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KR102531096B1 - 분쇄된 타이어 고무 입자로부터 모노리식, 매크로-구조적, 상호 침투 엘라스토머 네트워크 모폴로지를 재생하기 위한 공정 - Google Patents

분쇄된 타이어 고무 입자로부터 모노리식, 매크로-구조적, 상호 침투 엘라스토머 네트워크 모폴로지를 재생하기 위한 공정 Download PDF

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KR102531096B1
KR102531096B1 KR1020197034028A KR20197034028A KR102531096B1 KR 102531096 B1 KR102531096 B1 KR 102531096B1 KR 1020197034028 A KR1020197034028 A KR 1020197034028A KR 20197034028 A KR20197034028 A KR 20197034028A KR 102531096 B1 KR102531096 B1 KR 102531096B1
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윌리엄 비. 코
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Abstract

재생 타이어로부터 수득된 부스러기 고무는 상호 연결된 치환 공정을 거친다. 이 공정은 황 결합을 방해하는 반응성 성분을 사용한다. 생성된 처리된 고무는 과립화되기 이전에 버진 복합 고무 구조의 특성과 유사한 특성을 나타내며, 새 타이어, 엔지니어링 고무 제품 및 방수 및 포장 용도로 사용하기 위한 아스팔트 고무를 제조하는 데 사용하기에 적합하다.

Description

분쇄된 타이어 고무 입자로부터 모노리식, 매크로-구조적, 상호 침투 엘라스토머 네트워크 모폴로지를 재생하기 위한 공정
관련출원 상호 참조
출원 데이터 시트에서 식별된 임의의 및 모든 우선권 주장 또는 그에 대한 임의의 정정은 37 CFR 1.57하에서 참조로 포함된다.　본 출원은 2017년 4월 25일 출원된 미국 가출원 제62/489,878 호, 2017년 8월 4일 출원된 미국 가출원 제62/541,610호, 2017년 10월 5일 출원된 미국 가출원 제 62/569,374호, 2018년 1월 4일에 출원된 미국 가출원 제62/613,744호 및 2018년 1월 24일에 출원된 미국 가출원 제62/621,465호의 이익을 주장한다. 전술된 출원들 각각은 본원에 전체적으로 참고로서 포함되며, 이에 의해 각각은 본 명세서의 일부를 명시적으로 구성한다.
발명의 분야
재생 타이어로부터 얻어진 부스러기 고무는 위상 망상 유도된 술피딕 복분해(phase reticulation induced sulfidic metathesis)를 포함하는 공정에 적용된다.　이 공정은 황 결합을 방해하는 반응성 성분을 활용한다.
내부결합된 치환을 거쳐 수득된 고무는 과립화 이전의 버진 복합 고무 구조와 유사한 특성, 또는 다른 중합성 재료를 나타내며, 새로운 타이어, 가공된 고무 제품, 및 방수 및 포장 응용분야에 사용되는 아스팔트 고무를 제조하는데 사용하기에 적합하다.
2015년, 최종 용도 시장은 미국에서 생산된 스크랩(scrap) 타이어의 87.9 % 중량을 소비했다. 미국의 최종 용도 시장에서 소비되는 스크랩 타이어의 총량은 약 3,551,000 톤의 타이어에 도달했다.　RMA는 2015년 미국에서 약 4,038,000 톤의 타이어가 생산된 것으로 추정한다. 이 타이어 중 25.8 %는 분쇄된 고무 생산에 사용되었으며, 타이어 파생 연료는 48.6 %, 11.4%는 토지 처리, 7.0%는 토목 공학에 사용되었고, 7.1 %는 기타용도(0.7%는 전기 아크로, 1.3%는 교정 프로젝트, 2.6%가 수출, 2.6%는 기타 용도로 사용)로 사용되었다. 1990 년에는 타이어 당11%의 타이어만 소비되었다. 2015년 결과　긍정적인 최종 용도 시장은 주로 TDF 사용률이 높고 수출이 감소한 결과였다.　장기적으로 스크랩 타이어를 위해 경제적으로 실행 가능하고 환경적으로 건전한 모든 시장을 확장해야 할 필요성은 여전히 중요하다.　스크랩 타이어는 타이어 파생 연료, 토목 공학 및 분쇄된 고무 애플리케이션을 포함한 다양한 스크랩 타이어 시장에서 소비되었다.　다른 소규모 시장과 합법적인 매립은 매년 생성되는 나머지 타이어를 소비했다.
주요 스크랩 타이어 시장에는 타이어 파생 연료, 분쇄된 고무, 토목 공학 및 기타 시장이 포함된다.　타이어 파생 연료 응용 분야에서 스크랩 타이어는 시멘트 가마, 펄프 및 제지 공장 및 산업 및 유틸리티 보일러의 연료로써 석탄을 대체해서 더 깨끗하고 경제적인 대안으로 사용된다.　분쇄 고무 응용 분야는 매년 약 1,020,000 톤의 스크랩 타이어 또는 매년 생성되는 스크랩 타이어 부피의 25 % 이상을 사용한다.　분쇄 고무는 스크랩 타이어를 정해진 크기로 분쇄하여 생산된다.　분쇄 고무 응용 분야에는 새로운 고무 제품, 운동장, 및 기타 스포츠 표면 처리 및 고무 개질된 아스팔트가 포함된다.　분쇄 고무는 또한 조경 뿌리 덮개로 사용되는 더 큰 고무 조각과 느슨한 충전 운동장 재료를 포함한다.　놀이터와 뿌리 덮개 시장은 이 기간 동안 분쇄 고무 시장에서 가장 역동적인 부문이었다.　아스팔트 시장은 조용하고 내구성 있는 도로를 만들기 위해서 도로 포장에 사용되는 아스팔트 바인더로 개질하기 위해 분쇄 고무를 사용한다.　토목공학 시장은 연간 약 274,000 톤의 타이어를 소비하며, 총 타이어 판매량의 약 7.7 %이며, 도로 및 매립지 건설, 정화조 침출 분야, 대체 일일 덮개 및 기타 건설 응용 분야에 사용되는 타이어 조각으로 이루어져 있다.　매년 생성되는 스크랩 타이어의 약 7%를 소비하는 추가 스크랩 타이어 시장이 존재한다.　이러한 시장에는 전기 아크로(제강 제조)에서 소비되는 타이어, 전문적으로 설계된 타이어 베일 및 스크랩 타이어에서 펀칭, 프레스 또는 스탬핑된 제품이 포함된다.　분쇄 고무 시장에서 소비되는 총 타이어 고무는 약 1억 3천6백만 파운드이다.　이러한 분쇄 고무 시장으로 전환된 총 스크랩 타이어는 약 102만 톤(6천2백만 타이어)이다.　2015 년에 시장에서 소비된 분쇄 고무 총 파운드의 퍼센트는 스포츠 표면 25%, 운동장 뿌리 덮개 22%, 성형/압출 제품 35%, 아스팔트 15%, 자동차 용도 2%, 수출 1%이다.
스크랩 타이어 비축은 역사적으로 타이어가 매립지에서 전환된 1960년대와 1970년대경에 시작되었지만 재활용 시장은 작동하지 않았다.　비축물은 대기 및 수질 오염을 유발하는 치명적인 화재를 발생시키기 쉽다.
전 세계 고무 타이어 생산은 전 세계 수명 종료 (EOL) 타이어 스크랩의 약 99 %를 생성한다.　매년 약 11억 개의 스크랩 타이어가 생성되는데, 이는 약 1200 만 톤의 스크랩 타이어에 해당한다.　새 타이어에 필요한 물리적 특성으로 인해 타이어는 강철 및 섬유 코드와 함께 광물 및 탄소로 채워진 고무 혼합물을 사용하여 세 심하게 설계된 직조를 구현한다.　EOL 타이어는 본래의 필수 요소로 분해하기가 어렵다.　잠재적으로 가장 가치가 높은 성분인 고무는 가황 공정이 적용되어 재생이 특히 어렵다.　결과적으로 마모 또는 돌이킬 수 없는 손상으로 인해 더 이상 차량에 사용하기에 적합하지 않은 EOL 타이어는 일반적으로 열분해 되거나(예: 시멘트 생산 시 사용되는 에너지를 생산하기 위함), 또는 필러(예: 아스팔트 포장, 신생 타이어, 건축 또는 조경 물질)로서 사용되기 위해서 분쇄된다
타이어 고무, 예를 들어 타이어 고무, 가황 고무를 탈황시키는 방법의 개발에 대한 광범위한 연구 노력이 있었지만, 타이어 고무를 버진 복합 고무(composite rubber)와 유사한 특성을 갖는 상업적으로 실행 가능한 제품으로 변형시키는 것은 현재까지 개발되지 않았다.
폐 타이어 및 기타 가황 고무 스크랩에서 천연 또는 합성 고무를 추출, 활용 또는 변형하기 위한 상호 연결된 대체 방법은 고품질의 천연 또는 합성 고무를 위한 저비용 공급원으로서의 가능성을 제공한다.　이러한 재생 재료는 이들이 유래된 제품의 특성과 유사하거나 심지어 그보다 우수한 특성을 나타낼 수 있다.　본원에 기술된 바와 같은 공정에 적용되는 고무는 본원에서 "처리된 고무(treated rubber)", "활성화 고무", "상호 연결된 대체 고무(interlinked substituted rubber)", "PTR 고무", "사후 반응기 분쇄 타이어 고무", "EOL 타이어 고무 부스러기 유래 고무" 등으로 다양하게 지칭된다.
본원에 기술된 방법의 목적 중 하나는 가황 고무 제품 또는 예를 들어 수명이 다한 (EOL) 고무 타이어에서 발견되는 것과 같은 다른 가교 고무 함유 제품을 가황 처리된 버진 고무로부터 통상적으로 제조될 제조품, 예를 들어 새로운 타이어 또는 다른 가황 고무 제품의 제조에 있어 원료로서 사용하기에 적합한 형태로 가공하는 것이다.　본원에 기재된 방법에 적용되는 가황 고무는 통상적으로 입수 가능하고, 30 메시, 수명이 다한, 분쇄 타이어 고무 입자 (GTRP)로서 제공된다.　그것은 가교 재정렬된 5-10 마이크론 모이어티로 변형되며, 여기서 상기 마이크로-모이어티는 30메쉬 입자로 크기 감소되기 전 EOL 타이어 고무 본래의 매크로 구조적 물성과 실질적으로 유사한 물리적 특성을 나타내는 상호 침투 엘라스토머 네트워크인 것을 특징으로 하는 모놀리식, 매트로 구조로 재가공 될 수 있다.
2 개의 상호 의존적, 병렬 및 거의 동시에 상호 작용하는 프로세스 시스템이 본 명세서에 기술된 방법의 하나 이상의 다양한 목표를 달성하기 위해 성공적으로 실행된다.　원하는 최종 결과를 보장하기 위해, 공정 관리는 실시간 및/또는 마이크론 모이어티에서 완성된 제품, 매크로 구조(macro-structure)로의 통합 후-공정 분석에 의해 선택적으로 데이터 구동될 수 있다.
제1시스템에서, 입자가 침지되는 수성 화학 용액이 제공된다.　수성 화학 용액은 후속의 재정렬 및 가교를 위해 펜던트 위치를 예비-핵생시키는 방식으로 펜던트 엘라스토머 결합으로부터 횡 방향 황 브릿지(sulfuric bridge)를 해리하도록 작용한다.　이 해리는 술피딕 브릿지(sulfidic bridge)를 온전한 상태로 실질적으로 유지하며, 원래 고정된(예를 들어, 가황된) 평행한 비-펜던트 골격에 동반자와 결합된 '테더(tether)'로서 결합된다.
제2시스템에서, 입자를 서브-히스테리시스, 스트레인(strain) 임계치로 응력-왜곡시키는(stress-distorts) 전자기-기계 시스템이 사용된다.　이는 수성인 화학 용액의 화학 물질이 피코-초 속도로 작동하여 제 1 시스템에 기재된 해리적 치환을 수행할 수 있도록, 수성, 화학 용액에 대한 엘라스토머 가교 부위의 노출을 최대화한다.
완전히 가황된 GTRP는 세 축 모두에서 왜곡에 대한 실질적인 탄성(resilience)을 나타낸다.　이 탄성은 외력이 압축 기계적 힘, 인장 기계적 힘, 비틀림 기계적 힘 또는 전자기력인지 여부에 관계없이 관찰된다.　이러한 탄성은 고무의 치수 및 유전체의 그라운드 상태로의 빠른 회복으로 나타난다. 탄성변형(resilience strain)은 위에서 설명한 두 개의 상호 의존적인 프로세스 시스템의 상호작용하는 결과물로, 적절히 조정되는 것을 포함하여 왜곡 완화주기보다 빠르다.
EC의 JRC (Joint Research Council)는 경제적 지속 가능성을 크게 상실 할 수 있게 하는 중단인, 공급 중단의 대상이 되는 27 개의 재료를 나열한 2017년 12월 CRM (Critical Raw Material) 연구를 최근 발표했다.　천연 고무(NR)는 27 개의 재료 중 하나로 나열되었다.　본원에 개시된 방법은 CRM 연구에서 언급된 천연 고무 갭의 최대 70%를 제공할 수 있다.
제 1 측면에서, 술피딕 결합(sulfidic linkages)을 방해(disrupting)하는 것과 함께 가황 고무 입자 내의 고무 매트릭스의 층간 분리를 유도하기 위하여, 캐비테이션을 갖는 상 공간 환경을 생성하도록 구성된 전기 기계식 반응기(electromechanical reactor)에 가황 고무 입자 및 유기 금속 화합물을 포함하는 수성 슬러리를 도입하는 단계를 포함하는 개질된 고무를 제조하는 방법이 제공된다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 상기 방법은 매트릭스 황 브릿지(sulfur bridge) 내에 가교되고 재정렬된 라미네이트를 형성하기(establish) 위해 술피딕 결합(sulfidic linkages)을 재형성(reestablishing)하는 단계를 더 포함한다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 층간 분리는 가황 고무 입자의 강성 술피딕 브릿지(sulfidic bridges) 일부가 원래의(original) 알릴 카르보 양이온(allylic carbocationn)에 테더링된 채로 남아 있으면서 원래 메틸 카보 양이온에서 결합이 풀려나게(unbound) 되는 것과 관련된다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 금속 화합물은 팔면체 분자 구조(octahedral molecular geometry)를 갖는 금속을 포함한다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 금속 화합물은 Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, 및 Mn2+　로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 이온을 포함한다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 금속 화합물은 금속 이온에 대한 리간드로서 유기 음이온을 포함한다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 음이온은 아세테이트 이온을 포함한다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 금속 화합물은 구리 아세테이트이다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 유기 금속 화합물은 100-150℃ 범위에서 고체에서 액체 또는 증기로 상 변화되는 금속 염이다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 전기 기계식 반응기의 온도는 냉각 재킷 또는 냉각 코일을 사용하여 주위(ambient) 온도로 유지된다.
제 1 측면의 실시 양태에서, 가황 고무 부스러기는 입자 크기가 200 메시보다 크다.
제 2 양태에서, 복수의 슬롯을 갖는 회전자(rotor)　및 고정자(stator)를 포함하는 전기 기계식 반응기가 제공되고, 상기 전기 기계식 반응기는 캐비테이션 되는 액체로 혼입된 공기, 유기 금속 화합물 및 분쇄된 타이어 고무 입자의 혼합물을 생성함으로써 상 공간 환경(phase space environment)을 생성하도록 구성된다.
제 3 측면에서, 2종 이상의 엘라스토머의 상호 침투 네트워크(interpenetrating network)를 포함하는 고무계 혼성 매트릭스가 제공되며, 상기 네트워크는 평균간격이 10 nm 내지 5 마이크론인, 황 브릿지(sulfur bridge) 가교되고 재정렬된 혼합된 라미네이트를 포함하고, 여기에서 각각의 라미네이트는 2종 이상의 엘라스토머 중 하나를 포함한다.
제 3 측면의 실시 양태에서, 카본 블랙 입자는 라미네이트 사이에 분산된다.
제 3 측면의 실시 양태에서, 2 종 이상의 엘라스토머는 버진(virgin) 천연 고무 및 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함한다.
제 3 측면의 실시 양태에서, 2 종 이상의 엘라스토머는 버진 스티렌 부타디엔/부타디엔 고무 및 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함한다.
제 3 측면의 실시 양태에서, 2종 이상의 엘라스토머 중 2 개는 상이한 골격 화학(backbone chemistries)을 갖는다.
제 3 측면의 실시 양태에서, 상이한 골격 화학을 갖는 2종 이상의 엘라스토머 중 2 개는 함께 직조 된 다음 서로 분리되어 가교(cross linked )되어 있다.
제 4 측면에서, 제 3 측면의 고무계 혼성 매트릭스 또는 이의 임의의 실시 양태예의 시트가 제공된다.
제 4 측면의 실시 양태에서, 시트는 길이 인장 강도 대 폭 인장 강도의 이방성을 나타내고, 여기서 길이 인장 강도 대 폭 인장 강도의 이방성은 1.1 : 1 내지 3 : 1이다.
제 5 측면에서, 제 4 실시 양태의 다수의 시트를 포함하는 라미네이트가 제공된다.
제 5 측면의 실시 양태에서, 각각의 시트는 10 내지 70 마이크론 범위의 두께를 갖는다.
제 5 양태의 실시 양태에서, 각각의 시트는 진공 열 융착(vacuum-heat fused)되고 인접한 시트에 가교된다.
제 5 측면의 실시 양태에서, 각각의 시트는 인접한 시트의 이방성 그레인(grain)에 대해 30 내지 45°로 배향된다.
제 6 측면에서, 결합되지 않고(unbound), 레프테이트된(reptated) 내부 형태를 갖는 분쇄된 타이어 고무 복합 구조체가 제공되며, 여기서 그 안의(therein) 강성 술피딕 결합의 일부는 원래의 알릴 카르보 양이온에 각각 테더링 되고, 원래의 메틸 카르보 양이온에서 바인딩되지 않는다.
제 7 측면에서, 그 안에 강성 술피딕 결합의 일부는 각각 원래의 알릴 카보르 양이온에서 테더링 되고 원래의 메틸 카르보 양이온에서 비결합되며, 가황 고무 내의 폴리머 골격의 일부는 아세테이트 모이어티에 의해 치환되는 가황 고무가 제공된다.
제 8 측면에서, 타이어 내의 고무의 3 중량% 내지 15 중량%가 실질적으로 본원에 기재된 방법에 의해 제조되는 고무 타이어가 제공된다.
제 9 측면에서, 타이어 내의 고무의 15 중량% 내지 100 중량%가 실질적으로 본원에 기재된 방법에 의해 제조되는 고무 타이어가 제공된다.
제 10 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무(interlinked substituted rubber)를 10 중량% 내지 50 중량% 포함하는 타이어 트레드가 제공된다.
제 11 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 10 중량% 내지 100 중량%로 포함하는 타이어 측벽이 제공된다.
제 12 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트-고무 바인더가 제공된다.
제 13 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트 에멀젼이 제공된다.
제 14 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트 지붕 재료가 제공된다.
제 15 측면에서, 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무가 제공된다.
제 16 측면에서, 본원에 기술된 상호 연결된 치환 고무 제품(interlinked substituted rubber product)을 포함하는 타이어 트레드, 타이어 측벽, 지붕 막(roofing membrane), 고유전율 전기 테이프(high dielectric electrical tape), 탱크 라이닝, 저수지 라이닝(reservoir lining), 트렌치 라이닝(trench lining), 다리 밑깔개(bridge underlayment), 와이어 하니스 랩(wire harness wrap), 자가 접합 와이어 하니스 랩(self-bonding wire harness wrap), 신발 밑창, 고무 장화, 전기 테이프, 기초 방수제(foundation waterproofing), 주차장 방수제(parking garage waterproofing), 호수, 벨트 또는 몰딩이 제공된다.
제 1 내지 제 16 측면의 실시예의 임의의 특징은 본 명세서에서 확인되는 모든 측면 및 실시예에 적용 가능하다.　또한, 제 1 내지 제 16 측면의 실시예의 임의의 특징은 임의의 방식으로 본 명세서에 기술된 다른 실시예와 부분적으로 또는 전체적으로 독립적으로 결합될 수 있으며, 예를 들어, 하나, 둘 또는 셋 이상의 실시 예는 전체적으로 또는 부분적으로 결합될 수 있다.　또한, 제 1 내지 제 16 측면의 실시예의 임의의 특징은 다른 측면 또는 실시예에 대해 선택적으로 만들어 질 수 있다.　방법의 임의의 측면 또는 실시예는 다른 측면 또는 실시예의 시스템 또는 장치에 의해 수행될 수 있고, 시스템 또는 장치의 임의의 측면 또는 실시예는 다른 측면 또는 실시예의 방법을 수행하도록 구성 될 수 있다.
폐 타이어 및 기타 가황 고무 스크랩에서 천연 또는 합성 고무를 추출, 활용 또는 변형하기 위한 상호 연결된 대체 방법은 고품질의 천연 또는 합성 고무를 위한 저비용 공급원으로서의 가능성을 제공한다.　이러한 재생 재료는 이들이 유래된 제품의 특성과 유사하거나 심지어 그보다 우수한 특성을 나타낼 수 있다.　
본원에 기술된 방법은 가황 고무 제품 또는 예를 들어 수명이 다한 (EOL) 고무 타이어에서 발견되는 것과 같은 다른 가교 고무 함유 제품을 가황 처리된 버진 고무로부터 통상적으로 제조될 제조품, 예를 들어 새로운 타이어 또는 다른 가황 고무 제품의 제조에 있어 원료로서 사용하기에 적합한 형태로 가공될 수 있다.
도 1은 회전자(101), 고정자(102), 및 분쇄된 타이어 고무 입자(GTRP) 슬러리 흐름 패턴 (104)을 생성하도록 협력하는 슬롯/캐비테이션 입구(portals)(103)를 포함하는 전기 기계식 반응기 환경(EMRE)을 도시한다.
도 2는 도 1의 EMRE를 위한 GTRP 슬러리를 제조하는 공정을 도시하며,　혼합 탱크 (201)에 침지된 EMRE 헤드 (202)를 사용한다.
도 3a는 차동 순환(differential-cyclical), 기계적 응력 및 입체 장 편광(steric field polarization)이 적용되는 "상 공간 터널"(phase space tunnel)을 횡단하는 GTRP의 프로세스를 도시한다.
도 3b는 EMRE 회전자(301)와 압축 게이트(302) 사이의 상 공간 터널(303)을 도시한다.
도 3c는 GTRP 의 급속 압축 신장-압축 해제(rapid compression-stretching-decompression)의 효과를 도시 한 것이다.
도 4a는 혼입된 공기(406), GTRP(405) 및 수성 유기 금속 매트릭스(407)가 압축 게이트를 통과 할 때 EMRE 로터 (401) 및 압축 게이트(203)에 의해 발생된 캐비테이션 프로세스를 도시한다.
도 4b는 상 공간 터널 영역에서의 조건의 제어를 위한 프로세스 제어 변수를 포함한다.
도 4c는 GTRP 슬러리 제어 변수를 나열한 표를 제공한다.
도 4d는 EMRE 공정 제어 변수를 나열한 표를 제공한다.
도 5a는 화학주성 술피딕 브릿지 테더 효과(chemotactic sulfidic bridge tether effect)를 개략적으로 도시한다.
도 5b는 카르보 양이온(carbocation) 안정성의 예시를 제공한다.
도 6a는 GTRP 슬러리 형성의 요약을 도시한다.
도 6b는 실시예의 프로세스에서 리간드를 개선하는 유기 금속 화합물의 프로세스를 도시한다.
도 7a는 분쇄된 상태의 가황된 GTRP, EMRE-상태인 GTRP, 및 처리된 고무의 재생된 상호 침투 엘라스토머 네트워크의 모폴로지를 도시한다.
도 7b는 재생된 상호 침투 엘라스토머 네트워크를 포함하는 모놀리식 고무 매크로 구조를 제조하는 흐름도를 제공한다.
도 8a는 병렬, 연속-흐름, 미세-합성 반응기(PCMR)를 도시한다.
도 8b는 예를 들어 PCMR에서 사용하기 위한 공간 절약 튜브 구성을 도시한다.
이하의 설명 및 예시는 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.　당업자는 본 발명의 범위에 포함되는 본 발명의 많은 변형 및 수정이 있음을 인식 할 것이다.　따라서, 실시예의 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
도입
크기 범위가 약　600마이크론(30 메쉬)인 주변(ambient), 수명종료(EOL), 분쇄된 타이어 고무(GTR) 입자는 구형 타이어 트레드 또는 타이어 측벽 또는 이 둘의 조합으로 구성된 단면을 갖는다.　이는 일반적으로 주로 카본인 무기 물질로 채워진 상호 침투(interpenetrating), 가교 결합된 엘라스토머 네트워크의 혼성 매트릭스(heterogeneous matrix)로 특징 지어질 수 있다.　그것이 주로 타이어 트레드 또는 측벽 유래인지에 따라서, 일차 얽힌 엘라스토머(primary entangled elastomers)는 천연고무(NR) 또는 스티렌 부타디엔/부타디엔 고무(BR S-BR)이며, BR 및 S-BR은 일반적으로 더 나은 마모를 위해서 트레드에서 더 큰 질량성분을 가지며 그리고 측벽은 개선된 굴곡 품질을 위한 NR 바이어스를 갖는다. 가교는 일반적으로 원소 황 및/또는 황을 주 원소로서 포함하는 복합 화합물, 예를 들어 폴리술피딕 화학물질(polysulfidic chemical)로서 기술 될 수 있다.
타이어 건설(tire construction) 동안, 상호 침투 엘라스토머 네트워크는 주요 엘라스토머(predominant elastomer)(NR 또는 S-BR)의 순차적인 가교에 이어서 2차 엘라스토머의 가교를 이용해서 형성되며, 2차 엘라스토머는 이미 가황된, 고강도 일차 엘라스토머를 따르도록 "구부러져" 있다. 이 기술은 개별 GTR 입자에 유지되는 기계적 특성을 부여한다.
강철 및 섬유 보강재를 제거한 후 단일 차량 타이어는 약 16 파운드(16 lbs)의 재사용 가능한 GTR을 생산하며 트럭 타이어는 더 많이 생산한다.　매년 전 세계적으로 10 억 개가 넘는 EOL 타이어가 생산된다.　약 50 %는 낮은 가치의 연료로 소비된다.　가능한 경우, 입증된 기계적 특성에 대해 이 원료의 재사용을 최대화하는 것은 상당한 도전을 나타내지만, 그러나 달성한 범위 내에서, 그것의 BTU 함량을 위해 용광로에서 소비되는 새로운 타이어 건설에서 재사용 가능성을 비교할 때 최대 200: 1의 자원 회수 값이 관찰된다.
특히, 최대화된 EOL-GTR 사용량의 역전과 같은 환경적 이점에 대한 최근의 상세한 연구에 따르면, 14 개의 석탄 화력 발전소(300,000 개의 석탄 철도 차량)를 폐쇄하거나 6백만의 차량을 도로에서 제거하거나 또는 추가로 6,600만 에이커의 숲(애리조나 주 크기의 면적에 해당)을 조성하는 것과 같은 방법으로 대기 중 탄소의 기여도가 감소할 것으로 예측된다.　따라서, 본원에 논의된 방법 및 조성물의 하나의 목적은 GTR 입자가 유사한 입자 또는 재료와 함께 모놀리식 단위로 재결합되어 전 세계적으로 제조된 산업 고무 제품의 전체 스펙트럼에 통합될 수 있도록 GTR 입자를 제조하는 것이다.
개별, 복합, 혼성(heterogeneous), 가교 결합된 모이어티는 과립화 공정 이전에 고무 매트릭스의 전체 타이어 특성과 적어도 동등한 균일한 기계적 특성을 갖는 원래 GTR로 실질적으로 구성된 다시 얽힌(re-entangled), 모놀리식 구조로 구축되는 방식으로 GTR 입자(들)를 제조, 증강(augmenting) 및 재조합하는 목적을 달성할 수 있는 방법이 제공된다.　이 목표의 달성은 최종 타이어가 새로운 타이어 및 산업용 고무 생산을 위한 공급 원료로 경쟁적으로 재도입 됨을 통해 입증된다.
분쇄된 타이어 고무 입자의 거시적 특성은 그것이 스크램블된 에그와 약간 같으므로 스크램블링 될 수 없다는 관점에서 볼 수 있다.　유사하게 재활용 마당에서 짓 눌린 오래된 자동차가 원래의 사양으로 결코 펼 수 없다는 것과 같은 관점으로 볼 수 있다. 어느 정도에서 이러한 은유 둘 다는 장점을 갖는다.　그러나 면밀한 조사를 통해 비정상적인 기계적 특성 및 조건의 목록이 명확해지며, 활용될 경우 상업적으로 기술적으로 실행 가능한 방식으로 이 복잡한 자원을 복구 할 수 있는 기회를 제공한다;　완전한 자원 복구가 나타난다.
GTR에서 기회의 질과 조건은 다음을 포함한다. 결합되지 않은 8면 황고리에 대한 상당한 재고가 존재한다.　사전 촉진제 화학 부산물은 더 이상의 가교 공정을 방해하지 않도록 완화될 수 있도록 분해되었다.　존재하는 가교 밀도와 황 결합 길이는 화학 프로브로 정확하게 평가할 수 있다.　상당한(substantial), 회복할 수 있는, 비효과적인 탄성은 단일 분자 골격 내에서 루프 가교로 인한 상호 침투 밀도 내에 존재한다. 원래의 새로운 타이어 형태는 남아있는 구조가 어닐링 되는 것에 기인해 엄격한 물리적 도전을 겪게 된다.　매우 높은 입자 표면 해안선(shoreline)은 대기 분쇄 공정의 결과로 나타난다.　상당한 사용되지 않는 알릴 수소 및 탄소 위치는 얽힌 폴리머(entangled polymer) 구조(들)에 남아있다.　고전적인 횡 방향(transverse) 황 브릿지(sulfur bridge) 형성은 잘 검증되며, 자원 복구에 접근 하기 위한 집중된 기계 모델을 제공한다.
이러한 품질과 조건을 사용하는 전략적 노력은 1) 조밀한 GTR 복합 구조를 부드럽게 풀고 2) 엘라스토머 분자 또는 황 브릿지(sulfur bridge)를 부정적으로 변경하는 것 없이 횡 방향 가교의 가장 안정적인 부착점을 전위하고 3) 전위 위치(dislocation site)에 무료의 버진 폴리머 리셉터(complimentary virgin polymer receptor)를 구비시킨 다음, 4) 서브입자가 기계적으로 유도된 리프링(leafing) 후에, 엘라스토머 골격을 따라 감수성인(susceptible) 전위 위치에서 원래의 힌지형 황 브릿지를 재-가교한다.
보조되지 않은 원소 황은 기능성 고무 폴리머를 천천히 가교 결합하지만, 공정이 너무 느리고 상업적으로 성공적인 가황에 대한 상업적으로 현실적인 대안이 되기에는 너무 많은 최종 물성 어려움을 갖는다.　본 명세서에서 논의된 바와 같은 가황은 상업적 가황에서 실시되는 가속 황 가황 공정에 관한 것이다.
황 가황은 1839년 찰스 굿 이어(Charles Goodyear)에 의해 발견되었다. 개발로부터 178년 후, 공정이 복잡하여 인접하는 상호 침투한 고무 폴리머(interpenetrating rubber polymers) 사이에 횡방향 황 브릿지가 형성되는 것이 보편적으로 합의되었다.　이러한 브릿지는 문명에 중요한 탄성 재료에서 기계적 성질을 만들어낸다.　그러나 많은 진전이 있었고 진전의 많은 결정적인 요소들이 잘 확립되어있다.
자유 라디칼 메카니즘은 오랫동안 제어 현상으로 여겨져 왔지만, 최근에는 보다 진보된 신중한 방법의 출현으로 특성화에서 설득력 있는 존재는 그 메커니즘을 검증하는데 필요한 일차적이고, 이론적인 라디칼에 대해서는 발견되지 않았다.　대조적으로, 이온 메커니즘은 유사한 진보된 공정 특성화 방법을 사용하여 예측되고 검증되었다.　현대의 가황 공정은 공정 시작 시 자신의 화학적 반응 경로를 갖는 각각(조합)과 함께 많은 화학적 성분들이 함께 혼합되는 것을 포함하기 때문에 라디칼 및 이온 메커니즘이 모두 활성 될 가능성이 있지만 분석 결과는 이온 메커니즘이 우세한 것으로 밝혀졌다.
NR-BR 타이어 화합물의 전형적인 예(중량%)는 NR 80%, BR 20%, ZnO 5%, 스테릭산 2%, 실리카-탈크 3%, 카본 블랙 55%, 방향족 오일 10%이다. 원소 황 1.7%, N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-Cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide)(CBS-촉진제) 1.2%, 2-(4- 모르폴리노티오)-벤조티아졸(2-(4-Morpholinothio)-benzothiazole)(MBS-촉진제) 1.1%, 및 N-tert-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfonamide)(TBBS-촉진제) 1.1% 이다.
공정은 타이어 레시피 성분이 완전히 분포(distributed)되고 분산된 후 가열된 금형에서 시작된다.　가황 공정은 1) 촉진제 복합체 화학물질(accelerator complex chemistry) 형성, 2) 가교(crosslink) 전구체의 형성, 및 3) 가교의 완성의 3가지 순차적인 이벤트에서 확인할 수 있다.
촉진제의 형성
예를 들어, 인기있는 2-메르캅토벤조티아졸(MBT) 촉진제 모델을 사용하여, 황 존재 하에 설폰아미드 촉진제가 MBT 및 각각의 아민으로 가열 하에 분해된다는 것에 대한 합의가 존재한다.　이어서, MBT는 나머지 설펜아미드 분자와 반응하여 2,2'-디티오벤조티아졸(MBTS)을 자동 촉매적으로 형성함으로써 아민 분자를 방출한다.　MBTS는 이어서 원소 황 형성 폴리설파이드 활성 황화제(sulfurating agent)(퍼설포늄(persulfonium) 이온 소스)와 반응한다.　전구체 형성을 위한 가능한 반응 메커니즘은 다음과 같다.
가교 전구체의 형성
이 2단계 반응은, 황화제가 이소프렌 또는 부타디엔 엘라스토머 분자 사슬에 부착된 펜던트 구조와 반응하여 퍼설포늄 이온(I) 형성을 생성할 때, 형성한 황 사슬의 양쪽 말단에 결합된 새롭게 형성된 촉진제 중간체의 투입이 시작된다. 이어서, 생성된 퍼설포늄 이온은 알릴 수소 소거(allylic hydrogen scavenging)에 의해 제2 이소프렌 또는 부타디엔 분자와 반응하여 중합성 메틸 카르보 양이온을 생성한다.　또한 폴리티오-메르캅벤조티아질 작용기라고도 불리는 형성된 중간체는 새로운 카르보 양이온이 음이온의 추가에 의해 이중 결합으로 전환되는 펜던트 작용기에서 단량체의 황(monomeric sulfur)을 결합 위치로 도입한다. 최종 이중 결합의 형성은 궁극적으로 반응 부위 근처의 특성화 되지 않은 이성질체로의 설펜아미드 분해로 발생한다.
Figure 112019118352688-pct00001
가교의 형성
최종 단계에서, 인접한 고무 폴리머 사슬의 골격은 원소 황 사슬(elemental sulfur chain)의 나머지 '말단'에 결합된 폴리설파이드 기에 의해 카르보 양이온에 감수성이 있는 알릴 탄소 위치에서 공격된다. 최종 가교된 형태에서 황 사슬은 최대 20개 (20) 원자 길이일 수 있지만 전형적으로 (7)원자를 초과하지는 않는다. 황 브릿지는 개별 원자를 포함 할 수 있지만 일반적으로 하나 또는 여러 개의 원소, 8면 황 고리(S8)를 포함한다. 가교시간 및 온도가 가교의 완료를 넘어 연장 될 때; 또는 관련된 어닐링 프로세스 동안 더 긴 사슬은 짧아 질 수 있다. 달리 해리된 황 화합물 'maw'가 전구체 부위에 부착 될 때까지 술피딕 사슬이 형성 될 수 없다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 가교 형성의 마지막 단계만이 MDR(Moving Die Rheometry) 곡선에서 검출된다.
최종 가교 특성화
가교 밀도 및 유형은 각각 화학적 팽창법 및 화학적 프로브;, 또는 분광학에 의해 결정된다.
탄력적으로 효과적인 네트워크 체인 가교 밀도는 데이터가 실험적으로 확인되면 Flory-Rehner 식에 의해 계산 될 수 있다. 이어서, 가교 밀도를 측정하기 위해 사용된 동일한 국소 샘플에 피페리딘-프로판-2-티올 화학적 프로브(PPTCP)를 실시하여 술피딕 가교(S> 3) 비율을 결정할 것이다. 동일한 PPTCP 샘플을 추가로 처리하면 피페리딘-헥산-1- 티올 화학적 프로브를 사용하여 이-황화 및 단-황화 비율을 나타낼 수 있다. 그에 따라 원래의 가교 밀도의 백분율에 의해 각각의 백분율이 계산되고, MDR 곡선과 유리하게 비교 될 수 있다.
C MAS NMR 스펙트럼은 각각 57.5 및 50.4 ppm에서 폴리설파이드 및 모노 설파이드 공명 피크(예를 들어, B2 유형 구조)를 갖는 화학적 프로브 방법(들)에 의해 교차 검증되고; 및 이들 영역의 합의 절반을 사용하여 37.3, 44.7, 48.2, 49.6, 50.6, 52.5, 54.8 및 57.5ppm의 공진 피크는 가교 밀도를 산출한다.
루핑 확률 추정
인접 중합체 사슬 사이에서 가교가 일어날 때, 이는 고무 복합재에 탄성 및 전단 모듈러스를 제공한다. 그러나, 가교가 동일한 폴리머 사슬 내에서 형성 될 때 마다 루프를 형성하고 탄성적으로 비효율적이고 가황 고무 매트릭스의 구조에서 결함 또는 약점으로 특징지어 질 수 있다. 루핑 확률의 상세한 분석은 상업적으로 가황된 고무에서 총 가교 수의 5-15 % 범위에서 이러한 원치 않는 상태의 발생이 일어난다는 것을 보여준다. 원치 않는 가교 결합의 위치에 따라 루프된 폴리머 분자 사슬은 고무 폴리머의 5% 내지 20%를 비효율적인 시클릭 탄화수소로 방출시킬 수 있다.
타이어에 있는 스크랩 고무(Scrap Rubber)의 전통적인 사용법
새로운 타이어의 최종 가열 및 가교 전에 생성된 고무 트리밍을 제외하고, 모든 EOL 타이어의 0.0004 중량% 미만이 새로운 타이어 마스터 배치로 재통합되는 것으로 추정된다. 이러한 재통합은 EOL 타이어로부터 얻은 매우 미세하고 극저온 처리된 분쇄 고무를 사용하여 최대 3 중량%의 마스터 배치 로딩에서 성공적으로 달성되었다. 이보다 더 큰 EOL 타이어 유래 가공된 분쇄 고무의 적재는 새로운 타이어 적용에 필요한 물리적 특성이 더 높은 적재 수준에서 충족되지 않는 점에서 지금까지 실현 가능하지 않았다. 타이어 생산은 일반적으로 원료의 선택에 의해 개발된 기본 공식을 갖는, 구성요소의 기본 공식으로 시작한다. 그런 다음 이것은 고 전단 혼합장비에서 마스터 배치로 줄어든다. 일반적으로 마스터 배치는 마스터 패스와 마무리 패스의 두 단계로 수행된다. 마스터 패스는 작은 베일 또는 시트로 도입되고 소량의 공정 오일 뿐만 아니라 카본 블랙 및 미네랄의 미세 분말과 혼합되는 다양한 고무 종을 결합한다. 이 단계는 내유성 분말 요소가 충분히 작은 클러스터 또는 패킷으로 균일하게 분포될 수 있도록 고무 요소의 점도를 낮추는데 필요한 고온에서 수행된다. 이러한 클러스터 또는 패킷은 이어서 최소 입자 크기로 분산될 수 있다. 마무리 패스는 더 낮은 온도에서 수행되며 일반적으로 이종 요소의 더 많은 번짐 작용을 생성하는 공정 조건 하에서 수행된다. 마무리 패스에서, 고무 폴리머는 마스터 패스에서와 같이 고온에 의해 더 이상 분해되지 않으며, 분말 성분의 균일하게 분포된 덩어리는 작은 물리적 크기로 가공되어 고무 요소의 자유 분자 공간 내 분산된다. 마무리 패스가 완료되면 마스터 배치 베일이 믹서에서 배출되어 얇은 시트로 롤링된다(밀링이라고 함). 밀링된 시트는 열 및/또는 화학적 수단에 의한 최종 가교를 위한 압축 성형 프레스에 배치되기 전에 특수 성형 장비 상에 타이어 잔해물(carcass)를 배치하는데 사용된다.
가교 촉진제는 머캅토기 또는 황계(예를 들어, 원소 황 및/또는 N-터트-부틸-2-벤조티졸술펜아미드(N-tert-butyl-2-benzothizolesulfenamide)(TBBS)의 촉진제 유도체)를 포함한다. 소정 온도 이상에서 마스터 배치의 부위와 반응하는 황계 가교제는 마스터 패스 및 마무리 패스 단계 모두에서 부분적으로 도입 될 수 있다. 타이어 잔해물(carcass)의 최종 가열 동안의 가교는 다양한 고무 요소의 반응성 부위가 타이어가 받게 될 지속적인 부하 및 열 환경을 충족 시키는데 필요한 최종 물리적 특성을 달성하기에 충분한 가교 밀도를 형성하게 한다.
기능적으로 재정렬되고 재-가교 가능한 서브 마이크론 입자 고무가 수득 될 수 있도록 EOL 타이어의 상호연결된 치환을 가능하게하는 가교 전구체 부위를 표적화 하는 방법이 개발되었다. 이 고무는 후속 새 타이어 마스터 배치 중량 대비 최대 100% 수준으로 새 타이어 생산에 재통합되는데 적합하다. 이러한 EOL 타이어-개질 된 공급 원료를 이용하는 새로운 타이어는 모든 버진 물질이 사용될 때 달성되는 것과 동등한 또는 유사한 성능을 나타낸다.
수명 종료 타이어 스크랩의 고무
고무-함유 부스러기는 타이어 버핑, 타이어 재생의 부산물, 전체 타이어 및 스크랩 타이어 고무의 두 가지 주요 공급 원료로 제조된다. 스크랩 타이어 고무는 세 가지 유형의 타이어, 승용차 타이어; 트럭 타이어; 그리고 오프로드 타이어에서 나온다. 이러한 각 타이어 유형의 최종 제품 수율은 타이어의 구조, 강도 및 무게에 영향을 받는다. 평균적으로, 수명이 다한 타이어 부스러기 10 내지 16 파운드는 하나의 승용차 타이어로부터 얻을 수 있다. 고무-함유 부스러기의 다른 공급원은 재생 고무-함유 부스러기, 예를 들어 새로운 고무 제품, 운동장 표면 처리, 고무 뿌리덮개(mulch), 배수 골재, 건축 충전 재료, 제조공정에서 나온 스크랩 등을 함유하거나 사용하여 제조된 제품을 포함한다.
타이어는 여러 구성 요소를 포함하는 복합 구조이다. 타이어 진해물은 트레드, 비드, 측벽, 숄더 및 플라이로 구성된다. 타이어는 천연 및/또는 합성 고무, 코드 및 충전제와 같은 구성 요소로 형성된다.
트레드 및 코드의 포장(encasement)에 가장 일반적으로 사용되는 폴리머는 NR 및 S-BR 공중합체의 블렌드이다. 코드는 타이어의 플라이 및 비드를 형성하고, 팽창 압력을 포함하는 데 필요한 인장 강도를 제공한다. 코드는 강철, 면 또는 실크와 같은 천연 섬유 및 나일론 또는 케블라와 같은 합성섬유를 포함 할 수 있다. 충전제는 실리카 및 카본 블랙을 포함 할 수 있다. 대표적인 타이어는 합성 고무, 천연 고무, 황 및 황 함유 화합물, 실리카, 페놀 수지, 오일(방향족, 나프텐계 및/또는 파라핀계), 직물(폴리에스테르, 나일론 등), 석유 왁스, 안료 (산화 아연, 이산화 티탄 등), 카본 블랙, 지방산, 기타 불활성 물질 및 강선 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일반적인 승용차 타이어는 14% 천연 고무, 27% 합성 고무, 28% 카본 블랙, 14-15% 강철 및 16-17% 직물, 필러, 촉진제, 산화 방지제 및 기타 기타 구성 요소로 구성된다. 새 승용차 타이어의 평균 무게는 25 파운드이며 스크랩 승용차 타이어는 22 파운드이다. 트럭 타이어에는 일반적으로 27 % 천연 고무, 14 % 합성 고무, 28 % 카본 블랙, 14-15 % 강철 및 16-17 % 직물, 필러, 촉진제, 산화 방지제 및 다른 기타 구성 요소를 포함한다. 새 승용차 타이어의 평균 무게는 25 파운드이며 스크랩 승용차 타이어는 22 파운드이다. 새 트럭 타이어의 평균 무게는 120 파운드이며 스크랩 트럭 타이어는 110 파운드이다. 다른 유형의 타이어는 더 많은 양의 합성 및/또는 천연 고무를 함유 할 수 있으며, 예를 들어 70%(중량 기준) 고무, 15% 강철, 3% 섬유 및 12%의 불활성 필러와 같은 기타 물질이다. 고무는 트레드, 내부 라이너, 비드, 벨트 등을 포함하는 타이어 구성 요소에서 발견된다. 새 승용차 타이어에서 고무의 중량%는 일반적으로 다음과 같다: 트레드에서 32.6%; 베이스에서 1.7%, 측벽에서 21.9%, 비드 에이펙스에서 5.0%, 비드 단열에서 1.2%, 직물 단열에서 11.8%; 스틸 코드 절연에서 9.5%, 내부 라이너에서 12.4%, 언더 쿠션에서 3.9 %.
전형적인 타이어에 사용되는 고무 화합물은 관련 재료와 함께 표 1에 제시되어 있다. 본원에 기술된 방법은 타이어 트레드, 베이스, 측벽 및 내부 라이너를 처리하는데 적합하며, 가황된(또는 다른 방식으로 가교된) 천연 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 및 이소부틸렌-이소프렌 고무를 함유하는 다른 재료를 처리하는데도 적합하다. 본원에 추가로 기술된 바와 같이, EOL 타이어 또는 다른 가황된 고무 함유 제조 물품에 존재하는 카본 블랙과 같은 다른 성분은 다른 성분(둘)의 특성 또하는 양에 영향을 미치는 가공없이 일부 실시 양태에서 본원에 기술된 공정에 적용되는 고무에 남아있을 수 있다. 다른 실시예에서, 고무는 이러한 추가 성분을 풍부하게 하거나 최소화하기 위해, 또는 그것들의 특성을 변화시키기 위한 추가 공정을 거칠 수 있다.
트레드(PHR) 베이스(PHR) 측벽(PHR) 내부라이너 (PHR)
천연고무 50.0 100.0 75.0
스티렌-부타디엔 고무 50.0 25.0
이소부틸렌-이소프렌 고무 100.0
카본블랙 (Grade N110) 50.0 15.0 20.0
카본블랙 (Grade N330) 25.0 35.0
카본블랙 (Grade N765) 50.0
프로세스 오일 7.5 5.0 5.0 3.0
산화방지제 1.0 0.75 1.0 1.0
산화방지제 왁스 2.0
스테아릭산 2.0 4.0 3.0 1.5
아연 산화제 5.0 5.0 5.0 5.0
촉진제(high) 1.0 0.7
촉진제(Middle) 1.25 0.4
촉진제(Low) 0.4
황 2.5 3.0 2.8 2.0
* PHR = 고무 100 중량부 당, 중량 기준 부품
* 탄소 등급 = ASTM 등급: 탄소의 입자와 구조가 다르다.
승용차 타이어에는 약 2.5 파운드의 강철 벨트와 비드 와이어가 있다.　이 재료는 공칭 인장강도가 2750 MN/㎡인　고 탄소강으로 만들어진다.　전형적인 타이어의 스틸 타이어 코드 조성은 표 2에 제시되어 있다.
강철 벨트 비드 와이어
탄소 0.67 - 0.73% 최소 0.60%
망간 0.40 - 0.70% 0.40 - 0.70%
실리콘 0.15 - 0.03% 0.15 - 0.30%
인 최대 0.03% 최대 0.04%
황 최대 0.03% 최대 0.04%
구리 미량 미량
크롬 미량 미량
니켈 미량 미량
코팅 66% 구리34% 아연 98% 황동
2% 주석
타이어의 다른 구성 요소와 혼합된 고무 입자를 생성하기 위해 전체 타이어를 분쇄할 수 있다.　타이어로부터 고무 함유 입자를 제조하는 방법은 당업계에 공지되어 있다.　사용된 타이어(또는 그 조각 또는 과립)는 선택적인 세척 단계(예: 물 세척)를 거칠 수 있다.　타이어는 타이어를 초기 분쇄 단계로 처리 한 다음 분쇄기를 과립화 공정으로 처리하여 1 내지 3cm의 치수를 갖는 초기 과립을 수득함으로써 재활용 될 수 있다.　분쇄는 주변 조건(예: 과립기 또는 크래커 분쇄기) 또는 극저온 조건 하에서 수행 될 수 있다.
주변 분쇄(Ambient grinding)는 일련의 기계(일반적으로 3 대)를 사용하여 타이어의 고무, 금속 및 직물 구성 요소를 분리하는 다단계 가공 기술이다.　과립화 장비를 사용하든 크래커 분쇄기를 사용하든, 제1 처리 단계는 일반적으로 원래 공급 원료를 작은 칩으로 감소시킨다.　일련의 두 번째 기계는 고무를 금속과 직물에서 분리하기 위해 칩을 분쇄한다.　그런 다음 마무리 밀은 재료를 필요한 제품 사양으로 연마한다.　각각의 처리 단계 후에, 재료는 대형 조각을 과립기 또는 분쇄기로 반환해서 추가 처리하기 위하여 선별 스크린에 의해 분류된다.　가공 단계 전체에서 자석을 사용하여 와이어 및 기타 금속 오염 물질을 제거한다.
마지막 단계에서 공기 분리기로 직물을 제거한다.　과립화 공정에서 생성된 고무 입자는 일반적으로 절단 모서리에 유사한 치수를 갖는 절단 표면 형상 및 거친 질감을 갖는다.
크래커 밀은 하나 또는 두 개의 톱니 모양으로 절단된 2개의 대형 회전 롤러를 사용한다.　롤 구성은 그것들을 다르게 만든다.　이 롤러는 서로 다른 속도로 면밀한 공차로 작동한다.　제품 크기는 롤러 사이의 간격에 의해 제어된다.　크래커 밀은 약 30-50 RPM에서 작동하는 저속 기계이다.　고무는 일반적으로 2 ~ 3 개의 밀을 통과하여 다양한 입자 크기 감소를 달성하고 강철 및 섬유 성분을 더욱 분리되게 만든다.　이 밀은 밀에 스크린이 내장되어 있지 않으므로 밀 자체는 최종 입자를 제어하지 않는다.　독립형 스크리닝 시스템(stand-alone screening system)은 밀 다음에 "크기가 큰"입자를 크기가 큰 과립에서 분리하고 크기가 큰 제품을 재순환시킨다. 크래커 밀에 의해 생성된 입자는 전형적으로 길고 좁으며 큰 표면적을 갖는다.
극저온 처리(Cryogenic processing) 크기를 줄이기 전에 타이어 칩 또는 고무 입자를 동결시키기 위해 액체 질소 또는 다른 재료/방법을 사용한다.　대부분의 고무는 -80℃ 미만의 온도에서 취화되거나 "유리 같은"상태가 된다.　극저온 온도의 사용은 스크랩 타이어의 크기 감소의 모든 단계에서 적용될 수 있다.　전형적으로, 공급 재료의 크기는 공칭 2 인치 이하의 칩이다.　재료는 터널 스타일 챔버에서 냉각, 액체 질소의 "욕"에 함침, 또는 고무 또는 타이어 칩의 온도를 낮추기 위해 액체 질소로 스프레이 될 수 있다.　냉각된 고무는 충격 타입 감소 유닛, 원심 분리기 또는 해머 밀에서 크기-감소된다.　이 공정은 1/4인치- 내지 30 메시 범위의 입자로 고무를 축소시키고, 대부분의 입자 분포는 1/4 인치- 및 20 메시 사이이다.　일반적인 처리량은 시간당 4,000 ~ 6,000 파운드이다.　극저온 분쇄는 고무의 열 분해를 피하고, 그 공정 중에 풀려나는 거의 모든 섬유 또는 강철이 없는 높은 수율의 제품을 생산한다.
습식 분쇄는 40 메쉬 및 더 미세한 입자를 제조하는데 사용되는 가공 기술이다.　습식 분쇄 공정은 부분적으로 정제된 부스러기 고무 입자를 물과 혼합하여 슬러리를 생성한다.　이 슬러리는 크기 축소 및 분류 장비를 통과해 운반된다.　원하는 크기가 달성되면, 슬러리는 대부분의 물을 제거한 후 건조하기 위한 장비로 이송된다.　물을 사용하는 것 외에도, 주변 공정에 사용되는 것과 동일한 기본 원리가 습식 분쇄 공정에 사용된다.　습식 분쇄 공정의 주요 장점은 미세한 메쉬 부스러기 고무를 생성 할 수 있다는 것이다.　40 메쉬의 거친 제품이 생산되는 동안, 입자의 대부분은 60 메쉬 및 더 미세하다.　전체 처리량의 백분율은 200 메쉬보다 미세하다.　습식 분쇄 공정의 또 다른 장점은 생산된 부스러기 고무의 청결과 일관성이다.　이 공정은 부스러기 고무 입자를 세척한다.　습식 공정은 부스러기 고무에서 섬유의 미립자를 제거하여 매우 깨끗한 제품을 만든다.
초기 과립은 강철, 고무 및 직물 성분을 함유한다.　강철은 일반적으로 고무 손실을 최소화하기 위해 다단계 자기 분리 공정을 사용하여 회수된다.　이는 제1 단계에서 금속 함유 입자를 제거하기 위해 고강도 트윈 폴 오버 핸드 크로스 벨트 분리기 자석을 이용하는 제1 단계를 수반할 수 있다.　제2 단계는 고강도 희토류 자석을 이용하는 자기 드럼 분리기 또는 자기 활차(magnetic pulley)를 포함한다.　축 방향 자기장은 금속 함유 입자가 넘어져서 포집된 고무를 방출하게 한다.　파우더 분쇄기에 공급되는 미세 고무 재료의 경우 컨베이어 위에 제품 가까이에 매달린 플레이트 자석이 미세 와이어 조각을 들어 올려 제거 할 수 있다.　시험은 예를 들어 자력계를 사용하여 금속 함량을 결정하기 위해 수행될 수 있다.
섬유 산업에서 공지된 변형된 진 기계장치(gin machinery)를 사용하여 섬유를 회수 할 수 있다. 변형된 진 실린더 클리너(종자 면에서 이물질을 제거하기 위해 섬유 산업에서 사용됨)를 사용하여 EOL 타이어 부스러기에서 깨끗한 섬유를 제거하는 2 단계 공정이 일반적으로 사용된다. 부분적으로 세척된 부스러기는 일부 고무입자에 여전히 포함될 수 있는 섬유를 제거하기 위해서 제2단계를 거칠 수 있다. 세척된 EOL 타이어 부스러기는 포장 또는 기타 용도로 수집된다.　예를 들어, W. Stanley Anthony, Applied Engineering in Agriculture, Vol.　22 (4): 563-570를 참조하라.
미국 재료 시험 협회(ASTM)는 30 메쉬 또는 80 메쉬와 같은 다른 크기의 부스러기 고무를 명시하기 위한 표준을 가지고 있다.　입자 크기의 범위는 양이 측정된 부스러기 고무 샘플을 특정 시간에 걸쳐 지정된 수의 시험 체(sieves)를 통해 흔들고 두드리는 것으로 이루어진 체 분석법에 의해 결정될 수 있다.　각 스크린에 보유된 샘플의 양이 측정되고 결과는 각 스크린에 보유된 샘플의 백분율로써 제공된다.　Rotap 방법을 사용한 체 분석법에 권장되는 절차는 ASTM 5644에 제공되어 있다. 특정 제품 및 용도에 대한 일반적인 부스러기 고무 크기는 다음과 같다: 성형 및 압출 제품, 4-100 메쉬; 아스팔트 변형, 16-40 메쉬;　스포츠 표면(sport surfacing), 1/4"-40 메시; 자동차 제품, 10-40 메시; 타이어, 80-100 메시;　고무 및 플라스틱 블렌드, 10-40 메쉬;　그리고 건축, 10-40 메시.
EOL 타이어 고무 부스러기 가공에 대한 통일된 미국 표준은 없다.　그러나, 상호 연결된 치환(interlinked substitution)에 사용하기에 적합한 EOL 타이어 고무 부스러기는 전형적으로 낮은 섬유 함량(총 중량의 0.02% 미만), 낮은 금속 함량(총 중량의 0.01 % 미만), 높은 일관성을 가지며, 입자는 바람직하게는 16 메시를 100% 통과 할 수 있는 크기이다.　일부 실시 형태에서, 더 큰 크기, 예를 들어 14, 12 또는 심지어 10 메쉬의 입자를 갖는 것이 허용 될 수 있다.　예를 들어, 10-40 메쉬 부스러기 고무(예를 들어, 30 메쉬 또는 25-35 메쉬)는 본원에 기술된 방법에 따라 처리 될 때 만족스러운 결과를 산출한다.　더 작은 입자, 예를 들어 41-200 메시가 사용될 수 있고 보다 효율적인 상호 연결된 치환을 가능하게 할 수 있다;　그러나, 입자 크기의 감소는 특정 크기의 부스러기 제조에 더 큰 비용을 초래할 것이다.
고무 배합 재료-재활용 가황물 미립자에 대한 ASTM D5603 표준 분류는 최대 입자 크기, 크기 분포 및 모재에 따라서 가황된 미립자 고무를 분류하며, 상기 모재는 전체 타이어(whole tires), 타이어 껍질(tire peels), 타이어 트레드 및 숄더로부터 생성된 버핑, 타이어 트레드, 숄더 및 측벽 및 비-타이어 고무로부터 생성된 버핑을 포함한다.
수명 종료 타이어 부스러기 특성
가황 고무를 함유하고 원하는 입자 크기를 갖는 EOL 타이어 고무 부스러기는 임의의 적합한 상업적 공급원으로부터 제조되거나 수득될 수 있다.
전술 한 바와 같이, EOL 타이어 고무 부스러기는 전형적으로 100%가 16 메쉬 스크린을 통과 할 수 있는 크기이고, 좁은 크기 분포(예를 들어, 20 메쉬 초과 및 16 메쉬 미만)를 더 가질 수 있거나 또는 보다 넓은 크기 분포(예를 들어, 16 메쉬 미만의 미세한 미세입자 및 16메쉬 미만의 다양한 다른 입자 크기)를 가질 수 있다.　부스러기 고무는 전형적으로 섬유 및 와이어가 세척되어 순도 99.9wt%(즉, 0.1wt% 이하의 섬유 및 와이어)이다;　그러나, 위에서 논의된 바와 같이, 일부 실시 예에서 이러한 외부 물질(섬유, 와이어, 카본 블랙 중 하나 이상)이 존재하는 것이 허용 될 수 있다.
EOL 타이어 고무 부스러기의 황 함량을 알 수 없는 경우 EOL 타이어 고무 부스러기의 대표 샘플을 테스트하여 황 함량(일반적으로 100 중량부로 측정)을 결정하여 제어된 양의 반응물을 추출공정에서 사용할 수 있고, 이에 의해 반응물의 과다 사용 또는 과소 사용을 피할 수 있다.　그러나 본 실시예의 방법은 일반적으로 가황 고무의 가공에 황 함량에 대한 지식이 필요하지 않도록 임의의 정도의 가황을 갖는 고무에 사용하기에 적합하다.　황 함량을 결정하는 것이 바람직한 경우, 임의의 적합한 방법, 예를 들어 질소 화합물(nitric compound) 추출 공정이 사용될 수 있다.　ASTM D4578은 황 퍼센트 측정을 위해 고무 화학 물질에 적용되는 표준 테스트 방법을 설명한다.　이들 시험 방법은 황-함유 샘플에서 용매 불용성 물질의 측정을 포함한다.　두 가지 테스트 방법은: (1) 테스트 방법 A, 이황화 탄소 추출 및 (2) 테스트 방법 B, 톨루엔 추출이다.　만일 황-함유 샘플에 다른 용매 불용성 물질이 존재하지 않으면, 시험 방법은 불용성 황 함량을 직접 결정한다.　만일 다른 물질도 존재하는 경우, 불용성 물질(예: 카본 블랙, 실리카 또는 기타 불활성 충전제)의 어느 부분이 불용성 황인지 확인하기 위해 추가 테스트가 필요하다.
고무의 황 가교
원소 황은 실온에서 사이클릭 8 개의 원자 분자를 갖는다.　촉진제 및 활성화제의 존재 하에서, 원소 황은 상호 연결된 치환 과정에서 고무의 반응성기와 반응하여 다음과 같은 가교 결합을 생성하는 황 단편을 생성한다:
Figure 112019118352688-pct00002
EOL 타이어 고무 부스러기는 반응물로 화학 처리되어 상호 연결된 치환을 유도한다.　반응물은 팔면체 분자 구조 및 100-150 ℃ 범위의 융점을 갖는 금속 염을 포함한다.　적합한 반응물의 예는 코발트 아세테이트(CAS 6147-53-1; Co(OAc)2) 및 구리 아세테이트(CAS 6046-93-1; Cu(OAc)2)를 포함하며, 본 명세서의 다른 곳에서 논의 된 바와 같이, 다른 반응물이 사용될 수 있다.　반응물은 전형적으로 가황 고무 100 부(중량기준) 0.1 내지 5.0 부 반응물로 사용되며;　그러나, 특정 실시 양태에서 더 많거나 더 적은 양이 또한 사용될 수 있다.　사용되는 반응물의 양은 처리될 EOL 타이어 고무 부스러기의 황 함량 또는 수득될 상호 연결된 치환의 원하는 정도에 따라 증가 또는 감소 될 수 있다.　예를 들어, 반응물 분자 대 황 결합의 비 1:1, 4:6, 1:2 또는 임의의 다른 적합한 비가 미리 선택된 정도의 상호 연결된 치환을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
분쇄된 타이어 고무 입자에서 상호 침투 탄성 중합체 네트워크(an Interpenetrating Elastomer Network) 재생
일 실시예에서, 진보적인 요소는 분쇄된 타이어 고무 입자로부터 모놀리식, 거시-구조적, 상호 침투 엘라스토머 네트워크 형태를 재생하는데 사용된다
요소 1은 GTRP을 풀고(unpack) 최종 합성을 위한 술피딕 브릿지 사슬을 재정렬하는 Boltzman "상 공간(Phase Space)" 매개체(mediators)를 지지하기 위한 전기기계식 반응기 환경(EMRE)을 제공한다.　요소 2는 EMRE 공정을 위한 GTRP 슬러리 준비를 포함한다. 요소 3은 GTRP에 차동-순환하는 기계적 응력(differential-cyclical mechanical stress) 및 입체 전기-분극(steric electro-polarization)을 적용하는 것을 포함한다.　요소 4는 GTRP 슬러리를 조작된, 캐비테이션-유도된 열 및 음향 충격파 탐방(들)(acoustic shockwave excursion)에 적용시키는 것을 포함한다.　요소 5는 화학주성, 술피딕-브릿지-테더-효과를 생성하는 것을 포함한다.　요소 6은 화학 반응 생성물 및 타임 라인의 생산을 포함한다.　요소 7은 재생된 GTRP를 완전 통합된 모놀리식, 매크로 구조적 엘라스토머 물질로 합성하는 것을 포함한다.
요소 1에서, 전기기계식 반응기 환경(EMRE)은 1) GTRP를 풀고(unpack) 2) 후속 술피딕 브릿지 재배열, 3) 천연, 엘라스토머 필러 매트릭스에 대한 최소한의 변경으로 가황 전구체를 재설정하기 위해 효과적인 "상 공간"을 제공한다.
도 1은 EMRE 헤드이다.　헤드는 가변 팁 속도 및 최대 15,000 fpm을 갖는 16 인치 스테인레스 스틸 회전자(rotor)(101)를 포함한다.　또한, 17 인치 스테인레스 스틸 고정자(stator)(102)는 100 및 10개의 슬롯 (캐비테이션 입구(portals))(103)을 갖는 것이 사용된다. 도 1에 도시된 것과 같이 구성요소는 GTRP 슬러리 흐름 패턴 (104)을 생성한다.　 도 1에서, 라인 'A'를 따른 단면의 상세가 제공된다.　도 1에 도시된 바와 같이 EMRE은 유리하게 사용될 수 있는 동안에, 다른 기계적 플랫폼은 실시예의 방법에 사용되는 반응기로서 구성 될 수 있다.
요소 2에서, GTRP 슬러리가 제조된다.　도 2는 침지된 EMRE 헤드(202)를 포함하는 스테인레스 스틸 혼합 탱크 (201)를 포함하는 이 공정에 대한 공정 개략도를 도시한다. 작동 중에, 탱크는 일반적으로 이용 가능한 탱크 부피의 약 70%로 채워진다.　슬러리는 금속 및 섬유를 제거하기 위해 통상적인 공정을 거친 EOL 전체 타이어로부터 제조되고, 30 메쉬(600 마이크론) 체를 통과하도록 분쇄된다.　도 2에 도시된 예시적인 프로세스에서, 300 갤런 스테인레스 스틸 믹스 탱크는 1.03의 비중을 갖는 EOL 타이어 고무 슬러리의 200 갤런 배치를 생산하는데 사용된다.　스테인리스 스틸 탱크는 EMRE 에너지(열 에너지)를 소산키기 위해서 비-절연일 수 있다.　특정 실시예에서, 배치 온도가 비등점 이하로 유지되도록 냉각 코일을 추가 할 수 있거나,　대안적으로, 프로세스 탱크는 가압 조건 하에서 더 높은 온도에서 작동 할 수 있도록 밀봉 될 수 있다.　
EOL 타이어 고무 슬러리의 배치는 물 대 GTRP의 3:1 비일 때 중량이 1716 lb이다.　도 2에서 슬러리 성분은 약 152 갤런의 역삼투(RO) 수(water), 약 400 lbs의 GTRP, 및 약 40 lbs RO 수에 미리 용해된 약 8 lbs의 구리 아세테이트(유기금속 화합물 또는 OMC로 지칭됨)를 포함한다. 필터 케이크로부터 압착된 물을 포함하여, 이전 배치(batch)로부터 회수된 여과된 물은 배치를 준비하는데 사용한 물 중 약 152 갤런 부분으로써 사용될 수 있다.　OMC를 용해시키기 위해 신선한 RO 물을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 일부 구체 예에서 회수 된 물도 유리하게 사용될 수 있다.
요소 3에서, 슬러리의 GTRP는 차동-순환하는 기계적 응력 및 입체 장 분극(steric field polarization)이 GTRP에 적용되는 "상 공간 터널"을 통과한다.　본 명세서에 묘사된 "상 공간(Phase Space)"(때때로 터널이라고도 함)의 개념은 볼츠만에 의해 "상자"로서 처음 제시되었으며, 상자의 "?량"이 외부 영향(들)을 받을 때 시간 간격에 대해 분자구조 및 속도가 정량화된다.　
"상자" 환경이 짧은 시간 변동 간격(time-oscillating-intervals)으로 엔트로피-엔탈피-엔트로피 위상 변화를 유도할 때, "상자" 내에서 막대한 에너지 힘(속도)이 방출된다.　이 프로세스는　선형 거리, GTRP 기하학적 구조(geometry), 속도,　및 0.000 초로부터 0.0019초까지 연장된 타임 라인에 걸친 시간의 함수로서 도시된 가속 프로파일로 도 3a에 개략적으로 도시되어 있다. 시간 0.000은 입자가 EMRE 회전자(301)에 충돌 할 때이다. 그런 다음 GTRP는 고정자(압축 게이트(302))에서 압축되어 고정자를 빠져 나와 재순환 패턴으로 들어간다.　도 3a에 도시 된 바와 같이,　EMRE 회전자(301)와 압축 게이트 (302)의 출구 사이의 공간은 상 공간 터널(303)로 지칭된다. 프로세스를 용이하게 하기 위해 변조된 AC 전류가 압축 게이트에 선택적으로 인가 될 수 있다.　변조 된 AC 전류를 도입하는 전극(304)이 제공된다.　주파수 컨트롤러를 사용하여 0(또는 진동 없음)에서 100Hz까지의 진동을 적용하거나 최대 1000Hz 이상의 진동을 적용 할 수 있다.　슬러리 매체를 가로 지르는 전류 흐름을 유도하기 위해 최대 300V 이상의 전압이 인가 될 수 있으며, 이는 극성의 빠른 전환을 통해서 위상공간 터널에서 고무 입자 표면에 전자를 축적시키게 하는 효과가 있다.　고정자의 압축 과정은 폭과 길이의 비율이 6: 1로 증가하도록 GTRP를 변형시킨다.　고정자 슬롯을 가로 지르는 변조된 AC 전류 흐름에 의해 지원되는 빠른 압축-스트레칭-압축 해제의 "트램폴린" 효과는 도 3C에 도시된 것과 같이 GRTP 결합 매트릭스의 후속 가속된 박리와 중첩 전자구름 사이에 반발의 입체 효과를 향상시킨다.　대략 1200 개의 횡 방향 술피딕 가교 결합을 갖는 600 마이크론 입자의 경우, 60개가 제거되고 리포텐시에이트된(repotentiated) 가황된 전구체 부위가 고정자를 통과 할 때마다 재생된다.　요소 1에 도시된 EMRE는 본 명세서의 다른 곳에 기술 된 병렬 연속 흐름 마이크로 합성 반응기 (PCMR) 하드웨어의 실시예이며, 주로 실시예의 공정을 수행하기 위해 압력 용기를 구축 및 인증할 필요가 없기 때문에 주목된다. 그러나, 물-증기 곡선을 따라 고정 온도에서 작동하는 PCMR은 GTRP 슬러리를 전략적으로 배치된, 슬러리 부피를 늘릴 수 있도록 허용된 기계적으로 더 큰 직경의 구멍(예: 조절 가능한 조리개 밸브)을 통해 밀어 넣는 것에 의해서 도 3a에서 도시된 "타임 라인", "선형 거리", "GTRP 기하구조", "속도" 및 "가속 프로파일"의 5 개 양자(quanta)에서 요소 1 EMRE 실시 예로써 GTRP를 사용하여 유사한 "상 공간" 입자-풀림(unpacking) 결과를 생성할 수 있으며, 이때 기체 상태로 되고 그런 후 즉시 원래의 내부 파이프 직경으로 감소된다. 증기-액체-증기 사이클 내외부에서 진동하도록 유도 된 슬러리 온도 대 압력으로 GTRP 풀림 효율은 동일하다.　회전자를 통과 할 때마다 입자 크기가 줄어든다.　200 메쉬(70 미크론)의 크기로 축소하면, 대략 65 %의 가교 결합이 파괴되고, 입자는 기계적으로 얇고 팬케이크 같은 구조 (예를 들어, 10 마이크론 필름으로 '측정됨(smeared out)'일 수 있다.　추가 크기 감소는 일반적으로 추구하지 않는다.　5-60 마이크론으로 감소하면 카본 블랙이 입자 매트릭스에서 나오기 시작한다.　5 마이크론의 크기로 감소하면, 탄소의 감소가 시작된다.　200 메쉬 (70 마이크론)의 입자 크기는 일반적으로 타이어, 지붕 및 포장(paving) 응용과 같은 대부분의 응용에 유용하다.　그러나, 일부 실시예에서 10 마이크론 이하의 크기가 바람직할 수 있다.
요소 4에서는 GTRP에 가공된 캐비테이션 유도된, 음향 충격파가 적용된다.　도 4a에 확인되는 바와 같이, EMRE 회전자(401)와 압축 게이트(402) 사이의 상 공간 터널에서, GTRP(405), 혼입된 공기(406) 및 수성 유기 화합물 매트릭스(407)의 혼합물이 속도 및 부피로 존재한다.　압축 게이트(402)를 빠져 나가면, 기포 압축 및 입자 가속은 캐비테이션 전진(cavitation progression)(408)을 생성한다. 슬러리가 빠져 나감에 따라 더 낮은 압력은 공기 캐비티의 내파로 캐비테이션 사이클을 완료한다.　캐비테이션 동안 슬러리의 연속적인 수상(water phase) 내에서 벌크-상 변화가 발생하지 않는 것이 일반적으로 바람직하다.　따라서 온도 및 압력 차등 변위(differential excursions)는 원자 규모로 발생한다.　이 공정은 나노 영역 내에서 극한의 온도 및 압력 차등 변위를 생성시키며, 온도는 102　°F - 1015　°F, 음파 속도의 경우 60 m/sec - 180m/sec　범위의 캐비테이션 콘을　생성하고, 103　sec-1　- 108　sec-1　의 시간 간격 동안 모두 발생한다.　EMRE 회전자의 회전속도 및/또는 슬러리 점도 및/또는 고정자 갭을 변경함으로써, 상 공간 터널 내에서의 에너지 "레버리지"의 조작이 달성 될 수 있다.　도 4b는 GTRP 슬러리 및 EMRE에 대한 공정 제어 변수를 도시한다.　산업용 제어 시스템 및 지속적으로 조절되는 제어가 필요한 다양한 기타 응용 분야에서 널리 사용되는 제어 루프 피드백 메커니즘 인 비례-적분 파생-컨트롤러(proportional-integral-derivative controller)(PID 컨트롤러 또는 3 기 컨트롤러)는 온도, 조리개 크기, 슬러리 볼륨, 및 증기와 액체 사이의 진동을 제어하는데 사용된다.　PID 제어기에 의해 다른 요인이 조정될 수 있고, 예를 들어, 반응물과 관련하여 고무 대 물의 비율, 첨가된 OMC(양, 계량 속도, 간헐적 또는 연속 계량), OMC 잔류량,　감소 속도를 포함한다. 조정될 수 있는 장치 관련 인자는 예를 들어 PID 제어기에 의해 회전자 팁 속도 및 EMRE와 압축 게이트 사이의 갭 크기를 포함한다.　도 4c는 선택된 GTRP 슬러리 제어 변수의 목록 및 수정 결과를 포함하는 표를 제공한다.　도　4D는 선택된 EMRE 공정 제어 변수 및 수정 결과 목록을 포함하는 표를 제공한다.
요소 5는 화학주성 술피딕-브릿지-테더-효과(SBTE) 동적을 예시한다.　도 5a는 메틸 카르보 양이온(약 140 ℃에서 본래 형성됨)에서 주로 발생하는 펜던트 가황물 전구체의 형성 및 주로 알릴 카르보 양이온(이후 약 160℃에서 형성됨)에서 발생하는 가황의 종결을 포함하는 원래의 술피딕 브릿지를 개략적으로 도시한다. 도 5b는 3차 카르보 양이온이 가장 안정적이고 2차 카르보 양이온이 덜 안정적이고 1차 카르보 양이온이 훨씬 덜 안정적이고 메틸 카르보 양이온이 가장 안정적이지 않은 안정성 순서로 카르보 양이온의 유형(카르보 양이온에 부착된 탄소수가 변화하는)을 도시한다.　공명은 양전하 밀도가 퍼짐에 따라서 알릴 카르보 양이온에 안정성을 추가하며, 도 5b에 도시된 바와 같이 2 차 카르보 양이온보다 더 안정적으로 만든다.　따라서 술피딕 브릿지 전위(dislocation) 공정은 바람직하게는 알릴 카르보 양이온보다는 메틸 카르보 양이온에서 일어난다.　전위의 결과는 강직한 술피딕 브릿지가 원래의 알릴 카르보 양이온에 연결된 테더가 되고 메틸 카르보 양이온에서 풀려나게 된다.
요소 6에서, 화학 반응은 타임라인을 따라 발생한다.　20% 용액 농도로 RO 물 및 OMC(이 경우 금속 아세테이트 또는 MOAc)를 혼합하고 도 6a에 도시된 것과 같이 GTRP 슬러리(180℉, RO 물 대 GTRP의 3:1 중량비)로 계량된다. 생성된 화학 반응이 도6B에 도시되어 있다.　 물에 용해된 유기금속 화합물은 일시적인 아쿠오(aquo) 금속 형성을 포함하여 리간드와 결합한다. 도 6b에서, k는 볼츠만 "상 공간" EMRE 터널 기계-역학을 나타내고, M2+　는 금속 이온을 나타내며;　NHn, CHn, Znn　및 Sn　은 원래 고무 배합 공정의 부산물인 전구체 부위 근처의 이성질체 '파편(debris)'으로 간주되는 것을 나타내고, OAC-2　는 아세테이트 이온을 나타낸다.
전술한 MBTS 아민기에 의해 소거된 최초의 타이어 가황 전구체인 알릴 수소는 반응 부산물을 형성한다. 질소-황 화합물은 메틸 카르보 양이온에 근접한 잔해 이성질체로서 존재하고 압축된 암모늄 디설페이트(NH4)2S2O8 분자 (ADS) 또는 이의 라디칼을 포함한다.　인접한 폴리머 사슬의 술피딕-가교의 1차 카르보 양이온에서 원래 술피딕-가황의 마지막 단계에서 생성되지 않는 질소-황 이성질체는 물에 잘 녹고 메틸 카르보 양이온 치환(substitution) 술피딕-복분해(sulfidic-metathesis)를 유도하는 강력한 산화제가 된다. 금속 배위 착물인 활성 OMC는 과산화수소(H2O2)를 형성하는 ADS 분자의 수화를 활성화시킬 수 있고 및/또는 메틸 카르보 양이온에서 산화제로서의 표적화된 복분해 작용에서의 반응을 향상시키기위한 촉진제가 될 수 있다.
메틸 카르보 양이온에서 술피딕-복분해 전환율은 반응 부위의 온도 임계값이 240℉ 보다 높을 때 임의의 과산화물 및/또는 다른 산화제 없이도 보장되며, 이 온도 보다 위에서 황은 상 변화에서 불안정해진다. 이것은 수증기에서 가압된 상 변화 진동 또는 초 에너지의 파열로 인한 갑작스런 상-공간-캐비테이션 붕괴에 의해 유발 될 수 있으며, 이로 인해 메틸 카르보 양이온 표적 부위의 황 및 OMC 화합물 모두 고체-액체-고체 상 변화가 발생한다. 파열한 캐비테이션 콘에 의해 방출되는 막대한 에너지를 더 잘 이해하기 위해, 대상에 대한 최근의 CERN 연구는 태양 표면과 비교했을 때 300배 더 큰 태양 코로나 온도와 관련된 현상과 매우 유사한 피코-초 변형 동안 전자기 플라즈마 얽힘(electromagnetic plasma entanglemen)이 형성됨을 제안했다. 이러한 유추에 따르면, 상 공간 터널을 통과하는 180℉ GTRP 슬러리의 경우, 타겟 메틸 카르보 양이온 부위의 정확한 캐비테이션 온도는 매우 짧은 순간 동안 최소 54000℉ 일 것으로 예상된다.
임의의 이론에 구속되고 싶지는 않지만, 반응에서, 금속 아세테이트 이온 해리 치환은 메틸 카르보 양이온에서 발생하는 것으로 여겨진다.　이것은 가황 전구체를 방해하고(disrupts), 삽입은 후속 술피딕 브릿지 재정렬을 위해 엘라스토머 펜던트 구조에서 새로운 기능적 부위를 형성한다.　이 공정에서, O2-　는　상 공간 입자 하전된 탄소 응집체와 함께　CO　2　로　변환된다.　M2+ 및 S2-　사이의 강한 상호 작용은 석출물을 형성하며, 강성 술피딕 브릿지를 오직 원래 알릴 카르보 양이온에 결합된 '테더' 상태로 해방시킨다. 다양한 금속 이온이 비제한적으로 Co2+(3×106의 H2O 금속 배위 매트릭스 리간드 교환율), Cu2+ (5×109의 H2O 금속 배위 매트릭스 리간드 교환율), Ni2+ (3×104 의 H2O 금속 배위 매트릭스 리간드 교환율), Zn2+ (2×107 의 H2O 금속 배위 매트릭스 리간드 교환율), and Mn2+ (2×107 의 H2O 금속 배위 매트릭스 리간드 교환율)를 포함하여 사용하기에 적합하다.　구리계 유기금속 분자가 가열된 물 환경에서 최대 10의 배위 수를 나타낼 수 있다는 상당한 데이터가 문헌에 존재한다.　이 배위 용량은 메틸 카르보 양이온 반응성 부위 근처의 저해 이성질체(inhibiting isomer) '파편'으로부터 리간드를 포획함으로써 공정을 보조하는 수퍼-플로피 매트릭스의 중간 형성을 제공한다.　리간드 포획 및 방출 속도는 다른 금속보다 몇 배 더 빠르다.　이러한 인상적인 능력은 GTRP 풀림-복분해(unpacking-metathesis) 과정 동안 존재하는 분자의 이질적인 입(heterogeneous maw of molecules)으로부터 다양한 구리 기반의 반응 이성질체가 생성될 가능성을 초래한다.　원소 황의 온도에 가까운 온도에서 상 변화를 나타내는 유기 금속 화합물을 선택함으로써,　복분해 반응을 촉진하는 것이 가능할 수 있으며;　그러나, 상이한 상 변화 온도를 갖는 유기 금속 화합물이 또한 사용될 수 있다.
요소 7에서, 모놀리식, 고무 매크로구조의 제조가 발생한다.　도 7a는 분쇄된 상태 가황된 GTRP(1 단계), 결합 풀림(unbound)을 포함하는 EMRE 조건부 GTRP(2 단계), 사전-리프테이티드된(pre-reptated) 내부 형태, 및 10nm 및 5 마이크론 이격된 혼합 라미네이트(intermingled laminates)를 포함하는 재생된 상호침투 엘라스토머 네트워크(3 단계)의 매크로구조를 도시한다. 실시예의 공정의 특징 중 하나는 카본 블랙을 방해하지 않는 온화한 공정에 의해 상호 침투 엘라스토머 네트워크에서 가교가 재형성된다는 것이다.　이로 인해 인장 강도는 약간 감소하지만 반발 강도는 향상된다.
제조 공정에서 도 7b에 도시된 것과 같이,　처리된 GTPR 슬러리를 펌핑하고 필터 케이크 프레스를 통해 스핀을 1 중량% 미만의 수분 함량으로 건조시켰다.　생성된 처리된 GTRP는 건조된 EMRE-조건부 GTRP를 수득하기 위해서 회전식 건조기에서 0.1 중량% 미만의 수분 함량으로 오븐 건조될 수 있다.　프레스 필터 단계와 회전식 건조기 단계 사이에서, 선택적으로 수성 또는 액화 열가소성 버진 폴리머를 가공된 GTRP에 습식 혼합 할 수 있다.　건조 된 GTRP는 내부 믹서(예를 들어, 밴버리 믹서, 시그마 블레이드 등) 및/또는 마이크로-라미네이트용 롤 밀로 처리될 수 있으며, 여기서 건조, EMRE-조건부 GTRP(EMRE-conditioned GTRP)는 폴리머 및 가교 첨가제와 블렌딩 된다.　이어서, 생성된 제품은 펠릿, 롤, 블록, 장식된 시트(festooned sheet) 등으로 포장될 수 있다.　특정 실시예에서, 가공된 GTPR 슬러리는 추가의 가공 단계없이 사용하기 위한 귀중한 생성물이다.　GTRP는 아스팔트와 혼합되어 롤 및 시트를 형성하거나 용융되어 응집물을 결합시키거나 에멀젼을 형성 할 수 있다.　마찬가지로, 프레스 여과, 회전식 건조, 습식 혼합, 내부 혼합 및 포장을 포함한 요소 7의 중간 단계 중 임의의 제품은 그 자체로 귀중한 제품이 될 수 있다.　따라서, 요소 7의 임의의 단계는 다양한 실시예에서 선택적인 것으로 간주 될 수 있다.　롤 밀을 사용하는 경우, 생성된 GTRP는 후속 진공 성형 동안 형성될 얇은 팬케이크형 구조로 '잎이 달리게(leafed)'되고, 생성된 GTRP 시트에 이방성을 부여한다.　내부 믹서가 사용될 때, 그로부터 제조 된 시트는 실질적으로 등방성이다.　
아스팔트와 GTRP의 혼합물은 다양한 방법으로 제조 될 수 있다.　첫 번째 단계로, GTRP는 '잎이 달린'또는 '완전히 잎이 많은' 형태가 얻어 질 때까지(예를 들어, 최소 치수에서 약 10㎛ 이하의 입자 두께를 가짐) 마무리 롤 밀을 통해 수행되고, 그런 후 아스팔트와 결합된 롤-밀 또는 내부 믹서를 수행한다.　일반적으로, 점착성(cohesive) GTRP 시트('잎이 달린' 형태를 나타냄)는 냉간 롤이 있는 마무리 롤 밀을 10 회 통과하거나 핫 롤이 있는 마무리 롤 밀을 2회 통과 한 후에 얻을 수 있다.　점착성 GTPR 시트가 형성되면 아스팔트와 결합 될 수 있다.　일 실시예에서, 아스팔트는 마무리 롤-밀 상의 점착성 GTRP 시트에 첨가되고, 이어서 마무리 롤 밀의 작용에 의해 혼합되어 연속적인 GTRP/아스팔트 시트 형태의 GTRP 92중량% 및 아스팔트 8중량%의 혼합물을 수득 하였다.　IV 형 아스팔트가 유리하게 사용될 수 있으며;　그러나, 5 펜 내지 200 펜 범위의 아스팔트가 또한 사용될 수 있다.　가교제는 임의로 아스팔트와 함께 첨가될 수 있다(예를 들어, 연속 GTRP/아스팔트 시트의 0.005 phr (100중량부 당)).　시트는 균일한 분포를 촉진하기 위해서 공정 동안 유리하게 회전될 수 있다.　점착성 GTRP 시트('잎이 달린') 또는 연속 GTRP/아스팔트 시트는 예를 들어 입자, 에멀젼 또는 핫 믹스와 같은 임의의 형태로 아스팔트와 핫멜트로 더 조합 될 수 있다.　재가황은 GTRP/아스팔트 블렌드가 제자리에 설치된 후에 유리하게 달성 될 수 있다.
포장 용도에서, 예를 들어 점착성 GTRP 시트 또는 연속적인 GTRP/아스팔트 시트를 아스팔트로 용융시켜 약 20 내지 50 중량%의 GTRP를 포함하는, 예를 들어 골재의 결합제로서 사용하기에 적합한 조성물을 수득 할 수 있다.　다른 예에서, 연속적인 GTRP/아스팔트 시트는 손상된 포장에 시트 형태로 적용될 수 있고, 이어서 종래의 핫 믹스, 골재, 또는 골재와 바인더의 혼합물이 연속적인 GTRP/아스팔트 시트의 상부층으로서 적용될 수 있다.　GTRP의 가교 및 결합을 유도하기 위해 조사(Irradiation)가 유리하게 적용될 수 있다.　결합제로서 아스팔트에 사용될 때, 또는 연속적인 GTRP/아스팔트 시트를 포함하는 밑 깔개(underlayment)에 사용될 때, GTRP는 미국 특허 번호 8,992,118, 미국 특허 번호 9,169,606, 미국 특허 번호. 9,074,328, 미국 특허 번호 9,347,187, 미국 특허 번호 9,481,967, 미국 특허 번호 9,551,117, 미국 특허 번호 9,551,114, 미국 특허 번호 9,624,625, 미국 특허 번호 9,637,870, 미국 특허 번호 9,127,413, 및 미국 특허 번호 9,057,163에 기술 된 바와 같이 방사체 시스템(emitter system) 및 관련 장치 및 방법을 사용하여 노상에서 적절히 경화 될 수 있고, 이들 특허 각각의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
아스팔트/콘크리트 포장을 조사하기 위한 이러한 방사체 시스템은 전형적으로 아스팔트/콘크리트 포장에서 아스팔트의 플럭스를 달성하기 위해 1000 내지 10000 nm의 피크 파장의 방사선을 방출하도록 구성된 방사체 패널을 유지하는 구조 프레임을 포함한다.　본 명세서에 사용된 용어 "플럭스" 또는 "플럭싱"은 광범위한 용어이고, 당업자에게 통상적이고 관례적인 의미를 부여해야 하며(특별한 또는 맞춤형 의미로 제한되지 않음),　유체의 몸체에 대한 최소 압력의 적용에 의해 변위 가능한 유체를 설명하는 것으로 제한되지 않는다. 아스팔트의 플럭스를 유도하기 위해서 유리하게는 190℉ ~ 290℉(88℃ ~ 143℃)의 높은 온도 범위, 예를 들어 250℉ ~ 290℉ (121℃ ~ 143℃)가 온도로 사용될 수 있다.　가교를 유도하기 위해서 GTRP의 조사를 위해, 350 nm 내지 700 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방사선이 유리하게 사용될 수 있고, 1000 nm 내지 10000 nm의 피크 파장을 갖는 방사선이 추가로 사용될 수 있다(예를 들어, 2 개 피크 파장).　일정 수준의 가교는 가교제의 추가 없이도 발생할 것이다;　그러나, 추가의 가교제는 공정의 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다.　DIBP가 가교제로서 사용될 때 170℉ 의 온도는 가교를 유도 할 수 있으며, 이는 안정성 및 제어된 가교가 요구되는 GTRP/아스팔트 시트에 사용하기에 유리하다.　디쿠밀 퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)가 가교제로서 사용될 때, 가교는 열처리 없이도 빠르게 발생할 것이다.　디큐밀 퍼옥사이드는 GTRP/아스팔트가 액체 형태(예를 들어, 에멀젼) 일 때 가교제로서 유리하게 사용될 수 있다.　GTRP를 포함하는 포장 재료는 어떠한 처리도 하지 않은 분쇄된 타이어 고무를 포함하는 종래의 포장 재료와 비교할 때 수명성(longevity)에서 우월한 특성을 나타낸다.
연속적인 GTRP/아스팔트 시트는 내후재(weatherproofing) 또는 루핑 응용을 위해 롤과 시트의 형태로 사용될 수 있다.　대안적으로, 점착성 GTRP 시트('잎이 달린') 또는 연속적인 GTRP/아스팔트 시트는 아스팔트 또는 다른 용매로 용융될 수 있고, 생성된 혼합물은 분무에 의해 표면에 도포되어 밀봉되고 방수된 표면을 생성한다.　생성된 고무 미립자는 또한 집 지붕 판 및 롤 지붕에 사용하기에 적합한 품질로, 우박 손상 저항, 개선된 저온 유연성(예: 최소 -40℉ 온도까지의 유연성), 및 더운 날씨에 연화, 블리드 아웃, 얼룩 감소를 제공한다. 고무 미립자를 함유하는 롤 루핑은 건조된 상태로 배치된 다음 조사되어 시트가 용융, 순응(confom), 가교 및 하부 기재(예를 들어,　단열재 또는 오래된 지붕)와 부착된다. GTRP를 함유하는 액상 혼합물은 가교를 유도하기 위해 조사될 수 있다. 조사는 상술한 포장 응용(예를 들어, 미국 특허 번호 8,992,118, 미국 특허 번호 9,169,606, 미국 특허 번호. 9,074,328, 미국 특허 번호 9,347,187, 미국 특허 번호 9,481,967, 미국 특허 번호 9,551,117, 미국 특허 번호 9,551,114, 미국 특허 번호 9,624,625, 미국 특허 번호 9,637,870, 미국 특허 번호 9,127,413, 및 미국 특허 번호 9,057,163, 이들 특허 각각의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.)과 유사한 방사체 시스템을 이용해서 적용될 수 있다.
사전 선택된 피크 파장의 전자기 방사선은 지붕 또는 방수 시트 또는 스프레이 된 곳에 적용될 수 있다. 가열 방사는 소망하는 파장을 방사하기 위해서 방사체를 수정하는 것에 의해 생성될 수 있다. 가열하기 위해서 사용되는 전자기 방사선의 파장은 롤 루핑에 존재하는 재료에 기초해서 선택될 수 있다.　롤 루핑에서 타겟 고무에 선호되는 피크 파장은 10watt/in2 이하의 와트밀도에서 350nm - 700nm 피크 파장 범위이다.　롤 루핑 인가 방사 에너지는 기판의 가열을 최소화하면서, 롤 루핑 내 고무를 가열한다.　방사체 장치는 비용을 최소화하도록 제조될 수 있으며 현장에서 사용하기에 적합하다.　현장 사용은 금속 프레임 내에 위치한 하나 이상의 방사체 패널에 전기적으로 연결된 휴대용 발전기, 예를 들어 Tier 4 디젤 엔진을 사용해서 장치에 전력을 공급함으로써 달성될 수 있다.　방사체는 예를 들어 고밀도 세라믹으로 절연될 수 있고, 패널(들)은 롤 루핑의 평면을 향하도록 프레임의 세라믹 라이너 내에 중첩 될 수 있다.
후-반응기 GTRP 블렌드의 건조는 임의의 원하는 정도로 수행 될 수 있다.　수분을 천천히 또는 빠르게 제거 할 수 있다.　부드러운 건조는 엘라스토머 네트워크 형태의 구조에 최소한의 영향을 미친다.　전단 건조는 전형적으로 더 작은 입자 크기 및 더 빠른 수분 증발을 제공한다.
후-반응기 GTRP 블렌드의 경화는 화학 경화제를 사용하거나 조사함으로써 (예를 들어, 본원의 다른 곳에서 논의 된 방사체 시스템에 의해) 느리거나 빠르게 수행 될 수 있다.
일부 실시예에서, 건식 블렌딩에 의해 건조된 후-반응기 GTRP를 고상 폴리머(예를 들어, 버진 고무)와 조합한 다음, 성분을 혼합하기 위해 추가 가공을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.　대안적으로, 인증된 수의 반응성 부위를 갖는 라텍스는 반응기 후 GTRP와 조합되어 추가 처리 될 수 있다.　물은 나중에 예를 들어 압착에 의해 제거 될 수 있다.　후-반응기 GTRP는 다양한 용도, 예를 들어 열가소성, 열분해 또는 열경화성으로 개질될 수 있다.　폴리머 주쇄는 가황에 적합하다.　후-반응기 GTRP는 소수성이므로, 물질에 친수성이 부여되어 물질이 유화되거나 콜로이드 현탁액으로 형성 될 수 있게 한다.　호모폴리머를 첨가하여 골격을 기능화함으로써 특성을 변형시킬 수 있다.　열경화 특성을 부여하기 위해 입자를 코팅(예:　노닐페놀 에톡실레이트와 함께) 할 수 있다.　열가소성 특성을 부여하기 위해, 친수성 부위(예를 들어, 4 급 아민으로)가 삽입 될 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이, 증기/물 상을 가로질러 진동하도록 처리된 GTRP는 입자의 동굴(caverns) 내로 액체를 펌핑한다.　이것은 입자를 매우 빠르게 채울 수 있다(예: 1 분 미만).　반응기 공정 동안, 물은 자유 분자 공간의 큰 증가, 예를 들어 500% 이상, 예를 들어 5 배 증가가 관찰되는 입자를 침수시킬 수 있다.　이는 "솜털"로 설명 될 수 있는 건조 된 입자를 초래한다.　건조된 GTRP에는 액체를 수용 할 수 있는 내부 공간(자유 분자 공간)인 "동굴"이 있다.　GTRP에 전단력을 가하면 동굴이 붕괴될 수 있다.　GTRP가 혼합 될 물질과 함께 콜로이드 현탁액으로 제공될 때, 동굴의 존재는 GTRP의 동굴 내의 액체에서 물질의 내재화를 용이하게 한다.　이러한 물질은 수계 중합체를 포함 할 수 있다.　이는 타이어 산업에서 폴리머를 혼합하는 주요 방법으로써 종래의 고상에 고상을 혼합하는 것에 대비해 폴리머 분산 특성을 우월하게 하는 결과를 초래하고, 결과적인 입자에 대해서 예를 들어 우수한 인장강도, 히스테리시스 및 전단강도를 갖게 할 수 있다. 타이어 산업에서 전형적으로 사용되는 고무에서 관찰되는 것으로부터 200-300% 이상의 물리적 강도의 개선이 관찰된다.
소량의 버진, 스티렌, 1,4-시스 폴리부타디엔 폴리머와 후-반응기 GTRP블렌드로 구성된 샘플의 물리적 특성 분석에 기초해서, 버진, 타이어 등급, 블랙 마스터 배치 배합물과 대비하여 약 80% 초과의 가교밀도를 갖고, 240℉에서 2시간 동안 디큐밀 퍼옥사이드(DCP)를 사용해서 규칙적으로 달성할 수 있다. DCP는 240℉ 미만의 반응성 가교를 제공하지만, 임계 값 초과의 경화 온도는 테더링 된 황 사슬을 액화시켜 불안정한 상태가 재정렬을 보다 효율적으로 완료 할 수 있도록 한다.　다른 효과적인 촉진제는 디(터트-부틸퍼옥시이소프로필) 벤젠(CAS No. 25155-25-3, 또한 DBPI라고도 함)이다.
1,2- 고 비닐 부타디엔 호모폴리머 작용성으로 그라프팅 된 실리콘 고무 (SiR)는 머캅토기 촉매와 가교될 수 있다.　이러한 블렌드는 높은 가교 밀도 및 균일한 엘라스토머 상호 침투 도메인을 초래하여 두 고무 그룹에서 모두 알려진 혼성화 특성을 우월하게 나타낸다.　재생 EOL 입자를 사용하는 NR/SBR 블랙 마스터 배치 SiR 하이브리드는 새롭고 비용 효율적인 혁신이다.
다른 실시 양태에서, GTRP 입자는 무수 환경에서 크기가 감소되고 가교 재정렬된다.　EOL 타이어 고무 부스러기는 3 축 수직 믹서 또는 다른 적합한 혼합 장치에서 약 250℉(예: 230℉ ~ 270℉ 또는 240℉ ~ 260℉ 또는 245℉ ~ 255℉)의 온도로 예열된다.　고체 형태의 반응물(예: 아세트산 구리 또는 본원에 기재된 바와 같은 기타 금속 염) 불활성 대기(예: 질소 블랭킷)에서 별도의 용기에서 250℉(예를 들어, 바람직하게는 금속 염의 융점 이상, 예를 들어 250℉ 이상, 예를 들어 230℉ 내지 270℉, 또는 240℉ 내지 260℉, 또는 245℉내지 225℉) 의 온도로 예열된다.　특정 실시예에서, 불활성 대기는 선택적일 수 있다.　가열된 반응물은 예열된 EOL 타이어 고무 부스러기와 결합된다.　예를 들어, 가열된 반응물은 교반하면서 예열된 EOL 타이어 고무 부스러기에 분무, 연무 또는 부어 넣어 예열된 EOL 타이어 고무 부스러기에 반응물의 균일한 코팅 및 분포를 달성하며, 활성화된 EOL 타이어 고무를 수득 할 수 있다.　예열된 EOL 타이어 고무 부스러기에 직접 첨가될 때, 반응물은 미세하게 분쇄된 분말 형태로 제공되는 것이 유리할 수 있다.
상호 연결된 치환 고무 재료(Interlinked Substituted Rubber Material)의 응용
본 명세서에서 논의 된 바와 같이, 실시 예의 상호 연결된 치환 고무 재료는 상기 논의된 타이어 및 포장 용도, 또는 버진 고무가 사용될 수 있는 임의의 다른 용도를 포함하는 다양한 용도에 사용하기에 적합하다.　핫멜트 (예: 아스팔트, SBR, 폴리이소부틸렌(FIB) 및 폴리에틸렌(PE)) 및 다성분 반응성(예: 지방산 기반 폴리올)과 같은 다양한 반응성 접착 매트릭스를 사용하여 아티팩트가 만들어지고 특성 평가되었다.　이들 특성은 배합된 상호 연결된 치환 고무 재료가 훨씬 더 비싼 실리콘, 우레탄, 에폭시 및 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체 (EPDM)계 물질과 비용의 일부로 효과적으로 경쟁 할 수 있음을 시사한다.　배합된 상호 연결된 치환 고무 재료는 방수성, 경량의 구조적 특성, 내마모성, 염분, 일반 화학 물질, 및 탄화수소 기반 연료에 대한 저항력, 우수한 열 및 UV 저항성을 나타낸다.　특정 용도에 적합한 특성을 갖는 상호 연결된 치환 고무 물질은 상호 연결된 치환 고무 물질인 얽힌 폴리머-나노 입자 복합체와 관련된 공정 역학을 조정함으로써 얻을 수 있다.　예를 들어, 일부 경우에 더 작은 입자 크기가 반드시 바람직한 것은 아니며, 본 명세서에 기술된 바와 같이 버진 고무에 우수한 성능을 제공 할 수 있는 특정 형태적 특징이 있다.　나노 입자는 폴리머의 기계적 특성에 중대한 영향을 미치며;　따라서, 모든 시간 규모에서, 호스트 폴리머 사슬 운동(제약 및 이완)의 엔트로피-엔탈피 상호 작용 서비스 중에 제어하는 것은 많은 이점을 제공 할 수 있다.
상호 연결된 치환 고무 재료 성능 특성은 호스트 폴리머의 랜덤 코일 반경의 약 5 - 10 배 미만인 치수 아래로 입자 크기 감소와 함께 급격히 떨어질 수 있는 것으로 관찰되었다.　이것은 분쇄된 타이어로부터의 원래 화합물이 일반적으로 1.0: 1.0보다 큰 랜덤 코일 비율 바이어스(bias)(폴리머에 유리함), 나노 입자 클러스터:폴리머를 갖는 모델에 기초한다.
타이어를 만드는 데 사용되는 2 백 개 이상의 요소는 개별 GTR 입자 질량의 90% (요소 수) 이상으로 나타날 수 있다. 이는 상호 연결된 치환 고무 재료의 균일성을 특성화하는 것이 불가능할 수 있음을 시사하나, 그렇지는 않다.　실시예의 방법에서와 같이 술피딕 영향을 제거하기 위한 신뢰할 수 있는 방법은 복합재의 화학적 및 상호 기계적 특성을 파괴할 때 의도적으로 '부드럽고', 균일성을 분류하기 위한 시스템이 개발되고 있다.　아인슈타인-배첼러 점도 법칙(Einstein-Batchelor viscosity law)에 위배되는 복합 점도 관측 퍼즐은 술피딕 성분이 영향을 받지 않게 되면 부분적으로 해결될 것이다. 최적의 상관 관계를 통해 결과 공정 수율을 특성화하는 간단한 방법으로서,　공정 강도 및 분절(articulation)이 나타나고, 상호 연결된 치환 고무 재료는 고성능 응용을 포함하여 다양한 제품에 사용될 수 있을 것으로 예상된다.　고성능 응용 분야의 예로는 현장(in-situ), 모놀리식, 구조, 자가- 절연, 발포 패널이 있다.　건조 및 분쇄된, 토착 탄소질(indigenous carbonaceous), 셀룰로오스 풍부한 식생은 재생된 GTR을 주바인더(고 로딩)로 작고, 영구적인 지진방지 서식지로 형성한 쵸퍼-건(chopper-gun)일 수 있다. 이차 봉쇄 스프레이 적용 막은 탱크와 선박에 설치 될 수 있다.　로봇 분사식, 복수 성분, 내화학성 및 압력 안정 라이닝은 굴착 없이 노후화 하수구 및 수도관에 설치 될 수 있다.　UBC 준수, 모놀리식 지붕 막(roofing membranes)은 공장에서 제조된 막이거나 해당 위치에서 스프레이 된 것일 수 있다. 새로운 토목 인프라 지하 배관은 상호 연결된 치환 고무 재료에서 파생된 더 내구성 있는 코팅으로 보호 될 수 있다.　모든 유형의 해양 구조물은 안티-파울링, PTR 기반, 복합 코팅으로 부식 방지 될 수 있다.　현재 대부분의 곤충 및 해충 방지, 연료-방지, 곰팡이 및 세균 방지, 태양 및 염-방지이어야 하는 현재 생산되는 대부분의 임의의 물품은 상호 연결 치환 고무 재료- 기반 쉘을 갖는 우수한 성능을 위해 제조될 수 있다.
재설계된 엘라스토머 폴리머(Re-engineered Elastomeric Polymer) 합성
이전에 황화합물과 가교된 재설계된 엘라스토머 폴리머(REEP)가 필수구성으로써 타겟된 조성물의 최종 특성을 향상시키려면, REEP 는 황 가교의 파괴 및 대체 화학물질의 삽입이 요구된다. 이러한 폴리머는 예를 들어 분쇄된 타이어 고무, 다른 공급원의 고무, 시스-1,4-폴리이소프렌, 트랜스-1,4-폴리이소프렌, 천연 폴리 이소프렌, 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 클로로프렌 고무, 할로겐화 부틸 고무, 비할로겐화 부틸고무, 스티렌-부타디엔 고무, 수소화 니트릴 고무, 비수소화 니트릴 고무, 또는 황 가황에 의해 경화될 수 있거나 또는 폴리머의 주쇄에 탄소-황 결합을 가질 수 있는, 예를 들어 -C-Sn-C(여기서 n은 2 이상의 정수)와 같은 다른 불포화 고무를 포함할 수 있다. 재-가교는 내산화성 및 기계적 특성을 향상시켜 응력 완화 및/또는 성능 스펙트럼을 향상시킨다.　REEP의 최종 재-가교 특성은 유리하게는 열경화성(강성) 또는 열향성(thermotropi c)(탄성) 특성을 완성된 조성물에 부여 할 수 있다.　REEP의 처리 동안 유리한 리프테이션(reputation) (엘라스토머 폴리머 이완)은 또한(예를 들어, 본원에 기술 된 바와 같은 상호 연결된 치환과 함께) 내부-가교 내 조작 단계 동안보다 쉽게 달성된다.
황 가황된 REEP는 주로 약 150kJ/mol의 결합 에너지를 갖는 폴리술피딕 브릿지로 구성된다.　이러한 브릿지를 모노- 또는 디-술피딕 상태로 감소시키는 것은 모노- 또는 디-술피딕 브릿지의 결합에너지가 약 270kJ/Mol이기 때문에 호스트 엘라스토머의 내산화성을 실질적으로 개선한다. 황 결합이 혼성화된 1- 단계, '클릭' 복분해를 사용하는 것은 엘라스토머-함유 생성물로 최종 배합하기 위해 REEP를 제조하는데 바람직한 단계이다.
REEP의 단일-패스, 분자 재-조립을 수행하기 위해 병렬, 연속-흐름, 마이크로-합성 반응기(Parallel, Continuous-flow, Micro-synthesis Reactor)(PCMR)을 활용하는 것은 원하는 후-반응기, 동역학적 분석을 생성하기 위해 개발 중인 폴리머 모폴로지 내에서 환원-치환 노력의 효과에 대한 실시간 통찰력을 기반으로 할 수 있다.　 얇은 "온더 플라이 (on-the-fly)", 루프 지연된 반응기의 단면 내에서 상호 작용하는 폴리머 쌍극자 모멘트는 외부로 변조된 전기적 필드로 흐르며, 유전율과 그 필드, 굽힘 기울기 편차(curl gradient deviations)를 모두 포착하여 업스트림 조제 스테이션(dosing stations)의 결과로 발생하는 변화와 같은 정확한 차등 데이터를 제공한다. 또한 폴리머가 PCMR 진행을 완료함에 따라 원하는 최종 특성을 달성하기 위해 어떤 추가 전기 화학적 '입력 메뉴'가 필요한지에 대한 필수 개입 지침을 제공한다. 굽힘 기울기 증폭(CGA) 기술의 이용에 의해 PCMR 환경 내에서 유사한 장점을 확인할 수 있다.
도 8a는 굽힙 기울기 증폭에 의해 루프-분자 어셈블리 전파(L-MAP) 프로세스를 이용하는 실시예들 중 하나의 PCMR을 도시한다.　본 명세서에 기술된 L-MPA 프로세스는 CGA 기술을 새로운 모듈 형 및 재 설계된 폴리머를 생성하는 비 균등 한 기능을 갖는 고급 모듈 식 PCMR 플랫폼으로 통합한다.　반응기는 계량된 성분(801)이 투입되는 터보 통합기(turbo integrator)(802)를 포함한다.　이들 성분은 단량체, 호모폴리머, 폴리머 및/또는 다른 성분을 포함 할 수 있다.　도시된 실시예에서, 상호 연결된 치환 고무는 상호 연결된 치환 고무를 개질시키기 위한 다른 성분, 예를 들어 하나 이상의 단량체, 올리고머, 또는 상호 연결된 치환 고무 상에 그래프트될 중합체, 또는 상호 연결된 치환 고무를 기능화시키기 위한 하나 이상의 반응물(예: 폴리머 사슬 말단 봉쇄제, 이온 치환 등)과 함께 터보 통합기에 투입될 수 있다.　도시된 실시예에서, 성분들의 혼합물은 180 ℉로 가열되고 특수 펌프(803)(특수 펌프 #1)로 공급된다.　도시된 펌프는 100psi 이하의 압력 및 360 ℉ 이하의 온도에서 작동하도록 구성된다;　그러나, 처리되는 구성 요소들의 특정 혼합에 대해 더 높은 압력 및/또는 온도가 바람직하다면, 요구되는 압력 및 온도 사양을 충족시키는 다른 펌프가 대체 될 수 있다.　이어서, 혼합물은 펌프에 의해 파이프 뱅크(804)로 공급된다. 뱅크의 풋프린트를 최소화하기 위해, 파이프는 구불 구불 한 형태로 형성되며, 총 길이는 800 인치이다.　도시된 실시예는 직경이 4 인치인 스테인레스 스틸 파이프를 포함하고, 이는 10 개의 루프 파이프 세그먼트의 뱅크로 구성되며, 뱅크는 길이가 120 인치이다.　혼합물이 파이프를 통과함에 따라, 혼합물의 성분은 반응하여 미리 선택된 조성 및 특성을 갖는 재-설계된 엘라스토머 폴리머를 생성한다.　파이프의 출력은 제 2 펌프(805)(특수 펌프 #2)로 보내지고, 이는 액체 회수를 위해(예를 들어, 205℉에서) 반응 혼합물을 건조탱크(806)로 펌핑한다.　실시예에 도시된 구성은 한 세트의 2 개의 뱅크가 사용될 때 783 gal/hr의 슬러리(807)를 출력할 수 있다.　반응기는 임의의 적합한 구성으로 스케일링 될 수 있다.　예를 들어, 선택적으로 가열 또는 냉각 능력, 가압, 또는 불활성 분위기 유지와 함께 하나 이상의 터보 통합기 또는 당업계에 공지된 다른 혼합 장치가 사용될 수 있다. 단일 터보 통합기가 하나 이상의 뱅크를 공급하거나 여러 터보 통합자가 단일 뱅크를 공급할 수 있다. 단일 뱅크에 병렬로, 단일 뱅크에 직렬로 하나 이상의 펌프가 사용될 수 있거나, 단일 펌프가 다수의 뱅크에 적절한 배관 또는 밸브를 제공 할 수 있다.　위에서 논의된 바와 같이, 펌프는 펌핑될 혼합물의 원하는 특성(온도, 압력 등)에 기초하여 선택될 수 있다.　특정 실시예에서, 뱅크로부터의 혼합물은 후속 공정(예를 들어, 스페셜티 펌프 #2 및/또는 반응기로부터의 건조 탱크 생략)에서 직접 사용될 수 있다.　4 인치 스테인리스 스틸 파이프가 뱅크에 사용되는 반면, 다른 직경, 예를 들어 직경이 0.25 인치 이하 내지 6 인치 이상이 유리하게 사용될 수 있고, 그리고　혼합물의 성분이 사전 선택된 생성물을 생성하기 위하여 충분한 체류 시간으로 반응하도록, 임의의 적합한 파이프 길이가 사용될 수 있고, 예를 들어 50 인치 이하 내지 2500 인치 이상이다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 더 긴 체류 시간을 허용하거나 감압에서 작동 할 수 있는 펌프의 사용을 허용하기 위해, 선택적으로 뱅크 사이에 위치된 펌프와 함께 직렬 구성으로 다수의 뱅크를 작동시키는 것이 바람직할 수 있다.　파이프 (들)에는 반응식 804A(도 8a, 참고 1) 및 통합된 굽힘 기울기 (CGA) 포트(804B)(도 8a, 참고 2)를 용이하게 하기 위한 전략적 정적 혼합 및 화학적 주입 지점과 함께 맞춰질 수 있다. 파이프(들)은 또한 제어된 열 공간, 예를 들어 가열 또는 냉각 자킷에 부분적 또는 전체적으로 사용되거나 또는 온도 제어 침지조에 사용될 수 있다.　대안적으로 파이프(들)은 주위 조건에 노출될 수 있다.
도 8b는 공간 절약 튜브 형태(space saving tube configuration)를 도시한다.　이 형태에서, 튜브(811)는 나선형이고, 제어된 열 공간(810)에 있을 수 있다. 이 나선형 튜브 형태는 주입구 단부(811A)로부터 배출구 단부 (811B)까지 축을 따라 연장 될 수 있거나, 또는 뱅크의 풋 프린트를 더욱 줄이기 위해 나선형 튜브의 구불 구불한 형태로 더 형성 될 수 있다.
실시예의 PCMR은 유리하게는 버진 고무가 반응 또는 기능화 되는 방식과 유사한 방식으로 본원에 기술된 바와 같은 상호 연결된 치환 생성물을 기능화 시키거나 반응시키는데 사용될 수 있다.　그래프트 중합, 쇄 말단 기능화 등이 수행 될 수 있다.　생성된 제품은 아스팔트 바인더, 타이어 고무, 특수 고무 제품 등에 사용하기에 적합하게 만들 수 있다.
PTR의 형태
교반된 압력 용기(stirred pressure vessel)를 사용하는 교대 배치 모드 공정(alternate batch mode process)으로 수행된 방법에 의해 생성된 생성물 스트림은 다수의 가동 후에 관찰되었다.　약 0.002 인치 내지 0.005 인치의 단면적 및 가변 길이를 갖는 작은 금 섬유(golden fibers)가 상호 연결된 치환 고무 재료 내에 존재하는 것으로 관찰되었다.　섬유는 과도한 열(본 명세서에 기재된 상호연결 치환 공정에 사용된 온도보다 높고, 고온 혼합 공정의 특성보다 높은 온도)에 의해서만 파괴 될 것으로 예상되며 트리클로로에틸렌(TCE)에 용해되지 않을 것이다.
섬유의 존재는 서브 마이크론의 상호 연결된 치환 고무 재료의 불용성 성분에 상당한 질량을 추가하지 않을 것으로 예상될 수 있지만, 1 마이크론의 필터 기공을 막음으로써 실제의 필터 매체를 덜 다공성으로 만들어서 여액 농도 양자(filtrate concentration quanta)의 잘못된 판독을 초래할 것으로 예상된다.　슬러리 형태의 상호 연결된 치환 고무 재료의 샘플을 고온-고압 피스톤-격막(diaphragm) 펌프 및 1.0 마이크론 오리피스를 통해 최대 50,000 psi까지 처리할 수 있는 고강도 소결 필터를 통과시켰다.　섬유의 전체 길이를 감소시키는 것으로 여겨지는 이러한 추가 처리는 1 마이크론 필터 기공을 통과 할 수 있는 매끄러운 혼합물을 제공하였다.　추가 가공은 카본 블랙의 일부 방출과 함께, 고무를 쉽게 분산 가능한 서브 마이크론 모이어티로 쉽게 붕괴시켰다.
재생 타이어로부터 유래된 이 섬유 성분은 연결된 치환 고무 재료에 첨가된(예를 들어, 결합제 또는 접착제로서) 아스팔트와 골재 사이의 결합 강도를 크게 개선시켜서 전체 포장 성능 개선에 의해 버진 고무를 함유한 골재 및 아스팔트로부터 제조된 것과 비교할 때, 우수한 포장성을 제공할 수 있다
블랙 마스터 배치에서 PTR
도 2에 도시된 것과 유사한 조건 하에서 도 1에 도시된 장치와 유사한 실험실 규모의 장비를 사용하여 생성된, 상호 연결된 치환 고무 재료를 버진 고무의 공지된-특성 베이스 블랙 마스터 배치에 10 중량%의 양으로 첨가 하였다(상호 연결된 치환 고무 재료에서 충전제 물질에 대한 조정 후).　결과로 초래된 10중량% 혼합물은 열 중량 분석 및 다른 테스트를 받았다.　결과로 초래된 10중량% 혼합물은 새로운 타이어의 최종 성능에 영향을 미치지 않도록 버진 고무의 공지된-특성 베이스 마스터 배치와 균질화 가능한 물리적 특성에서 거의 동등한 것으로 관찰되었으며, 또는 전통적으로 작은 입자(200 메쉬), 완전 가황 처리된 분쇄된 타이어 고무에 사용되었던 3 중량%의 상한보다 더 높은 ?량으로 베이스 블랙 마스터 배치에 사용될 수 있다. 다시 말해, 상호 연결된 치환 고무 재료는 유일한 고무 공급원으로서 타이어를 제조하는데 사용하기에 적합한 것으로 관찰되거나, 3% 초과, 예를 들어 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95중량% 이상 함량으로 베이스 블랙 마스터 배치와 조합하여 사용될 수 있다
상호 연결된 치환 고무 재료는 카본 블랙의 실질적인 엘라스토머 보유와 함께 입자 크기가 50 마이크론 이하인 복합 버진 고무와 유사한 형태를 갖는, 원소 황이 거의 없는 것으로 관찰되었다.　이 재료는 새로운 소형 트럭 및 자동차 타이어의 측벽의 적어도 20% 및 최대 50, 60%, 70, 80, 90% 이상(예를 들어, 최대 100 %)으로 사용하기에 적합하다.　이러한 상호 치환된 고무 재료는 또한 막 및 산업 고무 제품에 사용하기에 적합하다.
IPREX 고무 폴리머
IPREX(InterPenetrating Reenerative Elastomer Xlink) 고무 폴리머(IRP)는 미세 적층, 이방성 구조 고무 시트이다.　그것은 각각이 10 - 70 마이크론 두께인 다수 개가 진공-열 융합 및 가교 결합된 층으로 구성되어 있다.　상기 재료는 탄소 충진된, 상호 침투성 폴리이소프렌-폴리부타디엔 엘라스토머 사슬, 재생적인, 횡 방향 술피딕 브릿지에 의해 재정렬된 가교를 포함한다.　개별 라미나(laminae)는 각각 선행하는 라미나의 이방성 '그레인(grain)'에 30-45도에서 구축 동안에 점진적으로 쌓일 때, 거의 제로 루프 확률 및 바이어스- 방향, 평행-레프테이티드(reptated), 얽힌, 엘라스토머 백본 구조(들)를 나타내며, 유사한 재료와 단면 두께의 등방성 시트에 비해 우수한 비틀림 강도와 탄성을 나타내는 완성된 시트를 생성한다.　사전-가교된 공급 원료는 가변 닙 고압 롤 밀을 통해 얇은 라미나로 가공된다.　IPREX 고무는 타이어 또는 기타 엔지니어링 고무 제품을 위해 준비된 사전에 가교된, 블랙 마스터 배치 버진 공급 원료 및/또는 이후에 작은 고무 입자(일반적으로 30메쉬, 주변 분쇄된 타이어 고무)로 분할된 후 이어서 본 명세서에 기술된 바와 같이 미리 결정된 PRISM 반응기 공정 파라미터에 따라 재-배합된 EOL 홀 타이어 스크랩으로부터 2단계로 제조될 수 있다.　IPREX 고무는 강화된 내화학 및 내열성을 위하여, 기능화된 SiR과 같은 다른 엘라스토머와 상호 침투 및 가교 된 엘라스토머 네트워크를 형성하도록 배합될 수 있다.　IPREX 고무는 타이어 벽 구축, 코드 준수 전기 테이프 및 화분용 배합물, 산업용 벨트 및 호스, 고온 직물 및 개스킷, 지오 라이너, 루핑 및 방수 멤브레인, 산업용 접착제 용 콜로이드 서스펜션, 슈퍼 포장, PG 핫-멜트, 아스팔트 바인더 개질의 용도에 적합하다.
후-반응기 GTRP-함유 차량 타이어 성능
후-반응기 GTRP는 울퉁불퉁하고 불균일한 모양으로 리액터를 빠져 나간다.　건조 및 일반적으로 트윈 암 밴버리(Banbury) 또는 시그마 블레이드 믹서와 같은 고 전단 내부 믹서에서 달성되는 가교제 및 기타 선택적인 하이브리드 엘라스토머의 배합 후, GTRP는 좁은 롤 밀 닙을 통해 통과해 얇은 시트가 된다.　이 얇은 시트는 유사하게 가공된 종래의 버진 블랙 마스터 배치(VBMB) 엘라스토머 복합 배합물과 달리, 최대 인장 강도 대 폭 인장 강도가 약 3 : 1까지 이방성을 나타낼 수 있다.　이방성 정도에 기여할 수 있는 인자는 반응기-제어된 루프 확률 감소, 가교 전위 정도의 조작 및/또는 내부 혼합 시간의 단축을 포함한다.
반응기 제어된 루프 확률 감소
이 인자는 평균적으로 12.5 중량%의 추가적, 유효한 엘라스토머를 결과 매트릭스에 통계적으로 추가할 수 있고, 동일한-골격의 메틸 카르보 양이온 전구체-결합된, 황 브릿지가 일단 전위되면, 엘라스토머는 압축-이동(롤 밀 닙의 면에 수직임)의 횡 축을 따라서 레프테이션-바이어스로서 동적으로 배향(및 유지)되도록 방출된다.
가교 전위의 정도의 조작
남아있는 EOL 타이어 가교의 복원력은 배합 및 최종 시트 제조 동안 크기 감소에 대한 가변적인 잔류 저항을 유도하며, 여기서 완전히 전위되지 않은 입자 저항은 롤 밀 압력에 의해 평탄화 된다.　이 부속물은 앵커와 같은 역할을 하며, 엘라스토머 매트릭스의 일부를 따라 약물과 유사하게 작용하여 레프테이트(reptate)-유사 역학을 보다 쉽게 달성한다.　그 효과는 롤들 사이의 압축-이동의 횡 방향에서 레프테이트-바이어스이다.
내부 혼합 시간 단축
후-반응기, GTRP 입자, 최종 입자 크기 감소는 입자가 믹서(예를 들어, 트윈 암 믹서) 내에서 지속되는 와이 핑 사이클의 수의 함수이다.　많은 응용 분야에서 시트로 밀링 하기 위해 GTRP를 준비하는데 일반적으로 최소량의 첨가제만 사용되기 때문에, 덩어리를 점진적으로 작은 치수로 가져가는 것이 바람직한 때를 제외하고 과도한 높은 전단이 필요하지 않다.　혼합 시간에서의 이러한 조작은 본 명세서에서 이전에 기술된 것과 유사하지만 약간 덜 뚜렷한 드래깅-앵커-효과(dragging-anchor-effect)를 가질 수 있다.
등방성이 유리한 경우, GTRP는 이들 3 개의 판별기의 역수로 처리 될 수 있다.　그러나 VBMB와 달리, 이방성 품질은 지속적인 굴곡을 거쳐야하지만 치수적으로 안정되어야만 하는 구조, 예를 들어 차량 타이어의 사이드 웨일과 같이에서 큰 이점을 가질 수 있다.
타이어 어플리케이션을 위한 처리 고무
업계 평균은　차량 타이어의 롤링 저항을 극복 할 때 차량 작동 연료 소비의 약 15%에 놓여있다. 그 저항의 대부분은 타이어가 각 회전 마다 트레드 섹션이 포장 도로와 접촉 할 때 트레드가 이동 방향에 대해 불규칙적이고 정현파적인 패턴으로 앞뒤로 왔다갔다하는 것에 기인한다. 이 왜곡은 타이어 사이드 웨일의 탄성, 비틀림 특성에 의해 억제되어 차량의 솔리드 림 및 서스펜션으로 전달된다.　타이어 제조 설계 및 구축은 롤링 타이어 평면 수직에 대해 15 - 90°에 배치된 보강 패브릭을 사용하고, 이는 등방성 VBMB 사이에 적층되어 안전하고 효과적인 롤링 구조를 유지하는 복합 구조를 구현한다. 그러나 다양한 속도로 다양한 표면 조건에서 이동하는 것과 관련된 광범위한 비틀림 역학을 극복하려면 상당한 에너지가 필요하다.
4 개의 마이크로-플라이 어셈블리로 겹쳐진 0.010" 두께 시트 4 개로 구성되며 각 서브-플라이가 후속 라미네이트의 약 45°로 배치된 40 밀(~ 1mm) 두께의 마이크로-적층된 GTRP 시트는 유사하게 제조된 VBMB 마이크로-라미네이트와 비교하여 비틀림 왜곡에 대한 저항이 대략 30% 이상 증가함을 입증한다. 정량화된 풋-파운드 포스, 비틀림 기계 모델을 사용하여, 특히 치수 반경의 응력이 가장 큰 타이어 구조의 가장 바깥 쪽 2 개 라미네이트의 구성 요소로 사용되는 이 이방성 마이크로-라미네이트를 사용한 타이어 구축(construction)은 치수 변형 반경으로부터의 응력이 가장 큰 경우, 타이어 잔해물 중량 단위당 9.5% 내지 16%의 롤링 저항 감소가 예상된다. 타이어 롤링 저항 10% 감소는 연간 60억 갤런 (6,000,000,000 갤런)을 넘는 연료를 연간 절약하는 것과 같다.　따라서, 실시예의 처리 고무(treated rubber)는 타이어 용도, 예를 들어 타이어 측벽 용도에 사용하기 위한 마이크로-라미네이트 시트(예를 들어, 함께 적층된 2-100 개 이상의 시트, 예를 들어, 2-20, 2-20 또는 2-5 개의 시트)로서의 용도에 특히 유용하다.
고성능 애플리케이션을 위한 처리 고무
다양한 실시예 의 고무 및 고무 함유 재료는 하기 사양 중 하나 이상을 충족시키도록 제조 될 수 있다. 특정 실시예에서, 하기 열거된 MIL-R 사양 중 하나 이상을 만족하는 고무 및 고무 제품이 제공된다.　여기에는 타이어 트레드, 타이어 측벽, 지붕 막, 고 유전율 전기 테이프, 탱크 라이닝, 저수지 라이닝, 트렌치 라이닝, 다리 밑깔개, 기초 방수제, 주차장 방수제, 호스, 벨트, 몰딩 또는 성형 고무 또는 고무 시트(예: 개스킷, 튜빙, 충격 흡수 재료, 차량용 바닥 매트 및 침대 라이너, 상업용 및 주거용 건축용 매트 및 바닥 재료, 바닥, 데크 및 콘크리트 바닥재, 방음 등)로 제조된 제품인 기타 고무 제품이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 기타 제품에는 의류 및 헤어 타이의 탄성 밴드, 식기 세척 장갑, 장난감, 항아리 씰 및 타이어, 웰컴 매트, 정원 호스가 포함된다.　기타 가정용 고무 제품에는 부츠, 비옷, 연못 라이너, 매트리스 및 쿠션, 베개, 정원 도구 그립, 욕조 플러그, 도어 스탑, 귀마개, 온수 병, 수족관 튜브, 수도꼭지 와셔 및 깔개 백업이 포함된다.　실험용 플라스크 및 바이알용 스토퍼, 내화학성 매트 및 패드, 보철 및 기타 특수 제품 및 장비는 고무 식품 및 물 그릇, 씹는 장난감 및 공, 발포 고무 매트리스 패드, 스톨 매트, 탄력성 있는 수의사 랩, 벼룩 고리(flea collars), 헛간 및 고무 빗, 마우스 패드, 키보드, 접착제 및 회전 의자 바퀴, 피로 방지 매트, 카펫 밑 깔개, 헤드폰 패드 및 고무 스탬프,　야영을 위한 팽창식 침대, 운동장 타일, 고무 오리, 운동복, 스쿠버 슈트, 민간 및 군용 차량 구성요소; 비행기, 여객기, 및　전투기 구성요소, 철도 차량 및 기차 엔진 구성요소, 주거 및 상업용 건물 제품, 공장 또는 산업적 또는 제조 구성요소, 의류 및 신발 구성요소와 마찬가지로 실시 예의 고무로부터 제조 될 수 있다.
실시예의 처리 고무는 하기 ASTM 사양, 군용 사양(MIL), 항공우주 재료 사양(AMS)을 충족시키는 고무제품 및/또는 다양한 산업에서 사용되는 다른 사양 중 하나 이상을 충족 시키거나 초과하는 고무 제품에 사용될 수 있다.
ASTM C542(ASTM C 1166 절차) - 저연(Low Smoke), 저화염(Low Flame) 저독성 네오프렌
ASTM E662 - 저연, 저화염, 저독성 네오프렌
ASTM D1330 Grade 1 - 프리미엄 SBR -　스타일 22
ASTM D1330 Grade 2 - 적색 고무 SBR - 스타일 20
ASTM D2000 1AA 430 - 천연 고무 - 스타일 28
ASTM D2000 1AA 704 Z1(Z1 = 75 ± 5 듀로미터(Durometer))-적색 고무 SBR - 스타일 20
ASTM D2000 M1AA 407-부틸
ASTM D2000M1AA 417 - 천연 고무, 순수 검(gum) 부유 천연 고무, EZ 컷 비-부유 검 천연 고무, 단백질 프리(합성 폴리이소프렌) 천연 고무
ASTM D2000 M1AA 503 - 상업용 EPDM
ASTM D2000 M1AA 507 - 부틸
ASTM D2000 M1AA 517 - 천연 고무
ASTM D2000 M1AA 606 - 상업용 EPDM
ASTM D2000 M1AA 607 - 부틸
ASTM D2000 M1AA 617 - 천연 고무
ASTM D2000 M1AA 703 Z1(Z1 = 75 ± 5 듀로미터)-사양 등급 SBR(적색)
ASTM D2000 M1AA 706 - 상업용 EPDM
ASTM D2000 M1AA 710 - 부틸
ASTM D2000 M4AA 407 A13 B13 C12 F17
ASTM D2000 M4AA 421 F17 G21 - Tuff-Stuff® 천연 고무
ASTM D2000 M4AA 510 A13 B13 C12 F17 - ASTM D2000 M4AA 사양 등급 (EPDM)
ASTM D2000 M4AA 610 A13 B13 C12 F17
ASTM D2000 M4AA 사양 등급 (EPDM)
ASTM D2000 M4AA 710 A13 B13 C12 F17
ASTM D2000 M4AA 사양 등급 (EPDM)
ASTM D2000 M2BA 407 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
ASTM D2000 3BA 508 C12 - 상업용 EPDM - 스타일 40
ASTM D2000 3BA 515 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
ASTM D2000 3BA 608 C12 - 상업용 EPDM - 스타일 40
ASTM D2000 3BA 615 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
ASTM D2000 3BA 708 C12 - 상업용 EPDM - 스타일 40
ASTM D2000 3BA 715 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
ASTM D2000 3BA 815 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
ASTM D2000 1BC 408 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10
ASTM D2000 1BC 508 - 상업용 네오프렌- 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
ASTM D2000 1BC 515 - 중간-등급 네오프렌 - 스타일 15
ASTM D2000 1BC 609 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
ASTM D2000 1BC 615-중간급 네오프렌-스타일 15
ASTM D2000 1BC 710-상업용 네오프렌-스타일 10, 무광택 네오프렌-스타일 12
ASTM D2000 1BC 715 - 중간-등급 네오프렌 - 스타일 15
ASTM D2000 1BC 810 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
ASTM D2000 MIBC 303 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 MIBC 403 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 네오프렌 성형 슬래브
ASTM D2000 MIBC 407 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 MIBC 507 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 네오프렌 성형 슬래브
ASTM D2000 MIBC 510 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 MIBC 607 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 네오프렌 성형 슬래브
ASTM D2000 MIBC 610 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 M1BC 707 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 네오프렌 성형 슬래브
ASTM D2000 M1BC 710 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 M1BC 807 - 중간-등급 네오프렌 - 5100 시리즈, 네오프렌 성형 슬래브
ASTM D2000 M1BC 810 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 M1BC 907 - 프리미엄 네오프렌
ASTM D2000 M2BC 407 A14 B14 C12 F17 Z1 - (Z1 = MIL STD 810당 곰팡이 저항, 방법 508), 항균성 네오프렌
ASTM D2000 M2BC 410 A14 B14 C12 EO34 F17
ASTM D2000 M2BC 사양 등급 (네오프렌)
ASTM D2000 M2BC 510 A14 B14 C12 F17 Z1 - (Z1 = MIL STD 810당 곰팡이 저항, 방법 508), 항균성 네오프렌
ASTM D2000 M2BC 510 A14 B14 C12 EO34 F17
ASTM D2000 M2BC 사양 등급 (네오프렌)
ASTM D2000 M2BC 610 A14 B14 C12 F17 Z1 - (Z1 = MIL STD 810당 곰팡이 저항, 방법 508), 항균성 네오프렌
ASTM D2000 M2BC 610 A14 B14 C12 EO34 F17
ASTM D2000 M2BC 사양 등급 (네오프렌)
ASTM D2000 M2BC 710 A14 B14 C12 EO34 F17
ASTM D2000 M2BC 사양 등급 (네오프렌)
ASTM D2000 MICA 410 - 과산화물 경화 EPDM
ASTM D2000 MICA 510 - 과산화물 경화 EPDM
ASTM D2000 MICA 610 - 과산화물 경화 EPDM
ASTM D2000 MICA 710 - 과산화물 경화 EPDM
ASTM D2000 MICA 810 - 과산화물 경화 EPDM
ASTM D2000 1BF 408 Z1 (Z1 = BF 재료의 기본 요구 사항 충족), 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
ASTM D2000 1BF 508 Z1 (Z1 = BF 재료의 기본 요구 사항 충족), 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
ASTM D2000 1BF 609 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
ASTM D2000 IBF 710 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
ASTM D2000 IBF 810 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
ASTM D2000 1BG 610 - FDA 니트릴 (Buna-N) - 스타일 37
ASTM D2000 M1BG 407 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 503 Z1(Z1 = 45 ± 5 듀로미터), WARCO White® FDA 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 507-프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 607 Z1 (Z1 = 55 ± 5 듀로미터), WARCO White® FDA 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 610 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 707 Z1 (Z1 = 65 ± 5 듀로미터), WARCO White® FDA 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 710 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 803 - WARCO White® FDA 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 810 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M1BG 910 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 5BG 613 A14 B14 EO14 EO14 F17 - 프리미엄 니트릴 (Buna-N) - 스타일 36
ASTM D2000 5BG 620 A14 B14 EO34 - 변성 오일 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 5BG 720 A14 B14 EO34 - 변성 오일 니트릴 (Buna-N)
ASTM D2000 M5BG 407 A14 B14 EO14 EO34 F17 - ASTM D2000 M5BG 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
ASTM D2000 M5BG 507 A14 B14 EO14 EO34 F17 - ASTM D2000 M5BG 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
ASTM D2000 M5BG 610 A14 B14 EO14 EO34 F17 - ASTM D2000 M5BG 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
ASTM D2000 M5BG 710 A14 B14 EO14 EO34 F17 - ASTM D2000 M5BG 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
ASTM D2000 M1HK 607 - 프리미엄 Viton® A: 66% 불소
ASTM D2000 M1HK 707 - 프리미엄 Viton® A: 66% 불소, 프리미엄 Viton® B: 68% 불소
ASTM D2000 M1HK 807 - 프리미엄 Vrton® A: 66% 불소
ASTM D2000 M1HK 807 Z1(Z1 = 75 ± 5 듀로미터), 프리미엄 Viton® B: 68% 불소
MIL-R-900-MIL-R-900 사양 등급
MIL-G-1149-MIL-G-1149 타입 1 클래스 1 등급 50 - MIL-R-1149 사양 등급 (네오프렌)
MIL-G-1149 타입 l 클래스 2 등급 50 - MIL-R-1149 사양 등급 (SBR)
MIL-G-1149 타입 1 클래스 5 등급 50 - MIL-R-1149 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-2765 - MIL-R-2765 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SB 410 F2 - MIL-R-3065 SB 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SB 515 F2 - MIL-R-3065 SB 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SB 615 F2 - MIL-R-3065 SB 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SB 715 F2 - MIL-R-3065 SB 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SB 815 F2 - MIL-R-3065 SB 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-3065 SC 310 F1 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-3065 SC 408 Z1 (Z1 = 최소 신율 350 %), 상업용 네오프렌 - 스타일 10
MIL-R-3065 SC 410 F2 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-3065 SC 508 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
MIL-R-3065 SC 515 F2 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-3065 SC 609 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
MIL-R-3065 SC 615 F2 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)　
MIL-R-3065 SC 710 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
MIL-R-3065 SC 715 F2 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-3065 SC 810 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
MIL-R-3065 SC 815 F1 - MIL-R-3065 SC 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-3065 RS 508 C1 - 상업용 EPDM - 스타일 40
MIL-R-3065 RS 515 C1 F1 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
MIL-R-3065 RS 608 C1 - 상업용 EPDM - 스타일 40
MIL-R-3065 RS 615 C1 F1 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
MIL-R-3065 RS 708 C1 - 상업용 EPDM - 스타일 40
MIL-R-3065 RS 715 C1 F1 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
MIL-R-3065 RS 815 C1 F1-프리미엄 EPDM - 스타일 45
MIL-R-6855 클래스 1 등급 40 - MIL-R-6855 클래스 1 내연료성 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-6855 클래스 1 등급 50 - MIL-R-6855 클래스 1 내연료성 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-6855 클래스 1 등급 60 - MIL-R-6855 클래스 1 내연료성 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-6855 클래스 1 등급 70 - MIL-R-6855 클래스 1 내연료성 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-6855 클래스 1 등급 80 - MIL-R-6855 클래스 1 내연료성 사양 등급 (니트릴/Buna-N)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 30 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 40 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 50 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 60 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 70 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-6855 클래스 2, 등급 80 - MIL-R-6855 클래스 2 내유성 사양 등급 (네오프렌)
MIL-R-21252 - MIL-R-21252 사양 등급 (EPDM)
MIL-R-83248C 타입 2 클래스 1 - Fiuorozone® Mil-Spec 성능 FKM, 군용 사양 등급 Viton® A, MIL-R-83285
MIL-R-83285 등급 80-MIL-R-83285 등급 80 사양 등급 (EPDM)
AMS 3205 - 항공 우주 재료 사양 (AMS) 등급 저온 (네오프렌)
AMS 3208 - 항공 우주 재료 사양 (AMS) 등급 내후성 (네오프렌)
AMS 3215 - 항공 우주 재료 사양 (AMS) 등급 내연료성 (니트릴/Buna-N)
AMS 3216 - Fiuorozone® Mil-Spec 성능 FKM, 군용 사양 등급 Viton® A
AMS 3301 - INFINISIL™ 스펙-등급 성능 실리콘
AMS 3302 - INFINISIL™ 스펙-등급 성능 실리콘
AMS 3303 - INFINISIL™ 스펙-등급 성능 실리콘
AMS 3304 - INFINISIL™ 스펙-등급 성능 실리콘
21 CFR 177.2600에 따른 FDA 승인 성분 - FDA 네오프렌, WARCO White® FDA 니트릴, 천연 고무 - 스타일 28, 퓨어 검 부유 천연 고무, Fiuorozone® FDA 성능 FKM, FDA Viton® A: 66% 불소, FDA 적색 실리콘, FDA 백색 실리콘, FDA 승인 등급 TPE(검정색), FDA 승인 등급 TPE(뉴트럴)
NSF 51 - NSF 51 & NSF 61 승인 등급 TPE
NSF 61 - NSF 51 & NSF 61 승인 등급 TPE
AA-59588 2A & 2B - INFINISIL™ 스펙-등급 성능 실리콘
SAE J200 1AA 430 - 천연 고무 - 스타일 28
SAE J2003BA 508 C12 - 상업용 EPDM - 스타일 40
SAE J2003BA 515 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
SAE J2003BA 608 C12-상업용 EPDM - 스타일 40
SAE J2003BA 615 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
SAE J2003BA 708 C12 - 상업용 EPDM - 스타일 40
SAE J2003BA 715 A14 Bl 3 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
SAE J2003BA 815 A14 B13 C12 F17 - 프리미엄 EPDM - 스타일 45
SAE J200 1BC 408 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10
SAE J200 1BC 508 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
SAE J200 IBC 609 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
SAE J200 IBC 710 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
SAE J200 IBC 810 - 상업용 네오프렌 - 스타일 10, 무광택 마감 네오프렌 - 스타일 12
SAE J200 1BF 608 Z1 (Z1 = 40 ± 5 듀로미터)-상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
SAE J200 1BF 608 Z1 (Z1 = 50 ± 5 듀로미터) - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
SAE J200 1BF 609 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
SAE J200 1BF 710 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
SAE J200 1BF 810 - 상업용 니트릴 (Buna-N) - 스타일 35
AASHTO Grade 2 - AASHTO 미지원 네오프렌 베어링 패드 - 스타일 71, AASHTO 미지원 캘린더 네오프렌 베어링 패드, AASHTO 미지원 성형 네오프렌 베어링 패드, AASHTO 미지원 네오프렌 베어링 패드 - 스타일 72
AASHTO Grade 3 - AASHTO 미지원 캘린더 네오프렌 베어링 패드, AASHTO 미지원 성형 네오프렌 베어링 패드
Caltrans 51-1.14 방수 - Cal - Trans Strip Water Stops
보잉 BSS 7239 - 저연기, 저화염, 저독성 네오프렌
Bombardier SMP 800-C - 저연기, 저화염, 저독성 네오프렌
GMP.E/P.002 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
GMP.E/P.003 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
GMP.E/P.004 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
GMP.E/P.005 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
GMP.E/P.006 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
GMP.E/P.007 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR20A - 범용 등급 TPE (검정)
MSAR20B - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR20C - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR20D - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR20E - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR30A - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR30B - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
MSAR40A - 난연 등급 TPE
MSAR40B - 난연 등급 TPE
WSD-M2D379-A1 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
WSD-M2D380-A1 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
WSD-M2D381-A1 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
WSD-M2D382-A1 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
WSD-M2D441-A - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
WSD-M2D712-A1 - 범용 등급 TPE (뉴트럴)
HHP-151F - HHP-151F 천-삽입 (C1), 곰팡이 저항성, 항균성 네오프렌
일반 전기 EA12C11E7 - 변성 오일 니트릴 (Buna-N)
ASTM D 178-93 타입 1 클래스 2 - ASTM 스위치 보드 타입 1 고무 매트
ASTM D2000 1AA - 골판지 매트, 무거운 골판지 매트, 경량 KleenRite® 매트, 성형 슬래브
AASHTO Grade 2 - AASHTO 미지원 성형 네오프렌 베어링 패드 AASHTO Grade 3-AASHTO 지원되지 않는 성형 네오프렌 베어링 패드
PRISM™ 고무 폴리머
특정 실시예의 처리된 고무는 PRISM(phase Reticulation Induced Suifidic Metathesis)을 포함하는 폴리 부타디엔-부틸고무 하이브리드 마스터 배치 물질인 PRISM™ 고무 폴리머에 사용될 수 있다.　PRISM™ 고무 폴리머는 최종 용도에 따라 최대 8 개의 추가 폴리머가 혼합되지만, 보다 전형적으로는 3 개 이하의 추가 폴리머(예를 들어, SBR, 천연 고무 및/또는 EPDM)를 갖도록 배합 될 수 있다.　PRISM™ 고무 폴리머는 서로 다른 두 개의 골격 화학이 서로 직조된 다음 다른 것과 떨어져서 가교된 상호침투성, 이중 엘라스토머 네트워크를 포함한다. 이 공정은 모든 응용 분야에서 탁월한 안정성을 위해 기존 마스터 배치 재료와 비교할 때 탁월한 3축 및 비틀림 기계적 특성을 달성한다.　PRISM™ 고무 폴리머의 장점에는 비용 대비 고 성능, 개선된 기계적, 화학적 및 전기적 특성, 우수한 내산화성, 상당한 탄소 풋프린트 감소, 지속 가능한 폴리머 화학이 포함된다.　PRISM™ 고무 폴리머는 타이어 측벽, 지붕 막, 고 유전율 전기 테이프, 탱크 라이닝, 저수지 라이닝, 트렌치 라이닝, 다리 밑깔개, 기초 방수제, 주차장 방수제, 고무 호스, 고무 벨트 및 고무 성형에 사용하기에 적합하다.
예시적인 방법, 장치 및 조성물
방법 1: 개질된 고무를 제조하는 방법으로서, 술피딕 결합을 방해하는 것과 함께 가황 고무 입자 내의 고무 매트릭스의 층간 분리를 유도하기 위하여, 캐비테이션을 갖는 상 공간 환경을 생성하도록 구성된 전기 기계식 반응기에 가황 고무 입자 및 유기 금속 화합물을 포함하는 수성 슬러리를 도입하는 단계를 포함한다.
방법 2: 방법 1에 있어서, 매트릭스 황 브릿지 내에 가교되고, 재정렬된, 라미네이트를 형성하기 위해 전위된 술피딕 결합을 재형성(reestablishing) 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
방법 3: 방법 1에 있어서, 상기 층간 분리는 가황 고무 입자의 강성 술피딕 브릿지의 일부가 원래의 알릴 카르보 양이온(allylic carbocation)에 테더링된 상태로 남아 있으면서 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합이 풀려나게 되는 것과 관련된, 방법.
방법 4: 방법 1에 있어서, 상기 유기 금속 화합물이 팔면체 분자 구조를 갖는 금속을 포함하는, 방법.
방법 5: 방법 1에 있어서, 유기 금속 화합물이 Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, 및 Mn2+으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 이온을 포함, 방법.
방법 6: 방법 1에 있어서, 상기 유기 금속 화합물이 금속 이온에 대한 리간드로서 유기 음이온을 포함하는, 방법.
방법 7: 방법 6의 방법에 있어서, 상기 유기 음이온이 아세테이트 이온을 포함하는, 방법.
방법 8: 방법 1에 있어서, 상기 유기 금속 화합물은 구리 아세테이트인, 방법.
방법 9: 방법 1에 있어서, 상기 유기 금속 화합물은 115 내지 150
Figure 112019118352688-pct00003
범위에서 고체에서 액체로 상 변화되는, 방법.
방법 10: 방법 1에 있어서, 상기 전기기계식 반응기에서 온도는 냉각 재킷 또는 냉각 코일을 사용하여 주위 온도로 유지되는, 방법.
방법 11: 방법 1에 있어서, 상기 가황 고무 부스러기는 200 메시 보다 큰 입자 크기를 갖는, 방법.
반응기 12: 복수의 슬롯을 갖는 회전자; 및 고정자;를 포함하는 전기 기계식 반응기로서, 상기 전기 기계식 반응기는 캐비테이션 되는 액체에 혼입된 공기, 유기 금속 화합물 및 분쇄된 타이어 고무 입자의 혼합물을 생성함으로써 상 공간 환경(phase space environment)을 생성하도록 구성된다.
매트릭스 13: 2 종 이상의 엘라스토머의 상호 침투 네트워크를 포함하는 고무계 혼성 매트릭스로서, 상기 네트워크는 10 nm 내지 5 마이크론인 평균 간격을 갖는, 황 브릿지 가교되고 재정렬된 혼합된 라미네이트를 포함하고, 여기에서 각각의 라미네이트는 2종 이상의 엘라스토머 중 하나를 포함한다.
매트릭스 14: 매트릭스 13에 있어서, 라미네이트 사이에 분산된 카본 블랙 입자를 더 포함하는, 매트릭스
매트릭스 15: 매트릭스 13에 있어서, 상기 2종 이상의 엘라스토머는 버진 천연고무와 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함하는, 매트릭스.
매트릭스 16: 매트릭스 13에 있어서, 상기 2종 이상의 엘라스토머는 버진 스타이렌 부타디엔/부타디엔 고무와 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함하는, 매트릭스.
매트릭스 17: 매트릭스 13에 있어서, 상기 2종 이상의 엘라스토머 중 2종은 서로 다른 골격 화학을 갖는, 매트릭스.
매트릭스 18: 매트릭스 13에 있어서, 상이한 골격 화학을 갖는 상기 2종 이상의 엘라스토머 중 2 종은 함께 직조된 뒤 다른 하나로부터 분리되게 가교된, 매트릭스.
시트 19: 매트릭스 13에 따른 고무계 혼성 매트릭스인 시트.
시트 20: 시트 19에 있어서, 길이 인장 강도 대 폭 인장 강도에서 이방성을 나타내며, 길이 인장 강도 대 폭 인장 강도의 이방성이 1.1: 1 내지 3: 1인, 시트.
라미네이트 21: 시트 19에 따른 시트를 다수 개 포함하는 라미네이트.
라미네이트 22: 라미네이트 21에 있어서, 상기 시트 각각은 10 내지 70 마이크론 범위의 두께를 갖는, 라미네이트.
라미네이트 23: 라미네이트 21에 있어서, 상기 시트 각각은 진공 열 융착되고 인접한 시트 간에 가교된, 라미네이트.
라미네이트 24: 라미네이트 21에 있어서, 상기 시트 각각은 인접한 시트의 이방성 그레인에 대해 30 내지 45°로 배향된 것인, 라미네이트.
구조체 25: 결합되지 않고, 레프테이트된 내부 형태를 갖는 분쇄된 타이어 고무 복합 구조체로서, 여기서 그 내부의 강성 술피딕 결합의 일부는 원래의 알릴 카르보 양이온과 메틸 카르보 양이온에 각각 테더링 되고, 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합되지 않는다.
가황 고무 26: 가황 고무로서, 여기서 그 내부에 있는 강성 황화 결합의 부분은 원래의 알릴 카르보 양이온에서 각각 테더링 되고 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합되지 않으며, 여기서 상기 가황고무 내 폴리머 골결의 일부는 아세테이트 모이어티에 의해 치환된다.
상호 연결된 치환 고무 27: 실질적으로 본원에 기재된 바와 같은 상호 치환 고무.
물품28: 본원에 기재된 바와 같은 상호 연결된 치환 고무 제품을 포함하는 타이어 트레드, 타이어 측벽, 지붕 막, 고유전율 테이프, 탱크 라이닝, 저수지 라이닝, 트렌치 라이닝, 다리 밑깔개, 와이어 하니스 랩, 자가 접합 와이어 하니스 랩, 신발 밑창, 고무 부츠, 전기 테이프, 기초 방수제, 주차장 방수제, 호스, 벨트 또는 몰딩.
고무 타이어 29: 타이어 내의 고무의 3 중량 % 내지 15 중량 %가 본원에 실질적으로 기재된 방법에 의해 제조되는 고무 타이어.
고무 타이어 30: 타이어 내의 고무의 15 중량 % 내지 100 중량 %가 본원에 실질적으로 기재된 방법에 의해 제조되는 고무 타이어.
타이어 트레드 31: 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 10 중량% 내지 50 중량%로 포함하는 타이어 트레드.
타이어 측벽 32: 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5중량% 내지 100 중량%로 포함하는 타이어 측벽.
아스팔트-고무 바인더 33: 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트-고무 바인더.
아스팔트 에멀젼 34: 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트 에멀젼.
아스팔트 지붕 재료 35: 실질적으로 본원에 기재된 상호 연결된 치환 고무를 5중량% 내지 95 중량%로 포함하는 아스팔트 지붕 재료.
본 개시가 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 이러한 도시 및 설명은 좋은 실례이거나 본 보기이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.　본 개시는 개시된 실시 예들로 제한되지 않는다.　개시된 실시예들에 대한 변형은 도면, 본 개시 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 개시를 실시함에 있어서 당업자에 의해 이해되고 달성될 수 있다.
본원에 인용된 모든 참고 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.　참고 문헌으로 포함된 공보 및 특허 또는 특허 출원이 명세서에 포함된 개시 내용과 모순되는 한, 명세서는 임의의 이러한 모순적 자료를 대체하고 /하거나 우선하도록 의도된다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 평범하고 관례적인 의미를 부여해야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 정의되어 있지 않는 한 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않아야 한다.　본 개시의 특정 특징 또는 양태를 기술할 때 특정 용어의 사용은 그 용어와 관련된 본 개시의 특징 또는 양태의 임의의 특정 특성을 포함하는 것으로 용어가 본 명세서에서 재정의되고 있음을 암시해서는 안된다는 것을 주목해야 한다.　달리 명시되지 않는 한, 본 출원에 사용된 용어 및 문구, 및 특히 첨부된 청구의 범위에서의 변형은 제한이 아니라 개방 된 것으로 해석되어야 한다.　전술한 예로서, "포함하는(including)"이라는 용어는 "제한 없이 포함", "포함하지만 이에 제한되지 않는" 등을 의미하는 것으로 이해되어야 하고;　본원에 사용 된 용어 "포함하는(comprising)"은 " 포함하는(including)", "함유하는(containing)" 또는 "특성화 되는(characterized by)"과 동의어이며, 포괄적이거나 개방형이며 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다;　'갖는 것(having)'이라는 용어는 '적어도 가지고 있는 것'으로 해석되어야 한다;　'포함(includes)'이라는 용어는 '포함하지만 이에 제한되지 않는'으로 해석되어야 한다.　'예'라는 용어는 논의 중인 항목의 예시적인 예를 제공하는 데 사용되며, 그 전체 목록 또는 제한 목록이 아니며;　'알려진', '정상적인', '표준적인'과 같은 형용사 및 유사한 의미의 용어는 주어진 기간 또는 주어진 시간에 이용 가능한 아이템으로 기술된 아이템을 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 대신에 현재 또는 미래에 언제든지 이용 가능하거나 알려진 보통 또는 표준 기술을 포괄하도록 읽혀져야 한다;　'바람직하게', '바람직하다', '소망되다'또는 '소망하는'과 같은 용어의 사용과 유사한 의미의 단어는 특정 특징이 그 구조나 기능에 중대하거나 필수적이거나 심지어 중요하다는 것을 암시해서는 안되고, 대신에 본 발명의 특정 실시예에서 이용되거나 이용되지 않을 수 있는 대안 또는 추가 특징을 강조하기 위한 것일 뿐이다.　마찬가지로 '및' 연결과 연결된 항목 그룹　이러한 항목들 각각이 그룹화에 존재할 것을 요구하는 것으로 읽지 말고, 달리 명시 적으로 언급되지 않는 한 '및/또는'으로 읽혀져야 한다.　마찬가지로, 연결 '또는'과 연결된 항목 그룹은 해당 그룹간에 상호 독점 성을 요구하는 것으로 읽지 말고 달리 명시 적으로 언급되지 않는 한 '및/또는'으로 읽어야 한다.
값의 범위가 제공되는 경우, 상한 및 하한, 및 범위의 상한 및 하한 사이의 각각의 개재 값은 실시 양태 내에 포함되는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 당업자는 문맥 및/또는 적용에 적절한 바와 같이 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 이해할 수 있다.　명확성을 위해 다양한 단수/복수 순열이 여기에 명시 적으로 제시 될 수 있다.　부정 관사 "a"또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다.　단일 프로세서 또는 다른 유닛은 청구 범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행 할 수 있다.　특정 조치들이 서로 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.　청구 범위의 임의의 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
당업자는, 특정 수의 청구항 열거(claim recitation)가 의도된다면, 그러한 의도는 청구항에서 명백하게 열거될 것이고, 그리고 그러한 열거가 없다면 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것을 명확하게 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위한 것으로서, 이하의 첨부된 청구항들은 청구항 열거(claim recitation)를 도입하기 위해서 "하나 이상" 및 "하나 또는 그 초과"라는 서두 문구의 이용을 포함할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 문구의 이용은, 동일한 청구항이 "하나 또는 그 초과" 또는 "하나 이상"이라는 서두 문구 및 부정 관사("a" 또는 "an"과 같음)를 포함하는 경우에도, 부정 관사("a" 또는 "an")에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입된 청구항 열거를 포함하는 임의의 특별한 청구항이 단지 하나의 그러한 열거를 포함하는 청구항들로 제한된다는 것을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 할 것이며; 청구항 열거를 도입하기 위해서 부정관사를 이용하는 경우에도 동일한 것이 적용된다. 또한, 특정 수의 도입된 청구항 열거가 명백하게 기재되어 있다 하더라도, 당업자는 그러한 열거가 통상적으로 적어도 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다(예를 들어, "2개의 열거"의 순수한 열거는, 다른 변형이 없이, 통상적으로 둘 이상의 열거, 또는 둘 또는 셋 초과의 열거를 의미한다). 또한, "A, B, 및 C, 등등 중 하나 이상"과 유사한 집합(convention)이 사용되는 경우에, 당업자가 집합으로 이해할 수 있다는 측면에서 일반적으로 그러한 구성이 의도된 것이다(예를 들어, "A, B, 및 C 중 하나 이상을 가지는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C 를 함께, 등등을 가지는 시스템을 포함할 것이나 그러한 시스템으로 제한되는 것은 아니다). "A, B, 또는 C, 등등 중 하나 이상"과 유사한 집합이 사용되는 경우에, 당업자가 집합으로 이해할 수 있다는 측면에서 일반적으로 그러한 구성이 의도된 것이다(예를 들어, "A, B, 또는 C 중 하나 이상을 가지는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 함께, 등등을 가지는 시스템을 포함할 것이나 그러한 시스템으로 제한되는 것은 아니다). 내용에서 다르게 기재되어 있지 않다면, 통상적으로 분리적인 단어 및/또는 둘 또는 그 초과의 다른 용어들을 나타내는 문구는, 상세한 설명, 특허청구범위, 또는 도면의 어디에 기재 되었는지에 관계없이, 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 쪽도, 또는 양 용어들 모두를 포함할 수 있는 가능성을 고려하기 위한 것임을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, ""A 또는 B"는 통상적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 명세서에서 사용된 성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 수치는 모든 경우에 '약'이라는 용어로 변형된 것으로 이해되어야한다.　따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 본원에 제시된 수치 파라미터는 획득하고자하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.　적어도, 본 출원의 우선권을 주장하는 임의의 출원의 청구범위의 범위로 등가의 교리의 적용을 제한하려는 시도는 아니고, 각각의 수치 파라미터는 유효 숫자의 수 및 일반적인 반올림 접근법에 비추어 해석되어야 한다.
또한, 전술한 내용은 명확성 및 이해를 위해 예시 및 예를 통해 일부 상세하게 설명되었지만, 특정 변경 및 수정이 실시 될 수 있음은 당업자에게 명백하다.　그러므로, 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범위를 본 명세서에 기술된 특정 실시예 및 예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상에 따른 모든 변형 및 대안을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (35)

  1. 술피딕 결합을 방해하는 것과 함께 가황 고무 입자 내의 고무 매트릭스의 층간 분리를 유도하기 위하여, 캐비테이션을 갖는 상 공간 환경을 생성하도록 구성된 전기 기계식 반응기에 가황 고무 입자 및 유기 금속 화합물을 포함하는 수성 슬러리를 도입하는 단계를 포함하되,
    상기 층간 분리는 가황 고무 입자의 강성 술피딕 브릿지의 일부가 원래의 알릴 카르보 양이온(allylic carbocation)에 테더링된 상태로 남아 있으면서 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합이 풀려나게 되는 것과 관련되는 개질된 고무를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    매트릭스 황 브릿지 내에 가교되고, 재정렬된, 라미네이트를 형성하기 위해 전위된 술피딕 결합을 재형성(reestablishing) 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이 팔면체 분자 구조를 갖는 금속을 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    유기 금속 화합물이 Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, 및 Mn2+으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 이온을 포함하는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이 금속 이온에 대한 리간드로서 유기 음이온을 포함하는 것인, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유기 음이온이 아세테이트 이온을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이 구리 아세테이트인, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이 115 내지 150℃ 범위에서 고체에서 액체로 상 변화되는 금속 염인, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기 기계식 반응기에서 온도는 냉각 재킷 또는 냉각 코일을 사용하여 주위 온도로 유지되는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가황 고무 부스러기는 200 메시 보다 큰 입자 크기를 갖는, 방법.
  11. 2 종 이상의 엘라스토머의 상호 침투 네트워크를 포함하는 고무계 혼성 매트릭스로서, 상기 네트워크는 10 nm 내지 5 마이크론인 평균 간격을 갖는, 황 브릿지 가교되고 재정렬된 혼합된 라미네이트를 포함하고, 여기에서 각각의 라미네이트는 2종 이상의 엘라스토머 중 하나를 포함하는, 고무계 혼성 매트릭스.
  12. 제11항에 있어서,
    라미네이트 사이에 분산된 카본 블랙 입자를 더 포함하는, 매트릭스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 2종 이상의 엘라스토머는 버진 천연고무와 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함하는, 매트릭스.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 2종 이상의 엘라스토머는 버진 스타이렌 부타디엔/부타디엔 고무와 분쇄된 타이어 고무로부터 유도된 엘라스토머를 포함하는, 매트릭스.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 2종 이상의 엘라스토머 중 2종은 서로 다른 골격 화학을 갖는, 매트릭스.
  16. 제11항에 있어서,
    상이한 골격 화학을 갖는 상기 2종 이상의 엘라스토머 중 2 종은 함께 직조된 뒤 다른 하나로부터 분리되게 가교된, 매트릭스.
  17. 제11항에 따른 고무계 혼성 매트릭스인 시트.
  18. 제17항에 있어서,
    길이 인장 강도 대 폭 인장 강도에서 이방성을 나타내며, 길이 인장 강도 대 폭 인장 강도의 이방성이 1.1: 1 내지 3: 1인, 시트.
  19. 제17항에 따른 시트를 다수 개 포함하는 라미네이트.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 시트 각각은 10 내지 70 마이크론 범위의 두께를 갖는, 라미네이트.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 시트 각각은 진공 열 융착되고 인접한 시트 간에 가교된, 라미네이트.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 시트 각각은 인접한 시트의 이방성 그레인에 대해 30 내지 45°로 배향된 것인, 라미네이트.
  23. 결합되지 않고, 레프테이트된(reptated) 내부 형태를 갖는 분쇄된 타이어 고무 복합 구조체로서, 여기서 그 내부의 강성 술피딕 결합의 일부는 원래의 알릴 카르보 양이온과 메틸 카르보 양이온에 각각 테더링 되고, 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합되지 않은, 고무 복합 구조체.
  24. 가황 고무로서, 여기서 그 내부에 있는 강성 황화 결합의 부분은 원래의 알릴 카르보 양이온에서 각각 테더링 되고 원래의 메틸 카르보 양이온에서 결합되지 않으며, 여기서 상기 가황 고무 내 폴리머 골결의 일부는 아세테이트 모이어티에 의해 치환된, 가황 고무.
  25. 제23항에 있어서,
    타이어 트레드, 타이어 측벽, 지붕 막, 고유전율 테이프, 탱크 라이닝, 저수지 라이닝, 트렌치 라이닝, 다리 밑깔개, 와이어 하니스 랩, 자가 접합 와이어 하니스 랩, 신발 밑창, 고무 부츠, 전기 테이프, 기초 방수제, 주차장 방수제, 호스, 벨트 또는 몰딩으로 이루어진 군으로부터 선택된 상호 연결된 치환 고무 제품의 형태인, 고무 복합 구조체.
  26. 제23항에 있어서,
    고무 타이어의 형태이고, 상기 고무 타이어는 상기 고무 복합 구조체를 3 중량% 내지 15 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  27. 제23항에 있어서,
    고무 타이어의 형태이고, 상기 고무 타이어는 상기 고무 복합 구조체를 15 중량% 내지 100중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  28. 제23항에 있어서,
    타이어 트레드의 형태이고, 상기 타이어 트레드는 상기 고무 복합 구조체를 10 중량% 내지 50 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  29. 제23항에 있어서,
    타이어 측벽의 형태이고, 상기 타이어 측벽은 상기 고무 복합 구조체를 5 중량% 내지 100 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  30. 제23항에 있어서,
    아스팔트-고무 바인더의 형태이고, 상기 아스팔트-고무 바인더는 상기 고무 복합 구조체를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  31. 제23항에 있어서,
    아스팔트 에멀젼의 형태이고, 상기 아스팔트 에멀젼은 상기 고무 복합 구조체를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
  32. 제23항에 있어서,
    아스팔트 지붕 재료의 형태이고, 상기 아스팔트 지붕 재료는 상기 고무 복합 구조체를 5 중량% 내지 95 중량%로 포함하는, 고무 복합 구조체.
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