KR20090098790A - 엘라스토머 강화 방법 및 제형물 - Google Patents

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Abstract

고무 기재, 바이오디젤 연료 제조 부산물로부터 유래된 콩 단백질 등의 단백질인 충전제, 및 커플링제를 포함하는 고무 조성물에 대해 개시한다.

Description

엘라스토머 강화 방법 및 제형물 {METHOD AND FORMULATION FOR REINFORCING ELASTOMERS}
본 발명은 2006년 11월 7일 출원된 미국 가출원 제 60/857,445호 및 2007년 10월 24일 출원된 실용신안 특허출원 제 11/977,390호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 재생 자원을 이용하여 엘라스토머를 강화하는 효과적이고 경제적인 방법에 관한 것이다. 단백질, 특히 콩 단백질 같이 바이오디젤 부산물로부터 유래된 단백질 함유 물질을 이용하여 타이어용 엘라스토머를 강화시키는 것이다. 제형에는 단백질 및 단백질 함유 바이오물질이 실란 등의 커플링제와 함께 함유되어 있다.
콩 단백질은 콩을 이용하여 제조한 바이오디젤과 함께 생성되는 유용한 물질이다. 콩으로 제조한 바이오디젤 1파운드당 콩 부산물 수파운드가 생성된다. 카놀라유 같은 다른 시드 오일로 바이오디젤을 제조하는 경우, 제조 과정에서 단백질 함유 부산물도 생성된다. 대부분 콩 단백질은 현재 동물 사료에 이용되고 있으나 앞으로는 바이오디젤 연료로 이용될 예정이므로 동물 사료 시장에 단백질 함유 부산물이 모두 공급될 수는 없을 것이다.
그 결과, 충전제 분야에 유용한 값싼 재료가 부족할 가능성이 있다. 고무 복합재에는 단백질이 거의 이용되지 않았다. 단백질 고무 복합재는 바닥 피복재 (미국 특허 제2,056,958호), 접착제, 결합제, 코팅재 혹은 함침제 (미국 특허 제2,127,298호) 등에 관하여 개발되었고 우유 유래의 단백질은 알데히드 처리후 천연 고무 라텍스계 제품의 탄성율을 4배로 증대시키는 것이 확인되었다 (미국 특허 제 2,931,845호). 최근에는 카르복실화 SBR에 있어서 각종 콩 단백질의 강화 효과가 연구되고 있다. 예를 들어 다음과 같은 L. Jong의 연구를 참조한다: "콩 단백질/스티렌-부타디엔 고무 복합재의 특성화" Composites Magazine, Part A 36(2005), pages 675-687; Polymer International 54, pages 1572-1580 (2005). Jong은 ADM's (Archer Daniels Midland, Decatur, Illinois) PRO-FAM®781 같은 콩 분리물을 카르복실화 핫 에멀젼 SBR의 라텍스에 도입될 수 있음을 확인하였다. 응집 및 건조후 마스터 뱃치는 N-339 카본블랙을 사용하는 마스터 뱃치와 유사하게 효과적으로 강화되었다. 콩 플레이크 (대체로 12% 셀룰로오스, 17% 펙틴, 14% 단백질 및 54% 불용성 다당류의 조성을 갖는) 역시 동일한 종류의 엘라스토머계를 효과적으로 강화시킬 수 있다. 그러나 위와 같은 Jong의 연구에서 비작용성 엘라스토머의 용도나 커플링제의 용도는 다루지 않았다.
본 발명은 단백질, 예컨대, 콩 단백질과 결합제를 고무 기재와 함께 활용하는 고무 조성물/제형물에 관한 것이다. 하기 실시예의 실험 데이타에서 보는 바와 같이, 탄성율, 내마모성, 제동성, 핸들링 및 구름마찰력 등과 같은 성능 특성이 개선된 고무 제형물을 얻기 위하여 실란이나 기타 적절한 커플링제를 콩 단백질과 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본원은 다양한 형태의 단백질을 엘라스토머, 특히 타이어에 사용되는 엘라스토머의 강화에 이용하는 방법에 대해 개시한다.
건조 콩 단백질은 전단 탄성율이 약 2GPa인 강성 재질이다. 고무 강화를 위한 후보재로 적합할 수 있다. 콩 단백질은 실란 등의 효과적인 공지의 커플링제를 이용하여 커플링 작용하는 카르복실산 및 치환 아민기 같은 작용기를 함유한다. 굿이어(Goodyear)는, 미국 특허 제5,374,671호 및 제5,672,639호에서 발표한 바와 같이, 특정 전분류 (단백질 이외의 바이오물질) 및 고분자의 망상 구조에 침투하는 실란 커플링제를 이용하여 타이어에 유용한 저이력성(hysteresis) 충전제를 제조하는데 성공하였다.
본 발명은 강화 고무 복합재를 제조하기 위해 콩 단백질 같은 단백질을 실란 등의 커플링제와 조합하여 사용하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 고무 조성물에 이용되는 콩 단백질은 다음과 같은 ADM사 제품을 포함할 수 있다:
PRO-FAM® H200 FG 가수분해 콩 단백질
PRO-FAM® 646 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 780 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 782 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 873 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 880 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 892 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 922 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 931 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 937 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 976 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 981 분리 콩 단백질
PRO-FAM® 985 분리 콩 단백질
ARDEX®F 분산형 분리 콩 단백질
ARCON®S 콩 단백질 농축물
ARCON®SF 콩 단백질 농축물
ARCON®SJ 콩 단백질 농축물
ARCON®SM 콩 단백질 농축물
ARCON®SP 콩 단백질 농축물
ARCON®PLUS 412 콩 단백질 농축물
TVP® 및 강화 TVP 조직의 식물성 단백질 165 및 163 시리즈.
SOYLEC® C15 및 220T 콩가루
볶은 콩가루
탈지 콩가루
이러한 콩 단백질의 성질은 ADM 공보 "단백질 구성분 2006-2007"에 개시되어 있으며 이를 본원에 참고로서 수록한다.
콩 단백질은 충전제로 이용하기 적합한 크기로 분쇄한다. 실란 커플링제는 현재 타이어 산업에 이용되는 것으로서, 유리의 사이즈 가공에 실란을 이용하는 종래의 단일작용기 혹은 이작용기 커플링제를 모두 포함할 수 있다. 그 예를 들면, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 (혹은 TESPT라 함), 알파-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-티오시아네이트프로필트리에톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드 (혹은 TESPD라 함) 등이 있다. 단백질 및 탄성중합체 매트릭스 모두와 반응할 수 있는 그 밖의 다른 커플링제 역시 본 발명에서 적절히 이용된다.
단백질과 함께 사용하기 적합한 엘라스토머는 종래의 엘라스토머를 모두 포함할 수 있으며, 예를 들어 용액 SBR, 에멀젼 SBR, 스티렌 이소프렌 부타디엔 고무 (SIBR), 폴리부타디엔, 이소프렌-부타디엔 고무(IBR), 부틸 고무, NBR, 클로로프렌 고무, EPDM 및 이들의 조합물 등을 들 수 있다. 동일한 고분자 골격을 가진 작용성 고무들도 사용하기 적합하다.
단백질 함유 물질을 건조 혼합 혹은 마스터 뱃치의 이용 등 종래 방법에 따라 고무에 도입할 수 있다. 마스터 뱃치는 단백질 함유 물질을 라텍스 (에멀젼 고분자의 경우) 또는 용액에 녹인 고무 (SSBR이나 폴리부타디엔 같은 용액 고분자의 경우)에 혼합한 다음 응집 및 건조 처리함으로써 제조할 수 있다. 커플링제는 종래의 실리카 혼합에서 이용되는 것과 같이 건조 혼합물에 도입할 수 있으며 혹은, 마스터 뱃치용 라텍스나 고무에 혼합하기에 앞서, 용액 단백질 함유 충전제의 수성 현탁액 처리에 사용할 수도 있다.
단백질계 충전제의 함량 조성은 중량 백분율 산출시 1 내지 50%이며, 바람직하게는 1 내지 30%, 가장 바람직하게는 1 내지 10% 범위에 속한다. 실란 커플링제의 경우, 이 조성 범위는 1 내지 10%이며 바람직하게는 4 내지 12%이다. 혼합 방식 및 온도는 실란 화합물에 통상적으로 이용되는 수준에 따른다 (커플링제에 따라 다름).
본 발명의 새로운 특징은 단백질 함유 물질을 엘라스토머 강화제 같은 적절한 커플링제와 조합하여 이용할 수 있다는 점이다. 본 발명은 카본블랙 및/또는 실리카의 저렴한 대체물을 제공한다.
단백질 함유 충전제가 재생성 자원이라는 사실은 유리한 특징이 된다. 또한, 단백질 함유 바이오충전제의 가격이 카본블랙이나 실리카보다 저렴하다는 점도 주목된다.
다양한 변수, 제형물(커플링제 함유 혹은 무함유의) 및 입자크기에 대한 시험 결과를 다음의 실시예에서 개시한다.
실시예 1
바이오계 재료를 충전제로 사용하는 고무 화합물의 물성을 개선하는 한 방책으로서 실란 커플링제를 평가한다. 실란 커플링제 (Si-266/2, Degussa AG, 독일; 이황화물)를 "특징" 항목의 칸에 기입된 제형물에 이용했으며 "기준" 항목 칸에 기입된 제형물에는 이용하지 않았다. 재료중 SBR 1712는 100부의 23.5% 스티렌 SBR 및 37.5부의 오일을 함유하고 있다.
기본 조성
재료 기준 특징
SBR 1712 137.5 137.5
N 339 - 카본블랙 40.0 40.0
콩 단백질 충전제 40.0 40.0
ZnO 3.0 3.0
스테아르산 1.0 1.0
TMQ 1.0 1.0
6 PPD 1.2 1.2
DPPD 0.8 0.8
왁스 1.5 1.5
방향성 오일 3.0 3.0
황 1.6 1.6
TBBS 1.6 1.6
TMTD 0.2 0.2
Si-266/2 ---- 7.2
총계 232.4 239.6
3가지 종류의 단백질계 충전제를 평가했으며 이들 모두 아처 다니엘 미들랜드사의 제품이다: 베이커 콩가루, 볶은 콩가루 및 아콘 VF 콩단백 농축물.
혼합
기준 화합물을 일반적인 2단계 방식으로 혼합했다. 제 1 단계는 경화물(황, TBBS 및 TMTD)을 제외한 모든 재료가 포함된다. 혼합 방식은 다음과 같다:
제 1 단계
고분자 충전 0:00
오일 첨가 1:00
충전제 첨가 2:00
램(ram) 교반 3:00
내용물 비우기 5:00 (또는 300℉)
제 2 단계
고무 및 경화물 충전 0:00
내용물 비우기 2:00 (또는 230℉)
특징 화합물은 일반적인 3단계 방식으로 혼합했으며 여기서 제 2 단계는 실란화 단계이다. 혼합 방식은 다음과 같다:
제 1 단계
고분자 충전 0:00
오일 첨가 0:30
충전제1 첨가 1:30
램 교반 2:30 (또는 285℉)
내용물 비우기 4:30 (또는 350℉)
1 - 이 단계의 충전제는 100%의 단백질계 충전제 및 25%의 카본블랙이었다.
제 2 단계
고무 충전 0:00
충전제2 및 실란 첨가 0:30
램 교반 1:30
램 교반 4:00 (또는 285℉)
내용물 비우기 8:00 (290 내지 300℉로 온도 유지)
2 - 이 단계의 충전제는 나머지 카본블랙이었다.
제 3 단계
고무 및 경화물 충전 0:00
내용물 비우기 2:00 (또는 230℉)
시험
상기 화합물에 대하여 하기와 같이 시험했다:
무니 점도 (ML 1+4＠ 212℉)
스코치 (ts5 ＠ 275℉)
MDR (380℉ x 6', 340℉ x 24', 325℉ x 60')
응력/변형 (340℉ x 15' 및 22'에서 경화, 초기 및 노화 3d＠ 212℉)
고온 갈라짐 (340℉ x 15'에서 경화, 시험＠ 240℉)
DIN 마모 (340℉ x 15'에서 경화)
동적 물성 (340℉ x 15'에서 경화, 인장 시험＠ 10Hz, -50℃ 내지 +80℃)
중요 시험 결과
300% 탄성값
실란 커플링제 사용시 화합물 탄성율을 크게 향상시킬 수 있었다. 무노화 데이타는 340℉ x 15' 경화 조건에서 다음과 같다. 340℉ x 22' 경화 조건에서 유사한 효과를 나타냈으며 또한 노화 데이타도 상기 두 경화 조건에서 유사했다. 실험치를 표에 수록하며 가정치는 대조군에 대해 평균화된 값을 나타낸다.
300% 탄성값 (psi)
충전제 C.A.* 무함유 C.A.* 함유 개선율 %
BSF 389 (100) 694 (178) 78
TSF 403 (100) 791 (196) 96
아콘 VF 484 (100) 943 (195) 95
* C.A.는 커플링제를 뜻한다.
DIN 마모
쯔빅 마모 시험기로 측정한 내마모성 (타이어마모와 관련된)은 실란 커플링제 이용시 현저히 향상되었다. 유의: 시험 측정값이 낮을수록 우수하다.
DIN 마모 (mm3)
충전제 C.A. 무함유 C.A. 함유 개선율 %
BSF 0.3221 (100) 0.2514 (78) 22
TSF 0.3077 (100) 0.2417 (79) 21
아콘 VF 0.2907 (100) 0.2408 (83) 17
동적 물성
동적 물성은 제동성(E"＠0℃), 핸들링(E*＠55℃) 및 구름 마찰력(탄젠트 델타＠60℃) 등의 타이어 성능을 예측하는데 응용된다. 실란 커플링제를 사용하면 이들 각 부문에서 화합물의 성능을 개선할 수 있었다. 유의: 탄젠트 델타＠60℃의 경우, 시험 측정값이 낮을수록 우수하다.
충전제 C.A. 무함유 C.A. 함유 개선율 %
E"＠0℃(MPa) BSF 1.738 (100) 1.911 (110) 10
TSF 1.997 (100) 2.029 (102) 2
아콘 VF 1.827 (100) 1.834 (100) 0
E*＠55℃(MPa) BSF 2.715 (100) 3.479 (128) 29
TSF 3.053 (100) 3.714 (122) 22
아콘 VF 3.038 (100) 3.581 (118) 18
탄젠트 δ＠60℃ BSF 0.184 (100) 0.165 (90) 10
TSF 0.193 (100) 0.161 (83) 17
아콘 VF 0.158 (100) 0.150 (95) 5
요약
상술한 시험 결과로부터, 실란 커플링제 이용시 각종 바이오계 물질을 충전제로 사용하여 제조한 고무 화합물의 정적 및 동적 물성을 개선할 수 있음을 명확히 알 수 있다.
실시예 2
단백질계 물질을 충전제로 사용하는 화합물의 물성을 개선하는 한 방책으로서, 작은 입자크기를 가진 단백질계 충전제 및 각종 커플링제에 대해 평가한다.
배경
제1 실험에서 평가하는 각종 콩 재료의 입자 크기는 약 150 마이크론 정도이다. 타이어 화합물에 통상 이용되는 카본블랙의 크기 범위는 10 내지 60nm이다. 콩 재료의 입자 크기가 감소할수록 화합물의 특성은 더 향상되는 것으로 판단되었다. 10 내지 30 마이크론 정도로 분쇄한 볶은 콩가루 샘플을 ADM으로부터 제공받았으며, 상기 크기 범위가 실질적인 한계치인 것으로 판단되었다. 또한, 다른 종류의 커플링제는 실퀘스트 A-189 (알파-메르캅토프로필트리메톡시실란), 디티오디프로피온산 (DTDPA), Ken-React®KR®44 (티타네이트 커플링제), Ken-React®NZ®37 (지르코네이트 커플링제) 등을 포함하며 각각 다른 농도에서 측정 평가했다.
기본 조성
재료 기준 특징
SBR 1712 137.5 137.5
N 339 60.0 60.0
단백질계 충전제 20.0 20.0
ZnO 3.0 3.0
스테아르산 1.0 1.0
TMQ 1.0 1.0
6 PPD 1.2 1.2
DPPD 0.8 0.8
왁스 1.5 1.5
방향성 오일 3.0 3.0
황 1.6 1.6
TBBS 1.6 1.6
TMTD 0.2 0.2
커플링제 ---- 표 참조
총계 232.4
커플링제 함량
커플링제 (%)* 저함량 중간함량 고함량
Si-266 5.0 9.0 13.0
A-189 5.0 9.0 13.0
DTDPA 5.0 9.0 13.0
KR®44 1.4 2.0 4.0
NZ ® 37 1.4 2.0 4.0
* 단백질계 충전제의 양에 기초함
10 내지 30 마이크론 크기의 볶은 콩가루 샘플만 이용하여 커플링제 시험을 실시했다. 커플링제 무함유 화합물을 이들 3가지 크기의 재료 각각에 혼합했다.
혼합
기준 화합물, 커플링제 무함유 화합물 및 티타네이트 커플링제나 지르코네이트 커플링제를 함유한 화합물을 일반적인 2단계 방식으로 혼합했다. 티타네이트 재료 및 지르코네이트 재료 제조업체는 특별한 혼합 방식을 택하지 않았다. 제 1 단계는 경화물(황, TBBS 및 TMTD)을 제외한 모든 재료가 포함된다. 혼합 방식은 다음과 같다:
제 1 단계
고분자 충전 0:00
오일 첨가 1:00
충전제 첨가 2:00
램 교반 3:00
내용물 비우기 5:00 (또는 300℉)
제 2 단계
고무 및 경화물 충전 0:00
내용물 비우기 2:00 (또는 230℉)
Si-266, A-189 및 DTDPA 커플링제를 이용하는 화합물은 실리카 화합물에 이용되는 것과 유사한 일반적인 3단계 사이클에 따라 혼합했다.
제 1 단계
고분자 충전 0:00
충전제 첨가1 1:00
오일 첨가 2:00
램 교반 3:00
내용물 비우기 5:00 (또는 300℉)
1 - 이 단계의 충전제는 100%의 단백질계 충전제 및 50%의 카본블랙이었다.
제 2 단계
고무 충전 0:00
충전제2 및 실란 첨가 0:30
램 교반 1:30
램 교반 4:00 (또는 285℉)
내용물 비우기 8:00 (290 내지 300℉로 온도 유지)
2 - 이 단계의 충전제는 나머지 카본블랙이었다.
제 3 단계
고무 및 경화물 충전 0:00
내용물 비우기 2:00 (또는 230℉)
시험
상기 화합물에 대하여 하기와 같이 시험했다:
무니 점도 (ML 1+4＠ 212℉)
스코치 (ts5 ＠ 275℉)
MDR (380℉ x 6', 340℉ x 24', 325℉ x 60')
응력/변형 (340℉ x 15' 및 22'에서 경화, 초기 및 노화 3d＠ 212℉)
고온 갈라짐 (340℉ x 15'에서 경화, 시험＠ 240℉)
DIN 마모 (340℉ x 15'에서 경화)
동적 물성 (340℉ x 15'에서 경화, 인장 시험＠ 10Hz, -50℃ 내지 +80℃)
중요 시험 결과 - 실험 2a
다음은 상이한 입자 크기의 재료간 비교 결과를 나타낸다. 커플링제는 사용하지 않는다. 약 150 마이크론 크기의 재료에 대한 결과는 동일한 조성의 두가지 혼합물의 평균치에 해당한다. 단, DIN 마모값은 예외이며 이에 대해 하기에 기술한다.
300% 탄성값
볶은 콩가루의 상이한 입자크기에 관련하여 화합물 탄성율은 실질적으로 큰 차이가 없었다. 무노화 데이타는 340℉ x 15' 경화 조건에서 다음과 같다.
300% 탄성값 (psi)
충전제 M300 변화율 %
~ 150 700 (100) ---
~ 30 663 (95) (5)
~ 10 688 (98) (2)
DIN 마모
쯔빅 마모 시험기로 내마모성 (타이어마모와 관련된)을 측정했다. 서로 다른 시간에 시험한 화합물들은 상호 비교 결과가 시험 의도와 다를 수 있다. 30 마이크론 크기의 재료에 대한 시험은 10 마이크론 크기의 재료에 대한 시험과는 별도로 행하였기 때문에 이들 결과를 직접 비교할 수는 없으나, 양쪽 시험 모두 비교 대상인 150 마이크론 크기의 재료를 이용하여 얻은 화합물을 함유하였다. 현저한 차이는 관측되지 않았다.
DIN 마모 (mm3)
충전제 부피 손실 부피 손실 변화율 %
~ 150 0.1984 (100) 0.2349 (100) --
~ 30 0.2048 (103) --- 3
~ 10 --- 0.2411 (103) 3
동적 물성
상이한 입자 크기를 가진 동일한 단백질계 충전제를 이용하여 얻은 화합물의 결과를 비교한 결과, 동적 물성에서 현저한 차이는 관찰되지 않았다.
충전제 변화율 %
E"＠0℃(MPa) ~ 150 3.456 (100) --
~ 30 3.327 (96) (4)
~ 10 3.535 (102) 2
E*＠55℃(MPa) ~ 150 3.280 (100) --
~ 30 3.081 (94) (6)
~ 10 3.143 (96) (4)
탄젠트 δ＠60℃ ~ 150 0.240 (100) --
~ 30 0.258 (108) 8
~ 10 0.243 (101) 1
요약
상술한 시험 결과로부터, 10 내지 150 마이크론의 입자 크기에서 화합물의 물성간 차이는 크지 않음을 명확히 알 수 있다.
중요 시험 결과 - 실험 2b
다음은 상이한 농도의 각종 커플링제에 대한 평가 결과를 나타낸다. 30 마이크론 및 10 마이크론 크기의 재료를 이용하여 얻은 결과는 서로 유사했으므로 10 마이크론 크기의 재료를 이용하여 얻은 데이타만 다음과 같이 나타낸다.
300% 탄성값 (psi)
볶은 콩가루의 상이한 입자크기에 관련하여 화합물 탄성율은 실질적으로 큰 차이가 없었다. 무노화 데이타는 340℉ x 15' 경화 조건에서 다음과 같다. Si-266 및 A-189 커플링제를 이용하면 탄성값의 뚜렷한 변화가 관측되며, 커플링제를 많이 사용할수록 탄성값이 증가하는 것을 알 수 있다. A-189는 Si-266보다 더 큰 충격강도는 갖는다. DTDPA의 효과는 불확실하며 티타네이트 재료나 지르코네이트 재료는 아무런 효과도 나타내지 않는다.
300% 탄성값 (psi)
커플링제 없음 저함량 중간함량 고함량
없음 688
Si-266 799 899 943
A-189 826 991 1120
DTDPA 772 847 777
KR®44 669 696 671
NZ®37 699 775 711
DIN 마모
쯔빅 마모 시험기로 내마모성 (타이어마모와 관련된)을 측정했다. Si-266 및 A-189 재료에서 또다시 뚜렷한 변화가 관측되며 A-189가 더 우수하다. 그러나 다른 커플링제에서는 큰 변화가 관측되지 않는다.
DIN 마모 (mm3)
커플링제 없음 저함량 중간함량 고함량
없음 0.2411
Si-266 0.2409 0.2273 0.2261
A-189 0.2127 0.2085 0.2028
DTDPA 0.2309 0.2306 0.2357
KR®44 0.2421 0.2336 0.2490
NZ®37 0.2356 0.2457 0.2284
동적 물성
Si-266 커플링제는 E"＠0℃ 및 E*＠55℃ 모두에서 개선 결과를 보인다. DTDPA에 대한 결과가 최적 수준인 것으로 판단된다. A-189, 티타네이트 커플링제 및 지르코네이트 커플링제는 시험 함량일 때 동적 물성에 있어 큰 효과를 나타내지 않는다.
E*＠55℃(MPa)
커플링제 없음 저함량 중간함량 고함량
없음 3.5351
Si-266 3.516 3.907 4.307
A-189 3.083 3.064 2.713
DTDPA 3.554 4.354 3.931
KR®44 3.282 3.575 3.199
NZ®37 3.535 3.432 3.338
E*＠55℃(MPa)
커플링제 없음 저함량 중간함량 고함량
없음 3.143
Si-266 3.300 3.701 3.979
A-189 3.228 3.349 3.385
DTDPA 3.472 3.961 3.740
KR®44 3.199 3.352 3.222
NZ®37 3.515 3.522 3.360
탄젠트 δ＠60℃
커플링제 없음 저함량 중간함량 고함량
없음 0.243
Si-266 0.246 0.242 0.236
A-189 0.227 0.218 0.220
DTDPA 0.257 0.254 0.258
KR®44 0.263 0.260 0.257
NZ®37 0.259 0.259 0.258
요약
상술한 시험 결과로부터, 어떤 커플링제는 물성에 영향을 미칠 수 있으며 또 어떤 것은 그렇지 않음을 알 수 있다. 물성에 있어서 가장 포괄적인 균형은 본래의 실란 커플링제 즉 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드 혹은 Si-266(TESPD)를 이용함으로써 달성하였다. 다른 사용가능한 실란 커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 (혹은 TESPT라 함), 알파-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-티오시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 포함한다.
이상과 같은 본 발명의 상세한 기술은 예시의 목적으로 주어진 것이다. 당해 분야의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않는 한도에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 이해할 수 있다. 따라서, 상기의 내용은 본 발명을 제한하지 않는 것으로 해석하며 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (23)

  1. (a) 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌디엔 단량체 고무(EPDM), 스티렌 이소프렌 부타디엔 고무(SIBR), 이소프렌 부타디엔 고무(IBR) 및 그의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 고무 기재;
    (b) 콩 단백질; 및
    (c) 커플링제를 포함하는 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    카본블랙을 더 포함하는 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    실리카를 더 포함하는 고무 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링제가 실란인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  5. 제 4항에 잇어서,
    상기 실란 커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(TESPT), 알파-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드(TESPD) 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    콩 단백질의 양은 1 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    콩 단백질의 양은 1 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    콩 단백질의 양은 1 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 커플링제의 양은 콩 단백질의 1 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 커플링제의 양은 콩 단백질의 4 내지 12중량%인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  11. (a) 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌디엔 단량체 고무(EPDM), 스티렌 이소프렌 부타디엔 고무(SIBR) 및 이소프렌 부타디엔 고무(IBR)로 이루어진 군에서 선택되는 고무 기재;
    (b) 단백질 함유 물질에 기초한 충전제; 및
    (c) 커플링제를 포함하는 고무 조성물.
  12. 제 11항에 있어서,
    카본블랙을 더 포함하는 고무 조성물.
  13. 제 11항에 있어서,
    실리카를 더 포함하는 고무 조성물.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 충전제는 콩 단백질인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 커플링제는 실란인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 (혹은 TESPT라고 함), 알파-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드 (혹은 TESPD라고 함) 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 고무 조성물.
  17. 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌디엔 단량체 고무(EPDM), 스티렌 이소프렌 부타디엔 고무(SIBR) 및 이소프렌 부타디엔 고무(IBR)로 이루어진 군에서 선택되는 고무 기재; 단백질 함유 물질에 기초한 충전제; 및 실란 커플링제를 포함하는 고무 조성물.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 충전제는 콩 단백질인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
  19. 적어도 하나의 고무 성분을 함유하고, 이 성분은 제 1항에 따른 고무 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어.
  20. 적어도 하나의 고무 성분을 함유하고, 이 성분은 제 11항에 따른 고무 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어.
  21. 적어도 하나의 고무 성분을 함유하고, 이 성분은 제 11항에 따른 고무 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어.
  22. 타이어용 고무 조성물을 제형화하는 방법으로서, 단백질 함유 물질에 기초한 충전제 및 실란 커플링제를 고무 기재 뱃치에 도입하는 것을 포함하는 제형화 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 단백질 함유 물질은 콩 단백질인 것을 특징으로 하는 제형화 방법.
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