KR20100068490A - High-surface precipitation silicic acid - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a high-surface, highly dispersible precipitation silicic acid, a method for the production thereof and the use thereof as tyre filler material for commercial vehicles, motor bikes and high-speed vehicles.

Description

표면적이 넓은 침강 규산{High-surface precipitation silicic acid}High-surface precipitation silicic acid

본 발명은 표면적이 넓은 고분산성 실리카, 당해 실리카의 제조방법 및 다목적 차량, 모터 사이클 및 고속 차량용 타이어 충전재로서의 이의 용도에 관한 것이다.
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to highly dispersible silicas with a large surface area, to methods of making such silicas and to their use as tire fillers for general purpose vehicles, motorcycles and high speed vehicles.

타이어와 같은 탄성중합체 혼합물 속에서의 침강 실리카의 사용이 여러 차례 알려져 왔다. 실리카를 타이어에 사용하는 것이 상당히 요구되고 있다. 실리카는 경량이고, 고무에 용이하게 분산되어야 하며, 고무와 다른 충전재들 중의 중합체 쇄와 잘 결합되어야 하고, 카본 블랙의 내마모성과 같은 높은 내마모성을 가져야 한다. 다른 인자들 중에서, 실리카의 분산성과는 별개로, 비표면적 (BET 또는 CTAB)과 흡유력 (DBP)이 중요하다. 실리카의 표면 물성은 실리카의 가능한 용도를 실질적으로 결정하거나, 또는 실리카의 특수한 용도 (예: 탄성중합체 혼합물을 위한 캐리어 시스템 또는 충전재)는 특수한 표면 물성을 요한다.The use of precipitated silica in elastomer mixtures, such as tires, has been known many times. The use of silica in tires is quite demanding. Silica should be lightweight, easily dispersed in rubber, well bonded with polymer chains in rubber and other fillers, and have high wear resistance, such as the wear resistance of carbon black. Among other factors, apart from the dispersibility of silica, the specific surface area (BET or CTAB) and oil absorption (DBP) are important. The surface properties of the silica substantially determine the possible use of the silica, or the special use of the silica (eg, carrier systems or fillers for elastomer mixtures) requires special surface properties.

미국 특허 제6,013,234호에는 BET 표면적과 CTAB 표면적이 각각 100 내지 350 ㎡/g인 침강 실리카의 제조에 대해 기재되어 있다. 당해 실리카는 BET/CTAB 비가 1 내지 1.5인 탄성중합체 혼합물에 혼입시키기에 특히 적합하다. 유럽특허공보 제0 937 755호에는 BET 표면적이 대략 180 내지 대략 430 ㎡/g이고 CTAB 표면적이 대략 160 내지 340 ㎡/g인 각종 침강 실리카가 기재되어 있다. 이들 실리카는 캐리어 물질로 특히 적합하며, BET/CTAB 비가 1.1 내지 1.3이다. 유럽특허공보 제0 647 591호에는 이들 표면적 특성이 절대값 350 ㎡/g이하인 것으로 간주할 수 있는, BET 표면적/CTAB 표면적 비가 0.8 내지 1.1인 침강 실리카가 기재되어 있다. 유럽특허공보 제0 643 015호에는 BET 표면적이 10 내지 130 ㎡/g이고 CTAB 표면적이 10 내지 70 ㎡/g이며 BET/CTAB 비가 대략 1 내지 5.21인 치약의 연마 성분 및/또는 증점 성분으로 사용할 수 있는 침강 실리카가 기재되어 있다.US Pat. No. 6,013,234 describes the preparation of precipitated silica having a BET surface area and a CTAB surface area of 100 to 350 m 2 / g, respectively. The silica is particularly suitable for incorporation into elastomer mixtures having a BET / CTAB ratio of 1 to 1.5. EP 0 937 755 describes various precipitated silicas having a BET surface area of about 180 to about 430 m 2 / g and a CTAB surface area of about 160 to 340 m 2 / g. These silicas are particularly suitable as carrier materials and have a BET / CTAB ratio of 1.1 to 1.3. EP 0 647 591 describes precipitated silicas having a BET surface area / CTAB surface area ratio of 0.8 to 1.1, which can be considered to have an absolute value of 350 m 2 / g or less in these surface areas. EP 0 643 015 can be used as an abrasive and / or thickening component of toothpastes having a BET surface area of 10 to 130 m 2 / g, CTAB surface area of 10 to 70 m 2 / g and a BET / CTAB ratio of approximately 1 to 5.21. Precipitated silica is described.

탄성중합체 혼합물 (특히, 승용차 타이어)용 충전재로 특히 적합한, 다음의 특성을 갖는 실리카가 유럽특허공보 제0 901 986호에 기재되어 있다.Silicas having the following properties, which are particularly suitable as fillers for elastomer mixtures (especially passenger car tires), are described in EP 0 901 986.

BET 표면적 120 내지 300 ㎡/gBET surface area 120 to 300 m 2 / g

CTAB 표면적 100 내지 300 ㎡/gCTAB surface area 100 to 300 m 2 / g

BET/CTAB 비 0.8 내지 1.3BET / CTAB ratio 0.8 to 1.3

시어즈 수(Sears number) V2 (NaOH 0.1N 소모) 6 내지 25 ㎖/(5g)Sears number V 2 (Consume 0.1N NaOH) 6-25 ml / (5 g)

DBP 수 150 내지 300 g/(100g)DBP numbers 150 to 300 g / (100 g)

WK 계수 3.4 미만WK factor less than 3.4

분해된 입자의 크기 1.0 ㎛ 미만Degraded particle size less than 1.0 μm

분해되지 않은 입자의 크기 1.0 내지 100 ㎛Size of undecomposed particles 1.0 to 100 μm

적용 범위에 따라, 차량 타이어에 요구되는 사항은 매우 상이하다. 승용차 타이어와 다목적 차량 타이어를 매우 개략적으로 구분하면, 다음과 같은 최소한의 상이한 점을 알 수 있다.Depending on the scope of application, the requirements for vehicle tires are very different. A very schematic distinction between passenger car tires and multi-purpose vehicle tires reveals the following minimal differences.

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명에 있어서, 승용차라는 용어는 주로 사적인 용도를 위한 탑승객 운송용 차량을 의미하며, 즉 운수 차량과 같은 다목적 차량이 아니다. 이러한 차량에는, 승용차로서의 제조 형태에 따라 응용될 수 있는 경우에도, 일반적으로 고속으로 주행하는 차량은 포함되지 않는다. 또한, 이들 차량의 타이어에는 표에 열거된 승용차 타이어로서의 다른 요건이 존재한다.In the present invention, the term passenger car mainly means a passenger transport vehicle for private use, ie not a multipurpose vehicle such as a transport vehicle. Such a vehicle generally does not include a vehicle that runs at high speed, even if it can be applied according to a production form as a passenger car. In addition, the tires of these vehicles have other requirements as passenger car tires listed in the table.

또한, 모터 사이클 및 고속 승용차용 타이어는 고속에서 매우 높은 하중을 견뎌야 하며, 습한 도로 조건 및 건조한 도로 조건에서 매우 양호한 견인력 (traction)을 나타낸다. 그러나, 양호한 견인력이 마모의 증가 및 높은 구름 저항과 연관되지 않아야 한다.In addition, motorcycle and high-speed car tires must withstand very high loads at high speeds and exhibit very good traction in wet and dry road conditions. However, good traction should not be associated with increased wear and high rolling resistance.

차량들에 의해 타이어에 요구되는 상이한 요건은, 타이어에 사용되는 충전재의 상응하는 효과이다. 오랜 시간 확립된, 승용차 타이어의 충전재 시스템으로서의 실리카와 유기규소 화합물의 혼합물은 구름 저항을 감소시키고 견인력을 향상시키며 마모를 저하시킨다. 트럭과 같은 다목적 차량용 타이어의 이들 향상된 물성 (예: 구름 저항의 감소)은 연료 소모의 저하와 연관되기도 한다. 그러나, 위에서 언급한 차량들에 의해 타이어에 요구되는 상이한 요구사항은 불가피하게, 사용되는 충전재에 상이한 요건을 부여한다.A different requirement for tires by vehicles is the corresponding effect of the filler used in the tire. Established over time, the mixture of silica and organosilicon compounds as a filler system for passenger car tires reduces rolling resistance, improves traction and reduces wear. These improved properties of multi-vehicle tires such as trucks (eg reduced rolling resistance) are often associated with lower fuel consumption. However, the different requirements placed on the tire by the vehicles mentioned above inevitably impose different requirements on the filler used.

승용차 타이어에 사용되는 실리카는 트럭 타이어, 모터 사이클 타이어 및 승용차용 고속 타이어에 사용하기에 적합하지 않은 것으로 나타났는데, 그 이유는 요건 프로파일이 상이하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 과제는 요건 프로파일, 특히 이들 차량에 적합한 요건 프로파일을 갖는 침강 실리카를 제공하는 것이다. 숙련가들은, 활성 카본 블랙을 타이어 충전재로 사용하는 경우, 표면적의 증가에 의해 타이어의 강화가 향상되어 타이어의 내마모성이 향상됨을 알고 있다. 그러나, 표면적이 넓은 (CTAB 표면적: 130 ㎡/g 초과) 카본 블랙을 사용하면 이러한 충전된 혼합물이 제한되는데, 그 이유는 열 축적 (DIN 53535 또는 DIN 53535에 지정된 참조문헌에 따라 기재되고 측정된 이력현상)이 상당히 증가하기 때문이다.Silica used in passenger car tires has been found to be unsuitable for use in truck tires, motorcycle tires and high-speed tires for passenger cars, because of different requirements profiles. It is therefore an object of the present invention to provide precipitated silica having a requirements profile, in particular a requirements profile suitable for these vehicles. The skilled person knows that when activated carbon black is used as a tire filler, the reinforcement of the tire is improved by increasing the surface area, thereby improving the wear resistance of the tire. However, the use of carbon black with a large surface area (CTAB surface area: greater than 130 m 2 / g) limits this packed mixture because of the heat accumulation (history recorded and measured according to the reference specified in DIN 53535 or DIN 53535). Phenomenon) increases considerably.

CTAB 표면적이 넓은 침강 실리카가 다목적 차량 타이어를 위한 탄성중합체 혼합물의 충전재로 특히 양호하고, 모터 사이클 타이어 및 고속 승용차용 타이어에 적합함이 현재 밝혀졌다.
Precipitated silica with a large CTAB surface area has been found to be particularly good as a filler of elastomeric mixtures for general purpose vehicle tires and is currently suitable for motorcycle tires and tires for high speed cars.

따라서, 본 발명의 목적은 BET 표면적이 200 내지 300 ㎡/g이고 CTAB 표면적이 170 ㎡/g 이상이며 DBP 수가 200 내지 300 g/(100g)이고 시어즈 수 V2가 23 내지 35 ㎖/(5g)인 침강 실리카를 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to have a BET surface area of 200 to 300 m 2 / g, CTAB surface area of at least 170 m 2 / g, a DBP number of 200 to 300 g / (100 g) and a Sears number V 2 of 23 to 35 ml / (5 g) Phosphorus precipitated silica is to be provided.

본 발명에 따르는 침강 실리카의 최대 CTAB 표면적은 300 ㎡/g, 특히 CTAB 표면적은 170 내지 220 ㎡/g 또는 245 내지 300 ㎡/g일 수 있다.The maximum CTAB surface area of the precipitated silica according to the invention may be 300 m 2 / g, in particular the CTAB surface area may be 170 to 220 m 2 / g or 245 to 300 m 2 / g.

본 발명에 따르는 침강 실리카는 다음의 바람직한 범위에서 서로 독립적인 특성을 나타낼 수 있다:Precipitated silicas according to the invention may exhibit properties independent of one another in the following preferred ranges:

DBP 흡수 230 내지 300 g/(100g), 특히 230 내지 280 g/(100g)DBP Absorption 230 to 300 g / (100 g), especially 230 to 280 g / (100 g)

WK 계수 3.4 이하, 바람직하게는 3.0 이하, 특히 2.5 이하WK coefficient 3.4 or less, preferably 3.0 or less, in particular 2.5 or less

시어즈 수 V2 26 내지 35 ㎖/(5g)Sears Water V 2 26-35 mL / (5 g)

WK 계수는 초음파에 의해 분해된 입자들 (입자 크기: 1.0 ㎛ 미만)의 피크 높이에 대한 초음파에 의해 분해되지 않은 입자들 (입자 크기: 1.0 내지 100 ㎛)의 피크 높이의 비율로 정의한다 (도 1 참조).The WK coefficient is defined as the ratio of the peak height of the particles (particle size: 1.0 to 100 μm) not disintegrated by the ultrasonic wave to the peak height of the particles disassembled by the ultrasonic wave (particle size: less than 1.0 μm) (FIG. 1).

유럽특허공보 제1 186 629호에는 타이어용 충전재로 적합한 CTAB 표면적이 넓은 실리카가 기재되어 있다. 따라서, 시어즈 수 및 실리카 표면 위의 하이드록실 그룹의 농도에 관한 설명은 유럽특허공보 제1 186 629호에 포함되어 있지 않다.EP 1 186 629 describes silica having a wide CTAB surface area suitable as a filler for tires. Thus, a description of the Sears number and the concentration of hydroxyl groups on the silica surface is not included in EP 1 186 629.

본 발명의 또 다른 목적은, a) 유기염 및/또는 무기염, 및/또는 알칼리 금속 규산염 또는 알칼리 토금속 규산염, 및/또는 유기 염기 및/또는 무기 염기의 pH가 9 이상인 수용액을 제공하는 단계, Still another object of the present invention is to provide a method for preparing an aqueous solution comprising: a) providing an aqueous solution having an organic salt and / or an inorganic salt, and / or an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, and / or an organic base and / or an inorganic base having a pH of 9 or more,

b) 당해 용액을 55 내지 95 ℃에서 10 내지 120분, 바람직하게는 10 내지 60분 동안 교반함과 동시에 용액 속으로 물유리 및 산성화제를 계량도입하는 단계, b) metering the water glass and the acidifying agent into the solution while stirring the solution at 55-95 ° C. for 10-120 minutes, preferably 10-60 minutes,

e) 황산을 사용하여 pH가 대략 3.5로 되도록 산성화시키는 단계 및e) acidifying with sulfuric acid to pH approximately 3.5 and

f) 여과하고 건조시키는 단계를 포함하는, f) filtering and drying,

BET 표면적이 200 내지 300 ㎡/g이고 CTAB 표면적이 170 ㎡/g 이상이며 DBP 수가 200 내지 300 g/(100g)이고 시어즈 수 V2가 23 내지 35 ㎖/(5g)인 침강 실리카를 제조하는 방법을 제공한다.Process for producing precipitated silica having BET surface area of 200 to 300 m 2 / g, CTAB surface area of 170 m 2 / g or more, DBP number of 200 to 300 g / (100 g) and Sears number V 2 of 23 to 35 ml / (5 g) To provide.

본 발명에 따라 제조된 실리카는 위에서 언급한 바람직한 범위의 특성을 나타낼 수 있다.Silicas prepared according to the invention may exhibit the properties in the preferred ranges mentioned above.

초기 용액의 용적은 최종 침강 용적의 대략 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90 %일 수 있다. 첨가되는 염기성 화합물은 특히 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 알칼리 금속 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염 및 알칼리 금속 규산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 물유리 또는 수산화나트륨 용액을 사용한다. 전해액 (염)이 없거나 소량 존재하는 초기 용액을 사용하고, 전해액을 후속적으로 가하거나 배치식으로 (바람직하게는 침강이 시작될 때) 사용할 수 있다.The volume of the initial solution can be approximately 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 or 90% of the final settling volume. The basic compound to be added is especially selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal bicarbonates and alkali metal silicates. Preferably, water glass or sodium hydroxide solution is used. An initial solution without or with a small amount of electrolyte (salt) can be used, and the electrolyte can subsequently be added or used batchwise (preferably when precipitation begins).

임의로 본 발명에 따르는 방법에 다른 단계가 삽입될 수 있다. 이러한 경우, 단계 b)와 단계 e)와의 사이에, c) 30 내지 90분 동안 계량도입을 중단하되, 온도는 유지시키는 단계 및 d) 당해 온도에서 20 내지 120분, 바람직하게는 20 내지 80분 동안 당해 용액을 교반함과 동시에 용액 속에 물유리 및 산성화제 (특히, 황산)를 계량도입하는 단계를 수행한다.Optionally other steps may be inserted in the method according to the invention. In this case, between step b) and e), c) discontinue metering for 30 to 90 minutes but maintaining the temperature and d) 20 to 120 minutes, preferably 20 to 80 minutes at this temperature. While stirring the solution, a step of metering water glass and an acidifying agent (especially sulfuric acid) into the solution is carried out.

또한, 단계 b)와 단계 d)에서 유기염 또는 무기염을 임의로 가할 수 있다. 이는 용액에서 또는 고형물로서 수행될 수 있는데, 각각의 경우 물유리 및 산성화제 (특히, 황산)를 연속적으로 가하거나 배치식으로 가한다. 또한, 당해 염을 1개 성분 또는 2개 성분 둘 다에 용해시키고, 이들 성분과 함께 가할 수도 있다.It is also possible to optionally add organic or inorganic salts in steps b) and d). This can be done in solution or as a solid, in each case water glass and acidifiers (particularly sulfuric acid) are added continuously or batchwise. The salt may also be dissolved in one or both components and added together with these components.

바람직하게는 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염을 무기염으로 사용할 수 있다. 특히 다음 이온들의 배합물을 사용할 수 있다: Li+, Na+, K+, Rb+, Be2 +, Mg2+, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 +, H+, F-, Cl-, Br-, I-, SO3 2 -, SO4 2 -, HSO4 -, PO3 3 -, PO4 3 -, NO3 -, NO2 -, CO3 2 -, HC03 -, OH-, TiO3 2 -, ZrO3 2 -, ZrO4 4 -, Al02 -, Al204 2 -, BO4 3 -.Preferably, alkali metal salts or alkaline earth metal salts can be used as the inorganic salt. In particular, combinations of the following ions can be used: Li + , Na + , K + , Rb + , Be 2 + , Mg 2+ , Ca 2 + , Sr 2 + , Ba 2 + , H + , F , Cl , Br -, I -, SO 3 2 -, SO 4 2 -, HSO 4 -, PO 3 3 -, PO 4 3 -, NO 3 -, NO 2 -, CO 3 2 -, HC0 3 -, OH - , TiO 3 2 -, ZrO 3 2 -, ZrO 4 4 -, Al0 2 -, Al 2 0 4 2 -, BO 4 3 -.

메탄산염, 아세트산염 및 프로피온산염이 유기염으로 적합하다. 언급된 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온은 양이온으로서 언급된다. 용액 중 이들 염의 농도는 0.01 내지 5 mol/ℓ일 수 있다. 바람직하게는, Na2SO4를 무기염으로 사용한다. 단계 b)와 단계 d)에서, 산성화제를 동일하거나 상이한 방식으로, 즉 동일하거나 상이한 농도 및/또는 계량도입 속도로 가할 수 있다.Methane salts, acetates and propionates are suitable as organic salts. Alkali metal ions or alkaline earth metal ions mentioned are referred to as cations. The concentration of these salts in the solution may be from 0.01 to 5 mol / l. Preferably, Na 2 SO 4 is used as the inorganic salt. In steps b) and d), the acidifying agent can be added in the same or different ways, ie at the same or different concentrations and / or metering rates.

유사하게, 단계 b)와 단계 d)의 반응에서, 물유리를 동일하거나 상이한 방식으로 가할 수도 있다.Similarly, in the reaction of steps b) and d), water glass may be added in the same or different ways.

본 발명의 특별한 양태에서, 단계 b)와 단계 d)에서, 산성화제 및 물유리 성분을, 단계 d)에서의 계량도입 속도가 단계 b)에서의 계량도입 속도의 125 내지 140 %가 되도록 (여기서, 이들 2개 단계에서 성분을 각각 상응하는 등몰 농도로 가한다) 가한다. 바람직하게는, 이들 성분을 동일한 농도 및 동일한 계량도입 속도로 가한다.In a particular embodiment of the invention, in steps b) and d), the acidifying agent and the water glass component are added so that the metering rate in step d) is from 125 to 140% of the metering rate in step b), In these two steps, the components are each added in corresponding equimolar concentrations). Preferably, these components are added at the same concentration and at the same metering rate.

물유리 (규산나트륨 용액) 이외에 규산칼륨 또는 규산칼슘과 같은 다른 규산염을 사용할 수도 있다. 황산을 산성화제로 사용할 수 있지만, 다른 산성화제, 예를 들면, HCl, HNO3, H3PO4 또는 CO2 또한 사용할 수 있다.In addition to water glass (sodium silicate solution) other silicates such as potassium silicate or calcium silicate may be used. Sulfuric acid can be used as acidifying agent, but other acidifying agents can also be used, such as HCl, HNO 3 , H 3 PO 4 or CO 2 .

본 발명에 따르는 실리카의 여과 및 건조방법은 당해 기술분야의 숙련가들에게 익히 알려져 있으며, 예를 들면, 위에서 언급한 문헌으로부터 참조할 수 있다. 바람직하게는, 침강 실리카를 에어리프트 건조기 (air-lift dryer), 분무 건조기, 랙 드라이어 (rack dryer), 컨베이어 건조기, 회전 건조기, 플래쉬 건조기, 스핀 플래쉬 건조기 또는 노즐 건조기에서 건조시킨다. 또한, 이들 건조기에는 아토마이저, 단일 노즐, 이중 노즐 또는 통합 유동화층을 사용한 조작이 포함된다. 바람직하게는, 본 발명에 따르는 침강 실리카는, 건조 단계 이후에 평균 직경이 15 ㎛, 바람직하게는 80 ㎛, 특히 바람직하게는 200 ㎛를 초과하는 입자 형태이다. 평균 입자 직경은 입자의 50 중량%가 나타내는 더 크거나 더 작은 직경으로 정의한다. 건조 단계 후에 실리카를 롤러 압축기로 분쇄할 수도 있다. 이 경우, 평균 입자 직경은 1 mm 이상이다.Filtration and drying methods of the silica according to the invention are well known to those skilled in the art and can be referred to, for example, from the documents mentioned above. Preferably, the precipitated silica is dried in an air-lift dryer, spray dryer, rack dryer, conveyor dryer, rotary dryer, flash dryer, spin flash dryer or nozzle dryer. These dryers also include operations with atomizers, single nozzles, dual nozzles or integrated fluidized beds. Preferably, the precipitated silica according to the invention is in the form of particles having an average diameter of 15 μm, preferably 80 μm, particularly preferably more than 200 μm after the drying step. The mean particle diameter is defined as the larger or smaller diameter represented by 50% by weight of the particles. After the drying step the silica may be ground with a roller compactor. In this case, an average particle diameter is 1 mm or more.

바람직하게는, 본 발명에 따르는 실리카는 다목적 차량, 트럭, 고속 승용차 및 모터 사이클용 타이어로 사용된다.Preferably, the silica according to the invention is used as a tire for general purpose vehicles, trucks, high speed cars and motorcycles.

본 발명에서, 다목적 차량은 타이어의 주행 성능 및 내마모성이 높은 수준으로 요구되는 모든 차량이다. 높은 주행 성능이 요구되는 차량으로는, 특히 버스, 트럭 및/또는 운수 차량 및 트레일러용 타이어가 거론된다. 클리트 인열 저항 (cleat tear resistance), 치핑 (chipping) 및 처킹 (chucking)과 같은 내마모성이 요구되는 차량으로는, 비포장 도로 차량, 건설 기계, 농업 기계, 채광 차량 및 트랙터용 타이어가 거론된다. 특히, 이들 차량은 축 하중이 1 m/t 이상인 차량 또는 허용되는 총 중량이 2, 4, 7.5 또는 15 m/t인 차량이다. 특히, 본 발명에 따르는 실리카는 중형 트럭 또는 이들 트레일러용 견인 타이어에 사용할 수 있다. 이와 같은 차량은 종종 축 하중이 5 m/t 이상이고 타이어 직경이 17" 이상이다.In the present invention, the multipurpose vehicle is any vehicle that requires a high level of running performance and wear resistance of the tire. As vehicles which require high running performance, tires for buses, trucks and / or transport vehicles and trailers are particularly mentioned. As vehicles requiring wear resistance such as cleat tear resistance, chipping and chucking, off-road vehicles, construction machinery, agricultural machinery, mining vehicles and tractor tires are mentioned. In particular, these vehicles are vehicles having an axial load of 1 m / t or more or vehicles having an allowable total weight of 2, 4, 7.5 or 15 m / t. In particular, the silica according to the invention can be used in heavy trucks or towing tires for these trailers. Such vehicles often have an axial load of at least 5 m / t and a tire diameter of at least 17 ".

다목적 차량 및 트럭용 타이어는 속도에 따라 분류된다. 본 발명에 따르는 실리카는 허용되는 속도가 80 내지 140 km/h인 (트럭) 타이어에 특히 적합하며, 당해 속도는 기호 F, G, J, K, L, M 또는 N로 표기한다.ATV and truck tires are classified by speed. Silicas according to the invention are particularly suitable for (truck) tires with an acceptable speed of 80 to 140 km / h, which is indicated by the symbols F, G, J, K, L, M or N.

고속 차량 (모터 사이클 또는 승용차)용 타이어는 허용되는 속도가 180 km/h를 초과하는 타이어이다. 이들 타이어는 기호 S, T, U, H, V, W, Y 및 ZR로 표기된 (승용차용) 타이어이다.Tires for high speed vehicles (motor cycles or passenger cars) are tires whose allowable speed exceeds 180 km / h. These tires are tires (for passenger cars) indicated by the symbols S, T, U, H, V, W, Y and ZR.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따르는 실리카를 함유하는 탄성중합체 혼합물, 가황 가능한 고무 혼합물 및/또는 다른 가황물, 예를 들면, 공기식 타이어, 타이어 트레드, 케이블 외장, 호스, 드라이브 벨트, 컨베이어 벨트, 롤러 커버링, 타이어, 신발 밑창, 밀봉 링 및 댐핑 (damping) 소자와 같은 성형된 몸체에 관한 것이다.Another object of the present invention is an elastomer mixture, vulcanizable rubber mixture and / or other vulcanizates containing silica according to the invention, for example pneumatic tires, tire treads, cable sheaths, hoses, drive belts, conveyors. It relates to molded bodies such as belts, roller coverings, tires, shoe soles, sealing rings and damping elements.

또한, 본 발명에 따르는 실리카는 배터리 분리막에, 점착방지제로서, 피복제 및 착색제의 소광제 (matting agent)로서, 농업용 제품과 식료품용 캐리어로서, 인쇄잉크의 피복물에, 소화기 분말에, 플라스틱에, 비접촉 인쇄 분야에서, 제지 펄프에, 개인 위생 및 특별한 용도 분야와 같이, 실리카는 통상적으로 사용되는 모든 적용 분야에 사용할 수 있다.In addition, silica according to the present invention can be used in battery separators, as anti-sticking agents, as matting agents for coatings and coloring agents, as carriers for agricultural products and foodstuffs, as coatings for printing inks, in fire extinguisher powders, in plastics, In the field of non-contact printing, in paper pulp, as in the fields of personal hygiene and special applications, silica can be used in all commonly used applications.

본 발명에 따르는 실리카를 비접촉 인쇄 분야, 예를 들면, 잉크젯 공정에서 사용하는 경우, 본 발명에 따르는 실리카를 인쇄잉크를 농후화시키거나 인쇄 잉크가 튀고 (splashing) 블롯팅 (blotting)하는 것을 방지하기 위해 사용하고; 충전재로서의 제지, 피복 안료, 탄소지, 감열지에 사용하며; 인쇄 잉크 블롯팅을 방지하고 화상 및 콘트라스트를 향상시키고 스팟 포커스와 색상 선명도를 향상시키기 위한 열승화에 사용할 수 있다.When the silica according to the invention is used in the field of non-contact printing, for example an inkjet process, the silica according to the invention is used to prevent thickening of the printing ink or preventing splashing and blotting of the printing ink. To use; Used for papermaking as a filler, coating pigments, carbon paper and thermal paper; It can be used for thermal sublimation to prevent printing ink blotting, improve image and contrast, and improve spot focus and color clarity.

개인 위생용 용도는, 예를 들면, 약학 또는 개인 위생 분야에서의 충전재 또는 증점제로서의 본 발명에 따르는 실리카의 용도를 의미하는 것으로 여겨진다.Personal hygiene applications are meant to mean the use of the silicas according to the invention, for example, as fillers or thickeners in the field of pharmacy or personal hygiene.

본 발명에 따르는 실리카는 임의로 화학식 I 내지 III의 실란 또는 유기 실란에 의해 개질될 수 있다.Silicas according to the invention may optionally be modified by silanes of the formulas (I) to (III) or organic silanes.

[화학식 I][Formula I]

[SiR1 n(RO)r(Alk)m(Ar)p]q[B][SiR 1 n (RO) r (Alk) m (Ar) p ] q [B]

[화학식 II][Formula II]

SiR1 n(RO)3-n(알킬)SiR 1 n (RO) 3-n (alkyl)

[화학식 III][Formula III]

SiR1 n(RO)3-n(알케닐) SiR 1 n (RO) 3-n (alkenyl)

위의 화학식 I, 화학식 II 및 화학식 III에서,In the above formulas (I), (II) and (III),

B는 -SCN, -SH, -Cl, -NH2, -OC(O)CHCH2, -OC(O)C(CH3)CH2 (q가 1인 경우) 또는 -Sw- (여기서, w는 2 내지 8의 수이다) (q가 2인 경우)이고, B는 Alk에 화학적으로 결합되며,B is -SCN, -SH, -Cl, -NH 2 , -OC (O) CHCH 2 , -OC (O) C (CH 3 ) CH 2 (when q is 1) or -S w -where w is a number from 2 to 8 (when q is 2), B is chemically bonded to Alk,

R과 R1은 탄소수 2 내지 30의 지방족, 올레핀계, 방향족 또는 아릴 방향족 라디칼이고, R과 R1은 하이드록시, 아미노, 알콜레이트, 시아나이드, 티오시아나이드, 할로겐, 설폰산, 설폰산 에스테르, 티올, 벤조산, 벤조산 에스테르, 카본산, 카본산 에스테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 유기 실란 라디칼에 의해 임의로 치환될 수 있으며, R과 R1은 동일하거나 상이한 라디칼이거나, 동일하거나 상이하게 치환될 수 있고,R and R 1 are aliphatic, olefinic, aromatic or aryl aromatic radicals having 2 to 30 carbon atoms, and R and R 1 are hydroxy, amino, alcoholate, cyanide, thiocyanide, halogen, sulfonic acid, sulfonic acid ester , Thiol, benzoic acid, benzoic acid esters, carbonic acid, carboxylic acid esters, acrylates, methacrylates or organosilane radicals, which may be optionally substituted, and R and R 1 may be the same or different radicals, or may be the same or different. Can,

n은 0, 1 또는 2이며,n is 0, 1 or 2,

Alk는 탄소수 1 내지 6의 2가 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 라디칼이고,Alk is a divalent straight or branched chain hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms,

m은 0 또는 1이며,m is 0 or 1,

Ar은 탄소수 6 내지 12, 바람직하게는 탄소수 6의 아릴 라디칼이고, Ar은 하이드록시, 아미노, 알콜레이트, 시아나이드, 티오시아나이드, 할로겐, 설폰산, 설폰산 에스테르, 티올, 벤조산, 벤조산 에스테르, 카본산, 카본산 에스테르 또는 유기 실란 라디칼에 의해 치환될 수 있으며,Ar is an aryl radical having 6 to 12 carbon atoms, preferably 6 carbon atoms, Ar is hydroxy, amino, alcoholate, cyanide, thiocyanide, halogen, sulfonic acid, sulfonic acid ester, thiol, benzoic acid, benzoic acid ester, May be substituted by carboxylic acid, carboxylic acid ester or organosilane radicals,

p는 0 또는 1이고, 단 p와 n은 동시에 0이 아니며,p is 0 or 1, provided that p and n are not 0 at the same time,

q는 1 또는 2이고,q is 1 or 2,

r은 1, 2 또는 3이고, 단 r + n + m + p = 4이며,r is 1, 2 or 3, provided that r + n + m + p = 4,

알킬은 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 1가 직쇄 또는 측쇄 포화 탄화수소 라디칼이고,Alkyl is a monovalent straight or branched chain saturated hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms,

알케닐은 탄소수 2 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 1가 직쇄 또는 측쇄 불포화 탄화수소 라디칼이다.Alkenyl is a monovalent straight or branched chain unsaturated hydrocarbon radical having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms.

또한, 본 발명에 따르는 실리카는 SiR2 4 - nXn (여기서, n = 1, 2 또는 3이다), [SiR2 xXyO]z (여기서, 0 ≤x ≤2이고, 0 ≤y ≤2이며, 3 ≤z ≤10이고, x + y = 2이다), [SiR2 xXyN]z (여기서, 0 ≤x ≤2이고, 0 ≤y ≤2이며, 3 ≤z ≤10이고, x + y = 2이다), SiR2 nXmOSiR2 oXp (여기서, 0 ≤n ≤3이고, 0 ≤m ≤3이며, 0 ≤o ≤3이고, 0 ≤p ≤3이며, n + m = 3이고, o + p = 3이다), SiR2 nXmNSiR2 oXp (여기서, 0 ≤n ≤3이고, 0 ≤m ≤3이며, 0 ≤o ≤3이고, 0 ≤p ≤3이며, n + m = 3이고, o + p = 3이다) 및 SiR2 nXm[SiR2 xXyO]zSiR2 oXp (여기서, 0 ≤n ≤3이고, 0 ≤m ≤3이며, 0 ≤x ≤2이고, 0 ≤y ≤2이며, 0 ≤o ≤3이고, 0 ≤p ≤3이며, 1 ≤z ≤10000이고, n + m = 3이며, x + y = 2이고, o + p = 3이다)의 조성을 갖는 유기규소 화합물에 의해 개질될 수 있다. 이들 화합물은 직쇄, 사이클릭 및 측쇄 실란, 실라잔 및 실록산 화합물일 수 있다. R2는 탄소수 1 내지 20의 알킬 및/또는 아릴 라디칼이며, R2는 하이드록시 그룹, 아미노 그룹, 폴리에테르 (예: 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드) 및 할로게나이드 그룹 (예: 플루오라이드)과 같은 관능 그룹에 의해 치환될 수 있다. 또한, R2는 알콕시, 알케닐, 알키닐 및 아릴 그룹과 같은 그룹 및 아황산 그룹을 함유할 수 있다. X는 실란올, 아미노, 티올, 할로게나이드, 알콕시, 알케닐 및 하이드라이드 그룹과 같은 반응성 그룹일 수 있다.In addition, the silica according to the invention is SiR 2 4 - n X n (Where n = 1, 2 or 3), [SiR 2 x X y O] z (where 0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 2, 3 ≦ z ≦ 10, and x + y = 2), [SiR 2 x X y N] z (where 0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 2, 3 ≦ z ≦ 10 and x + y = 2), SiR 2 n X m OSiR 2 o X p (Where 0 ≦ n ≦ 3, 0 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ o ≦ 3, 0 ≦ p ≦ 3, n + m = 3 and o + p = 3), SiR 2 n X m NSiR 2 o X p (Where 0 ≦ n ≦ 3, 0 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ o ≦ 3, 0 ≦ p ≦ 3, n + m = 3 and o + p = 3) and SiR 2 n X m [SiR 2 x X y O] z SiR 2 o X p where 0 ≦ n ≦ 3, 0 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 2, and 0 ≦ o ≦ 3, 0 ≦ p ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 10000, n + m = 3, x + y = 2, o + p = 3, and the like. . These compounds may be straight, cyclic and branched silanes, silazanes and siloxane compounds. R 2 is an alkyl and / or aryl radical having 1 to 20 carbon atoms, R 2 is a hydroxy group, an amino group, a polyether (e.g. ethylene oxide and / or propylene oxide) and a halogenide group (e.g. fluoride) It may be substituted by a functional group such as. R 2 may also contain groups such as alkoxy, alkenyl, alkynyl and aryl groups and sulfite groups. X may be a reactive group such as silanol, amino, thiol, halogenide, alkoxy, alkenyl and hydride groups.

SiR2 nXm[SiR2 xXyO]zSiR2 oXp (여기서, 0 ≤n ≤3이고, 0 ≤m ≤3이며, 0 ≤x ≤2이고, 0 ≤y ≤2이며, 0 ≤o ≤3이고, 0 ≤p ≤3이며, 1 ≤z ≤10000이고, n + m = 3이며, x + y = 2이고, o + p = 3이다)의 조성을 갖는 직쇄 폴리실록산이 바람직하게 사용되며, 이때 R2는 바람직하게는 메틸로 표시된다.SiR 2 n X m [SiR 2 x X y O] z SiR 2 o X p (where 0 ≦ n ≦ 3, 0 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 2, Linear polysiloxanes having a composition of 0 ≦ o ≦ 3, 0 ≦ p ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 10000, n + m = 3, x + y = 2, and o + p = 3). Where R 2 is preferably represented by methyl.

SiR2 nXm[SiR2 xXyO]zSiR2 oXp (여기서, 0 ≤n ≤3이고, 0 ≤m ≤1이며, 0 ≤x ≤2이고, 0 ≤y ≤2이며, 0 ≤o ≤3이고, 0 ≤p ≤1이며, 1 ≤z ≤1000이고, n + m = 3이며, x + y = 2이고, o + p = 3이다)의 조성을 갖는 폴리실록산이 특히 바람직하게 사용되며, 이때 R2는 바람직하게는 메틸로 표시된다.SiR 2 n X m [SiR 2 x X y O] z SiR 2 o X p (where 0 ≦ n ≦ 3, 0 ≦ m ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 2, Particularly preferred are polysiloxanes having a composition of 0 ≦ o ≦ 3, 0 ≦ p ≦ 1, 1 ≦ z ≦ 1000, n + m = 3, x + y = 2, and o + p = 3). Where R 2 is preferably represented by methyl.

임의로 과립화된 침강 실리카, 비과립화 침강 실리카, 분쇄된 침강 실리카 및/또는 분쇄되지 않은 침강 실리카는, 침강 실리카 100부에 대해 0.5 내지 50부, 특히 침강 실리카 100부에 대해 1 내지 15부로 혼합된 유기 실란에 의해 개질되며, 이에 따라 침강 실리카와 유기 실란과의 반응은 이들 혼합물의 생성 동안 (동일 반응계에서) 또는 혼합물 생성 반응계 밖에서 혼합물을 분무하고 후속적으로 템퍼링 (tempering)함으로써, 또는 유기 실란과 실리카 현탁액을 혼합한 후에 후속적으로 건조시키고 템퍼링시킴으로써 (예: 독일 특허공보 제3 437 473호 및 독일 특허공보 제19 609 619호에 따르는 방법), 또는 독일 특허공보 제19 609 619호 또는 독일 특허원 제40 04 781호에 기재된 방법에 따라 수행된다.Optionally granulated precipitated silica, non-granulated precipitated silica, ground precipitated silica and / or unpulverized precipitated silica are mixed in 0.5 to 50 parts for 100 parts of precipitated silica, in particular 1 to 15 parts for 100 parts of precipitated silica And the reaction of the precipitated silica with the organic silane can be effected by spraying and subsequently tempering the mixture during the production of these mixtures (in the same reaction system) or outside the mixture production reaction system, or by organosilanes. By mixing the silica suspension with subsequent drying and tempering (e.g., according to German Patent No. 3 437 473 and German Patent Publication No. 19 609 619), or German Patent Publication No. 19 609 619 or Germany It is carried out according to the method described in patent application No. 40 04 781.

한편으로는 실란올 그룹을 함유하는 충전재에 커플링되고 다른 한편으로는 중합체에 커플링되는 효과를 가질 수 있는 모든 2관능성 실란은 기본적으로 유기규소 화합물로 적합하다. 유기규소 화합물의 일반적인 양은 침강 실리카의 총량에 대해 1 내지 10 중량%이다.All difunctional silanes, which may have the effect of coupling to the filler containing silanol groups on the one hand and coupling to the polymer on the other hand, are basically suitable as organosilicon compounds. Typical amounts of organosilicon compounds are 1 to 10% by weight relative to the total amount of precipitated silica.

이들 유기규소 화합물의 예는 다음과 같다: 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설판, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설판, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란. 다른 유기규소 화합물이 국제 공개특허공보 제WO 99/09036호, 유럽 특허공보 제1 108 231호, 독일 특허공보 제10 137 809호, 독일 특허공보 제10 163 945호 및 독일 특허공보 제10 223 658호에 기재되어 있다. Examples of these organosilicon compounds are as follows: bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfane, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3 -Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane. Other organosilicon compounds are disclosed in WO 99/09036, European Patent Publication No. 1 108 231, German Patent Publication No. 10 137 809, German Patent Publication No. 10 163 945 and German Patent Publication No. 10 223 658 It is described in the issue.

본 발명의 바람직한 양태에서, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설판을 실란으로서 사용할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfane can be used as the silane.

본 발명에 따르는 실리카를 분말, 구형 제품 또는 과립으로서, 실란 개질하에 또는 실란의 개질없이, 고무 100부에 대해 5 내지 200부의 양으로, 탄성중합체 혼합물, 타이어 혼합물 또는 가황성 고무 혼합물에 강화용 충전재로서 혼합할 수 있다. 본 발명에서, 고무와 탄성 중합체 혼합물은 동일한 것으로 간주되어야 한다.Reinforcing fillers for elastomers, tire mixtures or vulcanizable rubber mixtures in the form of powders, spherical products or granules, according to the invention, in amounts of 5 to 200 parts per 100 parts of rubber, with or without silane modification. Can be mixed as. In the present invention, the rubber and elastomer mixture should be considered identical.

충전재로서의 위에서 언급한 유기 실란과 함께, 본 발명에 따르는 실리카만을 함유하는 혼합물과는 별개로, 탄성중합체 및 고무 혼합물은 1개 또는 몇개 이상 또는 이하의 강호용 충전재로 추가로 충전될 수 있다.Apart from the mixtures containing only silica according to the invention, together with the above-mentioned organosilanes as fillers, the elastomer and rubber mixtures can be further filled with one or several or more or less strong fillers.

또한, 다음의 물질들을 충전재로 사용할 수 있다:In addition, the following materials can be used as fillers:

-. 카본 블랙: 여기서 사용되는 카본 블랙은 램프 블랙, 로 (furnace) 또는 가스 블랙 공정에 따라 생성되고, BET 표면적은 20 내지 200㎡/g이다 (예: SAF, ISAF, HSAF, HAF, FEF 또는 GPF 카본 블랙). 또한, 카본 블랙은 헤테로원자 (예: 규소)를 함유할 수 있다.-. Carbon Black: The carbon black used here is produced according to the lamp black, furnace or gas black process and has a BET surface area of 20 to 200 m 2 / g (eg SAF, ISAF, HSAF, HAF, FEF or GPF carbon). black). Carbon black may also contain heteroatoms such as silicon.

-. 고분산성 발열 실리카는, 예를 들면, 규소 할로게나이드의 불꽃 가수분해를 통해 생성된다. 또한, 실리카는 다른 금속 산화물 (예: Al, Mg, Ca, Ba, Zn 및 티탄 산화물)과 혼합된 산화물로 존재할 수 있다.-. Highly dispersible pyrogenic silica is produced, for example, via flame hydrolysis of silicon halogenide. In addition, the silica may be present as an oxide mixed with other metal oxides (eg Al, Mg, Ca, Ba, Zn and titanium oxides).

-. 다른 시판용 실리카.-. Other commercially available silicas.

-. BET 표면적이 20 내지 400 ㎡/g이고 기본 입자 직경이 10 내지 400 ㎚인, 규산알루미늄, 알칼리 토금속 규산염 (예: 규산마그네슘 또는 규산칼슘)과 같은 합성 규산염.-. Synthetic silicates such as aluminum silicate, alkaline earth metal silicates (eg magnesium silicate or calcium silicate) having a BET surface area of 20 to 400 m 2 / g and a basic particle diameter of 10 to 400 nm.

-. 합성 또는 천연 산화알루미늄 및 수산화알루미늄.-. Synthetic or natural aluminum oxide and aluminum hydroxide.

-. 천연 규산염 (예: 카올린) 및 기타 천연으로 존재하는 이산화규소 화합물.-. Natural silicates (eg kaolin) and other naturally occurring silicon dioxide compounds.

-. 유리 섬유 및 유리 섬유 제품 (예: 매트, 스트랜드) 또는 미세유리구.-. Glass fibers and glass fiber products (eg mats, strands) or microglass spheres.

-. 전분 및 개질된 전분 형태.-. Starch and modified starch forms.

-. 천연 충전재 (예: 점토 및 규산질 백악).-. Natural fillers such as clay and siliceous chalk.

여기서, 유기 실란의 계량시 블렌딩 비는 가공된 고무 화합물에서 성취되는 물성에 따라 조정된다. 본 발명에 따르는 실리카와 위에서 언급한 다른 충전재 (또한 혼합물로서)의 비는 5 내지 95 %로 예상되며, 또한 당해 범위 내에서 실현된다.Here, the blending ratio in the metering of the organic silane is adjusted according to the physical properties achieved in the processed rubber compound. The ratio of the silica according to the invention and the other fillers (also as mixtures) mentioned above is expected to be from 5 to 95% and is also realized within this range.

본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 필요한 경우, 고무 100 중량부에 대해 각각 카본 블랙 0 내지 100 중량부 및 유기규소 화합물 1 내지 10 중량부와 함께, 본 발명에 따르는 실리카로 전적으로 또는 부분적으로 이루어진 실리카 10 내지 150 중량부를 혼합물을 제조하는 데 사용할 수 있다.In a particularly preferred embodiment of the invention, if necessary, silica 10 consisting entirely or partly of silica according to the invention together with 0 to 100 parts by weight of carbon black and 1 to 10 parts by weight of organosilicon compounds, respectively, relative to 100 parts by weight of rubber To 150 parts by weight can be used to prepare the mixture.

본 발명에 따르는 실리카, 유기 실란 및 다른 충전재와는 별개로, 탄성중합체는 또 다른 중요한 고무 혼합물 성분을 형성한다. 이들은 단일 중합체로서 또는 다른 고무, 예를 들면, 천연 고무, 폴리부타디엔 (BR), 폴리이소프렌 (IR), 특히 용매 중합 공정에 의해 제조되고 스티렌 함량이 1 내지 60 중량%, 바람직하게는 2 내지 50 중량%인 스티렌/부타디엔 공중합체 (SBR), 부틸 고무, 이소부틸렌/이소프렌 공중합체 (IIR), 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%인 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체 (NBR), 부분적으로 수소화되거나 완전히 수소화된 NBR 고무 (HNBR), 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체 (EPDM) 및 이들 고무의 혼합물과의 블렌드로서, 오일첨가 (oil-extended)되거나 오일첨가되지 않은 천연 탄성중합체 및 합성 탄성중합체를 포함할 수 있다. 다음의 추가의 고무들 또한 위에서 언급한 고무와의 고무 혼합물로서 고려된다: 카복실 고무, 에폭시드 고무, 트랜스-폴리펜테나머, 할로겐화 부틸 고무; 2-클로로부타디엔, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 프로필렌 공중합체로부터의 고무; 및 임의로, 천연 고무의 화학적 유도체 및 개질된 천연 고무. 바람직한 합성 고무는, 예를 들면, 문헌 [참조: W. Hofmann, "Kautschktechnologie", Genter Verlag, Stuttgart 1980]에 기재된 것이다. 본 발명에 따르는 타이어를 제조하기 위해, 특히, 유리 전이온도가 -50℃ 이상인 음이온 중합된 L-SBR 고무 (용매: SBR) 및 이의 디엔 고무와의 혼합물이 유리하다. Apart from silica, organosilanes and other fillers according to the invention, the elastomer forms another important rubber mixture component. They are prepared as homopolymers or by other rubbers such as natural rubber, polybutadiene (BR), polyisoprene (IR), in particular solvent polymerization processes and have a styrene content of 1 to 60% by weight, preferably 2 to 50 Styrene / butadiene copolymer (SBR), butyl rubber, isobutylene / isoprene copolymer (IIR) in weight percent, butadiene / acrylo in acrylonitrile content of 5 to 60 weight percent, preferably 10 to 50 weight percent As a blend with nitrile copolymer (NBR), partially hydrogenated or fully hydrogenated NBR rubber (HNBR), ethylene / propylene / diene copolymer (EPDM) and mixtures of these rubbers, oil-extended or oiled Natural elastomers and synthetic elastomers. The following additional rubbers are also contemplated as rubber mixtures with the abovementioned rubbers: carboxyl rubbers, epoxide rubbers, trans-polypentenamers, halogenated butyl rubbers; Rubber from 2-chlorobutadiene, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene propylene copolymer; And optionally, chemical derivatives of natural rubber and modified natural rubber. Preferred synthetic rubbers are described, for example, in W. Hofmann, "Kautschktechnologie", Genter Verlag, Stuttgart 1980. In order to produce the tires according to the invention, in particular, anionic polymerized L-SBR rubbers (solvent: SBR) having a glass transition temperature of at least -50 ° C and mixtures thereof with diene rubbers are advantageous.

실란을 함유하거나 함유하지 않은 본 발명에 따르는 실리카는 모든 고무 용도에, 예를 들면, 성형체, 타이어, 타이어 트레드, 컨베이어 벨트, 밀봉제, V-벨트, 호스, 신발 밑창, 케이블 외장, 롤러 커버링, 댐핑 소자 등에 사용할 수 있다.Silicas according to the invention with or without silanes are suitable for all rubber applications, for example molded articles, tires, tire treads, conveyor belts, sealants, V-belts, hoses, shoe soles, cable sheaths, roller coverings, It can be used for damping elements and the like.

이들 실리카의 혼입 및 이들 실리카를 함유하는 혼합물의 제조는 일반적으로 고무 산업에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해, 즉 밀폐된 혼합기 또는 개방된 롤 밀에서, 바람직하게는 80 내지 200 ℃의 온도에서 수행한다. 실리카는 분말, 구형 제품 또는 과립으로서 가할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 실리카는 알려진 백색 충전재와 상이하지 않다.The incorporation of these silicas and the preparation of mixtures containing these silicas are generally carried out by methods commonly used in the rubber industry, ie in closed mixers or open roll mills, preferably at temperatures of 80 to 200 ° C. . Silica can be added as a powder, spherical product or granules. In addition, the silica according to the invention is not different from known white fillers.

본 발명에 따르는 고무 가황물은 통상의 용량으로 다른 고무 조제, 예를 들면, 반응 촉진제, 에이징 방지물질, 열안정화제, 광차단제, 산화 방지제, 가공 조제, 가소제, 전착제, 발포제, 착색제, 안료, 왁스, 증량제, 유기산, 지연제, 금속 산화물 및 활성화제 (예: 트리에탄올아민, 폴리에틸렌 글리콜, 헥산트리올)를 함유할 수 있다. 이들 화합물은 고무 산업에 알려져 있다.The rubber vulcanizates according to the present invention can be used in conventional dosages such as other rubber aids, such as reaction promoters, anti-aging agents, heat stabilizers, light blockers, antioxidants, processing aids, plasticizers, electrodeposition agents, foaming agents, colorants, pigments, Waxes, extenders, organic acids, retardants, metal oxides and activators such as triethanolamine, polyethylene glycol, hexanetriol. These compounds are known in the rubber industry.

고무 조제는 알려진 양으로 사용할 수 있으며, 특히 특별한 용도에 따라 조정할 수 있다. 일반적인 양은, 예를 들면, 고무에 대해 0.1 내지 50 중량%이다. 황 또는 황 공여 물질을 가황제로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 고무 혼합물은 가황 촉진제를 함유할 수 있다. 적합한 주요 촉진제의 예에는 0.5 내지 3 중량%가 첨가되는 머캅토벤즈티아졸, 설펜아미드, 티우람, 디티오카바메이트가 있다. 공촉진제의 예에는 0.5 내지 5 중량%가 첨가되는 구아니딘, 티오우레아 및 티오카보네이트가 있다. 황은 일반적으로 고무에 대해 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 3 중량%의 양으로 사용할 수 있다.Rubber preparations can be used in known amounts, and in particular can be adjusted according to the particular application. Typical amounts are, for example, from 0.1 to 50% by weight relative to the rubber. Sulfur or sulfur donor materials can be used as vulcanizing agents. The rubber mixtures according to the invention may also contain vulcanization accelerators. Examples of suitable main promoters are mercaptobenzthiazole, sulfenamide, thiuram, dithiocarbamate to which 0.5 to 3% by weight is added. Examples of co-promoter include guanidine, thiourea and thiocarbonate to which 0.5 to 5% by weight is added. Sulfur can generally be used in amounts of 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 3% by weight relative to the rubber.

본 발명에 따르는 실리카는 과산화적으로 뿐만 아니라 촉진제 및/또는 황에 의해 경화될 수 있는 고무에 사용될 수 있다. The silicas according to the invention can be used in rubbers which can be cured not only by peroxidation but also by accelerators and / or sulfur.

본 발명에 따르는 고무 혼합물의 가황은, 필요한 경우, 압력 10 내지 200 bar 하에 100 내지 200 ℃, 바람직하게는 130 내지 180 ℃에서 수행할 수 있다. 고무는 롤링 밀, 밀폐 혼합기 및 혼합기-압출기와 같은 알려진 혼합 장비에서 (적용 가능한 경우) 충전재, 고무 조제 및 유기규소 화합물과 혼합될 수 있다.
The vulcanization of the rubber mixtures according to the invention can, if necessary, be carried out at 100 to 200 ° C, preferably 130 to 180 ° C under pressure 10 to 200 bar. The rubber can be mixed with fillers, rubber aids and organosilicon compounds (if applicable) in known mixing equipment such as rolling mills, hermetic mixers and mixer-extruders.

본 발명에 따르는 실리카를 충전재로 사용하는 경우의 상당히 감소된 이력현상도 표면적에 대한 요건을 충족시키는 효과를 제공하며, 이는 카본 블랙에 의해서는 높은 이력현상에 기인하여 달성할 수 없었던 것으로서, 구름 저항을 개선시키는 효과를 제공한다.Significantly reduced hysteresis with the use of silica according to the invention also provides the effect of meeting the requirements for surface area, which was not achievable due to the high hysteresis by carbon black and thus rolling resistance. To improve the effect.

본 발명에 따르는 표면적이 넓은 고분산성 실리카는, 보다 높은 CTAB 표면적으로 인하여 내마모성이 향상된 고무 가황물을 제공한다는 이점이 있다. 또한, 건식 처리는 0 ℃와 60 ℃에서 보다 큰 동력학적 강성으로 인하여 향상되며, 감소된 tan δ값 (60 ℃)으로 표시되는 구름 저항은 감소된다. 카본 블랙과 유사하게, 본 발명에 따르는 표면적이 넓은 고분산성 실리카를 사용하는 경우, 향상된 컷 앤드 칩 (cut & chip) 거동 및 청킹 거동이 성취되며, 이에 대한 정의 및 다른 양태는 문헌을 참조한다 [참조: "New insights into the tear mechanism": 이는 함부르그에서 개최된 Tire Tech 2003에서 Dr. W. Niedermeier에 의해 발표되었다].The highly dispersible silica having a large surface area according to the invention has the advantage of providing rubber vulcanizates with improved wear resistance due to higher CTAB surface area. In addition, dry treatment is improved due to greater kinetic stiffness at 0 ° C. and 60 ° C., and rolling resistance, represented by a reduced tan δ value (60 ° C.), is reduced. Similar to carbon black, when using a high surface area highly dispersible silica according to the present invention, improved cut and chip behavior and chunking behavior is achieved, see definitions and other aspects of the literature [ See also: "New insights into the tear mechanism": This is what Dr. Tire Tech 2003 held in Hamburg. Published by W. Niedermeier].

이미 알려진 실리카를 함유하는 유사한 고무 혼합물과 비교하여, 향상된 낮은 구름 저항, 향상된 습식 및 건식 견인력 물성과 양호한 내마모성을 갖는 본 발명에 따르는 고무 혼합물이 타이어 트레드의 제조에 적합하다. 감소된 구름 저항, 양호한 내마모성 및 개선된 컷 앤드 칩 거동과 청킹 거동을 갖는 이들 트레드 혼합물은 고속 승용차 및 모터 사이클 타이어에 적합할 뿐만 아니라 다목적 차량용 타이어에도 적합하다.Compared to similar rubber mixtures containing silica already known, the rubber mixtures according to the invention with improved low rolling resistance, improved wet and dry traction properties and good wear resistance are suitable for the production of tire treads. These tread mixtures with reduced rolling resistance, good wear resistance and improved cut and chip behavior and chunking behavior are not only suitable for high speed passenger car and motorcycle tires, but also for general purpose tires.

또한, 유기규소 화합물을 첨가하지 않고 통상의 트레드 카본 블랙과의 혼합물인 본 발명에 따르는 실리카는 건설 기계, 농업용 기계 및 채광 차량용 타이어의 컷 앤드 칩 거동을 향상시키는 데 적합하다.In addition, the silica according to the invention, which is a mixture with conventional tread carbon black without the addition of organosilicon compounds, is suitable for improving the cut and chip behavior of tires for construction machinery, agricultural machinery and mining vehicles.

중합체 혼합물에서 양호한 일련의 값들을 성취하기 위해, 매트릭스, 중합체 속에서의 침강 실리카의 분산성이 매우 결정적이다. 이는 WK 계수에 의해 예측할 수 있다.
In order to achieve a good series of values in the polymer mixture, the dispersibility of the precipitated silica in the matrix, polymer is very critical. This can be predicted by the WK coefficients.

도 1은 WK 계수의 산출에 필요한 값의 도식도이다.
도 1의 곡선은 1.0 내지 100 ㎛에서의 입자 크기 분포의 최대값 및 1.0 ㎛ 미만에서의 입자 크기 분포의 또 다른 최대값을 나타낸다. 1.0 내지 100 ㎛의 범위에서, 피크는 초음파 처리후 분해되지 않은 실리카 입자의 비율을 나타낸다. 이들 상당히 굵은 입자는 고무 혼합물에 불량하게 분산된다. 1.0 ㎛ 미만의 범위에서, 훨씬 작은 입자 크기를 갖는 제 2 피크는 초음파 처리 과정에서 분쇄된 실리카 입자의 비율을 나타낸다. 이들 매우 작은 입자는 고무 혼합물에 매우 양호하게 분산된다.
여기서, WK 계수는 분해된 입자의 피크치 (A) [이의 최대치는 1.0 ㎛ 미만의 범위(A')이다]에 대한 분해되지 않은 입자의 피크치 (B) [이의 최대치는 1.0 내지 100 ㎛의 범위(B')이다]의 비이다.
따라서, WK 계수는 침강 실리카의 "분해성" (분산성)에 대한 척도이다. 침강 실리카는 모두 보다 용이하게 분산될 수 있으며, 즉 WK 계수가 보다 작으면 침강 실리카가 고무로 혼입되는 경우에 입자가 더 많이 분해된다.
본 발명에 따르는 실리카의 WK 계수는 3.4 이하이고, 바람직하게는 3.0 이하이며, 특히 바람직하게는 2.5 이하이다. 알려진 침강 실리카는 코울터 (Coulter) LS 230으로 측정하는 경우에 다른 WK 계수 및 다른 입자 크기 분포의 최대치를 갖기 때문에, 덜 분산성이다.
1 is a schematic diagram of values necessary for calculating the WK coefficients.
The curve in FIG. 1 shows the maximum of the particle size distribution at 1.0 to 100 μm and another maximum of the particle size distribution at less than 1.0 μm. In the range of 1.0 to 100 μm, the peak represents the proportion of silica particles that did not degrade after sonication. These fairly coarse particles are poorly dispersed in the rubber mixture. In the range of less than 1.0 μm, the second peak with a much smaller particle size represents the proportion of silica particles crushed during the sonication process. These very small particles disperse very well in the rubber mixture.
Here, the WK coefficient is the peak value (B) of the undecomposed particles relative to the peak value (A) of the decomposed particles, the maximum value of which is in the range (A ') of less than 1.0 μm, the maximum value of which is in the range of 1.0 to 100 μm ( B ').
Thus, the WK coefficient is a measure of the "degradability" (dispersibility) of the precipitated silica. Precipitated silica can all be more easily dispersed, i.e., a smaller WK coefficient results in more decomposition of the particles when the precipitated silica is incorporated into the rubber.
The WK coefficient of the silica according to the invention is 3.4 or less, preferably 3.0 or less, particularly preferably 2.5 or less. Known precipitated silica is less dispersible because it has different WK coefficients and maximums of different particle size distributions as measured by Coulter LS 230.

본 발명에 따르는 침강 실리카의 물리화학적 데이터를 다음의 방법으로 측정한다.The physicochemical data of the precipitated silica according to the invention is measured by the following method.

실리카의 습기 측정Moisture Measurement of Silica

ISO 787-2를 근거로 하는 본 방법에 따라, 실리카의 휘발성 분획 (이하, 간단히 "습기"라고 함)을 105 ℃에서 2시간 동안 건조시킨 후에 측정한다. 이러한 건조 손실은 주로 물 습기를 포함한다.According to the present method based on ISO 787-2, the volatile fraction of silica (hereinafter simply referred to as “wet”) is measured after drying at 105 ° C. for 2 hours. This drying loss mainly includes water moisture.

실행Execution

그라운드 유리 커버를 갖는 건조 칭량병 (직경 8 cm, 높이 3 cm) 속에서, 분상의 구형 또는 과립 실리카 10 g을 0.1 mg (칭량된 시료 E)으로 정밀하게 칭량한다. 칭량병의 커버를 개봉한 채로 시료를 건조 캐비넷 속에서 105 ±2 ℃에서 2시간 동안 건조시킨다. 칭량병을 닫고, 데시케이터 속에서 실리카겔을 건조제로 사용하여 실온으로 냉각시킨다. 칭량된 분획 A의 중량을 측정한다. 수분 (%)은 식 [(E(g) - A(g)) ×100 %]/[E(g)]으로 결정한다.In a dry weighing bottle (8 cm in diameter, 3 cm in height) with a ground glass cover, 10 g of powdery spherical or granular silica is precisely weighed to 0.1 mg (weighed sample E). With the cover of the weighing bottle open, the sample is dried in a drying cabinet at 105 ± 2 ° C for 2 hours. The weighing bottle is closed and cooled to room temperature using silica gel as desiccant in the desiccator. The weight of the weighed fraction A is measured. The moisture (%) is determined by the formula [(E (g)-A (g)) x 100%] / [E (g)].

실리카의 Silica 개질된Modified 시어즈Sears 수 측정 Can measure

유리 하이드록실 그룹의 수를 측정하는 것과 같이, 실리카를 수산화칼륨 용액을 사용하여 pH 6 내지 9로 적정함으로써, 개질된 시어즈 수 (이하, 시어즈 수 V2라고 함)를 측정할 수 있다. 다음의 화학 반응에 의해 측정방법의 기본이 형성되며, 여기서, "Si"-OH는 실리카의 실란올 그룹을 나타내는 기호이다.As with measuring the number of free hydroxyl groups, the modified Sears number (hereinafter referred to as Sears number V 2 ) can be determined by titrating the silica to pH 6-9 using potassium hydroxide solution. The basis of the measuring method is formed by the following chemical reaction, where "Si" -OH is a symbol representing the silanol group of silica.

"Si"-OH + NaCl ⇒ "Si"-ONa + HCl"Si" -OH + NaCl ⇒ "Si" -ONa + HCl

HCl + KOH ⇒ KCl + H20HCl + KOH ⇒ KCl + H 2 0

실행Execution

수분이 5 ±1 %인 분상의 구형 또는 과립 실리카 10.00 g을 IKA M 20 유니버셜 밀 (IKA M 20 universal mill) (550 W; 20,000 rpm)에서 60초 동안 분쇄한다. 필요한 경우, 초기 물질의 수분 함량을 105 ℃ 건조 캐비넷에서 조절하거나 균일한 가습에 의해 조절해야 한다. 이에 따라 처리한 실리카 2.50 g을 실온에서 250 ㎖ 적정 용기에서 칭량하고, 시약 등급 메탄올 60.0 ㎖와 혼합한다. 시료를 완전히 분산시킨 후에 탈이온수 40.0 ㎖를 가하고, 이들을 모두 Ultra Turrax T 25 (KV-18 G 교반기 축, 직경 18 mm)를 사용하여 30초 동안 속력 18,000 rpm으로 분산시킨다. 현탁액 중에서 용기 가장자리와 교반기에 부착된 시료 입자를 탈이온수 100 ㎖로 세정하고, 항온 수조에서 25 ℃로 템퍼링시킨다. 실온에서 pH 미터 [니크(Knick) 제조, 온도 센서가 장착된 766 Calimatic pH 미터 타입] 및 pH 전극 [쇼트(Schott)에서 제조한 단일 막대 (single-rod) 측정 쇄, N7680 타입]을 완충액 (pH 7.00 및 9.00)을 사용하여 보정한다. 우선, 25 ℃에서 현탁액의 출발 pH 값을 pH 미터로 측정한 후에, 결과에 따라, 수산화칼륨 용액 (0.1 mol/ℓ) 또는 염산 용액 (0.1 mol/ℓ)에 의해 pH 6.00으로 조절한다. pH 6.00까지의 KOH 용액 또는 HCl 용액의 소비량 (㎖)이 V1'에 해당한다. 이어서, 염화나트륨 용액 20.0 ㎖ (시약 등급 NaCl 250.00 g: 탈이온수로 1 ℓ까지 충전시킴)를 가한다. KOH 0.1 mol/ℓ를 사용하여 pH 9.00으로 적정을 지속한다. pH 9.00까지의 KOH 용액의 소비량 (㎖)이 V2'에 해당한다. 이어서, 용적 V1' 또는 V2'를 우선 이론적으로 칭량된 샘플 1 g으로 표준화시키고, 5배로 증량하여, V1 및 시어수 V2 [단위: ㎖/(5g)]를 제조한다.10.00 g of powdered spherical or granular silica with 5 ± 1% of moisture is ground in an IKA M 20 universal mill (550 W; 20,000 rpm) for 60 seconds. If necessary, the moisture content of the initial material should be adjusted in a 105 ° C. drying cabinet or by uniform humidification. 2.50 g of the silica thus treated are weighed in a 250 ml titration vessel at room temperature and mixed with 60.0 ml of reagent grade methanol. After fully dispersing the sample, 40.0 mL of deionized water is added and they are all dispersed at 18,000 rpm for 30 seconds using Ultra Turrax T 25 (KV-18 G stirrer shaft, 18 mm diameter). Sample particles adhering to the vessel edge and stirrer in suspension are washed with 100 ml of deionized water and tempered to 25 ° C. in a constant temperature water bath. At room temperature, the pH meter (manufactured by Knick, 766 Calimatic pH meter type with temperature sensor) and pH electrode [single-rod measuring chain made by Schott, type N7680] were buffered (pH 7.00 and 9.00). First, the starting pH value of the suspension at 25 ° C. is measured with a pH meter and, according to the result, is adjusted to pH 6.00 by potassium hydroxide solution (0.1 mol / L) or hydrochloric acid solution (0.1 mol / L). The consumption (mL) of KOH solution or HCl solution up to pH 6.00 corresponds to V 1 '. Then 20.0 mL of sodium chloride solution (250.00 g of reagent grade NaCl: charged to 1 L with deionized water) is added. The titration is continued to pH 9.00 with 0.1 mol / l KOH. The consumption (mL) of KOH solution up to pH 9.00 corresponds to V 2 '. The volume V 1 ′ or V 2 ′ is then first normalized to 1 g of theoretically weighed sample and multiplied by 5 times to yield V 1 and shea number V 2. [Unit: ml / (5 g)] is prepared.

BETBET 표면적의Surface area 측정 Measure

분상의 구형 또는 과립 실리카의 특정 질소 표면적 (이하, BET 표면적)을 면적기 (Strohlein, JUWE)를 사용하여 ISO 5794-1/Annex D에 따라 측정한다.The specific nitrogen surface area (hereinafter BET surface area) of the powdery spherical or granular silica is measured according to ISO 5794-1 / Annex D using an area group (Strohlein, JUWE).

CTABCTAB 표면적의Surface area 측정 Measure

당해 방법은 실리카의 "외부" 표면에 대한 CTAB (N-헥사데실-N,N,N-트리메틸암모늄 브로마이드)의 흡착을 근거로 하며, 이는 ASTM 3765 또는 NFT 45-007 (chapter 5.12.1.3)을 근거로 하여 "고무-유효 표면"으로서 기술되어 있다. CTAB 흡착은 교반하에 초음파 처리하면서 수용액에서 수행한다. 잔류하는 비흡착 CTAB는 적정 장치 (titroprocessor)가 장착된 NDSS (디옥틸 나트륨 설포석시네이트 용액, "에어로졸 OT" 용액)를 사용하는 역적정에 의해 측정하고, 여기서 엔드 포인트는 용액의 최대 불투명도로 제시되고 포토트로드 (phototrode)에 의해 측정한다. CTAB 결정화를 방지하기 위해, 수행되는 모든 작동 과정에서의 온도는 23 내지 25 ℃이다. 역적정은 다음의 반응식을 근거로 한다.The method is based on the adsorption of CTAB (N-hexadecyl-N, N, N-trimethylammonium bromide) to the “external” surface of silica, which is based on ASTM 3765 or NFT 45-007 (chapter 5.12.1.3). It is described on the basis as "rubber-effective surface". CTAB adsorption is carried out in aqueous solution with sonication under stirring. Residual non-adsorbed CTAB is measured by back titration using NDSS (dioctyl sodium sulfosuccinate solution, "Aerosol OT" solution) equipped with a titroprocessor, where the endpoint is the maximum opacity of the solution. Presented and measured by phototrode. In order to prevent CTAB crystallization, the temperature in all operating processes performed is 23-25 ° C. Back titration is based on the following equation.

(C20H37O4)SO3Na + BrN(CH3)3(C16H33) ⇒ (C20H37O4)SO3N(CH3)3(C16H33) + NaBr(C 20 H 37 O 4 ) SO 3 Na + BrN (CH 3 ) 3 (C 16 H 33 ) ⇒ (C 20 H 37 O 4 ) SO 3 N (CH 3 ) 3 (C 16 H 33 ) + NaBr

NDSS CTAB    NDSS CTAB

장치Device

-. pH 전극 [메틀러 (Mettler) 제조: DG 111 타입]과 포토트로드 (메틀러 제조: DP 550 타입)가 모두 장착된 적정 장치 메틀러 톨레도 (METTLER Toledo) [DL 55 타입] 및 적정 장치 메틀러 톨레도 [DL 70 타입]-. Titrator METTLER Toledo [DL 55 type] and titrator METTLER equipped with both pH electrodes [Mettler manufactured: DG 111 type] and phototrod (Mettler manufactured: DP 550 type) Toledo [DL 70 Type]

-. 폴리프로필렌 적정 비이커 100 ㎖-. 100 ml polypropylene titration beaker

-. 리드가 장착된 유리 적정 용기 150 ㎖-. 150 ml glass titration vessel with lid

-. 압력 여과 장치, 함량 100 ㎖-. Pressure filtration device, content 100 ml

-. 셀룰로즈 니트레이트로 제조된 멤브레인 필터 [기공 크기 0.1 ㎛, 47 ㎜ Ø, 예를 들면, 와트만 (Whatman) (등급 번호 7181-004)]-. Membrane filter made of cellulose nitrate [pore size 0.1 μm, 47 mm Ø, for example Whatman (Grade No. 7181-004)]

시약reagent

독일 뒤스부르크에 소재하는 크라프트 (Kraft)에서 제조한 즉시 사용 가능한 CTAB 용액 (탈이온수 중의 0.015 mol/ℓ용액)과 NDSS 용액 (탈이온수 중의 0.00423 mol/ℓ용액) [등급 번호 6056.4700 CTAB 용액 0.015 mol/ℓ; 등급 번호 6057.4700 NDSS 용액 0.00423mol/ℓ]을 구입하며, 이는 25 ℃에서 보관하고 1달 이내에 사용한다.Ready-to-use CTAB solution (0.015 mol / l in deionized water) and NDSS solution (0.00423 mol / l in deionized water) manufactured by Kraft, Duisburg, Germany [Class number 6056.4700 0.015 mol / l ; 0.00423 mol / l of grade number 6057.4700 NDSS solution] is purchased and stored at 25 ° C. and used within one month.

실행Execution

블랭크 적정Blank titration

CTAB 용액 5 ㎖를 적정하기 위한 NDSS 용액의 소비량은 각각의 측정 전에 각각 1 ×일(日)로 시험해야 한다. 이를 위해, 적정을 개시하기 전에 (투명도: 100 %에 해당함) 포토트로드를 1000 ±20 mV로 조절한다. CTAB 용액 5.00 ㎖를 적정 비이커 속에 정확히 피펫팅하고, 탈이온수 50.0 ㎖를 가한다. 교반하면서, 용액이 최대 불투명도를 나타낼 때까지, DL 55 적정 장치를 사용하여, 숙련가에게 알려진 측정법에 따라, NDSS 용액을 사용하여 적정을 수행한다. NDSS 용액의 소비량 VI을 ㎖ 단위로 측정한다. 모든 적정은 3회 측정 방식으로 수행해야 한다.The consumption of NDSS solution to titrate 5 ml of CTAB solution should be tested 1 × day before each measurement. To this end, adjust the photoload to 1000 ± 20 mV before starting the titration (transparency: 100%). 5.00 ml of CTAB solution is correctly pipetted into a titration beaker and 50.0 ml of deionized water is added. While stirring, titration is carried out using a DL 55 titration apparatus using an NDSS solution, according to the measurement known to the skilled person, until the solution exhibits maximum opacity. The consumption V I of the NDSS solution is measured in ml. All titrations should be performed in three measurements.

흡착absorption

수분 함량이 5 ±2 %인 분상의 구형 또는 과립 실리카 10.0 g (필요한 경우, 105 ℃ 건조 캐비넷에서 건조시키거나, 균일한 가습에 의해 수분 함량을 조절한다)을 밀 [크룹스 (Krups) 제조, 모델 KM 75, 제품 번호 2030-70]에서 30초 동안 분쇄한다. 분쇄된 샘플 500.0 ㎎을 자기 교반기가 장착된 150 ㎖ 적정 용기로 정확히 옮기고, CTAB 용액 100.0 ㎖를 정확히 가한다. 적정 용기를 리드로 밀폐하고, 자기 교반기로 15분 동안 교반한다. 소수성 실리카가 완전히 분산될 때까지, Ultra Turrax T 25 교반기 (KV-18G 교반기 축, 직경 18 ㎜)를 사용하여 18,000 rpm에서 최대 1분 동안 소수성 실리카를 교반한다. 적정 용기를 적정 장치 DL 70에 조이고, 현탁액의 pH 값은 KOH (0.1 mol/ℓ)를 사용하여 9 ±0.05로 조절한다. 이어서, 현탁액을 25 ℃ 초음파 배치 [반델린 (Bandelin)에서 제조한 소노랙스 (Sonorex) RK 106 S, 35 ㎑] 속의 적정 용기에서 4분 동안 초음파 처리한다. 이어서, 즉시, 1.2 bar의 질소 압력하에 멤브레인 필터를 통해 압력 여과한다. 첫 과정의 5 ㎖는 버린다.10.0 g of powdery spherical or granular silica with a moisture content of 5 ± 2% (if necessary, dry in a 105 ° C. drying cabinet or adjust the moisture content by uniform humidification) to a mill [Krups, Grind for 30 seconds on Model KM 75, Part No. 2030-70. 500.0 mg of the ground sample is correctly transferred to a 150 ml titration vessel equipped with a magnetic stirrer and 100.0 ml of CTAB solution is correctly added. The titration vessel is sealed with lid and stirred for 15 minutes with a magnetic stirrer. Stir the hydrophobic silica for up to 1 minute at 18,000 rpm using an Ultra Turrax T 25 stirrer (KV-18G stirrer shaft, 18 mm in diameter) until the hydrophobic silica is completely dispersed. The titration vessel is tightened to the titrator DL 70 and the pH value of the suspension is adjusted to 9 ± 0.05 using KOH (0.1 mol / l). The suspension is then sonicated for 4 minutes in a titration vessel in a 25 ° C. sonication batch (Sonorex RK 106 S, 35 kPa manufactured by Bandelin). Then immediately, pressure filtration through the membrane filter under nitrogen pressure of 1.2 bar. Discard 5 ml of the first procedure.

적정proper

잔류 여액 5.00 ㎖를 100 ㎖ 적정 용기 속으로 피펫팅하고, 탈이온수에 의해 50.00 ㎖로 충전시킨다. 적정 비이커를 적정 장치 DL 55에 조이고, 교반하면서, 최대 불투명도에 도달할 때까지 NDSS 용액을 사용하여 적정을 수행한다. NDSS 용액의 소비량 V를 ㎖ 단위로 측정한다. 모든 불투명도는 3회 측정법으로 수행해야 한다.5.00 ml of the remaining filtrate is pipetted into a 100 ml titration vessel and charged to 50.00 ml with deionized water. The titration beaker is tightened to the titration apparatus DL 55 and, with stirring, titration is performed using the NDSS solution until the maximum opacity is reached. The consumption V II of the NDSS solution is measured in ml. All opacity should be performed by three measurements.

계산Calculation

측정값을 참조하면,Referring to the measurement,

VI = 블랭크 샘플의 적정을 위한 NDSS 용액의 소비량 (㎖)V I = Consumption of NDSS solution for titration of blank samples (ml)

V = 여액이 사용되는 경우의 NDSS 용액의 소비량 (㎖)V II = Consumption of NDSS solution when the filtrate is used (ml)

계산 방법:Calculation method:

VI/V = 블랭크 샘플 중의 CTAB 양/여액 시료 중의 아직 사용 가능한 CTAB 양V I / V II = amount of CTAB in the blank sample / amount of CTAB still available in the filtrate sample

결과적으로, CTAB의 흡착량 N (g)에 관한 식은 다음과 같다.As a result, the equation regarding the adsorption amount N (g) of CTAB is as follows.

N = ((VI - V) ×5.5 g ×5 ㎖)/(VI ×1000 ㎖)N = ((V I -V II ) × 5.5 g × 5 mL) / (V I × 1000 mL)

여액 100 ㎖로부터 5 ㎖만이 적정되기 때문에, 한정된 수분을 갖는 실리카 0.5 g이 사용되고, CTAB 1 g의 공간 요건은 578,435 ×10-3 ㎡이며, 이는 다음과 같다.Since only 5 ml from 100 ml of the filtrate is titrated, 0.5 g of silica with limited moisture is used, and the space requirement of 1 g of CTAB is 578,435 × 10 −3 m 2, which is as follows.

CTAB 표면적 (수-보정되지 않음) (㎡/g) = (N ×20 ×578.435 ㎡/g) / (0.5g)CTAB surface area (water-not corrected) (m 2 / g) = (N × 20 × 578.435 m 2 / g) / (0.5g)

CTAB 표면적 (수-보정되지 않음) (㎡/g) = ((VI - V) ×636.2785 ㎡/g) / VI CTAB surface area (water-not corrected) (㎡ / g) = ((V I -V II ) × 636.2785 ㎡ / g) / V I

CTAB 표면적은 물을 함유하지 않는 실리카와 관련이 있으며, 이는 다음의 보정이 성립되는 이유이다.The CTAB surface area is associated with silica that does not contain water, which is why the following corrections are made.

CTAB 표면적 (㎡/g) = (CTAB 표면적 (수-보정되지 않음) ㎡/g ×100 %) / (100 % - 수분 함량 %).CTAB surface area (m 2 / g) = (CTAB surface area (water-not calibrated) m 2 / g × 100%) / (100%-moisture content%).

DBPDBP 흡수의 측정 Measurement of absorption

침강 실리카의 흡수 용량에 대한 척도인 DBP 흡수력 (DBP 수)을 DIN 표준 53601을 근거로 하여 다음과 같이 측정한다.The DBP absorbency (DBP number), a measure of the absorbent capacity of precipitated silica, is determined as follows based on DIN standard 53601.

실행Execution

수분 함량이 0 내지 10 %인 분말 또는 구형의 실리카 12.50 g (임의로, 수분 함량은 건조 캐비넷에서 105 ℃에서 건조시켜 조절한다)을 브라벤더 옵솝토미터 (Brabender Absorptometer) "E"의 혼련 챔버 (제품 번호 279061)에 가한다. 과립의 경우, 3.15 내지 1 ㎜의 스크리닝된 분획 (Retsch에서 제조한 스테인레스 스틸 체)을 (플라스틱 스패튤라를 사용하여 기공 직경이 3.15 ㎜인 스크린을 통해 과립을 온화하게 압착하여) 사용한다. 실온에서, 일정한 교반하에 (혼련기 블레이드의 회전 속도: 125 rpm), 디부틸프탈레이트를 "Dosimat Brabender T 90/50"을 통하여 속도 4 ㎖/min으로 혼합물 속에 적가한다. 전력 소비를 최소로 하면서 혼합하며, 이는 디지탈 디스플레이를 참조하여 관찰된다. 측정이 끝날 무렵, 혼합물은 "풀과 같이" 되고, 이는 전력 소비의 급격한 상승에 의해 나타난다. 숫자 600이 표시되면(토크: 0.6Nm), 혼련기 및 DBP 계량은 모두 전기 접촉에 의해 전원이 차단된다. DBP 공급을 위한 동기식 모터를 디지털 카운터와 결합시켜, DBP 소비량 (㎖)을 판독할 수 있다.Kneading chamber of Brabender Absorptometer "E" with 12.50 g of powder or spherical silica (optionally controlled by drying at 105 ° C. in a drying cabinet) with a water content of 0 to 10% Number 279061). For granules, a screened fraction of 3.15 to 1 mm (stainless steel sieve made by Retsch) is used (by gently pressing the granules through a screen with a pore diameter of 3.15 mm using a plastic spatula). At room temperature, with constant stirring (rotator speed of kneader blade: 125 rpm), dibutylphthalate is added dropwise into the mixture at a rate of 4 ml / min via "Dosimat Brabender T 90/50". Mixing with minimal power consumption is observed with reference to the digital display. At the end of the measurement, the mixture becomes "paste", which is indicated by a sharp rise in power consumption. If the number 600 is displayed (torque: 0.6 Nm), both the kneader and the DBP metering are powered off by electrical contact. A synchronous motor for DBP supply can be combined with a digital counter to read the DBP consumption (ml).

평가evaluation

DBP 흡수량은 g/(100g)으로 표시하고, 측정된 DBP 사용량으로부터 다음 식을 사용하여 계산한다. 20 ℃에서 DBP의 밀도는 통상적으로 1.047 g/㎖이다. The DBP uptake is expressed in g / (100g) and calculated from the measured DBP usage using the following equation. The density of DBP at 20 ° C. is typically 1.047 g / ml.

DBP 흡수량 (g)/(100g) = ((DBP 사용량 (㎖)) ×(DBP의 밀도 (g/㎖)) ×100)/(12.5 g)DBP Absorption (g) / (100g) = ((DBP Usage (mL)) × (Density of DBP (g / mL)) × 100) / (12.5 g)

DBP 흡수량은 물을 함유하지 않는 건조 실리카에 대해 한정된다. 습한 침강 실리카를 사용하는 경우, 당해 값은 다음의 보정 테이블에 의해 보정해야 한다. 함수량에 상응하는 보정치를 실험적으로 측정된 DBP 값에 더하는데, 예를 들면, 함수량 5.8 %는 DBP 흡수량에 대한 33 g/(100g)의 첨가를 의미한다.The DBP absorption amount is limited for dry silica that does not contain water. In the case of using wet precipitated silica, this value should be corrected by the following calibration table. The correction corresponding to the water content is added to the experimentally measured DBP value, for example, 5.8% water content means the addition of 33 g / (100 g) to the DBP uptake.

디부틸프탈레이트 흡수(물 부재함)을 위한 보정치Correction for Dibutylphthalate Absorption without Water

Figure pat00002
Figure pat00002

WK 계수의 측정: 레이저 회절 방식에 의한 응집물 크기 분포의 측정Measurement of WK Coefficient: Measurement of Aggregate Size Distribution by Laser Diffraction Method

WKWK 계수의 측정: 레이저  Measurement of modulus: laser 회절에On diffraction 의한 응집체 크기 분포 Aggregate size distribution by

시료 제조Sample manufacturing

측정할 실리카가 과립인 경우, 과립 실리카 5 g을 비이커에 가하고, 굵은 과립 조각을 막자로 파쇄하지만, 이를 가루로 만들지는 않는다. 미리 10일 이내에 제조된, 수분 함량이 5 ±1 %인 분말 또는 구형 실리카 1.00 g (임의로, 수분 함량은 건조 캐비넷에서 105 ℃에서 건조시키거나, 균일한 가습에 의해 조절한다)을 바닥이 볼록한 30 ㎖ 원심분리 튜브 (높이: 7 ㎝, 직경: 3 ㎝, 볼록한 부분의 깊이: 1 ㎝)로 칭량하고, 분산 용액 [친수성 실리카: 나트륨 헥사메타포스페이트 (베이커 (Baker) 제조) 20.0 g. 탈이온수로 1000 ㎖까지 충전시킴 / 소수성 실리카: 진한 암모니아 용액 (25%) 2.0 ㎖ 및 트리톤 X-100 (Triton X-100) (머크 (Merk) 제조) 0.50 g을 함유하는 시약 등급의 에탄올 200.0 ㎖. 탈이온수로 1000 ㎖까지 충전시킴] 20.0 ㎖와 혼합한다. 이어서, 수돗물(20 ℃)에 연결된 냉수를 사용하는 이중벽 유리 냉각 용기(부피 용량 80 ㎖, 높이 9 ㎝, Ø3.4 ㎝) 속에 원심분리 튜브를 놓고, 시료를 초음파 핑거 [반델린 (Bandelin)에서 제조: Horn DH 13 G 및 다이아몬드 판 Ø이 13 ㎜인 UW 2200 타입]를 사용하여 270초 동안 처리한다. 이를 위해, 초음파 핑거의 전력 공급 유닛 [소노펄스 (Sonopuls): 반델린에서 제조, HD 2200 타입]을 50 % 전력 및 80 % 펄스 (전력 0.8초 및 정지 0.2초에 해당함)로 설정한다. 수냉각시켜, 현탁액의 온도 증가를 최대 8 ℃로 유지시킨다. 시료를 15분 이내에 레이저 회절 장치의 액체 모듈로 가할 때까지, 현탁액의 침강을 방지하기 위해 현탁액을 자기 교반기로 교반한다.If the silica to be measured is granules, 5 g of granular silica is added to the beaker and the coarse granule pieces are crushed with a pestle, but they are not powdered. 1.00 g of powder or spherical silica having a moisture content of 5 ± 1% prepared within 10 days in advance (optionally, the moisture content is dried at 105 ° C. in a drying cabinet or controlled by uniform humidification). Weigh in a mL centrifuge tube (height: 7 cm, diameter: 3 cm, depth of convex portion: 1 cm) and 20.0 g of a dispersion solution (hydrophilic silica: sodium hexametaphosphate (manufactured by Baker)). Charge to 1000 mL with deionized water / hydrophobic silica: 200.0 mL reagent grade ethanol containing 2.0 mL concentrated ammonia solution (25%) and 0.50 g of Triton X-100 (manufactured by Merck) . Charge to 1000 mL with deionized water] and mix with 20.0 mL. The centrifuge tube was then placed in a double wall glass cooling vessel (volume volume 80 ml, 9 cm in height, Ø3.4 cm) using cold water connected to tap water (20 ° C.), and the sample was placed on an ultrasonic finger [Bandelin]. Manufacture: horn DH 13 G and type UW 2200 with diamond plate Ø 13 mm] for 270 seconds. For this purpose, the power supply unit (Sonopuls: manufactured by Bandelin, HD 2200 type) of the ultrasonic finger is set to 50% power and 80% pulse (corresponding to 0.8 seconds of power and 0.2 seconds of stop). By water cooling, the temperature increase of the suspension is maintained at up to 8 ° C. The suspension is stirred with a magnetic stirrer to prevent settling of the suspension until the sample is added to the liquid module of the laser diffractometer within 15 minutes.

실행Execution

측정 전에, 레이저 회절 유닛 LS 230 [코울터(Coulter)에서 제조] 및 액체 모듈 (코울터에서 제조한, 통합된 초음파 핑거 CV 181을 갖는 LS 가변 속도 유체 모듈 플러스)을 2시간 동안 가온 작동시키고, 당해 모듈 (메뉴: "제어/세정")을 10분 동안 세정한다. 유닛 소프트웨어의 작업표시줄에서, "측정" 메뉴에서 파일 윈도우 "최적 모델 계산"을 선택하고, 굴절률을 다음과 같이 *.rtf 파일로 지정한다: 유체 굴절률 B.I. 실측치 = 1.332; 물질 굴절률 실측치 = 1.46; 예측치 = 0.1. 파일 윈도우 "측정 주기"에서, 펌프 속도를 26 %로 설정하고, 통합된 초음파 핑거 CV 181의 초음파 동력을 3으로 설정한다. 포인트 초음파 "시료를 가하면서", "측정시마다 10초 전에" 및 "측정 도중"은 활성화시켜야 한다. 또한, 다음의 특징들을 당해 파일 윈도우에서 선택한다: 오프셋 측정, 조절, 백그라운드 측정, 측정 농도 조절, 시료 정보 입력, 측정 정보 입력, 제2 측정 개시, 자동 세정, PIDS 데이터. Before the measurement, the laser diffraction unit LS 230 (manufactured by Coulter) and the liquid module (LS variable speed fluid module plus integrated ultrasonic finger CV 181, manufactured by Coulter) were warmed up for 2 hours, The module (menu: "Control / Clean") is cleaned for 10 minutes. In the taskbar of the unit software, select the file window "Calculate Optimal Model" in the "Measure" menu and specify the refractive index as a * .rtf file as follows: Fluid refractive index B.I. Found = 1.332; Material refractive index found = 1.46; Predicted value = 0.1. In the file window "Measurement Cycle", the pump speed is set to 26% and the ultrasonic power of the integrated ultrasonic finger CV 181 is set to three. Point ultrasonics "with sample", "10 seconds before every measurement" and "during measurement" should be activated. In addition, the following features are selected in the file window: offset measurement, adjustment, background measurement, measurement concentration adjustment, sample information input, measurement information input, second measurement initiation, automatic cleaning, PIDS data.

LS 크기 조절 G15 표준 (코울터에서 제조)에 의한 산출치 측정 및 백그라운드 측정을 완결하면, 시료를 가한다. 흡광도가 45 내지 55 %이고 당해 유닛이 "OK"를 나타낼 때까지 현탁된 실리카를 가한다. 측정은 위에서 정의한 *.rtf 파일의 평가 모델을 사용하여 실온에서 수행한다. 실리카 시료 각각의 대기 시간을 0초로 하여 각각 60초의 3회 반복 시험을 수행한다. 소프트웨어는, 미이 이론 (Mie theory) 및 프라운호퍼에 의한 광학 모델을 고려하여, 미가공 데이터 곡선으로부터 용적 분포를 기준으로 입자 크기 분포를 계산한다. 통상적으로, 이정 (bimodal) 분포 곡선은 0 내지 1 ㎛ (최대 대략 0.2 ㎛)에서의 A 형태 및 1 내지 100 ㎛ (최대 대략 5 ㎛)에서의 B 형태로 확인된다. 도 1에 따르면, WK 계수는 이로부터 결정할 수 있으며, 개별적인 측정치 6개의 평균값으로서 제시된다.Upon completion of the measurements and background measurements by the LS Sizing G15 standard (manufactured by Coulter), the sample is added. Suspended silica is added until the absorbance is 45-55% and the unit shows "OK". Measurements are performed at room temperature using the evaluation model of the * .rtf file defined above. Three replicates of 60 seconds each were performed with a standby time of 0 seconds for each of the silica samples. The software calculates the particle size distribution based on the volume distribution from the raw data curve, taking into account the Mie theory and the optical model by Fraunhofer. Typically, bimodal distribution curves are identified in form A at 0-1 μm (up to approximately 0.2 μm) and in form B at 1-100 μm (up to approximately 5 μm). According to FIG. 1, the WK coefficient can be determined therefrom and presented as the average of six individual measurements.

pHpH 측정 Measure

DIN EN ISO 787-9를 근거로 하는 공정은 20℃에서 실리카의 수성 현탁액의 pH 값을 측정하는데 사용된다. 이를 위해, 측정할 시료의 수성 현탁액을 제조한다. 현탁액을 잠시 교반한 후에, 이의 pH 값을 미리 보정한 pH 미터로 측정한다.A process based on DIN EN ISO 787-9 is used to measure the pH value of an aqueous suspension of silica at 20 ° C. To this end, an aqueous suspension of the sample to be measured is prepared. After stirring the suspension for a while, its pH value is measured with a precalibrated pH meter.

실행Execution

pH를 측정하기 전에, pH 미터 (니크 제조, 온도 센서가 있는 766 Calimatic pH 미터 타입)와 pH 전극 [쇼트 (Schott)에서 제조, 단일 막대 측정 쇄, N7680 타입]은 완충액을 사용하여 20 ℃에서 매일 보정한다. 보정 함수는 사용되는 2종의 완충액(pH가 4.00 및 7.00인 완충액, pH가 7.00 및 9.00인 완충액 및 필요한 경우, pH가 7.00 및 12.00인 완충액)은 시료의 예상 pH값을 포함하도록 선택해야 한다. 과립을 사용하는 경우, 우선 실리카 20.0 g을 밀 (크룹스 제조, 모델 KM 75, 제품 번호 2030-70)에서 20초 동안 분쇄한다.Before measuring pH, the pH meter (manufactured by Nike, type 766 Calimatic pH meter with temperature sensor) and the pH electrode (manufactured by Schott, single bar measuring chain, type N7680) were used daily at 20 ° C using a buffer. Correct. The calibration function should be chosen so that the two buffers used (buffers with pH of 4.00 and 7.00, buffers with pH of 7.00 and 9.00 and, if necessary, buffers with pH of 7.00 and 12.00) contain the expected pH values of the sample. If granules are used, first 20.0 g of silica are ground for 20 seconds in a mill (manufactured by Krupps, model KM 75, product number 2030-70).

수분 함량이 5 ±1 %인 분말 또는 구형의 실리카 5.00 g (필요한 경우, 수분 함량은 필요한 분쇄 전에 건조 캐비넷에서 105 ℃에서 건조시키거나, 균일한 가습에 의해 조절한다)을 미리 테어드한 (tared) 입구가 넓은 유리 플라스크 속에서 0.01 g의 정확도로 정확한 규모로 칭량한다. 탈이온수 95.0 ㎖를 시료에 가한다. 이어서, 기계적 교반기 [게르하르트 (Gerhardt) 제조, 모델 LS10, 55 W, 레벨 7]를 사용하여 현탁액을 실온의 밀폐된 용기 속에서 5분 동안 교반한다. pH 값은 교반 공정 직후에 측정한다. 측정을 위해, 전극을 우선 탈이온수로 세정한 다음, 현탁액의 일부로 세정하고, 이를 현탁액에 침지시킨다. 자기 교반기를 현탁액에 가한 후에, pH 측정은 현탁액 속에 약간의 와류를 형성시키면서 일정한 속도로 수행한다. pH 미터가 일정한 값을 나타내는 경우, pH 값을 디스플레이로부터 판독한다.5.00 g of powder or spherical silica with a water content of 5 ± 1% (if necessary, the moisture content is dried at 105 ° C. in a drying cabinet or controlled by uniform humidification before grinding required). ) Weigh in the correct size with 0.01 g accuracy in a wide-mouth glass flask. 95.0 ml of deionized water is added to the sample. The suspension is then stirred for 5 minutes in a closed vessel at room temperature using a mechanical stirrer (manufactured by Gerhardt, model LS10, 55 W, level 7). The pH value is measured immediately after the stirring process. For the measurement, the electrode is first washed with deionized water and then part of the suspension, which is immersed in the suspension. After adding the magnetic stirrer to the suspension, the pH measurement is carried out at a constant rate, forming some vortex in the suspension. If the pH meter shows a constant value, read the pH value from the display.

소수성 실리카를 사용하는 경우에도 공정은 유사한 방법으로 수행하지만, 이러한 경우, 수분 함량이 5 ±1 %인 분쇄된 시료를 미리 테어드한 입구가 넓은 유리 플라스크 속에서 정확도 0.01 g의 정확한 규모로 칭량한다. 반응 등급 메탄올 50.0 ㎖ 및 탈이온수 50.0 ㎖를 가한 다음, 기계적 교반기 (게르하르트 제조, 모델 LS10, 55 W, 레벨 7)를 사용하여 현탁액을 실온의 밀폐된 용기 속에서 5분 동안 교반한다. pH 값은 용액을 교반하면서 측정하지만, 당해 측정은 정확히 5분 후에 수행한다.If hydrophobic silica is used, the process is carried out in a similar manner, but in this case, the ground sample with a water content of 5 ± 1% is weighed to an accurate scale of 0.01 g accuracy in a pre-tared wide glass flask. . 50.0 mL of reaction grade methanol and 50.0 mL of deionized water are added, then the suspension is stirred for 5 minutes in a closed vessel at room temperature using a mechanical stirrer (Gerhardt, Model LS10, 55 W, level 7). The pH value is measured while stirring the solution, but the measurement is carried out exactly 5 minutes later.

필터 케이크의 고형분 함량의 측정Determination of Solids Content in Filter Cakes

105 ℃에서 휘발성 부분을 제거하여, 당해 방법에 따라 필터 케이크의 고형분 함량을 측정한다.The volatile portion is removed at 105 ° C. and the solids content of the filter cake is measured according to this method.

실행Execution

필터 케이크 100.00 g을 건조한 테어드 자기 접시 (tared porcelain dish) (직경: 20 ㎝)에서 칭량한다 (칭량한 분획 E). 필요한 경우, 필터 케이크를 스패튤라로 분쇄하여 크기가 1 ㎤ 이하인 덩어리를 수득할 수 있다. 시료의 중량이 일정해질 때까지 시료를 105 ±2 ℃의 건조 캐비넷에서 건조시킨다. 이어서, 실리카 겔을 건조제로 사용하는 데시케이터 속에서 시료를 실온으로 냉각시킨다. 칭량된 분획 A의 중량을 측정한다. 고형분 함량 (%)을 식 100 % - ((E(g) - A(g)) ×100 %)/(E(g))에 따라 측정한다.100.00 g of the filter cake are weighed in a dry tared porcelain dish (diameter: 20 cm) (weighted fraction E). If necessary, the filter cake may be ground with a spatula to obtain a mass of 1 cm 3 or less. Dry the sample in a drying cabinet at 105 ± 2 ° C until the weight of the sample is constant. The sample is then cooled to room temperature in a desiccator using silica gel as a desiccant. The weight of the weighed fraction A is measured. Solid content (%) is determined according to the formula 100%-((E (g)-A (g)) x 100%) / (E (g)).

전기 전도도의 측정Measurement of electrical conductivity

실리카의 전기 전도도(EC)를 수성 현탁액에서 측정한다.The electrical conductivity (EC) of the silica is measured in an aqueous suspension.

실행Execution

과립을 사용하는 경우, 우선 실리카 20.0 g을 밀(크룹스에서 제조, 모델 KM 75, 제품 번호 2030-70)에서 20초 동안 분쇄한다. 수분 함량이 5 ±1 %인 분말 또는 구형의 실리카 4.00 g (필요한 경우, 습기는 필요한 분쇄 전에 건조 캐비넷에서 105 ℃에서 건조시키거나, 균일한 가습에 의해 조절한다)을 탈이온수 50.0 ㎖에 현탁시키고, 100 ℃에서 1분 동안 가열한다. 20 ℃로 냉각시킨 시료를 정확히 100 ㎖로 충전시키고, 교반하여 균질화시킨다. 전도도 측정 장치 LF 530 (WTW 제조)의 측정 셀을, 측정 셀 LTA01을 현탁액에 침지시키기 전에 소량의 시료로 세정한다. 디스플레이에 표시된 값은, 외부 온도 센서 TFK 530이 자동 온도 보정을 수행할 때의 20 ℃에서의 전도도에 해당한다. 당해 온도 계수 및 셀 상수 k는 측정 전에 매번 시험해야 한다. 염화칼륨 용액 0.01 mol/ℓ를 보정 용액 (20 ℃에서 EC = 1278 ㎲/㎝)으로 사용한다. When using granules, 20.0 g of silica is first ground in a mill (manufactured by Cropps, model KM 75, product no. 2030-70) for 20 seconds. 4.00 g of powder or spherical silica having a moisture content of 5 ± 1% (if necessary, the moisture is dried at 105 ° C. in a drying cabinet or controlled by uniform humidification before drying) and suspended in 50.0 ml of deionized water. Heat at 100 ° C. for 1 minute. Samples cooled to 20 ° C. are charged to exactly 100 ml, homogenized by stirring. The measuring cell of the conductivity measuring device LF 530 (manufactured by WTW) is washed with a small amount of sample before immersing the measuring cell LTA01 in the suspension. The value shown on the display corresponds to the conductivity at 20 ° C. when the external temperature sensor TFK 530 performs automatic temperature correction. The temperature coefficient and cell constant k should be tested each time before the measurement. 0.01 mol / l potassium chloride solution is used as calibration solution (EC = 1278 dl / cm at 20 ° C).

다음의 실시예는 본 발명을 이들 실시예로 제한하지 않고 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하는 것이다.
The following examples are intended to illustrate the invention in more detail without restricting the invention to these examples.

[실시예]EXAMPLE

실시예Example 1 One

물 41.60 ℓ, 물유리(밀도 1.348 ㎏/ℓ: SiO2 27.1 %, Na2O 8.00 %) 0.02 ㎏ 및 Na2SO4 0.50 ㎏을 프로펠러 교반 기어와 이중 쉘 가열기가 장착된 고품질의 스테인레스 스틸로 제조된 반응기 속에 도입시킨다. 이어서, 60 ℃에서 55분 동안 격렬하게 교반하면서, 물유리 8.90 ℓ/h과 황산 (밀도 1.40 ㎏/ℓ, H2SO4 50.6 %) 약 2.10 ℓ/h를 가한다. 당해 황산을, 반응 매질에의 (실온에서 측정한) pH가 대부분 9.0이 되도록 계량 도입한다. 물유리의 첨가를 중지하고, (실온에서 측정한) pH가 3.3이 될 때까지 가한다. 이러한 방법으로 수득된 현탁액을 일반적인 방법으로 여과하고, 물로 세정한다. 고형분 함량이 18 %인 필터 케이크를 수성 황산 및 전단 유닛으로 액화시킨다. 이어서, 고형분 함량이 16 %인 실리카 슬러리를 분무 건조시킨다. 이와 같이 수득한 분상 생성물의 BET 표면적은 238㎡/g이고, CTAB 표면적은 199 ㎡/g이며, DBP 흡수율은 288 g/(100g)이고, 시어즈 수 V2는 23.6 ㎖/(5g)이며, 전도도는 570 μS/㎝이다.41.60 L of water, 0.02 kg of water glass (density 1.348 kg / L: 27.1% SiO 2 , 8.00% Na 2 O) and 0.50 kg Na 2 SO 4 were made of high quality stainless steel with propeller stirring gear and double shell heater. Introduced into the reactor. Then, while stirring vigorously at 60 ° C. for 55 minutes, water glass 8.90 L / h and sulfuric acid (density 1.40 kg / L, H 2 SO 4 50.6%) are added to about 2.10 L / h. The sulfuric acid is metered in so that the pH (measured at room temperature) in the reaction medium is mostly 9.0. Stop adding water glass and add until pH (measured at room temperature) is 3.3. The suspension obtained in this way is filtered in the usual way and washed with water. The filter cake with 18% solids content is liquefied with an aqueous sulfuric acid and shear unit. The silica slurry with a solid content of 16% is then spray dried. The BET surface area of the powdered product thus obtained was 238 m 2 / g, CTAB surface area was 199 m 2 / g, DBP absorption was 288 g / (100 g), Sears number V 2 was 23.6 ml / (5 g), and conductivity Is 570 μS / cm.

실시예Example 2 2

물 41.6 ℓ, 물유리 (밀도 1.348 ㎏/ℓ: SiO2 27.1 %, Na2O 8.00 %) 0.02 ㎏ 및 Na2SO4 0.5 ㎏을 프로펠러 교반 기어와 이중 쉘 가열기가 장착된 고품질의 스테인레스 스틸로 제조된 반응기 속에 도입시킨다. 이어서, 64 ℃에서 56분 동안 격렬하게 교반하면서, 물유리 8.95 ℓ/h과 황산(밀도 1.40 ㎏/ℓ, H2SO4 50.6 %) 약 2.05 ℓ/h을 가한다. 당해 황산을, 반응 매질에의 (실온에서 측정한) pH가 대부분 9.0이 되도록 계량 도입한다. 물유리의 첨가를 중지하고, (실온에서 측정한) pH가 3.3이 될 때까지 가한다. 이러한 방법으로 수득된 현탁액을 일반적인 방법으로 여과하고, 물로 세정한다. 고형분 함량이 18 %인 필터 케이크를 수성 황산 및 전단 유닛으로 액화시킨다. 고형분 함량이 16 %인 실리카 슬러리를 분무 건조시킨다. 이와 같이 수득한 분상 생성물의 BET 표면적은 233 ㎡/g이고, CTAB 표면적은 193 ㎡/g이며, DBP 흡수율은 276 g/(100g)이고, 시어즈 수 V2는 23.2 ㎖/(5g)이며, 전도도는 420 μS/㎝이다.41.6 L of water, 0.02 kg of water glass (density 1.348 kg / L: 27.1% SiO 2 , 8.00% Na 2 O) and 0.5 kg Na 2 SO 4 were made of high quality stainless steel with propeller stirring gear and double shell heater. Introduced into the reactor. Then, while stirring vigorously at 64 ° C. for 56 minutes, water glass 8.95 L / h and sulfuric acid (density 1.40 kg / L, H 2 SO 4 50.6%) were added about 2.05 L / h. The sulfuric acid is metered in so that the pH (measured at room temperature) in the reaction medium is mostly 9.0. Stop adding water glass and add until pH (measured at room temperature) is 3.3. The suspension obtained in this way is filtered in the usual way and washed with water. The filter cake with 18% solids content is liquefied with an aqueous sulfuric acid and shear unit. The silica slurry with a solid content of 16% is spray dried. The BET surface area of the powdered product thus obtained was 233 m 2 / g, the CTAB surface area was 193 m 2 / g, the DBP absorption was 276 g / (100 g), the Sears number V 2 was 23.2 ml / (5 g), and the conductivity. Is 420 μS / cm.

실시예Example 3 3

실시예 1과 실시예 2로부터 수득한 본 발명에 따르는 실리카를 SBR 고무 혼합물 유액 속에서 분석하였다. 당해 분야에서 언급되는 바와 같이, 분산이 용이한 타이어 트레드 실리카 울트라실 7000 GR (Ultrasil 7000 GR) 및 고표면적의 제오실 1205 MP (Zeosil 1205 MP)를 선택하였다. 울트라실 7000 GR은 용이하게 분산될 수 있는 침강 실리카 (CTAB 표면적: 160 ±10 ㎡/g) (제조원: 데구사 아게)이다. 제오실 1205 MP는 표면적이 넓은 실리카 (CTAB 표면적이 200 ±10 ㎡/g) (제조원: 로디아)이다. 사용되는 고무 혼합물에 사용되는 제형을 표 1에 기재하였다. 단위 phr은 사용되는 조(crude) 고무 100부에 대한 중량%를 의미한다. 혼합물 A와 B는 본 발명에 따르는 실리카를 함유하고, 혼합물 R1과 R2는 당해 기술 분야에서 거론되는 바와 같은 혼합물이다. 분산액의 품질을 평가하기 위해서는 혼합 과정에서 도입되는 전단력을 되도록 일정하게 유지시켜야 한다. 그러나, 실란을 CTAB 표면적에 따라 계량함으로써 전단력을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 실란의 양의 변화에 비해 가교결합도를 유지시키기 위해 황 보정을 실란의 황 함량에 상응하게 하는 것이 필요하다 [참조: H.-D. Luginsland, J.Frohlich, A.Wehmeier, paper No.59, Providence/Rhode Island, USA: 2001년 4월 24일부터 27일까지 개최된 ACS-미팅에서 발표됨]. 고무 혼합물 및 이들의 가황물의 일반적인 제조 방법이 문헌 [참조: "Rubber Technology Handbook", W. Hofmann, Hanser Verlag 1994]에 기재되어 있다.Silicas according to the invention obtained from Examples 1 and 2 were analyzed in SBR rubber mixture emulsions. As mentioned in the art, the tire tread silica ultrasil 7000 GR and Zesil 1205 MP with high surface area were selected for ease of dispersion. Ultrasil 7000 GR is precipitated silica (CTAB surface area: 160 ± 10 m 2 / g) (degussa AG) which can be easily dispersed. Zeosil 1205 MP is a large surface area silica (CTAB surface area of 200 ± 10 m 2 / g) manufactured by Rhodia. The formulations used for the rubber mixtures used are listed in Table 1. The unit phr means weight percent with respect to 100 parts of the crude rubber used. Mixtures A and B contain silica according to the invention and mixtures R1 and R2 are mixtures as discussed in the art. In order to evaluate the quality of the dispersion, the shear force introduced during the mixing process should be kept as constant as possible. However, the shear force can be kept constant by metering the silane according to the CTAB surface area, and it is necessary to make the sulfur correction correspond to the sulfur content of the silane in order to maintain the degree of crosslinking compared to the change in the amount of silane [see: H.-D. Luginsland, J.Frohlich, A.Wehmeier, paper No. 59, Providence / Rhode Island, USA: announced at the ACS-Meeting held April 24-27, 2001]. General methods for preparing rubber mixtures and their vulcanizates are described in the "Rubber Technology Handbook", W. Hofmann, Hanser Verlag 1994.

제1 단계First step -- R1R1 -- -- R2R2 -- -A--A- -B--B- 부나 1500Buna 1500 100100 100100 100100 100100 울트라실 7000 GRUltra Seal 7000 GR 6060 ------ ------ ------ 제오실 1205 MPZeosil 1205 MP ------ 6060 ------ ------ 실시예 1에 따르는 실리카Silica according to Example 1 ------ ------ 6060 ------ 실시예 2에 따르는 실리카Silica according to example 2 ------ ------ ------ 6060 Si 69Si 69 4.804.80 5.775.77 5.865.86 5.685.68 레노팔 NSLenovo Pal NS 1515 1515 1515 1515 스테아르산Stearic acid 1One 1One 1One 1One ZnOZnO 33 33 33 33 불카녹스 HS/LGVulcan Knox HS / LG 1One 1One 1One 1One 제2 단계2nd step 배치 제1 단계Batch first step 제3 단계3rd step 배치 제2 단계Batch second stage 불카시트 CZ/EGVulka Seat CZ / EG 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 불카시트 티우람/CVulka Seat Thiuram / C 0.750.75 0.750.75 0.750.75 0.750.75 sulfur 0.680.68 0.570.57 0.570.57 0.580.58

중합체 부나 1500 (Buna 1500)은 스티렌 함량이 23.5 중량%인 유액 중합된 SBR 공중합체 (바이엘 아게에서 제조)이다. Si 69는 커플링 시약인 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설판 [데구사 아게에서 제조]이다. 레노팔 NS (Renopal NS)는 푹스 미네랄로베르케 (Fuchs Mineralowerke)에서 제조한 광유이다. 불카녹스 HS/LG (Vulkanox HS/LG) (TMQ), 불카시트 CZ/EG (Vulkacit CZ/EG) (CBS) 및 불카시트 티우람/C (Vulkacit Thiuram/C) (TMTD)는 바이엘 아게에서 시판한다.Polymer Buna 1500 is a latex polymerized SBR copolymer (manufactured by Bayer AG) with a styrene content of 23.5% by weight. Si 69 is a coupling reagent bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfane (manufactured by Degussa AG). Renopal NS is a mineral oil manufactured by Fuchs Mineralowerke. Vulkanox HS / LG (TMQ), Vulkacit CZ / EG (CBS) and Vulkacit Thiuram / C (TMTD) are available from Bayer AG. do.

고무 혼합물은 표 2의 방법에 따라 밀폐 혼합기에서 제조한다.The rubber mixture is prepared in a closed mixer according to the method of Table 2.

제1 단계:First step: 설정
혼합기

속도
램 압력
용적
충전 수준
유동 온도
Set
Mixer

speed
Ram pressure
volume
Filling level
Flow temperature

베르너 앤드 플라이데러 E-타입
(Werner & Pfleiderer E-Type)
70min-1
5.5bar
1.58ℓ
0.56
70℃

Werner & Flyderer E-Type
(Werner & Pfleiderer E-Type)
70min -1
5.5 bar
1.58ℓ
0.56
70 ℃
혼합 공정
0 내지 1분
1 내지 3분
3 내지 4분



4분
4 내지 5분
5분
저장
Mixing process
0 to 1 minutes
1 to 3 minutes
3 to 4 minutes



4 minutes
4 to 5 minutes
5 minutes
Save

부나 1500
1/2 충전재, Si 69
1/2 충전재, 정지
제1 단계의 성분
(레노팔 NS, 스테아르산, ZnO, 불카녹스 HS/LG)

세정
혼합
배출
실온에서 24시간

Buna 1500
1/2 filler, Si 69
1/2 filling material, stop
Component of the first stage
(Lenopal NS, Stearic Acid, ZnO, Vulcanox HS / LG)

washing
mix
exhaust
24 hours at room temperature
제2 단계:Second step: 설정

속도
유동 온도
충전 수준
Set

speed
Flow temperature
Filling level
속도, 유동 온도 및 충전 수준을 제외하고
제1 단계와 동일
80min-1
70℃
0.53
Except for speed, flow temperature and filling level
Same as the first step
80min -1
70 ℃
0.53
혼합 공정
0 내지 2분
2 내지 5분

5분
저장
Mixing process
0 to 2 minutes
2 to 5 minutes

5 minutes
Save

제1 단계의 배치 중단
속도 변화에 의해, 배치 온도를
140 내지 150℃로 유지시킴
배출
실온에서 4시간

Discontinue deployment of the first stage
By speed change, batch temperature
Maintained at 140 to 150 ° C
exhaust
4 hours at room temperature
제3 단계:Third step: 설정

속도
충전 수준
유동 온도
Set

speed
Filling level
Flow temperature
속도, 충전 수준 및 유동 온도를 제외하고
제1 단계와 동일
40min-1
0.51
40℃
Except for speed, fill level and flow temperature
Same as the first step
40min -1
0.51
40 ℃
혼합 공정
0 내지 2분

2분


균질화
Mixing process
0 to 2 minutes

2 minutes


Homogenization

제2 단계로부터 배치,
불카시트 CZ/EG, 불카시트 티우람/C, 황
배출, 및 실험실 혼합 밀 위에 시트 형성

좌측에서 3*, 우측에서 3* 절단 및 중첩, 및
롤 닙을 좁게하여(1mm) 3*
롤 닙을 넓게하여(3.5mm) 3*,
시트 통과 및 연신

Batch from the second step,
Vulka Sheet CZ / EG, Vulka Sheet Thiuram / C, Sulfur
Draining, and forming a sheet over the laboratory mixing mill

3 * on the left, 3 * cut and overlap on the right, and
Narrowing the roll nip by (1mm) 3 * and
Widen the roll nip (3.5mm) 3 * ,
Sheet passing and stretching

고무 시험 방법을 표 3에 요약하였다.The rubber test method is summarized in Table 3.

물리적 시험Physical examination 표준/조건Standard / Condition ML 1+4, 100℃, 제3 단계(-)ML 1 + 4, 100 ° C., third step (-) DIN 53523/3, ISO 667DIN 53523/3, ISO 667 가황측정 시험, 165℃
토크 편차
Dmax-Dmin(dNm)
t10% 및 t90%(분)
Vulcanization Test, 165 ℃
Torque deviation
Dmax-Dmin (dNm)
t10% and t90% (minutes)
DIN 53529/3, ISO 6502DIN 53529/3, ISO 6502
환 위의 인장 시험, 23℃
인장 강도(MPa)
항복 강도(MPa)
파단 신도(%)
Tensile Test on Ring, 23 ℃
Tensile Strength (MPa)
Yield strength (MPa)
Elongation at Break (%)
DIN 53504, ISO 37DIN 53504, ISO 37
쇼어-A 경도, 23℃(-)Shore-A hardness, 23 ° C (-) DIN 53505DIN 53505 볼 반동(%)Ball recoil (%) DIN EN ISO 8307,
스틸 볼 19mm, 28g
DIN EN ISO 8307,
Steel ball 19mm, 28g
분산 계수(%)Dispersion Coefficient (%) 텍스트 참조Text reference 점탄성 특성
0 및 60℃, 16Hz, 50N 예비력 및 25N 증폭력
시험 시간 2분 후, 즉 2분간 조절시킨 후에 측정치 기록
복합 탄성률 E*(MPa)
손실 탄성률 tan δ(-)
Viscoelastic properties
0 and 60 ° C, 16 Hz, 50 N reserve and 25 N amplification
Record measurements after 2 minutes of test time, ie after 2 minutes of adjustment
Composite Modulus E * (MPa)
Loss modulus tan δ (-)
DIN 53513, ISO 2856DIN 53513, ISO 2856

분산 계수를 광-광학적으로 측정한다. 측정은 독일 하노버에 소재하는 게르만 인스티튜트 포 러버 테크놀로지 (German Institute for Rubber Technology)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 당해 공정은 독일 하노버에서 1997년 11월 27일부터 28일까지 개최된 DIK 워크샵에서 하. 가이슬러 (H. Geisler)에 의해 발표된 "Bestimmung der Mischgute"에 기술되어 있다. 혼합물을 165 ℃에서 15분 동안 가황시킨다. 고무의 기술 시험 결과를 표 4에 나타내었다.The dispersion coefficient is measured optically-optically. The measurement can be carried out by the German Institute for Rubber Technology, Hannover, Germany. The process was also carried out at the DIK workshop held in Hannover, Germany, from 27 to 28 November 1997. It is described in "Bestimmung der Mischgute" published by H. Geisler. The mixture is vulcanized at 165 ° C. for 15 minutes. The technical test results of the rubber are shown in Table 4.

조 혼합물 데이터Crude mixture data -- R1R1 -- -- R2R2 -- -A--A- -B--B- ML 1+4ML 1 + 4 6262 8484 7676 7272 Dmax-DminDmax-Dmin 5.85.8 5.05.0 5.45.4 4.94.9 t10%t10% 4.34.3 3.53.5 3.43.4 3.33.3 t90%t90% 4.84.8 8.18.1 8.08.0 7.97.9 가황물Vulcanizer 데이터 data 인장 강도The tensile strength 23.523.5 23.423.4 23.423.4 21.721.7 항복 강도 100%Yield strength 100% 1.51.5 2.02.0 1.51.5 1.41.4 항복 강도 300%Yield strength 300% 7.07.0 6.66.6 6.26.2 5.45.4 파단 신도Breaking Shinto 640640 670670 660660 680680 쇼어-A 경도Shore-A Hardness 5757 6565 6060 5858 분산 계수Dispersion coefficient 9696 7878 9696 9494

표 4의 데이터에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실리카를 갖는 혼합물 A와 B의 무니 점도는 비교 혼합물 R1의 무니 점도보다 높다. 이에 따라 실리카 네트워크가 더 강해지는데, 그 이유는 본 발명에 따르는 실리카의 표면적이 비교 실리카인 울트라실 7000 GR보다 더 넓기 때문이다. 비교 혼합물 R2 중의 통상의 고 표면적 실리카인 제오실 1205 MP와 비교하여, 점도가 유리하게 감소하는데, 이는 가공성이 향상되었음을 의미한다. 울트라실 7000 GR에 비하여 가속 조절능이 부족하기 때문에, 가황 시간 t90%가 지연되고, 본 발명에 따르는 실리카의 표면적이 증가될 수 있으며, 토크 편차 Dmax-Dmin으로 나타낸 가교결합도 역시 감소한다. 가속 조절능이 부족함에도 불구하고, 본 발명에 따르는 혼합물 A와 B의 인장 강도, 항복 강도 및 경도가 양호하게 강화되는 것으로 나타난다. R1, A 및 B의 혼합물의 경도가 유사한 한편, 혼합물 R2의 경도는 상당히 증가한다. 이는, R2 속에 통상의 고표면적 실리카가 부적절하게 분산되었음을 보여준다. 90% 이상에서의 혼합물 A와 B의 분산 품질은 매우 양호하며 R1 중의 고분산성 실리카의 수준에 도달하는 한편, 당해 기술 분야의 선행 기술에 따르는 고표면적 실리카를 갖는 R2 중의 분산은 상당히 열악하다.As can be seen from the data in Table 4, the Mooney viscosity of mixtures A and B with silica according to the invention is higher than the Mooney viscosity of comparative mixture R1. This makes the silica network stronger because the surface area of the silica according to the invention is wider than the Ultrasil 7000 GR, the comparative silica. Compared to Zeosyl 1205 MP, which is the usual high surface area silica in comparative mixture R2, the viscosity is advantageously reduced, which means that the processability is improved. Due to the lack of acceleration control compared to the Ultrasil 7000 GR, the vulcanization time t90% is delayed, the surface area of the silica according to the invention can be increased, and the crosslinks represented by the torque deviation Dmax-Dmin are also reduced. Despite the lack of acceleration control, the tensile strength, yield strength and hardness of the mixtures A and B according to the invention appear to be well enhanced. While the hardness of the mixture of R1, A and B is similar, the hardness of the mixture R2 increases significantly. This shows that conventional high surface area silica was improperly dispersed in R2. The dispersion quality of mixtures A and B at 90% or more is very good and reaches the level of highly dispersible silica in R1 while the dispersion in R2 with high surface area silica according to the prior art in the art is quite poor.

실시예Example 4 4

실시예 1과 실시예 2로부터 수득한 본 발명에 따르는 실리카를 S-SBR/BR 고무 혼합물 속에서 분석하였다. 실리카 울트라실 7000 GR 및 고표면적의 제오실 1205 MP를 선행 기술에 따르는 실리카로서 선택하였다. Silicas according to the invention obtained from Examples 1 and 2 were analyzed in S-SBR / BR rubber mixtures. Silica Ultrasil 7000 GR and high surface area Zeosyl 1205 MP were chosen as silica according to the prior art.

사용되는 고무 혼합물에 사용되는 제형을 표 5에 나타낸다. 비교 실리카인 울트라실 7000 GR을 Si 69 6.4phr로 개질하였다. 혼합물 R4, C 및 D 중의 비교 실리카인 제오실 1205 MP 및 본 발명에 따르는 실리카의 고표면적을 고려하기 위해, 실란의 양을 8phr로 증가시키고, 이에 따라 황의 양을 감소시켰다. 실란의 황 함량에 상응하는 황 보정이 필요하다 [참조: H.-D. Luginsland, J.Frohlich, A.Wehmeier, paper No.59, Providence/Rhode Island, USA: 2001년 4월 24일부터 27일까지 개최된 ACS-미팅에서 발표됨].The formulation used for the rubber mixture used is shown in Table 5. Ultrasil 7000 GR, a comparative silica, was modified with 6.4 phr of Si 69. In order to take into account the high surface area of the comparative silica Zeoli 1205 MP and the silica according to the invention in the mixtures R4, C and D, the amount of silane was increased to 8 phr, thus reducing the amount of sulfur. Sulfur correction corresponding to the sulfur content of the silane is required. See H.-D. Luginsland, J.Frohlich, A.Wehmeier, paper No. 59, Providence / Rhode Island, USA: announced at the ACS-Meeting held April 24-27, 2001].

제1 단계First step -- R3R3 -- -- R4R4 -- -C--C- -D--D- 부나 VSL 5025-1Buna VSL 5025-1 9696 9696 9696 9696 부나 CB 24Buna CB 24 3030 3030 3030 3030 울트라실 7000 GRUltra Seal 7000 GR 8080 ------ ------ ------ 제오실 1205 MPZeosil 1205 MP ------ 8080 ------ ------ 실시예 1에 따르는 실리카Silica according to Example 1 ------ ------ 8080 ------ 실시예 2에 따르는 실리카Silica according to example 2 ------ ------ ------ 8080 Si 69Si 69 6.46.4 8.08.0 8.08.0 8.08.0 ZnOZnO 22 22 22 22 스테아르산Stearic acid 22 22 22 22 나프톨렌 ZDNaphthylene ZD 1010 1010 1010 1010 불카녹스 4020Vulcan Knox 4020 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 프로텍토르 G35PProtector G35P 1One 1One 1One 1One 제2 단계2nd step 배치 수준 1Batch level 1 제3 단계3rd step 배치 수준 2Batch level 2 불카시트 D/CVulka Seat D / C 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 불카시트 CZ/EGVulka Seat CZ / EG 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 퍼카지트 TBZTDPerazette TBZTD 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 sulfur 1.511.51 1.331.33 1.331.33 1.331.33

중합체 VSL 5025-1은 스티렌 함량이 25 중량%이고 부타디엔 함량이 75 중량%인 용액 SBR 공중합체 (바이엘 아게에서 제조)이다. 공중합체는 오일 37.5 phr을 함유하며 무니 점도 (ML 1+4/100℃)가 50 ±4이다. 중합체 부나 CB 24는 시스 1,4 함량이 97 % 이상이고 무니 점도가 44 ±5인 시스 1,4-폴리부타디엔(네오디뮴 형태)이다 (바이엘 아게에서 제조). 나프톨렌 ZD (Naftolen ZD) [케미톨(Chemetall)에서 제조]는 방향족 오일로서 사용된다. 불카녹스 4020은 6PPD (바이엘 아게에서 제조)이고, 프로텍토르 G35P (Protektor G35P)는 산화 방지제 왁스 [하베-풀러 게엠베하 (HB-Fuller GmbH) 제조]이다. 불카시트 D/C (DPG) 및 불카시트 CZ/EG (CBS)는 바이엘 아게가 시판중인 제품이다. 퍼카지트 TBZTD (Perkazit TBZTD)는 아크조 케미 게엠베하 (Akzo Chemie GmbH)로부터 입수할 수 있다. Polymer VSL 5025-1 is a solution SBR copolymer (manufactured by Bayer AG) having a styrene content of 25% by weight and a butadiene content of 75% by weight. The copolymer contains 37.5 phr of oil and has a Mooney viscosity (ML 1 + 4/100 ° C.) of 50 ± 4. The polymer moiety, CB 24, is a cis 1,4-polybutadiene (neodymium form) having a cis 1,4 content of at least 97% and a Mooney viscosity of 44 ± 5 (manufactured by Bayer AG). Naphtolen ZD (manufactured by Chemetall) is used as aromatic oil. Vulcanox 4020 is 6PPD (manufactured by Bayer AG) and Protektor G35P is an antioxidant wax (manufactured by HB-Fuller GmbH). Vulkasheet D / C (DPG) and Vulkasheet CZ / EG (CBS) are commercially available from Bayer AG. Perkazit TBZTD is available from Akzo Chemie GmbH.

고무 혼합물은 표 6의 방법에 따라 밀폐 혼합기에서 제조한다.The rubber mixture is prepared in a closed mixer according to the method of Table 6.

제1 단계:First step: 설정
혼합기
속도
램 압력
용적
충전 수준
유동 온도
Set
Mixer
speed
Ram pressure
volume
Filling level
Flow temperature

베르너 앤드 플라이데러 E-타입
70min-1
5.5bar
1.58ℓ
0.56
80℃

Werner & Flyderer E-Type
70min -1
5.5 bar
1.58ℓ
0.56
80 ℃
혼합 공정
0 내지 1분
1 내지 3분
3 내지 4분
4분
4 내지 5분
저장
Mixing process
0 to 1 minutes
1 to 3 minutes
3 to 4 minutes
4 minutes
4 to 5 minutes
Save

부나 VSL 5025-1 + 부나 CB 24
1/2 충전재 ZnO, 스테아르산, 나프톨렌 ZD, Si 69
1/2 충전재, 불카녹스 4020, 프로텍토르 G35P
세정
혼합 및 배출
실온에서 24시간

Buna VSL 5025-1 + Buna CB 24
1/2 filler ZnO, stearic acid, naphthylene ZD, Si 69
1/2 Filler, Vulcanox 4020, Protector G35P
washing
Mixing and discharging
24 hours at room temperature
제2 단계:Second step: 설정
속도
충전 수준
Set
speed
Filling level
속도 및 충전 수준을 제외하고 제1 단계와 동일
80min-1
0.53
Same as step 1 except speed and charge level
80min -1
0.53
혼합 공정
0 내지 2분
2 내지 5분

5분
저장
Mixing process
0 to 2 minutes
2 to 5 minutes

5 minutes
Save

제1 단계의 배치 중단
속도 변화에 의해, 배치 온도를
140 내지 150℃로 유지시킴
배출
실온에서 4시간

Discontinue deployment of the first stage
By speed change, batch temperature
Maintained at 140 to 150 ° C
exhaust
4 hours at room temperature
제3 단계:Third step: 설정

속도
충전 수준
유동 온도
Set

speed
Filling level
Flow temperature
속도, 충전 수준 및 유동 온도를 제외하고
제1 단계와 동일
40min-1
0.51
50℃
Except for speed, fill level and flow temperature
Same as the first step
40min -1
0.51
50 ℃
혼합 공정
0 내지 2분

2분


균질화
Mixing process
0 to 2 minutes

2 minutes


Homogenization

제2 단계로부터 배치,
불카시트 D/C, 불카시트 CZ/EG, 퍼카지트 TBZTD 및 황
배출, 및 실험실 혼합 밀 위에 시트 형성
(직경 200mm, 길이 450mm, 유동 온도 50℃)
좌측에서 3*, 우측에서 3* 절단 및 중첩, 및
롤 닙을 좁게하여(1mm) 8*
롤 닙을 넓게하여(3.5mm) 3*,
시트 통과 및 연신

Batch from the second step,
Vulka Sheet D / C, Vulka Sheet CZ / EG, Percite TBZTD and Sulfur
Draining, and forming a sheet over the laboratory mixing mill
(Diameter 200mm, length 450mm, flow temperature 50 ℃)
3 * on the left, 3 * cut and overlap on the right, and
Narrowing the roll nip by (1mm) 8 * and
Widen the roll nip (3.5mm) 3 * ,
Sheet passing and stretching

고무 시험 방법을 표 3에 요약하였다.The rubber test method is summarized in Table 3.

혼합물을 165 ℃에서 20분 동안 가황시킨다. 고무의 기술 시험 결과를 표 7에 나타내었다.The mixture is vulcanized at 165 ° C. for 20 minutes. The technical test results of the rubber are shown in Table 7.

조 혼합물 데이터Crude mixture data -- R3R3 -- -- R4R4 -- -C--C- -D--D- ML 1+4ML 1 + 4 6060 8282 7272 6969 Dmax-Dmin
t10%
t90%
Dmax-Dmin
t10%
t90%
16.4
1.5
7.4
16.4
1.5
7.4
19.0
0.7
6.7
19.0
0.7
6.7
16.8
1.2
8.6
16.8
1.2
8.6
17.5
1.2
8.0
17.5
1.2
8.0
가황물Vulcanizer 데이터 data 인장 강도
항복 강도 100%
항복 강도 300%
파단 신도
The tensile strength
Yield strength 100%
Yield strength 300%
Breaking Shinto
13.3
1.8
10.4
350
13.3
1.8
10.4
350
15.4
3.0
12.1
350
15.4
3.0
12.1
350
12.4
1.9
9.8
350
12.4
1.9
9.8
350
13.6
1.8
9.5
370
13.6
1.8
9.5
370
쇼어-A 경도Shore-A Hardness 6060 7171 6363 6363 볼 반동, 60℃Ball recoil, 60 ℃ 60.960.9 56.256.2 60.960.9 59.359.3 E*(0℃)
E*(60℃)
tanδ(0℃)
tanδ(60℃)
E * (0 ℃)
E * (60 ℃)
tanδ (0 ° C)
tanδ (60 ° C)
18.0
7.7
0.458
0.122
18.0
7.7
0.458
0.122
26.4
8.8
0.527
0.145
26.4
8.8
0.527
0.145
23.2
9.1
0.440
0.129
23.2
9.1
0.440
0.129
23.0
8.8
0.443
0.125
23.0
8.8
0.443
0.125
분산 계수Dispersion coefficient 9898 8181 9191 9595

표 7의 데이타에 의해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실리카의 표면적이 더 넓기 때문에, 혼합물 C와 D의 무니 점도는 R3보다 다소 높지만, 불량하게 가공될 수 있는 점도가 증가된, 당해 기술분야의 선행 기술을 나타내는 비교 혼합물 R4보다 여전히 더 양호하다. 혼합물 R4를 제외한 모든 혼합물의 가황 특성 (Dmax-Dmin, t90%, t10%)은 매우 유사하다. 혼합물 R3, C 및 D의 항복 강도는 거의 동등한 한편, R4는 경도가 훨씬 크고, 항복 강도가 100 %이며, 열등한 분산으로 인하여 보다 높은 실리카 네트워크를 나타낸다. R3에 비하여 혼합물 C와 D의 이점은 증가된 동적 탄성률 E* (0℃) 및 (60℃)에서 알 수 있다. 이들의 보다 큰 강성은, 고속 승용차 및 모터 사이클용 타이어에서 특히 중요한데, 그 이유는 이들이 건조한 조건에서 향상된 견인력 및 보다 높은 코너링 안정성을 입증하기 때문이다. 혼합물 C와 D에 함유된, 실리카가 CTAB 표면적이 더 큼에도 불구하고, tan δ(60 ℃) 값은 양호하게 혼합물 R3에 비하여 거의 변화되지 않으며 이에 따라 유사한 구름 저항을 예상할 수 있는 반면, 당해 분야의 선행 기술에 따르는 혼합물 R4의 tan δ (60℃)값이 상당히 크기 때문에 구름 저항은 더 크다. 본 발명에 따르는 실리카의 높은 CTAB 표면적과 합해진 양호한 보강력은 혼합물 C와 D의 도로 마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 도로 마모성의 향상은, 본 발명에 따르는 고표면적의 실리카를 천연 고무 혼합물에 사용하는 경우 (예: 당해 실리카를 트럭 타이어 트레드 혼합물에 사용함)에 성취될 수 있다. 특히, 고표면적의 높은 구조물 카본 블랙 (예: N121)과 함께, 뛰어난 도로 마모성이 트럭 타이어에서 성취될 수 있다. 특히, 당해 분야에서는 컷 앤드 칩 거동 및 청킹 거동의 향상이 특별히 흥미로우며, 이는 본 발명에 따르는 표면적이 큰 실리카를 사용함으로써 구현될 수 있다.As can be seen from the data in Table 7, since the surface area of the silica according to the invention is wider, the Mooney viscosity of the mixtures C and D is somewhat higher than R3, but the viscosity which can be poorly processed increased. Still better than comparative mixture R4 which represents the prior art in the art. The vulcanization properties (Dmax-Dmin, t90%, t10%) of all mixtures except mixture R4 are very similar. The yield strengths of the mixtures R3, C and D are almost equal, while R4 has a much higher hardness, a yield strength of 100% and shows a higher silica network due to inferior dispersion. The advantages of mixtures C and D over R3 can be seen at increased dynamic modulus E * (0 ° C.) and (60 ° C.). Their greater stiffness is particularly important in high speed passenger car and motorcycle tires because they demonstrate improved traction and higher cornering stability in dry conditions. Although the silica contained in the mixtures C and D has a larger CTAB surface area, the tan δ (60 ° C.) value is favorably hardly changed compared to the mixture R3 and thus similar cloud resistance can be expected, while The rolling resistance is greater because the tan δ (60 ° C.) value of the mixture R4 according to the prior art is quite large. Good reinforcement combined with the high CTAB surface area of the silica according to the invention can improve the road wear of the mixtures C and D. In addition, this improvement in road wearability can be achieved when the high surface area silica according to the invention is used in natural rubber mixtures (e.g., the silica is used in truck tire tread mixtures). In particular, with high surface area high structure carbon black (eg N121), excellent road wear can be achieved in truck tires. In particular, improvements in cut and chip behavior and chunking behavior are of particular interest in the art, which can be realized by using silica having a high surface area according to the invention.

Claims (9)

BET 표면적이 200 내지 300 ㎡/g이고,
CTAB 표면적이 170 ㎡/g 이상이며,
DBP 수가 200 내지 300 g/(100g)이고,
시어즈 수(Sears number) V2가 23 내지 35 ㎖/(5g)임을 특징으로 하는 침강 실리카.
BET surface area is 200 to 300 m 2 / g,
CTAB surface area is at least 170 m 2 / g,
DBP number is between 200 and 300 g / (100 g),
Precipitated silica, characterized in that the Sears number V 2 is from 23 to 35 ml / (5 g).
제1항에 있어서, CTAB 표면적이 300 ㎡/g 이하임을 특징으로 하는 침강 실리카.The precipitated silica of claim 1, wherein the CTAB surface area is 300 m 2 / g or less. 제1항 또는 제2항에 있어서, 초음파에 의해 분해된 입자들 (입자 크기: 1.0 ㎛ 미만)의 피크 높이에 대한 초음파에 의해 분해되지 않은 입자들 (입자 크기: 1.0 내지 100 ㎛)의 피크 높이의 비율로 정의되는 WK 계수가 3.4 이하임을 특징으로 하는 침강 실리카.The peak height of particles (particle size: 1.0 to 100 μm) which is not decomposed by ultrasonic wave relative to the peak height of particles decomposed by ultrasonic wave (particle size: less than 1.0 μm). Precipitated silica, characterized in that the WK coefficient defined by the ratio of 3.4 or less. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면이 화학식 I 내지 III으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기실란에 의해 개질됨을 특징으로 하는 침강 실리카.
화학식 I
[SiR1 n(RO)r(Alk)m(Ar)p]q[B]
화학식 II
SiR1 n(RO)3-n(알킬)
화학식 III
SiR1 n(RO)3-n(알케닐)
위의 화학식 I, 화학식 II 및 화학식 III에서,
B는 -SCN, -SH, -Cl, -NH2, -OC(O)CHCH2, -OC(O)C(CH3)CH2 (q가 1인 경우) 또는 -Sw- (여기서, w는 2 내지 8의 수이다) (q가 2인 경우)이고, B는 Alk에 화학적으로 결합되며,
R과 R1은 하이드록시, 아미노, 알콜레이트, 시아나이드, 티오시아나이드, 할로겐, 설폰산, 설폰산 에스테르, 티올, 벤조산, 벤조산 에스테르, 카복실산, 카복실산 에스테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 유기실란 라디칼에 의해 임의로 치환될 수 있는, 탄소수 2 내지 30의 지방족, 올레핀계, 방향족 또는 아릴 방향족 라디칼이고, R과 R1은 동일하거나 상이한 라디칼이거나, 동일하거나 상이하게 치환될 수 있고,
n은 0, 1 또는 2이며,
Alk는 탄소수 1 내지 6의 2가 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 라디칼이고,
m은 0 또는 1이며,
Ar은 하이드록시, 아미노, 알콜레이트, 시아나이드, 티오시아나이드, 할로겐, 설폰산, 설폰산 에스테르, 티올, 벤조산, 벤조산 에스테르, 카복실산, 카복실산 에스테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 유기실란 라디칼에 의해 치환될 수 있는, 탄소수 6 내지 12의 아릴 라디칼이고,
p는 0 또는 1이고, p와 n은 동시에 0이 아니며,
q는 1 또는 2이고,
r은 1, 2 또는 3이고, r + n + m + p = 4이며,
알킬은 탄소수 1 내지 20의 1가 직쇄 또는 측쇄 포화 탄화수소 라디칼이고,
알케닐은 탄소수 2 내지 20의 1가 직쇄 또는 측쇄 불포화 탄화수소 라디칼이다.
The precipitated silica according to claim 1 or 2, wherein the surface is modified by at least one organosilane selected from the group consisting of formulas (I) to (III).
Formula I
[SiR 1 n (RO) r (Alk) m (Ar) p ] q [B]
Formula II
SiR 1 n (RO) 3-n (alkyl)
Formula III
SiR 1 n (RO) 3-n (alkenyl)
In the above formulas (I), (II) and (III),
B is -SCN, -SH, -Cl, -NH 2 , -OC (O) CHCH 2 , -OC (O) C (CH 3 ) CH 2 (when q is 1) or -S w -where w is a number from 2 to 8 (when q is 2), B is chemically bonded to Alk,
R and R 1 are hydroxy, amino, alcoholate, cyanide, thiocyanide, halogen, sulfonic acid, sulfonic acid ester, thiol, benzoic acid, benzoic acid ester, carboxylic acid, carboxylic acid ester, acrylate, methacrylate or organosilane Are aliphatic, olefinic, aromatic or aryl aromatic radicals having 2 to 30 carbon atoms, which may be optionally substituted by radicals, R and R 1 may be the same or different radicals or may be substituted identically or differently,
n is 0, 1 or 2,
Alk is a divalent straight or branched chain hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms,
m is 0 or 1,
Ar is hydroxy, amino, alcoholate, cyanide, thiocyanide, halogen, sulfonic acid, sulfonic acid ester, thiol, benzoic acid, benzoic acid ester, carboxylic acid, carboxylic acid ester, acrylate, methacrylate or organosilane radical Aryl radical of 6 to 12 carbon atoms which may be substituted,
p is 0 or 1, p and n are not 0 at the same time,
q is 1 or 2,
r is 1, 2 or 3, r + n + m + p = 4,
Alkyl is a monovalent straight or branched chain saturated hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms,
Alkenyl is a monovalent straight or branched chain unsaturated hydrocarbon radical having 2 to 20 carbon atoms.
제1항 또는 제2항에 따르는 침강 실리카를 함유하는 탄성중합체 혼합물, 가황 가능한 고무 혼합물 또는 가황물.Elastomeric mixture, vulcanizable rubber mixture or vulcanizate containing precipitated silica according to claim 1. 제1항 또는 제2항에 따르는 침강 실리카를 함유하는 타이어.A tire containing the precipitated silica according to claim 1. 제1항 또는 제2항에 따르는 침강 실리카를 함유하는 상용차용 타이어.A commercial vehicle tire containing the precipitated silica according to claim 1. 제1항 또는 제2항에 따르는 침강 실리카를 함유하는 모터 사이클용 타이어.A motorcycle tire comprising the precipitated silica according to claim 1. 제1항 또는 제2항에 따르는 침강 실리카를 함유하는 고속 차량용 타이어.A high speed vehicle tire containing the precipitated silica according to claim 1.
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