KR102408790B1 - 고무 습식 마스터 배치 제조방법 - Google Patents

고무 습식 마스터 배치 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102408790B1
KR102408790B1 KR1020210178063A KR20210178063A KR102408790B1 KR 102408790 B1 KR102408790 B1 KR 102408790B1 KR 1020210178063 A KR1020210178063 A KR 1020210178063A KR 20210178063 A KR20210178063 A KR 20210178063A KR 102408790 B1 KR102408790 B1 KR 102408790B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rubber
silica
solvent
heating
stirring
Prior art date
Application number
KR1020210178063A
Other languages
English (en)
Inventor
김도일
김선중
박민숙
Original Assignee
주식회사 미래에스아이
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
Application filed by 주식회사 미래에스아이 filed Critical 주식회사 미래에스아이
Priority to KR1020210178063A priority Critical patent/KR102408790B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102408790B1 publication Critical patent/KR102408790B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/06—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying
    • B29B13/065—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying of powder or pellets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/12—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
    • B29B7/422—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix with screw sections co-operating, e.g. intermeshing, with elements on the wall of the surrounding casing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
    • B29B7/7476—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
    • B29B7/7485—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants with consecutive mixers, e.g. with premixing some of the components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/826—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • 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
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06—Copolymers with styrene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
    • B29B2009/168—Removing undesirable residual components, e.g. solvents, unreacted monomers; Degassing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌-부타디엔 고무 용액(SSBR; Solution Styrene Butadiene Rubber)과 네트워크 구조를 갖는 둥지 실리카와 용매를 혼합한 후, 용매를 제거하여 실리카 함량이 높고 물성이 우수하여 트레드 고무 제조에 유용한 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법은 연속적으로 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카를 공급하고, 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카 및 용매가 혼합된 혼합액을 기계적으로 강하게 혼합하여 SBR 고무 내에서 실리카를 고르게 분산시킨 후 신속하게 용매를 제거함으로써 실리카 함량이 높고 물성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조할 수 있다.

Description

고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법{Rubber wet master batch manufacturing apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌-부타디엔 고무 용액(SSBR; Solution Styrene Butadiene Rubber)과 네트워크 구조를 갖는 둥지 실리카와 용매를 혼합한 후, 용매를 제거하여 실리카 함량이 높고 물성이 우수하여 트레드 고무 제조에 유용한 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
근래에 들어 자원을 절약하고 오염을 방지하기 위해서 자동차의 연비를 높여 연료 사용량과 오염물질의 배출량을 줄이려고 노력하고 있다. 자동차 연비의 주요 결정 인자인 타이어의 회전저항을 낮추면서도 안전 운행을 위한 하나의 방편으로, 타이어의 접지력을 향상시켜 타이어의 연비를 올리고, 접지력을 크게 하며, 소음을 낮추기 위한 기준을 점점 강화하고 있다. 실제, 유럽연합에서는 이들 인자들을 타이어에 직접 표시하는 등급 표시제를 도입하였으며, 이후 우리나라를 포함한 세계 각국으로 타이어의 등급 표시제가 확대 실시되고 있다.
지면과 직접 접촉하는 승용차 타이어의 트레드 부분은 내마모성을 증진시키기 위해 BR과 용액 중합 SBR의 혼합고무에 카본블랙을 첨가하여 제조하고 있다. 카본블랙을 오랫동안 물성 보강제로 사용하여 왔지만, 카본블랙으로는 최근 타이어의 품질 평가기준으로 중요하게 고려하고 있는 접지력과 회전저항, 2가지 기능을 동시에 향상시키지는 못한다.
이로 인해 카본블랙은 접지력과 회전저항을 동시에 향상시킬 수 있는 보강제인 실리카로 대체되는 경향이다. 연비에 대한 규제가 강화되면서 회전저항을 더욱 낮추려고 실리카 첨가량을 80phr을 넘어 120phr 이상까지 높이고 있다. 실리카는 친수성이어서 소수성인 고무와 섞이지 않으므로 실리카 알갱이와 고무 사슬이 공유결합으로 결합할 수 있도록 커플링제(coupling agent)를 함께 첨가한다. 커플링제에는 고무 사슬의 이중결합과 반응할 수 있는 황화 결합과 실리카의 히드록시기와 반응할 수 있는 에톡시기가 같이 있어서 실리카와 고무를 결합시킨다.
실리카의 보강 효과가 극대화되려면 실리카 낱개 알갱이가 고무에 흩어져 잘 분산되어 실리카 알갱이와 고무 사슬과 접촉 면적이 넓어야 한다. 접촉 면적을 넓게 하려면 실리카가 덩어리지지 않아야 하나, 실리카 표면에는 수소결합으로 실리카 알갱이를 덩어리지게 하는 히드록시기가 많이 존재한다. 실리카를 고무 내에 많이 첨가하면 실리카 알갱이 사이 거리가 가까워져서 수소결합에 의한 상호 작용이 강해지므로 실리카가 쉽게 덩어리진다. 덩어리지지 않고 실리카가 고무 내에 잘 분산되도록 실리카 알갱이의 크기와 형태를 제어한 고분산 실리카(highly dispersed silica: HDS)를 사용하기도 하나, 이러한 고분산 실리카는 고무에 분말 실리카를 넣어 고체상태에서 배합하여 만드는 건식 마스터 배치(dry masterbatch: DMB) 방식에 사용되며, 실리카 배합에 에너지와 시간이 많이 필요하다는 단점이 있다.
한편, 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 합성하기 위해 용액법이나 유화법이 사용되고 있으며, 타이어용 SBR을 제조하기 위해서는 주로 용액법(solution method)을 사용하며, 용매로서 유기 용매, 특히 헵탄이 사용되고 있으나, 이러한 용매가 고무 합성 후에도 고무 사이에 다량 잔존하여 실리카와의 균질한 혼합을 방해한다.
따라서, 고무 중의 유기 용매를 효율적으로 제거하는 것이 바람직하나, 지금까지 그의 효과적이고, 실질적인 제거는 이루어지지 않고 있다.
대한민국 공개특허 10-2021-0148616 대한민국 공개특허 10-2019-0132760 대한민국 등록특허 10-2332844 대한민국 등록특허 10-1509478
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 연속적으로 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카를 공급하고, 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카 및 용매가 혼합된 혼합액을 기계적으로 강하게 혼합하여 SBR 고무 내에서 실리카를 고르게 분산시킨 후 신속하게 용매를 제거함으로써 실리카 함량이 높고 물성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조할 수 있는 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치는 복수의 실리카 입자 및 상기 실리카 입자들이 가교부에 의해 네트워크 구조를 이루도록 구성된 둥지 실리카와, 용액중합 SBR 고무와, 용매가 투입 및 혼합되는 혼합탱크와; 상기 혼합탱크에 설치되어 상기 실리카와 상기 용액중합 SBR 고무와 상기 용매가 혼합된 혼합액을 교반시키는 교반부와; 상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합액이 투입되고, 투입된 혼합액을 가열 및 교반하면서 상기 혼합액 내의 용매를 제거하는 가열건조부와; 상기 가열건조부 내에서 기화된 용매를 수집 및 처리하는 증기처리부와; 상기 가열건조부에서 건조된 혼합물을 상기 가열건조부 외부로 배출시키는 배출부;를 구비하고, 상기 가열건조부는 상기 혼합액이 공기중에 노출되는 것을 차단할 수 있게 밀폐 형성되고 일 측에 기화된 용매를 배출하는 가스배출구와 건조된 혼합물을 배출하는 부산물배출구가 각각 마련된 챔버와, 상기 챔버를 가열하는 히터와, 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내의 혼합액을 교반시키면서 상기 챔버의 일 측에서 타 측으로 이송시키는 적어도 하나 이상의 이송스크류와, 상기 이송스크류를 회전시키는 구동부를 포함하며, 상기 이송스크류는 상기 챔버 내부에 상호 인접하고 나란하게 배치되는 회동축과, 상기 회동축의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반부를 포함하고, 상기 이송교반부는 상기 회동축의 원주방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반날개를 포함하고, 상기 이송교반날개는 상기 회동축으로부터 돌출되는 제1수직날개와, 상기 제1수직날개의 단부로부터 상기 회동축과 나란하도록 양측으로 각각 일정 길이 연장된 수평날개와, 상기 수평날개의 단부로부터 상기 회동축을 향해 일정 길이 연장된 제2수직날개를 포함하고, 상기 이송교반부는 상기 수평날개들이 상기 회동축의 길이방향을 따라 나선 구조를 이루도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조방법은 복수의 실리카 입자 및 상기 실리카 입자들이 가교부에 의해 네트워크 구조를 이루도록 구성된 둥지 실리카와, 용액중합 SBR 고무와, 용매를 혼합탱크에 제1투입하는 제1투입단계와; 상기 혼합탱크 내로 투입된 혼합액을 상기 혼합탱크에 설치된 교반부를 통해 교반하는 교반단계와; 상기 교반단계에서 교반이 완료된 상기 혼합탱크 내의 혼합물을 가열건조부 내부에 투입하는 제2투입단계와; 상기 가열건조부 내로 투입된 혼합액을 가열하여 건조시키는 가열건조단계와; 상기 가열건조단계에서 건조가 완료된 상기 가열건조부 내의 혼합물을 배출시키는 배출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법은 연속적으로 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카를 공급하고, 용액중합 SBR 고무와 둥지 실리카 및 용매가 혼합된 혼합액을 기계적으로 강하게 혼합하여 SBR 고무 내에서 실리카를 고르게 분산시킨 후 신속하게 용매를 제거함으로써 실리카 함량이 높고 물성이 우수한 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치의 이송스크류를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치의 이송스크류를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조방법을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치는 혼합탱크(30)와, 교반부(40)와, 가열건조부(60)와, 배출부(80)와, 증기처리부(90)를 구비한다.
고무 습식 마스터 배치 제조장치는 타이어 트레드 고무 조성물을 제조하기 위한 것으로서, 타이어 트레드 고무 조성물은 둥지 실리카 및 고무를 포함하여 구성된다.
여기서, 둥지 실리카는 복수의 실리카 입자 및 상기 실리카 입자 사이를 가교결합시키는 가교부를 포함한다. 즉, 상기 둥지 실리카는 가교물질에 의하여 실리카 입자 사이를 가교결합으로 연결한 3차원적인 망상 구조(network)를 가진다.
상기 둥지 실리카의 제조방법의 일 예로, 양 끝에 아민, 글리시딜, 염소, 티올, 알데히드 또는 카르복실기 등과 같은 반응성 관능기를 가진 알콕시 실란 분자를 가교물질로 사용하여 제조할 수 있다. 즉, 양 끝에 아민, 글리시딜, 염소, 티올, 알데히드 또는 카르복실기 등과 같은 반응성 관능기를 가진 알콕시 실란 분자를 실리카와 반응시킨다. 따라서, 상기 실란 분자의 알콕시기와 실리카 입자 표면의 실라놀기 사이의 축합반응으로 알코올이 제거되면서 관능기를 가진 실란 분자가 실리카에 결합된다. 그 다음에, 아민기와 염소, 글리시딜기와 염소, 에폭시기와 염소 또는 에폭시기와 티올기 등의 관능기가 결합하여 가교부를 형성한다.
그리고, 고무는 SBR(SBR; styrene-butadiene rubber)을 포함한다.
혼합탱크(30)는 둥지 실리카와, 용액중합 SBR 고무(SSBR; Solution Styrene Butadiene Rubber)와, 용매를 각각 내부로 투입하여 혼합할 수 있도록 내부에 혼합공간부를 갖고 밀폐되게 형성된다.
둥지 실리카는 헵탄 용매에 분산된 상태로 실리카보관탱크(10)에 보관되어 있다 혼합탱크(30)에 공급될 수 있고, 용액중합 SBR 고무는 고무보관탱크(20)에 보관되어 있다 혼합탱크(30)에 공급될 수 있다. 혼합탱크(30) 상부에는 실리카와 용액중합 SBR 고무가 각각 투입되는 투입구가 형성되고, 하부에는 실리카와 용액중합 SBR 고무 및 용매가 교반 및 혼합된 상태인 혼합물을 배출하기 위한 배출구가 형성된다.
교반부(40)는 혼합탱크(30)에 설치되어 실리카와 용액중합 SBR 고무와 용매가 혼합된 혼합액을 교반시키킨다. 교반부(40)는 회전축이 결합되고 혼합탱크(30) 내부로 진입되게 설치된 프로펠러와, 회전축을 회전시키는 교반모터를 포함하여 구성된다.
가열건조부(60)는 혼합탱크(30)에서 배출되는 혼합액이 투입되고, 투입된 혼합액을 가열 및 교반하면서 혼합액 내의 용매를 제거한다.
가열건조부(60)는 챔버(61)와, 히터(미도시)와, 이송스크류(100)와 구동부(70)를 포함하여 구성된다.
챔버(61)는 혼합액이 공기중에 노출되는 것을 차단할 수 있게 밀폐 형성되고 일 측에 기화된 용매를 배출하는 가스배출구와 건조된 혼합물을 배출하는 혼합물배출구가 각각 마련된다.
히터는 챔버(61) 내에 투입된 혼합물을 가열하도록 챔버(61)에 설치될 수 있다.
혼합탱크(30)와 챔버(61) 사이에는 혼합탱크(30)에서 배출되는 혼합물을 예열하여 챔버(61)에 공급할 수 있도록 열교환기(50)가 더 구비될 수 있다.
이송스크류(100)는 챔버(61) 내부에 설치되어 챔버(61) 내의 혼합액을 교반시키면서 챔버(61)의 일 측에서 타 측으로 이송시키는 것으로서, 챔버(61) 내부에 적어도 하나 이상이 설치된다. 본 실시 예에서 이송스크류(100)는 한 쌍이 서로 나란하도록 배치한 것을 적용하였다.
이송스크류(100)는 상기 챔버(61) 내부에 상호 인접하고 나란하게 배치되는 회동축(110)과, 상기 회동축(110)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반부(120)를 포함하여 구성된다.
이송교반부(120)는 회동축(110)의 원주방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반날개(130)를 포함하여 구성된다.
그리고, 이송교반날개(130)는 회동축(110)으로부터 돌출되는 제1수직날개(140)와, 제1수직날개(140)의 단부로부터 회동축(110)과 나란하도록 양측으로 각각 일정 길이 연장된 수평날개(150)와, 수평날개(150)의 단부로부터 회동축(110)을 향해 일정 길이 연장된 제2수직날개(160)를 포함하여 구성된다.
수평날개(150)는 챔버(61)의 내부 표면에 접촉되어 챔버(61)의 내부 표면에 붙은 혼합물을 긁어낼 수 있도록 구성할 수 있다.
수평날개(150)는 혼합물이 챔버(61) 내부에서 충분한 가열 및 교반이 이루어질 수 있도록 회동축(110)의 길이방향을 따라 나선 구조를 이루도록 배치된다.
구동부(70)는 이송스크류(100)를 회전시키도록 챔버(61)의 일 측에 설치된다.
증기처리부(90)는 가열건조부(60) 내에서 기화된 용매를 수집 및 처리하는 것으로서,
가열건조부(60) 내부에서 발생하는 헵탄 증기를 액화 및 저장하는 것으로서, 가열건조부(60)에서 배출되는 헵탄 증기를 이송하는 증기이송관과, 증기이송관을 통해 이송된 헵탄 증기를 응축 및 액화시키는 응축기, 응축기에서 액화된 헵탄을 필터링하는 필터 및 필터링된 액상의 헵탄을 저장하는 용매저장탱크를 포함하여 구성된다.
배출부(80)는 가열건조부(60)에서 건조된 혼합물을 가열건조부(60) 외부로 배출시키는 것으로서, 가열건조된 혼합물을 이송하는 이송부와, 이송부에 의해 이송된 혼합물을 저장하는 혼합물저장탱크로 구성된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치는 용매와 둥지 실리카 및 용액중합 SBR 고무를 혼합 및 교반한 후에 무산소 분위기에서 가열건조기 내부로 공급하고, 가열건조기에 공급된 혼합물이 가열 및 교반되면서 기화된 헵탄 증기와 가열 건조된 혼합물을 각각 분리 배출함으로써 일련의 제조공정을 연속적으로 진행할 수 있고, 실리카 함량이 높고 물성이 우수한 고무 조성물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 4에는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치를 이용한 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조방법이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조방법은 준비단계와, 제1투입단계(S10)와, 교반단계(S20)와, 제2투입단계(S30)와, 가열건조단계(S40)와, 배출단계(S50)를 포함하여 구성된다.
재료준비단계는 둥지 실리카와, 헵탄 용매와, 용액중합 SBR 고무를 각각 준비하는 단계이다.
둥지 실리카는 실리카 알갱이를 유기 이음 끈으로 결합시켜 3차원 망상 구조를 만든 것으로, 유기 이음 끈이 표면에 노출되어 실리카가 소수화되어 고무와 마찰력이 낮기 때문에 고무와 잘 섞인다.
배합 과정에서 유기 이음 끈으로 이어진 실리카 알갱이 틈새로 고무 사슬이 침투하여 물리적으로 얽히기(entangle) 때문에, 보강 효과가 커지고 동적 변형 상황에서 비가역적 거동을 최소화할 수 있어 회전저항이 낮다.
표면이 유기화 되어 있어서 배합 과정에서 점도가 낮아 커플링제를 사용하지 않아도 되며, 에탄올이 발생하지 않으므로 고무 품질이 좋아지고 환경 부담이 줄고, 배합공정이 단순화된다.
실리카 알갱이 사이 공간에 침투한 고무 사슬끼리, 또 이음 끈과 서로 얽히므로 실리카의 분산도가 높아지고 물리적 상호작용이 강화되어 배합고무가 딱딱해지지 않으면서도 비가역 변형이 억제되어 접지력과 회전저항이 동시에 개선된다.
둥지 실리카를 액체 상태의 고무 용액에 첨가하면 표면이 소수화되어 있고 실리카 알갱이 사이에 공간이 있어 고무 사슬이 끼어들어 실리카 첨가 습식 마스터 배치를 제조하기 용이하다. 실리카가 잘 분산되어 실리카 첨가량을 120 phr이상으로 늘려 회전저항이 낮으면서도 접지력이 우수한 타이어용 배합고무를 만들 수 있다.
용액중합 SBR 고무는 당해 분야에서 통상 사용되는 것을 이용할 수 있다.
제1투입단계(S10)는 준비단계에서 각각 준비된 둥지 실리카와, 헵탄 용매와, 용액중합 SBR 고무를 혼합탱크(30)에 설정된 조성비로 투입한다. 일 예로, 용액중합 SBR 고무 4,040g과 둥지 실리카 744g를 투입할 수 있다.
교반단계(S20)는 혼합탱크(30) 내로 투입된 혼합액을 상기 혼합탱크(30)에 설치된 교반부(40)를 통해 교반시킨다. 일 예로, 상온에서 24시간 동안 100rpm으로 교반할 수 있다.
제2투입단계(S30)는 교반단계(S20)에서 교반이 완료된 혼합탱크(30) 내의 혼합물을 가열건조부(60) 내부에 투입한다.
가열건조단계(S40)는 가열건조부(60) 내로 투입된 혼합액을 가열하여 건조시켜 혼합물 내의 용매를 혼합액으로부터 기화시켜 용매가 제거된 혼합물을 생성한다. 가열건조단계(S40)에서는 가열건조부(60) 내부에서 발생하는 용매의 증기를 증기처리부(90)를 통해 수집하여 액화시키는 가스처리단계가 더 포함된다.
배출단계(S50)는 가열건조단계(S40)에서 건조가 완료된 가열건조부(60) 내의 혼합물을 배출부(80)를 통해 가열건조부(60) 외부로 배출시킨다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고무 습식 마스터 배치 제조장치 및 그의 제조방법은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 실리카보관탱크
20 : 고무보관탱크
30 : 혼합탱크
40 : 교반
50 : 열교환기
60 : 가열건조부
70 : 구동부
80 : 배출부
90 : 증기처리부
100 : 이송스크류
110 : 회동축
120 : 이송교반부
130 : 이송교반날개
140 : 제1수직날개
150 : 수평날개
160 : 제2수직날개

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 복수의 실리카 입자 및 상기 실리카 입자들이 가교부에 의해 네트워크 구조를 이루도록 구성된 둥지 실리카와, 용액중합 SBR 고무와, 용매가 투입 및 혼합되는 혼합탱크와;
    상기 혼합탱크에 설치되어 상기 실리카와 상기 용액중합 SBR 고무와 상기 용매가 혼합된 혼합액을 교반시키는 교반부와;
    상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합액이 투입되고, 투입된 혼합액을 가열 및 교반하면서 상기 혼합액 내의 용매를 제거하는 가열건조부와;
    상기 가열건조부 내에서 기화된 용매를 수집 및 처리하는 증기처리부와;
    상기 가열건조부에서 건조된 혼합물을 상기 가열건조부 외부로 배출시키는 배출부;를 구비하는 고무 습식 마스터 배치 제조장치를 이용하여 고무 습식 마스터 배치를 제조하는 방법에 있어서,
    복수의 실리카 입자 및 상기 실리카 입자들이 가교부에 의해 네트워크 구조를 이루도록 구성된 둥지 실리카와, 용액중합 SBR 고무와, 용매를 혼합탱크에 제1투입하는 제1투입단계와;
    상기 혼합탱크 내로 투입된 혼합액을 상기 혼합탱크에 설치된 교반부를 통해 교반하는 교반단계와;
    상기 교반단계에서 교반이 완료된 상기 혼합탱크 내의 혼합물을 가열건조부 내부에 투입하는 제2투입단계와;
    상기 가열건조부 내로 투입된 혼합액을 가열하여 건조시키는 가열건조단계와;
    상기 가열건조단계에서 건조가 완료된 상기 가열건조부 내의 혼합물을 배출시키는 배출단계;를 포함하고,
    상기 가열건조부는 상기 혼합액이 공기중에 노출되는 것을 차단할 수 있게 밀폐 형성되고 일 측에 기화된 용매를 배출하는 가스배출구와 건조된 혼합물을 배출하는 부산물배출구가 각각 마련된 챔버와, 상기 챔버를 가열하는 히터와, 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내의 혼합액을 교반시키면서 상기 챔버의 일 측에서 타 측으로 이송시키는 적어도 하나 이상의 이송스크류와, 상기 이송스크류를 회전시키는 구동부를 포함하며,
    상기 이송스크류는 상기 챔버 내부에 상호 인접하고 나란하게 배치되는 회동축과, 상기 회동축의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반부를 포함하고,
    상기 이송교반부는 상기 회동축의 원주방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되는 복수의 이송교반날개를 포함하고,
    상기 이송교반날개는 상기 회동축으로부터 돌출되는 제1수직날개와, 상기 제1수직날개의 단부로부터 상기 회동축과 나란하도록 양측으로 각각 일정 길이 연장된 수평날개와, 상기 수평날개의 단부로부터 상기 회동축을 향해 일정 길이 연장된 제2수직날개를 포함하고,
    상기 이송교반부는 상기 수평날개들이 상기 회동축의 길이방향을 따라 나선 구조를 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 고무 습식 마스터 배치 제조방법.
  4. 삭제
KR1020210178063A 2021-12-13 2021-12-13 고무 습식 마스터 배치 제조방법 KR102408790B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178063A KR102408790B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 고무 습식 마스터 배치 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178063A KR102408790B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 고무 습식 마스터 배치 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102408790B1 true KR102408790B1 (ko) 2022-06-15

Family

ID=81987686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210178063A KR102408790B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 고무 습식 마스터 배치 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102408790B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102557671B1 (ko) * 2022-12-28 2023-07-21 주식회사 미래에스아이 습윤 마스터배치 제조장치 및 방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100629684B1 (ko) * 2003-01-23 2006-09-29 전남대학교산학협력단 둥지 실리카를 포함하는 고무조성물
JP2011212560A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Equos Research Co Ltd 糖化用反応装置
KR101179201B1 (ko) * 2012-06-04 2012-09-03 (주)일신엔지니어링 교반기
KR101509478B1 (ko) 2013-07-22 2015-04-06 넥센타이어 주식회사 수분 함량이 조절된 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무의 제조방법 및 조성물
KR101754105B1 (ko) * 2016-11-04 2017-07-06 피지에스기기(주) 에폭시 혼합 교반 장치
KR101964136B1 (ko) * 2016-08-11 2019-04-01 주식회사 미래에스아이 스티렌-부타디엔 고무 용액과 표면 처리된 실리카의 혼합물로부터 습윤 마스터 배치의 제조방법
KR20190132760A (ko) 2018-05-21 2019-11-29 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어
KR102070987B1 (ko) * 2018-04-20 2020-01-29 주식회사 미래에스아이 실리카 보강 스타이렌-뷰타다이엔 고무 조성물 및 그의 제조방법
KR102308975B1 (ko) * 2016-08-31 2021-10-08 다이나졸 엘라스토메로스 에스에이 데 세베 고무와 실리카의 마스터배취의 제조방법
KR102332844B1 (ko) 2020-01-02 2021-11-30 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어
KR20210148616A (ko) 2020-06-01 2021-12-08 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100629684B1 (ko) * 2003-01-23 2006-09-29 전남대학교산학협력단 둥지 실리카를 포함하는 고무조성물
JP2011212560A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Equos Research Co Ltd 糖化用反応装置
KR101179201B1 (ko) * 2012-06-04 2012-09-03 (주)일신엔지니어링 교반기
KR101509478B1 (ko) 2013-07-22 2015-04-06 넥센타이어 주식회사 수분 함량이 조절된 실리카를 포함하는 타이어 트레드용 고무의 제조방법 및 조성물
KR101964136B1 (ko) * 2016-08-11 2019-04-01 주식회사 미래에스아이 스티렌-부타디엔 고무 용액과 표면 처리된 실리카의 혼합물로부터 습윤 마스터 배치의 제조방법
KR102308975B1 (ko) * 2016-08-31 2021-10-08 다이나졸 엘라스토메로스 에스에이 데 세베 고무와 실리카의 마스터배취의 제조방법
KR101754105B1 (ko) * 2016-11-04 2017-07-06 피지에스기기(주) 에폭시 혼합 교반 장치
KR102070987B1 (ko) * 2018-04-20 2020-01-29 주식회사 미래에스아이 실리카 보강 스타이렌-뷰타다이엔 고무 조성물 및 그의 제조방법
KR20190132760A (ko) 2018-05-21 2019-11-29 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어
KR102332844B1 (ko) 2020-01-02 2021-11-30 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어
KR20210148616A (ko) 2020-06-01 2021-12-08 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 타이어 트레드용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 타이어

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102557671B1 (ko) * 2022-12-28 2023-07-21 주식회사 미래에스아이 습윤 마스터배치 제조장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103419293B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
KR102669944B1 (ko) 엘라스토머 및 충전제를 갖는 복합재를 제조하는 방법
CN103113597B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN103600435B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN103203810B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶与橡胶制品
KR102408790B1 (ko) 고무 습식 마스터 배치 제조방법
JP5204610B2 (ja) タイヤ用ゴムの混練方法及び装置
US9120244B2 (en) Apparatus for regenerating vulcanized rubber
CN105419009B (zh) 一种半开式过热蒸汽喷雾干燥法制备高填充复合母胶的方法
CN103419291B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
EP3681945B1 (en) Tyre for vehicle wheels comprising a composite reinforcing filler
CN103600434A (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
KR101964136B1 (ko) 스티렌-부타디엔 고무 용액과 표면 처리된 실리카의 혼합물로부터 습윤 마스터 배치의 제조방법
US11365306B2 (en) Microbeads comprising silicate fibres with needle-shaped morphology of nanometric size, preparation thereof, elastomeric compositions and tyres for vehicles comprising them
KR20050049492A (ko) 고무 화합물의 인장강도를 향상시키는 둥지 실리카
CN108622905B (zh) 一种白炭黑及其制备方法与应用
US20240026094A1 (en) Methods of preparing a composite comprising never-dried natural rubber and filler
CN107250241A (zh) 热膨胀性微囊复合体、其制造方法、配合有该复合体的橡胶组合物及使用了该组合物的充气轮胎
CN103419292A (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
WO2022125675A1 (en) Methods of preparing a composite having elastomer and filler
CN103289449B (zh) 一种炭黑、白炭黑一体化生产方法
KR102557671B1 (ko) 습윤 마스터배치 제조장치 및 방법
WO2016148299A1 (ja) 混合物の製造方法
WO2017041753A1 (zh) 一种橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
JP2023554610A (ja) エラストマーと充填剤を含む配合物の調製方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant