CZ216597A3

CZ216597A3 - Sazné kompozice a vylepšené polymerní kompozice

Info

Publication number: CZ216597A3
Application number: CZ972165A
Authority: CZ
Inventors: Robert S. Whitehouse
Original assignee: Cabot Corporation
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1998-04-15
Also published as: EP0802950A1; HU222431B1; PL188363B1; YU49080B; IL116552A0; DE69623927T2; IL116552A; CZ293241B6; KR19980701327A; MY128313A; FI972921A; BR9606829A; CO4560368A1; HK1004144A1; NO317834B1; TW473522B; AU5167696A; FI972921A0; US5872177A; US5871706A

Description

Sazné kompozice a vylepšené polymerní kompozice

Oblast techniky

Vynález se týká sazných kompozic obsahujících ethoxylátované estery nebo polyethery a saze. Tyto kompozice lze vyrábět zabudováním ethoxylátovaných esterů, ethoxylátovaných alkoholů, neetoxhoxylátovaných esterů nebo polyetherů do zkypřených sazí v peletizačním procesu za vzniku volně tekoucích, nízkoprašných, oděruvzdorných sazných pelet, které jsou snadněji dispergovatelné ve většině polymerních systémů a poskytují těmto systémům zlepšené rheologické a mechanické vlastnosti.

Vynález se rovněž týká polymerních kompozic, které mají v sobě zabudovány sazné kompozice podle vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Saze produkované pecním způsobem mají zpravidla objemovou hustotu ležící v rozmezí od 0,02 do 0,1 g/cm³a jsou obecně známy jako načechrané saze. Tyto načechrané saze jsou zpravidla snadno dispergovatelné v kapalinách a v některých polymerních systémech. Nicméně tyto načechrané saze jsou zpravidla kohézní a manipulace s nimi, při takových aplikacích jako je vážení nebo doprava, je tedy náročná.

·· ···· ·<5 ··

• · · · · · • · · · · · · « · ·· · * ··» · • · · · t • · · · · · ·

Načechrané saze se aglomerují celou řadou různých mechanických způsobů a to bud’ za sucha nebo za mokra, za vzniku pelet se zlepšenými manipulačními vlastnostmi. Běžnými kapalnými peletačními činidly jsou olej a voda. Způsob aglomerace načechraných sazí, používaný pro výrobu sazných pelet, se obecně označuje jako peletizace.

Obecně používané zahušťovací nebo aglomerační (peletizační) způsoby mají naneštěstí nežádoucí účinky na dispergační vlastnosti sazí. Známý stav techniky proto uvádí, že při peletizaci sazí existuje rovnováha mezi přijatelnými manipulačními vlastnostmi a snadností dispergace.

Způsob peletizace sazí je popsán v patentu US 2,065,371, který popisuje typický peletizační způsob prováděný za mokra, při kterém se načechrané saze a kapalina, zpravidla voda, smísí a míchají až do okamžiku, kdy se vytvoří kuličky. Tyto kuličky se následně suší s cílem snížit obsah vody v nich obsažené výhodně na 1 % a vytvořit tak sazné pelety.

Patenty spadající do známého stavu techniky rovněž popisují použití pojivových aditiv v peletizačním procesu prováděném za vlhka, které dále zlepšuje manipulační vlastnosti sazných pelet.

Patent US 2,850,403 popisuje použití uhlohydrátů, například cukru, melasy, rozpustných škrobů, sacharidů a derivátů ligninu jako pojiv, přičemž používaná koncentrace těchto pojiv se pohybuje v rozmezí od 0,1 hm. % do 0,4 hm. %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí. Teplotou sušení vlhkých pelet je výhodně teplota • · · · · · ·· ·· 99 99

9 9 9 9 9 9 9 • · 9 9 9 9 9 9 9

9 99 99999 9999

9 9 9 9 9 9

9999 9999 · » · · ·· ·

150 až 425°C, která společně s dostatečnou rezidenční dobou je postačující pro karbonizaci uvedeného pojivá.

Patent US 2,908,586 popisuje použití kalafunové emulze jako alternativního peletového plniva. Výhodné koncentrace kalafunového plniva leží v rozmezí od 0,5 hm. % do 2,0 hm. %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí.

Patent US 2,639,225 popisuje použití sulfonátových a sulfátových aniontových povrchově aktivních činidel jako peletových pojiv v koncentracích od 0,1 hm. % do 0,5 hm. %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí.

Patent US 3,565,658 popisuje použití mastného aminového ethoxylátovaného neiontového povrchově aktivního činidla, ve kterém se stupeň ethoxylace pohybuje od 2 do 50 molů ethylenoxidu na jednu mastnou aminoskupinu. Koncentrace tohoto povrchově aktivního činidla v peletizační vodě se pohybují v rozmezí od 0,05 hm. % do 5 hm. %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí.

Podobně patent US 3,645,765 popisuje použití neiontového povrchově aktivního činidla na bázi mastné kyseliny nebo ethoxylátu pryskyřičné kyseliny, ve kterém se stupeň ethoxylace pohybuje od 5 do 15 molů ethylenu na jednu kyselinovou skupinu. Koncentrace tohoto činidla přidávaného k sazím se výhodně pohybuje v rozmezí od 0,1 hm. % do 10 hm. %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí.

Sovětský patent 937,492 nárokuje přínosné použití 0,1 hm. % až 5 hm. % (vztaženo k hmotnosti suchých

9999

9 «

• · · 9 • «

9 W

9

9 9 ·

999 9999 9 9 sazí) vodného roztoku reakčního produktu připraveného z výchozích produktů, kterými jsou močovina a ethoxylátovaný alkylolamid. Výhodným stupněm ethoxylace je 1 až 7 molů ethylenoxidu na jednu alkylolamidovou molekulu.

Patent US 3,844,809 popisuje úrovně prašnosti sazných pelet zabudováním 0,4 % až 2,5 %, vztaženo k hmotnosti suchých sazí, vodného roztoku obsahujícího 0,001 hm. % až 0,1 hm. % neiontového povrchově aktivního činidla, obsahujícího nahodile se opakující póly(ethylenoxidové) a póly(dimethylsilikonové)

skupiny.	Melasa	je	jako pojivo rovněž	zabudována v
podstatně	vyšší	koncentraci	(až 2 hm.	%) a	jako
oxidační	zdroj	se	používá	kyselina	dusičná	(až
15 hm. %)

Použití sacharidů, kalafuny nebo povrchově aktivních činidel, popsaných ve výše uvedených patentech, se zaměřuje pouze na kvalitativní zlepšení manipulačních vlastností pelet. Tyto patenty neuvádějí, že by peletizační ošetření ovlivňovalo zpracovatelské vlastnosti sazí při konečné aplikaci, kterou je zpravidla zabudování do kaučukových směsí.

Japonský patent 1,201,369 popisuje použití amfoterního povrchově aktivního činidla na bázi karboxylové kyseliny, které se přidává do peletizační vody v koncentracích ležících v rozmezí od 0,001 hm. % do 0,1 hm. %. Produktem tohoto peletizačního procesu jsou sazné pelety s nízkou adhezí a vynikající dispergovatelnost!.

• · ·· ·· ·· ··· ·

Patent US 3,014,810 popisuje přínos peletizace barviv včetně sazí, prováděné za mokra spolu se směsí kvarterní amoniové sloučeniny a bis(-2hydroxyethyl)alkylaminu. Přínosem této směsi povrchově aktivních činidel je zlepšení dispergovatelnosti, viskózní stability a antistatických vlastností.

Peletizaci s olejem, prováděnou případně v přítomnosti vody, popisují patenty US 2,635,057, US 3,011,902 a US 4,102,967, které uvádějí, že tento způsob peletizace zlepšuje manipulační vlastnosti sazných pelet.

Několik patentů, včetně patentu US 2,511,901, US 2,457,962, US 4,440,807, US 4,569,834, US 5,168,012 a japonského patentu 77,130,481, popisuje polymery v emulzi, organických rozpouštědlových roztocích a v roztavené formě jako prostředek modifikující vlastnosti sazných pelet.

Patent US 4,277,288 popisuje fluidizovaný granulační způsob výroby volně tekoucích, neprašných pigmentových granulí v nepřítomnosti vody. Organická složka vyžaduje výrobu bezprašné granule obsahující dvě složky, 5 až 20 za hodinu bezvodého granulačního pomocného prostředku a neiontového povrchově aktivního činidla, například oleatethoxylátu sorbitanu, představujícího druhou složku. Tento patent se týká výroby volně tekoucích organických a anorganických pigmentů včetně sazí.

Patent US 4,397,652 popisuje způsob výroby přípravků organických barviv a optických zjasňovadel se zanedbatelnou prašností. Tento způsob zahrnuje míchání

ΦΦ t» • φ • Φ · Φ · · ·· 4 • φ ΦΦ 1 Φ Φ· φ ΦΦΦ Φ φ Φ φ·φ Φ Φ ΦΦΦΦΦΦΦΦ ΦΦ ΦΦ Φ* · barviva nebo optického zjasňovadla za sucha při teplotě, pohybující se v rozmezí od 30 do 80°C, spolu s až 10 hm. % adheziva, zvoleného ze skupiny zahrnující vícemocný alkohol (např. sorbitol); manitol; manitosu; laktosu; hydratovanou dextrosu; neopentylglykol a polyethylenglykol s molární hmotností přesahující

000. Zmíněná kompozice obsahuje rovněž 1 až 10 hm. % práškovadla zvoleného ze skupiny zahrnující ethanolamid mastné kyseliny; amid mastné kyseliny; alkylalkohol; substituovaný fenol a polyethylenglykol s molární hmotností pohybující se v rozmezí od 200 do 1 000.

Patent US 4,230,501 popisuje pigmentový koncentrát, který je dispergovatelný v umělých hmotách, a který se připravil smísením 51 až 85 hm. % pigmentu a 14 až 49 hm. % voskové složky. Popsanou voskovou složkou je převážně přírodní ropný nebo syntetický vosk, který se smísil buď s polyethylenglykolem nebo uhlovodíkovou pryskyřicí a který snižuje viskozitu taveniny a umožňuje lepší zabudování pigmentu.

Polyethylenglykol je především znám jako aditivum určené pro přímé slučování s termoplastickými kompozicemi.

Patent US 4,013,622 popisuje zabudování 100 až 600 ppm polyethylenglykolu v molárním hmotnostním rozmezí od 600 do 20 000 (výhodně 1 300 do 7 500) , které redukuje poruchy polyethylenu v průběhu vyfukování fólií, které lze pozorovat jako vznik gelu.

Patenty US 4,812,505, US 4,440,671 a US 4,305,849 popisují použití polyethylenglykolů v molárním hmotnostním rozmezí od 1 000 do 20 000, které je

Ί ·· ·· ·· ·· ···· 9 · · · ·«·· · · · • · 9 · · · · · 9 · 9 · 9 999 9 ··· » • · · 9 9 9 9

9999 9999 99 99 9 9- 9 přínosem pro redukování tvorby svodů za vlhka a zlepšování tepelných vlastností polyolefinových kompozic, určených pro elektrické izolace. Podobně patent US 4,612,139 se týká redukce zmíněných svodů a navrhuje zahrnutí do polovodivých polyolefinových kompozic, obsahujících saze polyethylenglykolu.

Podobné kompozice nárokuje německý patent DE 27 23 488, který uvádí, že zabudování polyethylenglykolu a dalších mobilních aditiv je přínosem pro redukování interlaminární adheze mezi izolační vrstvou a vnější vodivou vrstvou v elektrické kabelové konstrukci. Polyethylenglykol a molekuly větveného ethoxylátu popisuje patent US 3,361,702 jako plastifikační činidla pro kopolymery ethylenu a kyseliny akrylové.

Patent GB 975,847 popisuje použití polyethylenglykolu nebo jeho alifatického derivátu ve vodném roztoku jako prostředku produkujícímu aglomeráty organických kaučukových materiálů. Jako meziprodukt se vytvoří těsto, ze kterého se následné zpracují pelety, které se suší při nízkých teplotách.

Podstata vynálezu

Jak již bylo uvedeno, vynález se týká sazných kompozic, které mají, ve své suché formě, zlepšené manipulační vlastnosti a které udílí polymerním kompozicím zlepšené zpracovatelské vlastnosti. Sazná kompozice podle vynálezu obsahuje:

·· ·« · · « • · · · · · ι · ·

I · 4 ··· · • · «» · saze a

0,1 hm. % až 50 hm. %, výhodně 1 hm. % až 20 hm. % alespoň jednoho pojivá zvoleného z alespoň jedné z následujících skupin obsahujících:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol, mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3; výhodně se tento vícemocný alkohol zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu nebo polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na jeden vícemocný alkohol pohybuje od 3 do 500 a výhodně se pohybuje od 5 do 100;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny a přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, •9 9999

9999 9999 99 4

9 9999 99 9

9 99 9 9999 999 9

9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 «9 · sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterífikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu, majícího před esterífikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny a přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, ' ' sacharózu

9999 * 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 99 * 9999 999 9

9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 99 9 polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.

Rovněž je výhodné, pokud mají pojivá zvolená ze skupin i, ii, iii, iv a v HLB hodnotu 8,0 až 30. HLB hodnota označuje hydrofilně-lipofilni rovnovážnou hodnotu (hydrophile-lipophile balance), kterou lze určit za použití metod popsaných v publikaci Non-Ionic Surfactants Volume 23, vydané Martinem Schickem (Marcel Dekker lne. (New York) 1987; ISBN 0-8247-7530-9), str. 440. Tato publikace uvádí vztahy mezi strukturou molekuly povrchově aktivního činidla a HLB hodnotou.

HLB hodnota je rovněž diskutována v následujících článcích: Driffin W. C., J. Soc. Cosmetic Chemist, sv. 1, str. 311 a následující (1949) a sv. 5 str. 249 a následující (1954). Z dat, týkajících se hmotnostního procentického zastoupení ethylenoxidu v molekule, čísla zmýdelnění esterové vazby a kyselinové hodnoty „mastné kyseliny lze HLB hodnotu vypočítat přímo pomocí jedné z následujících rovnic:

pro estery vícesytných mastných kyselin:

HLB - 20(l-S/A) ve které S znamená číslo zmýdelnění esteru a A znamená číslo kyseliny; a • · ···· «· ··

9· 4

9 9 »·· ·9· · pro ethoxylátované vícemocné alkoholy:

HLB = (E+P)/5, ve které E znamená hmotnostní procenta ethylenoxidu a P znamená hmotnost pigmentu vícesytného alkoholu.

I když lze do kompozic podle vynálezu použít libovolné saze, výhodně má sazná složka sazné kompozice dusíkem sycenou povrchovou plochu (N₂SA) 15 až 1800 m²/g, hodnotu označující absorpci načechraného dibutylftalatem (DBP) 50 až 350 cm³/100 g a hodnotu označující absorpci cetyltrimethylammoniumbromidu (CTAB) 15 až 1500 m²/g.

Sazná kompozice může být připravena libovolným v daném oboru známým způsobem, například fyzikálním směšováním jednotlivých složek, směšováním jednotlivých složek v tavenině, nebo směšováním složek při peletizaci sazí. Výhodně se sazné kompozice připraví způsobem, při kterém se zmíněné saze předem ošetří poj ivem.

Sazné kompozice lze rovněž vyrobit peletizačním způsobem, při kterém se načechrané saze kontaktují v kolíkovém peletizátoru s vodným roztokem, obsahujícím pojivo zvolené z výše jmenovaných skupin sloučenin, přičemž koncentrace zmíněného pojivá v peletizační vodě se pohybuje v rozmezí od 0,5 hm. % do 50 hm. %, výhodněji od 20 hm. % do 40 hm. %; a vlhké pelety se ohřejí na předem stanovenou teplotu a při této teplotě se udržují předem stanovenou dobu, jejichž kombinace umožní odstranění vody z pelet, ale nezpůsobí podstatnější rozklad pojivá, přičemž konečná φφ ΦΦΦΦ • · ΦΦ «I ΦΦ

ΦΦΦΦ ΦΦΦΦ φφ φ φ φ ΦΦΦΦ φφ φ φ φ · φ φ φφφ φ φφφ φ φ φ φφφ φ φ

ΦΦΦΦ ΦΦΦΦ φφ φφ φφ φ koncentrace pojivá v suchých sazích se bude pohybovat v rozmezí od 0,1 hm. % do 50 hm. %.

Předmětem vynálezu jsou rovněž nové polymerní kompozice, které obsahují:

Polymerní složku a 0,1 až 65 hm. %, výhodně 0,1 až 20 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. % alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné výše uvedené skupiny i, ii, iii, iv a v. Zmíněné saze se výhodně předem ošetří pojivovou složkou. Výhodné saze a pojivové komponenty jsou uvedeny výše, v souvislosti se saznými kompozicemi podle vynálezu. Polymerní kompozice mohou zahrnovat další běžná aditiva, například pigmenty, ztužující činidla, a pod.

Přesto, že lze do polymerní kompozice podle vynálezu použít libovolný polymer, výhodné polymery použitelné v polymerních kompozicích podle vynálezu zahrnují například:

a) homo- nebo kopolymery a roubované kopolymery ethylenu, u kterých se komonomery zvolí ze skupiny zahrnující buten, hexen, propen, okten, vinylacetát, kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, estery akrylové kyseliny, estery methakrylové kyseliny, anhydrid kyseliny maleinové, poloester anhydridu kyseliny maleinové a oxid uhelnatý;

b) elastomery, zvolené ze skupiny zahrnující přírodní kaučuk, polybutadien, polyisopren, nahodilý styrenbutadienový kaučuk (SBR), polychloroprén, φφ φφ

• φ • Φ φφφφ

akrylonitrilbutadien, a ethylen-propylenové kopolymery a terpolymery;

c) homo- a kopolymery styrenu, včetně styrenbutadien-styrenového lineárního a radiálního polymeru, akrylonitril-butadien-styren (ABS) a styrenakrylonitril (SAN);

d) lineární a větvené polyetherové nebo polyesterové polyoly;

e) krystalické a amorfní polyestery a polyamidy;

f) alkydové pryskyřice, pryskyřičné kyseliny nebo pryskyřičné estery, uhlovodíkové pryskyřice připravené tepelnou nebo Friedel-Craftsovou polymeraci cyklických dřeňových monomerů, například dicyklopentadienu, indenu, kumenu; a

g) uhlovodíkové oleje, například parafinový olej, naftenový olej a hydrogenátovaný naftenový olej.

Polymerní kompozice podle vynálezu lze připravit libovolným, v daném oboru známým, způsobem pro směšování polymerů a suchých nebo vodných složek.

Předmětem vynálezu jsou rovněž výrobky vyrobené z polymerních kompozic podle vynálezu.

Typická kompozice podle vynálezu určená pro aplikaci do polovodivého drátu a do kabelů výhodně obsahuje:

až 55 hm. % kompozice obsahující saze a 0,5 až 10 dílů na 100 dílů sazí alespoň jedné pojivové složky

4444 ·· ·· 44 44

4 4 4 4 4 4 · 44 ·

4 4444 44 4

4 · 4 4 4·4 · 444 4

4 4 4 4 4 4

4444 4444 44 44 44 4 zvolené z alespoň jedné z výše uvedených skupin i, ii, iii, iv a v;

až 2 hm. % stabilizátoru nebo antioxidantu;

až 5 hm. % organického peroxidu, výhodně dikumylperoxidu;

až 10 hm. % vinylsilanu;

přičemž zbytek tvoří polymer nebo směs polymerů zvolených z následující skupiny zahrnující:

ethylenový homopolymer;

ethylen kopolymerovaný s jedním nebo více a-olefiny, například propylenem, butenem nebo hexenem;

ethylen kopolymerovaný s propylenem a dienovým monomerem, výhodně norbornenem; a ethylenový kopolymer s jedním nebo několika monomery zvolenými ze skupiny zahrnující vinylacetát, kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, estery kyseliny akrylové nebo methakrylové obsahující 1 až 8 atomů uhlíku, anhydrid kyseliny maleinové nebo monoester odvozený z kyseliny fumarové nebo maleinové, vinylchlorid nebo vinylidenchlorid.

Vytvrditelné polovodivé kompozice podle vynálezu mohou dále zahrnovat další polymer, například akrylonitril-butadienový elastomer obsahující 25 až 55 hm. % akrylonitrilu.

Při použití kompozice podle vynálezu jako předsměsi, bude tato kompozice výhodně obsahovat:

·· ···· • · · · · · · · · · · • · ···· · · ·

9999 999 9 999 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 99 · až 60 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. % alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné z výše uvedených skupin i, ii, iii, iv a v; a až 40 hm. % ethylenového homopolymeru nebo kopolymerú, u kterého se komonomer výhodně zvolí z množiny zahrnující hexen, propen, buten, okten a vinylacetát. Polymerní kompozice je výhodně kompozicí polyethylenu, nízkohustotního polyethylenu, lineárního nízkohustotního polyethylenu, vysokohustotního polyethylenu nebo polyethylenového vosku. Předsměs může dále obsahovat antioxidanty, činidla rozkládající peroxidy, maskované aminové světelné stabilizátory, substituované benzofenonové UV adsorbéry nebo pomocné zpracovatelské prostředky.

Výhodou sazné kompozice podle vynálezu je to, že v suché formě mají sazné kompozice podle vynálezu zlepšené manipulační vlastnosti v porovnání s běžnými načechranými nebo peletovanými sazemi.

Výhodou polymerních kompozic podle vynálezu je to, že tyto polymerní kompozice vykazují lepší rheologické, zpracovatelské nebo mechanické vlastnosti.

Další výhody sazných kompozic podle vynálezu a polymerních kompozic podle vynálezu budou zřejmé z následujícího podrobného popisu.

Vynález zahrnuje sazné kompozice, které mají ve své suché formě zlepšené manipulační vlastnosti a které udílejí polymerním kompozicím zlepšené zpracovatelské vlastnosti. Sazná kompozice podle vynálezu obsahuje:

9« 9« 9«

9··· 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9999 99 9 »999 99« 9 ··· · « 9 9 9 9 · 9 «999 9999 9· ·· 99 · saze a

0,1 hm. % až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. % alespoň jednoho pojivá zvoleného z alespoň jedné z následujících skupin obsahujících:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3; výhodně se tento vícemocný alkohol zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu nebo polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na jeden vícemocný alkohol pohybuje od 3 do 500 a výhodně se pohybuje od 5 do 100;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny, přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, ·· ···· ·· 99 99 99 • · · · · · 9 9 99

9 9999 99

9 99 99999 9999 • « · « · · · ········ ·· ·· ·· · sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny, přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a ·· ·· ·· ♦· ·· ···· • * · · ···· · · · • ♦♦······ • 9 99 99999 9999

9 9 9 9 9 9

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.

Rovněž je výhodné, pokud mají pojivá zvolená ze skupin i, ii, iii, iv a v HLB hodnotu 8,0 až 30. HLB hodnota může být stanovena výše popsaným způsobem.

I když lze do kompozic podle vynálezu použít libovolné saze, výhodně má sazná složka sazné kompozice dusíkem sycenou povrchovou plochu (N2SA) 15 až 1800 m²/g, hodnotu označující absorpci načechraného dibutylftalatem (DBP) 50 až 350 cm³/100 g a hodnotu označující absorpci cetyltrimethylammoniumbromidu (CTAB) 15 až 1500 m²/g.

Sazná kompozice může být připravena libovolným, v daném oboru známým, způsobem navrženým pro směšování sazí se suchými nebo vodnými složkami. Výhodně se sazné kompozice připraví způsobem, při kterém se zmíněné saze předem ošetří pojivém. Zmíněné sazné kompozice mohou být připraveny v suché formě konvenčním peletizačním způsobem. Sazné kompozice podle vynálezu lze například připravit způsobem, při kterém se načechrané saze kontaktují v kolíkovém peletizátoru s vodným roztokem obsahujícím pojivo zvolené z výše jmenovaných skupin sloučenin, přičemž koncentrace zmíněného pojivá v peletizační vodě se pohybuje v rozmezí od 0,5 hm. % do 50 hm. %, výhodněji od 20 hm. % do 40 hm. %; a vlhké pelety se ohřejí na předem stanovenou teplotu a při • · · · ·· ·· ΦΦ ·· ·· φφφφ φφφφ ΦΦ φ φ φφφφ φ · φ φφφφ φφφ · φφφ φ φ φ φφφ · φ ·Φ·Φ φφφφ ΦΦ Φ· ·· · této teplotě se udržují předem stanovenou dobu, jejichž kombinace umožní odstranění vody z pelet, ale nezpůsobí podstatnější rozklad pojivá, přičemž konečná koncentrace pojivá v suchých sazích se bude pohybovat v rozmezí od 0,1 hm. % do 40 hm. %. Příprava vodných roztoků, obsahujících pojivové kompozice, použitých v rámci vynálezu je součástí známého stavu techniky.

Kolíkový peletizátor, který lze použít k produkci kompozic podle vynálezu, je v daném oboru znám, jeho popis je například součástí patentu US 3,528,785. Tento patent rovněž popisuje konvenční peletační způsob, který lze použít pro produkci kompozic podle vynálezu.

Vynález rovněž zahrnuje nové polymerační kompozice obsahující polymerní složku a 0,1 až 65 hm. %, výhodně 0,1 až 20 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 hm. % až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. % alespoň jednoho pojivá zvoleného z alespoň jedné z následujících skupin obsahuj ících:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3; výhodně se tento vícemocný alkohol zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sacharózu nebo polyglycerid celkový počet ethylenoxidových sorbitan, a/nebo se molekul na jeden vícemocný alkohol pohybuje • · · · · · » * • · · ···· ···· od 3 do 500 a výhodně se pohybuje od 5 do 100;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny a přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, polyglycerid a/nebo se sacharózu a celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, • · ·· • · · · • · • · · • · ········ ·· ·· ···· • · • · ··· glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové přičemž počet molekul jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

funkční skupiny, ethylenoxidu na

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer,

Saze se výhodně předem ošetří pojivovou složkou. Výhodné saze a pojivové složky byly již uvedeny výše, v souvislosti se saznými kompozicemi podle vynálezu. Je například výhodné, pokud má pojivová složka HLB hodnotu v rozmezí od 8,0 do 30. Polymerní kompozice mohou zahrnovat rovněž další běžná aditiva, například pigmenty, ztužovadla atd.

b) elastomery zvolené ze skupiny zahrnující přírodní kaučuk, polybutadien, polyisopren, nahodilý styrenbutadienový kaučuk (SBR), polychloroprén, akrylonitrilbutadien, a ethylen-propylenové kopolymery a terpolymery;

d) lineární a větvené polyetherové nebo polyesterové polyoly;

e) krystalické a amorfní polyestery a polyamidy;

f) alkydové pryskyřice, pryskyřičné kyseliny nebo pryskyřičné estery, uhlovodíkové pryskyřice připravené tepelnou nebo Friedel-Craftsovou polymerací cyklických dřeňových monomerů, například dicyklopentadienu, indenu, kumenu; a • · · · · · • · · · ·· ·· • · · · · · · • · ·· 9 ·99 9 9999

9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 99 9

g) uhlovodíkové oleje, například parafinový olej, naftenový olej a hydrogenátovaný naftenový olej .

Typická kompozice podle vynálezu určená pro aplikaci do polovodivého drátu a do kabelů výhodně obsahuj e:

až 55 hm. % kompozice obsahující saze a 0,5 až 10 dílů na 100 dílů sazí alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné z následujících skupin:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3;

tento vícemocný alkohol zvolí ze zahrnující triethanolamin, pentaerythritol, sorbitol, sacharózu nebo polyglycerid celkový počet ethylenoxidových jeden vícemocný alkohol pohybuje od 3 do 500 a výhodně se pohybuje od 5 do

100;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného výhodné se skupiny glycerol, sorbitan, a/nebo se molekul na alkoholu

9 9 9

9 9 »9999999 9« majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové přičemž počet molekul jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, polyglycerid a/nebo se funkční skupiny, ethylenoxidu na sacharózu celkový a

počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterífikací alespoň 3 hydroxylové • · · · skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny, přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.

až 2 hm. % stabilizátoru nebo antioxidantu;

až 5 hm. % organického peroxidu, výhodně dikumylperoxidu;

až 10 hm. % vinylsilanu;

ethylenový homopolymer;

• · φ φ φ · • · φ φ φφ φφ φ φ φ φ φ φ · φ · φ φ φ φ · φφ φφφφφ φφφφ φ φ φ φ · φ φ φφφφ φφφφ ·Φ φφ φφ φ ethylen kopolymerovaný s propylenem a dienovým monomerem, výhodně norbornenem; a ethylenový kopolymer s jedním nebo několika monomery zvolenými ze skupiny zahrnující vinylacetát, kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, estery kyseliny akrylové nebo methakrylová obsahující 1 až 8 atomů uhlíku, anhydrid kyseliny maleinové nebo monoester odvozený z kyseliny fumarové nebo maleinové, vinylchlorid nebo vinylidenchlorid.

až 40 hm. % ethylenového homopolymeru nebo kopolymerů, u kterého se komonomer výhodně zvolí z množiny zahrnující hexen, propen, buten, okten a vinylacetát;

až 60 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm.% alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné z následujících skupin:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3; výhodně se tento vícemocný alkohol zvolí ze • · · · ········ skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu nebo polyglycerid a/nebo se celkový počet ethylenoxidových molekul na jeden vícemocný alkohol pohybuje od 3 do 500 a výhodně se pohybuje od 5 do 100;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny, přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, polyglycerid a/nebo se ethylenoxidových molekul sacharózu a celkový počet na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové φφ φ φ φφ φφ Φ· • · · φ φ · φφ φφφφφ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ φφφφ φφφφ φφ φφ φφ φ funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny, přičemž počet molekul ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3; vícemocný alkohol se výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, polyglycerid a/nebo se ethylenoxidových molekul na ester vícemocného alkoholu pohybuje v rozmezí od 3 do 500 a výhodněji od 5 do 100;

sacharózu a celkový počet

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.

Polymerní kompozice je výhodně kompozicí polyethylenu, nízkohustotního polyethylenu, lineárního nízkohustotního polyethylenu, vysokohustotního polyethylenu nebo polyethylenového vosku. Předsměs může • · dále obsahovat antioxidanty, činidla rozkládající peroxidy, maskované aminové světelné stabilizátory, substituované benzofenonové UV adsorbéry nebo pomocné zpracovatelské prostředky.

Efektivita a výhody různých znaků a provedení vynálezu budou dále ilustrovat následující příklady, ve kterých se použily níže uvedené testovací postupy.

Ke stanovení a vyhodnocení analytických vlastností sazí se v následujících příkladech použily následující zkušební postupy. DBP (hodnota dibutylftalátové adsorpce) sazí použitých v příkladech, vyjádřená v kubických centimetrech DBP na 100 gramů sazí (cm³/100 g) , se stanovila za použití postupu uvedeného v ASTM D2414. Dusíková povrchová plocha (N₂SA) sazí použitá v příkladech, jejíž jednotkou je m²/g, se stanovila za použití ASTM zkušebního postupu D3037 způsobu A.

Sazné pelety popsané v následujících příkladech se vyhodnotily za použití následujících zkušebních postupů. Pevnost pelet se určila pomocí zkušebního postupu ASTM D1937. Oděr pelet se vyhodnotil za použití modifikované verze zkušebního postupu ASTM D4324, přičemž ASTM zkušební postup se modifikoval tak, aby poskytl hodnotu prachu po 5 minutovém protřepávání vzorků.

Obsah vlhkosti v peletách se stanovil vysušením vzorku na konstatní hmotnost v peci s cirkulujícím vzduchem při teplotě 150°C a následně se procento vlhkosti vypočetlo porovnáním hmotnosti před sušením a hmotnosti po sušení a porovnalo.

• · ··· ·

99 ·· 99

9 9 « * 9 · 9 «« 9

9 9999 99 «

9 9 9 9 999 9 999 9

9 « 9 9 9 9

9999 9999 9« 99 99 9

Polymerní kompozice zahrnující polymerní kompozice tvořící předsměs, které jsou popsány v následujících příkladech, se vyhodnotily za použití následujících zkušebních postupů.

Tavný index se stanovil pomocí zkušebního postupu ASTM D 1238.

Vzrůst tlaku předsměsových kompozic se stanovil zavedením svazku sít s velikostí ok 325 mesh (47 mikrometrové otvory) za děrovanou homogenizační desku jednopalcového (0,025 m), jednošnekového vytlačovacího stroje zkompletovaného s tlakovým převodníkem pro měření tlakové změny v oblasti sítového svazku.

Viskozita polymerních kompozic se měřila za použití viskozimetru Carri-Med CS, vyráběným a distribuovaným společností TA Instruments of Wilmington, Delaware, při teplotě a za použití rychlosti tření specifikovaných v jednotlivých příkladech.

Průchody tříválcovým mlýnem se vyhodnotily tak, že se polymerní kompozice protahovaly skrze tříválcový mlýn a počet průchodů potřebný pro dosažení nulových prasklin na Hegmanově stupnici se zaznamenal. Rovněž se zaznamenala „písečná hodnota zbytkového pozadí.

Dispergace naředěných vzorků se v následujících příkladech stanovila naředěním předsměsové kompozice pomocí EVA pryskyřice, ve teplotě pracujícím pn koncentrace sazí činila

85°C 2 %.

směšovací Brabender a 50 ot/min, takže Doba směšování byla

99 99 99 99 9999

9999 9 9 9 9 99 9

9 9999 99 9

9999 999 9 999 9

9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 99 9 minuty. Vzorky se následně lisovaly mezi mikroskopickými fóliemi a dispergace se určila při stonásobném zvětšeni pomoci metody společnosti Cabot

Corporation, při které čislo (1 až 6) označuje velikost nedispergovaných částic, přičemž jedna znamená nejmenší částici a šest největší, a písmeno (A až E) označuje počet částic v zorném poli, přičemž A znamená 1 až 2 částice a E znamená počet částic vyšší než 50. Nižší čísla a přednější písmena označují lepší disperzi, přičemž hodnota 1A označuje dobrou disperzi a hodnota

6E označuje špatnou disperzi.

V příkladech 18 až 26 se disperze sazných pelet stanovila zjištěním počtu a změřením velikosti povrchových kazů v pásu vytvořeném z pelet, vě kterých je sloučenina zabudována za použití optického mikroskopu při desetinásobném zvětšení a odraženém světelném zdroji.

Polymerní kompozice se vyhodnotily na základě stripovatelnosti za použití následující techniky.

Kompozice obsahující 40 % sazí v ethylenvinylacetátové pryskyřici se mísila ve směšovači Brabender s 1 % dikumylperoxidem při teplotě směsi nižší, než 150°C.

Materiál se přemístil do vyhřátého hydraulického lisu (teplota 130°C) a vyrobila se 1,22 mm silná destička.

mm polyethylenová destička obsahující 1 % dikumylperoxidu se vyrobila podobným způsobem. Tyto dvě destičky se vzájemně laminovaly pod tlakem 0,689 MPa a na 15 minut vystavily teplotě 180°C v rámci vytvrzovacího cyklu. Laminát se nechal pod tlakem vychladnout na pokojovou teplotu. Dále se rychlostí 10 cm/min při úhlu odtržení 180° odlupovaly jednotlivé • · • · · · · · • · · · · · · · · • · · · ····· ··· · • · · · · ♦ · ···· ···· ·· ·· ·· · vrstvy laminátu a síla potřebná pro odtržení se zaznamenala. Výsledky představují průměr odlupování 28 vzorků.

Moduly napětí a protažení polymerních kompozic se měřily za použití zkušební metody ASTM D412.

Tvrdost Shore A kaučukových kompozic se stanovila za použití zkušebního postupu uvedeného v normě ASTM D-2240-86.

Maximální kroutící moment se určil na základě závislosti píku zatížení motoru na časovém profilu směšovače Brabender.

Výsypný kroutící moment (Nm) se stanovil z konečné hodnoty kroutícího momentu na konci míchacího cyklu.

Celková energie (Nm) se určila z plochy pod křivkou při plném směšování.

MDR 170°C T50 (m.m) a T90 (m.m) se určila způsobem popsaným v ASTM 2084.

Viskozita Mooney (ML(l+4) 100°C (MU)) se stanovila za použití postupu uvedeného v ASTM 1646.

IRHD (tvrdost) se stanovila za použití zkušebního postupu uvedeného v ASTM D1415.

Efektivnost a výhody vynálezu budou dále ilustrovat následující příklady.

·· ·· ·· ·· ·· · ·· · · · · * · · · · ·· · • · · · · · · · · • · · · ····· ··· · • · · · · · · ···· ···· ·· ·· ·· ·

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 až 4

Příklady 1 až 4 ilustrují použití a výhody sazných kompozic podle vynálezu v porovnání s konvenčními saznými peletami při aplikaci do polypropylenových vláken.

Zavedením 400 g načechraných sazí označených zde jako CB-1, majících DBP 60 cm³/100g a dusíkovou povrchovou plochu 112 m²/g do vsádkového kolíkového peletizátoru společně s roztokem obsahujícím 20 g pojivá a 300 g vody se připravily čtyři sazné peletové kompozice A, B, C a D. Pojivá použitá v jednotlivých peletizačních kompozicích jsou shrnuta v níže uvedené tabulce.

Peletová kompozice Pojivo

A Voda

B 5% sorbitanmonostearát s 20 moly ethoxylátu [skupina iv) podle vynálezu]

C 5% sorbitanmonooleát s 5 moly ethoxylátu [skupina iv) podle vynálezu]

D 5% sorbitanmonooleát s 5 moly ethoxylátu [skupina iv) podle vynálezu] ·· ··· · • · · · • · · · · · · · · · · • · · · · · ··· • · ·· ····· ··· · • · · · · · · *··· ···· ·· ·· ·· ·

Sazná peletová kompozice A byla kontrolní kompozicí, přičemž sazné peletové kompozice B, C a D byly saznými kompozicemi podle vynálezu.

Směs sazí a pojivá se míchala 5 minut při rychlosti otáčení rotoru 800 ot/min. Výsledné pelety se sušily při teplotě 120°C až do okamžiku, kdy byl obsah vlhkosti v peletách nižší než 0,51. Pevnost pelet jednotlivých peletových kompozic se testovala kvalitativně. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 1.

Sazné pelety se smísily v dvoušnekovém vytlačovacím stroji s polypropylenovým homopolymerem s tavným indexem 35 za vzniku předsměsi obsahující 35 hm. % peletovaných sazí, přičemž zbytek tvořil polypropylen a pojivo.

Polypropylenová kompozice se zaváděla do jednopalcového jednošnekového vytlačovacího stroje až do dosažení rovnovážných tlakových podmínek. Při zavádění této předsměsi do vytlačovacího stroje se zaznamenávají tlakové změny. Výsledky jsou opět shrnuty v níže uvedené tabulce 1.

Tabulka 1

Sazná peletová kompozice	Pevnost pelety	Zvýšení tlaku kg/cm²/g
A	slabá	0,342
B	silná	0,305
C	silná	0,299
D	silná	0,209

φφ φ · · φφ φφφ · • φ • ΦΦ φ φ

• · φ φ φφ φφφ • φφ φ φ · φφ φ

Tyto výsledky naznačují, že sazné kompozice B, C a D podle vynálezu mají vyšší pevnost pelet v porovnání se saznou peletovou kompozicí A, připravenou pouze za použití peletizační vody. Kromě toho by se snížení tlaku, kterého se dosáhlo u předsměsových kompozic obsahujících sazné kompozice B, C a D podle vynálezu, ve srovnání s předsměsovou kompozicí obsahující saznou kompozici A, promítlo do snížení četnosti tlakových změn způsobených sítem na lince pro výrobu vláken, čímž by se zlepšila kapacita a snížila provozní cena této výrobní linky.

Příklady 5 až 10

Tyto příklady ilustrují použití a výhody sazných kompozic podle vynálezu v porovnání s běžnými saznými peletami aplikovanými do polypropylenových vláken.

Kontinuálním způsobem se smísením načechraných sazí, zde označených jako CB-2, majících DBP 112 cm³/100 g a dusíkovou povrchovou plochu 60 cm²/g ve vsádkovém kolíkovém peletizátoru s pojivovým roztokem se připravily dvě sazné peletové kompozice E a F. V kontinuálním kolíkovém peletizátoru, pracujícím při rychlosti rotoru 800 ot/min, se vyrobily vlhké pelety s obsahem vlhkosti 50 %. Vlhké pelety se sušily ve vyhřívaném rotujícím válci až do okamžiku, kdy klesl obsah vlhkosti v peletách pod 0,6 %.

Pojivá použitá v jednotlivých peletizačních kompozicích jsou shrnuta v níže uvedené tabulce.

·· · · • · · ·

·· ·9 • · · ·

Peletová kompozice Pojivo

E Voda

F 2% sorbitanmonooleát s 20 moly ethoxylátu [skupina iv) podle vynálezu]

Sazná peletová kompozice E byla kontrolní kompozicí a sazná peletová kompozice F byla saznou kompozicí podle vynálezu. Provedly se čtyři běhy pro saznou peletovou kompozici E a dva běhy pro saznou peletovou kompozici F.

U pelet se určovala za použití výše popsaných metod pevnost pelet a obrus pelet. Kromě toho se pelety, stejně jako v příkladech 1 až 4, použily pro výrobu předsměsi, a stejně jako v předcházejících příkladech se stanovoval tlakový vzrůst. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 2.

: í .· ·· • · · · • ••· · · · · • · » · · · • · · · · ··· • · · · · _ '___ » - . a. * λ Λ

Tabulka 2

Sazná peletová kompozice	Běh	Pevnost pelet [kg]	Prach (%) 5 min.	Vzrůst tlaku [kg{cm²) /g]
E	1	6,80	1,2	0,773
E	2	6, 35	1,2	0,801
E	3	7,26	2,8	0,907
E	4	8,16	1,6	0,640
F	1	19, 95	0,4	0,513
F	2	26,30	0,2	0,372

Výsledky ukazují, že při zabudování pojivá, použitého v rámci vynálezu, v průběhu peletačního procesu při přípravě sazné peletové kompozice F podle vynálezu, dojde k podstatnému zlepšení pevnosti pelet a odolnosti proti oděru. Sazná peletová kompozice F podle vynálezu rovněž zlepšuje dispergaci, v porovnání s běžnými, vodou peletovanými saznými peletovými kompozicemi E, jak je patrné z redukce tlaku vznikající při vytlačování přes svazek sít, která by se odrazila ve zvýšení výkonu při snížení provozní ceny.

Příklady 11 až 14

Příklady 11 až 14 ilustrují výhody sazných peletových kompozic podle vynálezu při aplikacích do polyurethanu.

9 ·

i • 9 99

9 9

Dva druhy načechraných sazí, zde označených jako CB-3 a CB-4 se peletovaly za vzniku sazných peletových kompozic. Analytické vlastnosti sazí CB-3 a CB-4 jsou shrnuty v níže uvedené tabulce:

Načechrané saze

DBP

N₂SA

CB-3

CB-4

112 cm³/100g 140 cm³/100g m²/g 68 m²/g

Kontinuálním způsobem se smísením načechraných sazí, zde označených jako CB-3 a CB-4, ve vsádkovém kolíkovém peletizátoru s pojivovým roztokem připravily čtyři sazné peletové kompozice G, Η, I a J. V kontinuálním kolíkovém peletizátoru pracujícím při rychlosti rotoru 1000 ot/min se vyrobily vlhké pelety s obsahem vlhkosti 50 %. Vlhké pelety se sušily ve vyhřívaném rotujícím válci až do okamžiku, kdy klesl obsah vlhkosti v peletách pod 0,3 %. Pojivá, použitá v jednotlivých peletizačních kompozicích, jsou shrnuta v níže uvedené tabulce.

«· ··»»

«« ·· ·· ··

9 9 * 9 9 9 9

M f · · · • 9 9 9 9 999

9 9 9 9

9999 9999 99 99

Peletová kompozice	Saze	Poj ivo
G	CB-3	Voda
H	CB-3	2% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]
I	CB-4	Voda
J	CB-4	2% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

Sazné kompozice Gal byly kontrolními kompozicemi a sazné peletové kompozice H a J byly saznými kompozicemi podle vynálezu.

U pelet se určovala, za použití výše popsaného způsobu, pevnost pelety. Výsledky jsou shrnuty níže:

Peletová kompozice

Pevnost pelety [kg]

6,35-7,26

23,13

4,53

11,79

9 • 9

9 9 9 • 9 99·· 9 9 ·

9 9 9 9 999 9 999 9 9 « 9 9 * ♦

999999 99 99 99 9

Sazné peletové kompozice G, Η, I a J se zabudovaly do polyetherového polyolu majícího viskozitu 150 mPa.s při 25°C a obsah hydroxylu 3,4 % za vzniku pasty, ve které obsah sazí činil 30 %. Kromě toho se připravila polyetherová polyolová kompozice zabudováním sazí CB-4 do polyolu a přidáním 2 % sorbitan monooleátu s 20 moly ethylenoxidového pojivá do polyolu. Každé zabudovávání zahrnovalo předběžné dispergování, které probíhalo 5 minut za vysokého tření ve směšovači Dispermat, pracujícím při rychlosti 2 000 ot/min.

Získaná pasta se posléze přemístila do tříválcového mlýnu, kde proběhla konečná redukce velikosti částic. Počet průchodů tímto tříválcovým mlýnem, potřebný pro dosažení nula zářezů na Hegmanově stupnici, se zaznamenal společně s „pískovou hodnotou reziduálního pozadí. Pasta se následně naředila pomocí polyolu a vytvořila tak vzorek obsahující 15 % sazí.

Viskozita se měřila na viskozimetru Carri-Med CS při tření 300 s^_1. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 3:

• · » • · · · · • · · • « *·

Tabulka 3	Viskozitní
Sazná	Počet	„Písek
peletová	průchodů	(mikrometry)	smykové napětí
kompozice	tříválcem		(dyne/cm²)
G	5	37	2800
H	5	19	1900
I	6	17	1860
J	5	17	1400
CB-4 s plnivem přidaným přímo do polyolu	7	26	1790

Výše uvedené příklady ilustrují zlepšenou pevnost pelet, disperzi a snížení viskozity sloučeniny sazných peletových kompozic H a J podle vynálezu v porovnání s použitými saznými kompozicemi G a H, peletizovanými pouze za použití vody. Dosažená data rovněž demonstrují přínos zabudování pojivá přímo do sazí (předběžné ošetření sazí pojivém) ve srovnání s přidáním pojivá do polymerního systému.

Tento příklad reprezentuje polyurethanovou pěnu, její aplikovatelnost při utěsňování a demonstruje zlepšení disperze a rheologie polymerních kompozic, ve kterých jsou zabudovány sazné kompozice podle vynálezu. Snížení viskozity by umožnilo použít nižší tlak při aplikaci polyurethanového těsnícího prostředku na skla φφ φφφφ φφ φφ ·» φ φ β · · · · · • φ ,τ · φφφφ • φ φ φ »

ΦΦΦΦ Φ Φ ΦΦ 9 9 ♦♦ automobilu nebo okna se dvěma, popř. třemi skleněnými tabulemi.

Příklady 15 až 17

Tento příklad ilustruje výhody použití sazných kompozic podle vynálezu v inkoustových kompozicích.

Sazné kompozice G a H z příkladů 11 a 14 se vyhodnotily v klasickém lesklém inkoustu na bázi oleje za použití stejného postupu jako v příkladech 11 až 14. V tomto příkladu peletovou bázi a ředící systém tvořil olej (McGee 47) a horkotavná pryskyřice (Lawter Vehicle 3477), které byly použity v hmotnostním poměru 1:9. Třetí inkoustová kompozice se připravila přidáním monooleátu sorbitanu se 20 moly ethylenoxidu do sazné kompozice G přičemž při procesu slučování se použil olej .

Proces slučování zahrnoval předběžné dispergování, které probíhalo 5 minut za vysokého tření ve směšovací Dispermat, pracujícím při rychlosti 2 000 ot/min.

Získaná pasta se posléze přemístila do tříválcového mlýnu, kde proběhla konečná redukce velikosti částic. Počet průchodů tímto tříválcovým mlýnem, potřebný pro dosažení nula zářezů na Hegmanově stupnici, se zaznamenal společně s „pískovou hodnotou reziduálního pozadí. Pasta se následně naředila pomocí polyolu a vytvořila tak vzorek obsahující 15 % sazí. Viskozita se měřila na viskozimetru Carri-Med CS při * tí φ * * »<· • « · ·

Β·»····· » * ♦· tření 300 s -¹. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 4:

Sazná	Tabulka 4	Viskozitní
Počet	„Písek
peletová kompozice	průchodů tříválcem	(mikrometry)	smykové napětí (dyne/cm²)
G	5	18	330
H	4	15	165
G s	4	17	240

poj ivem přidaným do oleje

Tyto výsledky demonstrují zlepšenou disperzi a sníženou viskozitu, kterých lze dosáhnout, když se pojivová kompozice použitá v sazných kompozicích podle vynálezu zabuduje buď do sazí nebo se přímo přidá do inkoustového vehikula. Zabudováním pojivá do sazí se dosáhlo největšího zlepšení. Pojivo by mohlo potenciálně pomáhat zkracovat směšovací dobu při výrobě inkoustu, snižovat viskozitu a zlepšovat disperzi, což by mohlo snížit opotřebení při aplikacích.

Příklady 18 až 26

Příklady 18 až 26 ilustrují použití sazných kompozic podle vynálezu v polovodivých sloučeninách.

» · · · · » » » » · · ·· ····

Sloučením načechraných sazí, zde označených jako CB-5, majících DBP 140 cm³/100 g a dusíkovou povrchovou plochu 70 m²/g ve vsádkovém kolíkovém peletizátoru s pojivovým roztokem se připravily tři sazné peletové Saze se sloučily s různými v kompozice K, poj ivovými

L a M. roztoky kontinuálním kolíkovém peletizátoru, pracujícím při 1 050 ot/min a poskytly vlhké pelety obsahující 0 až 4 hm. % monooleátu sorbitanu s 20 moly ethylenoxidu. Pelety se sušily ve vyhřívaném, otáčejícím se válci až do okamžiku, kdy obsah vlhkosti v těchto peletách klesl pod 0,6 hm. %. Pojivá, použitá v jednotlivých peletových kompozicích, jsou shrnuta v níže uvedené tabulce.

Peletová kompozice Pojivo

K Voda

L 2% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

M 4% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

Saze se zabudovaly do ethylenvinylacetátové pryskyřice (40 % vinylacetátu, tavný index 3) za použití dvoušnekového vytlačovacího stroje. Připravená sloučenina, obsahující 40 % sazí, se následně vytlačovala ve formě pásu. Disperze sazí se hodnotila na základě měření počtu a velikosti povrchových • · ··· * • * «* e defektů, které se provádělo za použití výše popsaných postupů pomocí optického mikroskopu (stonásobné zvětšení) a odraženého světelného zdroje. Výsledky měření jsou uvedeny níže.

EVA kompozice Sazná kompozice	Oblast	nedispergovaných sazí
K	0,0470	O. Ό
L	0,0056	O. O
M	0,0067	O, Ό

Redukování obsahu nedispergovaných sazí by se projevilo u konečného kabelového produktu jako zlepšení hladkosti povrchu vytlačovaného kabelu. Je známo, že redukování povrchových defektů polovodivých izolačních materiálů snižuje četnost elektrických svodů, způsobených větvením.

EVA kompozice, obsahující sazné kompozice K a L, byly hodnoceny na základě stripovatelnosti na polyethylenovém substrátu za použití různých postupů. Sloučeniny, obsahující 40 % sazí v ethylenvinylacetátové pryskyřici se sloučily ve směšovači Brabender s 1 % dikumyperoxidem při směšovací teplotě nižší, než 150°C. Materiál se přemístil do vyhřátého hydraulického lisu (teplota 130°C) a lisoval za vzniku 1,2 mm tenké destičky. Podobným způsobem se vylisovala 2 mm polyethylenová destička, obsahující 1 dikumylperoxid. Obě tyto destičky se vzájemně laminovaly pod tlakem 7,030 kg/cm² a podrobily a* • · » · · * φ · ♦ » * ··· « β * ♦ · ·«··«·>· » · *· minutovému vytvrzovacímu cyklu při teplotě 180°C. Získaný laminát se pod tlakem nechal vychladit na pokojovou teplotu a použil se pro následující test, při kterém se určovala síla, potřebná k odtržení obou destiček. Destičky se odlupovaly rychlostí 0,10 m/min pod úhlem 180° a průběh odlupování se zaznamenal. Výsledky, shrnuté v níže uvedené tabulce, představují průměr 28 odlupování:

EVA kompozice Sazná kompozice K

L kg/cm

2,33 +/- 0,16

1,83 +/- 0,16

Získané údaje ukazují zmenšení odlupovací síly, potřebné pro odstranění polovodivé krycí vrstvy od izolační vrstvy. Tato vlastnost je důležitá při splétání kabelů nebo výrobě tepelných spojů. Nižší odlupovací síla umožní urychlit operaci a minimalizovat vznik defektů, které způsobují systémy vyvíjející vysokou odlupovací sílu a tím snižují možnost vzniku elektrických zkratů při použití.

Příklad 27 až 37

Příklady 27 až 37 ilustrují použití sazných kompozic v polyolefinových předsměsových kompozicích.

9

# *·

9 9 9

9 ♦ * ·

Pro přípravu sazných kompozic podle vynálezu a kontrolních sazných kompozic se použily čtyři typy sazí. Použité saze jsou zde značeny jako CB-6, CB-7, CB-8 a CB-9 a jejich analytické vlastnosti jsou shrnuty v níže uvedené tabulce.

Saze	DBP cc/100 g	n₂sa ml21/g
CB-6	140	68
CB-7	135	180
CB-8	136	120
CB-9	168	53

Saze se sloučily s vodou nebo vodným roztokem monooleátu sorbitanu s 20 moly ethylenoxidu v kontinuálním peletizátoru, pracujícím při rychlosti otáčení rotoru 1000 ot/min. Získané vlhké pelety se sušily v peci s cirkulujícím vzduchem při teplotě 120°C až do okamžiku, kdy obsah vlhkosti v peletách klesl pod 0,4 %. Složení všech jedenácti připravených sazných kompozic je uvedeno níže.

9999

999

Kompozice

Ν

Saze Poj ivo

CB-6 Voda

CB-6 0,5% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-6 1,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-6 2,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-6 4,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-7 Voda

CB-7 2,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-8 Voda

CB-8 2,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu]

CB-9 Voda

CB-9 2,0% sorbitanmonooleát s 20 moly ethylenoxidu [skupina iv) podle vynálezu] ♦ » 4 4

44

4 4 4

4

4 •

·

4 • 4 4 4

4444

4 4

4 « 4

4

U těchto sazných kompozic se testovala pevnost pelet a odolnost proti oděru. Výsledky testu, kterých bylo dosaženo pomocí výše popsaných způsobů, jsou uvedeny v tabulce 5.

Tabulka 5

Kompozice.	Pevnost pelety (kg)	Prach (%)
		5'	10'
N	11,34	4,4	5, 0
0	27,66	0,5	1,1
P	22,22	0, 6	1,5
Q	24,94	0,2	0,4
R	22,67	0,8	0, 6
S	19, 95	3, 6	15,0
T	37,64	0,3	1,5
u	28,11	0,8	5,2
v	53,57	0,2	0,4
w	7,71	2,5	OO
X	9,52	1,2	2,4

Každá z těchto sazných kompozic se identickým způsobem zabudovala ve směšovači Brabender do nízkohustotního polyethylenu s tavným indexem 26. Vzniklá předsměs obsahovala 40 % sazí. Viskozita předsměsi se měřila při 130°C a hodnotě tření 50 s¹. Dosažené výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 6.

»· 99 • · · · • · » * « « •··»* · ·· * · • · • · ·*· · «

* » t ·

• ·

Kompozice

N

O

P

Q

R

S

T

U

V w

X

Tabulka 6

Viskozita (Pa.s)

5116

4045

3389

2873

2536

4329

3695

4591

3804

5487

4373

Z údajů, uvedených v tabulce 6, je patrné snížení viskozity, kterého se dosáhlo ošetřením sazí pojivovou kompozicí podle vynálezu. Toto snížení viskozity usnadní dispergaci předsměsi v dalším polyethylenu při vyfukování fólií nebo profilů a rovněž zvýší výkon a účinnost výrobní linky. Zlepšení dispergace sazí se rovněž projeví ve zlepšení pigmentace UV ochrany a mechanických vlastností (například pevnosti v tahu nebo při nárazu).

• Φ ΦΦΦΦ • · • Φ φφ *· ·· φ φφ φ φ ♦ φ · φ φ φ · φ · • φ φφ ΦΦΦΦ φ φ φ φ φ

ΦΦΦΦ ΦΦΦΦ ·· ♦*

I Φ φφφ

Příklady 38 až 49

Tento příklad ilustruje použití různých pojivových kompozic při výrobě sazných kompozic podle vynálezu a výhody použití těchto sazných kompozic podle vynálezu v ethylvinylacetátu (EVA).

Sloučením 400 g načechraných sazí, majících DBP 128 cm³/100 g a dusíkovou povrchovou plochu 68 m²/g, které jsou zde označeny jako CB-12, ve vsádkovém kolíkovém peletizátoru s 8 g pojivá rozpuštěnými v 500 g vody se připravilo jedenáct sazných kompozic HH, II, JJ, KK, LL, MM, NN, 00, PP, QQ a RR. Pojivá, použitá v jednotlivých kompozicích, jsou uvedena níže.

*· ·· • * · · • · · · • · ··· « · t ·» «« ·· ·»♦· • · ··· ··

Kompozice

HH

II

JJ

KK

LL

MM

NN

PP

QQ

RR

Poj ivo

Voda

Monoester sacharózy olejové mastné kyseliny [skupina iii) podle vynálezu]

Monostearát sacharózy [skupina iii) podle vynálezu]

Distearát sacharózy

Ethoxylátovaný glycerid [skupina i) podle vynálezu]

Ethoxylátovaný triglycerid [skupina i) podle vynálezu]

Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/L61 [skupina v) podle vynálezu]

Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/85 [skupina v) podle vynálezu]

Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/F127E [skupina v) podle vynálezu]

Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/38E [skupina v) podle vynálezu]

Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/108E [skupina v) podle vynálezu] ·· 9···

9 9 9

9 9 9 • · 99 9

9 · *9 • 9 9

9

9999 99·· • 9 ®

9 ·

999 9

9 • 9 · * SYNPERONIC je obchodní označení povrchově aktivních činidel, vyráběných a distribuovaných společností ICI Chemicals & Polymers a obsahují ethylenoxidpropylenoxidové kopolymery. SYNPERONIC PE povrchově aktivní činidla jsou popsána v publikaci „Surfactants Europe 2. vyd., (editor G.L.Hollis, publikovaná společností Tergo Data, Darkington, UK, ISBN 0 9505473 IX) jako polyethyleoxidpolypropylenoxid-polyethylenoxidové kopolymery.

Tato směs se míchala při 800 ot/min 2 minuty. Získané peletizované saze se sušily při 125°C až do okamžiku, kdy obsah vlhkosti v peletách poklesl pod 1 %.

Pevnost pelet sazných kompozic se určila pomocí výše popsaných postupů a výsledky se doplnily do níže uvedené tabulky 7.

Každá ze sazných kompozic se smísila s ethylenvinylacetátovým kopolymerem obsahujícím 40 % vinylacetátu s tavným indexem 3. Míšení se provádělo ve směšovači Brabender při teplotě 65 °C. Uvedená sloučenina se hnětla 6 minut při 50 ot/min a poskytla zcela dispergovanou sloučeninu obsahující 40 % sazí. U takto získaných sloučenin se zjišťoval za použití již popsaných postupů, při teplotě 190°C a zatížení 21,6 kg, tavný index. Dosažené výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 9, která rovněž uvádí HLB hodnoty jednotlivých pojiv.

Tabulka 7

Kompo- zice	Poj ivo	HLB	MPS (kg)	MI (g/ldn)	Disp. Of Dii. samples
HH	Voda		0,72	6, 58	2c
II	Monoester sacharózy olejové mastné kyseliny	14,5	6, 89	9, 86	1C
JJ	Monostearát sacharózy	15,0	7,16	6, 88	1B
KK	Distearát sacharózy	12,0	10,3 4	9,18	1B
LL	Ethoxylátováný glycerid	15, 7	2,22	8,84	1C
MM	Ethoxylátováný triglycerid	14,4	3,04	14,00	ID
NN	Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/L61	16,0	4,26	10, 34	1B
00	Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/85	16, 0	1,31	10,55	1C
PP	Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/F127E	22,0	1,18	6,70	1E
QQ	Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/38E	30,5	1,40	7,90	1B
RR	Povrchově aktivní činidlo SYNPERONIC PE/108E	27,0	1,59	7,97	1E

* MPS - pevnost pelety * MI = tavný index * Disp. Of Dii. samples = disperze naředěných vzorků.

Z těchto příkladů je patrné zlepšení kvality disperze a snížení viskozity v komerčních systémech.

Tato zlepšení umožní zkrátit směšovací cykly a zlepšit vytlačovací charakteristiku.

Příklady 50 až 52

Tyto příklady ilustrují výrobu sazných kompozic podle vynálezu a výhody použití sazných kompozic podle vynálezu v ethylvinylacetátu.

Smísením načechraných sazí s dusíkovou povrchovou plochou 70 m²/g a DBP 140 cm³/100 g, které jsou zde označeny jako CB-13 s pojivovým roztokem obsahujícím monooleát sorbitanu v kontinuálním kolíkovém peletizátoru pracujícím při 1 050 ot/min se připravily tři sazné kompozice SS, TT a UU ve formě vlhkých pelet. Tyto pelety, obsahující 0 %, 2 % nebo 4 % pojivá se sušily ve vyhřívaném rotačním válci až do okamžiku, kdy obsah vlhkosti v těchto peletách klesl od 0,6 %. Procentické zastoupení pojivá použité v jednotlivých kompozicích je uvedeno níže:

Kompozice

SS

Pojivo (hm. %)

0,0 % sorbitanu monooleátu (voda)

TT % sorbitanu monooleátu [skupina i) podle vynálezu]

UU

O,

Ό sorbitanu monooleátu [skupina i) podle vynálezu] • 999 • 9 9 9 · ·9· 9 9···

9 9 9 9 · ·

9999 9999 99 99 99 9

Ošetřené saze se zabudovaly do různých polymerů. Směšování se provádělo ve směšovači Brabender, pracujícím při 50 ot/min a s počáteční teplotou komory 85°C. Směšovací cyklus trval 6 minut. U získaných sloučenin se určovala viskozita taveniny při 130°C a hodnotě tření 50 s^-1.

Polymer Viskozita (Pa.s)

	0	2	4
Ethylenvinylacetát			8155	3210	3080
(40 % vinylacetátu,	MI	3,0)
Ethylenvinylacetát			7368	3564	3498
(18 % vinylacetátu,	MI	2,5)
Ethylenvinylacetát			7018	3170	2558
(18 % vinylacetátu,	MI	6,0)

Z výše uvedených údajů je patrné podstatné snížení viskozity taveniny při použití navrženého plniva, což bude mít příznivý dopad na výrobu kabelů, kdy dojde ke snížení tlaku v hlavě vytlačovacího stroje. Redukce viskozity tavení rovněž ovlivní v kladném smyslu hladkost vytlačované sloučeniny a výkon výrobní linky.

Použité polymery reprezentují klasické typy polymerů, používaných při výrobě drátů a kabelů pro vodiče a polovodiče. Tyto polymery, obsahující buď 18 % vinylacetátu nebo ethylakrylátu se zpravidla používají ve vodičích nebo se spojují s polovodivými kryty, zatímco polymery, obsahující 40 % vinylacetátu jsou ·· ···· ·· ·· ·· ·· ··«· · · · · • · · · · · • · · · · ··· • · · · · ···· ···· ·· ·· • · · • · · ··· · • · »· · vhodnější pro polovodičové typy produktů, z nichž lze stáhnout ochrannou vrstvu.

Je zřejmé, že zde popsané formy vynálezu jsou pouze ilustrativní a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně stanoven přiloženými patentovými nároky.

Claims

NÁROKY

1. Sazná kompozice vyznačená t i m, že obsahuje: saze a 0,1 hm. % až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. %

alespoň jednoho pojivá zvoleného z alespoň jedné z následujících skupin obsahujících:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny; ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny ·· ··

9 · · · • · · · ······♦· ·· ·· ···· na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterífikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny ethyleňoxidu na alkoholu je alespoň 3; a

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.
2. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se vícemocný alkohol výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid.
3. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že uvedené pojivo má HLB hodnotu pohybující se v rozmezí od 8,0 do 30.

• ·
4. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se pojivo zvolí ze skupiny i).
5. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se pojivo zvolí ze skupiny ii).
6. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se pojivo zvolí ze skupiny iii) .
7. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se pojivo zvolí ze skupiny iv).
8. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se pojivo zvolí ze skupiny v).
9. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že obsah pojivá představuje 1,0 až 20 hm. %.
10. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že celkový počet ethylenoxidových molekul na vícemocný alkohol pojivá se pohybuje od 3 do 500.

• ·
11. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že celkový počet ethylenoxidových molekul na vícemocný alkohol pojivá se pohybuje od 5 do 100.
12. Sazná kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že se saze ošetří pojivém.
13. Polymerní kompozice vyznačená tím, že obsahuje :

polymerní složku a 0,1 až 65 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 hm. % až 50 hm. %, výhodně 1 až 20 hm. % alespoň jednoho pojivá zvoleného z alespoň jedné z následujících skupin obsahujících:

i) ethoxylátovaný vícemocný alkohol mající před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na 1 molekulu, přičemž celkový počet ethylenoxidových molekul na 1 molekulu vícemocného alkoholu je alespoň 3;

ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny; a přičemž počet molekul • · · · ethylenoxidu na jeden ester vícemocného alkoholu je alespoň 3;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3; a

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.
14. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačená tím, že se vícemocný alkohol výhodně zvolí ze skupiny zahrnující triethanolamin, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sacharózu a polyglycerid.

·« ···· * · · · ···· ··· · • · · · · · • · · ·· ·· · · ·

15. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačená tím, že uvedené pojivo má HLB

hodnotu pohybující se v rozmezí od 8,0 do 30. 16. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačen á tím, že se pojivo zvolí ze skupiny i). 17. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačen á tím, že se pojivo zvolí ze skupiny ii). 18. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačen á tím, že se pojivo zvolí ze skupiny iii). 19. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačen á tím, že se pojivo zvolí ze skupiny iv). 20. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznačen á tím, že se pojivo zvolí ze

skupiny v) .

·· ···· • · · · · · · • · · · · · · · · ·

64 ········ ·· ·· ·· 21. Polymerní kompozice podle nároku 13, v y znač e n á t í m, že obsah poj iva představuje 1,0 až 20 hm. %. 22. Polymerní kompozice podle nároku 13, v y znač e n á t í m, že celkový počet

ethylenoxidových molekul na vícemocný alkohol pojivá se pohybuje od 3 do 500.

23. Polymerní kompozice podle nároku 13, vyznač e n á t í m, že celkový počet ethylenoxidových molekul na vícemocný alkohol poj iva se pohybuje od 5 do 100. 24. Polymerní kompozice podle nároku 13,

vyznačená tím, že se saze ošetří pojivém.

25. Polovodivá kompozice, vyznačená tím, že obsahuje: 25 až 55 hm. % kompozice obsahující saze a 0,5 až 10 dílů na 100 dílů sazí alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné z následujících skupin:

9 9 ii) ester alkylkarboxylové kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny; ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3;

iii) ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny;

iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylové kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3; a ·· ····

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer;

0 až 2 hm. % stabilizátoru nebo antioxidantu;

0 až 5 hm. % organického peroxidu, výhodně dikumylperoxidu;

0 až 10 hm. % vinylsilanu;

ethylenový homopolymer;

ethylen kopolymerovaný s jedním nebo více a-olefiny;

ethylen kopolymerovaný s propylenem a dienovým monomerem; a ethylenový kopolymer s jedním nebo několika monomery zvolenými ze skupiny zahrnující vinylacetát, kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, estery kyseliny akrylové nebo methakrylová obsahující 1 až 8 atomů uhlíku, anhydrid kyseliny maleinové nebo monoester odvozený z kyseliny fumarové nebo maleinové, vinylchlorid nebo vinylidenchlorid.

26. Polovodivá kompozice podle nároku 25, vyznačená tím, že se saze ošetří pojivém.

φφ φφ φ φ φ φ φ · ··· ·

27. Předsměsová kompozice vyznačená tím, že obsahuje:

70 až 40 hm. % ethylenového homopolymeru nebo kopolymeru, u kterého se komonomer výhodně zvolí z množiny zahrnující hexen, propen, buten, okten a vinylacetát; a

30 až 60 hm. % kompozice obsahující saze a 0,1 až 50 hm. % alespoň jedné pojivové složky zvolené z alespoň jedné z následujících skupin:

ii) ester alkylkarboxylová kyseliny a ethoxylátovaného vícemocného alkoholu majícího před ethoxylací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny; ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3;

iii) ester alkylkarboxylová kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová ·· ·· • · · · · kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové funkční skupiny;

·· • · · iv) ethoxylátovaný ester alkylkarboxylové kyseliny a vícemocného alkoholu majícího před esterifikací alespoň 3 hydroxylové skupiny na molekulu, přičemž alkylkarboxylová kyselina má 8 až 30 atomů uhlíku a může být nasycená nebo nenasycená a monoesterové funkční skupiny představují alespoň 80 % a zbytek tvoří diesterové a přičemž počet molekul jeden ester vícemocného funkční skupiny ethylenoxidu na alkoholu je alespoň 3; a

v) polyethylenoxid-polypropylenoxidpolyethylen-oxidový blokový kopolymer.

28. Předsměsová kompozice podle nároku 27, vyznačená tím, že se uvedené saze ošetří poj ivem.

29. Výrobek, vyznačený tím, že je vyroben z kompozice podle nároku 13.

·· ·· ·Φ • · · · · · • · · · · · • · · · · · ··· • · · · ·· ·· ·· ·'· ·· • · · β • · • · • · ···· ····

30. Sazná kompozice, vyznačená tím, že obsahuje saze a 0,1 hm. % až 50 hm. % distearátu sacharózy.