KR20100101079A - 재생 필러 재료를 포함하는 엘라스토머 조성물 - Google Patents

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KR20100101079A
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Abstract

본 발명은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 20 내지 80%의 엘라스토머 재료를 포함하는 캐리어 엘라스토머 조성물에 관한 것이다. 또한 캐리어 엘라스토머 조성물은 열분해된 고분자 재료로부터 유도되는 필러의 미세 덩어리 혼합물(fine agglomerates mixture of filler)을 포함한다. 상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 10 내지 70%를 차지한다. 또한, 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 25 내지 30%의 양으로 존재하는 가공 오일을 포함한다. 본 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물은 35mm 보다 작거나 동일한 평균 입자 사이즈를 갖는 덩어리를 포함하는 미세 덩어리 혼합물을 운송하기 위한 캐리어로 사용된다.

Description

재생 필러 재료를 포함하는 엘라스토머 조성물{Elastomer composition with reclaimed filler materials}
본 출원은 하기 출원의 이익을 주장한다.
미국 가출원 제60/986,126(2007.11.7자 출원)
미국 가출원 제60/998,197(2007.10.9자 출원)
미국 가출원 제60/986,318(2007.11.8자 출원)
미국 가출원 제60/986,369(2007.11.8자 출원)
본 발명은 재생된 필러 재료를 포함하는 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
고무(rubber) 산업에서 차량 타이어 및 실(seal)과 같은 고무 생산물은 전형적으로 필러 혼합물, 예를들면 카본블랙이나 실리카 인 고무(silica in rubber)를 혼합하는 것으로 제조되고, 다음으로 가황처리된다. 차량 타이어의 경우, 추가적인 구조적 성질은 코드(cords)를 임베드하고, 접촉면, 측면 및 내부 라이닝에 다른 유형의 고무를 사용함으로써 도입된다.
고무 재료의 생산자, 예를들면 타이어 제조업자는 전형적으로 다른 소스(sources)로부터 원재료를 공급받는다. 고무는 곤포(bales)로 공급되거나, 크럼(crumb) 또는 파우더로 공급된다. 고무를 만드는데 있어서, 카본 블랙과 같은 필러 재료가 사용된다. 타이어를 포함하는 고무 혼합물의 필러로서 사용되기에 가장 바람직한 카본 블랙으로 원형(origin) 또는 순수한(virgin) 상태인 것을 플러피(fluffy) 카본 블랙이라 한다. 플러피 카본 블랙은 고순도 입자 또는 나노미터로 측정되는 매우 낮은 부피 밀도(bulk density)를 갖는 덩어리로서 정제된 카본 블랙이다. 오일 용광로 프로세스(oil furnace process) 등 카본 블랙을 제조하는 몇가지의 과정이 있다. 오일 용광로 프로세스는 카본 블랙의 제조에 있어서 전형적으로 사용되며, 이러한 대다수의 프로세스에서 필러는 플러피 카본 블랙이라 일컬어진다. 더욱 최근에는 폐 타이어(scrap tire)와 같은 사용된 고무 생산물로부터 카본 블랙과 같은 필러를 생산하는 데에 더 큰 관심이 모아지고 있다. 그러한 프로세스는 카본 블랙을 포함하는 재생 탄소 함유 물질 및 다른 필러가, 사용된 고무 생산물로부터 추출되어 필러 재료로서 새로운 고무 생산물로 다시 재활용되도록 하는데 필수적이다.
재활용된 타이어로부터 고순도 필러 및 열분해라는 프로세스로부터 다른 고무 생산물을 제조하고자 하는 많은 시도가 있어왔다. 열분해를 통해 타이어 및 다른 오일 베이스 화합물이 가공되어 카본 블랙 및 다른 필러 재료를 포함하는 연료 및 입자들의 클러스터 또는 덩어리를 포함하는 숯이 생산되어 왔다. 이러한 숯을 필러타입으로의 사용을 위한 낮은 등급의 카본 블랙으로 사용하고자 하는 시도가 있어왔다. 그러나, 이는 몇가지 단점을 가져왔는데, 가장 심각하게는 필러를 만들기 위한 덩어리의 입자 사이즈의 랜덤한 분포로부터 기인되는 숯 내부의 불순도라는 단점이다. 또한, 입자의 표면 화학이 필러의 성능에 영향을 준다. 따라서, 순수한 카본 블랙 재료에 비길만한 높은 등급의 필러 재료로 사용하기에 적당한 카본 블랙 및 다른 필러의 미세 덩어리 혼합물을 포함하는 엘라스토머 화합물 제공에 대한 요구가 존재한다. 또한, 커스토머에게 운송될 수 있는 미세 덩어리 혼합물의 패키지에 대한 요구가 존재한다. 나아가, 고무 화합물을 만들기 위해 블렌딩할 때 더욱 유용하도록 선분산(predispersed)시키기 위한 미세 덩어리 혼합물의 패키지에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 재생 필러 재료를 포함하는 엘라스토머 조성물을 생산하는 방법이다.
본 발명은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 20 내지 80%의 엘라스토머 재료를 포함하는 엘라스토머 조성물에 관한 것이다. 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 또한 열분해된 폴리머 재료로부터 유도된 필러의 미세 덩어리 혼합물을 포함한다. 상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 10 내지 70%를 구성한다. 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 또한 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 25 내지 30%의 양으로 존재하는 가공 오일을 포함한다. 본 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물은 평균 입자 크기 35mm이하의 덩어리를 포함하는 미세 덩어리 혼합물을 운송하는 캐리어로 사용된다. 미세 덩어리 혼합물은 그 자체로 용이하게 공중에 뜨게되어, 본 발명에 의한 캐리어 엘라스토머 조성물은 커스토머에게로 운송되기에 용이한 매개체로서 미세 덩어리 혼합물을 패키징한다. 추가적으로, 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 고무 제조업자에게 카본 블랙 및 다른 필러와 함께 선분산되는 재료를 제공하는데, 이것은 특히 혼합(compounding) 공정을 통해 좋은 필러 분산물을 얻으려는 시도에 종종 당면하게 되는 고무 제조업자에게 유리하다. 본 발명에 따른 엘라스토머 조성물의 예는 하기에 상세히 기재될 것이다.
본 발명의 추가적인 응용 분야는 하기 제공되는 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 상세한 설명 및 특정예는 본 발명의 유리한 실시예를 나타내는 한편, 단지 예시를 위한 목적의 의도이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 의도가 아님이 이해되어야 한다.
본 발명은 운송되기에 용이한 매개체로서 미세 덩어리 혼합물을 패키징하는 캐리어 엘라스토모 조합물을 제공한다.
또한, 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 카본 블랙 및 다른 필러와 함께 선분산되는 재료를 제공하여 혼합 공정을 통해 좋은 필러를 얻으려는 고무 제조업자에게 유리하다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 동반된 도면으로부터 더욱 잘 이해될 것이다:
도1은 종래의 분리 및 확인 장치의 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 분쇄밀(pulverizer mill) 및 그를 통한 카본 블랙 흐름의 평면도이다.
도3은 본 발명에 따른 분류기의 평면도이다.
도4a는 본 발명의 개시에 따른 285,650배 확대된 수용액 중에 분산된 미세 덩어리 혼합물의 현미경 사진이다.
도4b는 본 발명의 개시에 따른 28,650배 확대된 수용액 중에 분산된 미세 덩어리 혼합물의 현미경 사진이다.
도5a는 285,650배 확대된 수용액 중에 분산된 KHC1 덩어리의 현미경 사진이다.
도5b는 28,650배 확대된 수용액 중에 분산된 KHC1 덩어리의 현미경 사진이다.
도6a는 본 발명의 개시에 따른 미세 덩어리 혼합물의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6b는 KHC1 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6c는 KHC2 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6d는 CBp0 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 EPDM에서의 CBp-25필러, N550 필러 및 N660 필러의 유량계 커브의 그래프이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 SBR에서의 CBp-25필러, N550 필러 및 N660 필러의 유량계 커브의 그래프이다.
하기 우선적 실시예는 성질상 단순한 예에 불과하고 본 발명, 출원, 용도를 제한하기 위한 의도는 전혀 아니다.
본 발명은 엘라스토머와 혼합되는 미세 덩어리 혼합물을 포함하는 캐리어 엘라스토머 조성물에 관한 것이다. 미세 덩어리 혼합물은 고무 합성에 사용되는 필러에 적합하다. 미세 덩어리 혼합물을 엘라스토머와 블렌딩하는 것은 엘라스토머 혼합물과의 블렌딩에 이상적인 선분산된 형태의 미세 덩어리 혼합물을 패키징하는 방법을 제공한다.
도1은 본 발명에 따른 확인 및 분리 장치(10)의 개략도를 나타낸 것이다. 모든 도면 및 특히 도 1을 참조하면, 장치(10)은 분쇄밀(12)와 분류기(14)를 포함한다. 홉퍼(16)은 장치(10)에 재사용 탄소질 재료의 소스로서 작동한다. 상기 홉퍼(16)은 폐 타이어, 고분자 자동차 부품, 중고 고무 재료 및 플라스틱 용기 등에 한정되지 않는 재활용되는 고분자 재료의 열분해로부터 제조되는 재사용 탄소질 재료를 수집하는데 사용된다. 상기 재사용 탄소질 재료는 카본블랙 및 다른 재료의 큰 덩어리 및 작은 덩어리로 이루어진다. 수집 홉퍼(16)가 재사용 탄소질 재료를 담는 데 사용되는 반면, 탄소질 재료는 홉퍼(16)에 우선 수집되지 않고 열분해 반응기(미도시)로부터 장치(10)로 직접 투입되는 것이 가능하다.
밸브(18)는 홉퍼(16)로부터 자석 분리기(20)로 재사용 탄소질 재료의 흐름을 조절한다. 재사용 탄소질 재료는 가끔 열분해 전에 재활용 고분자 재료에 존재하는 금속 입자를 포함한다. 이러한 금속 입자는 분쇄밀(12)에 손상을 줄 수 있고 자석 분리기(20)가 이러한 바람직하지 않은 금속 입자를 제거한다. 자석 분리기(20)의 사용은 요구되지 않고 더 많거나 적은 수의 자석 분리기들이 사용될 수 있다.
자석 분리기(20)을 통과한 후 재사용 탄소질 재료는 분쇄밀(12)로의 재료의 흐름을 조절하고 회전하는 스크류(22)로 건네진다. 밸브(24)는 믹싱 노드(26)로의 재사용 탄소질 재료의 흐름을 온 및 오프하는데 사용된다. 믹싱 노드(26)에서 재사용 탄소질 재료는 에어 소스(28)로부터 발생되는 건조, 필터된 고압 공기와 혼합된다. 건조 압축 공기와 재사용 탄소질 재료의 혼합물이 분쇄밀(12)의 투입로(30) (도2 참조)를 통해 도입되는 피드이다.
도 2는 분쇄밀(12)의 개략도로서 압축된 피드가 투입로(30)을 통해 도입되고 보텍스 컬럼(Vortex column)(28) 주위로 와동하는데, 이것은 피드 안에 존재하는 작은 덩어리를 보텍스 컬럼(Vortex column)(28)의 꼭대기로 이동하게 하고, 큰 덩어리는 아래로 떨어지게 한다. 단일 투입로(30)가 기재되었지만 투입로의 수는 보텍스 컬럼 (Vortex column)(28)에서의 와동을 조정 또는 향상시키기 위해서 더 많은 수의 투입로를 갖는 것도 가능하다. 분류 디스크(32)가 보텍스 컬럼 (Vortex column)(28)에 존재하며 피드의 와동에 기여하고 큰 덩어리가 분류 디스크(32)를 지나쳐 이동하는 것을 방지한다. 분류 디스크(32)는 보텍스 컬럼 (Vortex column) (28) 안의 덩어리과 공기를 와동시키고, 더 가볍고 더 작은 밀도를 갖는 덩어리 및 입자로부터 무겁고 큰 밀도의 덩어리 및 입자를 분리하기 위해 특정한 비중을 이용한다. 따라서 무겁고 큰 밀도의 덩어리가 보텍스 컬럼 (Vortex column)(28)의 바닥으로 가라앉는 반면, 더 작은 밀도의 덩어리는 보텍스 컬럼 (Vortex column)(28)의 꼭대기로 이동한다.
큰 덩어리가 보텍스의 바닥으로 이동하면, 그들은 분쇄밀(12)의 분류 챔버 (34)로 들어간다. 큰 덩어리 입자를 각각에 대해 챔버의 반대면에서 불어넣기 위해서 적어도 2개의 마주보는 공기 투입로(36)가 분류 챔버(34)에 존재한다. 두 개의 마주보는 공기 투입로(36)가 기재되었지만, 더 많거나 적은 수의 마주보는 공기 투입로(36)를 가지는 것도 가능하다. 큰 덩어리 입자가 각각에 대해서 가속되고, 충돌하고, 작은 덩어리로 분류된다. 작은 덩어리는 보텍스 컬럼 (Vortex column)(28)으로 재도입되어 그들의 밀도가 충분히 낮다면 분류 디스크(32)를 지나 작은 덩어리 포트(38)을 통해 방출된다. 분류되지 않은 큰 덩어리는 챔버 배출로(38)로 방출되어 수집된다. 선택적으로 챔버 배출로(38)을 통해 나간 큰 덩어리는 밸브(24)에서 재사용 탄소질 재료로 재도입될 수 있다.
작은 덩어리 포트(38)을 통과한 작은 덩어리는 두 개의 필터 홉퍼(40, 40') 중 하나로 흘러간다. 상기 필터 홉퍼는 고분자 표면 영역 필터를 포함하는데, 이는 보텍스 컬럼(Vortex column)(28)을 떠난 후 풍매화되는 경향을 갖는 작은 덩어리를 수집한다. 본 발명은 작은 덩어리를 수집하기 위해서 두 개의 필터 홉퍼를 사용하는 것을 기재하였지만, 분쇄밀(12)로부터의 생산률에 따라 사용되는 필터 홉퍼의 수가 더 많거나 적은 것도 본 발명의 범위 내이다. 밸브(42, 42')는 필터 홉퍼( 40, 40')로부터, 작은 덩어리를 분류기(14)로 공급하는데 사용되는 작은 덩어리 공급 홉퍼(44)로의 작은 덩어리의 흐름을 조절한다. 도 1은 복수 개의 밸브(42, 42')가 필터 홉퍼(40, 40')와 연계되는 것으로 기재되었지만 더 많거나 적은 수의 밸브를 가지는 것도 가능하다. 작은 덩어리는 작은 덩어리 공급 홉퍼(44)를 떠난 이후에, 존재하는 금속 불순물을 추가적으로 제거하기 위하여 선택적으로 제 2 자석 필터(46)을 통과한다. 피드 스크류(48)은 작은 덩어리를 받고 컨베이어(50)으로 공급되는 작은 덩어리의 흐름을 조절하는데, 컨베이어(50)은 분류기(14)로의 작은 덩어리의 흐름을 조절하는 피드 스크류(52) 및 밸브(54)로 작은 덩어리를 이동시킨다. 분류기(14)로 직접 흐르는 피드 스크류(48)을 가지는 것이 본 발명의 범위이지만, 확인 및 분리 장치(10)의 부품들의 물리적 크기로 인하여, 작은 덩어리를 부품 간의 거리를 이동시키는 것이 요구되므로, 복수 개의 피드 스크류 및 컨베이어를 이용하는 것이 바람직하다.
도1과 도3을 참조하면, 작은 덩어리는 두개의 고압 투입로(66) 중 하나를 지나 분류기(14)로 투입된다. 작은 덩어리는 건조 압축공기와 혼합되고, 두 개의 투입로(66) 중 하나를 통해 공급되며, 분류기(14)의 보텍스 컬럼(56)에서 와동하는데, 분류기(14)에서 작은 덩어리는 굵은 덩어리 혼합물과 미세 덩어리 혼합물로 분리된다. 작은 덩어리 중 일부는 굵은 덩어리 및 굵은 덩어리 안에 갇힌 미세 덩어리로 이루어진다. 작은 덩어리의 와동은 낮은 밀도 및 나노미터 범위의 크기를 갖는 미세 덩어리가 훨씬 더 밀도가 크고 마이크론으로 측정되는 굵은 덩어리 입자로부터 분리되도록 한다. 보텍스 컬럼(56)에서의 와동 현상은 고압 투입로(66)을 통해 흐르는 공기 압력 및 적은 밀도 및 작은 입자 크기를 갖는 미세 덩어리를 보텍스 컬럼(56)의 꼭대기로 이동시키는 회전 분류 휠(58)에 의한 것이다. 더 큰 밀도 및 작은 덩어리보다 일반적으로 더 큰 크기의 굵은 덩어리는 보텍스 컬럼의 바닥으로 이동한다. 본 발명의 범위 내에서 작은 덩어리가 하나 이상의 고압 투입로 (66)를 통해 보텍스 컬럼(56)으로 투입되는 것은 물론, 더 많거나 적은 수의 공기 투입로(66)를 갖는다.
상기 회전 분류 휠(58)은 특정 크기 및 밀도의 덩어리만이 보텍스 컬럼(58)로부터 미세 덩어리 배출로 64를 통과하도록 함으로써 분쇄밀(12)의 분류 디스크 (32)와 동일하게 기능한다. 굵은 덩어리는 보텍스 컬럼(56)의 바닥으로 가라앉고 굵은 덩어리가 수용될 수 있는 프로세스에서의 필러로 사용되기 위해 컨테이너(62)로 수집된다. 미세 덩어리 배출로(64)를 통괴한 미세 덩어리는 미세 덩어리를 수집하는 고분자 표면 영역을 갖는 필터 홉퍼(68)로 흐른다. 이 과정은 미세 덩어리가 너무 작아 쉽게 풍매화될 수 있기 때문에 필수적이다. 필터 홉퍼(68)을 통과한 다음, 미세 덩어리는 선택적으로 자석 분리기(70)을 통과하여 존재할 수 있는 어떤 금속 불순물을 제거하며, 다음으로 미세 덩어리는 홀딩 영역(72)로 이동하는데 거기서 미세 덩어리는 컨테이너, 펠렛타이저(pelletizer), 백(bag) 안에 저장되거나 엘라스토머와 혼합되어 풍매화가 방지된 미세 덩어리 혼합물로 형성된다. 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물은 다량의 카본 블랙을 포함하며, 순수 카본 블랙에 견줄만한 유용한 필러 재료이다.
홀딩 영역(72) 내의 미세 덩어리 혼합물은 본 발명에 따른 카본 블랙 입자를 포함하는 입자의 클러스터이다. 미세 덩어리 혼합물은 타이어와 같은 고분자 재료, 고분자 자동차 부품, 우유 용기 및 다른 용기와 같은 재활용 고분자 부품, 아스팔트나 고무 컴파운딩 프로세스에서 필러로 사용되기에 적합한 미세 덩어리를 생산할 수 있는 어떤 다른 형태의 고분자 재료의 열분해로부터 형성된다. 미세 덩어리 혼합물은 일반적으로 미세 덩어리 혼합물의 중량에 대하여 약 80 내지 약 95%; 전형적으로는 약 85 내지 약 90%; 바람직하게는 약 89%에서 약 91%; 및 본 발명의 바람직한 실시예에서는 약 90%의 카본 함량을 갖는다.
미세 덩어리 혼합물의 평균 덩어리 사이즈는 4마이크론 이하이고, 수용액 중에 분산되어 전자 현미경으로 측정될 때 평균 35nm 이하의 미세 덩어리 입자의 클러스터로 형성된다. 미세 덩어리 입자의 크기는 더 작은 덩어리 사이즈가 그들이 N500에서 N600 등급의 순수 카본 블랙에 견줄만한 높은 등급의 필러로 사용되기에 더 좋다는 관점에서 중요하다.
미세 덩어리 혼합물의 질소 표면 영역은 필러 재료가 높은 등급의 필러 재료로서 적합할지 여부를 결정하는데 있어서 또 다른 중요한 요소이다. 상기 질소 표면 영역은 고무 컴파운딩에 사용될 때 필터 재료가 가지는 결합 친화력(binding affinity)을 나타낸다. 본 발명의 미세 덩어리 혼합물은 일반적으로 비이티(BET) 기술 및 요오드 흡수(lodine absorption) 기술이라는 다른 두 가지 기술을 이용하여 측정되는 질소 표면 영역을 가진다. 미세 덩어리 혼합물은 비이티(BET) 기술을 이용할 때 일반적으로 약 46m2/g에서 약 72m2/g, 바람직하게 약 58m2/g로 측정되는 질소 표면 영역을 가진다. 미세 덩어리 혼합물은 요오드 흡수(lodine absorption) 기술을 이용할 때 약 53mgl2/g에서 약 254mgl2/g 및 바람직하게는 약 176mgl2/g으로 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다.
미세 덩어리 혼합물은 또한 분리 및 확인 장치에서의 처리에 의해 N500에서 N600 등급을 가지는 상업적인 카본 블랙과 같이 기능하는 열분해된 카본 블랙 입자 및 무기 기능성 필러를 포함한다. 무기 기능성 필러는 하기의 그룹으로부터 선택되는 하나일 수 있다; 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화철, 산화칼슘, 마그네슘 또는 이들의 조합. 또한, 다른 무기 필러 재료가 그들이 미세 덩어리 혼합물이 바람직한 등급의 순수 카본 블랙과 같이 기능할 수 있도록 하는 한 사용될 수 있다. 본 발명은 일반적으로 미세 덩어리 혼합물의 중량에 대하여 약 5 내지 약 20%; 전형적으로 약 8%에서 약 15%, 바람직하게 약 9%에서 약 11%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 10%의 기능성 무기 필러를 포함한다.
미세 덩어리 혼합물은 확인 및 분리 장치(10)로부터 얻어진다. 본 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물은 열분해된 고분자 재료로부터 유도된 필러로서의 미세 덩어리 혼합물을 이용하여 제조된다. 본 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물은 일반적으로 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 20 내지 약 80%; 전형적으로 약 15% 내지 약 30%, 바람직하게 약 19%에서 약 21%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 20%의 엘라스토머 재료를 포함한다. 엘라스토머 재료는 스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR), 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무(EPDM), 니트릴 엘라스토머, 부틸 엘라스토머, 천연 고무 및 그들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 범위내에서 엘라스토머 재료는 사실상 고무 산업에서 사용되는 합성 및 천연 엘라스토머중의 어떤 유형이다.
또한 캐리어 엘라스토머 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 10 내지 약 70%; 전형적으로 약 40% 내지 약 60%, 바람직하게 약 52%에서 약 57%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 55%의 필러로서의 미세 덩어리 혼합물을 포함한다. 미세 덩어리 혼합물은 열분해를 위한 적당한 양의 카본 블랙을 산출하는 타이어 및 기타 자동차 플라스틱과 같은 고분자 자동차 부품을 포함하는 열분해된 고분자 재료로부터 얻어진다. 또한 고분자 재료는 비자동차 소스로부터 유도되는 재사용 고분자 재료를 포함할 수 있으며 충분한 양의 카본 블랙을 산출하는 분쇄된 아스팔트, 플라스틱 용기 및 다른 적당한 고분자 재료를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어 엘라스토머 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 25 내지 약 30%; 전형적으로 약 25% 내지 약 30%, 바람직하게 약 23%에서 약 27%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 25%의 가공 오일을 포함한다. 상기 가공 오일은 미세 덩어리 혼합물을 엘라스토머 재료와 섞는데 적합한 오일 일 수 있다.
엘라스토머 재료의 미세 덩어리 혼합물과 가공 오일을 포함하는 상기 캐리어 엘라스토머 조성물에 덧붙여 본원 발명의 특별한 응용의 필요성에 따라서 추가될 수 있는 여러가지의 다른 선택적인 성분이 있다. 본원 발명의 몇몇 실시예는 가공 보조물, 활성제, 안티 옥시던트 및 이러한 그룹의 각각의 화합물 뿐만 아니라 다른 필러 재료를 포함할 수 있다. 가공 보조물은 믹싱 성분에 달라붙는 것을 예방하여 캐리어 엘라스토머 조성물의 블렌딩을 향상시키고 엘라스토머 재료, 필러의 재생 탄소질 혼합물 및 가공 오일의 디스버젼(disbursion)을 개선하는데 도움이 된다. 가공 보조물은 아연 비누, 지방산 소금 및 그들의 조합뿐만 아니라 다른 적합한 혹은 바람직한 가공 및 알려진 가공 보조물을 포함할 수 있다.
상기 캐리어 엘라스토머 조성물에 활성제를 추가하는 것은 선택적이다. 활성제는 가황 중에 캐리어 엘라스토머 조성물의 가황을 가속화시키는데 도움이 된다. 활성제는 산화아연, 스테아린산 및 실란 (특히 실리카 필러가 제공될 때) 그리고 그들의 조합을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 범위내에서 특별한 응용의 필요에 따라서 다른 적당한 알려진 활성제가 사용된다.
게다가 안티 옥시던트는 상기 캐리어 엘라스토머 조성물에 추가될 수 있다. 안티 옥시던트는 가황중에 캐리어 엘라스토머 조성물의 경화를 예방하는데 도움이 된다. 알려진 적당한 안티 옥시던트는 페닐아민, 스티렌 페놀 및 그들의 조합을 포함한다. 또한 본원 발명의 범위내에서 특별한 응용의 필요성에 따라서 다른 알려진 적당한 안티 옥시던트가 사용된다.
게다가 본원 발명의 범위내에서 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 다른 필러 재료를 포함한다. 필러 재료는 농도 및 열저항력을 향상시키거나 캐리어 엘라스토머 조성물의 컬러를 변경하는 것과 같은 바람직한 물리적 및 화학적 성질 제공할 수 있다. 가능한 필러 재료로는 호분(whiting), 탄산 칼슘, 실리카 및 그들의 조합이 있다. 게다가 특별한 응용의 필요성에 따라서 다른 알려진 적당한 필러 재료를 포함하는 것이 가능하다.
본원 발명의 다른 실시예는 캐리어 엘라스토머 조성물에 부가된 촉진제를 포함한다. 촉진제는 가황 공정을 진척시키는 것을 돕는다. 촉진제의 수는 아주 많고캐리어 엘라스토머 조성물을 형성하는데 사용될 수 있는 여러가지 유형의 많은 촉진제가 있다. 캐리어 엘라스토머 조성물에 첨가되는 촉진제의 선택은 설비, 가공의 변수 및 개인 혼합자의 선호와 같은 요소들 뿐만 아니라 제조자의 요구를 부분적으로 포함하는 요소들에 달려 있다. 본원 발명에 사용하기에 적합한 촉진제 중의 몇몇은 티우론(thiurons)이라 불리는 촉진제 그룹의 일부분인 테트라메틸티우람 황화합물과 같은 이차 촉진제로서 알려진 촉진제의 그룹이다. 또한, 지연 작용 촉진제가 추가될 수 있다. 적당한 지연 작용 촉진제로 엔-터트-부틸-벤조티아졸 술폰아미드(TBBS)가 있다. 또 다른 적합한 촉진제는 머켑토벤조티아졸(MBT)을 포함하는 최초의 촉진제로서 알려진 클래스를 포함한다. 비록 특별한 촉진제 및 촉진제의 그룹이 상기와 같이 기재되었다고 하더라도 본 발명의 범위 내에서 사실상 촉진제의 어떤 유형이라도 본원 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물와 함께 사용된다. 그러므로 본원 발명은 촉진제의 어떤 획일적인 유형에 제한되지 않는다.
실시예 1
캐리어 엘라스토머 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 일반적으로 약 20% 내지 약 80%; 전형적으로 약 20% 내지 약 30%, 바람직하게 약 19%에서 약 21%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 20%를 제공하는 엘라스토머 재료로 형성된다. 미세 덩어리 혼합물은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 일반적으로 약 10% 내지 약 70%; 전형적으로 약 40% 내지 약 55%, 바람직하게 약 52%에서 약 57%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 55%를 제공한다. 가공 오일은 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 일반적으로 약 25% 내지 약 30%; 전형적으로 약 25% 내지 약 30%, 바람직하게 약 23%에서 약 27%, 그리고 바람직한 실시예에서 약 25%를 제공한다. 상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 미세 덩어리 혼합물이 캐리어 엘라스토머 조성물 전반에 걸쳐서 균일하게 분산되도록 혼합된다.
발명의 또 다른 목적으로, 본원 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물은 상업용 엘라스토머 포뮬레이션과 함께 혼합되었고, 그 화학적 및 기계적 특성이 분석되었고 순수한 카본 블랙을 이용하여 다른 상업용 엘라스토머 조성물와 비교되었다. 게다가 순수한 카본 블랙을 포함하고 있는 고도로 로드된 엘라스토머 조성물과 함께 분석 및 비교된 본원 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물을 이용하여 고도로 로드된 상업용 엘라스토머 포뮬레이션이 준비되었다.
앞서 CBp-25E-필러는 본원 발명에 따른 캐리어 엘라스토머 조성물 안에서 혼합된 미세 덩어리를 지정하기 위해 사용되어 오고 있다. 엘라스토머 조성물 및 고도로 로드된 엘라스토머 조성물 샘플은 캐리어 엘라스토머 조성물에 이전에 혼합된 CBp-25E-필러를 이용하여 제조되었다. 캐리어 엘라스토머 조성물은 미세 덩어리를 스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무(EPDM)와 혼합한 다음 스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무(EPDM)를 이용하여 상업용 포뮬레이션과 혼합됨으로써 제조되었다. 또한, 파우더 혹은 작은 알 모양 형태의 미세 덩어리를 사용하는 것이 가능하지만 본 실시예에 따른 엘라스토머 조성물의 이용은 상업용 조성물에서 미세 덩어리의 쉬운 운반 및 보다 나은 분산을 제공한다.
실시예 2
상업용 엘라스토머 조성물이 포뮬러되고 테스트되었다. 아래 표1은 이하에서 SBR에서 상업용 엘라스토머 조성물로서 혼합된 CBp-25E-필러로서 인용되는 미세 덩어리 혼합물의 목록이다. 표1은 스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR)와 혼합된 천연 오일 열분해와 같은 순수 카본 블랙 소스로부터 유도된 카본 블랙 필러 재료인 N550 필러 및 N660 필러의 혼합물을 나타낸다.
뱃치와 SBR 의 혼합
CBp-25E N550 N660
스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR) 1500 100.00phr 100.00phr 100.00phr
CBp-25E-필러 80.00phr
N550-필러 80.00phr
N660-필러 80.00phr
산화 아연 3.00phr 3.00phr 3.00phr
스테아린산 1.00phr 1.00phr 1.00phr
엔-터트-부틸-벤조티아졸 술폰아미드
(Santocure TBBS)		 1.00phr 1.00phr 1.00phr
황 (Sulphur) 1.75phr 1.75phr 1.75phr
상기 표에서 보이는 바와 같이, CBp-25E-필러, N550-필러 및 N660-필러는 모두 고무 100 파트당 80phr와 함께 혼합되었다. 또한, 그 밖의 성분들이 동등한 비율로 첨가되었다.
표2는 상기 표1에서 검토된 CBp-25E-필러, N550 필러 및 N660 필러로 제조된 SBR 엘라스토머 조성물 샘플의 기계적 특성에 대한 표이다.
SBR 의 기계적 특성
CBp-25E-필러 N550 N660
농도 [㎏/l] 1.20(1.22) 1.22 1.22
경도 [IRHD] 72(74) 77 74
인장력 [MPa] 22.9(23.7) 24.3 23.2
파단시 연신율 [％] 460(473) 310 355
계수 100% [MPa] 4.0(3.5) 8.0 6.1
계수 300% [MPa] 14.6(14.2) 24.1 21.4
인열강도 [kN/m] 44.1(47.2) 41.3 48.3
DIN 마모 [㎣] 106(107) 80 84
상기 표2에서 보이는 바와 같이, 상기 CBp-256E-필러의 농도, 경도 및 인장력은 발명의 본 실시예에 따른 SBR과 혼합될 때의 N550 및N660 필러와 유사하다. 상기 CBp-25E-필러는 상기 N550 및 N660 필러 재료로 만들어진 엘라스토머 조성물보다 더 큰 브레이크 포인트에서의 연신율 비율을 나타냈다. 게다가 상기 CBp-25E 필러 샘플의 인열 강도 및 DIN 마모와 같은 기타 특성들은 상기 N550 및 N660 샘플과 유사했다. 상기 테스트 자료를 근거로 SBR와 혼합될 때 CBp-25E-필러는 SBR을 포함한 엘라스토머 조성물을 포뮬레이트 하기에 적당한 재료이다. CBp-25E-필러의 기계적 물성은 양질이 아니라면 테스트된 천연 카본 블랙 필러에 적합하다.
도8은 상기 표1에서 언급된 세개 샘플의 유량계 커브의 그래프이다. 그 샘플의 유변학적(rheological) 특성은 얼마나 빨리 재료들을 혼합할 수 있는지 통찰력을 제공하기 때문에 고무 제조의 견지에서 중요하다. 본 경우에 유변학적 특성은 N550 및 N660 순수 카본 블랙과 비교하여 얼마나 빨리 SBR을 가진 상업용 엘라스토머 조성물이 CBp-25E 필러로 만들어질 수 있는지를 나타낸다. 유량계 측정은 토크축 4.0Nm에 있어서 MDR2000E, 아크 0.5°, 온도 170℃, 경과시간 30분이 주어졌다. 그래프는 토크 대 시간을 나타낸다. 도8에서 보이는 바와 같이, 상기 CBp-25E 필러는 상기 N550 및 N660 샘플과 유사한 커브를 갖는다. 이것은 상기 CBp-25E 필러를 이용하여 화합물을 위한 가황 시간 프레임이 순수 카본 블랙을 이용한 혼합물과 유사하다는 것을 나타낸다.
아래 기재된 표3은 SBR로 준비된 각 샘플의 측정된 유변학적 특성의 목록이다. 유량계 측정은 토크축 4.0Nm에 대하여 MDR2000E, 아크 0.5°, 온도 170℃, 경과시간 30분이 주어졌다.
SBR 의 유변학적 특성
CBp-25E-필러 N550 N660
인장력2 (ts2) [min] 1.34 2.46 2.42
인장력90
(ts90)		 [min] 6.88 7.96 7.64
엠엘(ML) [Nm] 0.40 0.54 0.39
델타 에스 [Nm] 1.85 2.41 2.15
상기 표3에 지시된 결과는 CBp-25E 필러 샘플의 인장력2(ts2) 값이 N550 및 N660 샘플보다 더 낮은 것을 보여준다. 인장력2(ts2) 값은 샘플이 가황을 시작하는 초기 시간을 가리킨다. 이리하여, CBp-25E 필러가 가황을 더 빨리 시작하는 것이다. 인장력90(ts90) 값은 샘플의 90%를 경화시킨 시간을 가리킨다. CBp-25E 필러 샘플은 상기 N550 및 N660 샘플보다 더 빠르게 이러한 포인트에 이르렀다. 이리하여 상기 CBp-25E 필러를 가지고 가공하는 시간이 더 빠르다. ML 측정은 조성물의 모든 구성성분의 양호한 분산을 이룬다는 견지에서 중요한, 혼합하는 조성물이 얼마나 끈적이고 다루기 힘든지를 나타내는 믹싱중의 화합물의 점성이다. CBp-25E 필러는 N550 샘플보다 더 낮은 ML 값을 갖지만 N660 샘플과 조금 더 높은 값 혹은 거의 동일한 측정을 갖는다. 델타 S 값은 도8에서의 각 샘플의 커브의 경사이다. 이것은 얼마나 많이 점성이 시간을 오버해서 변화하는지를 나타낸다. 측정된 세개의 샘플의 경우에 상기 CBp-25E가 최소한 골라낸 테스트된 세개의 샘플을 변경하였다.
실시예 3
상업용 엘라스토머 조성물이 포뮬러되고 테스트되었다. 아래 언급된 표4는 이하에서 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무(EPDM)에서 상업용 엘라스토머 화합물로서 혼합된 CBp-25E-필러로 인용되는 미세 덩어리의 혼합물의 목록이다. 표4는 EPDM와 혼합된 천연 오일 열분해와 같은 순수 카본 블랙 소스로 부터 유도된 카본 블랙 필러 재료인 N550 필러 및 N660 필러의 혼합물을 나타낸다.
EPDM 의 뱃치 혼합물
CBp-25E N550 N660
켈탄 4502 100.00phr 100.00phr 100.00phr
CBp-25E-필러 70.00phr
FEF-N550-필러 70.00phr
GPF-N660-필러 70.00phr
선파 2280 (Sunpar 2280) 5.00phr 5.00phr 5.00phr
산화 아연 5.00phr 5.00phr 5.00phr
머켑토벤조티아졸 (MBT) 1.00phr 1.00phr 1.00phr
티엠티엠 (TMTM) 1.5phr 1.5phr 1.5phr
황 (sulphur) 1.5phr 1.5phr 1.5phr
상기 표에서 보이는 바와 같이, CBp-25E 엘라스토머 화합물, N550-필러 및 N660-필러는 모두 고무 100 파트당 70phr로 혼합되었다. 또한, 다른 성분들이 동등한 비율로 첨가되었다.
표5는 상기에서 검토된 CBp-25E-필러, N550 필러 및 N660 필러로 제조된 EPDM 엘라스토머 조성물 샘플의 기계적 특성에 대한 표이다.
EPDM 의 기계적 특성
CBp-25E-필러 N550 N660
농도 [㎏/l] 1.12 1.12 1.12
경도 [IRHD] 76 82 82
인장력 [MPa] 16.3 16.8 16.4
파단시 연신율 [％] 350 245 240
계수 100% [MPa] 3.8 7.0 6.1
계수 300% [MPa] 13.4 - -
인열강도 [kN/m] 34.6 33.3 33.1
24H＠70℃에서의 압축 세트 [％] 10 7 8
상기 표에서 보이는 바와 같이, CBp-256E 샘플의 농도, 경도 및 인장력은 발명의 본 실시예에 따른 EPDM와 혼합될 때 N550 및 N660 필러와 거의 동일하다. CBp-25E 샘플은 N550 필러 혹은 N660 필러로 만들어진 엘라스토머 조성물보다 더 큰 브레이크 포인트에서의 연신율 비율을 보였다. 이리하여 CBp-25E 샘플은 천연 카본 블랙 필러보다 더 좋은 탄성력을 갖는다. 게다가 CBp-25E 샘플의 인열 강도 및 압축 비율과 같은 그 밖의 특성은 N550 및 N660 샘플과 유사하다.
도7은 본 실시예에 세개 샘플의 유량계 커브의 그래프이다. 그 샘플의 유변학적 특성은 얼마나 빨리 재료들을 혼합할 수 있는지 통찰력을 제공하기 때문에 고무 제조의 견지에서 중요하다. 이 경우에 유변학적 특성은 N550 및 N660 순수 카본 블랙과 비교해서 얼마나 빨리 EPDM를 가진 상업용 엘라스토머 조성물이 CBp-25E 필러로 만들어질 수 있는지를 암시한다. 유량계 측정은 토크축 4.0Nm에 대하여 MDR2000E, 아크 0.5°, 온도 170℃, 경과시간 30분이 주어졌다. 도7의 그래프는 토크 대 시간을 나타낸다. 도7에서 보이는 바와 같이, CBp-25E 필러는 N550 및 N660 샘플과 유사한 곡선을 갖는다. 이것은 CBp-25E 필러를 이용하는 화합물을 위한 가황 시간 프레임이 순수 카본 블랙을 사용하는 혼합물과 유사하다는 것을 나타낸다.
아래 기재된 표6은 스티렌 부타디엔 혼성중합체(SBR)로 준비된 각 샘플의 측정된 유변학적 특성들을 리스트한 것이다. 유량계 측정은 토크축 4.0Nm와 함께 MDR2000E, 아크 0.5°, 온도 170℃, 경과시간 30분이 주어졌다.
EPDM 의 유변학적 특성
CBp-25E-필러 N550 N660
인장력2 (ts2) [min] 0.82 0.78 0.82
인장력90
(ts90)		 [min] 3.45 3.54 3.65
엠엘(ML) [Nm] 0.27 0.32 0.28
델타 에스 [Nm] 2.47 2.86 2.97
상기 표6에 지시된 결과는 CBp-25E 필러 샘플의 ts2 값이 N550 샘플보다 약간 높거나 N660 샘플과 동일한 것으로 나타난다. ts2 값은 샘플이 가황을 시작하는 초기 시간을 가리킨다. 이리하여, CBp-25E 필러 샘플이 다른 샘플과 비교된다. ts90 값은 샘플의 90%를 경화시킨 시간을 가리킨다. CBp-25E 필러 샘플은 N550 및 N660 샘플보다 더 빠르게 이 포인트에 이르렀다. 이리하여 CBp-25E 필러를 가지고 가공하는 시간이 더 빠르다. ML 측정은 조성물의 모든 구성성분의 양호한 분산을 이룬다는 견지에서 중요한 혼합하는 조성물이 얼마나 끈적이고 다루기 어려운지를 나타내는 믹싱중의 화합물의 점성이다. CBp-25E 필러는 N550 및 N660 샘플보다 더 낮은 ML 값을 갖는다. 델타 에스 값은 도8의 각샘플을 위한 커브의 경사이다. 이것은 얼마나 많이 점성이 시간을 오버해서 변화하는지를 나타낸다. 측정된 세개의 샘플의 경우에 CBp-25E 필러 샘플이 최소한 골라낸 테스트된 세개의 샘플을 변경했다.
실시예 4
본원 발명의 또 다른 실시예로, 고도로 로드된 탄성 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물에 대하여 55%의 미세 덩어리 함유량을 가진 캐리어 엘라스토머 조성물인 CBp55%mb SBR(스티렌 부타디엔 혼성중합체)로 제조되었다. 이와 같이 고도로 로드된 화합물은 많은 양의 필러가 원가 절감을 위해 사용될 수 있는 몇몇 고무 응용에 바람직하다. 예를 들면, 다른 응용뿐만 아니라 고무로 코팅된 금속 성분은 많이 값비산 순수 카본 블랙 필러 재료 혹은 그에 상당하는 것을 사용하여 엘라스토머의 기계적 특성을 갖는 엘라스토머 화합물을 필요로 하지 않을 수 있다.
아래 언급된 표7은 고도로 로드된 SBR 엘라스토머 화합물을 형성하기 위한 CBp55%mb SBR의 하나의 예시적인 혼합물의 목록이다.
SBR - 마스터뱃치를 가진 고도로 로드된 포뮬레이션
CBpES mb-S55% 300phr
SBR 1502 40phr
호분 (whiting) 60phr
산화 아연 5phr
스테아린산 2phr
엔-터트-부틸-벤조티아졸 술폰아미드 (TBBS) 2.5phr
황 (Sulphur) 2phr
총 phr 411.5phr
CBpES mb-S55% 엘라스토머 화합물은 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 55%의 양으로 제공된 미세 덩어리 혼합물을 갖는다. 이러한 응용에서 CBp 샘플은 고무 100 파트 당 300phr와 함께 혼합되었다.
표8은 고도로 로드된 SBR 엘라스토머 조성물의 기계적 특성에 대한 표이다.
비용 효율적인 SBR 화합물의 기계적 특성
무니점성도 ML(1+4) 100℃ [MU] 37.9
농도 [kg/L] 1.32
경도 [IRHD] 63
인장력 [MPa] 6.7
파단시 연신율 [%] 555
계수 100% [MPa] 1.6
계수 300% [MPa] 4.3
인열 강도 [kN/m] 85.3
리바운드 탄력성 [%] 19
상기 표8에서 보이는 바와 같이, 본샘플의 기계적 특성은 인장력, 파단시 연신율, 계수 100% 및 300%가 많이 다르게 나타난 상기 샘플들과는 완전히 다르다. 그렇지만, 고도로 로드된 엘라스토머 화합물은 인장력 및 파단시 연신율와 같은 특성들이 엄격하지 않은 고무 코팅 도구, 매트, 범퍼 및 기타 성분과 같은 응용의 다른 유형을 위해 전형적으로 사용된다. 대신 고도로 로드된 엘라스토머 조성물은 재사용 탄소질 재료로 부터 획득된 한층 높은 비용 효율적인 조성물을 제공하고 한층 값비싼 순수 카본 블랙에 대한 이용의 필요성을 감소 시킨다.
실시예 5
본원 발명의 또다른 실시예로서, 고도로 로드된 엘라스토머 조성물은 캐리어 엘라스토머 조성물 중량에 대하여 60%의 미세 덩어리 함유량을 가진 캐리어 엘라스토머 조성물인 CBp60%mb EPDM으로 제조되었다. 이와 같이 고도로 로드된 화합물은 보다 더 많은 양의 필러가 원가 절감을 위해 사용될 수 있는 몇몇 고무 응용을 위해 바람직하다. 예를 들면, 다른 응용뿐만 아니라 고무로 코팅된 금속 부품, 매트, 범퍼는 순수 카본 블랙 필러 재료 혹은 그에 상당하는 것을 사용하여 엘라스토머의 기계적 특성을 갖는 엘라스토머 화합물을 필요로 하지 않을 수 있다.
표9는 고도로 로드된 EPDM 엘라스토머 화합물을 형성하기 위한 EPDM과 혼합된 CBp-필러의 마스터 뱃치 혼합물을 설명한다.
EPDM - 마스터뱃치를 가진 고도로 로드된 포뮬레이션
CBpES mbE-60% 375phr
Dutral Ter 6148 58.8phr
호분 (whiting) 10phr
Sunpar 2280 30phr
산화 아연 5phr
스테아린산 1.5phr
MBTS 80% 1.9phr
ZBPD 75% 3.7phr
황(Sulphur) 80% 2.5phr
총 phr 578.4phr
상기 CBpES mbE-60% 엘라스토머 화합물은 엘라스토머 화합물의 중량에 대하여 60%의 양으로 제공된 미세 덩어리를 가진 화합물이다. 상기 CBp 샘플은 375phr에서 혼합되었다.
아래 기재된 표10은 상기 표10에서 언급된 마스터 뱃치 포뮬레이션을 이용하여 제조된 고도로 로드된 EPDM 엘라스토머 조성물의 기계적 특성을 보여준다.
EPDM 화합물의 기계적 특성
무니점성도 ML(1+4) 100℃ [MU] 66.1
농도 [kg/L] 1.33
경도 [IRHD] 71
인장력 [MPa] 5.3
파단시 연신율 [%] 525
계수 100% [MPa] 2.0
계수 300% [MPa] 3.9
인열 강도 [kN/m] 61.4
압축 세트 [72h/70℃] [%] 32
상기 표10에서 보이는 바와 같이, 본샘플의 기계적 특성은 고도로 로드되지 않은 상기 샘플들과 완전히 다르다. 비고도로 로드된 엘라스토머 화합물과 비교될 때, 본 실시예는 인장력, 파단시 연신율, 계수 100% 및 300%가 많이 다르게 나타난다. 그렇지만, 고도로 로드된 엘라스토머 화합물은 인장력 및 파단시 연신율와 같은 특성들이 엄격하지 않은 고무 코팅 도구, 매트, 범퍼 및 기타 성분과 같은 응용의 다른 유형을 위해 전형적으로 사용된다. 대신 고도로 로드된 엘라스토머 조성물은 재사용 탄소질 재료로 부터 획득된 한층 높은 비용 효율적인 조성물을 제공하고 한층 값비싼 순수 카본 블랙에 대한 이용의 필요성을 감소 시킨다.
본 발명에 따라 사용된 재료의 추가적인 정보 및 예는 하기의 출원에서 확인될 수 있다: 미국특허 출원번호 60/998,197 "재사용 필러 재료를 가진 엘라스토머 조성물" 2007.10.9 출원, 미국특허 출원번호 60/986,318 "열분해된 숯에서 입자의 분류를 위한 공정" 2007.11.8 출원, 미국특허 출원번호 60/986,369 "열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물" 2007.11.8 출원 및 미국특허 출원번호 60/986,126 "향상된 미세 덩어리 혼합물" 2007.11.7 출원, 각 출원의 전부가 참조로서 여기 포함된다.
본 발명의 기재는 단지 예시일 뿐이고, 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 여러 가지 변형이 본 발명의 범위 내로 포함될 것이다. 그러한 변형은 발명의 성질 및 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 간주된다.
10: 확인 및 분리 장치
12: 분쇄밀 (pulverizer mill) 14: 분류기 16: 홉퍼 18: 밸브
20: 자석 분리기 22: 스크류 24: 밸브 26: 믹싱 노드
28: 보텍스 컬럼 (Vortex column) 30: 투입로 32: 분류 디스크
34: 분류 챔버 36: 공기 투입로 38: 챔버 배출로
40, 40': 필터 홉퍼 42, 42': 밸브 44: 공급 홉퍼
46: 제 2 자석 필터 48: 피드 스크류
50: 컨베이어 52: 피드 스크류 54: 밸브 56: 보텍스 컬럼
58: 회전 분류 휠
62: 컨테이너 64: 배출로 66: 고압 투입로 68: 필터 홉퍼
70: 자석 분리기 72: 홀딩 영역

Claims (42)

  1. 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 20% 내지 약 80%의 엘라스토머 재료, 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 10% 내지 약 70%의 열분해된 고분자 재료로부터 유도된 필러의 미세 덩어리 혼합물 및 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 25% 내지 약 30%의 가공 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 스티렌 부타디엔 혼성중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무, 니트릴 엘라스토머, 부틸 엘라스토머, 천연 고무 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 호분(whiting), 탄산 칼슘, 실리카, 카올린, 탄산염, 베어라이트(barites) 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 다른 필러 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 페닐아민, 스티렌 페놀 및 그것들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 안티 옥시던트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 산화아연 스테아린산, 실란 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 무기 필러, 안티 옥시던트, 활성제, 가공 보조물 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 폐 타이어의 열분해로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 35㎚보다 작거나 동일한 평균입자 크기를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 46m2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 53mgl2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 재사용 탄소질 재료는 상기 미세 덩어리 혼합물의 약 5 내지 20중량부 범위의 무기 기능성 필러와 35nm 보다 작거나 동일한 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 아연 비누, 지방산 소금 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 가공 보조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 약 10 마이크론 내지 약 20 마이크론의 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  15. 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 20% 내지 약 30%의 엘라스토머 재료, 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 40% 내지 약 55%의 열분해된 고분자 재료로부터 획득된 필러의 미세 덩어리 혼합물 및 캐리어 엘라스토머 조성물 중량에 대하여 약 25% 내지 약 30%의 가공 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 스티렌 부타디엔 혼성중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무, 니트릴 엘라스토머, 부틸 엘라스토머, 천연 고무 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 호분(whiting), 탄산 칼슘, 실리카, 카올린, 탄산염, 베어라이트(barites) 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 다른 필러 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 페닐아민, 스티렌 페놀 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 안티 옥시던트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 산화아연 스테아린산, 실란 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 무기 필러, 안티 옥시던트, 활성제, 가공 보조물 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 폐 타이어의 열분해로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 35㎚보다 작거나 동일한 평균입자 크기를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 46m2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 53mgl2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 재사용 탄소질 재료는 상기 미세 덩어리 혼합물의 약 5 내지 20중량부 범위의 무기 기능성 필러와 35nm 보다 작거나 동일한 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 아연 비누, 지방산 소금 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 가공 보조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  28. 제15항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 약 10 마이크론 내지 약 20 마이크론의 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  29. 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 20%를 구성하는 엘라스토머 재료, 캐리어 엘라스토머 조성물의 중량에 대하여 약 55%를 구성하는 열분해된 고분자 재료로부터 획득된 필러의 미세 덩어리 혼합물 및 캐리어 엘라스토머 조성물 중량에 대하여 약 25%를 형성하는 가공 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 스티렌 부타디엔 혼성중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 엠-클래스 고무, 니트릴 엘라스토머, 부틸 엘라스토머, 천연 고무 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 호분(whiting), 탄산 칼슘, 실리카, 카올린, 탄산염, 베어라이트(barites) 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 다른 필러 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  32. 제29에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 페닐아민, 스티렌 페놀 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 안티 옥시던트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 산화아연, 스테아린산, 실란 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  34. 제29항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 무기 필러, 안티 옥시던트, 활성제, 가공 보조물 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 폐 타이어의 열분해로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 35㎚보다 작거나 동일한 평균입자 사이즈를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  37. 제29항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 46m2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  38. 제29항에 있어서,
    상기 미세 덩어리 혼합물은 53mgl2/g 보다 크거나 동일한 질소 표면 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  39. 제29항에 있어서,
    상기 재사용 탄소질 재료는 상기 미세 덩어리 혼합물의 약 5 내지 20중량부 범위의 무기 기능성 필러와 35nm 보다 작거나 동일한 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  40. 제29항에 있어서,
    상기 필러의 미세 덩어리 혼합물은 약 10 마이크론 내지 약 20 마이크론의 평균 입자를 갖는 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  41. 제29항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.
  42. 제29항에 있어서,
    상기 캐리어 엘라스토머 조성물은 아연 비누, 지방산 소금 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 가공 보조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 엘라스토머 조성물.







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