KR102157789B1 - Method for preparing aluminosilicate particles, a reinforcing materials for rubber comprising the aluminosilicate particles, and rubber composition for tires comprising the reinforcing materials - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수한 분산성을 갖는 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법, 상기 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재 및 상기 고무 보강재를 포함한 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 제조 방법으로 얻어진 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재는 고무 조성물 내에서 우수한 분산성과 그에 따른 향상된 보강 효과를 나타내어 고효율 및 고연비 특성이 요구되는 친환경 타이어에 적합하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing aluminosilicate particles having excellent dispersibility, a rubber reinforcing material including the aluminosilicate particles, and a rubber composition for a tire including the rubber reinforcing material. The rubber reinforcing material including aluminosilicate particles obtained by the manufacturing method of the present invention exhibits excellent dispersibility in the rubber composition and thus improved reinforcing effect, and thus can be suitably used for eco-friendly tires requiring high efficiency and high fuel efficiency.

Description

알루미노실리케이트 입자의 제조 방법, 상기 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재 및 이를 포함한 타이어용 고무 조성물{METHOD FOR PREPARING ALUMINOSILICATE PARTICLES, A REINFORCING MATERIALS FOR RUBBER COMPRISING THE ALUMINOSILICATE PARTICLES, AND RUBBER COMPOSITION FOR TIRES COMPRISING THE REINFORCING MATERIALS}A method for producing aluminosilicate particles, a rubber reinforcing material including the aluminosilicate particles, and a rubber composition for tires including the same TECHNICAL FIELD TECHNICAL FIELD }

본 발명은 우수한 분산성과 고무 보강 효과를 갖는 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법, 상기 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재 및 이를 포함한 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing aluminosilicate particles having excellent dispersibility and rubber reinforcing effect, a rubber reinforcing material including the aluminosilicate particles, and a rubber composition for a tire including the same.

지구 온난화와 환경 문제에 대한 우려가 확산되면서 에너지 효율을 높여 탄소 배출량을 감축시키는 환경 친화적 개념이 다방면에서 강조되고 있다. 이러한 환경 친화적 개념은 타이어 산업 분야에서 고효율의 친환경 타이어의 개발과 폐타이어의 재활용 방법 모색 등으로 가시화되고 있다.As concerns over global warming and environmental issues spread, the concept of eco-friendly energy to reduce carbon emissions by increasing energy efficiency is being emphasized in many ways. This eco-friendly concept is being visualized in the tire industry as a result of the development of highly efficient eco-friendly tires and the search for a method of recycling waste tires.

친환경 타이어(혹은 그린 타이어)는 고무의 구름 저항(rolling resistance)을 낮추어 고효율과 고연비 특성을 부여하여, 결과적으로 탄소 배출량의 감축을 가능하게 하는 타이어를 말한다. 이러한 친환경 타이어를 제조하기 위하여 개질된 고무 재료 및 고무 보강용 백색 첨가제(예를 들어 침강 실리카(precipitated silica)) 등이 주로 사용되고 있다.Eco-friendly tires (or green tires) refer to tires that lower the rolling resistance of rubber to give high efficiency and high fuel efficiency characteristics, and consequently reduce carbon emissions. In order to manufacture such eco-friendly tires, modified rubber materials and white additives for rubber reinforcement (eg, precipitated silica) are mainly used.

일반적으로 실리카 소재는 고무 조성물 내에서 분산성이 낮아, 내마모성이 손실되는 등의 문제가 있다. 이를 보완하기 위해 특정 조건의 고분산성 침강 실리카를 실란 커플링제(silane coupling agent)와 함께 활용하여 양호한 내마모성을 가지는 친환경 타이어용 소재를 만들 수 있음이 알려져 있다.In general, silica materials have problems such as low dispersibility in the rubber composition and loss of wear resistance. In order to compensate for this, it is known that an eco-friendly tire material having good wear resistance can be made by using a highly dispersible precipitated silica under a specific condition together with a silane coupling agent.

한편 고분산성 침강 실리카처럼 서로 상반되는 특성(구름 저항력과 내마모성 등의 기계적 강도)들을 양호하게 가질 수 있는 첨가제에 대한 관심 또한 높다. 고무 보강용 백색 첨가제로 알루미나, 점토, 카올린 등을 적용하는 경우에도 구름 저항을 낮추어 친환경 타이어용 소재로 활용될 수 있음이 알려져 있다. 그러나, 이러한 고무 보강용 백색 첨가제는 강한 응집체 형성 등으로 분산성이 감소하며, 이에 따른 기계적 강도 저하 등의 문제점이 나타날 수 있다.On the other hand, there is also a high interest in additives that can favorably have opposite properties (mechanical strength such as rolling resistance and abrasion resistance) like highly dispersible precipitated silica. It is known that even when alumina, clay, kaolin, etc. are applied as a white additive for rubber reinforcement, it can be used as an eco-friendly tire material by lowering rolling resistance. However, the white additive for rubber reinforcement decreases dispersibility due to the formation of strong aggregates, and thus, problems such as a decrease in mechanical strength may appear.

Kay Saalwachter, Microstructure and molecular dynamics of elastomers as studied by advanced low-resolution nuclear magnetic resonance methods, Rubber Chemistry and Technology, Vol. 85, No. 3, pp. 350-386 (2012). Kay Saalwachter, Microstructure and molecular dynamics of elastomers as studied by advanced low-resolution nuclear magnetic resonance methods, Rubber Chemistry and Technology, Vol. 85, No. 3, pp. 350-386 (2012).

본 발명은 고무 조성물에 대해 우수한 분산성과 고무 보강 효과를 갖는 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a method for producing aluminosilicate particles having excellent dispersibility and a rubber reinforcing effect in a rubber composition.

본 발명은 타이어에 대한 우수한 보강 효과와 가공성을 부여할 수 있는 고무 보강재를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a rubber reinforcing material capable of imparting excellent reinforcing effect and workability to a tire.

그리고, 본 발명은 상기 고무 보강재를 포함한 타이어용 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.And, the present invention is to provide a rubber composition for a tire comprising the rubber reinforcement.

본 발명에 따르면,According to the present invention,

실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.0 내지 3.5의 몰 비(Si/Al)로 함유한 무기 소스 및 염기성 또는 알칼리 수용액을 포함한 원료 혼합물을 준비하는 단계;Preparing a raw material mixture including an inorganic source and a basic or alkaline aqueous solution containing a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 3.0 to 3.5 (Si/Al);

상기 원료 혼합물을 경화하여 알루미노실리케이트 입자를 얻는 단계;Curing the raw material mixture to obtain aluminosilicate particles;

상기 알루미노실리케이트 입자를 세척하는 단계; 및Washing the aluminosilicate particles; And

세척된 상기 알루미노실리케이트 입자를 건조하는 단계Drying the washed aluminosilicate particles

를 포함하는 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법이 제공된다.A method for producing aluminosilicate particles comprising a is provided.

그리고, 본 발명에 따르면,And, according to the present invention,

하기 화학식 1의 조성을 가지는 비정질의 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재로서;As a rubber reinforcing material including amorphous aluminosilicate particles having a composition of the following formula (1);

상기 알루미노실리케이트 입자는,The aluminosilicate particles,

X-선 회절(XRD)에 의해 수득된 데이터 그래프에서, 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크의 반가폭(full width at half maximum, FWHM)이 3° 내지 8.5° 이고, 26° 내지 31°의 2θ 범위에서 최대 피크 강도(maximum peak intensity, I_max)를 가지며,In the data graph obtained by X-ray diffraction (XRD), the full width at half maximum (FWHM) of the maximum peak in the range of 20° to 37° of 2θ is 3° to 8.5°, and 26° to It has a maximum peak intensity (I _max ) in the 2θ range of 31°,

질소 흡착/탈착 분석에 의한 120 내지 250 m²/g의 브루너-에메트-텔러 비표면적(S_BET) 및 100 내지 240 m²/g의 외부 비표면적(S_EXT)을 가지고,With a Bruner-Emmett-Teller specific surface area (S _BET ) of 120 to 250 m ² /g by nitrogen adsorption/desorption analysis and an external specific surface area (S _EXT ) of 100 to 240 m ² /g,

10 내지 50 nm의 평균 일차 입경을 가지는,Having an average primary particle diameter of 10 to 50 nm,

고무 보강재가 제공된다:Rubber reinforcement is provided:

[화학식 1][Formula 1]

M_{x /n}[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)M _{x / n} [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;

x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;x> 0, y> 0, n> 0, and m> 0;

1.0 ≤ y/x ≤ 2.0 이고,1.0 ≤ y/x ≤ 2.0,

0.8 ≤ x/n ≤ 1.2 이다.0.8 ≤ x/n ≤ 1.2.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기 고무 보강재와 적어도 1종의 디엔 엘라스토머를 포함하는 타이어용 고무 조성물이 제공된다.And, according to the present invention, there is provided a rubber composition for a tire comprising the rubber reinforcing material and at least one diene elastomer.

이하, 발명의 구현 예들에 따른 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법, 상기 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재 및 상기 고무 보강재를 포함한 타이어용 고무 조성물에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for producing aluminosilicate particles according to embodiments of the present invention, a rubber reinforcing material including the aluminosilicate particles, and a rubber composition for a tire including the rubber reinforcing material will be described.

본 명세서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.Unless expressly stated in the specification, terminology is only intended to refer to specific embodiments and is not intended to limit the invention.

본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. The singular forms used in the present specification also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.

본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of'comprising' as used herein specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element or component, and excludes the addition of another specific characteristic, region, integer, step, action, element, or component. It is not.

I. I. 알루미노실리케이트Aluminosilicate 입자의 제조 방법 Particle manufacturing method

발명의 일 구현 예에 따르면,According to one embodiment of the invention,

실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.0 내지 3.5의 몰 비(Si/Al)로 함유한 무기 소스 및 염기성 또는 알칼리 수용액을 포함한 원료 혼합물을 준비하는 단계;Preparing a raw material mixture including an inorganic source and a basic or alkaline aqueous solution containing a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 3.0 to 3.5 (Si/Al);

상기 원료 혼합물을 경화하여 알루미노실리케이트 입자를 얻는 단계;Curing the raw material mixture to obtain aluminosilicate particles;

상기 알루미노실리케이트 입자를 세척하는 단계; 및Washing the aluminosilicate particles; And

세척된 상기 알루미노실리케이트 입자를 건조하는 단계Drying the washed aluminosilicate particles

를 포함하는 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법이 제공된다.A method for producing aluminosilicate particles comprising a is provided.

본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 알루미노실리케이트 입자의 제조시, 원료 혼합물에 포함되는 실리콘 원자와 알루미늄 원자의 몰 비에 따라 알루미노실리케이트 입자가 갖는 평균 일차 입경과 내마모성이 달라질 수 있음이 확인되었다.As a result of continuous research of the present inventors, it was confirmed that the average primary particle diameter and abrasion resistance of the aluminosilicate particles may vary depending on the molar ratio of silicon atoms and aluminum atoms included in the raw material mixture when preparing aluminosilicate particles.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 원료 혼합물에 첨가되는 실리콘 원자와 알루미늄 원자의 몰 비(Si/Al)가 3.0 내지 3.5의 범위를 충족할 경우, 제조된 알루미노실리케이트 입자가 10 내지 50 nm의 평균 일차 입경의 균일한 입자 분포를 가지며, 고무 조성물 내에서 우수한 분산성을 나타낼 수 있음이 확인되었다.In particular, according to the present invention, when the molar ratio (Si/Al) of silicon atoms and aluminum atoms added to the raw material mixture satisfies the range of 3.0 to 3.5, the prepared aluminosilicate particles have an average of 10 to 50 nm. It was confirmed that it has a uniform particle distribution of the primary particle diameter and can exhibit excellent dispersibility in the rubber composition.

그리고, 상기 제조 방법으로 얻어진 알루미노실리케이트 입자는 고무 조성물 내에서 향상된 보강 효과(특히 내마모성)를 나타낼 수 있으면서도, 고무 조성물의 가공성을 저해하지 않아, 타이어용 고무 조성물에 부여되는 고무 보강재로서 바람직하게 적용될 수 있다.In addition, the aluminosilicate particles obtained by the above manufacturing method can exhibit an improved reinforcing effect (especially abrasion resistance) in the rubber composition, but do not impair the processability of the rubber composition. I can.

이하, 상기 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법에 포함될 수 있는 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, each step that may be included in the method for producing the aluminosilicate particles will be described in more detail.

상기 알루미노실리케이트 입자를 제조하기 위하여, 염기성 또는 알칼리 수용액 및 무기 소스를 포함한 원료 혼합물을 준비하는 단계가 수행된다.In order to prepare the aluminosilicate particles, a step of preparing a raw material mixture including a basic or alkaline aqueous solution and an inorganic source is performed.

상기 원료 혼합물은 염기성 또는 알칼리 수용액 상에 상기 무기 소스가 균일하게 혼합된 액상 조성물이다.The raw material mixture is a liquid composition in which the inorganic source is uniformly mixed in a basic or alkaline aqueous solution.

예를 들어, 상기 원료 혼합물은 염기성 또는 알칼리 수용액에 실리콘 소스와 알루미늄 소스를 포함한 무기 소스를 첨가하고 격렬하게 교반하여 준비될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 원료 혼합물은 염기성 또는 알칼리 수용액에 소정의 몰 비(Si/Al)를 갖는 무기 소스를 첨가하고 오버헤드 교반기를 이용하여 200 내지 1000 rpm으로 격렬하게 교반하는 방법으로 준비될 수 있다.For example, the raw material mixture may be prepared by adding an inorganic source including a silicon source and an aluminum source to a basic or alkaline aqueous solution and stirring vigorously. As a non-limiting example, the raw material mixture may be prepared by adding an inorganic source having a predetermined molar ratio (Si/Al) to a basic or alkaline aqueous solution and stirring vigorously at 200 to 1000 rpm using an overhead stirrer. have.

여기서, 상기 염기성 또는 알칼리 수용액은 알루미노실리케이트의 합성에 적용 가능한 것으로 알려진 염기성 또는 알칼리 화합물을 함유한 수용액일 수 있다. 상기 염기성 또는 알칼리 화합물로는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 등을 예로 들 수 있다.Here, the basic or alkaline aqueous solution may be an aqueous solution containing a basic or alkaline compound known to be applicable to the synthesis of aluminosilicate. Examples of the basic or alkaline compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.

상기 무기 소스로는 알루미노실리케이트의 합성에 적용 가능한 것으로 알려진 화합물이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.As the inorganic source, a compound known to be applicable to the synthesis of aluminosilicate may be applied without particular limitation.

바람직하게는, 상기 무기 소스는 흄드 실리카(fumed silica), 왕겨(rice husk), 콜로이달 실리카(colloidal silica), 셀라이트(cellite), 펄라이트(pearlite), 왕겨 재(rice husk ash), 실리카 흄, 유기실란, 점토, 미네랄, 메타카올린, 소성 점토, 활성 점토, 플라이 애쉬(fly ash), 슬래그, 포졸란(pozzolan), 유리 분말(glass powder), 적니(red mud), 실리콘 염, 알루미나, 알루미네이트, 알루미늄 염, 및 유기알루미녹산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.Preferably, the inorganic source is fumed silica, rice husk, colloidal silica, celite, pearlite, rice husk ash, silica fume , Organosilane, clay, mineral, metakaolin, calcined clay, activated clay, fly ash, slag, pozzolan, glass powder, red mud, silicon salt, alumina, alumina It may be one or more compounds selected from the group consisting of nate, aluminum salt, and organoaluminoxane.

특히, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 무기 소스로는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.0 내지 3.5의 몰 비(Si/Al)가 되도록 혼합된 것을 준비하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 몰 비(Si/Al)는 3.00 이상, 혹은 3.05 이상, 혹은 3.10 이상, 혹은 3.15 이상, 혹은 3.20 이상, 혹은 3.25 이상; 그리고 혹은 3.50 이하, 혹은 3.45 이하, 혹은 3.40 이하, 혹은 3.35 이하일 수 있다.In particular, according to an embodiment of the invention, it is preferable to prepare a mixture of silicon atoms (Si) and aluminum atoms (Al) in a molar ratio of 3.0 to 3.5 (Si/Al) as the inorganic source. Specifically, the molar ratio (Si/Al) is 3.00 or more, or 3.05 or more, or 3.10 or more, or 3.15 or more, or 3.20 or more, or 3.25 or more; And or 3.50 or less, or 3.45 or less, or 3.40 or less, or 3.35 or less.

타이어용 고무 보강재로 바람직한 범위의 기공 특성과 내마모성을 갖는 알루미노실리케이트 입자가 제조될 수 있도록 하기 위하여, 상기 무기 소스는 3.0 이상의 상기 몰 비(Si/Al)를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 상기 무기 소스에 실리콘 원자(Si)가 너무 높은 몰 비로 포함될 경우 최종 생성물인 알루미노실리케이트 입자가 갖는 Si/Al의 몰 비가 감소하는 경향을 보이고, 실리콘 소스의 비용 상승 대비 알루미노실리케이트 입자가 갖는 실리콘의 함량이 감소할 수 있다. 그러므로, 상기 무기 소스는 3.5 이하의 상기 몰 비(Si/Al)를 갖는 것이 바람직하다.In order to be able to produce aluminosilicate particles having a desirable range of porosity and abrasion resistance as a rubber reinforcing material for tires, the inorganic source preferably has the molar ratio (Si/Al) of 3.0 or more. However, when silicon atoms (Si) are included in the inorganic source at an excessively high molar ratio, the molar ratio of Si/Al of the aluminosilicate particles as the final product tends to decrease, and the aluminosilicate particles tend to decrease compared to the cost of the silicon source. The content of silicon may be reduced. Therefore, it is preferable that the inorganic source has the molar ratio (Si/Al) of 3.5 or less.

한편, 상기 원료 혼합물을 경화시켜 알루미노실리케이트 입자를 얻는 단계가 수행된다.Meanwhile, the step of obtaining aluminosilicate particles by curing the raw material mixture is performed.

상기 경화는 상기 원료 혼합물을 적절한 용기에 넣고 상기 용기가 밀봉 또는 개봉된 상태에서 항온 오븐에 소정의 시간 동안 보관하는 방법으로 수행될 수 있다.The curing may be performed by placing the raw material mixture in an appropriate container and storing the container for a predetermined time in a constant temperature oven while the container is sealed or opened.

구체적으로, 상기 경화는 상기 원료 혼합물을 20 내지 90 ℃의 온도 하에서 2 내지 48 시간 또는 2 내지 24 시간 동안 보관하여 수행될 수 있다.Specifically, the curing may be performed by storing the raw material mixture for 2 to 48 hours or 2 to 24 hours at a temperature of 20 to 90 °C.

상기 경화에 의해 상기 원료 혼합물로부터 고체 생성물이 형성되고, 이를 해리하여 알루미노실리케이트 입자를 얻을 수 있다.By the curing, a solid product is formed from the raw material mixture, which is dissociated to obtain aluminosilicate particles.

이어서, 상기 알루미노실리케이트 입자를 세척하는 단계가 수행된다.Subsequently, a step of washing the aluminosilicate particles is performed.

염기성 또는 알칼리 수용액 하에서 합성된 알루미노 실리케이트 입자는 8.0 초과의 높은 수소이온 농도(pH)를 나타낸다. 상기 세척 단계에서는 상기 알루미노실리케이트 입자를 증류수, 탈이온수와 같은 물에 분산시킨 후 pH 7.0 내지 pH 8.0의 수준이 될 때까지 수 회 세척한다.The aluminosilicate particles synthesized under a basic or alkaline aqueous solution exhibit a high hydrogen ion concentration (pH) of greater than 8.0. In the washing step, the aluminosilicate particles are dispersed in water such as distilled water and deionized water, and then washed several times until the pH reaches a level of 7.0 to 8.0.

상기 세척은 상기 고체 생성물에 대한 해리와 동시에 또는 연속적으로 수행될 수 있다.The washing may be performed simultaneously or continuously with dissociation of the solid product.

구체적으로, 상기 상기 경화에 의해 상기 원료 혼합물로부터 형성된 고체 생성물을 증류수, 탈이온수와 같은 물에 넣고 가열 및 교반하여 해리시킨 후, pH 7 내지 pH 8의 수준이 될 때까지 물로 수 회 세척하고 원심분리하여 세척된 상기 알루미노실리케이트 입자를 얻을 수 있다.Specifically, the solid product formed from the raw material mixture by the curing is dissolved in water such as distilled water and deionized water, heated and stirred to dissociate, washed several times with water until the level of pH 7 to 8, and centrifuged. The separated and washed aluminosilicate particles can be obtained.

그리고, 세척된 상기 알루미노실리케이트 입자를 건조하는 단계가 수행된다.Then, the step of drying the washed aluminosilicate particles is performed.

상기 건조는 20 내지 150 ℃의 온도로 유지되는 오븐에서 1 내지 48 시간 동안 수행될 수 있다.The drying may be performed for 1 to 48 hours in an oven maintained at a temperature of 20 to 150 °C.

필요에 따라, 얻어진 알루미노실리케이트 입자를 분쇄, 분급하는 단계 등 통상적인 단계가 더욱 수행될 수 있다.If necessary, conventional steps such as grinding and classifying the obtained aluminosilicate particles may be further performed.

상술한 제조 방법에 의해 얻어지는 상기 알루미노실리케이트 입자는 하기 화학식 1의 조성을 가지는 비정질의 화합물일 수 있다:The aluminosilicate particles obtained by the above-described manufacturing method may be an amorphous compound having a composition of the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

M_{x /n}[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)M _{x / n} [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;

x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;x> 0, y> 0, n> 0, and m> 0;

1.0 ≤ y/x ≤ 2.0 이고,1.0 ≤ y/x ≤ 2.0,

0.8 ≤ x/n ≤ 1.2 이다.0.8 ≤ x/n ≤ 1.2.

II. 고무 보강재II. Rubber reinforcement

발명의 다른 일 구현 예에 따르면,According to another embodiment of the invention,

하기 화학식 1의 조성을 가지는 비정질의 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재로서;As a rubber reinforcing material including amorphous aluminosilicate particles having a composition of the following formula (1);

상기 알루미노실리케이트 입자는,The aluminosilicate particles,

X-선 회절(XRD)에 의해 수득된 데이터 그래프에서, 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크의 반가폭(full width at half maximum, FWHM)이 3° 내지 8.5° 이고, 26° 내지 31°의 2θ 범위에서 최대 피크 강도(maximum peak intensity, I_max)를 가지며,In the data graph obtained by X-ray diffraction (XRD), the full width at half maximum (FWHM) of the maximum peak in the range of 20° to 37° of 2θ is 3° to 8.5°, and 26° to It has a maximum peak intensity (I _max ) in the 2θ range of 31°,

질소 흡착/탈착 분석에 의한 120 내지 250 m²/g의 브루너-에메트-텔러 비표면적(S_BET) 및 100 내지 240 m²/g의 외부 비표면적(S_EXT)을 가지고,With a Bruner-Emmett-Teller specific surface area (S _BET ) of 120 to 250 m ² /g by nitrogen adsorption/desorption analysis and an external specific surface area (S _EXT ) of 100 to 240 m ² /g,

10 내지 50 nm의 평균 일차 입경을 가지는,Having an average primary particle diameter of 10 to 50 nm,

고무 보강재가 제공된다:Rubber reinforcement is provided:

[화학식 1][Formula 1]

M_{x /n}[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)M _{x / n} [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;

x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;x> 0, y> 0, n> 0, and m> 0;

1.0 ≤ y/x ≤ 2.0 이고,1.0 ≤ y/x ≤ 2.0,

0.8 ≤ x/n ≤ 1.2 이다.0.8 ≤ x/n ≤ 1.2.

본 발명에 따르면, 상술한 방법에 의해 제조되어 상기 특성들을 충족하는 알루미노실리케이트 입자는 고무 조성물 내에서의 우수한 분산성에 따른 향상된 보강 효과를 나타낼 수 있으면서도 고무 조성물의 가공성을 저해하지 않아, 타이어용 고무 조성물에 부여되는 고무 보강재로서 바람직하게 사용될 수 있다.According to the present invention, the aluminosilicate particles prepared by the above-described method and satisfying the above properties can exhibit an improved reinforcing effect according to excellent dispersibility in the rubber composition, but do not impair the processability of the rubber composition. It can be preferably used as a rubber reinforcing material imparted to the composition.

상기 제반 특성을 충족하는 알루미노실리케이트 입자는 상술한 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법에 의해 얻어질 수 있다.The aluminosilicate particles satisfying all of the above characteristics can be obtained by the above-described method for producing the aluminosilicate particles.

기존의 알루미노실리케이트는 분산성 향상을 위한 커플링제를 활용하여도 고무 조성물 내 분산시 입자간 응집이 강하게 일어나 분산이 용이하지 않았다. 그에 비하여, 상술한 특성을 충족하는 알루미노실리케이트 입자는 낮은 제조 비용으로도 실리카와 동등한 수준의 분산성을 확보할 수 있고, 고무 보강 효과의 향상과 구름 저항의 저하를 가능하게 한다.Existing aluminosilicates were not easy to disperse due to strong agglomeration between particles during dispersion in the rubber composition even when a coupling agent for improving dispersibility was used. On the other hand, the aluminosilicate particles satisfying the above-described characteristics can secure dispersibility equivalent to that of silica even at a low manufacturing cost, and improve the rubber reinforcing effect and lower the rolling resistance.

상기 제조 방법에 의해 얻어진 알루미노실리케이트 입자는 비정질(amorphous)이다.The aluminosilicate particles obtained by the above production method are amorphous.

특히, 상기 알루미노실리케이트 입자는, X-선 회절(XRD)에 의해 수득된 데이터 그래프에서 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크의 반가폭(full width at half maximum, FWHM)이 3°내지 8.5°인 것을 충족하여, 보강재로써 우수한 물성을 나타낼 수 있다.In particular, the aluminosilicate particles have a full width at half maximum (FWHM) of 3° in the range of 20° to 37° of 2θ in the data graph obtained by X-ray diffraction (XRD). By satisfying the range of 8.5° to, it can exhibit excellent physical properties as a reinforcing material.

바람직하게는, 상기 최대 피크의 반가폭(FWHM)은 3°이상, 혹은 3.5°이상, 혹은 4.0°이상, 혹은 4.5°이상, 혹은 5.0°이상, 5.5°이상, 6.0°이상이다. 또한, 바람직하게는, 상기 최대 피크의 반가폭(FWHM)은 8.5°이하, 혹은 8.0°이하, 혹은 7.5°이하, 혹은 7.0°이하이다.Preferably, the half width (FWHM) of the maximum peak is 3° or more, or 3.5° or more, or 4.0° or more, or 4.5° or more, or 5.0° or more, 5.5° or more, or 6.0° or more. Further, preferably, the half width (FWHM) of the maximum peak is 8.5° or less, or 8.0° or less, or 7.5° or less, or 7.0° or less.

상기 최대 피크의 반가폭(FWHM)은 상기 알루미노실리케이트 입자의 X-선 회절에서 얻은 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크 세기의 1/2 위치에서의 피크 폭을 수치화한 것이다.The half width (FWHM) of the maximum peak is a numerical value of the peak width at a position of 1/2 of the maximum peak intensity in the range of 20° to 37° of 2θ obtained from X-ray diffraction of the aluminosilicate particles.

상기 최대 피크의 반가폭(FWHM)의 단위는 2θ의 단위인 도(°)로 나타낼 수 있으며, 결정성이 높은 화합물일수록 반가폭의 수치가 작을 수 있다.The unit of the half width (FWHM) of the maximum peak may be expressed in degrees (°), which is a unit of 2θ, and the value of the half width may be smaller as a compound having high crystallinity.

또한, 상기 알루미노실리케이트 입자는 X-선 회절(XRD)에 의해 수득된 데이터 그래프에서 26° 내지 31°의 2θ 범위에서 최대 피크 강도(maximum peak intensity, I_max)를 나타낼 수 있다.In addition, the aluminosilicate particles may exhibit maximum peak intensity (I _max ) in a 2θ range of 26° to 31° in a data graph obtained by X-ray diffraction (XRD).

바람직하게는, 상기 최대 피크 강도(I_max)는 2θ의 26°이상, 혹은 27°이상, 혹은 28°이상이다. 또한, 바람직하게는, 상기 최대 피크 강도(I_max)는 2θ의 31°이하, 혹은 30.5°이하, 혹은 30°이하이다.Preferably, the maximum peak intensity (I _max ) is 26° or more, or 27° or more, or 28° or more of 2θ. Further, preferably, the maximum peak intensity (I _max ) is 31° or less of 2θ, or 30.5° or less, or 30° or less.

참고로, amorphous silica는 20° 내지 25°의 2θ 범위에서 I_max를 보이며, amorphous alumina는 30° 내지 40°의 2θ 범위에서 I_max를 보이는 것이 일반적이다.For reference, amorphous silica is seen the I _max in the 2θ range of 20 ° to 25 °, amorphous alumina is generally visible to I _max in the 2θ range of 30 ° to 40 °.

한편, 상기 알루미노실리케이트 입자는 하기 화학식 1의 조성을 갖는다:On the other hand, the aluminosilicate particles have a composition of Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

M_{x /n}[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)M _{x / n} [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;

x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;x> 0, y> 0, n> 0, and m> 0;

1.0 ≤ y/x ≤ 2.0 이고,1.0 ≤ y/x ≤ 2.0,

0.8 ≤ x/n ≤ 1.2 이다.0.8 ≤ x/n ≤ 1.2.

상기 알루미노실리케이트 입자는 금속 원소(M) 또는 이들의 이온으로 알칼리 금속 또는 이들의 이온을 포함하고, 특히 1.0 ≤ y/x ≤ 2.0 및 0.8 ≤ x/n ≤ 1.2 인 조성을 충족한다.The aluminosilicate particles contain an alkali metal or an ion thereof as a metal element (M) or an ion thereof, and particularly satisfy a composition of 1.0≦y/x≦2.0 and 0.8≦x/n≦1.2.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 y/x는 1.00 이상, 혹은 1.15 이상, 혹은 1.3 이상, 혹은 1.45 이상, 혹은 1.50 이상, 혹은 1.55 이상, 혹은 1.60 이상이고; 2.00 이하, 혹은 1.95 이하, 혹은 1.90 이하, 혹은 1.85 이하인 것이 상술한 제반 특성의 발현에 유리할 수 있다.Specifically, in Formula 1, y/x is 1.00 or more, or 1.15 or more, or 1.3 or more, or 1.45 or more, or 1.50 or more, or 1.55 or more, or 1.60 or more; 2.00 or less, or 1.95 or less, or 1.90 or less, or 1.85 or less may be advantageous for the expression of all the characteristics described above.

또한, 구체적으로, 상기 화학식 1에서 x/n은 0.80 이상 혹은 0.81 이상이고; 1.20 이하, 혹은 1.15 이하, 혹은 1.10 이하, 혹은 1.05 이하, 혹은 1.00 이하, 혹은 0.95 이하, 혹은 0.90 이하, 혹은 0.85 이하, 혹은 0.85 미만인 것이 상술한 제반 특성의 발현에 유리할 수 있다.Further, specifically, in Formula 1, x/n is 0.80 or more or 0.81 or more; 1.20 or less, or 1.15 or less, or 1.10 or less, or 1.05 or less, or 1.00 or less, or 0.95 or less, or 0.90 or less, or 0.85 or less, or less than 0.85 may be advantageous for the expression of all the characteristics described above.

상기 알루미노실리케이트 입자는 10 내지 50 nm의 평균 일차 입경을 가진다. The aluminosilicate particles have an average primary particle diameter of 10 to 50 nm.

구체적으로, 상기 알루미노실리케이트 입자는 10 nm 이상, 혹은 15 nm 이상, 혹은 20 nm 이상이고; 50 nm 이하, 혹은 45 nm 이하, 혹은 40 nm 이하, 혹은 35 nm 이하의 평균 일차 입경을 가질 수 있다.Specifically, the aluminosilicate particles are 10 nm or more, or 15 nm or more, or 20 nm or more; It may have an average primary particle diameter of 50 nm or less, or 45 nm or less, or 40 nm or less, or 35 nm or less.

일반적으로 고무 보강재는 입경이 작을수록 우수한 보강 효과를 나타낼 수 있지만, 입경이 작을수록 고무 조성물 내에서 입자들간의 응집 현상이 쉽게 나타나 분산성이 떨어지게 된다. 이러한 응집 현상이 심해지면 고무 보강재와 고무 성분들 사이의 상 분리가 발생할 수 있고, 결과적으로 타이어의 가공성이 저하되며 목표로 하는 보강 효과도 얻기 어려워질 수 있다.In general, a rubber reinforcing material may exhibit an excellent reinforcing effect as the particle diameter decreases, but as the particle diameter decreases, aggregation between particles in the rubber composition easily occurs, resulting in poor dispersibility. When such agglomeration becomes severe, phase separation between the rubber reinforcement material and the rubber components may occur, and as a result, the workability of the tire decreases, and it may be difficult to obtain a target reinforcing effect.

발명의 구현 예에 따르면, 상기 알루미노실리케이트 입자는 질소 흡착/탈착 분석에 의한 120 내지 250 m²/g의 브루너-에메트-텔러 비표면적(S_BET)과 100 내지 240 m²/g의 외부 비표면적(external specific surface area, S_EXT)을 가진다.According to an embodiment of the present invention, the aluminosilicate particles have a Brunner-Emmett-Teller specific surface area (S _BET ) of 120 to 250 m ² /g and an external surface of 100 to 240 m ² /g by nitrogen adsorption/desorption analysis. It has an external specific surface area (S _EXT ).

구체적으로, 상기 S_BET는 120 m²/g 이상, 혹은 125 m²/g 이상, 혹은 130 m²/g 이상, 혹은 135 m²/g 이상, 혹은 140 m²/g 이상, 혹은 145 m²/g 이상, 혹은 150 m²/g 이상,이고; 250 m²/g 이하, 혹은 240 m²/g 이하, 혹은 230 m²/g 이하, 혹은 220 m²/g 이하, 혹은 210 m²/g 이하, 혹은 200 m²/g 이하이다.Specifically, the S _BET is 120 m ² /g or more, or 125 m ² /g or more, or 130 m ² /g or more, or 135 m ² /g or more, or 140 m ² /g or more, or 145 m ² /g or more, or 150 m ² /g or more; It is 250 m ² /g or less, or 240 m ² /g or less, or 230 m ² /g or less, or 220 m ² /g or less, or 210 m ² /g or less, or 200 m ² /g or less.

구체적으로, 상기 S_EXT는 100 m²/g 이상, 혹은 105 m²/g 이상, 혹은 110 m²/g 이상, 혹은 115 m²/g 이상, 혹은 120 m²/g 이상, 혹은 125 m²/g 이상, 혹은 130 m²/g 이상이고; 240 m²/g 이하, 혹은 230 m²/g 이하, 혹은 220 m²/g 이하, 혹은 210 m²/g 이하, 혹은 200 m²/g 이하, 혹은 190 m²/g 이하, 혹은 180 m²/g 이하, 혹은 170 m²/g 이하, 혹은 160 m²/g 이하, 혹은 150 m²/g 이하이다.Specifically, the S _EXT is 100 m ² /g or more, or 105 m ² /g or more, or 110 m ² /g or more, or 115 m ² /g or more, or 120 m ² /g or more, or 125 m ² /g or more, or 130 m ² /g or more; 240 m ² /g or less, or 230 m ² /g or less, or 220 m ² /g or less, or 210 m ² /g or less, or 200 m ² /g or less, or 190 m ² /g or less, or 180 m ^{It is 2} /g or less, or 170 m ² /g or less, or 160 m ² /g or less, or 150 m ² /g or less.

부가하여, 상기 알루미노실리케이트 입자가 갖는 상기 S_BET와 S_EXT의 비(S_EXT/S_BET)는 0.8 내지 1.0 인 것이 상술한 제반 특성의 발현에 보다 유리할 수 있다. 구체적으로, 상기 S_EXT/S_BET는 0.80 이상, 혹은 0.81 이상, 혹은 0.82 이상, 혹은 0.83 이상, 혹은 0.84 이상, 혹은 0.85 이상이고; 1.00 이하, 혹은 0.99 이하, 혹은 0.95 이하, 혹은 0.90 이하이다.In addition, the ratio of the S _BET and S _EXT (S _EXT /S _BET ) of the aluminosilicate particles may be 0.8 to 1.0, which may be more advantageous for the expression of the above-described characteristics. Specifically, the S _EXT /S _BET is 0.80 or more, or 0.81 or more, or 0.82 or more, or 0.83 or more, or 0.84 or more, or 0.85 or more; It is 1.00 or less, or 0.99 or less, or 0.95 or less, or 0.90 or less.

한편, 고무 보강재로 적용되는 무기 소재에서 미세기공(micropore)의 함유량은 최소화되는 것이 바람직하다. 상기 미세기공은 결함(defect)으로 작용하여 고무 보강재로서의 물성을 저하시킬 수 있기 때문이다.On the other hand, it is preferable that the content of micropores is minimized in the inorganic material applied as a rubber reinforcing material. This is because the micropores can act as defects and degrade physical properties as a rubber reinforcing material.

본 발명의 구현 예에 따르면, 상기 알루미노실리케이트 입자는, 상기 S_BET로부터 t-플롯법에 의해 계산된 2 nm 미만의 기공 크기를 갖는 미세기공의 체적(V_micro)이 0.05 cm³/g 미만으로 작아, 고무 보강재로서 우수한 기계적 물성의 발현을 가능하게 한다. 구체적으로, 상기 V_micro는 0.050 cm³/g 미만, 혹은 0.025 cm³/g 이하, 혹은 0.020 cm³/g 이하, 혹은 0.015 cm³/g 이하, 혹은 0.010 cm³/g 이하, 혹은 0.008 cm³/g 이하이다.According to an embodiment of the present invention, the aluminosilicate particles have a volume of micropores (V _micro ) having a pore size of less than 2 nm calculated by the t-plot method from the S _BET is less than 0.05 cm ³ /g It is small and enables the expression of excellent mechanical properties as a rubber reinforcement. Specifically, the V _micro is less than 0.050 cm ³ /g, or less than 0.025 cm ³ /g, or less than 0.020 cm ³ /g, or less than 0.015 cm ³ /g, or less than 0.010 cm ³ /g, or 0.008 cm ³ /g or less.

III. 타이어용 고무 조성물III. Tire rubber composition

한편, 발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 고무 보강재를 포함하는 타이어용 고무 조성물이 제공된다.On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a rubber composition for a tire comprising the above-described rubber reinforcement.

상기 고무 보강재는 상술한 알루미노실리케이트 입자를 포함한다.The rubber reinforcing material includes the aluminosilicate particles described above.

상술한 특성들을 충족하는 알루미노실리케이트 입자는, 고무 조성물 내에서의 우수한 분산성에 따른 향상된 보강 효과를 나타낼 수 있으면서도 고무 조성물의 가공성을 저해하지 않아, 타이어용 고무 조성물에 부여되는 고무 보강재로서 매우 바람직하게 적용될 수 있다. The aluminosilicate particles satisfying the above-described properties can exhibit an improved reinforcing effect according to excellent dispersibility in the rubber composition, but do not impede the processability of the rubber composition, so it is very preferable as a rubber reinforcing material imparted to the rubber composition for tires. Can be applied.

그리고, 상기 알루미노실리케이트 입자는 입자 내부의 미세기공의 형성이 억제됨에 따라, 상술한 물성들을 만족하지 못하는 보강재들에 비하여 우수한 기계적 물성 (예를 들어, 우수한 내구성, 내마모성, 압축 강도 등)을 나타낼 수 있다.In addition, the aluminosilicate particles exhibit excellent mechanical properties (e.g., excellent durability, abrasion resistance, compressive strength, etc.) compared to reinforcing materials that do not satisfy the above-described physical properties as the formation of micropores inside the particles is suppressed. I can.

상기 타이어용 고무 조성물에는 통상적인 디엔 엘라스토머가 특별한 제한 없이 포함될 수 있다.The tire rubber composition may include a conventional diene elastomer without particular limitation.

예컨대, 상기 디엔 엘라스토머는 천연 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부타디엔/스티렌 코폴리머, 부타디엔/이소프렌 코폴리머, 부타디엔/아크릴로니트릴 코폴리머, 이소프렌/스티렌 코폴리머, 및 부타디엔/스티렌/이소프렌 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.For example, the diene elastomer is a natural rubber, polybutadiene, polyisoprene, butadiene/styrene copolymer, butadiene/isoprene copolymer, butadiene/acrylonitrile copolymer, isoprene/styrene copolymer, and butadiene/styrene/isoprene copolymer. It may be one or more compounds selected from the group consisting of.

그리고, 상기 타이어용 고무 조성물에는 상기 고무 보강재와 디엔 엘라스토머 사이의 화학적 및/또는 물리적 결합을 제공하는 커플링제가 포함될 수 있다. 상기 커플링제로는 폴리실록산계 화합물과 같은 통상적인 성분들이 특별한 제한 없이 포함될 수 있다.In addition, the rubber composition for a tire may include a coupling agent that provides a chemical and/or physical bond between the rubber reinforcement and the diene elastomer. Conventional components such as polysiloxane-based compounds may be included as the coupling agent without particular limitation.

이 밖에도, 상기 타이어용 고무 조성물에는 타이어 분야에서 통상적으로 사용되는 가소제, 안료, 항산화제, 오존 열화 방지제, 가황 촉진제 등이 첨가될 수 있다.In addition, plasticizers, pigments, antioxidants, ozone deterioration inhibitors, vulcanization accelerators, etc. commonly used in the tire field may be added to the rubber composition for tires.

본 발명의 제조 방법으로 얻어진 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재는 고무 조성물 내에서 우수한 분산성과 그에 따른 향상된 고무 보강 효과를 나타내어 고효율 및 고연비 특성이 요구되는 친환경 타이어에 적합하게 사용될 수 있다.The rubber reinforcing material including aluminosilicate particles obtained by the manufacturing method of the present invention exhibits excellent dispersibility in the rubber composition and thus improved rubber reinforcing effect, and thus can be suitably used for eco-friendly tires requiring high efficiency and high fuel efficiency.

도 1은 실시예 1의 알루미노실리케이트 입자에 대한 scanning electron microscopy(SEM) 이미지이다.
도 2는 실시예 2의 알루미노실리케이트 입자에 대한 SEM 이미지이다.
도 3은 비교예 1의 알루미노실리케이트 입자에 대한 SEM 이미지이다.
도 4는 비교예 2의 알루미노실리케이트 입자에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 비교예 3의 알루미노실리케이트 입자에 대한 SEM 이미지이다.1 is a scanning electron microscopy (SEM) image of the aluminosilicate particles of Example 1. FIG.
2 is an SEM image of the aluminosilicate particles of Example 2.
3 is an SEM image of the aluminosilicate particles of Comparative Example 1.
4 is a SEM image of the aluminosilicate particles of Comparative Example 2.
5 is a SEM image of the aluminosilicate particles of Comparative Example 3.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

68 g의 KOH (Daejung chemicals & metals) 및 100 g의 sodium silicate powder (Junsei chemical)를 245 ml의 증류수에 넣어 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 45 g의 metakaolin을 첨가한 후, 오버헤드 교반기(overhead stirrer)를 이용하여 800 rpm에서 40 분 동안 믹싱하여 원료 혼합물을 준비하였다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 원료 혼합물에 포함된 무기 소스는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.0의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.68 g of KOH (Daejung chemicals & metals) and 100 g of sodium silicate powder (Junsei chemical) were completely dissolved in 245 ml of distilled water. After 45 g of metakaolin was added to the solution, a raw material mixture was prepared by mixing at 800 rpm for 40 minutes using an overhead stirrer. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the inorganic source contained in the raw material mixture contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 3.0 (Si/Al). .

상기 원료 혼합물을 70 ℃의 항온 오븐에서 4 시간 동안 경화(curing)하였다.The raw material mixture was cured in a constant temperature oven at 70° C. for 4 hours.

경화에 의해 형성된 고체 생성물을 90 ℃의 증류수에 넣고 12 시간 동안 교반하고 원심분리하는 방법으로 pH 7 수준이 될 때까지 세척하였다.The solid product formed by curing was put in distilled water at 90° C., stirred for 12 hours, and washed until the pH reached 7 level by centrifugation.

세척된 고체 생성물을 70 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조하여, 최종적으로 알루미노실리케이트 입자를 얻었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 알루미노실리케이트 입자는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 1.66의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.The washed solid product was dried in an oven at 70° C. for 24 hours to finally obtain aluminosilicate particles. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the aluminosilicate particles contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 1.66 (Si/Al).

실시예Example 2 2

68 g의 KOH (Daejung chemicals & metals) 및 125 g의 sodium silicate powder (Junsei chemical)를 245 ml의 증류수에 넣어 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 45 g의 metakaolin을 첨가한 후, 오버헤드 교반기(overhead stirrer)를 이용하여 800 rpm에서 40 분 동안 믹싱하여 원료 혼합물을 준비하였다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 원료 혼합물에 포함된 무기 소스는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.5의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.68 g of KOH (Daejung chemicals & metals) and 125 g of sodium silicate powder (Junsei chemical) were completely dissolved in 245 ml of distilled water. After 45 g of metakaolin was added to the solution, a raw material mixture was prepared by mixing at 800 rpm for 40 minutes using an overhead stirrer. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the inorganic source contained in the raw material mixture contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 3.5 (Si/Al). .

상기 원료 혼합물을 70 ℃의 항온 오븐에서 4 시간 동안 경화(curing)하였다.The raw material mixture was cured in a constant temperature oven at 70° C. for 4 hours.

경화에 의해 형성된 고체 생성물을 90 ℃의 증류수에 넣고 12 시간 동안 교반하고 원심분리하는 방법으로 pH 7 수준이 될 때까지 세척하였다.The solid product formed by curing was put in distilled water at 90° C., stirred for 12 hours, and washed until the pH reached 7 level by centrifugation.

세척된 고체 생성물을 70 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조하여, 최종적으로 알루미노실리케이트 입자를 얻었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 알루미노실리케이트 입자는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 1.82의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.The washed solid product was dried in an oven at 70° C. for 24 hours to finally obtain aluminosilicate particles. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the aluminosilicate particles contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 1.82 (Si/Al).

비교예Comparative example 1 One

68 g의 KOH (Daejung chemicals & metals) 및 75 g의 sodium silicate powder (Junsei chemical)를 245 ml의 증류수에 넣어 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 45 g의 metakaolin을 첨가한 후, 오버헤드 교반기(overhead stirrer)를 이용하여 800 rpm에서 40 분 동안 믹싱하여 원료 혼합물을 준비하였다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 원료 혼합물에 포함된 무기 소스는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 2.5의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.68 g of KOH (Daejung chemicals & metals) and 75 g of sodium silicate powder (Junsei chemical) were completely dissolved in 245 ml of distilled water. After 45 g of metakaolin was added to the solution, a raw material mixture was prepared by mixing at 800 rpm for 40 minutes using an overhead stirrer. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the inorganic source contained in the raw material mixture contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 2.5 (Si/Al). .

상기 원료 혼합물을 70 ℃의 항온 오븐에서 4 시간 동안 경화(curing)하였다.The raw material mixture was cured in a constant temperature oven at 70° C. for 4 hours.

경화에 의해 형성된 고체 생성물을 90 ℃의 증류수에 넣고 12 시간 동안 교반하고 원심분리하는 방법으로 pH 7 수준이 될 때까지 세척하였다.The solid product formed by curing was put in distilled water at 90° C., stirred for 12 hours, and washed until the pH reached 7 level by centrifugation.

세척된 고체 생성물을 70 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조하여, 최종적으로 알루미노실리케이트 입자를 얻었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 알루미노실리케이트 입자는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 1.57의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.The washed solid product was dried in an oven at 70° C. for 24 hours to finally obtain aluminosilicate particles. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the aluminosilicate particles contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 1.57 (Si/Al).

비교예Comparative example 2 2

68 g의 KOH (Daejung chemicals & metals) 및 150 g의 sodium silicate powder (Junsei chemical)를 245 ml의 증류수에 넣어 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 45 g의 metakaolin을 첨가한 후, 오버헤드 교반기(overhead stirrer)를 이용하여 800 rpm에서 40 분 동안 믹싱하여 원료 혼합물을 준비하였다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 원료 혼합물에 포함된 무기 소스는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 4.0의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.68 g of KOH (Daejung chemicals & metals) and 150 g of sodium silicate powder (Junsei chemical) were completely dissolved in 245 ml of distilled water. After 45 g of metakaolin was added to the solution, a raw material mixture was prepared by mixing at 800 rpm for 40 minutes using an overhead stirrer. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the inorganic source contained in the raw material mixture contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 4.0 (Si/Al). .

상기 원료 혼합물을 70 ℃의 항온 오븐에서 4 시간 동안 경화(curing)하였다.The raw material mixture was cured in a constant temperature oven at 70° C. for 4 hours.

경화에 의해 형성된 고체 생성물을 90 ℃의 증류수에 넣고 12 시간 동안 교반하고 원심분리하는 방법으로 pH 7 수준이 될 때까지 세척하였다.The solid product formed by curing was put in distilled water at 90° C., stirred for 12 hours, and washed until the pH reached 7 level by centrifugation.

세척된 고체 생성물을 70 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조하여, 최종적으로 알루미노실리케이트 입자를 얻었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 알루미노실리케이트 입자는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 1.77의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.The washed solid product was dried in an oven at 70° C. for 24 hours to finally obtain aluminosilicate particles. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the aluminosilicate particles contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 1.77 (Si/Al).

비교예Comparative example 3 3

68 g의 KOH (Daejung chemicals & metals) 및 50 g의 sodium silicate powder (Junsei chemical)를 245 ml의 증류수에 넣어 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 45 g의 metakaolin을 첨가한 후, 오버헤드 교반기(overhead stirrer)를 이용하여 800 rpm에서 40 분 동안 믹싱하여 원료 혼합물을 준비하였다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 원료 혼합물에 포함된 무기 소스는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 2.0의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.68 g of KOH (Daejung chemicals & metals) and 50 g of sodium silicate powder (Junsei chemical) were completely dissolved in 245 ml of distilled water. After 45 g of metakaolin was added to the solution, a raw material mixture was prepared by mixing at 800 rpm for 40 minutes using an overhead stirrer. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the inorganic source contained in the raw material mixture contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 2.0 (Si/Al). .

상기 원료 혼합물을 70 ℃의 항온 오븐에서 4 시간 동안 경화(curing)하였다.The raw material mixture was cured in a constant temperature oven at 70° C. for 4 hours.

경화에 의해 형성된 고체 생성물을 90 ℃의 증류수에 넣고 12 시간 동안 교반하고 원심분리하는 방법으로 pH 7 수준이 될 때까지 세척하였다.The solid product formed by curing was put in distilled water at 90° C., stirred for 12 hours, and washed until the pH reached 7 level by centrifugation.

세척된 고체 생성물을 70 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조하여, 최종적으로 알루미노실리케이트 입자를 얻었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 원자 비 분석 결과, 상기 알루미노실리케이트 입자는 실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 1.42의 몰 비(Si/Al)로 함유한 것으로 확인되었다.The washed solid product was dried in an oven at 70° C. for 24 hours to finally obtain aluminosilicate particles. As a result of atomic ratio analysis using X-ray fluorescence (XRF), it was confirmed that the aluminosilicate particles contained a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 1.42 (Si/Al).

제조예Manufacturing example 1 One

밴버리 믹서에 730.96 g의 디엔 엘라스토머 혼합물(SSBR 3626, LG 화학), 고무 보강재로써 상기 실시예 1에 따른 372.12 g의 알루미노실리케이트, 59.54 g의 실란 커플링제(X50-S, Evonik Industries), 및 53.16 g의 기타 첨가제(산화 방지제, 분산 촉진제, 가황 보조제 등)을 투입하여 고무 조성물을 준비하였다.730.96 g of diene elastomer mixture (SSBR 3626, LG Chem) in a Banbury mixer, 372.12 g of aluminosilicate according to Example 1 above as rubber reinforcement, 59.54 g of silane coupling agent (X50-S, Evonik Industries), and 53.16 A rubber composition was prepared by adding g of other additives (antioxidant, dispersion accelerator, vulcanization aid, etc.).

이것을 150 ℃ 하에서 CMB(carbon master batch)를 실시하였다. 얻어진 혼합물을 두께 2 내지 3 mm 의 시트 형태로 압출하였다(CMB 시트 제조). 상기 CMB 시트를 상온에서 24 시간 동안 숙성한 후, 24.84 g의 가황제 및 가황촉진제와 함께 밴버리 믹서에 투입하여 FMB(final master batch)를 실시하고 다시 2 내지 3 mm의 시트 형태로 압출하였다(FMB 시트 제조). 상기 FMB 시트를 160 ℃에서 가교하여 고무 성형물을 얻었다.CMB (carbon master batch) was carried out at 150°C. The resulting mixture was extruded into a sheet having a thickness of 2 to 3 mm (CMB sheet preparation). After aging the CMB sheet at room temperature for 24 hours, it was put into a Banbury mixer with 24.84 g of a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to perform FMB (final master batch), and then extruded into a sheet of 2 to 3 mm (FMB Sheet manufacturing). The FMB sheet was crosslinked at 160°C to obtain a rubber molded article.

제조예Manufacturing example 2 2

고무 보강재로 상기 실시예 1 대신 상기 실시예 2에 따른 알루미노실리케이트 입자를 첨가한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물 및 고무 성형물을 얻었다.A rubber composition and a rubber molded product were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the aluminosilicate particles according to Example 2 were added instead of Example 1 as a rubber reinforcing material.

제조예Manufacturing example 3 3

고무 보강재로 상기 실시예 1 대신 상기 비교예 1에 따른 알루미노실리케이트 입자를 첨가한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물 및 고무 성형물을 얻었다.A rubber composition and a rubber molded product were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the aluminosilicate particles according to Comparative Example 1 were added instead of Example 1 as a rubber reinforcing material.

제조예Manufacturing example 4 4

고무 보강재로 상기 실시예 1 대신 상기 비교예 2에 따른 알루미노실리케이트 입자를 첨가한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물 및 고무 성형물을 얻었다.A rubber composition and a rubber molded article were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the aluminosilicate particles according to Comparative Example 2 were added instead of Example 1 as a rubber reinforcing material.

제조예Manufacturing example 5 5

고무 보강재로 상기 실시예 1 대신 상기 비교예 3에 따른 알루미노실리케이트 입자를 첨가한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 고무 조성물 및 고무 성형물을 얻었다.A rubber composition and a rubber molded article were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the aluminosilicate particles according to Comparative Example 3 were added instead of Example 1 as a rubber reinforcing material.

시험예Test example 1 One

X-ray fluorescence (XRF, Rigaku zsx primus II, wavelength dispersive type)를 이용하여 상기 실시예와 비교예에 따른 입자의 성분 조성을 확인하였다. 상기 XRF 측정은 Rh target을 활용하였으며, 30mm 직경의 홀더에 입자 분말을 장착하여 측정하였다.The composition of the particles according to the Examples and Comparative Examples was confirmed using X-ray fluorescence (XRF, Rigaku zsx primus II, wavelength dispersive type). The XRF measurement was performed using a Rh target, and the particle powder was mounted on a holder having a diameter of 30 mm.

조성 (화학식 1)Composition (Chemical Formula 1) MM y/xy/x x/nx/n 실시예 1Example 1 KK 1.661.66 0.810.81 실시예 2Example 2 KK 1.821.82 0.800.80 비교예 1Comparative Example 1 KK 1.571.57 0.850.85 비교예 2Comparative Example 2 KK 1.771.77 0.670.67 비교예 3Comparative Example 3 KK 1.421.42 0.880.88

시험예Test example 2 2

(1) Scanning electron microscopy(SEM)를 이용하여 상기 실시예 및 비교예에 따른 입자의 평균 일차 입경을 측정하였다. 촬영된 SEM 이미지는 도 1 내지 도 5에 나타내었다.(1) Scanning electron microscopy (SEM) was used to measure the average primary particle diameter of the particles according to the Examples and Comparative Examples. Taken SEM images are shown in FIGS. 1 to 5.

상기 평균 일차 입경의 측정시, 입경은 Feret 직경을 의미한 것이며 여러 방향에서의 입자의 지름을 측정하여 얻은 평균 값으로 계산되었다. 구체적으로는 입자가 100 개 이상 관찰되는 SEM 이미지를 얻은 후, 랜덤한 직선을 도식 후, 해당 직선의 길이 및 직선에 포함된 입자 수, 배율을 통해 입자의 일차 입경을 계산할 수 있으며, 이러한 직선을 20 개 이상으로 하여 평균 일차 입경을 구하였다.When measuring the average primary particle diameter, the particle diameter refers to the Feret diameter and was calculated as an average value obtained by measuring the diameter of the particles in various directions. Specifically, after obtaining an SEM image in which more than 100 particles are observed, a random straight line is plotted, and the primary particle diameter of the particles can be calculated through the length of the straight line, the number of particles included in the straight line, and the magnification. By setting it as 20 or more, the average primary particle diameter was calculated|required.

(2) 비표면적 분석기 (BEL Japan Inc., BELSORP_MAX)를 이용하여 상기 실시예 및 비교예에 따른 입자에 대한 질소 흡착/탈착 브루너-에미트-텔러 비표면적(S_BET) 및 2 nm 미만의 미세기공을 제외한 외부 비표면적(S_EXT)을 측정하였다. 그리고, 상기 S_BET로부터 t-플롯법에 의해 2 nm 미만의 기공 크기를 갖는 미세기공의 체적(V_micro)을 계산하였다.(2) Nitrogen adsorption/desorption of the particles according to the Examples and Comparative Examples using a specific surface area analyzer (BEL Japan Inc., BELSORP_MAX) Brunner-Emit-Teller specific surface area (S _BET ) and fines of less than 2 nm The external specific surface area (S _EXT ) excluding pores was measured. Then, the volume of micropores (V _micro ) having a pore size of less than 2 nm was calculated from the S _BET by t-plot method.

평균 일차 입경
(nm)Average primary particle diameter
(nm) S_BET
(m²/g)S _BET
(m ² /g) S_EXT
(m²/g)S _EXT
(m ² /g) S_EXT/S_BET S _EXT /S _BET V_micro
(cm³/g)V _micro
(cm ³ /g) 실시예 1Example 1 < 25<25 151.20151.20 130.65130.65 0.8640.864 0.00800.0080 실시예 2Example 2 < 25<25 168.61168.61 145.30145.30 0.8620.862 0.00900.0090 비교예 1Comparative Example 1 < 30<30 112.66112.66 97.8297.82 0.8680.868 0.00580.0058 비교예 2Comparative Example 2 < 25<25 151.59151.59 130.21130.21 0.8590.859 0.00830.0083 비교예 3Comparative Example 3 < 50<50 57.8557.85 57.2857.28 0.9900.990 0.00290.0029

시험예Test example 3 3

X-선 회절 분석기(Bruker AXS D4-Endeavor XRD)를 이용하여, 40 kV의 인가전압 및 40 mA의 인가전류 하에서, 상기 실시예 및 비교예의 입자에 대한 X-선 회절 분석을 실시하였다.Using an X-ray diffraction analyzer (Bruker AXS D4-Endeavor XRD), under an applied voltage of 40 kV and an applied current of 40 mA, X-ray diffraction analysis was performed on the particles of Examples and Comparative Examples.

측정한 2θ의 범위는 10° 내지 90°이고, 0.05°의 간격으로 스캔하였다. 이때, 슬릿(slit)은 variable divergence slit 6 mm를 이용하였고, PMMA 홀더에 의한 백그라운드 노이즈(background noise)를 없애기 위해 크기가 큰 PMMA 홀더(직경=20 mm)를 이용하였다.The measured 2θ ranges from 10° to 90°, and scans are performed at an interval of 0.05°. At this time, a variable divergence slit 6 mm was used as the slit, and a large PMMA holder (diameter = 20 mm) was used to eliminate background noise caused by the PMMA holder.

X-선 회절에 의해 수득된 데이터 그래프에서 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크인 약 29°피크의 반가폭(full width at half maximum, FWHM)을 계산하였다.In the data graph obtained by X-ray diffraction, the full width at half maximum (FWHM) of about 29° peak, which is the maximum peak in the range of 20° to 37° of 2θ, was calculated.

FWHM (°)FWHM (°) I_max (°)I _max (°) 결정형Crystal form 실시예 1Example 1 6.5906.590 29.229.2 AmorphousAmorphous 실시예 2Example 2 6.6126.612 29.029.0 AmorphousAmorphous 비교예 1Comparative Example 1 6.6676.667 29.529.5 AmorphousAmorphous 비교예 2Comparative Example 2 7.1317.131 28.828.8 AmorphousAmorphous 비교예 3Comparative Example 3 6.7086.708 28.928.9 AmorphousAmorphous

시험예Test example 4 4

상기 제조예 1 내지 3에 따른 고무 성형물에 대해 내마모성 측정기(abrasion tester, Bareiss GmbH)를 이용하여 DIN ISO 4649의 기준에 따라 relative volume loss를 측정하여 내마모도(abrasion resistance index; A.R.I.)를 평가하였다. 내마모도는 실시예 1의 값을 기준으로 normalization하여 인덱스(index) 값으로 표 4에 나타내었다.For the rubber moldings according to Preparation Examples 1 to 3, abrasion resistance index (A.R.I.) was evaluated by measuring relative volume loss according to the standard of DIN ISO 4649 using an abrasion tester (Bareiss GmbH). The wear resistance was normalized based on the value of Example 1 and shown in Table 4 as an index value.

내마모도는 {[(해당물질의 loss weight) X (해당물질의 비중)]/[(기준물질의 loss weight) X (기준물질의 비중)]} X 100으로 계산되었다 (기준물질: neutral rubber).The wear resistance was calculated as {[(loss weight of the material) X (specific gravity of the material)]/[(loss weight of the reference material) X (specific gravity of the reference material)]} X 100 (reference material: neutral rubber).

고무 성형물Rubber moldings 제조예 1Manufacturing Example 1 제조예 2Manufacturing Example 2 제조예 3Manufacturing Example 3 고무 보강재Rubber reinforcement 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 A.R.I. (index)A.R.I. (index) 100100 106.5106.5 98.998.9

상기 표 4를 참고하면, 제조예 1 및 2의 고무 성형물은 제조예 3의 고무 성형물에 비하여 우수한 내마모도를 나타내는 것으로 확인된다.Referring to Table 4, it is confirmed that the rubber moldings of Preparation Examples 1 and 2 exhibit excellent wear resistance compared to the rubber moldings of Preparation Example 3.

Claims (9)

실리콘 원자(Si) 및 알루미늄 원자(Al)를 3.0 내지 3.5의 몰 비(Si/Al)로 함유한 무기 소스 및 염기성 또는 알칼리 수용액을 포함한 원료 혼합물을 준비하는 단계;
상기 원료 혼합물을 경화하여 알루미노실리케이트 입자를 얻는 단계;
상기 알루미노실리케이트 입자를 세척하는 단계; 및
세척된 상기 알루미노실리케이트 입자를 건조하는 단계
를 포함하고,
상기 알루미노실리케이트 입자는 하기 화학식 1의 조성을 가지는 비정질의 화합물인, 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법:
[화학식 1]
M_x/n[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)
상기 화학식 1에서,
상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;
x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;
1.60 ≤ y/x ≤ 1.85 이고,
0.8 ≤ x/n ≤ 0.85 이다.
Preparing a raw material mixture including an inorganic source and a basic or alkaline aqueous solution containing a silicon atom (Si) and an aluminum atom (Al) in a molar ratio of 3.0 to 3.5 (Si/Al);
Curing the raw material mixture to obtain aluminosilicate particles;
Washing the aluminosilicate particles; And
Drying the washed aluminosilicate particles
Including,
The aluminosilicate particles are amorphous compounds having a composition of the following formula (1), a method for producing aluminosilicate particles:
[Formula 1]
M _x/n [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)
In Formula 1,
M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;
x> 0, y> 0, n> 0, and m>0;
1.60 ≤ y/x ≤ 1.85,
0.8 ≤ x/n ≤ 0.85.
제 1 항에 있어서,
상기 무기 소스는 흄드 실리카(fumed silica), 왕겨(rice husk), 콜로이달 실리카(colloidal silica), 셀라이트(cellite), 펄라이트(pearlite), 왕겨 재(rice husk ash), 실리카 흄, 유기실란, 점토, 미네랄, 메타카올린, 소성 점토, 활성 점토, 플라이 애쉬(fly ash), 슬래그, 포졸란(pozzolan), 유리 분말(glass powder), 적니(red mud), 실리콘 염, 알루미나, 알루미네이트, 알루미늄 염, 및 유기알루미녹산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는, 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
The inorganic source is fumed silica, rice husk, colloidal silica, celite, pearlite, rice husk ash, silica fume, organosilane, Clay, minerals, metakaolin, calcined clay, activated clay, fly ash, slag, pozzolan, glass powder, red mud, silicon salt, alumina, aluminate, aluminum salt , And a method for producing aluminosilicate particles comprising at least one compound selected from the group consisting of organoaluminoxane.
제 1 항에 있어서,
상기 경화는 20 내지 90 ℃의 온도 하에서 수행되는, 알루미노실리케이트 입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
The curing is carried out under a temperature of 20 to 90 °C, a method for producing aluminosilicate particles.
삭제delete 하기 화학식 1의 조성을 가지는 비정질의 알루미노실리케이트 입자를 포함한 고무 보강재로서;
상기 알루미노실리케이트 입자는,
X-선 회절(XRD)에 의해 수득된 데이터 그래프에서, 2θ의 20° 내지 37° 범위에서의 최대 피크의 반가폭(full width at half maximum, FWHM)이 6.0° 내지 7.0° 이고, 28° 내지 30°의 2θ 범위에서 최대 피크 강도(maximum peak intensity, I_max)를 가지며,
질소 흡착/탈착 분석에 의한 150 내지 200 m²/g의 브루너-에메트-텔러 비표면적(S_BET) 및 130 내지 150 m²/g의 외부 비표면적(S_EXT)을 가지고,
10 내지 50 nm의 평균 일차 입경을 가지는,
고무 보강재:
[화학식 1]
M_x/n[(AlO₂)_x,(SiO₂)_y]·m(H₂O)
상기 화학식 1에서,
상기 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, 및 Fr 로 이루어진 군에서 선택된 원소 또는 이들의 이온이고;
x > 0, y > 0, n > 0, 및 m ≥ 0 이고;
1.60 ≤ y/x ≤ 1.85 이고,
0.80 ≤ x/n ≤ 0.85 이다.
As a rubber reinforcing material including amorphous aluminosilicate particles having a composition of the following formula (1);
The aluminosilicate particles,
In the data graph obtained by X-ray diffraction (XRD), the full width at half maximum (FWHM) of the maximum peak in the range of 20° to 37° of 2θ is 6.0° to 7.0°, and 28° to It has a maximum peak intensity (I _max ) in the 2θ range of 30°,
With a Brunner-Emmett-Teller specific surface area (S _BET ) of 150 to 200 m ² /g by nitrogen adsorption/desorption analysis and an external specific surface area (S _EXT ) of 130 to 150 m ² /g,
Having an average primary particle diameter of 10 to 50 nm,
Rubber reinforcement:
[Formula 1]
M _x/n [(AlO ₂ ) _x ,(SiO ₂ ) _y ]·m(H ₂ O)
In Formula 1,
M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, and Fr, or an ion thereof;
x> 0, y> 0, n> 0, and m>0;
1.60 ≤ y/x ≤ 1.85,
0.80 ≤ x/n ≤ 0.85.
제 5 항에 있어서,
상기 알루미노실리케이트 입자는 0.8 ≤ S_EXT/S_BET ≤ 1.0을 충족하는,
고무 보강재.
The method of claim 5,
The aluminosilicate particles meet 0.8 ≤ S _EXT /S _BET ≤ 1.0,
Rubber reinforcement.
제 5 항에 있어서,
상기 알루미노실리케이트 입자는, 상기 S_BET로부터 t-플롯법에 의해 계산된 2 nm 미만의 기공 크기를 갖는 미세기공의 체적(V_micro)이 0.05 cm³/g 미만인,
고무 보강재.
The method of claim 5,
The aluminosilicate particles have a volume of micropores (V _micro ) having a pore size of less than 2 nm calculated by the t-plot method from the S _BET is less than 0.05 cm ³ /g,
Rubber reinforcement.
제 5 항에 따른 고무 보강재와 적어도 1종의 디엔 엘라스토머를 포함하는 타이어용 고무 조성물.
A rubber composition for a tire comprising the rubber reinforcement according to claim 5 and at least one diene elastomer.
제 8 항에 있어서,
상기 디엔 엘라스토머는 천연 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부타디엔/스티렌 코폴리머, 부타디엔/이소프렌 코폴리머, 부타디엔/아크릴로니트릴 코폴리머, 이소프렌/스티렌 코폴리머, 및 부타디엔/스티렌/이소프렌 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 타이어용 고무 조성물.The method of claim 8,
The diene elastomer is a group consisting of natural rubber, polybutadiene, polyisoprene, butadiene/styrene copolymer, butadiene/isoprene copolymer, butadiene/acrylonitrile copolymer, isoprene/styrene copolymer, and butadiene/styrene/isoprene copolymer. At least one compound selected from, a rubber composition for a tire.

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