson Chemical)에 의해 제조됨.
플렉스존(Flexzone) 7P는 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민에 대한 유니로얄 케미칼 캄파니의 상표명이다.
일광차단 개선제(Sunproof Improved)는 미세결정성 왁스에 대한 유니로얄 케미칼 캄파니의 상표명이다.
보왁스(Bowax) 615: 아이지아이 볼러 인크(IGI boler Inc.)에 의해 제조된 미세결정성 왁스.
델락(Delac) NS는 N-3급 부틸-2-벤조티아졸릴설펜아미드(TBBS)에 대한 유니로얄 케미칼 캄파니의 상표명이다.
DPG: 아크로켐(Akrochem)에 의해 제조된 디페닐구아니딘.
설퍼(Sulfur) 21-10: 조지아 걸프(Georgia Gulf)에 의해 제조됨.
일반적인 혼합 과정은 다음과 같다:
1차 통과: 고무, 카본 블랙, 촉진제 및 프로세스 오일을 실험실 내부 혼합기에 충전시키고, 1.5분 동안 혼합한다. 램을 상승시키고, 청소를 수행한다. 램을 강하시키고, 소정 온도에 도달할 때까지 계속 혼합한다. 이어서, 물질을 소정 온도에서 소정 시간 동안 혼합한 다음, 배출한다.
2차 통과: 1차 통과에서 혼합된 마스터배치를 혼합기에 충전시킨다. 스테아르산, 산화아연, 오존 균열방지제 및 왁스를 가한다. 이들 성분을 2차 통과에 가하여 촉진 공정을 방해할 가능성을 피한다. 물질을 1분 동안 혼합한 다음, 램을 상승시키고, 청소를 수행한다. 램을 강하시키고, 배치가 138℃의 내부 온도에 도달할 때까지 또는 최대 5분 동안 계속 혼합한다.
3차 통과: 2차 통과에서 제조된 마스터배치를 혼합기에 충전시킨다. 경화제, 황 및 촉진제를 가한다. 물질들을 1분 동안 혼합한 다음, 램을 상승시키고, 청소를 수행한다. 램을 강하시키고, 배치가 104℃의 내부 온도에 도달할 때까지 계속 혼합한다.
실시예 4 내지 8의 물질을 용적이 1.6ℓ인 파렐(Farrel) BR1600 내부 혼합기에서 혼합한다. 경화 특성은 모델 ODR 2000 진동 디스크 레오미터 상에서 측정한다. 동적 특성은 모델 RPA 2000 고무 처리 분석기를 사용하여 0.2 내지 14%의 변형 범위에서 60℃ 및 10Hz에서 측정한다. 동적 특성은 또한 레오메트릭 동적 분광계를 사용하여 -20 내지 60℃의 온도 범위에서 10Hz 및 1% 변형에서 측정된다.
실시예 9 내지 13의 물질을 파렐 BR 밴버리 내부 혼합기에서 혼합한다. 경화 특성은 몬산토 ODR 모델 100 레오미터 상에서 측정한다. 동적 특성은 MTS 831 엘라스토머 시험 시스템을 사용하여 BFG 굴곡시험기 버튼(25.4mm ×17.8mm 직경)을 사용하여 12Hz 및 4% 이중 변형 진폭에서 0, 21, 70 및 100℃에서 측정한다. 추가의 동적 특성은 길이 약 14 내지 15mm × 너비 4mm × 두께 2mm의 샘플을 사용하여 11.8Hz에서 -40 내지 100℃ 온도의 시험 조건을 사용하여 압축 방식으로 세이코(Seiko) DMS 6100을 사용하여 측정한다.
표준 ASTM 시험 방법을 무니 점도(D3346-90), ODR 경화 특성(D2084-92), MDR 경화 특성(D5889-95), 응력-변형(D412-92), 인열 강도(D624-91) 및 쇼어 A 경도(D2240-91) 측정용으로 사용한다. 열 증강은 굿리치 굴곡시험기를 사용하여 ASTM D623-93, 시험 방법 A에 의해 측정한다. 시험실 마모율은 ASTM D5963-97A에 따라서 햄프덴(Hampden) APH-40 마모시험기로 측정한다.
츠빅 재결합량은 높이 1.91cm ×직경 6.38cm의 원통형 시험편 상에서 ISO 4662(DIN 53512)에 따라서 실온에서 측정한다. 실온 이상 및 이하에서 시험하기 위해, 샘플을 특정 시험 온도에서 2시간 동안 예비조절한다.
하기 실시예는 본 발명을 수행하는데 있어서 크산토겐 디설파이드의 사용 및 이점을 입증한다.
실시예 1- 디부틸 크산토겐 디설파이드로 피복된 카본 블랙의 제조
N-234 등급 카본 블랙 600g을 3ℓ 강철 비이커에 넣는다. 탈이온수 2800g을 가한다. 혼합물을 패들형 기계적 교반기를 사용하여 충분히 교반한다. 물 300g, 나트륨 올레에이트 0.30g 및 디부틸 크산토겐 디설파이드 18g을 워링 블렌더(Waring Blender)에서 약 2분 동안 혼합하여 유액을 제조한다. 이어서, 유백색 유액을 교반된 카본 블랙 슬러리에 약 1분 동안 가한다. 혼합물을 약 1시간 동안 교반한다. 이어서, 슬러리를 여과한다. 이어서, 습식 카본 블랙을 60℃ 오븐에서 약 46시간 동안 일정한 중량으로 건조시킨다. 수율은 590g으로서 이론치의 95.5%이다. 당해 실시예는 카본 블랙 표면 상에 촉진제를 피복하는 하나의 방법으로서 작용한다. 당해 절차의 핵심은 촉진제를 균일하게 분배하는 것이다. 이를 수행할 수 있는 당해 기술 분야의 숙련가에게 명백한 다수의 기법이 있다. 상기 제조된 피복된 카본 블랙은 실시예 2 및 3에서 기술된 바와 같은 추가로 개질된 생성물과 함께 다음과 같은 화합물 처리법에 사용된다.
실시예 2- 디부틸 크산토겐 디설파이드 및 오일로 피복된 카본 블랙
디부틸 크산토겐 디설파이드를 파라핀 프로세스 오일 중의 75% 활성 용액으로서 가하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 절차를 수행한다.
실시예 3- 저농도에서 디부틸 크산토겐 디설파이드로 피복된 카본 블랙
디부틸 크산토겐 디설파이드 12.0g을 가하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 절차를 수행한다.
실시예 4A- 화합물 특성에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
당해 실시예에서, 고무는 상기한 바와 같이 3단계 절차를 사용하여 혼합한다. 원료 중의 두개에 대해서, 크산토겐 디설파이드로 예비피복된 카본 블랙을 사용한다. 카본 블랙 농도는 촉진제의 첨가를 보상하기 위해 이들 3개의 혼합물에서 조정하지 않는다. 촉진제가 사용되는 다른 원료에서는 크산토겐 디설파이드를 제1 혼합 단계에서 개별 성분으로서 가한다. 당해 실시예는 크산토겐 디설파이드가 보다 높은 시험 온도 60℃에서 고무의 히스테리시스를 감소시키는데 효과적인 반면, 저온에서의 히스테리시스는 증가시킨다는 것을 입증한다. 당해 실시예는 추가로 고무의 스코치 안정성이 예비가황 억제제를 첨가함으로써 히스테리시스의 향상에 영향을 주지 않고 향상될 수 있다는 것을 입증한다.
화합물 처리법- 화합물 특성에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||||
| A | B | C | D | E | F | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | - | - | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| CB, N234(실시예 3, 2% 예비피복물) | - | 72.0 | - | - | - | - |
| CB, N234(실시예 1, 3% 예비피복물) | - | - | 72.0 | - | - | - |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 총량(MB-1) | 204.5 | 204.5 | 204.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 |
| 제1 단계 혼합물 | ||||||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 제2 단계 성분 | ||||||
| MB-1 | 204.5 | 204.5 | 204.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량(MB-2) | 211.5 | 211.5 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 제3 단계 성분 | ||||||
| MB-2 | 211.5 | 211.5 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| N-사이클로헥실티오프탈이미드 | - | - | - | - | 0.25 | 0.50 |
| 총량 | 215.0 | 215.0 | 215.0 | 218.0 | 218.25 | 218.5 |
화합물 특성- 화합물 특성에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | ||||||
| A | B | C | D | E | F | |
| MH-ML(dNm) | 34 | 31 | 31 | 28 | 30 | 29 |
| ts2(분) | 4.8 | 4.9 | 4.9 | 4.5 | 4.8 | 5.3 |
| t'50(분) | 7.5 | 7.8 | 8.0 | 7.8 | 8.7 | 9.8 |
| t'90(분) | 11.0 | 11.3 | 11.8 | 11.5 | 12.8 | 14.2 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | ||||||
| t3 | 12 | 16 | 15 | 12 | 13 | 15 |
| 응력/변형 특성 | ||||||
| 경화 시간(분) @ 160℃ | 17 | 17 | 17 | 17 | 20 | 20 |
| 모듈러스(Mpa) | ||||||
| 100% 신도 | 2.0 | 2.2 | 2.2 | 2.1 | 2.1 | 2.1 |
| 300% 신도 | 6.3 | 9.6 | 8.9 | 9.5 | 7.7 | 7.1 |
| 인장강도(Mpa) | 20.3 | 18.6 | 17.7 | 18.2 | 17.2 | 18.3 |
| 파단신도(%) | 670 | 470 | 490 | 510 | 460 | 630 |
| 쇼어 A 경도 | 68 | 66 | 65 | 63 | 65 | 64 |
| 동적 특성- RPA 2000 | ||||||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C | D | E | F |
| 변형률(%) | ||||||
| 0.7 | 0.136 | 0.134 | 0.132 | 0.116 | 0.126 | 0.133 |
| 1 | 0.174 | 0.158 | 0.151 | 0.142 | 0.149 | 0.149 |
| 2 | 0.242 | 0.198 | 0.188 | 0.176 | 0.181 | 0.183 |
| 5 | 0.273 | 0.224 | 0.214 | 0.202 | 0.206 | 0.209 |
| 7 | 0.269 | 0.223 | 0.215 | 0.203 | 0.206 | 0.209 |
| 14 | 0.247 | 0.211 | 0.203 | 0.196 | 0.197 | 0.198 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | ||||||
| 변형률(%) | ||||||
| 0.7 | 6755 | 4353 | 3955 | 3420 | 3450 | 3397 |
| 1 | 5889 | 3965 | 3599 | 3184 | 3184 | 3114 |
| 2 | 4272 | 3170 | 2953 | 2643 | 2640 | 2581 |
| 5 | 2777 | 2290 | 2149 | 2005 | 1991 | 1942 |
| 7 | 2417 | 2057 | 1945 | 1820 | 1820 | 1776 |
| 14 | 1878 | 1661 | 1595 | 1508 | 1507 | 1471 |
| G' 보유율(%) | 27.8 | 38.2 | 40.3 | 44.1 | 43.7 | 43.3 |
| 동적 특성- 레오메트릭 | ||||||
| Tan δ, 1% 변형, 10Hz | A | B | C | D | E | F |
| 온도(℃) | ||||||
| -20 | 0.322 | 0.407 | 0.395 | 0.422 | 0.440 | 0.438 |
| 0 | 0.216 | 0.257 | 0.244 | 0.255 | 0.250 | 0.273 |
| 60 | 0.207 | 0.175 | 0.164 | 0.161 | 0.160 | 0.170 |
실시예 4B- XDS를 사용하는 공정 조건 및 첨가 순서의 효과
당해 실시예에서, 일련의 4개의 고무 화합물을 상기한 바와 같은 3단계 절차및 이 절차의 각종 변형태를 사용하여 혼합하고, 변형태 중의 하나는 최종(생산적) 단계에서 XDS를 함유한다.
당해 실시예는 XDS의 최적 효과가 제1(비생산) 단계에서 첨가된 XDS를 사용하여 상기한 3단계 혼합 절차를 사용함으로써 수득된다는 것을 예시한다.
화합물 처리법- XDS 사용시 공정 조건의 효과
| 마스터배치 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||
| A | B | C | D | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | 3.0 |
| 총량(MB-1) | 204.5 | 204.5 | 204.5 | 207.5 |
| 배출 온도(℃) | 150 | 150 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 0 | 5 | 5 |
| 제2 단계 성분 | ||||
| MB-1 | 204.5 | 204.5 | 204.5 | 207.5 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 211.5 | 211.5 | 211.5 | 214.5 |
| 제3 단계 성분 | ||||
| MB-2 | 211.5 | 211.5 | 211.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | - | - |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 |
화합물 특성- XDS 사용시 공정 조건의 효과
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | ||||
| A | B | C | D | |
| MH-ML(dNm) | 23 | 24 | 23 | 22 |
| ts2(분) | 4.13 | 3.29 | 4.65 | 3.99 |
| t'50(분) | 5.95 | 5.69 | 6.48 | 6.23 |
| t'90(분) | 9.67 | 10.14 | 9.61 | 10.18 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | ||||
| t3(분) | 14 | 11 | 20 | 14 |
| 응력/변형 특성 | ||||
| 경화 시간(분) @ 160℃ | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 모듈러스(Mpa) | ||||
| 100% 신도 | 2.2 | 1.9 | 2.4 | 2.2 |
| 300% 신도 | 7.8 | 8.3 | 9.1 | 9.5 |
| 인장강도(Mpa) | 21.7 | 20.8 | 20.4 | 20.5 |
| 파단신도(%) | 600 | 590 | 540 | 470 |
| 쇼어 A 경도 | 68 | 70 | 67 | 68 |
| 동적 특성- RPA 2000 | ||||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C | D |
| 변형률(%) | ||||
| 0.7 | 0.147 | 0.153 | 0.148 | 0.127 |
| 1 | 0.180 | 0.182 | 0.177 | 0.156 |
| 2 | 0.244 | 0.231 | 0.220 | 0.187 |
| 5 | 0.267 | 0.261 | 0.249 | 0.202 |
| 7 | 0.263 | 0.249 | 0.244 | 0.202 |
| 14 | 0.245 | 0.225 | 0.227 | 0.192 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | ||||
| 변형률(%) | ||||
| 0.7 | 6159 | 5547 | 5340 | 3672 |
| 1 | 5522 | 4968 | 4730 | 3357 |
| 2 | 4050 | 3761 | 3713 | 2777 |
| 5 | 2641 | 2472 | 2481 | 2096 |
| 7 | 2320 | 2229 | 2221 | 1898 |
| 14 | 1791 | 1762 | 1745 | 1579 |
실시예 5- 혼합 시간의 효과
일련의 7개의 고무 화합물을 상기한 3단계 혼합을 사용하여 제조한다. 시험된 촉진제는 디부틸 크산토겐 디설파이드이고, 이는 제1 단계에서 고무 및 카본 블랙에 가한다. 제1 단계에서의 혼합 시간은 물질을 활성화시킬 필요성을 입증하기 위해 변화시킨다. 모든 화합물은 하기 제시된 동일한 처리법을 사용한다.
당해 실시예는 첨가제의 충분한 효과를 실현하기 위해 고무, 카본 블랙 및 크산토겐 디설파이드를 승온에서 소정 시간 동안 혼합해야 한다는 것을 입증한다.
화합물 처리법- 혼합 시간의 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | ||||||
| A | B | C | D | E | F | G | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 총량 | 204.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 |
| 제1 단계 혼합물 | |||||||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 제2 단계 성분 | |||||||
| MB-1 | 204.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 제3 단계 성분 | |||||||
| MB-2 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 |
화합물 특성- 혼합 시간의 효과
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | |
| MH-ML(dNm) | 33 | 31 | 31 | 31 | 30 | 29 | 30 |
| ts2(분) | 5.1 | 4.0 | 4.1 | 4.3 | 4.5 | 4.5 | 4.7 |
| t'50(분) | 7.6 | 7.2 | 7.4 | 7.5 | 7.9 | 7.8 | 8.0 |
| t'90(분) | 11.0 | 11.5 | 11.7 | 11.7 | 12.2 | 12.1 | 12.2 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | |||||||
| t3 | 17 | 13 | 12 | 12 | 13 | 13 | 13 |
| 응력/변형 특성(경화됨 15'@ 160℃) | |||||||
| 모듈러스(Mpa) | |||||||
| 100% 신도 | 2.1 | 2.0 | 2.1 | 2.1 | 2.2 | 2.2 | 2.0 |
| 300% 신도 | 9.4 | 10.1 | 10.7 | 9.8 | 10.7 | 12.0 | 9.8 |
| 인장강도(Mpa) | 20.1 | 18.2 | 18.1 | 17.2 | 16.5 | 18.8 | 17.2 |
| 파단신도(%) | 520 | 430 | 420 | 400 | 400 | 420 | 420 |
| 쇼어 A 경도 | 68 | 64 | 64 | 63 | 64 | 63 | 63 |
| 동적 특성- RPA 2000 | |||||||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C | D | E | F | G |
| 변형률(%) | |||||||
| 0.7 | 0.148 | 0.137 | 0.127 | 0.132 | 0.131 | 0.125 | 0.127 |
| 1 | 0.178 | 0.156 | 0.148 | 0.145 | 0.149 | 0.137 | 0.138 |
| 2 | 0.239 | 0.204 | 0.197 | 0.186 | 0.177 | 0.171 | 0.166 |
| 5 | 0.274 | 0.227 | 0.215 | 0.217 | 0.208 | 0.207 | 0.205 |
| 7 | 0.265 | 0.223 | 0.210 | 0.220 | 0.207 | 0.206 | 0.201 |
| 14 | 0.248 | 0.209 | 0.197 | 0.200 | 0.196 | 0.194 | 0.189 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | |||||||
| 변형률(%) | |||||||
| 0.7 | 6159 | 4124 | 3749 | 3649 | 3389 | 3366 | 3190 |
| 1 | 5382 | 3755 | 3394 | 3351 | 3120 | 3141 | 2936 |
| 2 | 4026 | 2972 | 2750 | 2729 | 2549 | 2552 | 2488 |
| 5 | 2646 | 2163 | 1996 | 1965 | 1922 | 1862 | 1805 |
| 7 | 2363 | 1956 | 1844 | 1763 | 1749 | 1708 | 1674 |
| 14 | 1831 | 1580 | 1499 | 1456 | 1446 | 1421 | 1414 |
| G' 보유율(%) | 29.7 | 38.3 | 40.0 | 40.0 | 42.7 | 42.2 | 44.3 |
| 동적 특성- 레오메트릭 | |||||||
| Tan δ, 1% 변형, 10Hz | A | B | C | D | E | F | G |
| 온도(℃) | |||||||
| -20 | 0.365 | 0.369 | 0.442 | 0.427 | 0.446 | 0.429 | 0.458 |
| 0 | 0.248 | 0.234 | 0.247 | 0.251 | 0.250 | 0.242 | 0.243 |
| 60 | 0.199 | 0.168 | 0.139 | 0.150 | 0.137 | 0.134 | 0.130 |
실시예 6- 오일 희석제의 비효과
일련의 3개의 고무 화합물을 상기한 3단계 혼합을 사용하여 제조한다. 시험될 촉진제는 디부틸 크산토겐 디설파이드이고, 이는 카본 블랙 상에 예비피복물로 서, 순수한 물질로서 및 프로세스 오일 중의 용액으로서 가한다. 카본 블랙의 농도는 첨가제를 고려하여 당해 실시예에서 조정되지 않는다. 당해 실시예는 오일 희석제의 존재가 크산토겐 디설파이드 첨가제의 성능에 영향을 미치지 않는다는 것을 입증한다.
화합물 처리법- 오일 희석제의 비효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | ||
| A | B | C | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | - | - |
| CB, N234(실시예 2, 3% 예비피복물+1% 오일) | - | 72.0 | - |
| CB, N234(실시예 1, 3% 예비피복물) | - | - | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 총량 | 204.5 | 204.5 | 204.5 |
| 제1 단계 혼합물 | |||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 5 | 5 |
| 제2 단계 성분 | |||
| MB-1 | 204.5 | 204.5 | 204.5 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 211.5 | 211.5 | 211.5 |
| 제3 단계 성분 | |||
| MB-2 | 211.5 | 211.5 | 211.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 215.0 | 215.0 | 215.0 |
화합물 특성- 오일 희석제의 비효과
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | |||
| A | B | C | |
| MH-ML(dNm) | 34 | 31 | 30 |
| ts2(분) | 4.9 | 4.8 | 4.8 |
| t'50(분) | 7.5 | 7.6 | 7.7 |
| t'90(분) | 11.1 | 11.8 | 11.9 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | |||
| t3(분) | 14 | 16 | 15 |
| 응력/변형 특성(경화됨 17' @ 160℃) | |||
| 모듈러스(Mpa) | |||
| 100% 신도 | 1.9 | 1.7 | 2.1 |
| 300% 신도 | 8.1 | 7.7 | 8.6 |
| 인장강도(Mpa) | 19.2 | 19.7 | 18.3 |
| 파단신도(%) | 540 | 540 | 460 |
| 쇼어 A 경도 | 66 | 67 | 65 |
| 동적 특성- RPA 2000 | |||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C |
| 변형률(%) | |||
| 0.7 | 0.157 | 0.132 | 0.132 |
| 1 | 0.175 | 0.150 | 0.159 |
| 2 | 0.234 | 0.191 | 0.200 |
| 5 | 0.271 | 0.219 | 0.221 |
| 7 | 0.266 | 0.225 | 0.220 |
| 14 | 0.245 | 0.207 | 0.210 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | |||
| 변형률(%) | |||
| 0.7 | 7031 | 3756 | 3718 |
| 1 | 6147 | 3524 | 3464 |
| 2 | 4483 | 2849 | 2753 |
| 5 | 2808 | 2042 | 2012 |
| 7 | 2508 | 1835 | 1833 |
| 14 | 1929 | 1514 | 1473 |
| G' 보유율(%) | 27.4 | 40.3 | 39.6 |
| 동적 특성- 레오메트릭 | |||
| Tan δ, 1% 변형, 10Hz | A | B | C |
| 온도(℃) | |||
| -20 | 0.361 | 0.385 | 0.412 |
| 0 | 0.248 | 0.242 | 0.256 |
| 60 | 0.202 | 0.169 | 0.172 |
실시예 7- 유액 스티렌-부타디엔 고무를 사용하는 효과
당해 실시예에서는, 유액 중합된 스티렌-부타디엔 고무(ESBR)가 사용된다. 예비피복된 카본 블랙은 실시예 1과 같이 제조한다. 초기에 기술된 바와 같은 3단 계 혼합 절차를 사용한다. 당해 실시예에서, 화합물 C 중의 카본 블랙의 농도는 촉진성 첨가제를 보상하기 위해 조정한다.
화합물 처리법- 유액 스티렌-부타디엔 고무를 사용하는 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | ||
| A | B | C | |
| ESBR 1712 | 82.4 | 82.4 | 82.4 |
| ESBR 1500 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
| BR 1203 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
| 카본 블랙, N234 | 85.0 | 85.0 | - |
| CB, N234(실시예 1, 3% 예비피복물) | - | - | 87.6 |
| 선덱스 790 | 27.6 | 27.6 | 27.6 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 2.6 | - |
| 총량 | 235.0 | 237.6 | 237.6 |
| 제1 단계 혼합물 | |||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 5 | 5 |
| 제2 단계 성분 | |||
| MB-1 | 235.0 | 237.6 | 237.6 |
| 산화아연 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 스테아르산 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 플렉스존 7P | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 일광차단 개선제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 총량 | 241.0 | 243.6 | 243.6 |
| 제3 단계 성분 | |||
| MB-2 | 241.0 | 243.6 | 243.6 |
| 델락 NS | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 디페닐구아니딘 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 설퍼 21-10 | 1.75 | 1.75 | 1.75 |
| 총량 | 244.15 | 246.75 | 246.75 |
화합물 특성- 유액 스티렌-부타디엔 고무를 사용하는 효과
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | |||
| A | B | C | |
| MH-ML(dNm) | 23 | 23 | 23 |
| ts2(분) | 5.5 | 3.3 | 3.4 |
| t'50(분) | 7.5 | 5.7 | 5.9 |
| t'90(분) | 11.8 | 10.8 | 10.9 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | |||
| t3(분) | 20 | 9 | 10 |
| 응력/변형 특성(경화됨 15' @ 160℃) | |||
| 모듈러스(MPa) | |||
| 100% 신도 | 1.5 | 1.7 | 1.8 |
| 300% 신도 | 5.2 | 7.7 | 8.3 |
| 인장강도(Mpa) | 18.8 | 19.7 | 19.2 |
| 파단신도(%) | 690 | 580 | 560 |
| 쇼어 A 경도 | 67 | 64 | 65 |
| 동적 특성- RPA 2000 | |||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C |
| 변형률(%) | |||
| 0.7 | 0.213 | 0.192 | 0.197 |
| 1 | 0.244 | 0.215 | 0.225 |
| 2 | 0.329 | 0.272 | 0.298 |
| 5 | 0.373 | 0.310 | 0.334 |
| 7 | 0.380 | 0.307 | 0.327 |
| 14 | 0.355 | 0.289 | 0.306 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | |||
| 변형률(%) | |||
| 0.7 | 6296 | 4544 | 5279 |
| 1 | 5382 | 4057 | 4709 |
| 2 | 3646 | 2980 | 3258 |
| 5 | 2143 | 1904 | 2045 |
| 7 | 1800 | 1678 | 1791 |
| 14 | 1328 | 1310 | 1373 |
| G' 보유율(%) | 21.9 | 28.8 | 26.0 |
| 동적 특성- 레오메트릭 | |||
| Tan δ, 1% 변형, 10Hz | A | B | C |
| 온도(℃) | |||
| -20 | 0.340 | 0.368 | 0.352 |
| 0 | 0.315 | 0.290 | 0.308 |
| 60 | 0.296 | 0.238 | 0.278 |
실시예 8- 각종 크산토겐 디설파이드의 효과
당해 실시예는 SSBR/BR 고무 화합물의 특성을 향상시키는데 각종 치환된 크산토겐 디설파이드를 사용함을 입증한다. 상이한 촉진제를 등몰량 수준으로 첨가 한다.
화합물 처리법- 각종 크산토겐 디설파이드의 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | H | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.0 | 32.0 | 32.0 | 32.0 | 32.0 | 32.0 | 32.0 | 32.0 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.00 | - | - | - | - | - | - |
| 디헥실 크산토겐 디설파이드 | - | - | 3.57 | - | - | - | - | - |
| 디-2-부틸 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | 3.00 | - | - | - | - |
| 디사이클로헥실 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | - | 3.51 | - | - | - |
| 디펜틸 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | - | - | 3.27 | - | - |
| 디-2-에틸헥실 크산토겐 디설파이드 | - | - | - | - | - | - | 4.14 | - |
| 디벤질 크산토겐 디설파이드 | - | -- | - | - | - | - | - | 3.12 |
| 총량 | 204.0 | 207.0 | 207.57 | 207.0 | 207.51 | 207.27 | 208.14 | 207.12 |
| 제1 단계 혼합물 | ||||||||
| 배출 온도(℃) | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 제2 단계 성분 | ||||||||
| MB-1 | 204.0 | 207.0 | 207.57 | 207.00 | 207.51 | 207.27 | 208.14 | 207.12 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 211.0 | 214.0 | 214.57 | 214.0 | 214.51 | 214.27 | 215.14 | 214.12 |
| 제3 단계 성분 | ||||||||
| MB-2 | 211.0 | 214.00 | 214.57 | 214.00 | 214.51 | 214.27 | 215.14 | 214.12 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 214.5 | 217.5 | 218.07 | 217.5 | 218.01 | 217.77 | 218.64 | 217.62 |
화합물 특성 - 각종 크산토겐 디설파이드의 효과
| 경화 특성 - 레오미터 160℃ | ||||||||
| A | B | C | D | E | F | G | H | |
| MH-ML(dNm) | 33 | 31 | 30 | 30 | 30 | 31 | 31 | 28 |
| t32(분) | 5.9 | 4.3 | 5.0 | 4.2 | 4.7 | 5.3 | 5.4 | 4.5 |
| t'50(분) | 8.9 | 8.2 | 8.8 | 7.0 | 7.5 | 8.7 | 8.8 | 7.3 |
| t'90(분) | 12.3 | 12.3 | 13.2 | 10.2 | 10.5 | 12.5 | 12.2 | 10.4 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | ||||||||
| t3 | 22 | 13 | 17 | 14 | 17 | 18 | 19 | 15 |
| 응력/변형 특성 | ||||||||
| 경화 시간(분), @ 160℃ | 20 | 20 | 20 | 15 | 15 | 20 | 20 | 15 |
| 모듈러스(Mpa) | ||||||||
| 100% 신도 | 2.2 | 2.3 | 2.1 | 2.4 | 2.1 | 2.1 | 2.3 | 1.8 |
| 300% 신도 | 10.8 | 13.2 | 11.1 | 13.9 | 11.9 | 11.3 | 11.7 | 9.9 |
| 인장강도(Mpa) | 19.9 | 19.3 | 18.7 | 18.7 | 18.5 | 19.9 | 18.8 | 19.3 |
| 파단신도(%) | 470 | 410 | 470 | 360 | 410 | 470 | 420 | 490 |
| 쇼어 A 경도 | 66 | 63 | 63 | 65 | 65 | 66 | 65 | 64 |
| 동적 특성 - RPA 2000 | ||||||||
| Tan δ, 60℃, 10Hz | A | B | C | D | E | F | G | H |
| 변형률(%) | ||||||||
| 0.7 | 0.146 | 0.128 | 0.137 | 0.136 | 0.116 | 0.124 | 0.111 | 0.143 |
| 1 | 0.187 | 0.144 | 0.169 | 0.152 | 0.143 | 0.148 | 0.130 | 0.168 |
| 2 | 0.246 | 0.188 | 0.215 | 0.185 | 0.190 | 0.188 | 0.167 | 0.219 |
| 5 | 0.274 | 0.220 | 0.241 | 0.210 | 0.220 | 0.221 | 0.194 | 0.247 |
| 7 | 0.274 | 0.214 | 0.236 | 0.209 | 0.219 | 0.219 | 0.191 | 0.253 |
| 14 | 0.254 | 0.197 | 0.220 | 0.197 | 0.208 | 0.209 | 0.179 | 0.242 |
| G'(kPa), 60℃, 10Hz | ||||||||
| 변형률(%) | ||||||||
| 0.7 | 6641 | 4001 | 4368 | 3596 | 4208 | 3688 | 3382 | 4338 |
| 1 | 5846 | 3712 | 3960 | 3287 | 3852 | 3357 | 3066 | 3944 |
| 2 | 4251 | 2964 | 3025 | 2699 | 3015 | 2734 | 2544 | 3055 |
| 5 | 2699 | 2132 | 2124 | 2029 | 2225 | 1997 | 1919 | 2148 |
| 7 | 2347 | 1926 | 1900 | 1855 | 1995 | 1823 | 1751 | 1890 |
| 14 | 1789 | 1616 | 1554 | 1543 | 1615 | 1484 | 1483 | 1487 |
| G' 보유율(%) | 26.9 | 40.3 | 35.6 | 42.9 | 38.4 | 40.2 | 43.8 | 34.3 |
| 동적 특성 - 레오메트릭 | ||||||||
| Tan δ, 1% 변형, 10Hz | A | B | C | D | E | F | G | H |
| 온도(℃) | ||||||||
| -20 | 0.355 | 0.448 | 0.403 | 0.421 | 0.440 | 0.428 | 0.409 | 0.436 |
| 0 | 0.261 | 0.270 | 0.271 | 0.258 | 0.266 | 0.284 | 0.269 | 0.269 |
| 60 | 0.229 | 0.171 | 0.203 | 0.162 | 0.170 | 0.200 | 0.198 | 0.182 |
실시예 9- 용액 SBR/BR/NR 및 N234 카본 블랙 블렌드에 대한 디부틸 크산토겐 디설파이드의 효과
당해 실시예는 충전제로서 SSBR/BR 및 NR과 N234 카본 블랙의 블렌드의 특성을 향상시키기 위해 크산토겐 디설파이드(CPB)를 사용하는 이점을 입증한다. 여기서, 각 쌍의 대조 혼합물은 표준 공장형 2단계 혼합물이다.
화합물 처리법- SSBR/BR/NR/N234의 블렌드에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||||||||
| A | B | C | D | E | F | G | H | J | K | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 45.0 | 45.0 | - | - | - | - | - | - |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| SMR-L | - | - | 30.0 | 30.0 | - | - | 30.0 | 30.0 | - | - |
| 두라덴(Duradene) 715 | - | - | - | - | 75.0 | 75.0 | 45.0 | 45.0 | - | - |
| 두라덴 706 | - | - | - | - | - | - | - | - | 75.0 | 75.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 산화아연 | 2.5 | - | 2.5 | - | 2.5 | - | 2.5 | - | 2.5 | - |
| 스테아르산 | 1.0 | - | 1.0 | - | 1.0 | - | 1.0 | - | 1.0 | - |
| 플렉스존 7P | 2.0 | - | 2.0 | - | 2.0 | - | 2.0 | - | 2.0 | - |
| 보왁스 615 | 1.5 | - | 1.5 | - | 1.5 | - | 1.5 | - | 1.5 | - |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | - | 3.0 | - | 3.0 | - | 3.0 | - | 3.0 |
| 총량 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 |
| 제1 단계 혼합물 | ||||||||||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 150 | 170 | 150 | 170 | 150 | 170 | 150 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 3 | 0 | 3 | 0 | 3 | 0 | 3 | 0 | 3 |
| 제2 단계 성분 | ||||||||||
| MB-1 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | |||||
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |||||
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |||||
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |||||
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |||||
| 총량 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | |||||
| 제3 단계 성분 | ||||||||||
| MB-2 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 |
화합물 특성- SSBR/BR/NR/N234의 블렌드에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| A | B | C | D | E | F | G | H | J | K | |
| 결합된 고무(%), 제1 단계 | 42.8 | 75.9 | 52.3 | 70.6 | 42.2 | 69.1 | 52.4 | 71.6 | 38.6 | 58.4 |
| 경화 특성-레오미터 160℃ | ||||||||||
| A | B | C | D | E | F | G | H | J | K | |
| MH-ML(dNm) | 32.1 | 29.4 | 30.0 | 28.0 | 27.2 | 26.7 | 29.1 | 28.5 | 29.0 | 26.4 |
| Ts2(분) | 5.5 | 4.8 | 3.8 | 4.3 | 5.3 | 5.3 | 3.8 | 4.3 | 5.3 | 5.0 |
| T'50(분) | 8.5 | 7.8 | 5.3 | 6.0 | 7.0 | 7.3 | 5.0 | 5.8 | 6.8 | 6.5 |
| T'90(분) | 11.5 | 10.5 | 6.8 | 7.3 | 8.8 | 8.8 | 6.0 | 6.8 | 8.0 | 7.5 |
| 응력/변형 특성- 경화됨 15' @ 160℃ | ||||||||||
| 모듈러스(Mpa) | ||||||||||
| 5% 신도 | 0.35 | 0.28 | 0.29 | 0.25 | 0.33 | 0.30 | 0.30 | 0.25 | 0.30 | 0.27 |
| 100% 신도 | 2.62 | 2.96 | 2.07 | 2.48 | 2.20 | 2.76 | 2.07 | 2.48 | 2.07 | 2.34 |
| 300% 신도 | 12.82 | 18.19 | 9.58 | 13.37 | 10.13 | 14.88 | 9.92 | 12.95 | 9.78 | 12.82 |
| M300/M5 | 36.6 | 65.0 | 33.0 | 53.5 | 30.7 | 49.6 | 33.1 | 51.8 | 32.6 | 47.5 |
| 인장강도(Mpa) | 18.81 | 20.19 | 19.71 | 18.40 | 19.77 | 19.09 | 20.67 | 19.84 | 18.88 | 20.60 |
| 파단신도(%) | 420 | 320 | 530 | 380 | 520 | 360 | 550 | 420 | 500 | 430 |
| 쇼어 A 경도 | 65 | 63 | 66 | 62 | 66 | 62 | 66 | 62 | 65 | 61 |
| 동적 특성- 세이코 | ||||||||||
| Tan δ, 11.7Hz | A | B | C | D | E | F | G | H | J | K |
| 온도(℃) | ||||||||||
| -20 | 0.553 | 0.805 | 0.545 | 0.674 | 0.672 | 0.802 | 0.636 | 0.680 | 0.461 | 0.548 |
| 0 | 0.371 | 0.439 | 0.436 | 0.440 | 0.475 | 0.482 | 0.481 | 0.461 | 0.416 | 0.447 |
| 20 | 0.333 | 0.323 | 0.395 | 0.346 | 0.419 | 0.375 | 0.426 | 0.379 | 0.388 | 0.373 |
| 70 | 0.273 | 0.206 | 0.302 | 0.243 | 0.341 | 0.253 | 0.347 | 0.262 | 0.331 | 0.268 |
| 100 | 0.244 | 0.163 | 0.263 | 0.196 | 0.299 | 0.213 | 0.312 | 0.224 | 0.299 | 0.228 |
도 1 및 2는 강화율의 증가(300% 모듈러스/5% 모듈러스) 뿐만 아니라 결합된 고무에서 각각의 크산토겐 부가물의 상당한 증가에 의해 주시되는 바와 같이 증가된 충전제-중합체 상호작용의 증거를 제시한다.
실시예 10- 용액 SBR/BR/NR 및 N339 카본 블랙의 블렌드 및 감소된 카본 블랙 하중에 대한 디부틸 크산토겐 디설파이드의 효과
당해 실시예는 크산토겐 디설파이드가 SSBR/BR 및 NR의 블렌드의 특성을 향상시키기 위해 사용될 수 있고, 또한 저하중(72phr보다)에서 저표면적(N234보다)의 카본 블랙을 사용하는 것이 효과적이다는 것을 입증한다.
화합물 처리법- SSBR/BR/NR/N339의 블렌드에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||||
| A | B | C | D | E | F | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | - | - | - | - |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| SMR-L | - | - | 30.0 | 30.0 | 30.0 | 30.0 |
| 두라덴 715 | - | - | 45.0 | 45.0 | 45.0 | 45.0 |
| 카본 블랙, N339 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 50.0 | 50.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 산화아연 | 2.5 | - | 2.5 | - | 2.5 | - |
| 스테아르산 | 1.0 | - | 1.0 | - | 1.0 | - |
| 플렉스존 7P | 2.0 | - | 2.0 | - | 2.0 | - |
| 보왁스 615 | 1.5 | - | 1.5 | - | 1.5 | - |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | - | 3.0 | - | 3.0 |
| 총량 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 | 211.5 | 207.5 |
| 제1 단계 혼합물 | ||||||
| 배출 온도(℃) | 150 | 170 | 150 | 170 | 150 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 3 | 0 | 3 | 0 | 3 |
| 제2 단계 성분 | ||||||
| MB-1 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | |||
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |||
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |||
| 플렉스존 7P | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |||
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |||
| 총량 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | |||
| 제3 단계 성분 | ||||||
| MB-2 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 | 211.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 | 215.0 | 218.0 |
화합물 특성- SSBR/BR/NR/N339의 블렌드에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| A | B | C | D | E | F | |
| 결합된 고무(%), 제1 단계 | 39.9 | 73.7 | 46.4 | 62.2 | 36.3 | 57.8 |
| 경화 특성- 레오미터 160℃ | ||||||
| A | B | C | D | E | F | |
| MH-ML(dNm) | 27.5 | 25.7 | 29.0 | 25.5 | 25.7 | 24.4 |
| Ts2(분) | 5.3 | 5.0 | 4.5 | 5.8 | 6.0 | 6.0 |
| T'50(분) | 7.8 | 8.0 | 6.0 | 7.5 | 7.5 | 7.8 |
| T'90(분) | 10.0 | 10.0 | 7.8 | 8.8 | 8.8 | 9.0 |
| 응력/변형 특성- 경화됨 15' @ 160℃ | ||||||
| 모듈러스(Mpa) | ||||||
| 5% 신도 | 0.30 | 0.19 | 0.24 | 0.21 | 0.14 | 0.12 |
| 100% 신도 | 2.55 | 2.96 | 2.00 | 2.34 | 1.25 | 1.31 |
| 300% 신도 | 12.82 | 18.05 | 10.47 | 14.33 | 6.34 | 8.41 |
| M300/M5 | 42.7 | 95.0 | 43.6 | 68.2 | 45.3 | 70.1 |
| 인장강도(Mpa) | 19.15 | 20.12 | 20.46 | 19.43 | 21.08 | 18.12 |
| 파단신도(%) | 420 | 330 | 510 | 380 | 650 | 490 |
| 쇼어 A 경도 | 66 | 62 | 62 | 57 | 51 | 46 |
| 동적 특성- 세이코 | ||||||
| Tan δ, 11.7Hz | ||||||
| T(℃) | ||||||
| -20 | 0.719 | 1.029 | 0.678 | 0.772 | 0.611 | 0.785 |
| 0 | 0.448 | 0.494 | 0.480 | 0.461 | 0.358 | 0.347 |
| 20 | 0.375 | 0.323 | 0.409 | 0.346 | 0.276 | 0.223 |
| 70 | 0.264 | 0.174 | 0.317 | 0.211 | 0.184 | 0.107 |
| 100 | 0.224 | 0.133 | 0.281 | 0.167 | 0.158 | 0.080 |
N234를 사용할 때 주시된 바와 같이, 충전제로서 N339 카본 블랙을 사용하면 크산토겐 디설파이드는 또한 결합된 고무의 증가된 농도 및 각각의 크산토겐 부가와 관련되는 보다 큰 강화율에 의해 주시되는 바와 같이 중합체-충전제의 상호작용이 증가되었다는 증거를 보여준다.
실시예 11- 크산토겐 디설파이드의 효과적인 사용을 달성하기 위한 재혼련기의 사용
당해 실시예는 연장된 내부 혼합 통과 대신에 재혼련기를 사용하여 크산토겐 디설파이드로 상당하는 성능 향상을 성취할 수 있음을 입증한다. 모든 성분은 경화제를 제외하고 제1 단계에서 첨가하여 재혼련기의 효과를 분리하여 연장된 혼합 단계와 비교할 수 있다.
화합물 처리법 - 크산토겐 디설파이드의 효과적인 사용을 달성하기 위한 재혼련기의 사용
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | ||||
| A | B | C | D | E | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| N339 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 | 72.0 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 산화아연 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 스테아르산 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 산토플렉스(SANTOFLEX) 13 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 보왁스 615 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 제1 단계 혼합 | |||||
| 배출 온도(℃) | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 |
| 재혼련기의 수(170℃에서의 적하) | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| 최종 단계 성분 | |||||
| TBBS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 |
화합물 특성 - 크산토겐 디설파이드의 효과적인 사용을 달성하기 위한 재혼련기의 사용
| A | B | C | D | E | |
| 결합된 고무(%, 제1 단계) | 44.9 | 73.7 | 60.5 | 61.6 | 53.5 |
| 결합된 고무(%, 1차 재혼련기) | - | - | 69.6 | 63.4 | 66.0 |
| 결합된 고무(%, 2차 재혼련기) | - | - | - | 73.1 | 73.2 |
| 결합된 고무(%, 3차 재혼련기) | - | - | - | - | 73.9 |
| 경화 특성 - 레오미터(160℃) | |||||
| MH-ML(dNm) | 28.2 | 24.6 | 25.5 | 25.8 | 26.6 |
| ts2(분) | 4.8 | 4.5 | 4.3 | 5.0 | 4.8 |
| t'50(분) | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.3 | 7.3 |
| t'90(분) | 9.3 | 9.0 | 9.3 | 9.3 | 9.3 |
| 무니 스코치 @ 135℃ | |||||
| t5 | 11.6 | 8.0 | 6.1 | 8.5 | 9.6 |
| 응력/변형 특성 - 15' @ 160℃ | |||||
| 모듈러스(Mpa) | |||||
| 5% 신도 | 0.41 | 0.32 | 0.33 | 0.30 | 0.29 |
| 100% 신도 | 2.55 | 3.24 | 3.03 | 3.10 | 3.24 |
| 300% 신도 | 11.71 | 17.09 | 15.85 | 16.60 | 16.74 |
| M300/M5 | 28.6 | 53.4 | 48.0 | 55.3 | 57.7 |
| 인장강도(Mpa) | 19.50 | 19.84 | 20.39 | 20.39 | 20.39 |
| 파단신도(%) | 460 | 340 | 370 | 360 | 350 |
| 쇼어 A 경도 | 70 | 65 | 66 | 66 | 65 |
| 다이 C 인열(Kn/m) | 38.15 | 32.55 | 35.53 | 35.00 | 33.78 |
| 츠빅크 재결합률(%) | |||||
| 온도(℃) | |||||
| 0 | 18.6 | 17.8 | 18.6 | 18.3 | 18.6 |
| 21 | 33.3 | 36.4 | 35.8 | 36.4 | 36.6 |
| 70 | 49.5 | 56.8 | 55.8 | 56.6 | 56.8 |
| 100 | 57.0 | 64.2 | 63.3 | 64.2 | 64.2 |
| 동적 특성 - 세이코 | |||||
| Tan δ, 11.8Hz | A | B | C | D | E |
| 온도(℃) | |||||
| -20 | 0.651 | 0.826 | 0.725 | 0.813 | 0.793 |
| 0 | 0.485 | 0.479 | 0.462 | 0.505 | 0.500 |
| 21 | 0.411 | 0.372 | 0.379 | 0.395 | 0.383 |
| 70 | 0.301 | 0.259 | 0.273 | 0.261 | 0.259 |
| 100 | 0.259 | 0.210 | 0.228 | 0.216 | 0.215 |
| 델타 Tan δ(0℃ 내지 70℃) | 0.184 | 0.220 | 0.189 | 0.244 | 0.241 |
| MTS - BFG 굴곡시험기 버튼(10% 압축, 70℃, 12Hz) | |||||
| E'(MPa) | A | B | C | D | E |
| 이중 변형 진폭(%) | |||||
| 1 | 21.72 | 17.93 | 18.49 | 18.00 | 18.82 |
| 2 | 18.69 | 15.89 | 16.58 | 16.01 | 16.76 |
| 4 | 15.65 | 13.77 | 14.19 | 13.86 | 14.52 |
| 7 | 13.57 | 12.24 | 12.56 | 12.35 | 12.87 |
| 10 | 12.45 | 11.43 | 11.68 | 11.49 | 11.99 |
| 15 | 11.29 | 10.50 | 10.77 | 10.62 | 11.05 |
| 20 | 10.58 | 9.90 | 10.14 | 10.01 | 10.45 |
| 30 | 9.60 | 9.14 | 9.35 | 9.23 | 9.64 |
| E' 보유율(%) | 44.2 | 51.0 | 50.6 | 51.3 | 51.2 |
실시예 12- 트럭 트레드에 크산토겐 디설파이드의 사용
당해 실시예는 통상의 트럭 타이어 트레드 처리법에 통상적인 NR 및 NR/BR 고무 화합물의 고온 히스테리시스 특성을 향상시키는데 디부틸 크산토겐 디설파이드를 사용함을 입증한다.
화합물 처리 - 트럭 트레드에 크산토겐 디설파이드의 사용
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | |||||
| A | B | C | D | E | F | |
| SIR 20 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| BR 1203 | 20.0 | 20.0 | 20.0 | - | - | - |
| N234 | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| CPB | - | 3.0 | 3.0 | - | 3.0 | 3.0 |
| 방향족 오일 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| 산화아연 | 4.0 | 4.0 | - | 4.0 | 4.0 | - |
| 스테아르산 | 2.0 | 2.0 | - | 2.0 | 2.0 | - |
| 노화 수지 D | 2.0 | 2.0 | - | 2.0 | 2.0 | - |
| 산토플렉스 13 | 2.0 | 2.0 | - | 2.0 | 2.0 | - |
| 보왁스 615 | 1.0 | 1.0 | - | 1.0 | 1.0 | - |
| 총량 | 165.0 | 168.0 | 157.0 | 165.0 | 168.0 | 157.0 |
| 제1 단계 혼합 | ||||||
| 배출 온도(℃) | 340 | 340 | 340 | 340 | 340 | 340 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 3 | 0 | 0 | 3 | 0 |
| 제2 단계 성분 | ||||||
| MB-1 | 157.0 | 157.0 | ||||
| 산화아연 | 4.0 | 4.0 | ||||
| 스테아르산 | 2.0 | 2.0 | ||||
| 노화 수지 D | 2.0 | 2.0 | ||||
| 산토플렉스 13 | 2.0 | 2.0 | ||||
| 보왁스 615 | 1.0 | 1.0 | ||||
| 총량 | 168.0 | 168.0 | ||||
| 제2 단계 혼합 | ||||||
| 배출 온도(℃) | - | - | 340 | - | - | 340 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | - | - | 3 | - | - | 3 |
| 제3 단계 성분 | ||||||
| MB-2 | 165.0 | 168.0 | 168.0 | 165.0 | 168.0 | 168.0 |
| 델락 NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 설퍼 21-10 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 총량 | 168.0 | 171.0 | 171.0 | 168.0 | 171.0 | 171.0 |
화합물 특성 - 트럭 트레드에 크산토겐 디설파이드의 사용
| A | B | C | D | E | F | |
| 결합된 고무(%, 제1 단계) | 47.1 | 70.0 | 44.7 | 55.9 | 74.7 | 50.7 |
| 경화 특성 - 레오미터 160℃ | ||||||
| MH-ML(dNm) | 39 | 38 | 38 | 38 | 37 | 38 |
| Ts2(분) | 2.8 | 2.0 | 2.0 | 2.5 | 1.8 | 1.5 |
| T'50(분) | 4.3 | 3.3 | 3.3 | 4.0 | 2.8 | 2.8 |
| T'90(분) | 5.3 | 4.0 | 4.0 | 5.0 | 3.8 | 3.5 |
| 응력 변형 특성 - 15' @ 160℃ | ||||||
| 모듈러스(MPa) | ||||||
| 5% 신도 | 0.32 | 0.31 | 0.34 | 0.35 | 0.30 | 0.28 |
| 100% 신도 | 2.89 | 3.03 | 3.17 | 3.24 | 3.03 | 3.10 |
| 300% 신도 | 15.23 | 17.43 | 18.53 | 16.81 | 17.91 | 18.67 |
| M300/M5 | 47.59 | 56.23 | 54.51 | 48.03 | 59.70 | 66.68 |
| 인장강도(MPa) | 27.42 | 20.74 | 21.43 | 30.59 | 25.15 | 26.46 |
| 파단신도(%) | 490 | 340 | 330 | 520 | 400 | 400 |
| 쇼어 A 경도 | 66 | 62 | 60 | 67 | 62 | 62 |
| 츠빅크 재결합률(%) | ||||||
| 온도(℃) | ||||||
| 0 | 35.8 | 39.5 | 39.6 | 29.8 | 30.3 | 32.9 |
| 21 | 52.6 | 58.7 | 58.7 | 49.4 | 53.4 | 56.6 |
| 70 | 65.4 | 70.9 | 71.2 | 64.7 | 69.7 | 72.1 |
| 100 | 70.6 | 75.9 | 76.4 | 70.2 | 73.7 | 77.3 |
| 동적 특성 - 세이코 | ||||||
| Tan δ, 11.8Hz | A | B | C | D | E | F |
| 온도(℃) | ||||||
| -20 | 0.403 | 0.392 | 0.413 | 0.435 | 0.538 | 0.467 |
| 0 | 0.267 | 0.226 | 0.234 | 0.302 | 0.285 | 0.246 |
| 21 | 0.211 | 0.161 | 0.171 | 0.250 | 0.200 | 0.167 |
| 70 | 0.163 | 0.096 | 0.104 | 0.195 | 0.116 | 0.087 |
| 100 | 0.138 | 0.074 | 0.079 | 0.169 | 0.086 | 0.060 |
| 델타 Tan δ(0℃ 내지 70℃) | 0.104 | 0.129 | 0.130 | 0.107 | 0.169 | 0.159 |
| MTS - BFG 굴곡시험기 버튼(10% 압축, 70℃, 12Hz) | ||||||
| E'(MPa) | ||||||
| 이중 변형 진폭(%) | ||||||
| 1 | 12.2 | 10.6 | 10.3 | 12.5 | 10.2 | 9.5 |
| 2 | 11.3 | 10.0 | 9.8 | 11.5 | 9.7 | 9.1 |
| 4 | 10.2 | 9.4 | 9.2 | 10.4 | 9.0 | 8.5 |
| 7 | 9.4 | 8.9 | 8.7 | 9.6 | 8.5 | 8.1 |
| 10 | 9.0 | 8.6 | 8.4 | 9.0 | 8.14 | 7.8 |
| 15 | 8.5 | 8.2 | 8.0 | 8.5 | 7.8 | 7.5 |
| 20 | 8.1 | 7.9 | 7.7 | 8.2 | 7.5 | 7.2 |
| 30 | 7.7 | 7.6 | 7.4 | 7.7 | 7.1 | 6.9 |
| E' 보유율(%) | 63.3 | 71.7 | 71.4 | 62.0 | 69.8 | 72.7 |
실시예 13- 성능에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
당해 실시예는 SSBR/BR 고무 화합물의 특성을 향상시키면서, 타이어용 트레드 고무로서 사용된 경우 트레드 마모지수, 구름 저항 및 습윤 정지마찰을 향상시키는데 디부틸 크산토겐 디설파이드를 사용함을 입증한다. 혼합은 실험실 BR 밴버리에서 수행한다. 수용된 승객 타이어 트레드 제조 혼합을 모의실험하기 위해, 대조 화합물을 통상의 2차 통과 절차를 사용하여 혼합한다. 화합물 "C" 중의 카본 블랙의 농도가 예비피복된 추가의 수준을 보상하기 위해 조정된다는 것을 주시한다.
화합물 처리법 - 타이어 성능에 대한 크산토겐 디설파이드이 효과
| 제1 단계 성분 | 고무 100부당 부(phr) | ||||
| A | B | C | D | E | |
| 솔플렉스 1216 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 | 75.0 |
| 부덴 1207 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 카본 블랙, N234 | 72.0 | 72.0 | - | - | - |
| N234(실시예 1)* | 75.0 | - | - | ||
| 카본 블랙 실험 #1 | - | - | - | 72.0 | - |
| 카본 블랙 실험 #2 | - | - | - | - | 72.0 |
| 선덱스 8125 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 | 32.5 |
| 디부틸 크산토겐 디설파이드 | - | 3.0 | - | 3.0 | 3.0 |
| 산화아연 | 2.5 | - | - | - | - |
| 스테아르산 | 1.0 | - | - | - | - |
| 플렉스존 7P | 2.0 | - | - | - | - |
| 보왁스 615 | 1.5 | - | - | - | - |
| 총량 | 211.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 | 207.5 |
| 제1 단계 혼합 | |||||
| 배출 온도(℃) | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| 당해 온도에서의 혼합 시간(분) | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 제2 단계 성분 | |||||
| MB-1 | - | 207.5 | 207.5 | 207.50 | 207.5 |
| 산화아연 | - | 2.50 | 2.50 | 2.50 | 2.50 |
| 스테아르산 | - | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 플렉스존 7P | - | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 |
| 보왁스 615 | - | 1.50 | 1.50 | 1.50 | 1.50 |
| 총량 | - | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 제3 단계 성분 | |||||
| MB-2 | 211.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 | 214.5 |
| 델락 NS | 1.50 | 1.50 | 1.50 | 1.50 | 1.50 |
| 설퍼 21-10 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 |
| 총량 | 215.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 | 218.0 |
| * 예비 피복된 카본 블랙을 효과적인 크산토겐 디설파이드 3phr를 수득하기 위해 4중량% 블렌드로 개질시킨다. | |||||
화합물 특성 - 타이어 성능에 대한 크산토겐 디설파이드의 효과
| A | B | C | D | E | |
| 결합된 고무(%, 제1 단계) | 42.8 | 75.9 | 78.5 | 66.6 | 68.5 |
| 경화 특성 - 레오미터 160℃ | |||||
| MH-ML(dNm) | 32 | 29 | 30 | 28 | 27 |
| ts2(분) | 5.5 | 4.8 | 4.5 | 4.8 | 5.0 |
| t'50(분) | 8.5 | 7.8 | 8.0 | 7.5 | 7.5 |
| t'90(분) | 11.5 | 10.5 | 10.8 | 10.8 | 10.8 |
| 무니 스코치, @ 135℃ | |||||
| t5 | 15.8 | 9.7 | 6.0 | 9.0 | 8.7 |
| 응력 변형 특성 - 15' @ 160℃ | |||||
| 모듈러스(Mpa) | |||||
| 5% 신도 | 0.35 | 0.28 | 0.24 | 0.23 | 0.24 |
| 100% 신도 | 2.63 | 2.98 | 3.18 | 2.35 | 2.08 |
| 300% 신도 | 12.87 | 18.27 | 19.38 | 14.19 | 13.29 |
| M300/M5 | 36.77 | 65.25 | 80.75 | 61.70 | 55.36 |
| 인장강도(Mpa) | 18.89 | 20.28 | 20.28 | 17.37 | 19.52 |
| 파단신도(%) | 420 | 320 | 310 | 350 | 390 |
| 쇼어 A 경도 | 65 | 63 | 66 | 60 | 61 |
| 다이 C 인열(kN/m) | 38.5 | 33.0 | 31.7 | 31.7 | 33.0 |
| BGF 열 증강(℃) | 25 | 18 | 16 | 15 | 16 |
| 츠빅크 재결합률(%) | |||||
| 온도(℃) | |||||
| 0 | 21.2 | 19.7 | 19.5 | 19.6 | 19.6 |
| 21 | 35.4 | 42.8 | 43.7 | 45.2 | 43.5 |
| 70 | 52.2 | 63.1 | 62.8 | 64.5 | 62.8 |
| 100 | 59.5 | 70.0 | 69.7 | 70.5 | 69.0 |
| 동적 특성 - 세이코 | |||||
| Tan δ, 11.8Hz | A | B | C | D | E |
| 온도(℃) | |||||
| -20 | 0.553 | 0.805 | 0.799 | 0.855 | 0.807 |
| 0 | 0.371 | 0.439 | 0.427 | 0.431 | 0.435 |
| 21 | 0.333 | 0.323 | 0.301 | 0.301 | 0.317 |
| 70 | 0.273 | 0.206 | 0.179 | 0.175 | 0.203 |
| 100 | 0.244 | 0.163 | 0.138 | 0.140 | 0.165 |
| 델타 Tan δ(0℃ 내지 70℃) | 0.098 | 0.233 | 0.248 | 0.256 | 0.232 |
| MTS - BFG 굴곡시험기 버튼(10% 압축, 70℃, 12Hz) | |||||
| E'(MPa) | |||||
| 이중 변형 진폭(%) | |||||
| 1 | 18.73 | 16.10 | 14.37 | 12.95 | 13.70 |
| 2 | 16.33 | 14.56 | 13.17 | 12.11 | 12.78 |
| 4 | 13.99 | 12.94 | 11.89 | 11.15 | 11.54 |
| 7 | 12.28 | 11.79 | 10.87 | 10.26 | 10.57 |
| 10 | 11.34 | 11.06 | 10.28 | 9.77 | 10.01 |
| 15 | 10.40 | 10.30 | 9.65 | 10.30 | 9.40 |
| 20 | 9.79 | 9.79 | 9.20 | 8.80 | 8.98 |
| 30 | 9.00 | 9.12 | 8.66 | 8.28 | 8.37 |
| E' 보유율(%) | 48.0 | 56.6 | 60.3 | 64.0 | 61.1 |
| 딘(Din) 마모 지수 | 100 | 116 | 108 | 106 | 106 |
타이어 시험
트레드 마모:
고무 화합물은 컨티넨탈 카본 캄파니 특허 트레드 디자인을 사용하여 제조하고 경화시킨다. 트레드 마모는 신규한 강철 벨트 래디알 타이어 캐스팅으로부터 제조된 멀티 섹션 P195/75R14 콜드-캡 밴디그 재생 타이어를 사용하여 미국 중앙 텍사스주의 건식 주간 고속도로 및 언덕 길에서 측정한다. 0.635cm 깊이의 트레드 디자인은 로드 시험 동안 마모 프로파일을 측정하기 위한 섹션당 20개의 정확하게 위치된 지점에서 측정되는 깊이이다. 대조군에 대한 상대적인 트레드 마모지수는 표적도 12,700km/mm(또는 200mil/mil)에서 16,000km 후에 측정된 하기에 기초한다.
구름 저항성:
타이어는 상기한 바와 유사하게 제조하고, 각 섹션은 동일한 고무 화합물로 이루어진다. 이들 화합물의 구름 저항성은 SAE 추천된 관행 SAE J1269 MAR87에 기초하는 프로토콜에 의해 측정된다. 이는 2개의 하중(1260 및 700lbs. 또는 5607 및 3115N) 및 2개의 타이어 압력(30 및 45psi 또는 207 및 310kPa)에서의 시험을 특징으로 한다. 제시된 지수는 이들 4개 상태의 평균치이다.
습윤 정지마찰:
타이어는 구름 저항성 시험에 사용된 상기한 것과 동일하게 제조한다. 시험 프로토콜은 견인 트레일러를 사용하여 직선 파쇄에서 습윤 정지마찰에 대한 타이어의 표준 시험 방법인 ASTM F408-86에 기초한다. 표준 시험 조건은 2개의 속도인 32.2 및 96.6km/hr(20 및 60mph)에서 피크 및 활주 저항성을 측정한다. 이 시험을 위해, 다른 속도로 64.4km/hr(40mph)를 가한다. 지수는 6개 상태의 평균치이다.
대조군에 대한 시험 결과 지수(클수록 양호하다):
| 샘플 ID | A | B | C | D | E |
| N234 CNTL | N234 +CPB | N234-피복됨 | CB 실험 1+CPB | CB 실험 2+CPB | |
| 트레드 마모지수 | 100 | 114 | 112 | 113 | 118 |
| 구름 저항 지수 | 100 | 109 | 112 | 115 | 109 |
| 습윤 정지마찰 지수 | 100 | 104 | 106 | 97 | 103 |
실시예 14
당해 실시예는 고무를 카본 블랙과 XDS와 혼합한 경우의 향상된 가공성이 XDS를 고무 단독과 혼합한 후 카본 블랙을 나중에 가하여 수득된 특성과 전혀 상이함을 예시한다.
하기 데이터에서, 컬럼 A는 크산토겐이 첨가되지 않은 대조군이다. 컬럼 B는 크산토겐을 고무 단독에만 가하고, 승온에서 혼합하고, 카본 블랙을 후속적인 혼합 단계에서 가하는 대조 실시예이다. 컬럼 C는 고무, 크산토겐 및 카본 블랙을 동일 단계에서 혼합하는, 본 발명의 절차에 따라 혼합되는 실시예이다. 이들 표에서, CPB는 디부틸 크산토겐 디설파이드이다.
하기 제1 표는 처리법 및 혼합 절차를 나타낸다. 제2 표는 가공성 및 경화 특성을 나타낸다.
가장 최저 세트의 수, tan δ는 히스테리시스의 척도이다. 낮은 값이 보다 바람직하다. 데이터는, C 화합물이 특히 5 내지 14%의 변형에서 B보다 우수하다는 것을 보여준다.
페이지의 중간 부분에서, 무니 스코치 MC @ 135℃는 무니 스코치 시간(분)을 보여준다. 무니 스코치 시간은 경화되지 않은 화합물의 가공 안정성의 척도로서, 이는 가공불가능한 지점에서 경화하기 전에 소정 온도에서 작업할 수 있는 시간이다. 보다 큰 수가 보다 바람직하다. 데이터는 어느 쪽이든 크산토겐을 첨가하면 스코치 안정성을 감소시키지만, 35% 더 긴 스코치 시간을 갖는 C 화합물에 명백한 이점이 있다는 것을 보여준다.
무니 스코치 위는 라인 표지된 무니 점도-ML 1'+4' @ 100℃이다. 이는 미경화된 고무 화합물의 점도이고, 경화시키기 전에 혼합하고, 압출시키거나 성형하는 것이 얼마나 어려운가를 나타내는 척도이다. 수가 클수록 처리하기가 더욱 어려워서, 이 경우에 적은 값이 바람직하다.
데이터는, 본 발명의 절차에 따라 혼합된 컬럼 C 중의 화합물의 경우에, 무니 점도가 실질적으로 대조군 A에 비해 변화되지 않는 반면, 크산토겐이 고무에 먼저 첨가된 컬럼 B의 경우에, 이러한 물질을 처리하는 것을 훨씬 더 어렵게 하는 동적인 증가가 존재한다는 것을 보여준다.
MB-1
솔플렉스 1216 75.00
부덴 1207 25.00
CPB 3.00
총량 103.00
혼합: MB-1을 340℉ 이하의 온도가 되게 하고, 3분 동안 유지시켜 배출한다.
A B C
MB-1 0.00 103.00 0.00
솔플렉스 1216 75.00 0.00 75.00
부덴 1207 25.00 0.00 25.00
N234 72.00 72.00 72.00
선덱스 8125 32.50 32.50 32.50
CPB 0.00 0.00 3.00
총량 204.50 207.50 207.50
혼합: MB-A-B를 320℉ 이하의 온도가 되게 하여 배출한다.
MB-C는 340℉ 이하의 온도가 되게 하고, 3분 동안 유지시켜 배출한다.
A B C
MB-A 240.50 0.00 0.00
MB-B 0.00 207.50 0.00
MB-C 0.00 0.00 207.50
산화아연 2.50 2.50 2.50
스테아르산 1.00 1.00 1.00
플렉스존 7P 2.00 2.00 2.00
보왁스 615 1.50 1.50 1.50
총량 211.50 214.50 214.50
MB 211.50 214.50 214.50
델락 NS 1.50 1.50 1.50
설퍼 21-10 2.00 2.00 2.00
총량 215.00 218.00 218.00
MB-1(CPB) 0.00 103.00 0.00
솔플렉스 1216 75.00 0.00 75.00
부덴 1207 25.00 0.00 25.00
CPB 0.00 0.00 3.00
레오미터- MDR 2000 @ 160℃
ML 7.70 9.81 8.55
MH 34.83 36.19 35.00
Ts2 5.74 4.30 4.52
t50 8.35 7.23 7.95
t90 11.06 10.67 11.10
무니 점도- ML 1'+4' @ 100℃
77 99 76
무니 스코치 MS @ 135℃
t3 21' 11' 15'
응력/변형
경화 시간 @ 160℃ 15' 15' 15'
100% 모듈러스(Mpa) 2.2 2.8 2.8
300% 모듈러스(Mpa) 11.3 15.7 15.0
인장강도(Mpa) 18.7 17.7 19.1
신도(%) 450 340 360
쇼어 A 경도 60 60 60
RPA 2000 @ 60℃, 10Hz Tan δ
변형률(%)
0.7 0.13 0.113 0.117
1 0.153 0.143 0.131
2 0.213 0.185 0.183
5 0.262 0.224 0.213
7 0.261 0.226 0.208
14 0.247 0.215 0.199
Claims (27)
- 비가황 고무, 카본 블랙 및 하기 화학식의 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는 조성물을 149℃ 이상의 승온에서 비생산 단계에서 혼합함을 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한, 비가황 고무의 제조방법.
상기 화학식에서R 및 R1의 알킬 그룹이고,n은 2 내지 8 또는 그 이상의 정수이다. - 제1항에 있어서, 혼합이 160℃ 이상의 온도에서 3분 이상 동안 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 혼합이 혼련 및 재혼련에 의해 2단계 이상으로 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드 중의 적어도 일부가 카본 블랙의 적어도 일부에 피복되어 있는 방법.
- 제1항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 하기 화학식의 구조를 갖는 크산토겐 디설파이드를 포함하는 방법.
상기 화학식에서,R 및 R1은 독립적으로 알킬 그룹이다. - 제5항에 있어서, 알킬 그룹 R 및 R1이 n-부틸 그룹인 방법.
- 제1항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 카본 블랙 100중량부당 0.1 내지 100중량부의 농도로 존재하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조성물이 실리카를 포함하는 방법.
- 비가황 고무, 카본 블랙을 포함하는 충전제 및 하기 화학식의 크산토겐 폴리설파이드를 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무 제조용으로 유용한, 비가황 고무 제조용으로 적합한 조성물.
상기 화학식에서R 및 R1의 알킬 그룹이고,n은 2 내지 8 또는 그 이상의 정수이다. - 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드의 적어도 일부가 카본 블랙의 적어도 일부에 피복되어 있는 조성물.
- 제10항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 하기 화학식의 구조를 갖는 크산토겐 디설파이드를 포함하는 조성물.
상기 화학식에서,R 및 R1은 독립적으로 알킬 그룹이다. - 제11항에 있어서, R 및 R1이 n-부틸 그룹인 조성물.
- 제10항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 충전제 100중량부당 0.5 내지 20중량부의 농도로 존재하는 조성물.
- 제13항에 있어서, 충전제가 카본 블랙 및 실리카를 포함하는 조성물.
- (1) 비가황 고무, 카본 블랙을 포함하는 충전제 및 하기 화학식의 크산토겐 폴리설파이드를 기타 경화 성분의 부재하에 비생산 혼합 단계에서 혼합한 다음, (2) 나머지 경화 성분을 후속적인 혼합 단계에서 가하고 고무를 가황시킴을 포함하는, 히스테리시스가 향상된 가황 고무의 제조방법.
상기 화학식에서R 및 R1의 알킬 그룹이고,n은 2 내지 8 또는 그 이상의 정수이다. - 제15항에 있어서, 단계(1)이 160℃ 이상의 온도에서 3분 이상 동안 수행되는 방법.
- 제15항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드의 적어도 일부가 카본 블랙의 적어 도 일부에 피복되어 있는 방법.
- 제15항에 있어서, 충전제가 카본 블랙 및 실리카를 포함하는 방법.
- 삭제
- 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 카본 블랙 100중량부당 0.1 내지 100중량부의 농도로 존재하는 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 디-n-부틸 크산토겐 디설파이드를 포함하는 조성물.
- 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 디사이클로헥실 크산토겐 디설파이드를 포함하는 조성물.
- 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 디벤질 크산토겐 디설파이드를 포함하는 조성물.
- 제9항에 있어서, 크산토겐 폴리설파이드가 크산토겐 디설파이드를 포함하는 조성물.
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