KR20150099871A - 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법 및 그와 관련된 제품 - Google Patents

충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법 및 그와 관련된 제품 Download PDF

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Abstract

2상 충전제를 사용하여 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법이 기술되어 있다. 또한 2상 충전제를 함유하는 중합체 조성물이 기술되어 있다.

Description

충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법 및 그와 관련된 제품 {METHODS TO CONTROL ELECTRICAL RESISTIVITY IN FILLER-POLYMER COMPOSITIONS AND PRODUCTS RELATED THERETO}
<본 발명의 배경>
본 출원은 2010년 12월 14일에 출원된 선행 미국 가출원 61/422,877의 35 U.S.C. §119(e)에 의거한 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
본 발명은 충전제 및 충전제-중합체 조성물 내의 충전제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 제어된 전기 저항률을 갖는 충전제-중합체 조성물 및 충전제-중합체 조성물 내의 저항률을 제어하는 방법에 관한 것이다.
충전제-중합체 조성물의 제조에서는, 다양한 용도를 위한 충전제-중합체 조성물 내의 특정한 전기 저항률, 예컨대 부피 저항률 및/또는 표면 저항률을 수득하는 것에 대한 필요성이 존재한다. 전기 부피 저항률의 원하는 범위는 특정한 응용분야에 따라 다르고, 이는 예를 들어 101 내지 1018 Ohm*㎝의 범위일 수 있다. 몇몇 상업적인 중합체에 대한 전형적인 부피 저항률값은 1012 내지 1018 Ohm*㎝의 범위이다. 복합재라고도 지칭되는 입자-중합체 조성물의 전기 저항률을 감소시키기 위해서 흔히 전도성 충전제, 예컨대 카본 블랙을 첨가한다. 탄소 입자의 농도가 연속 전도성 통로가 형성되는 임계값에 도달할 때, 복합재의 저항률에 있어서 뚜렷한 변화가 일어난다.
복합재의 저항률은 카본 블랙의 화학적 관능화에 의해, 예를 들어 디아조늄 화합물의 사용에 의해 변할 수 있고, 여기서 알킬-함유 또는 방향족-함유 기는 카본 블랙 상에 부착된다. 미국 공개 특허 출원 2006/0084751 A1은 비-중합체성 유기 기를 갖는 디아조늄 화합물을 통한 탄소 표면의 특정한 유형의 화학적 관능화의 몇몇 예를 제공한다. 이러한 화학적 관능화는 매우 유용하고 충전제-중합체 조성물에 있어서 중요한 발전이지만, 카본 블랙의 화학적 관능화는 카본 블랙의 표면 상에 부착된 화학적 기가 고온에 민감하다는 점에서 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 150℃ 초과의 온도에서, 카본 블랙 상에 부착된 화학적 기는 파괴될 수 있고, 이로써 저항률 성능이 손실될 수 있다. 몇몇 충전제-중합체 조성물은 제조, 또는 바람직하게는 고온 가공에서 제조되거나 또는 후-가공에서 고온에 적용되기 때문에, 고온 가공에 덜 민감한, 충전제-중합체 조성물 내 전기 저항률 제어의 대안적 해법을 얻는 것이 유익할 것이다.
또한, 중합체 조성물 내의 전기 저항률의 제어를 허용할 수 있는 충전제를 수득하는 것도 바람직할 것이다. 이러한 충전제는 다양한 응용분야, 예컨대 하기에서 예시된 응용분야에서 이점을 가질 것이다.
한 응용분야는 전자사진 복합재이고, 이는 중합체 필름 표면 저항률을 예를 들어 106 내지 109 Ohm/sq 범위로 조정할 수 있는 충전제로부터 이점을 취할 수 있다. 전자사진 복합재 (롤 및 벨트)를 위한 이러한 중간 범위의 저항률은 적절한 작동, 구체적으로는 하전된 토너 입자를 옮기고 이미지를 현상하는 데에 중요할 수 있다. 일반적으로, 이러한 복합재는 너무 전도성이거나 너무 저항성이지 않는 것이 요망된다.
또 다른 예는 전자산업용 배합물 (예컨대 흑색 잉크, 접착제 등)이고, 여기서는 색 및 높은 전기 저항률이 중요할 수 있다. 전자 부품의 적절한 작동을 보장하고 카본 블랙 입자가 배합물 내에 완벽하게 분산되지 않은 경우의 단락을 피하기 위해서 높은 저항률의 카본 블랙이 필요하다.
카본 블랙 입자의 주요한 용도들 중 하나는 고무 중합체의 보강이다 (타이어 응용분야). 전형적으로, 보강된 중합체 복합재 (예를 들어, 타이어)는 약 30 중량%의 카본 블랙을 갖는다. 이러한 높은 농도의 카본 블랙 입자는, 정전기를 소산시키기 위해서 특정한 고무 응용분야에서 사용되는 복합재의 전기 침투(electrical percolation)를 초래한다. 그러나, 전기 저항성인 보강된 중합체로부터 이점을 취할 수 있는 응용분야, 예컨대 절연성 고무 복합재, 절연성 중합체 복합재, 다양한 절연성 접착제 및 실란트 배합물과 관련된 응용분야가 존재한다.
따라서, 도 1에서 영역 1 및 2로서 표시된 바와 같은 보다 어려운 영역을 포함하여, 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 것이 바람직할 것이다. 또한 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률의 제어를 허용할 수 있고 특정한 유형의 화합물, 예컨대 실리콘-유형의 화합물 내에 보다 잘 분산될 수 있는 충전제를 수득하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 상기에서 언급된 단점을 극복하고, 원하는 저항률 범위를 달성하기 위해서 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법, 특히 전도성 충전제 입자의 화학적 관능화에만 또는 전혀 의존하지 않는 방법을 제공할 필요가 있다. 또한, 실리콘 중합체 조성물을 포함하여 다양한 유형의 중합체 조성물 내에 보다 잘 분산될 수 있는 제어된 전기 저항률을 갖는 충전제-중합체 조성물을 제공할 필요가 있다.
유해한 UV 및/또는 IR 광에 대한 중합체 안정성을 개선하기 위해서 흔히 카본 블랙을 중합체에 첨가한다. 이와 동시에, 이러한 복합재의 전기 저항률이 변하는데, 이는 특정한 응용분야의 경우에 매우 바람직하지 않다. 따라서, 광학적으로 조밀한 탄소 유형의 충전제의 임의의 담지율에서 원래의 중합체의 전기 저항률 수준을 유지할 수 있도록 전기 저항률을 제어하는 방법을 제공할 필요가 있다.
<본 발명의 개요>
본 발명의 한 양상은 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 양상은 제조 또는 후-가공을 위해 승온을 필요로 하는 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 양상은 하나 이상의 실리콘 중합체를 함유하고 중합체 조성물 내에 균일하게 분산될 수 있는 충전제를 사용하는 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 양상은 백금 경화 촉매의 사용을 허용하는 충전제-중합체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 양상은 넓은 범위의 충전제 담지율에 걸쳐 전기 저항률이 일관성 있는 충전제-중합체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 양상 및 이점은 부분적으로는 하기 설명에서 설명될 것이고, 이를 부분적으로는 설명을 통해 명백하게 알게 될 것이거나, 본 발명의 실시를 통해 알 수 있다. 본 발명의 목표 및 기타 이점은 설명 및 첨부된 특허청구범위에서 특히 강조된 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 것이다.
이러한 이점 및 기타 이점을 달성하기 위해서, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 본원에서 구현되고 광범위하게 기술된 바와 같이, 본 발명은 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하나 이상의 중합체와 하나 이상의 충전제를 배합하는 것을 포함할 수 있다. 충전제는 a) 제어된 양의, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는 b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는 c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제 중 하나 이상을 포함한다. 충전제는 임의의 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 2상 충전제는 250 ㎚ 미만의 평균 응집체 크기를 갖는 응집체일 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 실리콘 중합체 및 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제를 갖는 중합체 조성물에 관한 것이다. 2상 충전제는 노출된 외부 표면적을 갖고 실리카 상은 표면적을 기준으로 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 중합체 및 하나 이상의, 실리카 상 및 탄소 상을 포함하는 2상 충전제를 갖고, 2상 충전제가 예컨대 약 2.5 중량% 이하 또는 10000 ppm 이하의 임의의 황 함량을 가질 수 있는 중합체 조성물에 관한 것이다. 이는 특히 실리카 상이 50% 초과의 2상 충전제 표면 피복률을 가질 때 가능하다. 중합체 조성물은 또한 임의로 하나 이상의 Pt 경화 촉매를 함유할 수 있고 경화될 수 있다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 중합체 및 하나 이상의, 실리카 상 및 탄소 상을 포함하는 2상 충전제를 갖고, 2상 충전제가 500 ppm 이하의 총 황 함량을 갖는 중합체 조성물에 관한 것이다. 중합체 조성물은 또한 임의로 하나 이상의 Pt 경화 촉매를 함유할 수 있고 경화될 수 있다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 중합체 및 노출된 외부 표면적을 갖는 하나 이상의 2상 충전제를 갖고, 2상 충전제가 약 200 cc/100 g 충전제 이하의 OAN, 2상 충전제의 중량을 기준으로 30 중량% 내지 90 중량%의 실리카 함량을 갖고, 실리카 상이 표면적을 기준으로 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성하는 중합체 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 중합체 및 하나 이상의 충전제, 예를 들어 적어도 약 65 cc/100 g 충전제의 OAN가를 갖는 충전제를 포함하고, 충전제-중합체 조성물의 전기 저항률이 전체 충전제-중합체 조성물의 중량%를 기준으로 5 내지 35 중량%의 담지율에서 102 배 이하로 변하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 충전제는 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제일 수 있거나 이것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 충전제-중합체 조성물들 중 하나 이상을 함유하는 제품 또는 물품에 관한 것이다. 제품 또는 물품은 토너, 전기영동 장치, 잉크, 접착제, 실란트, 전자사진 복합재, 절연성 고무 부품 등일 수 있거나 이것을 포함할 수 있다.
상기 일반적 설명과 하기 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명적인 것일 뿐이며 특허청구된 바와 같은 본 발명의 추가의 설명을 제공하려는 것임을 이해해야 한다.
본 출원의 일부에 포함되고 그것을 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 몇몇 양상을 도시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
2상 충전제를 사용하여 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법이 기술되어 있다. 또한 2상 충전제를 함유하는 중합체 조성물이 기술되어 있다.
도 1은 중합체 복합재에 대한 침투 곡선의 한 예를 보여주는 log 부피 저항률 대 입자 농도의 그래프이고, 영역 1 및 영역 2는 본 발명 이전에는 달성 또는 제어하기가 어려운 영역을 나타낸다. 도 1은 전도성 입자를 갖는 중합체 복합재에 대한 도식적인 전기 저항률 (침투) 곡선을 보여준다. 전도성 카본 블랙 입자를 사용하여 달성 또는 제어하기에 어려운 영역이 상자 모양으로 표시되어 있다.
도 2는 2상 충전제의 TEM 이미지이다. 표면 실리카 맨틀(mantle)은 화살표로 표시되어 있다.
도 3은 다양한 충전제 중량% 및 상이한 실리카 상 표면 피복률을 갖는 다양한 충전제-중합체 조성물에 대한 표면 저항률을 보여주는 그래프이다. 중합체 아크릴성 필름의 표면 저항률은 하이브리드 입자 농도 및 실리카 표면 피복률의 함수로서 나타나 있다: ■ - 85%,·- 50%, Ａ - 30%, Ｔ - 0%.
도 4는 충전제-중합체 조성물에서 다양한 입자 담지율에서 다양한 2상 충전제에 대한 log(부피 저항률 (Ohm/㎝))을 보여주는 그래프이다.
도 5는 충전제-중합체 조성물에서 다양한 입자 담지율에서 다양한 2상 충전제를 갖는 폴리스티렌 필름의 부피 저항률 (Ohm/㎝)을 보여주는 그래프이다. 폴리스티렌 필름의 부피 전기 저항률은 하이브리드 입자 농도 및 실리카 표면 피복률의 함수로서 나타나 있다: ■ - 30%,·- 50%, ◆ - 85%.
도 6은 충전제-중합체 조성물에서 다양한 입자 담지율에서 다양한 2상 충전제를 갖는 폴리카르보네이트 필름의 부피 저항률 (Ohm/㎝)을 보여주는 그래프이다. 폴리카르보네이트 필름의 k 부피 저항률은 2상 입자 농도 및 실리카 표면 피복률의 함수로서 나타나 있다: Ａ - 0%, ■ - 50%,·- 73%.
도 7은 2상 충전제 내의 실리카 상으로서 상이한 양의 실리카 표면 피복을 갖는 다양한 2상 충전제에 대한, 폴리디메틸 실록산에 대한 접착일을 보여주는 그래프이다.
도 8은 실리카 상을 위한 실리카 표면 피복률 및 상응하는 충전제 구조를 보여주는 그래프이다. 상이한 입자 구조 및 실리카 표면 피복률을 갖는 2상 입자 충전제들이 복합재의 전기 저항률을 제어하는 그의 능력에 대해 비교되어 있다: ▲ - 고 저항률 범위; · - 중간 저항률 범위; ■ - 저항률 범위의 하한.
도 9는 도 8에 나타내어진 몇몇 2상 충전제의 충전제 담지율에 대한 부피 저항률을 보여주는 그래프이다. 이는 충전제 담지율의 함수로서의 충전제-중합체 복합재에 대한 침투 곡선이다. 2상 충전제 상의 황 함량은 약 300 ppm이다. 실리카 표면 피복률은 하기와 같다: ■ - 17%; * - 27%; ▲ - 38%; · - 73%.
도 10은 상이한 실리카 상 피복률을 갖는 2상 충전제에 대한 분말 저항을 보여주는 그래프이다. 1000 lb/㎠ 압력에서 압축되고 측정된 2상 입자의 분말 저항이 측정되었다.
도 11은 산화된 카본 블랙 및 카본 블랙과 비교된, 85% 실리카 상 피복률을 갖는 2상 충전제의 열중량 분석을 보여주는 그래프이다. 공기 중에서의 입자 중량손실 (최초 25% 중량손실이 나타나 있음)의 열중량분석 곡선이 나타나 있다: a - 산화된 카본 블랙; b - 카본 블랙; c - 2상 입자 (샘플 N).
도 12는 다양한 실리카 농도를 갖는 2상 충전제에 대한 분말 저항을 보여주는 그래프이다. 다양한 실리카 농도를 갖는 2상 충전제에 대한 분말 저항이 나타나 있고; VXC-72 카본 블랙이 기준물로서 포함되어 있다.
도 13은 다양한 유형의 2상 충전제를 함유하는 폴리에틸렌-충전된 기재 복합재에 대해 1Hz에서 측정된 tan δ 및 유전 상수를 보여주는 그래프이다. 2상 입자를 갖는 폴리에틸렌-충전된 기재 복합재에 대해 1Hz에서 측정된 유전 손실 탄젠트 (tan δ) 및 유전 상수가 나타나 있다: · - 50% 실리카 표면 피복률; Ａ - 85% 실리카 표면 피복률.
도 14는 두 가지 유형의 2상 충전제에 대한 2상 입자 농도의 함수로서의, 아크릴성 중합체 필름에 대한 부피 저항률을 보여주는 그래프이다. 2상 입자 농도의 함수로서의 아크릴성 중합체 필름의 부피 저항률이 나타나 있다: 샘플 D (·) 및 샘플 L (o).
도 15는 카본 블랙 및 두 가지 유형의 2상 충전제에 대한 MDR 경화 프로필이다. 15 중량%의 입자에서 카본 블랙 (카본 블랙 A 및 B) 또는 2상 충전제 (샘플 L 및 H)를 함유하는 실리콘 조성물에 대한 MDR 경화 프로필이 나타나 있다.
<본 발명의 상세한 설명>
본 발명은 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 제어된 전기 저항률을 갖는 충전제-중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 중간 저항률, 예컨대 106 내지 1010 Ohm·㎝을 갖는 충전제-중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서, 전기 저항률은, 충전제-중합체 조성물의 전기 저항률이 104 내지 1016 Ohm·㎝, 예컨대 105 내지 1015 Ohm·㎝, 또는 106 내지 1014 Ohm·㎝, 또는 기타 제어된 양일 수 있도록, 제어될 수 있다.
본 발명의 한 측면과 관련해서, 본 발명은 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법에 관한 것이다. 전기 저항률은, 예를 들어, 부피 저항률 및/또는 표면 저항률일 수 있다. 전기 저항률은 충전제 및 중합체를 함유하는 조성물에 대한 것이다.
전기 저항률을 제어하는 방법에서, 이 방법은 하나 이상의 중합체와 하나 이상의 충전제를 배합하여 충전제-중합체 혼합물을 형성함을 포함한다. 하나 이상의 중합체와 하나 이상의 충전제를 배합하는 것에 있어서, 이 방법은 충전제-중합체 조성물을 형성하는데 사용되는 충전제의 하기 특성/양상/변수들 중 하나 이상에 기초한 하나 이상의 충전제를 선정/선택/사용하는 것을 포함한다:
a) 제어된 양 (예를 들어, 담지 수준)의 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합.
본 발명은 또한 하나 이상의 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하는 것을 포함하며, 상기 충전제는
a) 제어된 양의 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합
을 포함하는 것인,
충전제-중합체 조성물 내의 임피던스, 유전 상수 및/또는 유전 손실 (tan δ)을 제어하는 방법에 관한 것이다.
충전제-중합체 조성물을 형성하는데 사용되는 중합체와 관련해서, 중합체는 임의의 하나 이상의 중합체일 수 있다. 예를 들어, 중합체는 열가소성 또는 열경화성 중합체일 수 있다. 중합체는 실리콘-함유 중합체, 예를 들어 폴리디메틸 실록산, 플루오로실리콘, 실리콘-유기 중합체, 또는 실리콘-유기 하이브리드 중합체일 수 있다. 중합체는 천연 생성물 및 합성 생성물을 포함하는 임의의 중합체일 수 있다. 중합체는 임의의 유형의 중합체, 예컨대 랜덤 중합체, 교대 중합체, 그라프트 중합체, 블록 중합체, 별형 중합체 및/또는 빗형 중합체일 수 있다. 중합체는 하나 이상의 폴리블렌드일 수도 있다. 중합체는 상호침투 중합체 네트워크 (IPN); 동시 상호침투 중합체 네트워크 (SIN); 또는 상호침투 엘라스토머 네트워크 (IEN)일 수 있다. 중합체는 열가소성 또는 열경화성일 수 있다.
중합체의 예는 올레핀-함유, 디엔-함유 및 부텐-함유 중합체 및 공중합체를 포함하지만 이로만 제한되지는 않는다. 특정한 예는 엘라스토머, 예컨대 용액 SBR, 천연고무, 에멀젼 SBR, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, NBR, EPDM, EPM, 이소부텐 엘라스토머, 및 그의 관능화된 또는 개질된 유도체 또는 그의 블렌드를 포함한다.
중합체의 기타 예는 선형 및 비-선형 중합체, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리스티렌, 폴리카프로락탐 (나일론), 폴리이소프렌 등을 포함하지만 이로만 제한되지는 않는다. 중합체의 기타 일반적 부류는 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리일렉트롤라이트(polyelectrolyte), 폴리에스테르, 폴리에테르, (폴리히드록시)벤젠, 폴리이미드, 황을 함유하는 중합체 (예컨대 폴리술파이드, (폴리페닐렌) 술파이드 및 폴리술폰), 폴리올레핀, 폴리메틸벤젠, 폴리스티렌 및 스티렌 공중합체 (ABS 포함), 아세탈 중합체, 아크릴성 중합체, 아크릴로니트릴 중합체 및 공중합체, 할로겐을 함유하는 폴리올레핀 (예컨대 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드), 셀룰로스 아세테이트, 에틸렌-비닐 아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 플루오로중합체 및 플루오로플라스틱, 이오노머성 중합체, 케톤 기(들)를 함유하는 중합체, 폴리케톤, 액정 중합체, 폴리아미드-이미드, 폴리아릴에테르케톤, 올레핀성 이중결합(들)을 함유하는 중합체 (예컨대 폴리부타디엔, 폴리디시클로펜타디엔), 폴리올레핀 공중합체, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리우레탄, 열가소성 엘라스토머, 폴리카르보네이트, 실리콘 중합체, 알키드, 에폭시, 불포화 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 우레아-, 멜라민- 또는 페놀-포름알데히드 수지 등을 포함한다. 바람직하게는, 중합체는 아크릴성 중합체, 메타크릴성 중합체, 또는 스티렌성 중합체 또는 실리콘 중합체이지만, 의도된 응용분야에 따라 크게 달라질 것이다.
충전제-중합체 조성물을 형성하는 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하기 전에 예비-형성할 수 있거나, 하나 이상의 중합체를 동일반응계에서 하나 이상의 충전제의 존재 하에서 형성할 수 있다. 임의의 중합 기술, 예컨대 유화 중합, 현탁 중합, 자유 라디칼 중합 등을 사용하여 하나 이상의 중합체를 형성할 수 있다.
일반적으로, 특히 물품을 형성하는데 사용되는 임의의 공지된 중합체 또는 중합체들의 조합은 전기 저항률의 제어 및 제어된 저항률을 갖는 제품의 형성과 관련해서 본 발명으로부터 이점을 취할 수 있다.
충전제와 중합체(들)를 통상적인 기술, 예컨대 블렌딩, 혼합, 압출 등을 사용하여 배합할 수 있다.
충전제와 관련해서, 사용되는 충전제들 중 하나 이상은 2상 충전제이다. 2상 충전제는 실리카 상 및 탄소 상을 갖는다. 실리카 상은 연속적 또는 비-연속적일 수 있고, 탄소 상은 연속적 또는 비-연속적일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, "2상 충전제"라는 용어는 실리카 상 및 탄소 상의 존재를 지칭하지만, 실리카 상은 다중 실리카 상일 수 있고/있거나 탄소 상은 다중 탄소 상일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 2는 2상 충전제의 한 예를 보여주는 고 해상도 TEM 사진이다. 도 2의 화살표는 충전제의 실리카 상 맨틀 또는 실리카 상 표면 피복의 예를 표시한다.
2상 충전제에서, 규소-함유 화학종, 예컨대 규소의 산화물 또는 탄화물, 예를 들어 실리카 상(들)은 충전제의 적어도 일부에 걸쳐 충전제의 고유한 부분으로서 분포한다. 마찬가지로, 탄소 상(들)은 충전제의 적어도 일부에 걸쳐 충전제의 고유한 부분으로서 분포한다. 탄소 상은 본질적으로 충전제 내에 탄소 상으로서 존재하는 카본 블랙 영역(들)이다. 통상적인 카본 블랙은 응집체 형태로 존재하고, 각각의 응집체는 탄소인 단일상으로 이루어진다. 이러한 상은 흑연 결정자 및/또는 무정형 탄소의 형태로 존재할 수 있고, 통상적으로 이 두 가지 형태들의 혼합물이다. 규소-함유 화학종, 예컨대 실리카를 카본 블랙 응집체의 표면의 적어도 일부 상에 침착시킴으로써 카본 블랙 응집체를 개질할 수 있다. 이러한 결과물은 실리카-코팅된 카본 블랙으로서 기술될 수 있다. 이는 2상 충전제와 상이하다.
본원에서 2상 충전제로서 기술되는 물질은 코팅되거나 달리 개질된 카본 블랙 응집체가 아니라, 사실은 두 개의 상을 갖는 상이한 종류의 응집체이다. 하나의 상은 역시 흑연 결정자 및/또는 무정형 탄소로서 존재하는 탄소이고, 제2상은 실리카(및 아마도 기타 규소-함유 화학종)이다. 따라서, 2상 충전제의 규소-함유 화학종 상은 응집체의 고유한 부분이고, 이것은 응집체의 적어도 일부에 걸쳐 분포한다. 2상 충전제는, 표면 상에 침착된 규소-함유 화학종을 갖는 예비-형성된 단일상 카본 블랙 응집체로 이루어진, 상기에서 언급된 실리카-코팅된 카본 블랙과는 매우 상이하다는 것을 알 것이다. 예를 들어 미국 특허 6,929,783에 기술된 바와 같은 카본 블랙 응집체의 표면 상에 실리카 관능기를 배치하기 위해서, 이러한 카본 블랙을 표면-처리할 수 있다. 본 출원에서 사용될 수 있는 다양한 유형의 2상 충전제 또는 규소-처리된 카본 블랙 및 이를 함유하는 다양한 조성물의 제조 방법이 미국 특허 7,199,176; 6,709,506; 6,686,409; 6,534,569; 6,469,089; 6,448,309; 6,364,944; 6,323,273; 6,211,279; 6,169,129; 6,057,387; 6,028,137; 6,008,272; 5,977,213; 5,948,835; 5,919,841; 5,904,762; 5,877,238; 5,869,550; 5,863,323; 5,830,930; 5,749,950; 5,747,562; 및 5,622,557; 및 미국 공개 특허 출원 2002/00271 10에 기술되어 있고, 이들 모두는 그 전문이 본 출원에 참고로 포함된다.
2상 충전제는, 주로 충전제의 응집체 표면 상에 있는, 그러나 역시 충전제의 일부인 규소-함유 영역 (예를 들어, 실리카 영역)을 포함할 수 있고/있거나, 2상 충전제는 충전제 전체에 걸쳐 분포된 규소-함유 영역 (예를 들어, 실리카 영역)을 포함할 수 있다. 2상 충전제는 산화될 수 있다. 2상 충전제는 2상 충전제의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 90 중량% 또는 그 초과의 규소 (또는 실리카)를 함유할 수 있다. 이러한 양은 2상 충전제의 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 50 중량%, 2 중량% 내지 45 중량%, 5 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 45 중량%, 15 중량% 내지 45 중량%, 20 중량% 내지 50 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 25 중량% 또는 약 2 중량% 내지 약 15 중량% 규소일 수 있다. 추가의 예시적인 양은 하기에서 제공된다.
2상 충전제는 임의로 2상 충전제의 표면 상에 실리카 상의 적어도 일부를 갖는다. 즉, 2상 충전제는 노출된 외부 표면을 갖고, 실리카 상의 적어도 일부는 임의로 2상 충전제의 노출된 표면 상에 존재한다. 실리카 상인 노출된 표면 피복의 양은 다양할 수 있다. 2상 충전제의 노출된 표면적 상에 존재하는 실리카 상의 양은 표면적을 기준으로 100% 미만일 수 있다. 즉, 표면적을 기준으로 2상 충전제의 노출된 표면적의 0.1% 이상은 탄소 상일 수 있다. 2상 충전제의 노출된 표면적 상의 실리카 상의 표면 피복의 양은 예를 들어 표면적을 기준으로 0.1% 내지 99.9%, 1% 내지 99%, 5% 내지 95%, 5% 내지 90%, 5% 내지 85%, 5% 내지 80%, 5% 내지 75%, 5% 내지 70%, 5% 내지 65%, 5% 내지 60%, 5% 내지 55%, 5% 내지 50%의 범위일 수 있다. 2상 충전제의 노출된 표면적의 일부인 실리카 상의 표면 피복의 양은 1% 내지 5%; 5% 내지 10%, 10% 내지 15%; 15% 내지 20%; 20% 내지 25%; 25% 내지 30%; 30% 내지 35%; 35% 내지 40%; 40% 내지 45%; 45% 내지 50%; 50% 내지 55%; 55% 내지 60%; 60% 내지 65%; 65% 내지 70%; 70% 내지 75%; 75% 내지 80%; 80% 내지 85%; 85% 내지 90%일 수 있고, 여기서 %는 2상 충전제의 총 노출된 표면적을 기준으로 하는% 표면적을 의미한다. 실리카 표면 피복의 양을 결정하는데 사용될 수 있는 시험은 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 논문 ["New Generation Carbon-Silica Dual Phase Filler Part I. Characterization And Application To Passenger Tire" Rubber Chemistry And Technology, Vol 75(2), pp. 247-263 (2002)]에 제공되어 있다.
2상 충전제는 예를 들어 아이오딘가 및/또는 OAN가와 관련해서 다양한 형태를 가질 수 있다. OAN가는 적어도 100 cc/100 g 충전제, 예컨대 100 내지 약 200 g/100 g 충전제일 수 있다. 아이오딘가는 150 ㎎/g 이하, 예컨대 5 내지 150 ㎎/g일 수 있다. 2상 충전제는 140 cc/100 g 충전제 이하의 OAN을 가질 수 있다. 2상 충전제는 60 내지 140 cc/100 g 충전제의 OAN을 가질 수 있다. 2상 충전제는 141 내지 200 cc/100 g 충전제의 OAN을 가질 수 있다. 2상 충전제는 200 cc/100 g 충전제 이하의 OAN을 가질 수 있다. OAN은 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 ASTM D2414에 기초하여 측정된다.
임의로, 2상 충전제는 45 ㎚ 이하, 예컨대 5 ㎚ 내지 45 ㎚, 7 ㎚ 내지 40 ㎚, 8 ㎚ 내지 40 ㎚, 10 ㎚ 내지 35 ㎚, 5 ㎚ 내지 30 ㎚, 5 ㎚ 내지 25 ㎚, 5 ㎚ 내지 20 ㎚, 5 ㎚ 내지 15 ㎚, 또는 5 ㎚ 내지 10 ㎚의 1차 입자 크기를 가질 수 있다. 이러한 1차 입자 크기는 평균 1차 입자 크기일 수 있다.
본 발명에서, 2상 충전제는 250 ㎚ 미만, 예컨대 249 ㎚ 내지 30 ㎚, 200 ㎚ 내지 30 ㎚, 150 ㎚ 내지 30 ㎚, 100 ㎚ 내지 30 ㎚ 등의 평균 응집체 크기를 갖는 입자를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지거나 이루어진다. 입자는 용융 1차 입자들의 응집체(들) 또는 용융 1차 입자들의 복합 클러스터(들)일 수 있다.
입자는 이러한 응집체 또는 복합 클러스터일 수 있고 이러한 크기 범위(들) 중 하나를 갖는다. 임의로, 2상 충전제는 250 ㎚ 미만의 평균 응집체 크기 및 45 ㎚ 이하의 1차 입자 크기를 갖는 용융 1차 입자를 포함할 수 있다. 1차 입자 크기는 45 ㎚ 이하, 예컨대 5 ㎚ 내지 45 ㎚, 7 ㎚ 내지 40 ㎚, 8 ㎚ 내지 40 ㎚, 10 ㎚ 내지 35 ㎚, 5 ㎚ 내지 30 ㎚, 5 ㎚ 내지 25 ㎚, 5 ㎚ 내지 20 ㎚, 5 ㎚ 내지 15 ㎚, 또는 5 ㎚ 내지 10 ㎚일 수 있다. 1차 입자 크기는 평균 1차 입자 크기일 수 있다.
임의로, 2상 충전제는 공기 중에서 5℃/분의 온도 경사로 120℃에서부터 450℃까지의 온도에 적용되는 경우 1 중량% 미만의 중량손실을 가질 수 있다. 중량% 손실은 2상 충전제의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 0.99 중량%, 예컨대 0.1 중량% 내지 0.95 중량% 또는 0.5 내지 0.9 중량%일 수 있다.
2상 충전제는 황 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 총 황 함량은 10000 ppm 이하, 5000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 보다 바람직하게는 300 ppm 이하, 예를 들어 1 ppm 내지 300 ppm 황, 1 ppm 내지 100 ppm 황, 5 ppm 내지 75 ppm 황, 5 ppm 내지 50 ppm 황, 10 ppm 내지 75 ppm 황, 15 ppm 내지 100 ppm 황, 20 ppm 내지 150 ppm 황 등일 수 있다. 총 황 함량은, 특히 실리카 상의 표면 피복률이 충전제 상에서 50% 초과, 예컨대 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과, 예컨대 51% 내지 99.9% 표면 피복률일 때, 임의의 양, 예컨대 (충전제의 중량을 기준으로) 2.5 중량% 이하일 수 있다.
2상 충전제는 2상 충전제의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 90 중량% 또는 그 초과의 범위의 2상 충전제 내 총 실리카 상 함량을 가질 수 있다. 실리카 상은 5 중량% 내지 90 중량%, 10 중량% 내지 85 중량%, 15 중량% 내지 80 중량%, 20 중량% 내지 75 중량%, 25 중량% 내지 70 중량%, 30 중량% 내지 65 중량%, 35 중량% 내지 65 중량%, 40 중량% 내지 85 중량%, 50 중량% 내지 80 중량% 등의 양으로 존재할 수 있다.
원하는 표면적을 달성하기에 충분한 실리카 상이 존재하는 한, 다양한 양의 실리카 상의 노출된 표면적과 전체 2상 충전제 내의 다양한 양의 실리카 상의 중량%의 임의의 조합이 가능하다.
2상 충전제의 나머지량의 부분은, 실리카 상이 아니라면, 일반적으로 탄소 상이다. 카본 블랙 공급원료 및/또는 실리카 공급원료에서 전형적으로 발견되는 미량의 기타 성분 및/또는 불순물이 2상 충전제 내에 존재할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 2상 충전제는 2상 충전제의 노출된 표면 상에 예정된 양의 실리카 상을 가질 수 있다. 상기에서 언급된 바와 같이, 2상 충전제는, 특히 구조와 관련해서, 예를 들어 본원에서 제공된 바와 같은, 아이오딘가 또는 OAN가에 의해 나타내어진 바와 같은 형태를 가질 수 있다.
추가로, 충전제-중합체 조성물 내의 2상 충전제의 양은 임의의 양, 예컨대 충전제-중합체 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 50 중량% 또는 그 초과의 양일 수 있다. 2상 충전제의 담지 수준은 충전제-중합체 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 40 중량%, 5 중량% 내지 35 중량%, 10 중량% 내지 30 중량%, 15 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 40 중량% 등의 범위일 수 있다.
이러한 변수와 담지 수준과 실리카 상의 노출된 표면적과 2상 충전제의 형태의 임의의 조합이 본 발명에서 사용될 수 있다.
원하는 저항률을 수득/제공하도록 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 능력을 제공하는데 있어서 중요한 하기 상관관계가 본 발명에서 개발/실현되었다.
특히, 충전제-중합체 조성물 내에 존재하는 2상 충전제의 양 (예를 들어, 담지 수준)을 제어함으로써, 전기 저항률을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 보다 높은 충전제 담지율을 사용하면, 충전제-중합체 조성물 내의 보다 낮은 부피 저항률이 달성된다. 이는 예를 들어 도 3에 나타내어져 있고, 여기서 2상 충전제 담지율이 중합체-충전제 조성물/복합재 내에서 0 중량%로부터 30 중량%로 증가함에 따라, 로그 스케일로 나타내어진 조성물/복합재의 표면 저항률은 감소한다는 것을 알 수 있다. 유사한 입자 구조 및 표면적을 갖는 통상적인 순수한 카본 블랙인, 비교용으로서 사용되는, "0%"로서 식별된 충전제를 제외하고는, 다양한 2상 충전제는 (% 표면적을 기준으로) 표면 상에 다양한 양의 실리카 상을 갖는 다양한 2상 충전제임을 유념해야 한다. 따라서, 이러한 관계를 고려하면, 이는 충전제-중합체 조성물 내의 표면 저항률을 제어하는 것을 허용한다. 보다 낮은 전기 저항률을 달성하기를 원한다면, 임의로 충전제-중합체 조성물 내의 담지 수준과 관련해서 보다 많은 2상 충전제를 사용하면 될 것이다.
임의로, 특정한 전기 저항률을 달성하기 위해서 각각의 충전제의 양 및 2상 충전제가 기여하는 저항률에 기초하여 하나 초과의 충전제를 사용할 수 있다. 추가로, 임의로, 본 발명의 임의의 측면에서, 2상 충전제가 아닌 추가적인 충전제, 예컨대 통상적인 카본 블랙을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 보자면, 통상적인 카본 블랙과 하나 이상의 2상 충전제의 조합은 충전제-중합체 조성물 내의 원하는 전기 저항률을 달성할 것이다. 본원에서 언급된 2상 충전제(들)는 충전제-중합체 조성물 내의 (존재하는 충전제의 중량%를 기준으로) 모든 충전제의 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 50 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 또는 100 중량%를 구성할 수 있다.
또한, 2상 충전제 상의 실리카 상의 표면 피복의 양은 침투 거동을 변화시킬 수 있고 따라서 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 원하는 저항률 범위로 정밀하게 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, (실리카 상과 관련해서) 보다 많은 제어된 표면적의 양은 충전제-중합체 조성물 내의 보다 높은 전기 저항률을 제공한다. 예를 들어, 도 3을 보자면, 노출된 표면으로서의 실리카 상의 보다 많은 양, 즉 2상 충전제의 표면 상의 실리카 상인 표면적의 보다 높은%는 보다 높은 표면 저항률을 제공한다. 도 3, 4 및 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 유사한 입자 형태를 갖고 실리카 상을 갖지 않는 통상적인 카본 블랙은 다양한 담지 수준에 걸쳐 복합재의 저항률의 보다 뚜렷한 강하 및 가장 낮은 표면 저항률을 제공하였다. 제조의 관점에서 보자면, 카본 블랙으로 인한 전기 저항률의 이러한 뚜렷한 변화 때문에, 카본 블랙을 단독으로 사용해서는 복합재의 저항률을 예를 들어 중간 저항률 범위로 제어하기가 어렵거나 불가능하다. 도 3 내지 도 6에 나타내어진 바와 같이, 노출된 표면적 상의 상이한 양의 실리카 상은 다양한 중합체 복합재의 표면 및/또는 부피 저항률을 원하는 저항률 범위로 제어하는 편리하고 실용적인 방법을 제공한다. 실리카 상인 2상 충전제의 노출된 표면적의 양은 표면 저항률을 제어할 수 있으므로, 이는 또한 충전제-중합체 조성물 내의 전체 전기 저항률을 제어하는 한 방법이다.
충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 세 번째 방법은 2상 충전제의 형태를 선택/제어하는 것이다. 도 8 및 표 1 (하기)에 나타내어진 바와 같이, 전형적으로, 충전제를 위한 보다 높은 아이오딘가 또는 보다 높은 OAN은 보다 낮은 부피 저항률에 기여할 수 있다. 이러한 추가적인 관계는 충전제-중합체 조성물 내의 원하는 전기 저항률을 제어하는 것을 도울 수 있다.
Figure pat00001
예를 들어, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 보다 높은 구조를 갖는 2상 입자는 유사한 전기적 성능을 나타내려면 보다 높은 실리카 표면 피복률을 필요로 한다. 도 14에 나타내어진 예는 상당히 상이한 실리카 표면 피복 수준 및 입자 구조 수준을 갖는 2상 충전제 입자를 포함하는 아크릴성 필름의 부피 저항률을 도시한다. 보는 바와 같이, 보다 높은 실리카 피복률 및 보다 높은 구조의 입자를 갖는 필름의 전기적 성능은 보다 낮은 구조 및 보다 낮은 실리카 피복률을 갖는 2상 입자의 것과 거의 일치할 수 없다. 따라서, 적당한 실리카 피복률을 갖는 2상 입자를 선택하거나 (도 8을 참고) 원하는 구조를 갖는 2상 입자를 선택하거나 둘을 조합함으로써 중합체 복합재의 전기적 성질을 제어할 수 있다. 전기 저항률을 조절하는 수단으로서의 2상 입자의 농도는 상기에서 논의되었다. 상기에서 기재된 바와 같이, 이러한 특성/양상/변수 중 임의의 하나, 임의의 둘, 또는 셋 모두를 사용하여 충전제-중합체 조성물 내의 원하는 전기 저항률을 "조정(dial in)"할 수 있다. 이러한 양상을 사용함으로써, 충전제-중합체 조성물 내의 원하는 전기 저항률을 정밀하게 달성할 수 있다.
본 발명은 150℃ 이상, 200℃ 이상, 또는 300℃ 이상, 또는 400℃ 이상, 또는 500℃ 이상의 가공 또는 후-가공 온도를 필요로 하는 중합체 조성물에서 특히 유용하다. 공기의 존재 하에서 2상 충전제의 열중량 분석 결과가 도 11에 나타나 있다. 500℃ 이하에서는 2상 충전제에서 어떤 감지할만한 중량손실도 없었다. 이와 대조적으로, 150℃ 이하 정도로 낮은 온도에서는, 화학적으로 부착된 또는 화학적으로 흡착된 유기 또는 중합체성 잔기를 갖는 산화된 카본 블랙 및 카본 블랙은 부착 또는 흡착된 관능기를 잃어버리기 시작한다는 것이 충분히 공지되어 있다. 그 결과, 이러한 화학적으로 부착 또는 흡착된 기가 충전제-중합체 복합재의 저항률 (또는 기타 성능 변수)을 제어할 수 있다는 어떤 이점도, 일단 충전제-중합체 배합물 또는 복합재가 승온에 적용되고 나면, 실현되지 않거나 충분히 실현되지 않는다. 본 발명은, 심지어는 충전제 함유 중합체 배합물 또는 충전제-중합체 복합재를 150℃ (또는 그 초과)의 온도에 적용시키고/시키거나 조성물을 중합체 분해가 일어나는 온도에 적용한 후에라도, 적당한 2상 충전제를 사용/선정함으로써 이러한 단점을 극복하며, 원하는 및/또는 일관성 있는 전기 저항률을 달성한다. 중합체의 예, 예를 들어 열가소성, 열경화성 성분이 이미 기술되었고 이는 여기서도 동일하게 적용되지만 언급된 것들로만 제한되지는 않는다. 중합체(들)의 선택은 의도된 응용분야에 따라 크게 달라진다.
따라서, 본 발명은, 본원에서 (상기에서 또는 하기에서) 기술되는 바와 같은 중합체 조성물을 포함하고, 여기서 충전제-중합체 조성물의 전기 저항률은, 충전제-중합체 조성물 내에 존재하는 중합체(들)의 열 안정 온도 이하의 온도에서의 충전제-중합체 조성물의 열 가공 또는 후-가공시에 유지된다. 충전제-중합체 조성물의 전기 저항률은 적어도 500℃ 이하의 온도에서의 충전제-중합체 조성물의 열 가공 또는 후-가공 시에 유지될 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 실리콘 중합체 및 본 발명의 하나 이상의 2상 충전제를 포함하는 중합체 조성물에서 특히 유용할 수 있다. 유용한 특정 중합체 조성물은 노출된 외부 표면적을 갖는 2상 충전제를 갖고, 여기서 실리카 상은 표면적을 기준으로 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성한다. 노출된 표면적은 표면적을 기준으로 2상 충전제의 노출된 외부 표면적의 20% 내지 85%, 표면적을 기준으로 30% 내지 80%, 표면적을 기준으로 30% 내지 70%일 수 있다. 실리콘 중합체는, 예를 들어, 폴리디메틸 실록산, 폴리디오르가니실록산, 폴리실록산, 실리콘 수지 및 실리콘 고무 조성물일 수 있다.
하나 이상의 실리콘 중합체 및 2상 충전제를 포함하는 중합체 조성물은 110 mJ/㎡ 이상, 예컨대 120 내지 150 mJ/㎡의, 수지에 대한 입자의 접착일을 가질 수 있다. 도 7에 나타내어진 바와 같이, 실리카 상과 관련해서 노출된 외부 표면적이 증가함에 따라, 수지 (또는 중합체)에 대한 입자의 접착일은 증가하고, 이는 2상 충전제가 실리콘 중합체와 긍정적인 상호작용을 하고, 따라서 보다 우수한 습윤 및 분산 특성을 가짐을 나타낸다. 따라서, 실리카인 노출된 표면적이 많을수록, 충전제-중합체 조성물을 형성하기 위한 특정 실리콘 중합체 중 2상 충전제의 분산액의 제조가 보다 용이해진다. 접착일을 측정할 수 있는 방법 및 기타 상세한 설명을 예를 들어 미국 특허 7,776,604; 7,776,603; 및 7,776,602에서 찾을 수 있다. 이러한 특허들은 또한 접착일의 평가와 관련해서 (열거된 문헌으로서 특허 및 특허 커버 페이지에) 언급된 기사를 포함할 수 있고, 이러한 모든 참고문헌은 역시 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
특정한 예로서, 약 10000 ppm 이하, 약 5000 ppm 이하, 500 ppm 이하의 총 황 함량 및 하나 이상의 백금 (Pt) 경화 촉매를 갖는 하나 이상의 중합체 및 하나 이상의 2상 충전제를 포함하는 중합체 조성물을 형성할 수 있다. 중합체 조성물은 바람직하게는 완전 경화된다. 하나 이상의 중합체는 상기에서 기술된 바와 같은 실리콘 중합체를 포함할 수 있거나 실리콘 중합체일 수 있다. 중합체는 상기에서 지시된 바와 같은 중합체들 중 임의의 하나 이상일 수 있다. 임의로, (본 발명의 임의의 실시양태 또는 측면에서) 2상 충전제는 하나 이상의 부착된 화학적 기, 예컨대 하나 이상의 실란, 또는 Si를 함유하는 하나 이상의 화학적 기를 가질 수 있다. 임의로 2상 충전제 상에 부착될 수 있는 화학적 기는 임의의 부착 수단, 예컨대 공유결합, 흡수, 수소결합 등에 의해 부착될 수 있다. 2상 충전제는 임의의 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 2상 충전제는 약 200 cc/100 g 충전제 이하의 OAN, 140 cc/100 g 충전제 이하의 OAN, 60 내지 140 cc/100 g 충전제의 OAN, 또는 141 내지 200 cc/100 g 충전제의 OAN, 또는 상이한 OAN을 갖는 다양한 2상 충전제들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 실리카 표면 피복과 상관없이, 500 ppm 이하, 보다 바람직하게는 1 ppm 내지 300 ppm, 예컨대 5 ppm 내지 250 ppm, 10 ppm 내지 200 ppm, 15 ppm 내지 175 ppm, 20 ppm 내지 150 ppm, 30 ppm 내지 125 ppm, 50 ppm 내지 100 ppm의 황 함량을 갖는 하나 이상의 2상 충전제를 충전제-중합체 조성물에서 사용하면, 백금 경화 촉매를 사용하는 것 및 심지어는 중합체가 실리콘 중합체를 포함하거나 실리콘 중합체인 경우에도 완전 경화를 달성하는 것이 허용된다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 도 9는 충전제 담지율의 함수로서의 충전제-중합체 조성물에 대한 침투 곡선을 보여주며, 여기서 황 함량은 300 ppm 미만이다. 2상 충전제에서 낮은 황 함량을 사용하면, 백금 경화제는 방해받지 않거나 최소로 받고, 따라서 실리콘 복합재 또는 조성물의 완전 경화를 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 과산화물을 사용하는 것이 경화제를 위한 선택사항이긴 하지만, 과산화물 경화제와 대조적으로 백금 경화제를 사용하는 것을 허용한다.
더욱이, 약 10000 ppm 이하, 또는 5000 ppm 이하, 또는 약 3000 ppm 이하의 황 함량을 갖는 하나 이상의 2상 충전제를 충전제-중합체 조성물에서 사용하면, 백금 경화 촉매를 사용하는 것 및 실리콘 중합체의 완전 경화를 달성하는 것이 허용된다는 것이 밝혀졌다. 지시된 바와 같이, 2상 충전제 입자의 실리카 표면 피복률이 50%를 초과하면, 총 황 수준이 이러한 범위 내에 있거나 이러한 범위를 초과할 수 있다 (예를 들어, 1 ppm 내지 2.5 중량% 총 황 수준). 실리카 상은, 백금 가교제와 효과적으로 반응할 수 있는 카본 블랙 표면 상의 황 화학종의 양을 상당히 감소시킬 수 있고, 따라서 본 발명에서는 심지어는 500 ppm 초과의 총 황 수준을 갖는 충전제 입자를 사용해서도 가교된 실리콘 복합재를 제조할 수 있다. 추가의 예로서, 본 발명은 하나 이상의 중합체 및 노출된 외부 표면적을 갖는 하나 이상의 2상 충전제를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 2상 충전제는 200 cc/100 g 충전제 이하의 OAN, 30 중량% 내지 90 중량%의 총 실리카 함량을 가질 수 있고, 실리카 상은 표면적을 기준으로 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성한다. OAN은 상기에서 지시된 바와 같을 수 있다. 마찬가지로, 다양한 실리카 함량 범위가 제공되었고, 실리카 상의 다양한 노출된 외부 표면적이 제공되었고 본원에서 사용될 수 있다. 본 발명의 목적상, 그리고 반복을 피하기 위해, 이러한 예시적인 중합체 조성물과 관련해서 임의의 이러한 다양한 범위가 본원에서 사용될 수 있다.
더욱이, 본 발명에서, 충전제-중합체 조성물은 전기 저항률을 가질 수 있고, 여기서 전기 저항률은 (충전제-중합체 조성물의 중량을 기준으로) 5 내지 35 중량%의 담지율에서 102 배 이하로 변화한다. 충전제에 대한 OAN가는 적어도 약 65 g/100 g 충전제일 수 있고 본원에서 이미 제공된 OAN가 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 전기 저항률의 변화량은 102 배 이하, 101.7 배 이하, 101.5 배 이하, 101.4 배 이하, 101.2 배 이하, 101 배 이하, 100.8 배 이하, 100.6 배 이하, 100.4 배 이하, 또는 100.2 배 이하, 예컨대 100.1 배 내지 102 배 또는 100.5 배 내지 101.5 배 등일 수 있다. (심지어는 충전제의 담지율이 35 중량% 이하, 예를 들어 5 중량% 내지 35 중량% 또는 그 초과로 변할 때에도) 담지 수준의 범위에 걸쳐 매우 일관성 있는 전기 저항률을 유지하는 능력은 저항성 충전제-중합체 조성물을 형성하는 경우에 최종 사용자에게 상당한 이점을 제공한다. 전형적으로, 동일한 충전제의 상이한 담지 수준은 전체 충전제-중합체 조성물의 저항률을 크게 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 최종 생성물의 원하는 저항률을 유지하기 위해 충전제-중합체 조성물 내에 존재할 수 있는 충전제의 양과 관련해서 최종 사용자는 상당한 제한을 받았다. 본 발명의 몇몇 2상 충전제를 사용하면, 넓은 범위의 충전제 담지율에 걸쳐 매우 일관성 있는 전기 저항률을 달성할 수 있다. 이는, 예를 들어, 도 3 (아크릴성 복합재), 도 5 (폴리스티렌 복합재) 및 도 6 (폴리카르보네이트 복합재)의 위쪽에 나타나 있고, 여기서 부피 저항률은 다양한 담지 수준에 걸쳐 102 배 이하로 매우 약간 변한다. 예를 들어, 2상 충전제, 예컨대 70% 초과, 80% 초과, 85% 초과, 80% 내지 95% 등의 실리카 상 표면 피복률을 갖는 2상 충전제를 사용하여 이를 달성할 수 있다. 이를 또한, 예를 들어 도 14에 나타내어진 바와 같은, 보다 낮은 실리카 표면 피복률과 보다 낮은 입자 구조의 조합을 사용하여 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전기 저항성 복합재 및 조성물, 예를 들어 절연성 고무 부품, 절연성 접착제 및 실란트 배합물, 전기 저항성 흑색 잉크 및 페인트, 또는 다양한 전자 요소 부품을 가능하게 한다. 또한, 상기에서 논의된 바와 같이, 산업에서는, UV 및/또는 IR 광에 대한 개선된 안정성을 갖고 높은 전기 저항률을 갖는 중합체 복합재를 수득하려는 욕구가 아직 충족되지 않은 채로 있다. 흔히 카본 블랙이 보강성 및 UV/IR 광 안정성을 개선하는데에 사용된다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 통상적인 카본 블랙을 기재로 하는 복합재의 저항률은 충전제-중합체 복합재 내의 짧은 범위의 탄소 담지량에 걸쳐 극적으로 감소한다. 본 발명의 방법은, 높은 실리카 표면 피복률을 갖는 2상 충전제를 포함할 수 있는, 본원에서 기술된 바와 같은 2상 충전제를 사용/선택함으로써 이러한 문제를 극복한다. 예를 들어, 약 50% 이상 또는 80% 이상의 실리카 표면 피복률은 복합재 내의 넓은 범위의 충전제 농도에 걸쳐 전기 저항률을 유지하고 1 중량% 내지 35 중량%와 같은 충전제 담지량의 범위에 걸쳐 1 또는 2 배 미만의 전기 저항률 변화를 달성하는데 충분하다는 것이 밝혀졌다. 임의로, 충전제-중합체 조성물의 정상(steady) 전기 저항률은 임의의 충전제를 갖지 않는 (충전제-중합체 조성물 내의) 동일한 중합체의 전기 저항률과 실질적으로 동일할 수 있고, (충전제를 갖지 않는) 순수한 중합체에 비해 102 배 미만일 수 있다. 이는 (동일한 표면적 및 구조를 갖는) 통상적인 카본 블랙을 기재로 하는 복합재가 약 10 중량%의 충전제 농도에서 침투하고 2상 충전제 및/또는 순수한 중합체를 기재로 하는 것보다 약 109 배 낮은 부피 저항률을 갖는다는 것을 감안할 때, 특히 인상적이다. 따라서, 본 발명은 심지어는 다양한 충전제 담지율에서도 복합재 내의 전기 저항률을 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 더욱이, 본 발명은 넓은 범위의 충전제 양을 갖는 매우 저항성인 복합재의 형성을 가능하게 한다.
본 발명에서는, 충전제-중합체 조성물에서 사용되는 통상적인 성분들 중 임의의 하나 이상을 본원에서, 예를 들어 통상적으로 사용되는 양으로 사용할 수 있다.
충전제-중합체 조성물을 사용하여 다양한 최종 생성물 또는 물품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 충전제-중합체 조성물을 사용하여 토너를 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 충전제-중합체 조성물로부터 제조된 중합체 성분을 함유하는 전기영동 장치를 형성할 수 있다. 본 발명의 중합체 조성물 내에 하나 이상의 수성 또는 비-수성 운반체를 함유하는 잉크 및/또는 코팅을 형성할 수 있다. 본 발명의 중합체 조성물을 함유하는 접착제를 형성할 수 있다. 본 발명의 중합체 조성물을 함유하는 전자사진 복합재를 제조할 수 있다. 전자사진 복합재는 롤 또는 벨트일 수 있다. 이러한 다양한 최종 용도 제품 또는 물품과 관련해서, 본 발명의 충전제-중합체 조성물을 하나 이상의 부품/요소에서 중합체 성분으로서 사용할 수 있고, 다양한 최종 용도 제품 또는 물품을 형성하는 나머지 성분은 당업자에게 공지된 통상적인 요소/성분/양일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 2상 충전제는 통상적인 카본 블랙과 동일한 응용분야에서 사용될 수 있다. 하나 초과의 유형의 본 발명의 2상 충전제가 임의의 배합물, 조성물 또는 응용분야에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 2상 충전제는 수많은 최종 용도 응용분야에서 사용될 수 있다. 이러한 용도는, 예를 들어, 플라스틱 조성물, 잉크, 토너, 인쇄판, 전자 부품, 포장 부품, 코팅, 고무 조성물, 종이 조성물, 성형물, 성형 조성물, 필름, 파이프 및 텍스타일 조성물, 및 상기에서 또는 하기에서 언급되는 기타 용도를 포함한다.
2상 충전제는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 엔지니어링된 물질, 예를 들어 복합재로부터 제조된 플라스틱을 포함하지만 이로만 제한되지는 않는 다양한 플라스틱과 함께 사용될 수 있다. 전형적인 종류의 열가소성 수지는 (1) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 수지; (2) 아세탈; (3) 아크릴; (4) 셀룰로스; (5) 염소화 폴리에테르; (6) 플루오린화탄소, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 (TFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (CTFE), 및 플루오린화 에틸렌 프로필렌 (FEP); (7) 나일론 (폴리아미드); (8) 폴리카르보네이트; (9) 폴리에틸렌 (공중합체 포함); (10) 폴리프로필렌 (공중합체 포함); (11) 폴리스티렌; (12) 비닐(폴리비닐 클로라이드); (13) 열가소성 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트; (14) 폴리페닐렌 에테르 합금; 및 상기 물질과 고무 개질제의 블렌드 또는 합금를 포함한다. 전형적인 열경화성 수지는 (1) 알키드; (2) 알릴; (3) 아미노 (멜라민 및 우레아); (4) 에폭시; (5) 페놀; (6) 폴리에스테르; (7) 실리콘; 및 (8) 우레탄을 포함한다.
일반적으로, 2상 충전제 제품을 플라스틱 예비혼합물을 형성하는데 사용되는 플라스틱에 임의의 기타 충전제 또는 안료처럼 첨가한다. 이를, 예를 들어, 건조 혼합 또는 용융 단계에서 수행할 수 있다. 본 발명의 2상 충전제를 플라스틱 조성물에서 기타 통상적인 첨가제와 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 플라스틱 조성물이라는 용어는 임의의 플라스틱 물질, 물품, 상품, 표면, 직물, 시트 등을 포함하지만 이로만 제한되지는 않는다. 예를 들어, 플라스틱 물질은 자동차 부품, 가정용 사이딩, 수영장용 라이너, 지붕재, 포장재, 및 임의의 다양한 기타 가정용품 또는 산업용품을 포함한다.
본 발명의 2상 충전제는 잉크 배합물에서도 유용하다. 기타 잉크 첨가제를 잉크 배합물에 혼입시킬 수 있다.
일반적으로, 잉크는 네 가지의 기본 성분으로 이루어진다: (1) 착색제 또는 안료, (2) 인쇄 동안에 운반체로서 작용하는 비히클 또는 바니시, (3) 인쇄성, 건조 등을 개선하는 첨가제, 및 (4) 기타 잉크 성분의 점도, 건조 및 상용성을 조절하는 용매. 수성 잉크의 성질, 제조 및 용도에 대한 일반적인 논의에 대해서는, 문헌 [The Printing Manual, 5th Ed., Leach et al, Eds. (Chapman and Hall, 1993)]을 참고하도록 한다. 다양한 수성 잉크 조성물은 또한, 예를 들어, 미국 특허 2,833,736, 3,607,813, 4,104,833, 4,308,061, 4,770,706 및 5,026,755에 개시되어 있다. 또 다른 예로서, 플렉소그래픽 잉크는 일련의 잉크 조성물을 대표한다. 플렉소그래픽 잉크는 일반적으로 착색제, 결합제 및 용매를 포함한다.
본 발명의 2상 충전제를, 예비분산액 또는 고체로서, 표준 기술을 사용하여 잉크 배합물에 혼입시킬 수 있다.
본 발명의 2상 충전제는 신문 잉크에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 수성 신문 잉크 조성물은 물, 본 발명의 2상 충전제, 수지 및 통상적인 첨가제, 예컨대 소포제 또는 계면활성제를 포함할 수 있다.
본 발명의 2상 충전제는 코팅 조성물, 예컨대 페인트 또는 마감재에서 사용될 수도 있다. 기타 공지된 수성 코팅 첨가제가 코팅 조성물에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 문헌 [MCGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF SCIENCE & TECHNOLOGY, 5th Ed. (McGraw-Hill, 1982)]을 참고하도록 한다. 또한 미국 특허 5,051,464; 5,319,044; 5,204,404; 5,051,464; 4,692,481; 5,356,973; 5,314,945; 5,266,406; 및 5,266,361을 참고하도록 한다.
본 발명의 2상 충전제는 또한 종이 조성물에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 종이 펄프 및 2상 충전제를 포함하는 개선된 종이 제품에 관한 것이다.
본 발명의 종이 제품은 기타 공지된 종이 첨가제, 예컨대 사이징제, 보류 향상제, 정착제, 충전제, 탈포제, 해교제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 2상 충전제는 또한, 통상적인 2상 충전제와 마찬가지로, 고무 조성물의 컴파운딩 및 제조에서 안료, 충전제, 및 보강제로서 사용될 수 있다.
본 발명의 2상 충전제는, 예를 들어, 타이어에서 사용되는 것과 같은 고무 가황물의 제조에서 유용하다. 타이어의 제조에서는 만족스러운 내마모성 및 히스테레시스 성능을 갖는 타이어를 제조하는 2상 충전제를 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 타이어의 트레드마모(treadwear) 특성은 내마모성과 관련이 있다. 내마모성이 클수록, 마모 없이 타이어가 지속되는 마일의 수는 커진다. 고무 화합물의 히스테레시스는 고무 화합물을 변형시키기 위해 가해지는 에너지와 고무 화합물이 그의 초기의 변형되지 않은 상태로 되돌아감에 따라 방출되는 에너지 사이의 차이를 의미한다. 보다 낮은 히스테레시스 값을 갖는 타이어는 회전 저항을 감소시키고, 따라서 이러한 타이어를 사용하는 차량의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 타이어에서 보다 큰 내마모성 및 보다 낮은 히스테레시스를 부여할 수 있는 2상 충전제를 수득하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 2상 충전제는 또한 섬유 또는 텍스타일을 착색하는데에 사용될 수 있다. 사용하기에 적합한 섬유는 천연 섬유 및 합성 섬유, 예컨대 면, 모, 견, 린넨, 폴리에스테르 및 나일론을 포함한다. 사용하기에 적합한 텍스타일은 천연섬유 및 합성섬유, 예컨대 면, 모, 견, 린넨, 폴리에스테르 및 나일론을 포함한다. 바람직하게는 면, 모, 견 및 린넨을 포함하는 천연 섬유 및 텍스타일이 사용된다.
본 발명의 2상 충전제는 섬유 및 텍스타일을 예를 들어 직접 염료 및 산 염료로써 착색하는데 사용될 수 있다. 염료로써 착색하는 것에 대한 일반적인 논의에 대해서는, 문헌 [KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, Vol. 8, pp. 280-350, "Dyes, Application and Evaluation" (John Wiley and Sons, 1979)]을 참고하도록 한다.
토너 또는 토너 수지와 관련해서, 본 발명의 토너 및 현상제 조성물에서 사용하기에 적합한 토너 수지는 스티렌성 중합체-기재의, 예컨대 스티렌화 아크릴성 수지를 포함한다. 바람직한 스티렌성 중합체-기재의 수지의 예는 스티렌과 그의 유도체의 단독중합체 및 공중합체, 예컨대 폴리스티렌, 폴리-p-클로로스티렌; 폴리비닐톨루엔; 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체; 및 스티렌-비닐톨루엔 공중합체; 스티렌과 아크릴산 에스테르의 공중합체, 예컨대 스티렌메틸아크릴레이트 공중합체; 스티렌-에틸아크릴레이트 공중합체; 및 스티렌-n-부틸 아크릴레이트 공중합체; 스티렌과 메타크릴산 에스테르의 공중합체, 예컨대 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체; 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체; 스티렌-n-부틸 메타크릴레이트 공중합체; 및 스티렌과 아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르의 다성분 공중합체; 스티렌과 기타 비닐 단량체의 공중합체, 예컨대 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-메틸 에테르 공중합체; 스티렌-부타디엔 공중합체; 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체; 스티렌-아크릴로니트릴인덴 공중합체; 스티렌 말레산 에스테르 공중합체 등을 포함하지만 이로만 제한되지는 않는다. 이러한 결합제 수지는 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 건조인쇄용 토너 제조에 사용하기에 특히 적합한 수지는 100℃ 내지 135℃의 범위의 융점을 갖고 (링 및 볼 방법), 약 60℃ 초과의 유리전이온도 (Tg)를 갖는다. 스티렌성 중합체-기재의 수지 입자 및 적합한 양의 예를 또한 미국 특허 5,278,018, 5,510,221; 5,275,900; 5,571,654; 5,484,575; 및 EP 0 720 066 A1에서 찾을 수 있고, 이들 모두는 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
일반적으로, 본 발명의 2상 충전제는, 단독으로 또는 기타 안료와 함께, 토너 또는 현상제 조성물의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의 총량으로 존재한다. 토너 조성물 내에 존재하는 안료의 양은 바람직하게는 수지 100 중량부 당 약 0.1 내지 약 12 중량부이다. 그러나, 보다 적은 양 또는 보다 많은 양의 2상 충전제가 사용될 수 있다. 또한, 일반적으로, 토너 수지는 토너 또는 현상제 조성물의 약 60 중량% 내지 약 99 중량%의 양으로 존재한다.
또한, 운반체 첨가제; 추가적인 양전하 또는 음전하 조절제, 예컨대 4급 암모늄염, 피리디늄염, 황산염, 인산염 및 카르복실산염; 유동 보조 첨가제; 실리콘 오일; 왁스, 예컨대 상업적으로 입수가능한 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌; 자철석; 및 기타 공지된 첨가제를 포함하는 임의적 외부 첨가제를 본 발명의 토너 조성물과 혼합 또는 블렌딩할 수 있다. 일반적으로, 이러한 첨가제는 약 0.05 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하지만, 보다 적은 양 또는 보다 많은 양의 첨가제가 특정한 시스템 및 원하는 성질에 따라 선택될 수 있다. 첨가제 및 양의 구체적인 예는 또한 상기에서 언급되고 본원에 참고로 포함되는 특허 및 유럽 특허 출원에 기술되어 있다.
수많은 공지된 방법을 사용하여, 예컨대 수지, 2상 충전제 입자, 임의적 전하 향상제 및 기타 첨가제를 통상적인 용융 압출 장치 및 관련 설비에서 혼합 및 가열함으로써, 토너 조성물을 제조할 수 있다. 기타 방법은 분무 건조 등을 포함한다. 2상 충전제 및 기타 성분을 수지와 컴파운딩한 후에는 일반적으로 기계적 마쇄(attrition) 및 분급을 수행하여 원하는 입자 크기 및 입자 크기 분포를 갖는 토너 입자를 제공한다. 분말의 건조 블렌딩을 위한 통상적인 설비를, 2상 충전제 입자와 수지를 혼합 또는 블렌딩하는데에 사용할 수 있다. 역시, 토너 및 현상제 조성물의 통상적인 제조 방법이 사용될 수 있고, 이는 상기에서 기술되고 본원에 참고로 포함되는 특허 및 유럽 출원에 기술되어 있다.
보다 상세하게는, 결합제 수지를, 안료를 포함하여 모든 기타 성분과 건조 블렌딩하고, 이어서 고 전단 혼합기에서 용융-압출시켜 균질하게 혼합된 덩어리를 형성함으로써 토너 물질을 제조할 수 있다. 이러한 공정 동안 성분들을 결합제 수지의 융점보다 높은 온도에서 유지하고, 수지에 불용성인 이러한 성분들을 그의 평균 입자 크기가 감소되도록 분쇄한다. 이어서 이러한 균질하게 혼합된 덩어리를 냉각시키고 응고시키고, 이어서 이것을 그의 평균 입자 크기가 약 100 마이크로미터가 되도록 예비-분쇄한다. 이어서 이러한 물질을 그의 평균 입자 크기가 분급에 요구되는 크기 범위 사양을 충족시킬 때까지 추가로 입자 크기 감소에 적용시킨다. 다양한 분급 기술을 사용할 수 있다. 바람직한 유형은 공기 분급 유형이다. 이러한 방법을 사용하여, 분쇄된 물질 내의 너무 크거나 너무 작은 입자를, 원하는 입자 크기 범위의 물질 부분으로부터 분리한다.
본 발명의 토너 조성물을 단일성분 현상제에서 단독으로 사용할 수 있거나 적합한 운반체 입자와 혼합하여 2성분 현상제를 형성할 수 있다. 2성분 현상제 조성물을 형성하는데 사용될 수 있는 운반체 비히클은 다양한 물질로부터 선택될 수 있다. 이러한 물질은 전형적으로 사용된 토너와의 올바른 마찰전기적 관계 및 전하 수준을 달성하는 것을 돕기 위해 필름-형성 수지의 얇은 층으로써 코팅된 운반체 코어 입자 및 코어 입자를 포함한다. 2성분 토너 조성물에 적합한 운반체는 철 분말, 유리 비드, 무기 염의 결정, 아철산염 분말, 니켈 분말을 포함하고, 이것들은 모두 전형적으로 에폭시 또는 플루오린화탄소 수지와 같은 수지 코팅으로써 코팅된다. 사용될 수 있는 운반체 입자 및 코팅의 예는 상기에서 기술되고 본원에 참고로 포함되는 특허 및 유럽 출원에 기술되어 있다.
본 발명은 또한 음으로 하전된 광전도성 이미지화 부재 상에 정전 잠재 이미지를 형성하고, 수지 입자 및 2상 충전제 입자를 포함하는 토너 조성물을 사용하여 그의 이미지를 현상하고, 이어서 현상된 이미지를 적합한 기재 상에 옮김을 포함하는 이미지화 방법에 관한 것이다. 통상적인 이미지화 방법, 예컨대 상기에서 기술된 특허 및 유럽 특허 출원에서 기술된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 2상 충전제는 성형물, 필름 또는 파이프 내의 한 성분으로서 사용될 수도 있다. 통상적인 카본 블랙 대신에 본 발명의 2상 충전제를 포함하는 통상적인 배합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 2상 충전제는, 특히 저항률 제어 응용분야를 위한, 신규한 성능을 달성하는 것을 허용한다. 본 발명 및 2상 충전제의 용도는 다양한 응용분야, 예컨대 엘라스토머, 에너지 소산 물질, 개선된 UV/IR 광 차단 특성을 갖는 절연재, 전자사진 복합재 (롤 및 벨트), 비-전도성 흑색 잉크, 가스캣, 전자 제품을 위한 접착제, 토너, 전기영동 장치, 및 기타 용도에서 상당한 이점을 제공할 수 있다. 2상 충전제를 오일 또는 기타 매체에서 통상적인 전하 조절제로써 하전시킬 수 있고, 이것을 전기영동 장치 및/또는 디스플레이에서 전기영동 이미지-형성 입자로서 사용할 수 있다. 실리카인 노출된 표면적, 및 실리카인 이러한 노출된 표면적의 매우 많은 양은, 전기영동 디스플레이의 성능을 위해 중요한, 입자의 보다 균일하고 제어된 하전을 제공한다.
본 발명은 하기 측면/실시양태/양상을 임의의 순서 및/또는 임의의 조합으로 포함한다.
1. 본 발명은
하나 이상의 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하는 것을 포함하며, 상기 충전제는
a) 제어된 양의, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합
을 포함하는 것인,
충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법에 관한 것이다.
2. 2상 충전제가 250 ㎚ 미만의 평균 응집체 크기 및 45 ㎚ 이하의 평균 1차 입자 크기를 갖는 융융 1차 입자를 포함하는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
3. 2상 충전제가 공기 중에서 5℃/분의 온도 경사로 120℃에서부터 450℃까지의 온도에 적용되는 경우 1% 미만의 중량손실을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
4. 상기 충전제-중합체 조성물의 상기 전기 저항률이, 상기 하나 이상의 중합체의 열 안정 온도 이하의 온도에서의 상기 충전제-중합체 조성물의 열 가공 또는 후-가공 시에 유지되는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
5. 상기 충전제-중합체 조성물의 상기 저항률이, 적어도 450℃ 이하의 온도에서의 상기 충전제-중합체 조성물의 열 가공 또는 후-가공 시에 유지되는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
6. 상기 제어된 양이 1 중량% 충전제 담지율 내지 40 중량% 충전제 담지율로부터 선택된 양이고, 여기서 충전제 담지율이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내의 부피 저항률이 낮아지는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
7. 실리카 상의 상기 제어된 표면 피복량이 노출된 표면적의 약 5% 내지 노출된 표면적의 약 90%이고, 여기서 제어된 표면 피복량이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률이 높아지는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
8. 상기 제어된 형태가 아이오딘가 또는 OAN이고, 여기서 아이오딘가 또는 OAN이 높을수록 부피 저항률이 낮아지는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
9. 실리카 표면 피복률이 50% 초과일 때 상기 2상 충전제가 임의의 황 함량을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
10. 상기 2상 충전제가 500 ppm 이하의 황 함량을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
11. 상기 2상 충전제가 1 ppm 내지 100 ppm의 황 함량을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
12. 상기 실리카 상이 2상 충전제의 중량을 기준으로 30 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 존재하는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
13. 상기 2상 충전제가 하나 이상의 부착된 화학적 기를 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
14. 상기 2상 충전제가 하나 이상의 부착된 실란을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 방법.
15. 하나 이상의 실리콘 중합체, 및 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제를 포함하고, 상기 2상 충전제가 노출된 외부 표면적을 갖고, 상기 실리카 상이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성하는 중합체 조성물.
16. 상기 노출된 외부 표면적이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 20% 내지 85%인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
17. 상기 노출된 외부 표면적이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 30% 내지 80%인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
18. 상기 노출된 외부 표면적이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 30% 내지 70%인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
19. 상기 실리콘 중합체가 하나 이상의 폴리디메틸 실록산인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
20. 상기 중합체 조성물에 대하여, 중합체에 대한 충전제의 접착일이 110 mJ/㎡ 이상인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
21. 상기 접착일이 120 내지 150 mJ/㎡인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
22. a) 하나 이상의 중합체,
b) 하나 이상의, 500 ppm 이하의 황 함량을 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 포함하는 2상 충전제, 및
c) 하나 이상의 Pt 경화 촉매
를 포함하는 중합체 조성물.
23. 완전 경화된 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
24. 상기 하나 이상의 중합체가 실리콘 중합체인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
25. 상기 2상 충전제가 하나 이상의 부착된 화학적 기를 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
26. 상기 하나 이상의 화학적 기가 실란인 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
27. 상기 2상 충전제가 140 cc/100 g 충전제 이하의 OAN을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
28. 상기 2상 충전제가 60 내지 140 cc/100 g 충전제 이하의 OAN을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
29. 상기 2상 충전제가 141 내지 약 200 cc/100 g 충전제의 OAN을 갖는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
30. a) 하나 이상의 중합체,
b) 하나 이상의, 약 10000 이하의 황 함량을 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 포함하는 2상 충전제, 및
c) 하나 이상의 Pt 경화 촉매
를 포함하는 중합체 조성물.
31. a) 하나 이상의 중합체, 및
b) 노출된 외부 표면적을 갖고, 200 cc/100 g 충전제 이하의 OAN, 25 중량% 내지 90 중량%의 실리카 함량을 갖고, 상기 실리카 상이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성하는 하나 이상의 2상 충전제
를 포함하는 중합체 조성물.
32. a) 하나 이상의 중합체, 및
b) 노출된 외부 표면적을 갖고, 약 65 내지 약 200 cc/100 g 충전제의 OAN, 25 중량% 내지 90 중량%의 실리카 함량을 갖고, 상기 실리카 상이 표면적을 기준으로 상기 노출된 외부 표면적의 약 10% 내지 약 90%를 구성하고, 전기 저항률이 중합체 조성물 내에서 5 중량% 내지 35 중량%의 담지 수준에 걸쳐 102 배 이하로 변하는 하나 이상의 2상 충전제
를 포함하는, 전기 저항률을 갖는 중합체 조성물.
33. 상기 중합체 조성물의 전기 저항률 및 임의의 충전제 없이 상기 하나 이상의 중합체를 포함하는 중합체 조성물의 전기 저항률이 상기 담지 수준에 걸쳐 102 배 이하로 변하는 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물.
34. 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 토너.
35. 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 전기영동 장치.
36. 하나 이상의 수성 또는 비-수성 운반체 및 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 잉크.
37. 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 접착제.
38. 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 실란트.
39. 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 중합체 조성물을 포함하는 전자사진 복합재.
40. 상기 전자사진 복합재가 롤 또는 벨트인, 임의의 상기 또는 하기 실시양태/양상/측면의 전자사진 복합재.
41. 하나 이상의 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하는 것을 포함하며, 상기 충전제는
a) 제어된 양의, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합
을 포함하는 것인, 충전제-중합체 조성물 내의 임피던스, 유전 상수 및 유전 손실 (tan δ)을 제어하는 방법.
본 발명은 문장 및/또는 단락에서 설명된 바와 같은 상기 및/또는 하기의 이러한 다양한 양상들 또는 실시양태들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본원에서 개시된 양상들의 임의의 조합은 본 발명의 일부로서 간주되며 조합가능한 양상에 관해서는 아무런 제한도 없다.
본 발명은 하기 예에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이며, 이는 본 발명을 예시하려는 것이다.
<실시예 1>
실리카 함량 및 실리카 분포의 효과를 보여주기 위해서 중합체 조성물에서 2상 충전제의 전기적 성질을 시험하였다. 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 상 입자와 컴파운딩하는 것을, 상응하는 중합체의 용융 온도보다 높은 온도 (예를 들어 폴리스티렌의 경우 160℃ 및 폴리카르보네이트의 경우 300℃)에서 작동되는 브라벤더(Brabender) 혼합기 (유형: 08-13-000)를 사용함으로써 수행하였다. 폴리스티렌은 350000의 평균 MW를 갖고 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)로부터 입수되었고, 폴리카르보네이트는 17.5의 용융유동지수를 갖고 사빅(Sabic)으로부터 입수되었다. 도 5 및 6에 도시된 바와 같은 다양한 시도에서, 상이한 실리카 상 표면 피복률을 갖는 상이한 2상 충전제들을 개별적인 실험들에서 사용하였다.
특정량의 특정한 2상 입자를 혼합기 내의 용융된 중합체에 천천히 첨가한 후에, 혼합물을 30분 동안 혼합하고 이어서 배출시켰다. 중합체-입자 복합재 샘플을 성형틀에서 두 개의 마일라(mylar) 또는 두 개의 캡톤(kapton) 이형지 시트와 강판 사이에서 고온 압착함으로써 필름을 제조하였다. 샘플을 10 kPa에서 가압하였다. 입자-중합체 복합재 필름의 표면 및 부피 저항률을 케이틀리(Keithley) 8009 저항률 시험 장치가 장착된 케이틀리 전위계를 사용하여 측정하였다. 도 5 및 도 6은 수득된 입자-중합체 복합재에 대한 전기 침투 곡선을 보여준다. 보는 바와 같이, 저항률을 실리카 상 표면 피복의 양 및/또는 입자 담지율에 기초하여 제어할 수 있다.
<실시예 2>
다양한 2상 입자를 갖는 아크릴-기재의 필름의 전기적 성질 및 전기적 성질을 조정하는 능력을 평가하기 위해서 여러 아크릴성 배합물을 제조하였다. 실시예 1에서와 같이, 상이한 실리카 상 표면 피복률을 갖는 상이한 2상 충전제들을 개별적인 실험들에서 사용하였다.
각각의 충전제 샘플에 대해, DSM 네오레진즈(DSM NeoResins)로부터 입수된 아크릴성 수지 네오크릴(NeoCryl) B-814를 사용하여 중합체 복합재를 제조하였다.
용매 분산액 (밀 베이스(mil base))을 스칸덱스(Scandex) 페인트 진탕기에서 제조하였다. 마감(let down) 분산액을 3 mil 연신 바를 갖는 강철 Q-판 상에 코팅하였다. 필름을 초기에 후드에서 공기-건조시킨 후에 120℃에서 오븐 건조시켰다. 최종 필름은 10 내지 30 ㎛의 두께를 가졌다.
ETS 저항 탐침 803B가 장착된 케이틀리 6517 전위계를 사용하여 ASTM D257-93에 기술된 절차에 따라 부피 및 저항률 측정값을 수득하였다. 저항을 측정하기 위한 전압은 5 V였다. 표면 저항률 값을 컴퓨터로부터 직접 수득하였다.
도 3은 수득된 아크릴성 필름의 표면 전기 저항률을 도시하며, 본원에서 제안된 방법이 입자의 담지율과 상관없이 목표 전기 저항률을 갖는 필름을 제조할 수 있다는 것을 입증한다. 즉, 충전제 상의 실리카 상 표면 피복의 양이 저항률을 제어한다.
<실시예 3>
2상 입자의 분말 저항률을 에스피놀라(Espinola) 등에 의해 문헌 [Carbon Vol 24, No. 3, pp. 337-341, 1986]에 기술된 방법 및 장비를 사용하여 측정하였다. 2상 탄소-실리카 물질을 직경이 11.3 ㎜인 폴리에틸렌 챔버에서 두 개의 황동 피스톨들 사이에서 가압하였다. 분말의 저항률을, 100 lbs/㎠씩 증가되는 200 내지 1500 lbs/㎠의 범위에서 가해진 상이한 압력에서 측정하였다. 도 10은 충전제 내의 실리카 표면 함량의 함수로서의 상이한 압력에서 가압된 건조된 2상 충전제 입자의 분말 저항을 도시한다. 이러한 결과를 도 12에 나타내어진 바와 같이 통상적인 VXC-72 카본 블랙과 비교하였다. 도 12는 또한 충전제 내의 임의의 지점에서 실리카 함량을 변경시킨 효과를 보여준다. 도 10 및 도 12에 나타내어진 바와 같이, 물질의 실리카 함량 (또는 노출된 표면 피복률)을 조절함으로써 2상 충전제의 전기적 성질을 조정할 수 있다.
<실시예 4>
본 실시예에서는, 실리카 상의 상이한 노출된 표면적 양을 갖는 두 가지의 충전제에 대해 유전 상수 및 tan δ를 측정하였다. 충전제들은 거의 동일한 형태를 가졌지만 표면 상의 실리카 상 함량은 상이하였다. 본 실시예에서 그 결과는 도 13에 나타나 있고, 여러 담지율에서 폴리에틸렌 내에 분산된 두 상이한 2상 충전제에 대해 유전 상수 및 tan δ를 측정하였고, 보는 바와 같이, 유전 상수 및 tan δ를 충전제 담지율 뿐만 아니라 2상 충전제의 표면 상의 노출된 실리카 상의 양에 기초하여 제어할 수 있다.
<실시예 5>
본 실시예에서는, 실리콘 배합물의 제조 및 백금-기재의 촉매를 사용한 경화에서 통상적인 카본 블랙 물질을 사용하는 것에 비해 2상 입자를 사용하는 것의 이점을 입증하기 위해서 2상 입자를 사용하여 실리콘 배합물을 제조하였다. 2상 입자를 비닐-종결된 폴리디메틸실록산 (3500 cSt, 겔레스트 인크.(Gelest Inc.))과 스피드믹서(SpeedMixer)®에서 3000 rpm에서 혼합함으로써 기재를 제조하였다. 기재 30 g을 (25 내지 30% 메틸히드로실록산) - 디메틸실록산 공중합체, 트리메틸실록산 종결 (25 내지 35 cSt, 겔레스트 인크.) 0.9 g과 혼합함으로써 실리콘 경화 배합물의 A 부분을 제조하였다. B 부분은 20 ppm 백금-디비닐테트라메틸디실록산 착물 (3 내지 3.5% 백금 농도, 겔레스트 인크.)과 혼합된 기재 30 g으로 이루어졌다. A 부분과 B 부분을 오븐에서 70℃에서 6 시간 동안 컨디셔닝된 접착제 듀오-팩(duo-pak) 카트리지 (두 개의 개별적인 주사기로 이루어짐)에 넣었다. 고정식 혼합기를 갖는 듀오-팩 혼합 건(mixing gun)을 사용하여 두 개의 부분들을 1:1 비로 혼합함으로써 실리콘 경화를 개시하였다. 이어서 최종 혼합물을 70℃로 가열하고 스패튤라를 사용하여 시각적으로 검사하였다. 개별적으로, 2상 입자를 갖는 다양한 실리콘 배합물 (샘플 L 또는 H)의 경화를 150℃에서 10 분 동안 이동 다이 유량계 (MDR)에서 특성화하였다. MDR 시험 및 시각적 검사의 결과는 하기 표 2 및 도 15에 요약되어 있다.
Figure pat00002
보는 바와 같이, 통상적인 카본 블랙 샘플을 사용하는 경우에는 실리콘의 경화가 효과적이지 않았다. 2상 입자를 기재로 하는 실리콘 배합물은 Pt 촉매의 존재 하에서 경화되었다. 낮은 총 황 함량을 갖는 2상 충전제 또는 높은 실리카 표면 피복률을 갖는 2상 입자는 실리콘의 경화 및 따라서 경화된 실리콘 복합재의 제조에서 효과적이었다.
또 다른 예에서, 열중량 분석 연구를 카본 블랙, 산화된 카본 블랙, 및 약 85% 표면적의 실리카 상을 갖는 2상 충전제 상에서 수행하였다. 도 11은 공기의 존재 하에서의 열중량 분석의 결과를 도시한다. 보는 바와 같이, 산화된 카본 블랙은 200℃ 정도로 이른 시기에 중량을 손실하기 시작하고 약 500℃에서는 중량 손실이 급격히 가속되며 (연소), 통상적인 카본 블랙은 약 500℃까지는 안정하였지만 그 이후에 급격한 중량 손실이 일어난 반면에, 2상 입자는 300℃, 450℃ 및 적어도 550℃를 포함하는 다양한 고온에서 열 안정하였다. 2상 입자의 경우 중량 손실이 급격히 가속되는 온도는 약 600℃였다.
출원인은 본 개시내용에서 모든 언급된 참고문헌의 전문을 구체적으로 참고한다. 또한, 양, 농도 또는 기타 값 또는 변수가 범위, 바람직한 범위 또는 보다 큰 바람직한 값과 보다 작은 바람직한 값의 목록으로 주어진 경우에는, 이러한 범위가 개별적으로 개시되는지에 상관없이, 임의의 보다 큰 범위 한계 또는 바람직한 값과 임의의 보다 작은 범위 한계 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위가 구체적으로 개시되는 것으로 이해해야 한다. 수치적 값들로 이루어진 한 범위가 본원에서 언급된 경우, 달리 언급이 없는 한, 그 범위는 그의 끝값을 포함할 뿐만 아니라 그 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것이다. 본 발명의 범주는, 한 범위를 한정할 때 언급된 특정한 값으로만 제한되지는 않는다.
당업자라면 본 명세서 및 본원에서 개시된 본 발명의 실시를 숙지함으로써 본 발명의 기타 실시양태를 명백하게 알게 될 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되며 본 발명의 진정한 범주 및 개념은 하기 특허청구범위 및 그의 균등물에 의해서 지시된다.
없음

Claims (7)

  1. 하나 이상의 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하는 것을 포함하며, 상기 충전제는
    a) 제어된 양의, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
    b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
    c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
    d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합
    을 포함하고,
    상기 제어된 양이 1 중량% 충전제 담지율 내지 40 중량% 충전제 담지율로부터 선택된 양이고, 여기서 충전제 담지율이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내 부피 저항률은 낮아지는 것이며,
    실리카 상의 상기 제어된 표면 피복량이, 노출된 표면적의 5% 내지 노출된 표면적의 90%이고, 여기서 제어된 표면 피복량이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률이 높아지는 것이고,
    상기 제어된 형태가 아이오딘가 또는 OAN이고, 여기서 아이오딘가 또는 OAN이 높을수록 부피 저항률이 낮아지는 것인,
    충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률을 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 2상 충전제가 30 nm 내지 250 ㎚의 평균 응집체 크기 및 5 nm 내지 45 ㎚의 평균 1차 입자 크기를 갖는 용융 1차 입자(fused primary particle)를 포함하거나, 2상 충전제가 공기 중에서 5℃/분의 온도 경사로 120℃에서부터 450℃까지의 온도에 적용되는 경우 1% 미만의 중량손실을 갖는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 충전제-중합체 조성물의 상기 전기 저항률이 적어도 450℃ 이하의 온도에서의 상기 충전제-중합체 조성물의 열 가공 또는 후-가공 시에 유지되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2상 충전제가 1 ppm 내지 10000 ppm의 총 황 함량을 갖는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리카 상이 2상 충전제의 중량을 기준으로 30 중량% 내지 90 중량%의 양으로 존재하고/하거나 상기 2상 충전제가 하나 이상의 부착된 화학적 기를 갖는 것인 방법.
  6. 하나 이상의 중합체를 하나 이상의 충전제와 배합하는 것을 포함하며, 상기 충전제는
    a) 제어된 양의, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
    b) 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제로서, 상기 실리카 상이 제어된 표면 피복량의 실리카 상인 2상 충전제, 또는
    c) 제어된 형태를 갖는, 실리카 상 및 탄소 상을 갖는 2상 충전제, 또는
    d) 상기 a), b) 및 c)의 임의의 조합
    을 포함하고,
    상기 제어된 양이 1 중량% 충전제 담지율 내지 40 중량% 충전제 담지율로부터 선택된 양이고, 여기서 충전제 담지율이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내 부피 저항률은 낮아지는 것이며,
    실리카 상의 상기 제어된 표면 피복량이, 노출된 표면적의 5% 내지 노출된 표면적의 90%이고, 여기서 제어된 표면 피복량이 높을수록 상기 충전제-중합체 조성물 내의 전기 저항률이 높아지는 것이고,
    상기 제어된 형태가 아이오딘가 또는 OAN이고, 여기서 아이오딘가 또는 OAN이 높을수록 부피 저항률이 낮아지는 것인,
    충전제-중합체 조성물 내의 임피던스, 유전 상수 및 유전 손실 (tan δ)을 제어하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 중합체가 아크릴성 중합체, 메트크릴성 중합체, 폴리카르보네이트 또는 실리콘 중합체인 방법.
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