KR102521764B1 - Silica masterbatch preparation method and silica masterbatch prepared therefrom - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치는 혼합공정에서 손실이나 비산없이 배합이 가능하여 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감할 수 있고, 실리카 입자 분산이 용이하여 작업 환경 및 제품 품질안정성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치는 연속 제조가 가능하여 공정 비용 절감이 가능하고, 공정 효율성이 우수한 효과가 있다.The silica masterbatch manufacturing method of the present invention and the silica masterbatch prepared therefrom can be mixed without loss or scattering in the mixing process, so that scattered (blown) silica can be reduced, and silica particles are easily dispersed, so that the working environment and It has the effect of improving product quality stability.
In addition, the method for preparing the silica masterbatch of the present invention and the silica masterbatch prepared therefrom can be continuously produced, thereby reducing process costs and providing excellent process efficiency.
Description
본 발명은 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치에 관한 것으로, 고분자의 배합재로 실리카 마스터배치를 사용하는 경우 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감할 수 있고, 정량 배합 및 연속 제조공정이 가능한 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a silica masterbatch and a silica masterbatch prepared therefrom. When the silica masterbatch is used as a blending material of a polymer, scattering (blown) silica can be reduced, and quantitative blending and continuous production It relates to a processable silica masterbatch manufacturing method and a silica masterbatch prepared therefrom.
일반적으로 실리카는 고무산업 분야에 카본 블랙과 같이 보강성 충전제로 사용되고 있으며, 고무산업의 발전과 함께 그 동안 다양한 실리카 종류가 개발되어 왔다. 특히 고무 산업의 열약한 작업 환경 개선과 품질 관리 및 향상을 위해 고무에 미리 분산시켜 사용하는 마스터배치가 널리 보급되었고 이로써 고무산업의 작업 환경이 획기적으로 개선되게 되었다. 그러나 실리카는 지금까지도 실리카의 벌크 구조와 표면의 화학적 특성 때문에 마스터배치가 상업화되지 못하고 있다. 또한, 기존 형태와 같이 고농도 실리카 마스터배치를 제조하면, 실리카의 입자 간격이 좁아져서 벌크 형태의 흰색이 거의 반투명한 형태로 변하게 되며 이렇게 제조된 실리카 마스터 배치는 고분자용 배합제로 사용할 때 분산이 잘 되지 않는 단점이 있다.In general, silica is used as a reinforcing filler such as carbon black in the rubber industry, and various types of silica have been developed along with the development of the rubber industry. In particular, in order to improve the poor working environment of the rubber industry and to manage and improve quality, masterbatch used by pre-dispersing in rubber has been widely spread, thereby dramatically improving the working environment of the rubber industry. However, silica has not yet been commercialized as a masterbatch due to the bulk structure and surface chemical properties of silica. In addition, when a high-concentration silica masterbatch is prepared as in the conventional form, the spacing between the silica particles is narrowed, so that the white color in the bulk form becomes almost translucent, and the silica masterbatch prepared in this way is not well dispersed when used as a polymer compounding agent There are downsides to not having
이에 실리카를 마스터배치가 아닌 분말(powder)또는 과립상(granule)으로 사용하는 고무 컴파운드 제조업체에서는 실리카의 비산으로 인하여 실리카를 제품에 적용 시 분진발생으로 인한 환경문제, 제품의 품질안정성, 작업자들의 질병발생 등과 같은 매우 심각한 문제를 유발시키고 있다. 이와 같은 실리카 비산 문제를 해결하기 위해 실리카 제조업체들과 여러 연구기관에서도 노력하고 있으며, 이를 개선할 수 있는 실리카 마스터배치의 개발이 시급한 상황이다.Accordingly, rubber compound manufacturers that use silica in the form of powder or granules rather than master batches have environmental problems due to dust generation when silica is applied to products due to scattering of silica, product quality stability, and worker's disease. causing very serious problems such as In order to solve the problem of silica scattering, silica manufacturers and various research institutes are also making efforts, and it is urgent to develop a silica masterbatch that can improve this.
이에 본 발명의 발명자들은 “실리카 마스터배치와 이의 제조방법(10-2003-0031237)”을 통해 건식 실리카 마스터배치 제조방법을 제공하여 상술한 문제점을 해결하고자 하였다. 그러나 이 경우 제조공정이 길어서 생산비용이 많이 들고 고무의 배합제 사용시 일부 분산되지 않는 알갱이들이 나타나는 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 발명자들은 이후 “라텍스 바인딩된 저비산 실리카 조성물과 이의 제조방법(10-2006-0022690)”을 제공함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 그러나, 이 경우 배합 시 분산이 용이한 반면 연속 제조공정이 불가능하여 배치 공정을 추가 수행하여야 하여 공정 효율성이 떨어지고, 교반 수행 시 바인더의 수분이 실리카에 급속히 흡착되어 바인더의 기능을 원활히 수행하지 못하여 정량 배합이 불가능한 한계점이 있었다.Accordingly, the inventors of the present invention tried to solve the above-mentioned problems by providing a method for manufacturing a dry silica masterbatch through "Silica masterbatch and its manufacturing method (10-2003-0031237)". However, in this case, the manufacturing process is long, so the production cost is high, and there is a problem in that some undispersed grains appear when the rubber compounding agent is used. Accordingly, the inventors of the present invention tried to solve these problems by providing a "latex-bound low-flying silica composition and a method for producing the same (10-2006-0022690)". However, in this case, while dispersion is easy during mixing, a continuous manufacturing process is not possible, so a batch process must be additionally performed, resulting in a decrease in process efficiency. There was a limit where mixing was impossible.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감할 수 있고, 이와 동시에 정량 배합 및 연속 제조공정이 가능한 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for preparing a silica masterbatch capable of reducing scattered (blown) silica and at the same time quantitatively blending and continuous manufacturing process, and a silica masterbatch prepared therefrom.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 실리카 혼합액 및 바인더 용액을 혼합부에서 혼합하여 실리카 마스터배치 조성물을 얻는 단계; (2) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 이송부를 통해 침전조로 이송하는 단계; (3) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 응집물로부터 실리카 마스터배치를 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 바인더 용액은 라텍스 함유 바인더 용액 또는 고분자 에멀젼인 실리카 마스터배치 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention (1) obtaining a silica master batch composition by mixing the silica mixture solution and the binder solution in a mixing unit; (2) transferring the silica masterbatch composition to a settling tank through a transfer unit; (3) forming aggregates by injecting a coagulant into the transfer part while transferring the silica masterbatch composition to the precipitation bath; and (4) obtaining a silica masterbatch from the aggregate, wherein the binder solution is a latex-containing binder solution or a polymer emulsion.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계 이전에 실리카 100 중량부에 대하여 물 200 ~ 400 중량부를 혼합하여 실리카 혼합액을 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a silica mixture may be prepared by mixing 200 to 400 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of silica before step (1).
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계에서 실리카 혼합액 중 실리카 100 중량부에 대하여 바인더 용액을 바인더 용액 중 고형분을 기준으로 하여 10 ~ 70 중량부로 혼합할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in step (1), 10 to 70 parts by weight of the binder solution based on the solid content of the binder solution may be mixed with 100 parts by weight of silica in the silica mixture.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 상기 라텍스는 천연고무(NR) 라텍스, 스티렌-부타디엔고무(SBR) 라텍스 및 니트릴계고무(NBR) 라텍스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the latex may be at least one selected from the group consisting of natural rubber (NR) latex, styrene-butadiene rubber (SBR) latex, and nitrile-based rubber (NBR) latex.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 에멀젼은 폴리우레탄(PU) 에멀젼, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 에멀젼 및 폴리비닐알코올(PVA) 에멀젼으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer emulsion may be at least one selected from the group consisting of polyurethane (PU) emulsion, ethylene vinyl acetate (EVA) emulsion and polyvinyl alcohol (PVA) emulsion.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 응고제는 황산 마그네슘, 황산 알루미늄, 시트르산(C6H8O7) 및 락트산(C3H6O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the coagulant may be at least one selected from the group consisting of magnesium sulfate, aluminum sulfate, citric acid (C 6 H 8 O 7 ), and lactic acid (C 3 H 6 O 3 ).
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 실리카 혼합액에 포함되는 실리카는 오일 또는 왁스로 0.1 ~ 5중량% 코팅된 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the silica contained in the silica mixture may be coated with oil or wax in an amount of 0.1 to 5% by weight.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 실리카 혼합액은 계면활성제(유화제), 전분 올리고머, 녹는점이 30℃ 이하인 알코올 및 아크릴계 증점제를 단독 또는 혼용한 첨가제를 더 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the silica mixture may further include a surfactant (emulsifier), a starch oligomer, an alcohol having a melting point of 30° C. or less, and an acrylic thickener alone or in combination.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (4) 단계는 상기 응집물을 망(sieve) 구조의 벨트에서 건조하거나 원심분리 후 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the step (4), the silica masterbatch may be obtained by drying the agglomerates on a belt having a sieve structure or performing drying after centrifugation.
또한, 본 발명은 상술한 어느 하나의 실리카 마스터배치 제조방법으로부터 제조된 실리카 마스터배치를 제공한다.In addition, the present invention provides a silica masterbatch prepared from any one of the above-described silica masterbatch manufacturing methods.
본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치는 혼합공정에서 손실이나 비산없이 배합이 가능하여 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감할 수 있고, 실리카 입자 분산이 용이하여 작업 환경 및 제품 품질안정성을 향상시키는 효과가 있다.The silica masterbatch manufacturing method of the present invention and the silica masterbatch prepared therefrom can be mixed without loss or scattering in the mixing process, so that scattered (blown) silica can be reduced, and silica particles are easily dispersed, so that the working environment and It has the effect of improving product quality stability.
또한, 본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법 및 이로부터 제조된 실리카 마스터배치는 연속 제조가 가능하여 공정 비용 절감이 가능하고, 공정 효율성이 우수한 효과가 있다.In addition, the method for preparing the silica masterbatch of the present invention and the silica masterbatch prepared therefrom can be continuously produced, thereby reducing process costs and providing excellent process efficiency.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정 흐름도이다.
도 2는 종래의 실리카 마스터배치 외관 이미지이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실리카 마스터배치 외관 이미지이다.1 is a process flow diagram according to one preferred embodiment of the present invention.
2 is an external image of a conventional silica masterbatch.
3 is an external image of a silica masterbatch according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
먼저, 본 발명의 명세서에 사용되는 용어에 대하여 간략히 설명한다. First, the terms used in the specification of the present invention will be briefly described.
용어 '어느 하나 이상'이란 의미는 '해당 군으로부터 선택되는 어느 하나' 및 '해당 군으로부터 선택되는 둘 이상을 혼합한 것'을 모두 포함하는 의미이다.The term 'any one or more' means to include both 'any one selected from the corresponding group' and 'a mixture of two or more selected from the corresponding group'.
상술한 바와 같이 기존에는 실리카를 제품에 적용 시 실리칸 비산에 따른 분진발생으로 인한 환경문제, 제품의 품질안정성, 작업자들의 질병발생 등과 같은 어려움이 있었다. 이에 본 발명의 발명자들은 "실리카 마스터배치와 이의 제조방법(10-2003-0031237)" 및 "라텍스 바인딩된 저비산 실리카 조성물과 이의 제조방법(10-2006-0022690)"을 제공하여 실리카 비산을 저감하고자 하였으나 여전히 고무의 배합제 사용시 일부 분산되지 않는 알갱이들이 나타나고, 연속 제조공정이 불가능하여 배치 공정을 추가 수행하여야 하여 공정 효율성이 떨어지며, 실리카 마스터배치를 교반으로 제조할 때, 바인더(라텍스)의 수분이 실리카에 급속히 흡착되어 필름이 형성되는 경우도 있어 균일한 마스터배치를 제조가 원활하지 못했고 이후 수분을 제거하는데 많은 에너지가 소모되는 한계점이 있었다.As described above, in the past, when applying silica to a product, there were difficulties such as environmental problems due to dust generation due to scattering of silica, product quality stability, and disease occurrence of workers. Accordingly, the inventors of the present invention provide "silica masterbatch and manufacturing method thereof (10-2003-0031237)" and "latex-bound low-flying silica composition and manufacturing method thereof (10-2006-0022690)" to reduce silica scattering. However, some undispersed grains appear when using a rubber compounding agent, and a continuous manufacturing process is impossible, so a batch process must be additionally performed, resulting in a decrease in process efficiency. In some cases, the silica is rapidly adsorbed to form a film, so it was difficult to manufacture a uniform masterbatch, and thereafter, there was a limitation in that a lot of energy was consumed to remove moisture.
이에 본 발명은 (1) 실리카 혼합액 및 바인더 용액을 혼합부에서 혼합하여 실리카 마스터배치 조성물을 얻는 단계; (2) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 이송부를 통해 침전조로 이송하는 단계; (3) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 응집물로부터 실리카 마스터배치를 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 바인더 용액은 라텍스 함유 바인더 용액 또는 고분자 에멀젼인 실리카 마스터배치 제조방법을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하고자 하였다.Accordingly, the present invention provides (1) obtaining a silica masterbatch composition by mixing the silica mixture and the binder solution in a mixing unit; (2) transferring the silica masterbatch composition to a settling tank through a transfer unit; (3) forming aggregates by injecting a coagulant into the transfer part while transferring the silica masterbatch composition to the precipitation bath; And (4) obtaining a silica masterbatch from the aggregate; the binder solution is a latex-containing binder solution or a polymer emulsion to provide a method for preparing a silica masterbatch to seek a solution to the above-mentioned limitations.
이에 따라 본 발명은 혼합공정에서 손실이나 비산없이 배합이 가능하여 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감할 수 있고, 실리카 입자 분산이 용이하여 작업 환경 및 제품 품질안정성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 연속 제조가 가능하여 공정 비용 절감이 가능하고, 공정 효율성이 우수한 효과가 있다.Accordingly, the present invention can be blended without loss or scattering in the mixing process to reduce scattered (blown and scattered) silica, and has the effect of improving the working environment and product quality stability because silica particles are easily dispersed. In addition, since continuous manufacturing is possible, process cost reduction is possible, and process efficiency is excellent.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명은 실리카 혼합액 및 바인더 용액을 혼합부에서 혼합하여 실리카 마스터배치 조성물을 얻는 단계(S1), 상기 실리카 마스터배치 조성물을 이송부를 통해 침전조로 이송하는 단계(S2), 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하는 단계(S3) 및 상기 응집물로부터 실리카 마스터배치를 수득하는 단계(S4)를 포함하여 수행된다. 1 is a process flow diagram according to one preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the present invention is a step (S1) of obtaining a silica masterbatch composition by mixing a silica mixture and a binder solution in a mixing unit, transferring the silica masterbatch composition to a settling tank through a transfer unit (S2), In the course of transferring the silica masterbatch composition to the precipitation tank, a coagulant is introduced into the transfer unit to form aggregates (S3) and a silica masterbatch is obtained from the aggregates (S4).
먼저, (1) 실리카 혼합액 및 바인더 용액을 혼합부에서 혼합하여 실리카 마스터배치 조성물을 얻는 단계(S1)에 대하여 설명한다.First, (1) a step (S1) of obtaining a silica masterbatch composition by mixing a silica mixture and a binder solution in a mixing section will be described.
상기 (1) 단계를 통해 실리카 혼합액 및 바인더 용액을 혼합하여 균일하게 교반함으로써 실리카 마스터배치 조성물을 제조할 수 있다. A silica masterbatch composition can be prepared by mixing and uniformly stirring the silica mixture solution and the binder solution through the step (1).
실리카 혼합액은 실리카를 포함하는 혼합 용액으로, 본 발명의 바람직한 일시시예에 따르면 실리카 및 물을 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 각종 첨가제들을 더 포함할 수도 있다. The silica mixed solution is a mixed solution containing silica, and may include silica and water according to a preferred embodiment of the present invention. In some cases, various additives may be further included.
또한, 실리카 혼합액에 포함되는 실리카 및 물의 함량은 실리카의 오일 흡유량에 따라 적절한 범위일 수 있으며, 바람직하게는 실리카의 흡유량 보다 실리카 혼합액에 포함되는 물의 함량이 많을 수 있다. 보다 바람직하게는 실리카 혼합액은 실리카 100 중량부에 대하여 물 200 ~ 400 중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 실리카 혼합액은 실리카 100 중량부에 대하여 물 250 ~ 350 중량부를 포함할 수 있다.In addition, the contents of silica and water included in the silica mixture may be in an appropriate range according to the oil absorption of silica, and preferably, the content of water included in the silica mixture may be greater than the oil absorption of silica. More preferably, the silica mixture may include 200 to 400 parts by weight of water based on 100 parts by weight of silica. More preferably, the silica mixture may include 250 to 350 parts by weight of water based on 100 parts by weight of silica.
실리카 혼합액에 포함되는 실리카 및 물의 함량이 상기 범위 내인 경우에는 실리카 혼합액이 유동성을 가질 수 있어 제조공정 수행이 용이한 효과가 있다.When the contents of silica and water included in the silica mixture are within the above range, the silica mixture may have fluidity, thereby facilitating the manufacturing process.
만일 상기 범위 미만으로 실리카 혼합액이 물을 포함하는 경우에는 유동성이 낮아 교반이 균일하게 수행되기 어렵고, 배관을 통한 이송이 어려운 문제점이 발생할 수 있다. If the silica mixture contains water less than the above range, fluidity is low, and it is difficult to uniformly perform agitation and transfer through a pipe may be difficult.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 실리카 혼합액에 포함되는 실리카는 오일 또는 왁스로 0.1 ~ 5 중량% 코팅된 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.2 ~ 1 중량%로 코팅된 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.3 ~ 0.5 중량%로 코팅된 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the silica contained in the silica mixture may be coated with oil or wax in an amount of 0.1 to 5% by weight. More preferably, it may be coated with 0.2 to 1% by weight, and more preferably, it may be coated with 0.3 to 0.5% by weight.
이와 같이 실리카의 표면을 코팅하여 표면 처리함으로써 본 발명은 마스터배치를 배합제로 사용할 때 분산성을 개선시키는 효과가 있으며, 바인더 용액으로 사용하는 라텍스 함유 바인더 용액 또는 고분자 에멀젼의 수분이 실리카로 급히 흡수되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 실리카 마스터배치를 건조할 때에 발수효과로 건조 시간을 단축시킬 수 있어 건조 효율을 향상시키는 효과가 있다.By coating and treating the surface of the silica as described above, the present invention has the effect of improving the dispersibility when the masterbatch is used as a compounding agent, and the moisture of the latex-containing binder solution or polymer emulsion used as the binder solution is rapidly absorbed into the silica. It has the effect of preventing this. In addition, when drying the silica masterbatch, the drying time can be shortened due to the water repellent effect, thereby improving the drying efficiency.
한편, 경우에 따라서 상기 실리카 혼합액은 해당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in some cases, the silica mixture may further include various additives commonly used in the related art.
바람직하게는 상기 실리카 혼합액은 계면활성제(유화제), 전분 올리고머, 녹는점이 30℃ 이하인 알코올 및 아크릴계 증점제를 단독 또는 혼용한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 상기 실리카 혼합액 100 중량부에 대하여 2.5 ~ 15 중량부로 포함될 수 있다.Preferably, the silica mixture may further include a surfactant (emulsifier), a starch oligomer, an alcohol having a melting point of 30° C. or less, and an acrylic thickener alone or in combination. In addition, the additive may be included in an amount of 2.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica mixture.
계면활성제는 실리카의 균일한 코팅을 수행할 수 있으며 실리카를 보강하는 기능을 수행할 수 있다. 계면활성화제로는 음이온계인 다이옥틸소듐 술포숙신네이트(Dioctyl sodium sulfosuccinate), 벤조펜논(Benzophenone-9), 양이온계인 라울알코니움 글로라이드(Lauralkonium chloride), 스테아랄코니움 글로라이드(Stearalkonium chloride), 비이온계인 코카마이드 엠이에이(Cocamide MEA), 개질된 코카마이드 디이에이(Modified cocamide DEA) 등을 사용할 수 있다.The surfactant can perform a uniform coating of silica and can perform the function of reinforcing the silica. As surfactants, anionic dioctyl sodium sulfosuccinate, benzophenone-9, cationic laurelkonium chloride, stearalkonium chloride, Nonionic Cocamide MEA, modified cocamide DEA, and the like can be used.
증점제는 액체의 점성을 증가시키는 물질로, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.A thickener is a material that increases the viscosity of a liquid, and those commonly used in the art may be used.
바인더 용액은 실리카를 골고루 분산시켜 실리카 마스터배치를 제조할 수 있도록 하는 중간 매체로, 본 발명은 라텍스 함유 바인더 용액 또는 고분자 에멀젼을 바인더 용액으로 사용한다. The binder solution is an intermediate medium for uniformly dispersing silica to prepare a silica masterbatch, and in the present invention, a latex-containing binder solution or a polymer emulsion is used as the binder solution.
라텍스 함유 바인더 용액이란 라텍스를 함유하는 용액을 의미하며, 라텍스의 함량 범위는 실리카를 골고루 분산시킬 수 있되 실리카를 바인딩하여 실리카 마스터배치를 제조할 수 있을 정도로 적절하게 선택될 수 있다.The latex-containing binder solution refers to a solution containing latex, and the content range of the latex can be appropriately selected to the extent that the silica can be evenly dispersed and the silica can be bound to prepare a silica masterbatch.
바람직하게는 상기 라텍스 함유 바인더 용액은 라텍스를 40 ~ 60 중량% 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 라텍스를 45 ~ 55 중량% 포함할 수 있다. 이 때, 라텍스를 상기 범위의 중량% 포함한다는 의미는 수분이 제거되어 완전히 건조된 라텍스 고형분을 상기 범위의 중량%로 포함한다는 의미이다.Preferably, the latex-containing binder solution may include 40 to 60% by weight of latex, more preferably 45 to 55% by weight of latex. At this time, the meaning of including the latex in weight% of the above range means that the moisture is removed and completely dried latex solids are included in the weight% of the above range.
이 경우 후술하는 원심분리 공정에서 물과의 분리 시간을 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있으며, 실리카 마스터배치를 고분자에 적용할 때 비산되는 실리카를 현저히 감소시키는 효과가 있다. In this case, process efficiency can be improved by reducing the separation time with water in the centrifugal separation process described later, and when the silica masterbatch is applied to the polymer, scattering of silica is significantly reduced.
만일 라텍스 함유 바인더 용액이 상기 범위 미만으로 라텍스를 함유하는 경우에는 실리카 마스터배치를 배합제로 사용할 때 비산되는 실리카가 발생할 수 있다. 또한, 마일 라텍스 함유 바인더 용액이 상기 범위를 초과하여 라텍스를 함유하는 경우에는 실리카 비산을 감소시키는 효과가 있지만 실리카 농도가 떨어져 상대적으로 실리카 마스터 배치 사용량을 높여서 배합을 설계함으로써 배합비용이 많이 드는 되는 문제점이 발생할 수 있다. If the latex-containing binder solution contains latex less than the above range, scattering of silica may occur when the silica masterbatch is used as a compounding agent. In addition, when the mile latex-containing binder solution contains latex in excess of the above range, it has the effect of reducing silica scattering, but the silica concentration is low and the amount of silica master batch is relatively increased to design the formulation, resulting in high mixing costs. this can happen
또한, 상기 라텍스는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 종류를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 천연고무(NR) 라텍스, 스티렌-부타디엔고무(SBR) 라텍스 및 니트릴계고무(NBR) 라텍스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. In addition, the latex may be a kind commonly used in the art, but preferably selected from the group consisting of natural rubber (NR) latex, styrene-butadiene rubber (SBR) latex and nitrile rubber (NBR) latex can be one or more of the
고분자 에멀젼은 고분자 물질을 포함하며, 적어도 두가지의 섞이지 않는 액상들로 이루어져 있으면서, 그 중 한가지 액상은 다른 액상 중에 분산되어 있는 열역학적으로 불안정한 계를 의미한다. 고분자 에멀젼의 함량 범위는 실리카를 골고루 분산시킬 수 있되 라텍스와 동일한 고형분 범위로 실리카를 바인딩하여 실리카 마스터배치를 제조할 수 있을 정도로 적절하게 선택될 수 있다.A polymer emulsion includes a polymer material and is composed of at least two immiscible liquid phases, one of which is a thermodynamically unstable system dispersed in another liquid phase. The content range of the polymer emulsion may be appropriately selected to the extent that the silica masterbatch can be prepared by binding the silica in the same solid content range as latex while uniformly dispersing the silica.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 에멀젼은 폴리우레탄(PU) 에멀젼, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 에멀젼 및 폴리비닐알코올(PVA) 에멀젼으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 이 때, 상기 고분자 에멀젼은 수분산형으로 비이온성은 제외한 것임이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer emulsion may be at least one selected from the group consisting of polyurethane (PU) emulsion, ethylene vinyl acetate (EVA) emulsion and polyvinyl alcohol (PVA) emulsion. At this time, it is preferable that the polymer emulsion is a water dispersion type and excludes nonionic properties.
만일 비이온성 에멀젼을 바인더로 사용할 경우 에멀젼을 파괴시켜서 실리카를 바인딩하기가 어렵기 때문에 물을 분리하는데 망이나 원심분리기를 사용할 수가 없어서 건조로 물 제거하는데 많은 비용이 발생할 수 있다.If a nonionic emulsion is used as a binder, it is difficult to bind silica by breaking the emulsion, so a net or centrifugal separator cannot be used to separate water, and a lot of cost may be incurred in removing water by drying.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 (1) 단계에서 실리카 혼합액 중 실리카 100 중량부에 대하여 바인더 용액을 바인더 용액 중 고형분을 기준으로 하여 10 ~ 70 중량부로 혼합할 수 있다. 보다 바람직하게는 11 ~ 50 중량부로 혼합할 수 있다. 이 경우 실리카를 골고루 분산시킬 수 있어 정량 배합이 가능하여 물성을 전반적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, in step (1), 10 to 70 parts by weight of the binder solution based on the solid content of the binder solution may be mixed with 100 parts by weight of silica in the silica mixture. More preferably, it can be mixed in 11 to 50 parts by weight. In this case, since silica can be evenly dispersed, quantitative mixing is possible, and thus, physical properties can be improved overall.
한편, 상기 (1) 단계 이전에 실리카 100 중량부에 대하여 물 200 ~ 400 중량부를 혼합하여 실리카 혼합액을 제조하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to prepare a silica mixture solution by mixing 200 to 400 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of silica before step (1).
이와 같이 실리카 혼합액과 바인더 용액을 혼합하기 이전에 실리카 혼합액을 먼저 제조하는 경우 후술하는 바인딩(응집) 공정이 효과적으로 수행될 수 있는 효과가 있다.In this way, when the silica mixture solution is first prepared before mixing the silica mixture solution and the binder solution, the binding (aggregation) process described later can be effectively performed.
만일 실리카 혼합액을 선 제조하지 않고 실리카, 물, 바인더 용액을 동시에 첨가하여 혼합하는 경우에는 물이 급속히 흡착되어 실리카 필름(막)이 형성됨으로써 바인더 용액의 응집을 저해하는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 실리카 혼합액을 선 제조한 후 이를 바인더 용액과 혼합하여 실리카 마스터배치 조성물을 제조하여야만 연속 제조공정이 가능하여 공정 효율성이 우수하고, 교반 수행 시 입자 분산이 용이하고 정량 배합이 가능하여 제품 품질을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다. If silica, water, and a binder solution are simultaneously added and mixed without pre-preparation of the silica mixture, water is rapidly adsorbed to form a silica film (film), which may cause a problem of inhibiting aggregation of the binder solution. Therefore, in the present invention, a silica masterbatch composition must be prepared by preparing a silica mixture solution in advance and then mixing it with a binder solution so that a continuous manufacturing process is possible, resulting in excellent process efficiency, easy particle dispersion during stirring, and quantitative mixing. The effect of improving product quality can be achieved.
한편, 상술한 바와 같이 바인더 용액이 혼합되는 함량 범위는 바인더 용액의 농도, 즉 고형분의 함량에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 상술한 라텍스 함유 바인더 용액의 농도에 따라 실리카 혼합액에 혼합되는 바인더 용액의 함량이 결정될 수 있다. 예를 들어, 실리카 혼합액 중 실리카 100 중량부에 대하여 고형분 함량이 50중량%인 라텍스 함유 바인더 용액을 혼합하는 경우, 실리카 100 중량부에 대하여 50 중량부의 라텍스 고형분이 혼합될 수 있다. 또한, 실리카 혼합액 중 실리카 100 중량부에 대하여 고형분 함량이 70중량%인 라텍스 함유 바인더 용액을 혼합하는 경우, 실리카 100 중량부에 대하여 70 중량부의 라텍스 고형분이 혼합될 수 있다.Meanwhile, as described above, the content range in which the binder solution is mixed may be determined according to the concentration of the binder solution, that is, the solid content. Therefore, the content of the binder solution mixed with the silica mixture may be determined according to the concentration of the above-described latex-containing binder solution. For example, when a latex-containing binder solution having a solid content of 50% by weight with respect to 100 parts by weight of silica in the silica mixture is mixed, 50 parts by weight of latex solids may be mixed with respect to 100 parts by weight of silica. In addition, when a latex-containing binder solution having a solid content of 70% by weight with respect to 100 parts by weight of silica in the silica mixture is mixed, 70 parts by weight of latex solids may be mixed with respect to 100 parts by weight of silica.
상기 (1) 단계의 실리카 혼합액 및 바인더 용액의 혼합은 혼합부에서 수행될 수 있다. 이 때, 혼합부는 탱크 또는 용액조일 수 있다. Mixing of the silica mixture solution and the binder solution in step (1) may be performed in a mixing unit. At this time, the mixing unit may be a tank or a solution bath.
또한, 상기 혼합은 적절한 유동성을 유지하면서 혼합부 내에서 교반기를 통해 수행될 수 있다. In addition, the mixing may be performed through a stirrer in the mixing unit while maintaining appropriate fluidity.
이 때 교반기로는 고속교반기를 사용할 수 있으며, 고속교반기의 교반속도는 200~500rpm, 교반시간은 60~300초인 것이 바람직하다. 교반속도 또는 교반시간이 상기 범위를 초과할 경우에는 실리카가 교반기 벽 쪽에 치우치는 현상이 나타나 균일한 바인딩이 힘들고 바인딩 된 실리카가 오히려 떨어질 우려가 있고, 그리고 교반속도 또는 교반시간이 상기 범위 미만이 될 경우에는 실리카가 바인더인 라텍스나 에멀젼과 접촉할 수 있는 부분이 줄어들게 될 우려가 있다.At this time, a high-speed stirrer may be used as the stirrer, and the stirring speed of the high-speed stirrer is preferably 200 to 500 rpm and the stirring time is 60 to 300 seconds. If the stirring speed or stirring time exceeds the above range, the silica tends to lean toward the wall of the stirrer, making uniform binding difficult and there is a risk that the bound silica may rather fall off, and the stirring speed or stirring time is less than the above range There is a concern that the part where silica can come into contact with latex or emulsion, which is a binder, will be reduced.
다음으로, (2) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 이송부를 통해 침전조로 이송하는 단계(S2)에 대하여 설명한다.Next, (2) the step (S2) of transferring the silica masterbatch composition to the sedimentation tank through the transfer unit will be described.
상기 (2) 단계를 통해 실리카 마스터배치 조성물을 침전 및 분리를 수행하는 침전조로 이송할 수 있다. Through the step (2), the silica masterbatch composition may be transferred to a settling tank where precipitation and separation are performed.
다음으로, (3) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하는 단계(S3)에 대하여 설명한다.Next, (3) the step (S3) of forming agglomerates by introducing a coagulant into the conveying unit while transferring the silica masterbatch composition to the precipitation bath will be described.
상기 (3) 단계를 통해 이송부 내에서 투입된 응집물에 의하여 실리카 마스터배치 조성물을 응집시켜 응집물을 형성할 수 있게 된다. 이와 같이 이송부 내에서 응집물을 형성하는 경우에는 실리카와 라텍스 혼합물의 탱크조에서 투입할 때 교반기에 응집물이 달라붙어 뭉치는 문제점을 방지할 수 있고, 실리카가 골고루 모두 바인딩되어 고함량의 균일한 품질을 가지는 실리카 마스터배치를 제공할 수 있는 효과가 있다.Through the step (3), the silica masterbatch composition is agglomerated by the agglomerates introduced into the transfer unit to form agglomerates. In this way, in the case of forming agglomerates in the conveying unit, it is possible to prevent the problem of agglomerates sticking to the stirrer when the silica and latex mixture is added from the tank tank, and the silica is evenly bound to provide uniform quality of high content. Eggplant has the effect of providing a silica masterbatch.
만일 이송부가 아닌 탱크 또는 용액조로 이루어진 혼합부 내에서 응고제를 투입하여 응집을 수행하는 경우에는 혼합부 내의 교반기에 응집물이 달라붙어 뭉치는 등의 어려움이 발생하여 균일한 품질의 실리카 마스터배치를 제조할 수 없는 문제점이 발생할 수 있고, 실리카의 일부가 바인더에 의하여 바인딩되지 못하여 고함량의 응집물을 형성하지 못하여 정량의 실리카 마스터배치를 제조하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다. If the coagulant is added in the mixing section consisting of a tank or solution tank instead of the conveying section to perform agglomeration, difficulties such as sticking of the coagulant to the stirrer in the mixing section and clumping occur, making it impossible to manufacture a silica masterbatch of uniform quality. There may be problems that cannot be solved, and some of the silica may not be bound by the binder, so that a high content of aggregate may not be formed, and thus it may be difficult to prepare a silica masterbatch in a quantitative amount.
즉, 본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법은 반드시 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하여야만 이송배관이 막히는 문제점을 방지할 수 있고, 실리카가 골고루 모두 바인딩되어 고함량의 균일한 품질을 가지는 실리카 마스터배치를 제공할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.That is, in the method for preparing the silica masterbatch of the present invention, a coagulant must be added to the transfer unit during transfer of the silica masterbatch composition to the precipitation tank to form agglomerates to prevent clogging of the transfer piping, and silica is uniformly distributed throughout the composition. It is possible to achieve the effect of providing a silica masterbatch having a high content and uniform quality by being bound.
응고제는 실리카, 바인더, 기타 첨가제 등을 포함하는 실리카 마스터배치 조성물의 응집을 발생시키는 제제로, 해당 기술 분야에서 통상적으로 pH를 조절하여 응집을 발생시키는 제제를 다양하게 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 응고제는 황산 마그네슘, 황산 알루미늄, 시트르산(C6H8O7) 및 락트산(C3H6O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The coagulant is an agent that causes aggregation of the silica masterbatch composition including silica, a binder, and other additives, and various agents that cause aggregation by adjusting pH commonly in the art may be used. Preferably, the coagulant may be at least one selected from the group consisting of magnesium sulfate, aluminum sulfate, citric acid (C 6 H 8 O 7 ), and lactic acid (C 3 H 6 O 3 ).
이 경우 실리카 마스터배치 조성물의 응집을 빠른 속도로 수행할 수 있어, 이송 배관 내에서 응집물을 형성할 수 있게 되어 실리카와 고무라텍스 또는 고분자 에멀젼 혼합물에서 물을 분리하여 실리카 마스터배치를 빨리 형성할 수 있고, 실리카가 골고루 바인딩되어 고함량의 균일한 품질을 가지는 실리카 마스터배치를 제공할 수 있다.In this case, the aggregation of the silica masterbatch composition can be performed at a high speed, so that agglomerates can be formed in the transfer pipe, so that water can be separated from the silica and rubber latex or polymer emulsion mixture to quickly form a silica masterbatch, , it is possible to provide a silica masterbatch having a high content and uniform quality in which the silica is evenly bound.
다음으로, (4) 상기 응집물로부터 실리카 마스터배치를 수득하는 단계(S4)에 대하여 설명한다.Next, step (4) of obtaining a silica masterbatch from the aggregate (S4) will be described.
상기 (4) 단계는 상기 응집물을 원심분리 후 건조하여 실리카 마스터배치를 수득하는 것을 특징으로 하는 실리카 마스터배치 제조방법.The step (4) is a silica masterbatch manufacturing method, characterized in that to obtain a silica masterbatch by drying the aggregate after centrifugation.
나아가, 본 발명은 상술한 어느 하나의 실리카 마스터배치 제조방법으로부터 제조된 실리카 마스터배치를 제공한다. Furthermore, the present invention provides a silica masterbatch prepared from any one of the above-described silica masterbatch manufacturing methods.
이를 통해 본 발명은 비산(날려서 흩어지는) 실리카를 저감하여 작업 환경 및 제품 품질안정성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 연속 제조공정이 가능하여 공정 효율성이 우수하고, 교반 수행 시 입자 분산이 용이하며 바인더 기능을 수행할 수 있어 정량 배합이 가능한 효과가 있다Through this, the present invention has the effect of improving the working environment and product quality stability by reducing scattered (scattered) silica. In addition, a continuous manufacturing process is possible, resulting in excellent process efficiency, easy particle dispersion during stirring, and a binder function, enabling quantitative mixing.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
실시예 1Example 1
실리카 60 중량부에 물 180 중량부를 유동성을 가지도록 탱크 내에서 혼합 교반하여 실리카 혼합액을 제조하였다. 이후 1차 탱크 내에 상기 실리카 혼합액 및 고형분 50 중량%의 NBR 라텍스 바인더 용액을 80 중량부를 첨가하여 4분동안 교반하여 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 혼합 조성물을 이송 배관을 통해 이송시키는 도중에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하였다. 이후 상기 실리카는 바인더 용액과 분리 침전되어 물과 분리된다. 물과 분리된 젖은 실리카 마스터배치를 수득한 후 원심분리기를 통해 1차 수분 제거를 수행하였다. 이후 터널식 오븐 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득하였다.A silica mixture solution was prepared by mixing and stirring 60 parts by weight of silica and 180 parts by weight of water in a tank to have fluidity. Thereafter, 80 parts by weight of the silica mixture and a NBR latex binder solution having a solid content of 50% by weight were added to the primary tank and stirred for 4 minutes to prepare a mixed composition. While the mixed composition was being transferred through a transfer pipe, a coagulant was added to form agglomerates. Thereafter, the silica is precipitated separately from the binder solution and separated from water. After obtaining a wet silica masterbatch separated from water, primary water removal was performed through a centrifugal separator. Thereafter, tunnel-type oven drying was performed to obtain a silica masterbatch.
실시예 2Example 2
실리카 70 중량부에 물 210 중량부를 유동성을 가지도록 탱크 내에서 혼합 교반하여 실리카 혼합액을 제조하였다. 이후 1차 탱크 내에 상기 실리카 혼합액 및 50 중량%의 NR 라텍스 바인더 용액을 60 중량부를 첨가하여 2분동안 교반하고, 2차 탱크로 이송하여 2분동안 추가 교반을 수행하여 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 혼합 조성물을 이송 배관을 통해 이송시키는 도중에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하였다. 이후 상기 실리카는 바인더 용액과 분리 침전되어 물과 분리된다. 물과 분리된 젖은 실리카 마스터배치를 수득한 후 원심분리기를 통해 1차 수분 제거를 수행하였다. 이후 터널식 오븐 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득하였다.A silica mixture was prepared by mixing and stirring 70 parts by weight of silica and 210 parts by weight of water in a tank to have fluidity. Thereafter, 60 parts by weight of the silica mixture and a 50% by weight NR latex binder solution were added to the first tank, stirred for 2 minutes, transferred to the second tank, and further stirred for 2 minutes to prepare a mixed composition. While the mixed composition was being transferred through a transfer pipe, a coagulant was added to form agglomerates. Thereafter, the silica is precipitated separately from the binder solution and separated from water. After obtaining a wet silica masterbatch separated from water, primary water removal was performed through a centrifugal separator. Thereafter, tunnel-type oven drying was performed to obtain a silica masterbatch.
실시예 3Example 3
실리카 80 중량부에 물 240 중량부를 유동성을 가지도록 탱크 내에서 혼합 교반하여 실리카 혼합액을 제조하였다. 이후 1차 탱크 내에 상기 실리카 혼합액 및 50 중량%의 SBR 라텍스 바인더 용액을 40 중량부를 첨가하여 2분동안 교반하고, 2차 탱크로 이송하여 2분동안 추가 교반을 수행하여 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 혼합 조성물을 이송 배관을 통해 이송시키는 도중에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하였다. 이후 상기 실리카는 바인더 용액과 분리 침전되어 물과 분리된다. 물과 분리된 젖은 실리카 마스터배치를 수득한 후 원심분리기를 통해 1차 수분 제거를 수행하였다. 이후 터널식 오븐 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득하였다.A silica mixture was prepared by mixing and stirring 80 parts by weight of silica and 240 parts by weight of water in a tank to have fluidity. Thereafter, 40 parts by weight of the silica mixture and 50% by weight of the SBR latex binder solution were added to the first tank, stirred for 2 minutes, transferred to the second tank, and further stirred for 2 minutes to prepare a mixed composition. While the mixed composition was being transferred through a transfer pipe, a coagulant was added to form agglomerates. Thereafter, the silica is precipitated separately from the binder solution and separated from water. After obtaining a wet silica masterbatch separated from water, primary water removal was performed through a centrifugal separator. Thereafter, tunnel-type oven drying was performed to obtain a silica masterbatch.
실시예 4Example 4
실리카 65 중량부에 물 195 중량부를 유동성을 가지도록 탱크 내에서 혼합 교반하여 실리카 혼합액을 제조하였다. 이후 1차 탱크 내에 상기 실리카 혼합액 및 35 중량%의 PU 에멀젼 바인더 용액을 100 중량부를 첨가하여 4분동안 교반을 수행하여 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 혼합 조성물을 이송 배관을 통해 이송시키는 도중에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하였다. 이후 상기 실리카는 바인더 용액과 분리 침전되어 물과 분리된다. 물과 분리된 젖은 실리카 마스터배치를 수득한 후 원심분리기를 통해 1차 수분 제거를 수행하였다. 이후 터널식 오븐 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득하였다.65 parts by weight of silica and 195 parts by weight of water were mixed and stirred in a tank to have fluidity to prepare a silica mixture. Thereafter, 100 parts by weight of the silica mixture and 35% by weight of the PU emulsion binder solution were added to the primary tank and stirred for 4 minutes to prepare a mixed composition. While the mixed composition was being transferred through a transfer pipe, a coagulant was added to form agglomerates. Thereafter, the silica is precipitated separately from the binder solution and separated from water. After obtaining a wet silica masterbatch separated from water, primary water removal was performed through a centrifugal separator. Thereafter, tunnel-type oven drying was performed to obtain a silica masterbatch.
비교예comparative example
실리카 70 중량부에 물 210 중량부를 유동성을 가지도록 탱크 내에서 혼합 교반하여 실리카 혼합액을 제조하였다. 이후 탱크 내에서 상기 실리카 혼합액에 응고제를 투입하여 응집물을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.A silica mixture was prepared by mixing and stirring 70 parts by weight of silica and 210 parts by weight of water in a tank to have fluidity. Thereafter, the same procedure as in Example 1 was performed except that a coagulant was added to the silica mixture in a tank to form aggregates.
실험예 1. 실리카 마스터배치 외관 관측Experimental Example 1. Observation of appearance of silica masterbatch
상기 실시예1 및 비교예를 통해 제조한 실리카 마스터배치의 외관을 관측하였다.The appearance of the silica masterbatch prepared in Example 1 and Comparative Example was observed.
혼합액silica
mixture
5%aluminum sulfate
5%
벌크응집in the tank
bulk agglomeration
NR 라텍스: 말레시아 천연라텍스
SBR 라텍스: 금호석유화학
PU 에멀젼: 신창산업(주) 폴리우레탄 에멀젼, WPU-10, 35%
실리카: 로디아 zeosil 175NBR Latex: Kumho Petrochemical
NR latex: Malaysian natural latex
SBR Latex: Kumho Petrochemical
PU emulsion: Shinchang Industrial Co., Ltd. polyurethane emulsion, WPU-10, 35%
Silica: Rhodia Zeosil 175
표 1을 참조하면, 본 발명의 실리카 마스터배치 제조방법을 통해 제조한 실리카 마스터배치의 경우 실리카와 라텍스의 응집이 원활히 일어나 파우더가 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. 반면, 비교예 1과 같이 이송 배관이 아닌 탱크 내에서 벌크 응집을 발생시키는 경우 파우더가 과량 발생하여 실리카 비산이 과량 발생함을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that in the case of the silica masterbatch prepared through the method for preparing the silica masterbatch of the present invention, aggregation of silica and latex occurs smoothly, and powder is hardly generated. On the other hand, it can be seen that when bulk aggregation occurs in a tank rather than in a transfer pipe as in Comparative Example 1, an excessive amount of powder is generated, resulting in an excessive amount of silica scattering.
이와 관련하여, 도 2는 비교예에 따라 제조한 종래의 실리카 마스터배치 외관 이미지이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 실리카 마스터배치 외관 이미지이다. 구체적으로, 도 2(a) 및 도 3(a)는 랩 스케일 단위로 관측한 실리카 마스터배치의 외관 이미지이고, 도 2(b), 도 2(c), 도 3(b) 및 도 3(c)는 파일럿 스케일 단위로 관측한 실리카 마스터배치의 외관 이미지이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 비교예의 경우 실리카가 충분히 응집되지 못하여 과량의 파우더가 발생하는 문제점이 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 1의 경우 실리카가 충분히 응집되어 파우더가 거의 없음을 알 수 있다. 이를 통해 본 발명은 실리카 비산을 현저히 저감할 수 있음을 알 수 있다.In this regard, FIG. 2 is an external image of a conventional silica masterbatch prepared according to a comparative example, and FIG. 3 is an external image of a silica masterbatch prepared according to Example 1 of the present invention. Specifically, FIGS. 2 (a) and 3 (a) are external images of the silica masterbatch observed on a lab scale basis, and FIGS. 2 (b), 2 (c), 3 (b) and 3 ( c) is an external image of the silica masterbatch observed on a pilot scale basis. Referring to Figures 2 and 3, it can be seen that in the case of the comparative example, there is a problem in that excessive powder is generated because the silica is not sufficiently aggregated. In addition, in the case of Example 1 of the present invention, it can be seen that the silica is sufficiently aggregated and there is almost no powder. Through this, it can be seen that the present invention can significantly reduce silica scattering.
Claims (10)
(2) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 이송부를 통해 침전조로 이송하는 단계;
(3) 상기 실리카 마스터배치 조성물을 상기 침전조로 이송하는 도중에 상기 이송부에 응고제를 투입하여 응집물을 형성하는 단계;및
(4) 상기 응집물로부터 실리카 마스터배치를 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 (1) 단계 이전에 실리카 100 중량부에 대하여 물 200 ~ 400 중량부를 혼합하여 실리카 혼합액을 제조하며,
상기 (1) 단계에서, 상기 실리카 혼합액 중 실리카 100 중량부에 대하여 바인더 용액을 바인더 용액 중 고형분을 기준으로 하여 11 ~ 50 중량부로 혼합하며,
상기 실리카 혼합액에 포함되는 실리카는 오일 또는 왁스로 0.3 ~ 0.5 중량% 코팅되고,
상기 바인더 용액은 라텍스 함유 바인더 용액 또는 고분자 에멀젼인 실리카 마스터배치 제조방법.
(1) obtaining a silica masterbatch composition by mixing the silica mixture and the binder solution in a mixing unit;
(2) transferring the silica masterbatch composition to a settling tank through a transfer unit;
(3) forming agglomerates by injecting a coagulant into the transfer part while transferring the silica masterbatch composition to the precipitation bath; and
(4) obtaining a silica masterbatch from the aggregate;
Before step (1), 200 to 400 parts by weight of water is mixed with respect to 100 parts by weight of silica to prepare a silica mixture,
In step (1), 11 to 50 parts by weight of a binder solution based on the solid content of the binder solution is mixed with respect to 100 parts by weight of silica in the silica mixture,
The silica contained in the silica mixture is coated with 0.3 to 0.5% by weight of oil or wax,
The binder solution is a silica masterbatch manufacturing method of a latex-containing binder solution or a polymer emulsion.
상기 라텍스는 천연고무(NR) 라텍스, 스티렌-부타디엔고무(SBR) 라텍스 및 니트릴계고무(NBR) 라텍스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 마스터배치 제조방법.
According to claim 1,
The silica masterbatch manufacturing method, characterized in that the latex is at least one selected from the group consisting of natural rubber (NR) latex, styrene-butadiene rubber (SBR) latex and nitrile rubber (NBR) latex.
상기 고분자 에멀젼은 폴리우레탄(PU) 에멀젼, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 에멀젼 및 폴리비닐알코올(PVA) 에멀젼으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 마스터배치 제조방법.
According to claim 1,
The polymer emulsion is a silica masterbatch manufacturing method, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyurethane (PU) emulsion, ethylene vinyl acetate (EVA) emulsion and polyvinyl alcohol (PVA) emulsion.
상기 응고제는 황산 마그네슘, 황산 알루미늄, 시트르산(C6H8O7) 및 락트산(C3H6O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마스터배치 제조방법.
According to claim 1,
The coagulant is a masterbatch manufacturing method, characterized in that at least one selected from the group consisting of magnesium sulfate, aluminum sulfate, citric acid (C 6 H 8 O 7 ) and lactic acid (C 3 H 6 O 3 ).
상기 실리카 혼합액은 계면활성제(유화제), 전분 올리고머, 녹는점이 30℃ 이하인 알코올 및 아크릴계 증점제를 단독 또는 혼용한 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 마스터배치 제조방법.
According to claim 1,
The silica mixture solution further comprises a surfactant (emulsifier), a starch oligomer, an alcohol having a melting point of 30 ° C or less, and an acrylic thickener alone or in combination with additives.
상기 (4) 단계는 상기 응집물을 망(sieve) 구조의 벨트에서 건조하거나 원심분리 후 건조를 수행하여 실리카 마스터배치를 수득하는 것을 특징으로 하는 실리카 마스터배치 제조방법.
According to claim 1,
In the step (4), the silica masterbatch is prepared by drying the aggregate on a belt having a sieve structure or performing drying after centrifugation to obtain a silica masterbatch.
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