KR20230006615A - 산업용 고무 조성물을 위한 첨가제 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리카, 적어도 하나의 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기를 갖는 유기실란, 및 로진-함유 물질을 포함
하는 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고무 조성물을 포함하는 타이어, 이러한 고무 조성물
또는 그의 타이어의 제조 방법, 및 그를 포함하는 고무 (예를 들어 타이어)의 무니 점도를 개선하기 위한 로진-
함유 물질의 용도에 관한 것이다.
하는 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고무 조성물을 포함하는 타이어, 이러한 고무 조성물
또는 그의 타이어의 제조 방법, 및 그를 포함하는 고무 (예를 들어 타이어)의 무니 점도를 개선하기 위한 로진-
함유 물질의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 실리카, 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기를 함유하는 [0001] 유기실란, 및 로진-함유 물질을 포
함하는 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고무 조성물을 포함하는 타이어, 이러한 고무 조성
물 또는 그의 타이어의 제조 방법, 및 그를 포함하는 고무 (예를 들어 타이어)의 무니(Mooney) 점도 및 기계적
특성의 개선을 위한 로진-함유 물질의 용도에 관한 것이다
실란은 접착 촉진제로서, 가교제로서 및 표면-개질제로서 고무 조성물에 사용되어 왔다. 예를 들어, 문헌(EP Plueddemann, "Silane Coupling Agents", 2nd ed Plenum Press 1982)을 참조한다.
[0003] 여러 통상적으로 사용되는 실란은 알콕시 실란 및 유기메르캅토 실란, 예컨대 아미노알킬트리알콕시실란, 메타
크릴옥시알킬트리알콕시실란, 폴리술판알킬트리알콕시실란, 메르캅토알킬트리알콕시실란 및 메르캅토티오카르복
실레이트 올리고머를 포함한다. US 특허 7683115에는 다수의 메르캅토 및 실란올 관능기를 함유하는 유기메르
캅토 실란을 디엔 기재의 엘라스토머와 함께 사용하는 경우에 일어나는, 생성된 화합물의 비경화 점도가 현저하
게 증가하는 현상이 기술되어 있다. 이는 화합물의 가공에 있어서 중대한 문제를 일으킨다. 이 특허에는 산화
아연, 증가된 스테아르산 수준을 갖는 스테아르산 시스템 및 개질된 가황 시스템을 사용하면 이 문제가 완화될
것이라고 기재되어 있다.
[0004] 아연을 포함하거나 아연을 포함하지 않는 지방산 블렌드의 사용에 의한 실리카 충전된 고무 화합물의 점도 감소
는 문헌(Struktol, "Faster Processing of High Performance Silica Compounds" - Presented at Congresso
Brasileiro de Tecnologia da Borracha 2012)에 제시되어 있다.
[0005] 로진 유도체를 고무 조성물에 사용하는 것의 예는 예를 들어 US 2009/0209690 및 US 2009/069474에 기술된 것을
포함한다.
[0006] US 2009/0209690에는 실리카 보강재와 식물-유래된 액체 부분 탈카르복실화 로진의 조합을 함유하는 고무 조성
물이 기술되어 있다. 이 문헌에는 수많은 커플링제, 주로 폴리술판 (예를 들어 폴리술파이드 다리를 함유함)이
실리카를 커플링하는 데 사용될 수 있다고 기술되어 있고, 일반적으로 오르가노메르캅토알콕시실란이, 그의 구
조는 기술되어 있지 않지만, 언급되어 있다. 실제로 이 특허에서는 약 160 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는
로진의 사용이 배제되며, 2 내지 30 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는 탈카르복실화된 로진 오일의 사용이 특허
청구된다.
[0007] US 2009/069474에는 고무 조성물의 표면 내에 및 상에 징크 레지네이트를 함유하는 고무 조성물의 트레드를 갖
는 타이어가 기술되어 있다. 많은 커플링제가 실리카와 함께 사용되는 것으로 기술되어 있다. 유기알콕시메르
캅토실란이 비스-(3-트리알콕시실릴알킬)폴리술파이드와 같은 폴리술판과 함께 언급되어 있다.
[0008] 로진-함유 물질을 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기 및/또는 블로킹된 및 비블로킹된 메르캅토 기를
갖는 유기실란과 조합하여 실리카-함유 고무 조성물에 사용하는 것은 기술된 적이 없다. 또한, 로진-함유 물질
을 본원에 기술된 바와 같은 유기실란과 조합하여 사용하는 것
실란은 접착 촉진제로서, 가교제로서 및 표면-개질제로서 고무 조성물에 사용되어 왔다. 예를 들어, 문헌(EP Plueddemann, "Silane Coupling Agents", 2nd ed Plenum Press 1982)을 참조한다.
[0003] 여러 통상적으로 사용되는 실란은 알콕시 실란 및 유기메르캅토 실란, 예컨대 아미노알킬트리알콕시실란, 메타
크릴옥시알킬트리알콕시실란, 폴리술판알킬트리알콕시실란, 메르캅토알킬트리알콕시실란 및 메르캅토티오카르복
실레이트 올리고머를 포함한다. US 특허 7683115에는 다수의 메르캅토 및 실란올 관능기를 함유하는 유기메르
캅토 실란을 디엔 기재의 엘라스토머와 함께 사용하는 경우에 일어나는, 생성된 화합물의 비경화 점도가 현저하
게 증가하는 현상이 기술되어 있다. 이는 화합물의 가공에 있어서 중대한 문제를 일으킨다. 이 특허에는 산화
아연, 증가된 스테아르산 수준을 갖는 스테아르산 시스템 및 개질된 가황 시스템을 사용하면 이 문제가 완화될
것이라고 기재되어 있다.
[0004] 아연을 포함하거나 아연을 포함하지 않는 지방산 블렌드의 사용에 의한 실리카 충전된 고무 화합물의 점도 감소
는 문헌(Struktol, "Faster Processing of High Performance Silica Compounds" - Presented at Congresso
Brasileiro de Tecnologia da Borracha 2012)에 제시되어 있다.
[0005] 로진 유도체를 고무 조성물에 사용하는 것의 예는 예를 들어 US 2009/0209690 및 US 2009/069474에 기술된 것을
포함한다.
[0006] US 2009/0209690에는 실리카 보강재와 식물-유래된 액체 부분 탈카르복실화 로진의 조합을 함유하는 고무 조성
물이 기술되어 있다. 이 문헌에는 수많은 커플링제, 주로 폴리술판 (예를 들어 폴리술파이드 다리를 함유함)이
실리카를 커플링하는 데 사용될 수 있다고 기술되어 있고, 일반적으로 오르가노메르캅토알콕시실란이, 그의 구
조는 기술되어 있지 않지만, 언급되어 있다. 실제로 이 특허에서는 약 160 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는
로진의 사용이 배제되며, 2 내지 30 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는 탈카르복실화된 로진 오일의 사용이 특허
청구된다.
[0007] US 2009/069474에는 고무 조성물의 표면 내에 및 상에 징크 레지네이트를 함유하는 고무 조성물의 트레드를 갖
는 타이어가 기술되어 있다. 많은 커플링제가 실리카와 함께 사용되는 것으로 기술되어 있다. 유기알콕시메르
캅토실란이 비스-(3-트리알콕시실릴알킬)폴리술파이드와 같은 폴리술판과 함께 언급되어 있다.
[0008] 로진-함유 물질을 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기 및/또는 블로킹된 및 비블로킹된 메르캅토 기를
갖는 유기실란과 조합하여 실리카-함유 고무 조성물에 사용하는 것은 기술된 적이 없다. 또한, 로진-함유 물질
을 본원에 기술된 바와 같은 유기실란과 조합하여 사용하는 것
실란은 접착 촉진제로서, 가교제로서 및 표면-개질제로서 고무 조성물에 사용되어 왔다. 예를 들어, 문헌(E
P Plueddemann, "Silane Coupling Agents", 2nd ed Plenum Press 1982)을 참조한다.
[0003] 여러 통상적으로 사용되는 실란은 알콕시 실란 및 유기메르캅토 실란, 예컨대 아미노알킬트리알콕시실란, 메타
크릴옥시알킬트리알콕시실란, 폴리술판알킬트리알콕시실란, 메르캅토알킬트리알콕시실란 및 메르캅토티오카르복
실레이트 올리고머를 포함한다. US 특허 7683115에는 다수의 메르캅토 및 실란올 관능기를 함유하는 유기메르
캅토 실란을 디엔 기재의 엘라스토머와 함께 사용하는 경우에 일어나는, 생성된 화합물의 비경화 점도가 현저하
게 증가하는 현상이 기술되어 있다. 이는 화합물의 가공에 있어서 중대한 문제를 일으킨다. 이 특허에는 산화
아연, 증가된 스테아르산 수준을 갖는 스테아르산 시스템 및 개질된 가황 시스템을 사용하면 이 문제가 완화될
것이라고 기재되어 있다.
[0004] 아연을 포함하거나 아연을 포함하지 않는 지방산 블렌드의 사용에 의한 실리카 충전된 고무 화합물의 점도 감소
는 문헌(Struktol, "Faster Processing of High Performance Silica Compounds" - Presented at Congresso
Brasileiro de Tecnologia da Borracha 2012)에 제시되어 있다.
[0005] 로진 유도체를 고무 조성물에 사용하는 것의 예는 예를 들어 US 2009/0209690 및 US 2009/069474에 기술된 것을
포함한다.
[0006] US 2009/0209690에는 실리카 보강재와 식물-유래된 액체 부분 탈카르복실화 로진의 조합을 함유하는 고무 조성
물이 기술되어 있다. 이 문헌에는 수많은 커플링제, 주로 폴리술판 (예를 들어 폴리술파이드 다리를 함유함)이
실리카를 커플링하는 데 사용될 수 있다고 기술되어 있고, 일반적으로 오르가노메르캅토알콕시실란이, 그의 구
조는 기술되어 있지 않지만, 언급되어 있다. 실제로 이 특허에서는 약 160 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는
로진의 사용이 배제되며, 2 내지 30 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는 탈카르복실화된 로진 오일의 사용이 특허
청구된다.
[0007] US 2009/069474에는 고무 조성물의 표면 내에 및 상에 징크 레지네이트를 함유하는 고무 조성물의 트레드를 갖
는 타이어가 기술되어 있다. 많은 커플링제가 실리카와 함께 사용되는 것으로 기술되어 있다. 유기알콕시메르
캅토실란이 비스-(3-트리알콕시실릴알킬)폴리술파이드와 같은 폴리술판과 함께 언급되어 있다.
[0008] 로진-함유 물질을 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기 및/또는 블로킹된 및 비블로킹된 메르캅토 기를
갖는 유기실란과 조합하여 실리카-함유 고무 조성물에 사용하는 것은 기술된 적이 없다. 또한, 로진-함유 물질
을 본원에 기술된 바와 같은 유기실란과 조합하여 사용하는 것
실란은 접착 촉진제로서, 가교제로서 및 표면-개질제로서 고무 조성물에 사용되어 왔다. 예를 들어, 문헌(E
P Plueddemann, "Silane Coupling Agents", 2nd ed Plenum Press 1982)을 참조한다.
[0003] 여러 통상적으로 사용되는 실란은 알콕시 실란 및 유기메르캅토 실란, 예컨대 아미노알킬트리알콕시실란, 메타
크릴옥시알킬트리알콕시실란, 폴리술판알킬트리알콕시실란, 메르캅토알킬트리알콕시실란 및 메르캅토티오카르복
실레이트 올리고머를 포함한다. US 특허 7683115에는 다수의 메르캅토 및 실란올 관능기를 함유하는 유기메르
캅토 실란을 디엔 기재의 엘라스토머와 함께 사용하는 경우에 일어나는, 생성된 화합물의 비경화 점도가 현저하
게 증가하는 현상이 기술되어 있다. 이는 화합물의 가공에 있어서 중대한 문제를 일으킨다. 이 특허에는 산화
아연, 증가된 스테아르산 수준을 갖는 스테아르산 시스템 및 개질된 가황 시스템을 사용하면 이 문제가 완화될
것이라고 기재되어 있다.
[0004] 아연을 포함하거나 아연을 포함하지 않는 지방산 블렌드의 사용에 의한 실리카 충전된 고무 화합물의 점도 감소
는 문헌(Struktol, "Faster Processing of High Performance Silica Compounds" - Presented at Congresso
Brasileiro de Tecnologia da Borracha 2012)에 제시되어 있다.
[0005] 로진 유도체를 고무 조성물에 사용하는 것의 예는 예를 들어 US 2009/0209690 및 US 2009/069474에 기술된 것을
포함한다.
[0006] US 2009/0209690에는 실리카 보강재와 식물-유래된 액체 부분 탈카르복실화 로진의 조합을 함유하는 고무 조성
물이 기술되어 있다. 이 문헌에는 수많은 커플링제, 주로 폴리술판 (예를 들어 폴리술파이드 다리를 함유함)이
실리카를 커플링하는 데 사용될 수 있다고 기술되어 있고, 일반적으로 오르가노메르캅토알콕시실란이, 그의 구
조는 기술되어 있지 않지만, 언급되어 있다. 실제로 이 특허에서는 약 160 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는
로진의 사용이 배제되며, 2 내지 30 ㎎ KOH/g의 전형적인 산가를 갖는 탈카르복실화된 로진 오일의 사용이 특허
청구된다.
[0007] US 2009/069474에는 고무 조성물의 표면 내에 및 상에 징크 레지네이트를 함유하는 고무 조성물의 트레드를 갖
는 타이어가 기술되어 있다. 많은 커플링제가 실리카와 함께 사용되는 것으로 기술되어 있다. 유기알콕시메르
캅토실란이 비스-(3-트리알콕시실릴알킬)폴리술파이드와 같은 폴리술판과 함께 언급되어 있다.
[0008] 로진-함유 물질을 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기 및/또는 블로킹된 및 비블로킹된 메르캅토 기를
갖는 유기실란과 조합하여 실리카-함유 고무 조성물에 사용하는 것은 기술된 적이 없다. 또한, 로진-함유 물질
을 본원에 기술된 바와 같은 유기실란과 조합하여 사용하는 것
본 발명에 이르러 로진-함유 물질을 유기실란 및 실리카와 조합하여 사용하면 개선된 특성을 갖는 고무 조성물
이 생성되는 것으로 밝혀졌다.
[0031] 특히, 로진-함유 물질은 실리카 및 이러한 유기실란을 포함하는 고무 조성물의 무니 점도를 개선하는 것으로 밝
혀졌다.
[0032] 따라서, 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 상기 고무 조성물 및 그를 포함하는 제품의 제조 및 특성을 유
리하게 개선한다.
[0033] 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은, 규소 원자에 결합된 기에 있어서, 다른 유기실란, 특히 통상적으로 사용
되는 알콕시 치환된 유기실란과 구별된다. 한 실시양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은 적어도 하나
의 메르캅토 및 실란올 관능기를 가질 수 있다.
[0034] 여러 실시양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은 적어도 하나의 메르캅토 기 화학적으로 블로킹된 기를
갖는다. 본원에서, 이러한 블로킹된 기를 갖는 유기실란은 블로킹된 유기실란으로서 지칭될 것이다.
[0035] 본원에서 사용된 용어 "유기실란"은 적어도 하나의 히드록시, 시클릭 또는 가교된 알콕시 기를 갖고 임의로 적
어도 하나의 메르캅토 및/또는 실란올 관능기 및 최소의 에톡시 기를 갖는 비-중합체성, 이량체성 또는 올리고
머성 실란을 의미할 것이다.
[0036] 여러 실시양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은 적어도 하나의 블로킹된 기 및 적어도 하나의 비-블로
킹된 기를 갖는다.
[0037] 이러한 기는 다른 통상적으로 사용되는 유기실란과는 상이한 특성을 유기실란 및 그를 포함하는 고무 조성물에
부여한다. 예를 들어, 블로킹된 메르캅토를 갖는 유기실란은 비블로킹된 메르캅토 기를 갖는 유기실란에 비해
상이한 동역학적 거동을 갖는다.
[0038] 임의의 이론에 얽매이지는 않지만, 블로킹된 기는 실란과 실리카의 실란올 기 사이의 반응 메커니즘에서 중요한
역할을 하는 것으로 추측된다. 예를 들어, 간행물("Kinetics of the Silica-Silane Reaction" in Kautschuk
Gummi Kunststoffe (KGK) of April 2011 (pp 38-43) by A Blume) 및 간행물("Reactive Processing of
Silica-Reinforced Tire Rubber - New insight into the time and Temperaure Dependance of Silica Rubber
Interaction" by Satoshi Mihara 2009)을 참조한다.
따라서, 여러 측면에서, 본 발명은 고무, 실리카, 유기실란, 및 로진-함유 [0039] 물질을 포함하는 고무 조성물에 관한
것이다. 한 실시양태에서, 유기실란은 다수의 메르캅토 및 실란올 관능기를 함유하는 디올 유도된 유기실란을
포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 실란은 히드록시, 탄화수소 기재의 디올로부터 유도된 시클릭 및/또는
가교된 알콕시 기 및/또는 최소 함량의 에톡시 기를 함유한다.
[0040] 로진-함유 물질은, 로진 화합물을 포함하고 일반적으로 로진 화합물의 혼합물을 포함하는 조성물이다. 본원에
서 로진 화합물은 로진 산 또는 로진 산으로부터 유도된 화합물을 의미한다. 로진 산으로부터 유도된 화합물은
로진 산을 포함하는 물질을, 예를 들어, 이량체화 반응, 수소화 반응, 불균등화 반응, 탈카르복실화 반응 및 에
스테르화 반응 중 적어도 하나에 적용함으로써 수득한 화합물이다.
[0041] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물에서 로진-함유 물질은 로진, 이량체화된 로진, 수소화된 로진, 불균등화
된 로진, 탈카르복실화된 로진 및 로진 에스테르로부터 선택된다. 여러 실시양태에서 로진-함유 물질은 로진,
이량체화된 로진, 수소화된 로진, 및 불균등화된 로진으로부터 선택된다. 여러 실시양태에서, 로진-함유 물질
은 로진이고, 특히 톨 오일 로진, 검 로진, 우드 로진으로부터 선택된 로진이고, 더 특히 톨 오일 로진일 수 있
다.
[0042] 로진은 많은 식물, 특히 침엽수, 예컨대 피누스 실베스트리스(Pinus Sylvestris), 피누스 팔루스트리스(Pinus
palustris) 및 피누스 카리바에아(Pinus caribaea)로부터 수득되는 수지성 물질이다. 로진은 일반적으로 세 개
의 융합된 6-탄소 고리의 핵, 및 개수 및 위치가 다양한 이중결합을 갖는 C20 융합된-고리 모노카르복실산을 포
함하는 로진 산의 혼합물, 및 소량의 다른 성분을 포함한다. 로진 산의 예는 아비에트산, 네오아비에트산, 데
히드로아비에트산, 피마르산, 레보피마르산, 산다라코피마르산, 이소피마르산 및 팔루스트르산을 포함한다. 로
진에 존재하는 로진 산의 유형 및 상대량은, 부분적으로, 식물 종 및 제조 공정에 따라 달라진다.
[0043] 로진은 소나무로부터 올레오레진의 증류 (상기 증류의 잔류물은 "검 로진"으로서 공지되어 있음)에 의해, 소나
무 절단부의 추출 ("우드 로진"으로서 공지됨)에 의해 또는 톨 오일의 분별 ("톨 오일 로진"으로서 공지됨)에
의해 수득될 수 있다. 톨 오일 로진이 특히 사용될 수 있다. 톨 오일 로진, 예컨대 증류된 톨 오일 (DTO), 톨
오일 지방산 (TOFA) 및 조 톨 오일 (CTO)의 제조 동안 수득되는 다른 로진-함유 물질이 또한 사용될 수 있다.
모든 이들 로진의 공급원은 본원에 기술된 조성물 및 방법에서 사용하기에 적합한 로진-함유 물질의 예이며, 이
는 관련 기술분야에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 로진의 공급원은 로진 산 이외의 주성분을 함유
할 수 있다. 특히 DTO, CTO 및 TOFA는 지방산과 로진 산의 혼합물이며, 즉 로진 산 이외에 주성분으로서 지방
산을 포함한다. DTO 및 CTO의 조성물은 하기에 더 상세히 기술된다.
[0044] 각각의 용어 " 이량체화된 로진", "수소화된 로진", "불균등화된 로진" 및 "탈카르복실화된 로진"은 각각 이량
체화 반응, 수소화 반응, 불균등화 및 탈카르복실화 반응에 적용된 로진 (즉, 상기에 규정된 바와 같은 로진 산
의 혼합물)을 지칭한다. 이들 유형의 로진-함유 물질의 제조는 관련 기술분야에 공지되어 있다.
[0045] 용어 "로진 에스테르"는 로진 (즉, 상기에 규정된 바와 같은 로진 산의 혼합물)과 적어도 하나의 알콜의 에스테
르를 지칭한다.
[0046] 에스테르화에 적합한 알콜은 모노-알콜, 예컨대 메탄올, 에탄올, 부탄올, C8-11 이소알콜 (예컨대 이소데실알콜
및 2-에틸헥산올), 및 폴리올, 예컨대 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 소르비
톨, 네오펜틸 글리콜 및 트리메틸올프로판을 포함한다. 특히, 유용한 알콜은 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글
리콜 및 펜타에리트리톨을 포함한다. 로진 에스테르는 관련 기술분야에 공지된 방법에 의해 로진 및 알콜로부
터 수득될 수 있다. 예를 들어, 본원에 참조로 포함된 특허 문헌 US 5,504,152에 기술된 공정을 참조한다. 일
반적으로, 로진은 로진에 함유된 로진 산과 알콜 (즉, 하나 이상의 알콜)의 열 반응에 의해 에스테르화될 수 있
다. 이러한 에스테르화 반응을 유도하여 완결시키기 위해, 물이, 예를 들어, 증류, 진공의 적용, 및 통상의 기
술자에게 공지된 다른 방법에 의해 반응기로부터 제거될 수 있다.
[0047] 로진-함유 물질은 일반적으로 1 wt% 내지 9999 wt% 의 로진 화합물을 포함할 수 있다. 100 wt% 가 되게 하는
로진-함유 물질의 나머지는 로진 화합물 이외의 성분, 예컨대, 예를 들어, 지방산 (예를 들어 스테아르산, 올레
산, 리놀레산, 리놀렌산 및 피놀렌산); 고분자량 알콜 (예를 들어 지방 알콜 및 스테롤); 알킬 탄화수소
유도체; 잔류 테르펜 단량체, 예컨대 α-피넨, β-피넨 및 다른 모노 및 비시클릭 테르펜; 다른 불비누화물
로진-함유 물질의 정확한 조성은 다양할 수 있다. 예를 들어, 우드 로진, 검 로진, [0048] 톨 오일 로진 (TOR) 증류된
톨 오일 (DTO) 및 조 톨 오일 (CTO)의 조성은, 그의 제조에 사용되는 출발 물질 및 가공 단계에 따라 다양할 수
있다. 이들은 또한 그로부터 유도된 로진-함유 물질 (예를 들어 이량체화된 로진, 수소화된 로진, 불균등화된
로진, 탈카르복실화된 로진 및 로진 에스테르)의 조성에 영향을 미칠 것이다.
[0049] 우드 로진은 특히 75-99 wt% (특히 85-98 wt% )의 로진 산, 2-5 wt% 의 지방산, 2-10 wt% 의 모노테르펜 및
디테르펜, 및 총 100 wt% 가 되게 하는 다른 성분, 예컨대, 예를 들어, 로진에 존재하는 것으로 상기에 기술된
추가의 성분 중 임의의 것, 특히 4-8 wt% 의 다른 산 및 불비누화물을 포함할 수 있다.
[0050] 검 로진은 특히 75-99 wt% (특히 85-98 wt% )의 로진 산, 2-5 wt% 의 지방산, 2-10 wt% 의 모노테르펜 및 디
테르펜, 및 총 100 wt% 가 되게 하는 다른 성분, 예컨대, 예를 들어, 상기에 기술된 바와 같은 추가의 성분 중
임의의 것, 특히 다른 산 및 불비누화물을 포함할 수 있다.
[0051] 톨 오일 로진은 특히 75-99 wt% (특히 80-95 wt% )의 로진 산, 2-10 wt% 의 지방산, 및 총 100 wt% 가 되게
하는 다른 성분, 예컨대, 예를 들어, 상기에 기술된 바와 같은 추가의 성분 중 임의의 것, 특히 다른 산 및 불
비누화물을 포함할 수 있다.
[0052] 증류된 톨 오일은 특히 10-40 wt% 의 로진 산, 50 내지 80 wt% 의 지방산 및 총 100 wt% 가 되게 하는 다른 성
분, 예컨대, 예를 들어, 상기에 기술된 바와 같은 추가의 성분 중 임의의 것, 특히 불비누화물을 포함할 수 있
다.
[0053] 조 톨 오일은 특히 10 내지 50 wt% 의 로진 산, 40 내지 70 wt% 의 지방산, 및 총 100 wt% 가 되게 하는 다른
성분, 예컨대, 예를 들어, 상기에 기술된 바와 같은 추가의 성분 중 임의의 것, 특히 고분자량 알콜, 스테롤 및
불비누화물을 포함할 수 있다.
[0054] 본원에 기술된 바와 같은 로진-함유 물질은 일반적으로 05 내지 190 ㎎ KOH/g, 특히 1 내지 185 ㎎ KOH/g, 더
특히 15 내지 180 ㎎ KOH/g, 더욱 더 특히 2 내지 175 ㎎ KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 산가를 수산화나트륨
용액을 사용한 표준 적정을 사용하여 ASTM D465에 따라 결정할 수 있다.
[0055] 본원에 기술된 바와 같은 로진-함유 물질은 실온에서 점성 액체일 수 있거나 고체일 수 있다. 점성 액체는 일
반적으로 관련 기술분야에 공지된 방법에 의해 측정 시, 50℃에서 최대 1500 cps, 특히 최대 1000 cps, 더 특히
최대 500 cps의 브룩필드(Brookfield) 점도를 가질 수 있다. 실온에서 로진-함유 물질 고체는 일반적으로 40
내지 170℃, 특히 45 내지 160℃, 더 특히 50 내지 150℃, 더욱 더 특히 55 내지 145℃의 연화점을 가질 수 있
다. 연화점은 환구법(Ring and Ball method) (ASTM E28-97)에 의해 측정될 수 있으며, 여기서 로진-함유 물질
의 샘플을 용융된 상태로 금속 환에 붓고, 후속적으로 냉각시킨다. 로진-함유 물질이 환을 채우도록 환을
닦고, 강철 구를 수지 상에 정치한다. 환 및 구를 액체 (예를 들어 예상되는 연화점에 따라 물, 글리세롤 또는
실리콘 오일)를 함유하는 비커 내로 하강된 브라켓에 놓고, 용매를 교반하면서 분당 5℃에서 가열한다. 구가
환을 통해 완전히 낙하할 때, 용매의 온도를 환 & 구 연화점으로서 기록한다.
[0056] 로진-함유 물질의 특성은 다양할 수 있고, 로진-함유 물질의 특정 유형에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 로
진, 이량체화된 로진, 수소화된 로진, 불균등화된 로진, 탈카르복실화된 로진 및 로진 에스테르는 일반적으로
로진-함유 물질에 대해, 특히 로진 화합물의 양, 산가 및 연화점에 대해 상기에 기술된 특성을 가질 것이다.
그러나, 특정 조성물 및 특성은 로진의 출발 공급원, 및 특정 제조법 및 반응 조건에 따라 수득될 수 있다.
[0057] 로진은 125 내지 190 ㎎ KOH/g, 특히 140 내지 180 ㎎ KOH/g, 더 특히 150 내지 175 ㎎ KOH/g의 산가를 가질
수 있고, 40 내지 100℃, 특히 50 내지 90℃, 더 특히 60 내지 75℃의 연화점을 가질 수 있다.
[0058] 이량체화된 로진은 특히 120 내지 190 ㎎ KOH/g, 특히 130 내지 180 ㎎ KOH/g, 더 특히 135 내지 175 ㎎ KOH/g
의 산가, 및 60 내지 160℃, 특히 80 내지 140℃의 연화점을 가질 수 있다.
[0059] 수소화된 로진은 140 내지 180 ㎎/g KOH의 산가 및 40 내지 80℃의 연화점을 가질 수 있다.
[0060] 불균등화된 로진은 130 내지 180 ㎎ KOH/g, 특히 140 내지 165 ㎎ KOH/g의 산가, 및 40 내지 90℃, 더 특히 45
내지 85℃의 연화점을 가질 수 있다.
[0061] 탈카르복실화된 로진은 10 내지 175 ㎎ KOH/g, 특히 25 내지 125 ㎎ KOH/g, 더 특히 35 내지 100 ㎎ KOH/g의
산가를 가질 수 있다. 일반적으로, 탈카르복실화된 로진은 실온에서 점성 액체이고, 특히 관련 기술분야에 공
지된 방법에 의해 측정 시, 50℃에서 최대 1000 cps의 브룩필드 점도를 가질 수 있다.
로진 에스테르는 050 내지 100 ㎎ KOH/g, 특히 10 내지 80 ㎎ KOH/g, 더 특히 15 [0062] 내지 75 ㎎ KOH/g의 산가
및 80 내지 130℃, 특히 85 내지 125℃의 연화점을 가질 수 있다. 연화점은 로진 에스테르의 제조에 사용되는
폴리알콜에 따라, 및 로진 에스테르가 추가로 개질되는지의 여부에 따라, 예를 들어 말레산 무수물 또는 푸마르
산을 사용한 예를 들어 이량체화 및/또는 강화가 적용되었는지에 의해 다양할 수 있다. 예를 들어, 문헌
(Naval Stores, F Zinkel and J Russel 1989, Chapter 9, pp 282-285)을 참조한다.
[0063] 로진-함유 물질은 일반적으로 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물에 고무 100부당 0001-75부 (phr), 특히
001 내지 50 phr, 더 특히 01 내지 25 phr, 더 특히 025 내지 10 phr, 더욱 더 특히 05 내지 50 phr의 양
으로 존재한다.
[0064] 용어 "고무 100부당 부" 또는 "phr"은 통상적으로 고무 조성물의 관련 기술분야에서 사용되고, 고무 100 중량부
당 고무 조성물에 존재하는 성분의 중량부를 지칭한다. 조성물에 존재하는 고무의 중량부는 성분 (A)로서 사용
되는 고무의 총량에 대해 계산된다. 따라서, 하나 초과의 고무가 사용되는 경우에, 예를 들어 고무의 혼합물이
사용되는 경우에, phr은 고무 혼합물의 총 중량 양을 기준으로 계산된다.
[0065] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물에 존재하는 로진-함유 물질의 양은 그에 또한 존재하는 유기실란의 양을
기준으로 할 수 있다. 특히, 로진-함유 물질의 양은 유기실란의 총 중량 양을 기준으로 1 내지 100 wt%, 특히
25 내지 75 wt%, 더 특히 5 내지 50 wt%, 더욱 더 특히 10 내지 30 wt%, 더욱 더 특히 15 내지 25 wt% 일 수
있다.
[0066] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 천연 및 합성 고무로부터 선택된 임의의 유형의 고무, 예컨대 용액 중
합성 또는 유화 중합성 엘라스토머를 포함할 수 있다.
[0067] 적합한 고무는 올레핀 단량체, 예컨대: 모노올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌; 공액화된 디올레핀, 예컨대 이소
프렌 및 부타디엔; 트리올레핀; 및 방향족 비닐, 예컨대 스티렌 및 알파 메틸 스티렌으로부터 선택된 적어도 하
나의 단량체의 중합체를 포함한다.
[0068] 천연 고무는 인도 고무 또는 카우추크로서 또한 공지되어 있고, 그의 주성분으로서 이소프렌의 중합체를 포함한
다. 천연 고무는 일반적으로 헤베아 브라실리엔시스(Hevea Brasiliensis) 종으로부터의 나무, 과율 민들레
(Guayule dandelion) 및 러시아 민들레(Russian Dandelion)로부터 수득된다.
[0069] 적합한 합성 고무는, 예를 들어, 도서(Kautschuktechnologie by W Hofmann, published by Gentner Verlag,
Stuttgart, 1980)에 기술되어 있다.
[0070] 용액 및 유화 중합 엘라스토머는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 공액화
된 디엔 단량체, 모노비닐 방향족 단량체, 트리엔 단량체 등은 음이온 중합되어, 예를 들어 그의 중합체, 공중
합체 및 삼원공중합체를 형성할 수 있다.
[0071] 특히, 적합한 고무는 천연 고무 (NR), 폴리부타디엔 (BR), 폴리이소프렌 (IR), 스티렌/부타디엔 공중합체
(SBR), 스티렌/이소프렌 공중합체 (SIR), 이소부틸렌/이소프렌 공중합체 (또한 부틸 고무로서 공지된 IIR), 에
틸렌 아크릴 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (EVA), 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체 (NBR), 부분적
으로 수소화된 또는 완전히 수소화된 NBR 고무 (HNBR), 에틸렌/프로필렌 고무, 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원공중
합체 (EPDM), 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원공중합체 (SIBR), 클로로프렌 (CR), 염소화된 폴리에틸렌 고무, 플
루오로엘라스토머 클로로술폰화된 폴리에틸렌 고무, 테트라플루오로에틸렌/프로필렌 고무, 에피클로로히드린 고
무 및 실리콘 고무 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다.
[0072] 추가로, 적합한 고무는 추가로 관능기, 예컨대 카르복실 기, 실란올 기, 실록시 기, 에폭시드 기 및 아민 기를
갖는 상기에 언급된 고무를 포함한다. 고무의 관능화는 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 관능화된 고무
의 예는, 예를 들어, 에폭시화된 천연 고무, 카르복시-관능화된 NBR, 실란올-관능화된 (-SiOH)SBR 또는 실록시-
관능화된 (-Si-OR)SBR) 아민 관능화된 SBR을 포함한다. 이러한 관능성 고무는 고무 조성물에 존재하는 실리카
및 실란과 반응할 수 있다. 그러나, 비-관능화된 고무가 특히 사용될 수 있다.
[0073] 특히, 고무는 스티렌/부타디엔 공중합체 (SBR), 폴리부타디엔 (BR), 천연 고무, 폴리이소프렌, 이소부틸렌 공중
합체 (IIR), 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원공중합체 (SIBR) 및 이소프렌/스티렌 공중합체 중 적어도 하나; 더
욱 더 특히 스티렌/부타디엔 공중합체 (SBR) 폴리부타디엔 (BR) 및 천연 고무 중 적어도 하나로부터 선택될 수
있다.
[0074] 본원에 기술된 바와 같은 조성물은 상기에 기술된 둘 이상의 고무의 혼합물을 포함할 수 있다. 특히, 본원에
기술된 바와 같은 조성물의 성분 (A)는 스티렌/부타디엔 공중합체 (SBR), 폴리부타디엔 (BR), 천연 고무, 폴리
이소프렌, 이소부틸렌 공중합체 (IIR), 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원공중합체 (SIBR), 이소프렌/스티렌 공중
합체 및 관능화된 고무 중 임의의 것의 혼합물일 수 있다. 더 특히 고무 혼합물은 스티렌 부타디엔 공중합체
(SBR), 폴리부타디엔 (BR) 및 천연 고무 중 적어도 둘을 포함할 수 있다.
폴리부타디엔 (BR)은 고급 시스 1,4-폴리부타디엔 및 고급 비닐 폴리부타디엔으로부터 [0075] 선택될 수 있다. 고급
비닐 폴리부타디엔은 일반적으로 30 내지 999 wt% 의 비닐 함량을 가지며, 여기서 중량 백분율 (wt% )은 폴리
부타디엔의 총 중량 양을 기준으로 한다. 고급 시스 1,4-폴리부타디엔은 일반적으로 폴리부타디엔의 총 중량
양을 기준으로 90-999 wt% 의 시스 1,4-부타디엔 함량을 가질 수 있다. 여러 실시양태에서, 폴리부타디엔은
995 wt% 의 시스 1,4-부타디엔 단량체를 갖는 고급 시스 1,4-폴리부타디엔일 수 있다.
[0076] 폴리이소프렌 (IR)은 시스 1,4-폴리이소프렌 (천연 및 합성)일 수 있다.
[0077] 스티렌 부타디엔 공중합체 (SBR)는 수성 유화 중합으로부터 (E-SBR) 또는 유기 용액 중합으로부터 유도될 수 있
고 (S-SBR), 용액 중합된 SBR이 특히 사용될 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 용액-중합된 SBR (오일 증량
됨)의 예는 파이어스톤 폴리머(Firestone Polymer)로부터의 듀라덴(Duradene)™이다. SBR (E-SBR 또는 SSBR)
은 1 내지 60 wt%, 특히 5 내지 50 wt% 의 스티렌 함량을 가질 수 있으며, 여기서 중량 백분율 (wt% )은
SBR의 총 중량 양을 기준으로 한다.
[0078] 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체 (NBR)는 5 내지 60, 바람직하게는 10 내지 50 wt% 의 아크릴로니트릴 함량을
가질 수 있으며, 여기서 중량 백분율 (wt% )은 NBR의 총 중량 양을 기준으로 한다.
[0079] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 보강 충전제로서 작용하는 실리카를 포함한다.
[0080] 실리카는 무정형 실리카 (예컨대 침강 실리카), 습윤 실리카 (즉, 수화된 규산), 건조 실리카 (즉, 무수 규산)
및 흄드 실리카 (또한 발열 실리카로서 공지됨) 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 실리카는 또한 다른 금
속 산화물, 예컨대 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화바륨, 산화아연 및 산화티타늄과의 혼합 산화물
형태일 수 있다.
[0081] 여러 실시양태에서, 실리카는 무정형 실리카인 침강 실리카일 수 있다.
[0082] 적합한 상업적으로 입수 가능한 실리카의 예는 PPG 인더스트리즈(PPG Industries) (펜실베니아주 피츠버그)로부
터의 하이-실(Hi-Sil)™ (R) 190, 하이-실™ (R) 210, 하이-실™ (R) 215, 하이-실™ (R) 233, 하이-실™ (R)
243 등; 에보닉(Evonik)으로부터의 울트라실(Ultrasil)™ VN2, VN3, VN2 GR, VN3 GR, 및 고도로 분산성인 실리
카 울트라실™ 7000 GR, 9000GR; 솔베이(Solvay)로부터의 제오실(Zeosil)™ 1085GR, 고도로 분산성인 실리카
제오실™ 1115MP, 1115, 115GR, 1165 MP, 및 제오실™ 프리미엄(Premium) 200; 및 후버(Huber)로부터의 제오폴
(Zeopol)™ 8745 및 8755 LS를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
[0083] 실리카는 일반적으로 5 내지 1000 ㎡/g, 특히 10 내지 750 ㎡/g, 더 특히 25 내지 500 ㎡/g, 더욱 더 특히 50
내지 250 ㎡/g의 비표면적 (BET 표면적)을 가질 수 있고, 일반적으로 10 내지 500 nm, 특히 50 내지 250 nm,
더 특히 75 내지 150 nm의 입자 크기를 가질 수 있다. 실리카 표면적 및 입자 크기를 측정하는 방법은 관련 기
술분야에 널리 공지되어 있다. 특히, 실리카 표면적은 통상적으로 사용되는 BET 방법에 의해 측정될 수 있다.
[0084] 실리카의 pH는 일반적으로 약 55 내지 약 7 또는 다소 초과, 바람직하게는 약 55 내지 약 68일 수 있다.
[0085] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 일반적으로 5 내지 150 phr, 특히 25 내지 130 phr, 더 특히 40 내지
115 phr의 양의 실리카를 포함할 수 있다.
[0086] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 실리카 이외의 추가의 충전제, 예컨대 카본 블랙; 금속 수산화물 (예를
들어 수산화알루미늄); 규산염, 예컨대 규산알루미늄, 알칼리 토금속 규산염 (예컨대 규산마그네슘 또는 규산칼
슘), 예컨대 미네랄 규산염, 예컨대 점토 (함수 규산알루미늄), 활석 (함수 규산마그네슘), 운모 및
벤토나이트; 탄산염 (예를 들어 탄산칼슘); 황산염 (예를 들어 황산칼슘 또는 황산나트륨); 금속 산화물 (예를
들어 이산화티타늄) 및 그의 혼합물을 포함할 수 있다.
[0087] 특히, 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 실리카 및 카본 블랙 둘 다 또는 실리카 및 수산화알루미늄 둘
다를 충전제로서 포함할 수 있다.
[0088] 존재하는 경우에, 상기 추가의 충전제는 고무 조성물에 05 내지 40 phr, 특히 1 내지 20 phr, 더 특히 25 내
지 약 10 phr의 양으로 존재할 수 있다. 추가의 충전제의 양은 상기에 기술된 바와 같은 고무 조성물에 존재하
는 실리카의 양을 기준으로 선택될 수 있다. 추가의 충전제는 70:30 내지 1:99, 더 특히 50:50 내지 10:90, 더
특히 40:60 내지 20:80의 중량비 (추가의 충전제 대 실리카)로 존재할 수 있다.
본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 적어도 하나의 히드록실, 시클릭 [0089] 및/또는 가교된 알콕시 기, 및
임의로, 적어도 하나의 블로킹된 메르캅토 기 및/또는 적어도 하나의 비블로킹된 메르캅토 기를 갖는 유기실란
을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은 적어도 하나의 블로킹된 메르캅토
기, 적어도 하나의 블로킹된 기 및 적어도 하나의 비블로킹된 기를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 본원에 기
술된 바와 같은 유기실란은 적어도 하나의 블로킹된 메르캅토 기 및 적어도 하나의 비블로킹된 메르캅토 기 및
적어도 하나의 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기를 갖는다.
[0090] 또 다른 실시양태에서, 유기실란은 그 전문이 본원에 포함된 US 특허 제8,609,877호에서 언급된 바와 같은 탄화
수소-기재의 디올 (예를 들어, 3-메틸-1,3-프로판 디올)과 S-[3-(트리에톡시실릴)프로필] 티오옥타노에이트의
반응의 생성물일 수 있다. 본원에서, 대안으로서, 상기 유기실란은 상기 디올과 S-[3-(트리클로로실릴)프로필]
티오옥타노에이트의 생성물일 수 있다고 여겨진다.
[0091] 또 다른 측면에서, 본원에서 이러한 유기실란은 예를 들어 일반화된 예시적인 구조 I로 구성될 수 있는 것으로
설계된다:
[0092] <구조 I>
[0093]
[0094] 상기 식에서,
R
1
[0095] 은 4 내지 10개의 탄소를 함유하는 탄화수소 라디칼, 바람직하게는 알킬 라디칼이고 바람직하게는 7개의 탄소
원자를 함유하는 것이고;
R
2
[0096] 는 3 내지 6개의 탄소 원자, 바람직하게는 4개의 탄소 원자를 함유하는 알킬렌 라디칼이고;
R
3
[0097] 은 3 내지 8개의 탄소 원자, 바람직하게는 4개의 탄소 원자를 함유하는 알킬렌 라디칼이고;
R
4
[0098] 라디칼은 3 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 동일하거나 상이한 알킬 라디칼이고;
R
5
[0099] 라디칼은
[0100] (A) 3 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 동일하거나 상이한 알킬 라디칼이거나,
[0101] (B) 조합되어, 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 비분지형 알킬 라디칼일 수 있는 개별 알킬 라디칼
을 형성하고;
[0102] z는 0 내지 6 범위의 값이고;
[0103] x와 y의 합은 적어도 1이고, 이는 예를 들어 3 내지 약 15 또는 그 초과일 수 있고;
[0104] m 및 n은 각각 0 내지 8 범위의 값이다.
[0105] 다양한 알콜 기가 침강 실리카에 함유된 히드록실 기 (예를 들어, 실란올 기)와 잘 반응하며, 추가로, 그가 2개
초과의 탄소 원자를 함유하기 때문에 상기 침강 실리카의 상기 히드록실 기와 반응 시에 에탄올을 (부산물로서)
방출시키지 않는다고 생각된다.
[0106] 본원에 기술된 올리고머성 유기실란은 그 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌("NXT Z Silane Processing and
Properties of a New Virtally Zero VOC Silane" by D Gurovich, et al, presented at the Fall 170
th
Technical Meeting of the Rubber Division, American Chemical Society, on Oct 10-12, 2006 at
Cincinnati, Ohio)에 논의되어 있다.
본원에 기술된 올리고머성 유기실란은 그 전문이 본원에 참조로 포함된, NXT Z
TM
[0107] 를 언급하는 문헌("GE's New
Ethanol Free Silane for Silica Tires" report by Antonio Chaves, et al, presented at an ITEC year 2006
Conference on Set 12-14, 2006 as ITEC 2006 Paper 28B at Akron, Ohio)에 논의되어 있다.
[0108] 본원에 기술된 올리고머성 유기실란은 그 전체 특허대상이 본원에 참조로 포함된 US 특허 제8,008,519호; 제
8,158,812호; 제8,609,877호; 제7,718,819호; 및 제7,560,583호에 명시되어 있다.
[0109] 본원에 기술된 바와 같은 유기실란은 일반적으로 고무 조성물에 005 내지 75 phr, 특히 01 내지 60 phr, 더
특히 05 내지 50 phr, 더욱 더 특히 1 내지 30 phr, 더욱 더 특히 5 내지 15 phr의 양으로 존재한다.
[0110] 유기실란의 양은 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물에 존재하는 실리카의 양을 기준으로 할 수 있다. 예를
들어, 유기실란의 양은 고무 조성물에 존재하는 실리카의 총 중량 양을 기준으로 1 내지 50 wt%, 특히 5 내지
30 wt%, 더 특히 10 내지 20 wt%일 수 있다.
[0111] 여러 측면에서, 본 발명은
[0112] (A) 고무;
[0113] (B) 5-150 phr의 실리카;
[0114] (C) 005-75 phr의 유기실란; 및
[0115] (D) 0001-75 phr의 로진-함유 물질
[0116] 을 포함하는 고무 조성물에 관한 것이고,
[0117] 여기서 phr은 고무 성분 (A) 100 중량부당 각각의 성분 (B), (C) 또는 (D)의 중량부이다.
[0118] 각각의 성분의 양은 상기에 각각의 다양한 성분이 기술될 때 기재된 바와 같이 다양할 수 있고, 특히 고무 조성
물은 상기에 각각의 성분에 대해 언급된 특정량의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[0119] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 고무 (A), 실리카 (B), 유기실란 (C) 및 로진-함유 물질 (D) 이외의 추
가의 성분을 포함할 수 있다.
[0120] 추가의 성분이 존재한다면, 그의 양 및 유형은 고무 조성물의 최종 응용분야에 따라 달라질 수 있다. 적합한
추가의 성분 및 양은 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 결정될 수 있다. 추가의 성분의 예는, 예를 들어,
경화제, 예컨대 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산 (DTBPH) 또는 디쿠밀 퍼옥시드 (DCP); 경화제 또는 가
황제 (예를 들어, 황, 란세스(Lanxess)로부터의 불카시트(Vulkacit) CS 15, 불카시트 D, 및 라인케미
(Rheinchemie)로부터의 레노그란(Rhenogran) IS 60-75); 말레이미드 기를 갖는 활성화제, 예컨대 트리알릴시아
누레이트 (TAC); 과산화물 억제제, 예컨대 4-tert-부틸카테콜 (TBC), 메틸 치환된 아미노 알킬페놀 및 히드로퍼
옥시드로부터의 유도체; 가속제 (예를 들어, 2-메르캅토벤조티아졸 (MBT), N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미
드 (CBS) 또는 TMTD 및 황); 분산 및 가공 보조제, 예컨대 오일 (예를 들어 TDAE, 한센 & 로젠탈(Hansen &
Rosenthal)로부터 구입된 비바텍 (Vivatec)™ 500); 수지, 가소제 및 안료; 실리카 이외의 충전제 (예컨대 상기
에 기술된 것들, 예를 들어, 카본 블랙); 지방산 (예를 들어, 스테아르산); 산화아연; 왁스 (예를 들어, 라인케
미로부터의 안티룩스(Antilux)™ 654); 산화방지제 (예를 들어, IPPD, 란세스로부터의 불카녹스(Vulkanox)™
4010 및 4020); 오존화방지제 (예를 들어, 스페셜켐(SpecialChem)으로부터의 듀라존(Durazone)
®
37); 해교제
(예를 들어, 디페닐구아니딘, SDGP, 라인케미로부터의 불카시트™ IS6075)를 포함한다.
[0121] 본 발명의 여러 측면은 또한 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
[0122] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물의 제조 방법은
[0123] (A) 고무;
[0124] (B) 실리카;
[0125] (C) 적어도 하나의 히드록실, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기를 갖는 유기실란; 및
[0126] (D) 로진, 이량체화된 로진, 수소화된 로진, 불균등화된 로진, 탈카르복실화된 로진 및 로진 에스테르로부터 선
택된 로진-함유 물질
[0127] 을 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
[0128] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물을 관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 혼합 장비 및 절차를 사용함으
로써 배합하거나 블렌딩할 수 있다.
[0129] 다양한 성분 (A) 내지 (D) 및 임의의 다른 추가의 성분을 임의의 순서로 혼합할 수 있다.
[0130] 다양한 성분의 개별 양 및 각각의 성분의 특정한 예와 관련하여 상기에 고무 조성물에 대해 기술된 것은, 본원
에 기술된 바와 같은 제조 방법에도 적용된다.
[0131] 여러 실시양태에서, 고무 성분 (A)의 일부 또는 전부, 일반적으로 전부, 및 실리카 성분 (B)의 전부 또는 일부,
및 유기실란 성분 (C)의 전부 또는 일부, 로진-함유 물질 성분 (D)의 전부 또는 일부뿐만 아니라 다른 임의적인
비-경화 첨가제, 예컨대 가공 오일, 산화방지제 및 관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 다른 첨가제로부터
선택된 추가의 성분을 포함하는 초기 마스터 배치를 제조할 수 있다.
[0132] 마스터 배치를 제조한 후, 하나 이상의 임의적인 재분쇄 스테이지가 후속될 수 있는데, 여기서 어떠한 성분도
제1 혼합물에 첨가하지 않거나, 모든 나머지 실리카 성분, 유기실란 성분, 로진-함유 물질 성분뿐만 아니라 다
른 비-경화 첨가제의 일부를 제1 혼합물에 첨가한다.
[0133] 마스터 배치 및 후속 재분쇄 단계에서 수득된 생성물 중 임의의 것은 통상적으로 비-생산적 고무 조성물로서 지
칭된다. 비-생산적 고무는 임의의 경화제 (또한 관련 기술분야에서 가황제로서 지칭됨)를 포함하지 않고, 그러
므로 어떠한 가교도 일어나지 않을 것이다.
[0134] 다음 단계는 혼합물에 경화제를 첨가하여 관련 기술분야에서 통상적으로 생산적 고무 조성물로서 공지되어 있는
것을 제공하는 것일 수 있다. 이 생산적 고무 조성물은 경화 (또는 가황) 조건에 적용되는 경우에 가교된 고무
조성물을 생성할 것이다. 본원에서, 가교된 고무 조성물은 경화된 고무 조성물로서 지칭될 것이며, 이는 관련
기술분야에서 또한 가황된 고무 조성물로서 공지되어 있다. 따라서, 본원에 기술된 바와 같은 제조 방법은 상
기 생산적 고무 조성물을 경화시켜 경화된 고무 조성물을 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
[0135] 고무를 본원에 기술된 바와 같은 조성물의 다른 성분과 혼합하기 전에 전처리할 수 있다. 예를 들어, 사용되는
고무는 오일 증량된 고무, 즉 증량 오일로 처리된 고무, 또는 실리카가 고무에 사전-분산된 것인 용액 마스터
배치 고무일 수 있다. 이러한 전처리된 고무는 문헌에 기술되어 있고, 일반적으로 상업적으로 입수 가능하다.
예를 들어, US 특허 제7,312,271호에는 유기 용매 중 디엔 엘라스토머 및 그에 분산된 보강 실리카 충전제를 함
유하는 용액 마스터배치 고무의 제조법이 기술되어 있다. 논문("Silica wet masterbatch" by Lightsey et al
in the June volume of Rubber World 1998)에는 전통적인 SBR 또는 다른 라텍스의 응고 동안 실리카의 본질적
으로 완전한 혼입을 달성하는 공정이 기술되어 있다. 적합한 전처리된 고무는 상업적으로 입수 가능한 고무,
예컨대 신발 밑창을 위한, 및 트럭용 및 승용차용 타이어를 위한 타이어 트레드 화합물을 위한 고무를
포함한다.
[0136] 실리카를 또한 본원에 기술된 바와 같은 바와 같은 고무 조성물의 다른 성분에 혼합하기 전에 전처리할 수
있다. 실리카를 본원에 기술된 바와 같은 유기실란으로 전처리할 수 있거나 본원에 기술된 바와 같은 유기실란
이외의 황 함유 커플링제로 전처리할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로 실리카를 관련 기술분야에서 통상적으
로 사용되는 다른 성분으로 전처리할 수 있다. 전처리된 실리카는 상업적으로 입수 가능하고/거나 공지된 방법
에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, US 특허 제5,985,953호에는 수성 현탁액에서 침강 또는 흄드 실리카와 유
기 규소 커플링 화합물의 반응에 의해 형성된 상용화된 실리카가 기술되어 있다. US 특허 제8,288,474호에는
실리카에 결합된 메르캅토알킬실란 및 실리카에 결합된 블로킹된 메르캅토알킬실란이 기술되어 있다. 또한 간
행물("PPG's Agilon silicas 'eliminate silanisation and outgassing" in the European Rubber Journal Vol
191, No 2: March/April 2009, page 12)을 참조한다. 상업적으로 입수 가능한 전처리된 실리카의 특정한 예
는 피츠버그 페인트 앤드 글래스 (PPG) 인더스트리즈(Pittsburgh Paint and Glass (PPG) Industries)로부터의
시프탄(Ciptane)™ 255LD (이는 실질적으로 어떠한 트리알콕시실란도 존재하지 않는 실리카에 고정된 메르캅토
실란임), 아질론(Agilon)™ 400 및 하이-실™을 포함한다.
[0137] 본원에 기술된 바와 같은 유기실란으로 전처리된 실리카가 사용되는 경우에, 본원에 기술된 바와 같은 고무 조
성물의 유기실란의 전부 또는 일부는 상기 전처리된 실리카의 형태로 고무 조성물에 첨가될 수 있다.
[0138] 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 비경화된 고무 조성물 (비-생산적 및 생산적) 및 경화된 고무 조성물
둘 다로서 이점을 갖는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 여러 실시양태에서 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 비경화된 [0139] 고무 조성물 또는 경화된 고무 조
성물일 수 있다. 여러 특정한 실시양태에서 비경화된 고무 조성물은 비-생산적 또는 생산적 비경화된 고무 조
성물일 수 있다.
[0140] 유리하게는, 본원에 기술된 바와 같은 고무 조성물은 그를 포함하는 제품의 제조 및 특성을 개선한다.
Claims (1)
- (A) 고무;
(B) 실리카;
(C) 적어도 하나의 히드록시, 시클릭 및/또는 가교된 알콕시 기를 갖는 유기실란; 및
(D) 로진, 이량체화된 로진, 수소화된 로진, 불균등화된 로진, 탈카르복실화된 로진 및 로진 에스테르 중 적어
도 하나로부터 선택된 적어도 하나의 로진 화합물 및 그의 유도체를 포함하는 로진-함유 물질
을 포함하는 고무 조성물.
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---|---|---|---|
KR1020210087468A KR20230006615A (ko) | 2021-07-03 | 2021-07-03 | 산업용 고무 조성물을 위한 첨가제 제조방법 |
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- 2021-07-03 KR KR1020210087468A patent/KR20230006615A/ko unknown
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