KR20200075392A - 엘라스토머 복합체 제조 방법 - Google Patents

엘라스토머 복합체 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200075392A
KR20200075392A KR1020180164018A KR20180164018A KR20200075392A KR 20200075392 A KR20200075392 A KR 20200075392A KR 1020180164018 A KR1020180164018 A KR 1020180164018A KR 20180164018 A KR20180164018 A KR 20180164018A KR 20200075392 A KR20200075392 A KR 20200075392A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
elastomer
elastomer latex
particulate
particulate filler
preparing
Prior art date
Application number
KR1020180164018A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102680309B1 (ko
Inventor
김태홍
어경복
Original Assignee
오씨아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오씨아이 주식회사 filed Critical 오씨아이 주식회사
Priority to KR1020180164018A priority Critical patent/KR102680309B1/ko
Priority claimed from KR1020180164018A external-priority patent/KR102680309B1/ko
Priority to PCT/KR2019/017045 priority patent/WO2020130432A1/ko
Publication of KR20200075392A publication Critical patent/KR20200075392A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102680309B1 publication Critical patent/KR102680309B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C1/00—Treatment of rubber latex
    • C08C1/14—Coagulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F6/00—Post-polymerisation treatments
    • C08F6/14—Treatment of polymer emulsions
    • C08F6/22—Coagulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C08J3/122—Pulverisation by spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/212—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase and solid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 엘라스토머 라텍스 내 미립자 충전제의 분산성을 향상시킴과 동시에 엘라스토머 라텍스 및 미립자 충전제를 포함하는 미립자 슬러리의 공응고시 유실되는 미립자 충전제의 양을 저감하는 것이 가능한 엘라스토머 복합체 제조 방법에 관한 것이다.

Description

엘라스토머 복합체 제조 방법{METHOD FOR PREPARING ELASTOMER COMPOSITE}
본 발명은 엘라스토머 라텍스 내 미립자 충전제의 분산성을 향상시킴과 동시에 엘라스토머 라텍스 및 미립자 충전제를 포함하는 미립자 슬러리의 공응고시 유실되는 미립자 충전제의 양을 저감하는 것이 가능한 엘라스토머 복합체 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 타이어 트레드는 타이어 제조 공정 중에 스티렌 부타디엔 공중합체와 공액 디엔계 고무의 혼합물인 원료 고무(엘라스토머 라텍스) 및 카본블랙 및/또는 실리카와 같은 충전제를 혼합하여 제조된다.
여기서, 최근들어 친환경 소재인 실리카가 타이어용 충전제로서 선호되고 있으나, 실리카의 경우 카본블랙과 달리 실리카 입자들간 상호작용에 따른 응집으로 인해 이를 엘라스토머 라텍스 내 고르게 분산시키는 것이 어렵다는 문제가 있다.
엘라스토머 라텍스 중 실리카의 분산은 타이어 마모도 및 타이어 사용기간(내마모성)뿐만 아니라 연비 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 엘라스토머 라텍스 중 실리카의 분산성을 향상시킬 필요가 있다.
통상적으로 엘라스토머 라텍스 중 충전제의 분산성을 높이고 타이어 제조 공정의 단순화를 위해 웨트 마스터 배치 기술이 사용되고 있다.
웨트 마스터 배치 기술에 있어서 원료 고무로서 용액 중합으로 제조된 엘라스토머 라텍스를 사용할 경우, 실리카의 높은 친수성에 의해 스팀 스트립핑(stripping) 공정 중 많은 양의 실리카가 물로 유실되는 문제가 있어 상업적으로 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 이용한 엘라스토머 복합체를 제조하는 데 한계가 있다.
상술한 기술적 배경 하에서, 본 발명은 용액 중합 엘라스토머 라텍스 중 친수성 미립자 충전제(예를 들어, 실리카)의 분산성을 향상시키는 것이 가능한 엘라스토머 복합체 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 엘라스토머 라텍스와 친수성 미립자 충전제의 공응고시 친수성 미립자 충전제가 유실되는 것을 방지할 수 있는 엘라스토머 복합체 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, a) 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 용액 중합하여 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 제조하는 단계, b) 알코올 분산매 중 미립자 충전제를 분산시켜 미립자 슬러리를 제조하는 단계, c) 상기 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 상기 미립자 슬러리를 혼합하여 웨트 마스터 배치를 생성하는 단계 및 d) 상기 웨트 마스터 배치를 탈수 및 건조하는 단계를 포함하는 엘라스토머 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 친수성 미립자 충전제의 고압 분사시 물을 사용하는 스팀 스트립핑 공정을 사용하는 대신 친수성 미립자 충전제를 알코올 분산매에 분산시켜 사용함으로써 친수성 미립자 충전제가 유실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 친수성 미립자 충전제가 분산된 알코올 분산매는 엘라스토머 라텍스와 미립자 충전제의 공응고를 유도하는 응고제로서 작용하는 것이 가능하여 실질적으로 응고제의 사용없이도 엘라스토머 라텍스와 미립자 충전제의 공응고를 유도할 수 있다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 엘라스토머 복합체 제조 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, a) 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 용액 중합하여 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 제조하는 단계, b) 알코올 분산매 중 친수성 미립자 충전제를 분산시켜 미립자 슬러리를 제조하는 단계, c) 상기 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 상기 미립자 슬러리를 혼합하여 웨트 마스터 배치를 생성하는 단계 및 d) 상기 웨트 마스터 배치를 탈수 및 건조하는 단계를 포함하는 엘라스토머 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.
엘라스토머 라텍스는 이를 구성하는 단량체의 중합 환경에 따라 용액 중합 엘라스토머 라텍스와 유화 중합 엘라스토머 라텍스로 분류될 수 있다. 이 때, 유화 중합 엘라스토머 라텍스 대비 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 사용하여 탄성체(고무 제품)을 제조할 경우, 상대적으로 내마모성 및 연비 성능(점탄성) 등이 우수한 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 엘라스토머 복합체의 제조를 위해 유화 중합 엘라스토머 라텍스가 아닌 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 사용하되, 용액 중합 엘라스토머 라텍스 중 미립자 충전제를 고르게 분산시키기 위한 방법을 제안한다.
단계 a)는 엘라스토머 복합체의 제조에 필요한 엘라스토머 라텍스를 제조하는 단계로서, 단계 a)에서는 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 용액(용매) 상에서 중합하여 공중합체를 제조하는 단계이다.
여기서, 엘라스토머 라텍스의 용액 중합 방법은 달리 언급되지 않는 한 동 기술 분야에 알려진 용액 중합 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
용액 중합 엘라스토머 라텍스를 제조하기 위해 사용되는 공역 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체는 동 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 단량체들이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 공액 디엔계 단량체로는 1,3-부타디엔, 이소프렌 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 비닐 방향족 단량체로는 스티렌, 알파 메틸 스티렌, 에틸 스티렌, 이소프로필 스티렌, 할로겐화 스티렌 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
용액 중합을 위해 사용되는 용매로는 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 용해시킬 수 있는 용매가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 방향족 또는 지방족 용매가 사용될 수 있다.
또한, 용액 중합시 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체 외에 커플링제, 랜덤화제 및 산화 방지제 등이 용매로 더 첨가될 수 있다.
공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체의 용액 중합은 일반적으로 10℃ 내지 120℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 반응 온도가 과도하게 낮으면 중합에 요구되는 반응 에너지가 부족하여 중합시 장시간이 걸릴 수 있는 반면, 반응 온도가 과도하게 높으면 중합체인 엘라스토머 라텍스의 분자 구조가 붕괴될 우려가 있다.
단계 b)는 알코올 분산매 중 미립자 충전제를 분산시켜 미립자 슬러리를 제조하는 단계로서, 본원에서 사용되는 미립자 충전제는 친수성인 것이 바람직하다. 일반적으로, 소수성의 엘라스토머 라텍스 중 미립자 충전제의 분산성을 향상시키기 위해서 소수성의 미립자 충전제를 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 소수성의 미립자 충전제(예를 들어, 소수성 실리카)를 사용할 경우 미립자 충전체가 포함된 슬러리 제조에 어려움이 있으며 이로 인해 엘라스토머 라텍스와의 공응고 반응이 충분히 일어나지 못하는 문제점이 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 친수성의 미립자 충전제를 사용하되, 이러한 미립자 충전제로는 실리카(예를 들어, 열분해 실리카, 침강 실리카, 유기 부착 실리카), 카본블랙(실리카 코팅 카본블랙), 카본나노튜브, 그라핀 및 그라파이트로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상술한 친수성의 미립자 충전제는 알코올 분산매 중에 분산되어 미립자 슬러리를 형성할 수 있다.
친수성의 미립자 충전제가 분산되는 알코올 분산매는 알코올을 포함하며, 알코올은 친수성의 하이드록시기를 가지고 있어 친수성의 미립자 충전제와의 상호 작용이 가능하며, 이에 따라 알코올 중 미립자 충전제가 분산될 수 있다. 또한, 물과 비교할 때, 알코올은 하이드록시기에 연결된 지방족기에 의해 소수성을 가질 수 있으므로, 소수성인 용액 중합 엘라스토머 라텍스와의 혼합 효율도 향상시킬 수 있다.
미립자 충전제가 분산되는 알코올 분산매는 160℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 100℃ 이하의 끓는점을 가지는 알코올을 포함할 수 있다.
용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 미립자 슬러리를 혼합하여 공응고시켜 웨트 마스터 배치를 생성한 후 고액 분리를 통해 웨트 마스터 배치로부터 고형부를 취하게 된다. 이 때, 고형부에는 수분 및 알코올이 포함되어 있기 때문에 단계 d)의 탈수 및 건조 단계에서 웨트 마스터 배치 중 수분 및 알코올을 제거하게 된다.
이 때, 미립자 슬러리의 제조를 위해 사용되는 알코올(예를 들어, 끓는점이 175℃인 1-헵탄올)의 끓는점이 160℃를 초과할 경우, 웨트 마스터 배치에 잔류하는 알코올을 건조시키는데 과도하게 많은 열이 필요하여 고무 성분에 대한 변성을 초래할 우려가 있다.
따라서, 알코올 분산매는 160℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 100℃ 이하의 끓는점을 가지는 알코올을 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 알코올로는 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 이소프로판올 등과 같은 탄소수 6개 이하의 저급 알코올이 사용될 수 있다.
또한, 알코올 분산매는 알코올 외 다른 용매(예를 들어, 물)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 알코올 분산매 중 수분 함량은 (10)wt% 이하인 것이 바람직하다.
물은 알코올보다 친수성이 강한 용매로서 알코올에 비해 친수성인 미립자 충전제와의 강한 상호 작용을 형성하는 것이 가능하다. 이 경우, 용액 중합 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리를 혼합하여 웨트 마스터 배치를 생성할 때, 친수성의 미립자 충전제가 물로 유실될 수 있다. 이에 따라, 알코올 분산매 중 수분 함량은 (10)wt% 이하가 되도록 함으로써 웨트 마스터 배치 생성시 물과 함께 유실되는 미립자 충전제의 양을 줄이는 것이 가능하다.
미립자 슬러리 중 미립자 충전제의 함량은 적어도 10wt% 이상, 바람직하게는 10wt% 내지 20wt%일 수 있다. 미립자 슬러리 중 미립자 충전제의 함량이 과도하게 많을 경우, 단계 c)에서 미세 분말 형태의 응고물이 생성되어 웜(worm) 또는 소구체 형태의 마스터 배치 크럼의 수율이 저하될 수 있다.
단계 c)는 용액 중합 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리를 혼합하여 웨트 마스터 배치를 생성하는 단계로서, 단계 c)에서 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 미립자 슬러리는 각각 고압 분사되어 혼합됨으로써 공응고될 수 있다.
단계 c)는 일반적으로 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리를 혼합하여 공응고시키기 위한 관류형 응고 반응기에서 수행될 수 있으며, 응고 반응기의 상류에서 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리가 혼합된 후 응고 반응기의 하류로 압출되어 배출됨으로써 웜 또는 소구체 형태의 마스터 배치 크럼으로 얻어질 수 있다. 이 때, 마스터 배치 크럼은 예를 들어, 약 50wt% 이상 약 85wt% 이하의 용매를 함유할 수 있다. 또한, 마스터 배치 크럼 내에서 미립자 충전제는 엘라스토머 라텍스 내 고르게 분산될 수 있다.
단계 c)에 따르면, 용액 중합 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리의 혼합시 고압 분사 방식을 사용함으로써 별도의 응고제의 사용없이도 엘라스토머 라텍스와 미립자 슬러리의 공응고를 유도하는 것이 가능하다. 또한, 친수성 미립자 충전제가 분산된 알코올 분산매는 엘라스토머 라텍스와 미립자 충전제의 공응고를 유도하는 응고제로서 작용하는 것이 가능하여 실질적으로 응고제의 사용없이도 엘라스토머 라텍스와 미립자 충전제의 공응고를 유도할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 웨트 마스터 배치 생성 후 웨트 마스터 배치로부터 응고제를 제거하기 위한 추가적인 공정이 필요없을 뿐만 아니라 마스터 배치 크럼 내 잔류하는 응고제에 의해 고무 제품의 물성이 저하되는 문제를 방지하는 것이 가능하다.
단계 d)는 고액 분리를 통해 단계 c)에서 수득한 웨트 마스터 배치로부터 고형부를 취한 후 탈수 및 건조하는 단계이다.
웨트 마스터 배치의 고형부 중 잔류하는 수분 및 알코올이 많을 경우, 저작(mastication)시 엘라스토머 복합체의 물성 개선 효과가 미미할 수 있다. 이에 따라, 웨트 마스터 배치의 고형부는 탈수 및/또는 건조 압출기에서 탈수 및 건조될 수 있다.
건조 압출기에서는 건조 공정뿐만 아니라 저작 공정이 동시에 수행될 수 있으며, 이러한 건조 압출기로는 연속 혼합기, 내부 혼합기, 2축 압출기, 단축 압출기 또는 롤 밀 등이 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니 된다.
탄성체의 제조
실험예 1
호모게나이저에 에탄올(bp 약 78℃) 40kg 및 침강 실리카 10kg을 투입한 후 2시간 동안 혼합하여 미립자 슬러리를 제조하였다. 관류형 반응기 내 용액 중합 SBR 엘라스토머 라텍스(고무 함량 25wt%)와 미립자 슬러리를 각각 압력을 가하여 분사하여 공응고시켰다. 이 때, 용액 중합 SBR 엘라스토머 라텍스의 분사 압력은 미립자 슬러리의 분사 압력보다 낮게 유지되었다.
관류형 반응기에서 배출된 웨트 마스터 배치를 탈수 및 100℃에서 건조한 후 벤버리 혼합기에서 하기의 표 1에 기재된 조성대로 건식 배합한 후 가황하여 탄성체를 제조하였다.
성분 함량(PHR)
엘라스토머 라텍스 100
침강 실리카 60
커플링제 4.8
오일 10
Zinc oxide 3
Staric acid 2
6PPD 2
RD 1
황 1.5
NS 1
DPG 0.5
실험예 2
에탄올 대신 이소프로필알코올(bp 약 82℃)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성체를 제조하였다.
실험예 3
에탄올 대신 1-헥산올(bp 약 157℃)을 사용하고, 160℃에서 건조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성체를 제조하였다.
실험예 4
침강 실리카를 미립자 슬러리 형태로서 용액 중합 SBR 엘라스토머 라텍스와 혼합하는 것이 아니라, 벤버리 혼합기에서 응고된 용액 중합 SBR 엘라스토머 라텍스에 침강 실리카를 다른 첨가제들과 함께 건식 배합한 후 가황하여 탄성체를 제조하였다.
실험예 5
에탄올 대신 물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성체를 제조하였다.
실험예 6
에탄올 대신 1-옥탄올(bp 약 195℃)물을 사용하고, 200℃에서 건조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성체를 제조하였다.
탄성체의 물성 평가
실험예 1 내지 실험예 6에서 제조된 탄성체에 대한 내마모성 및 연비 성능을 측정하기 위해 하기와 같은 방법에 따라 탄성체의 물성을 평가하였다.
내마모성(LAMBOURN 시험) : 상온, 미끄럼비 25%, 하중 1.5kg에서 회전시켜 마모된 탄성체의 손실량을 측정하였으며, 실험예 4를 100으로 하여 각 실험예에 대한 상대지수를 표시하였다. 실험예 4를 기준으로 상대지수가 클수록 내마모성이 우수함을 나타낸다.
연비 성능(점탄성) : 점탄성은 가보 비스코미터(Gabo viscometer) 측정기를 사용하여 0.2% 변형에 10Hz Frequency 하에서 -80℃에서 70℃까지의 tan δ값을 측정하였다. 이때, tan δ값이 가장 큰 온도를 유리 전이 온도라 규정하고, 60℃에서의 tan δ는 값이 클수록 주행 중 발열이 적어 회전 저항이 우수함을 나타낸다.
구분 내마모성 tan δ 60℃
실험예 1 108 115
실험예 2 103 112
실험예 3 99 113
실험예 4 100 100
실험예 5 94 101
실험예 6 90 105
상기 표 2의 결과를 참조하면, 엘라스토머 라텍스와 미립자를 단순 건식 배합하는 실험예 4보다 습식 배합할 경우 엘라스토머 라텍스 내 미립자의 분산성을 향상시켜 내마모성 및 점탄성과 같은 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
또한, 실험예 1 내지 실험예 3의 경우, 친수성 미립자 충전제가 분산되는 분산매로서 160℃ 이하의 끓는점을 가지는 알코올을 사용함에 따라 엘라스토머 라텍스 내 미립자 충전제의 분산성을 향상시킴과 동시에 엘라스토머 라텍스 및 미립자 충전제를 포함하는 미립자 슬러리의 공응고시 유실되는 미립자 충전제의 양을 저감시켜 탄성체의 내마모성 및 점탄성 특성이 분산매로서 물을 사용한 실험예 5 대비 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 실험예 5의 경의, 친수성 미립자 충전제의 분산매로서 물을 사용함에 따라 스트립핑(stripping) 공정 중 많은 양의 실리카가 물로 유실됨으로써 tan δ값이 실험예 1 내지 실험예 3 대비 낮음을 알 수 있다.
한편, 실험예 6의 경우, 친수성 미립자 충전제가 분산되는 분산매로서 160℃ 초과의 끓는점을 가지는 알코올을 사용할 경우, 잔류하는 알코올의 제거를 위해 실험예 1 내지 실험예 3 대비 상대적으로 고온의 열처리를 필요로 하기 때문에 탄성체의 손상 또는 변성을 야기하여 내마모성의 저하를 야기함을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. a) 공액 디엔계 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 용액 중합하여 용액 중합 엘라스토머 라텍스를 제조하는 단계;
    b) 알코올 분산매 중 친수성 미립자 충전제를 분산시켜 미립자 슬러리를 제조하는 단계;
    c) 상기 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 상기 미립자 슬러리를 혼합하여 웨트 마스터 배치를 생성하는 단계; 및
    d) 상기 웨트 마스터 배치를 탈수 및 건조하는 단계;
    를 포함하는,
    엘라스토머 복합체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알코올 분산매는 160℃ 이하의 끓는점을 가지는 알코올을 포함하는,
    엘라스토머 복합체 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알코올 분산매의 수분 함량은 10wt% 이하인,
    엘라스토머 복합체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미립자 충전제는 실리카, 카본블랙, 카본나노튜브, 그라핀 및 그라파이트로부터 선택되는 적어도 하나인,
    엘라스토머 복합체 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 c)는 상기 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 상기 미립자 슬러리를 각각 고압 분사하여 상기 용액 중합 엘라스토머 라텍스 및 상기 미립자 슬러리를 공응고시키는 단계인,
    엘라스토머 복합체 제조 방법.
KR1020180164018A 2018-12-18 2018-12-18 엘라스토머 복합체 제조 방법 KR102680309B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180164018A KR102680309B1 (ko) 2018-12-18 엘라스토머 복합체 제조 방법
PCT/KR2019/017045 WO2020130432A1 (ko) 2018-12-18 2019-12-04 엘라스토머 복합체 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180164018A KR102680309B1 (ko) 2018-12-18 엘라스토머 복합체 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200075392A true KR20200075392A (ko) 2020-06-26
KR102680309B1 KR102680309B1 (ko) 2024-07-01

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020130432A1 (ko) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018111836A (ja) エラストマー結合剤を有する機能化シリカ
CN108410032B (zh) 一种轮胎胎面胶胶料及其制备方法
JPWO2016031476A1 (ja) トレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5850778B2 (ja) ゴム組成物およびその製造方法
JP6091511B2 (ja) 修飾ゴムマスターバッチ、並びにゴム組成物及びそれを使用して製造される加硫ゴム及びその調製方法
TW201120107A (en) Elastomer composite blends, method and apparatus for producing same
JP3992523B2 (ja) ゴム組成物
JP2012116983A (ja) トレッド用ゴム組成物及び競技用タイヤ
WO2018123121A1 (ja) ゴムウエットマスターバッチの製造方法
CN113004588B (zh) 一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法
CN114407266A (zh) 一种炭黑/天然胶乳复合材料制备方法
JP2012158666A (ja) ゴム組成物およびその製造方法、ならびに空気入りタイヤ
JP6883424B2 (ja) ゴムウエットマスターバッチの製造方法
JP2023010333A (ja) タイヤ用マスターバッチ、タイヤ用ゴム組成物、タイヤ、およびそれらの製造方法
KR102680309B1 (ko) 엘라스토머 복합체 제조 방법
JP6706050B2 (ja) ゴムウエットマスターバッチおよびゴム組成物の製造方法
KR20200075392A (ko) 엘라스토머 복합체 제조 방법
JP2016014086A (ja) ゴムウエットマスターバッチの製造方法
JP7066398B2 (ja) タイヤ用ゴム組成物の製造方法
CN107955220B (zh) 轮胎部件的制造方法及轮胎的制造方法
JP6181426B2 (ja) マスターバッチ、製造方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤ
CN111136816B (zh) 一种提高轮胎抗湿滑性能的胎面混炼胶加工工艺
WO2019123870A1 (ja) マスターバッチの製造方法、ゴム組成物の製造方法およびタイヤの製造方法
JP6761723B2 (ja) タイヤ部材の製造方法
JP2020055962A (ja) ゴムウエットマスターバッチの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal