CZ289948B6 - Saze a kaučukové směsi s jejich obsahem - Google Patents

Abstract

Jsou pops ny saze s absorp n hodnotou cetyltrimethylamoniumbromidu, CTAB, 140 m.sup.2.n./g nebo vy , p°ednostn 140 a 250 m.sup.2.n./g; hodnotou absorpce dibutylftal tu v rozdrcen m stavu, CDBP, 115 cm.sup.3.n. dibutylftal tu na 100 g saz nebo vy , p°ednostn 120 a 150 cm.sup.3.n./100 g; hodnotou barvic mohutnosti, Tint, 135 % nebo vy , p°ednostn 145 a 180 %, hodnotou deltaD50 50 nm nebo ni , p°ednostn 47 nm nebo ni a s v²hodou 20 a 45 nm; hodnotou Dmode 72 nm nebo ni , p°ednostn 40 a 67 nm; a hodnotou indexu okludovan ho objemu 1,30 nebo vy , p°ednostn 1,40 a 2,0. Tyto saze p°ednostn vykazuj t hodnotu m rn ho povrchu m °en ho pomoc dus ku, N.sub.2.n.SA, 150 m.sup.2.n./g nebo vy , ale ni ne 180 m.sup.2.n./g; a hodnotu absorpce dibutylftal tu, DBP, 140 cm.sup.3.n./100 g nebo vy , p°ednostn 140 a 180 cm.sup.3.n./100 g. D le jsou pops ny kau ukov sm si obsahuj c asi na 100 d l hmotnostn ch kau uku asi 10 a asi 250 d l hmotnostn ch v² e uveden²ch saz .\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nové třídy sazí, které jsou obzvláště vhodné pro použití v kaučukových směsích určených pro výrobu pneumatik. Výhodou těchto sazí je, že kaučukovým směsím udělují při obvykle používaném stupni plnění vysokou odolnost proti oděru a vysokou odolnost proti opotřebení běhounu. Jejich další výhodou je, že i při nižším stupni plnění než je stupeň, kterého se obvykle používá, udělují kaučukovým směsím kombinaci vysoké odolnosti proti oděru, vysoké odolnosti proti opotřebení běhounu a sníženou hysterézi. Pro zlepšení trakční schopnosti mohou kaučukové směsi s obsahem sazí podle vynálezu obsahovat také oxid křemičitý.

Dosavadní stav techniky

Saze se obvykle vyrábějí v reaktoru retortového typu pyrolýzou uhlovodíkové suroviny pomocí horkých plynných spalin. Přitom vznikají spalovací produkty obsahující částice sazí.

Saze se obvykle charakterizují svými analytickými vlastnostmi. Jako neomezující výčet těchto vlastností je možno uvést měrný povrch, povrchovou chemii, velikost agregátů a velikost částic. Vlastnosti sazí se analyticky stanovují zkouškami, které jsou dobře známé v tomto oboru, jako je například CTAB, CDBP a hodnota barvicí mohutnosti (tinting strength value-TINT). Saze lze také charakterizovat jejich hodnotu detlaD50, Dmode a indexem okludovaného objemu (Occluded Volume Index).

Sazí se může používat jako pigmentů, plniv, vyztužujících činidel a v řadě jiných aplikací. Tak například se sazí v širokém rozsahu používá jako plniv a vyztužujících pigmentů při kompoundování a při výrobě kaučukových a plastových směsí. Zejména jsou saze účinné při výrobě kaučukových vulkanizátů určených pro použití při výrobě pneumatik.

Je obecně známo, že vlastnosti sazí ovlivňují vlastnosti kaučukových směsí, které je obsahují. Vlastnosti sazí tedy ovlivňují vlastnosti kaučukových směsí pro výrobu běhounů pneumatik.

Při výrobě pneumatik je obecně žádoucí používat směsí pro výrobu běhounů s obsahem sazí, které udělují získaným výrobkům uspokojivou odolnost proti oděru. Čím vyšší je odolnost kaučukové směsi proti oděru, tím vyšší má pneumatika z ní vyrobená odolnost proti opotřebení běhounu a tím je také vyšší počet kilometrů, který může pneumatika najet, než dojde k jejími opotřebení.

Při výrobě pneumatik je také obecně žádoucí používat pro výrobu běhounů směsí obsahujících saze, které vykazují uspokojivou hysterezi. Hysteréze kaučukové směsi se vztahuje k energii disipované při deformaci. Pláště vyrobené za použití směsí pro výrobu běhounu s nižší hodnotou hysteréze mají nižší valivý odpor, což se projevuje snížením spotřeby paliva vozidla s takovými plášti.

Z dosavadního stavu techniky jsou známy různé druhy sazí, které však mají odlišný profil vlastností ve srovnání se sazemi podle vynálezu. Tak například v přihlášce WO 92/04415 jsou popsány saze s hodnotou CTAB nad 115 m²/g, jódovým číslem nad 180 mg/g, hodnotou N₂SA nad 160m²/g, hodnotou Tint nad 145%, hodnotou CDBP 90 až 105cm³/100g, hodnotou DBP 115 až 140cm³/100g, hodnotou deltaDBP (delta DBP = DBP-CDBP) 20 až 35 cm³/g, hodnotou deltaD50 pod 40 nm, hodnotou Dmode 40 až 65 nm, poměrem deltaD50/Dmode 0,55 až 0,67 a hodnotou agregačního objemu podle ASTM nižší než 137 000 nm³. Také jsou zde popsány kaučukové směsi s obsahem těchto sazí. V přihlášce WO 91/13944 jsou popsány saze udělující zlepšenou odolnost proti opotřebení běhounu a hysterézi. Tyto saze mají CTAB 120 až

-1 CZ 289948 B6

160 m³/g, N₂SA 120 až 180 m³/g, CDB 95 až 120 cm³/100 g, DBP 110 až 145 cm³/100 g, poměr Tint/CTAB 0,80 až 1,10, poměr delta D50/Dmode 0,80 až 1,10, deltaD50 70 až 100. Také jsou zde popsány kaučukové směsi s obsahem těchto sazí.

Úkolem tohoto vynálezu je vyvinout nové saze, které by přírodním kaučukům, syntetickým kaučukům a směsím přírodních a syntetických kaučuků udělovaly vysokou odolnost proti oděru a vysokou odolnost proti opotřebení běhounu.

Dalším úkolem vynálezu je vyvinout nové kaučukové směsi se zlepšenou odolností proti oděru a zlepšenou odolností proti opotřebení běhounu, které obsahují saze podle vynálezu při obvyklém stupni plnění.

Ještě dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout nové kaučukové směsi vykazující kombinaci zlepšené odolnosti proti oděru a odolnosti proti opotřebení běhounu a sníženou hysterézi, které obsahují saze podle vynálezu při nižším stupni plnění, než jakého se obvykle používá.

Pro zlepšení trakční schopnosti kaučukových směsí mohou kaučukové směsi obsahující saze podle vynálezu obsahovat také oxid křemičitý. Oxid křemičitý by se měl přidávat do takových kaučukových směsí v množství v rozmezí asi od 5 asi do 30 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 dílů hmotnostních kaučukové složky. Jako oxidu křemičitého se při výrobě takových kaučukových směsí může používat jakéhokoliv oxidu křemičitého, který je znám odborníkům v tomto oboru. Vhodné jsou například oxidy křemičité vyrobené srážecími nebo pyrolyzními technikami. Pokud se přidává oxid křemičitý, přednostně se též používá některého z dobře známých spojovacích činidel.

Další úkoly tohoto vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu a nároků.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu jsou nové saze s absorpční hodnotou cetyltrimethylamoniumbromidu, CTAB, 140 m²/g nebo vyšší, přednostně 140 až 250 m²/g; hodnotou absorpce dibutylftalátu v rozdrceném stavu, CDBP, 115 cm³ dibutylftalátu na 100 g sazí nebo vyšší, přednostně 120 až 150 cm³/100 g; hodnotu barvicí mohutnosti, Tint, 135 % nebo vyšší, přednostně 145 až 180 %, hodnotu deltaD50 nm nebo nižší, přednostně 47 nm nebo nižší a s výhodou 20 až 45 nm; hodnotu Dmode 72 nm nebo nižší, přednostně 40 až 67 nm; a hodnotu indexu okludovaného objemu 1,30 nebo vyšší, přednostně 1,40 až 2,0. Saze podle vynálezu přednostně vykazují též hodnotu měrného povrchu měřeného povrchu měřeného pomocí dusíku, N₂SA, 150 m²/g nebo vyšší, ale nižší než 180m²/g; a hodnotu absorpce dibutylftalátu, DBP, 140cm³/100g nebo vyšší, přednostně 140 až 180 cm³/100 g.

Saze podle vynálezu se mohou vyrábět v retortovém reaktoru, který obsahuje první (spalovací) zónu, přechodovou zónu a reakční zónu. Surovina pro výrobu sazí se jakýmkoliv způsobem známým v tomto oboru vstřikuje do horkého proudu plynných spalin. Vzniklá směs horkých plynných spalin a suroviny vstupuje do reakční zóny. Pyrolýza suroviny pro výrobu sazí se po vytvoření sazí podle vynálezu zastaví ochlazením směsi. Přednostně se pyrolýza zastavuje vstříknutím chladicí tekutiny. Způsob výroby nových sazí podle vynálezu je podrobněji popsán dále.

Předmětem vynálezu jsou také nové kaučukové směsi obsahující výše uvedené saze v množství 10 až 250 dílů hmotnostních na 100 dílů hmotnostních kaučuku.

Z kaučuků, v nichž lze nových sazí podle vynálezu efektivně používat je možno uvést přírodní a syntetické kaučuky a jejich směsi. Pod pojmem „plnění“ nebo „stupeň plnění“ se rozumí množství sazí použité při kompoundování kaučukové směsi se sazemi. Pro výrobu kaučukových

-2CZ 289948 B6 směsí s velmi dobrou odolností proti oděru a odolností proti opotřebení běhounu se sazí podle vynálezu obvykle používá v množství v rozmezí od asi 10 do asi 250 a přednostně do asi 100 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 dílů hmotnostních kaučuku. Pro získání kaučukových směsí vykazujících kombinaci vynikající odolnosti proti oděru a odolnosti proti opotřebení běhounu 5 a nízkou hysterézi se může sazí podle vynálezu používat v množství asi od 10 asi do 45 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 dílů hmotnostních kaučuku.

Pro zlepšení trakční schopnosti mohou kaučukové směsi podle vynálezu s obsahem výše definovaných sazí podle vynálezu obsahovat také oxid křemičitý. Oxid křemičitý by se měl do io kaučukových směsí přidávat v množství v rozmezí asi od 5 asi do 30 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 dílů hmotnostních kaučukové složky. Jako oxidu křemičitého se při výrobě takových kaučukových směsí může používat jakéhokoliv oxidu křemičitého, který je znám odborníkům v tomto oboru. Vhodné jsou například oxidy křemičité vyrobené srážecími nebo pyrolýzními technikami. Pokud se přidává oxid křemičitý, přednostně se též používá některého z dobře 15 známých spojovacích činidel.

Pro odborníky v tomto oboru je důležitou vlastností kaučukových směsí, kterých se má používat při výrobě pneumatik, hmota poměru odolnosti proti opotřebení běhounu a hysteréze. Obvykle jsou výhodné vyšší hodnoty tohoto poměru. Jako příklad je možno uvést, že kaučukové směsi pro 20 výrobu běhounů obsahující saze Vulcan^(R) 1 OH (tyto saze vyrábí a provádí firma Cabot

Corporation, Boston, Massachusetts, USA) vykazují poměr odolnosti proti opotřebení běhounu a hysteréze přibližně 1,0, pokud se obě tyto vlastnosti vyjádří relativně ke standardní směsi pro výrobu běhounů.

Saze podle vynálezu udělují zlepšenou odolnost proti oděru a odolnost proti opotřebení běhounu kaučukovým směsím pro výrobu pneumatik při normálním stupni plnění. Navíc se však zjistilo, že je možno stupeň plnění kaučukových směsí podle vynálezu snížit na hodnotu nižší, než jaké se obvykle používá u směsí pro výrobu pneumatik a získají se přitom směsi pro výrobu pneumatik se sníženou hodnotou hysteréze, které si však udržují vynikající odolnost proti oděru a odolnost 30 proti opotřebení běhounu.

Z kaučuků, které se hodí pro použití podle vynálezu, je možno uvést jakékoliv přírodní kaučuky, syntetické kaučuky a směsi přírodních a syntetických kaučuků. Jako typické kaučuky je možno uvést styren-butadienové kaučuky (SBR), které jsou obecně známy v tomto oboru. Jako 35 neomezující příklady kaučuků SBR je možno uvést olejem nastavené a čiré emulzní kaučuky

SBR, kaučuky SBR s vysokým obsahem styrenu, roztokové kaučuky SBR, roztokové hvězdicové kaučuky SBR a funkcionalizované roztokové kaučuky SBR.

Výhodou sazí podle vynálezu je, že přírodním kaučukům, syntetickým kaučukům a směsím 40 přírodních a syntetických kaučuků dodávají zlepšenou odolnosti proti oděru a odolnost proti opotřebení běhounu.

Další výhodou sazí podle vynálezu je, že i při nižším stupni plnění, než jakého se normálně používá při výrobě kaučukových směsí určených pro běhouny, dodávají tyto saze přírodním 45 kaučukům, syntetickým kaučukům a směsím přírodních a syntetických kaučuků kombinaci zlepšené odolnosti proti oděru a odolnosti proti opotřebení běhounu a nízkou hysterezi.

Výhodou kaučukových směsí podle vynálezu je, že se obzvláště dobře hodí proti použití při výrobě pneumatik určených pro osobní a nákladní automobily a autobusy. Takové pneumatiky 50 mají odolnosti proti opotřebení běhounu, což se projevuje delší životností ve srovnání s pneumatikami vyrobenými z kaučukových směsí obsahujících konvenční saze. Tyto vlastnosti pneumatik jsou obzvláště výhodné u všech sezónních pneumatik, celoročních pneumatik a pneumatik s vysokou výkonností pro osobní vozidla, lehké a středně těžké nákladní vozy a autobusy.

-3CZ 289948 B6

Další výhodou kaučukových směsí podle vynálezu je, že se tyto směsi s nízkým stupněm plnění sazí podle vynálezu obzvláště dobře hodí pro použití při výrobě pneumatik se zvýšenou hodnotou odolnosti proti opotřebení běhounu a s níženým valivým odporem ve srovnání s pneumatikami vyrobenými z kaučukových směsí s podobně nižším stupněm plnění obvyklými sazemi. Kaučukové směsi obsahující saze podle vynálezu při nižším stupni plnění se obzvláště dobře hodí pro použití při výrobě pneumatik určených pro osobní automobily, lehké a středně nákladní automobily a vozidla určená pro provoz mimo silnice, u nichž je výhodné co nejvíce snížit hysterézi při zachování odolnosti běhounu proti opotřebení. Ekonomice spotřeby paliva je například důležitá u lehkých nákladních a osobních automobilů a je ji možno zlepšit za použití směsí pro výrobu pneumatik se sníženou hysterézi. U radiálních pneumatik pro středně těžké nákladní automobily se minimalizace hystereze projevuje kromě ekonomičtějšího využití paliva podstatným zvýšením trvanlivosti kostry pláště, které v rozsáhlé míře umožňuje obnovu plášťů protektorováním. U pneumatik určených pro provoz mimo silnice se výkonnost často měří v jednotkách t x km/h. Hodnota této výkonnosti se zvyšuje se snižující se hysterezí.

Další výhody tohoto vynálezu jsou zřejmé z následujícího podrobnějšího popisu.

Přehled obr, na výkresech

Na obr. 1 je znázorněna v řezu část jednoho typu retortového reaktoru pro výrobu sazí, kterého je možno použít při výrobě sazí podle vynálezu.

Na obr. 2 je znázorněna závislost hmotnostního zlomku agregátů vzorku sazí na Stokesově průměru v daném vzorku.

Saze podle vynálezu se vyznačují následující kombinací analytických vlastností:

hodnota CTAB je větší nebo rovna 140 m²/g a přednostně leží v rozmezí od 140 do 250 m²/g;

hodnota CDBP je větší nebo rovna 115cm³/100g a přednostně leží v rozmezí do 120 do 150cm³/100g;

hodnota Tint je větší nebo rovna 135 % a přednostně leží v rozmezí do 145 do 180 %;

hodnota deltaD50 je nižší nebo rovna 50 nm, přednostně je nižší nebo rovna 47 nm a ještě výhodněji leží v rozmezí od 20 do 45 nm;

hodnota Dmode je nižší nebo rovna 72 nm a přednostně leží v rozmezí od 40 do 60 nm; a hodnota indexu okludovaného objemu je větší nebo rovna 1,30 a přednostně leží v rozmezí od 1,40 do 2,0.

Přednostní saze podle vynálezu se dále vyznačují tím, že jejich hodnota N₂SA je větší nebo rovna 150 m²/g a nižší než 180 m²/g; a hodnota DBP je vyšší nebo rovna 140cm³/100g a přednostně leží v rozmezí od 140 do 180 cm³/100 g.

Saze podle vynálezu se mohou vyrábět v modulárním či stupňovém retortovém reaktoru pro výrobu sazí, kterého se může použít při výrobě sazí podle vynálezu, je znázorněna na obr. 1. Další podrobnosti typického modulárního retortového reaktoru pro výrobu sazí je například možno nalézt v popisu US patentu č. 3 922 335. Tato citace je zde uvedena náhradou za přenesení jejího celého obsahu do popisu tohoto vynálezu.

-4CZ 289948 B6

Jak je znázorněno na obr. 1, mohou se saze podle vynálezu vyrábět v retortovém reaktoru 2, který obsahuje spalovací zónu 10, která zahrnuje sbíhavou zónu 11, první vstřikovací zónu 12 a druhou vstřikovací zónu 14 pro vstřikování suroviny a reakční zónu 18. Průměr spalovací zóny 10 až do místa, kde na ni zavazuje sbíhavá zóna U, je charakterizován vztahovou značkou D-l, průměr sbíhavé zóny 11 v neužším místě je charakterizován vztahovou značkou D-2, průměr první vstřikovací zóny 12 je charakterizován vztahovou značkou D-3, průměr druhé vstřikovací zóny 14 je charakterizován vztahovou značkou D-4 a průměr reakční zóny 18 je charakterizován vztahovou značkou D-5.

Při výrobě sazí podle vynálezu se ve spalovací zóně 10 vyrábějí horké plynné spaliny tím, že se kapalné nebo plynné palivo uvádí do styku s vhodným proudem oxidačního činidla, jako je vzduch, kyslík, směsi vzduchu a kyslíku apod. Z paliv, která se hodí pro použití při kontaktování s proudem oxidačního činidla ve spalovací zóně 10 za účelem výroby horkých plynných spalin, je možno uvést jakékoliv snadno hořlavé plynné, parní nebo kapalné proudy, jako je zemní plyn, vodík, oxid uhelnatý, methan,, acetylen, alkoholy nebo petrolej. Obvykle se však používá paliv s vysokým obsahem uhlíkatých složek, zejména uhlovodíků. Poměr vzduch/palivo, kterého se používá při výrobě sazí podle vynálezu, může být přednostně v rozmezí od 8 : 1 do 20 : 1. Jak je zřejmé odborníkům v tomto oboru, může se proud oxidačního činidla předehřívat pro usnadnění tvorby horkých plynných spalin.

Proud horkých plynných spalin postupuje ze spalovací zóny 10 sbíhavou zónou 11 do první a druhé injekční zóny 12, 14 a potom do reakční zóny 18. Surovina 30 poskytující saze se uvádí prvním vstupem 32, který je umístěn v první vstřikovací zóně 12 a druhým vstupem 34. který je umístěn ve druhé vstřikovací zóně 14.

Z uhlovodíkových surovin, které se hodí pro výrobu sazí a které jsou dobře těkavé za podmínek reakce, je možno uvést nenasycené uhlovodíky, jako acetylen; olefiny, jako ethylen, propylen a butylen; aromatické uhlovodíky, jako benzen, toulen a xylen; některé nasycené uhlovodíky; a těkavé uhlovodíkové látky, jako jsou petroleje, naftaleny, terpeny, ethylenové dethy, aromatické suroviny apod. Při výrobě sazí podle vynálezu se může prvním stupem 32 uvádět asi 50 až asi 80% hmotnostních suroviny, přičemž zbytek z celkového množství, tj. asi 20 až asi 50 % hmotnostních suroviny se může vstřikovat druhým vstupem 34. Přednostně se prvním vstupem 32 vstřikuje asi 55 až asi 70 % hmotnostních z celkového množství suroviny a zbytek, tj. asi 45 až asi 30 % hmotnostních suroviny se vstřikuje druhým vstupem 34. V dále uvedených příkladech se surovina 30 pro výrobu sazí vstřikuje v podstatě příčně z obvodu proudu horkých plynných spalin ve formě většího počtu malých koherentních vstřiků, které pronikají do vnitřních oblastí proudu horkých plynných spalin, aby se zajistila vysoká rychlost míšení a vysoká smyková rychlost horkých plynných spalin a suroviny pro výrobu sazí. Tím dochází rychle a úplně k rozkladu a ke konverzi suroviny na nové saze podle vynálezu. Vzdálenost mezi prvním vstupem 32 a druhým vstupem 34 je na obr. 1 charakterizována vztahovou značkou L-l.

Směs suroviny pro výrobu sazí a horkých plynných spalin protéká první vstřikovací zónou 12 a druhou vstřikovací zónou 14 do reakční zóny 18. Pro ochlazení směsi suroviny pro výrobu sazí a horkých plynných spalin a pro zastavení pyrolýzy suroviny pro výrobu sazí po vzniku nových sazí podle vynálezu se používá chladicí tekutiny 50 vstřikované z chladicího zařízení 40 umístěného v místě 42 chlazení. Místo 42 chlazení se může určit jakýmkoliv způsobem známým v tomto oboru, který se hodí pro volbu místa, v němž se chlazení zastavuje pyrolýza. Jeden ze způsobů stanovení místa 42 chlazení, kde je umístěno chladicí zařízení 40 zastavující pyrolýzu, spočívá ve stanovení místa, v němž se dosahuje přijatelné úrovně toluenového extraktu sazí podle vynálezu. Úroveň toluenového extraktu se může měřit pomocí zkušební metody ASTM Test D1618-83 „Carbon Black Extractables-Toluene Discoloration“. Vzdálenost od začátku reakční zóny 18 do místa chlazení 42 označená vztahovou značkou L-2 se mění podle polohy místa 42 chlazení.

-5CZ 289948 B6

Po ochlazení směsi horkých plynných spalin a suroviny pro výrobu sazí se ochlazené plyny obsahující saze podle vynálezu dále vedou do jakéhokoliv obvyklého chladicího a separačního zařízení, v němž se získávají saze podle vynálezu. Oddělování sazí z plynného proudu se snadno provádí v obvyklých zařízeních, jako jsou odlučovače, cyklony a pytlové filtry. Po oddělení se mohou saze peletizovat, například v zařízení pro peletizaci za mokra.

Pro stanovení a hodnocení analytických vlastností sazí podle vynálezu a fyzikálních vlastností kaučukových směsí obsahujících saze podle vynálezu se používá následujících zkušebních postupů.

Hodnota CTAB sazí se určuje podle zkoušky ASTM Test Proceduře D3765-85. Jodové absorpční číslo (I₂č.) sazí se určuje podle zkušebního postupu ASTM Test Proceduře D1510. Měrný povrch měřený pomocí dusíku (N₂SA) sazí se měří podle zkušebního postupu ASTM Test Proceduře D3037-Method A. Hodnota absorpce dibutylftalátu (DBP) sazí se měří podle zkušebního postupu ASTM Test Proceduře D3493-86. Hodnota barvicí mohutnosti (Tint) sazí se měří podle zkušebního postupu ASTM Test Proceduře D3265-85a. Hodnota absorpce dibutylftalátu v rozdrceném stavu (CDBP) sazí se měří pomocí zkušebního postupu ASTM D3493-86.

Hodnota indexu okludovaného objemu je měřítkem vnitřního prázdného objemu agregátů sazí. Význam této hodnoty u sazí je odborníkům v tomto oboru dobře znám a byl publikován v A. I. Medalia, j. Colloid Interface Sci 32, 115(1970) a je také diskutován v nedávno publikovaném práci C. R. Herd, G. C. McDonald a W. M. Hess, Rubber Chem. and Těch. 65, 107(1992).

Hodnota indexu okludovaného objemu se stanovuje za použití určitých parametrů morfologie agregátů sazí, které se zjistí elektronovou mikroskopií a obrazovou analýzou. Postup zkoušení elektronovou mikroskopií se provádí podle normy ASTM Standard D-3849-87, „Standard Test Method for Carbon Black - Primary Aggregate Dimensions from Electron Mikroscope Image Analysis“. Definice symbolu A (plocha) a P (obvod) jsou uvedeny v části 11, Výpočty, D-3849:

A = průmětová plocha agregátů sazí

P = obvod agregátu.

„Průměr ekvalentního kruhu“ (D_c) představuje geometrickou transformaci změřené plochy A a je definován vztahem

D_c = -/4Α/π.

ν_κ je definován jako objem ekvivalentní koule vztahem

V_es = K/6(D_c)³

V_agg je definován jako objem agregátu sazí vztahem

V_agg = 8A²/3P

-6CZ 289948 B6

Hodnota indexu okludovaného objemu sazí se stanoví z hodnot V_es a V_agg za použití následujícího vztahu:

Index okludovaného objemu = -----------V agg

Hodnoty Dmode a deltaD50 sazí se stanoví následujícím způsobem: sestrojí se histogram závislosti Stokesova průměru agregátu sazí daného vzorku na jejich relativní četnosti v dané vzorku. Jak je znázorněno na obr. 2, z ostrého maxima A se vede rovnoběžka B s osou y. Tato rovnoběžka protírá osu x histogramu v místě C. Bodem F, který se nalézá v polovině úsečky AC se vede rovnoběžka G s osou x. Přímka G protíná distribuční křivku histogramu ve dvou bodech D a E. Absolutní hodnota rozdílu dvou Stokesových průměrů částic sazí v bodech D a E představuje hodnotu deltaD50.

Data používaná pro vytvoření histogramu se určí za použití diskové odstředivky, jako je odstředivka vyráběná firmou Joyce Loebl Co. Ltd, Tone and Wear, Velká Británie. Následující postup představuje modifikaci postupu popsaného v příručce pro diskovou odstředivku firmy Joyce Loebl Co. Ltd, která byla publikována 1. února 1985 pod označením DCF 4.008.

Použitý postup je následující: Do navažovací nádoby se naváží 10 mg vzorku sazí a přidá se 50 ml roztoku 10 % absolutního ethanolu a 90 % destilované vody, k níž bylo přidáno 0,05 % povrchově aktivní látky NONIDET P—40 (NONIDET P-40 je chráněná obchodní známka povrchově aktivní látky vyráběné a prodávané firmou Shell Chemical Co.). Výsledná suspenze se 15 minut disperguje ultrazvukovou energií za použití zařízení Sinifier Model No. W 385, které je vyráběno a prodáváno firmou Heat Systems Ultrasonics lne., Farmingdale, New York, USA.

Před spuštěním diskové odstředivky se do počítače, který zaznamenává data z diskové odstředivky, vloží následující data:

1. Hustota sazí, za kterou se považuje hodnota 1,86 g/cm³;

2. Objem disperse sazí v roztoku vody a ethanolu, který je v tomto případě 0,5 cm³;

3. Objem rotující kapaliny, který v tomto případě činí 10 cm³ vody;

4. Viskozita rotující kapaliny, která je v tomto případě 0,933 mPa.s při 23 °C;

5. Hustota rotující kapaliny, která je v tomto případě 0,9975 g/cm³ při 23 °C;

6. Frekvence otáčení disku, která v tomto případě činí 8 000 min^-1;

7. Interval snímání dat, který je v tomto případě 1 sekunda.

Disková odstředivka pracuje při otáčkách 8 000 min^-1 při zapnutém stroboskopu. Jako rotující kapalina se do rotujícího disku vstříkne 10 cm³ destilované vody. Hodnota zákalu se nastaví na 0 a jako nárazníková kapalina se vstříkne 1 cm³ roztoku 10% absolutního ethanolu a 90% destilované vody. Potom se pomocí zpomalujícího a zrychlujícího tlačítka diskové odstředivky vytvoří hladký koncentrační gradient mezi rotující kapalinou a nárazníkovou kapalinou, kterýžto gradient se sleduje vizálně. Když je gradient tak hladký, že nelze rozeznat mezi oběma kapalinami žádné rozhraní, vstříkne se do rotujícího disku 0,5 cm³ sazí dispergovaných ve voděethanolickém roztoku a okamžitě se zahájí sběr dat. Pokud k proudění, pokus se přeruší. Disk se

-7CZ 289948 B6 nechá rotovat po dobu 20 minut od vstříknutí sazí dispergovaných ve vodně-ethanolickém roztoku. Po 20 minutách otáčení se disk zastaví, změří se teplota rotující kapaliny a průměrná hodnota teploty rotující kapaliny, vypočítaná z hodnoty na počátku pokusu a z hodnoty na konci pokusu, se vloží do počítače, který zaznamenává data z diskové odstředivky. Data se analyzují podle standardní Stokesovy rovnice a vyjadřují se za použití následujících definic:

Následuje vysvětlení některých pojmů používaných v tomto popisu:

Agregát sazí-diskrétní, tuhá, koloidní jednotka, která představuje nejmenší dispergovatelnou jednotku; tento agregát se skládá z částic, která jsou ve značném rozsahu spojené;

Stokesův poměr - průměr koule, která sedimentuje ve viskózním prostředí v odstředivém nebo gravitačním poli podle Stokesovy rovnice. Nekulové těleso, jakým je agregát sazí, je také možno charakterizovat pomocí Stokesova průměru, pokud se učiní předpoklad, že se chová jako hladká tuhá koule o stejné hustotě a stejné rychlosti desimentace, jakou má takové těleso. Obvyklými jednotkami pro vyjadřování tohoto průměru jsou nanometry.

Mode (pro účely tohoto záznamu Dmode) - Stokesův průměr v místě ostrého maxima (bod A na obr. 2) distribuční křivky Stokesova průměru.

Medián Stokesova průměru (Dst pro účely tohoto záznamu)-bod na distribuční křivce Stokesova průměru, v němž má 50 % hmotnostních vzorku buď vyšší nebo nižší hodnotu. Jedná se tedy o střední (mediánovou) hodnotu tohoto stanovení.

Data vztahující se k oděru kaučukových směsí se stanovují pomocí zkoušečky odolnosti proti opotřebení oděrem, která je založena na stroji Lamboumova typu. Stupeň odolnosti proti oděru (cm³/cm dráhy) se měří při prokluzu 7,13 a 21 %. Prokluz je založen na relativní rychlosti kotouče vzorku a odíracího tělesa. V následujících příkladech se pod pojmem „index odolnosti proti oděru“ rozumí poměr stupně odolnosti proti oděru kontrolní směsi obsahující saze Vulcan^(R) 10H (výrobek firmy Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, USA) a stupně odolnosti proti oděru směsi vyrobené za použití specifikovaných sazí podle tohoto vynálezu, při stejném prokluzu.

Hodnoty modulu, pevnosti v tahu a tažnosti kaučukových směsí se měří zkušebním postupem podle ASTMD412.

Tvrdost Shore A kaučukových směsí se stanovuje zkušebním postupem popsaným v ASTM D2240-86.

Hodnoty odskoku se u všech kaučukových vzorku stanovují pomocí zařízení pro měření odrazové pružnosti ZWICK Rebound Resilience Tester, Model 5109, což je výrobek firmy Zwick of America, lne, Post Office Box 997, East Windsor, Connecticut 06088, USA. Instrukce pro stanovení hodnot odskoku jsou dodávány spolu s tímto přístrojem.

Dynamické mechanické vlastnosti kaučukových směsí se stanovují způsobem, který je dobře znám odborníkům v tomto oboru za použití přístroje Instrom Model 1332 Servohydraulic Systém. Měření se provádí za těchto standardních podmínek: amplituda dvojího namáhání napětím-10%; frekvence-10 Hz; střední hodnota-15%; teplota zkoušení - 70 °C. Jako vzorků zkoušených kaučukových směsí se používá válcovitých těles o výšce 25,4 mm a průměru 17,8 mm. Dynamické mechanické vlastnosti se měří při stlačení a zahrnují komplexní modul (E*), modul pružnosti (E') a ztrátový modul (E), přičemž tangens fázového úhlu delta je rovný podíl ztrátového modulu a modulu pružnosti (tg δ = Ε'ΤΕ').

Odolnost proti opotřebení běhounu kaučukových směsí pro výrobu pneumatik se v následujících příkladech měří způsobem, který je dobře znám odborníkům v tomto oboru a který je popsán

-8CZ 289948 B6 v technické servisní zprávě firmy Cabot (Cabot Corporation Technical Servise Report No. TG-67-1, „The Use of Multi-Section Treads in Tire Testing”, Fred E. Jones (1967)) stím rozdílem, že se místo diagonálních pneumatik použije radiálních pneumatik. Použije se standardní metodiky zkoušení většího počtu částí běhounu, tj. pro jeden typ pláště se zkouší 5 7 úseků běhounu v celkem 5 pláštích. Umístění zkoušených úseků běhounu na pláštích, jakož i podmínky míšení a laboratorního zkoušení vyrobených směsí se stanoví statistickou metodou (metodou randomizovaného bloku), aby se dosáhlo statisticky průkazné analýzy dat. Stanovení odolnosti proti opotřebení běhounu se provádí relativně vzhledem ke standardním referenčním sazím, přičemž směsi se standardními sazemi se přidělí hodnota odolnosti proti opotřebení io běhounu 100 %. Jako referenčních sazí se v následujících příkladech používá sazí podle ASTM N220, které jsou vyráběné a prováděné firmou Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, USA. Tyto saze mají hodnotu Tint 111 %, I₂č. 121 mg/g, DBP 115cm³/100g a hustotu 357 kg/m³. Silniční zkouška se provádí při nominální rychlosti 96.6km/h± 16,1 km/h, přičemž se najede 16 093,4 km (vzhledem k referenční směsi).

Účinek a výhody tohoto vynálezu jsou blíže objasněny v následujících příkladech provedení. Tyto příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 až 3

V reaktoru, který je obecně charakterizován v tomto popisu a znázorněn na obr. 1, se vyrobí tři vzorky nových sazí podle vynálezu. Použije se reakčních podmínek a geometrie reaktoru, které jsou popsány v tabulce 2. Jako paliva se při spalovací reakci používá zemního plynu. Suroviny použité v jednotlivých příkladech mají vlastnosti uvedené v následující tabulce 1.

Tabulka 1

	Příklad 1	Příklad 2	Příklad 3
poměr vodík/uhlík	0,96	0,96	0,95
obsah vodíku (% hmotnostní)	7,44	7,44	7,33
obsah uhlíku (% hmotnostní)	91,5	91,5	91,9
obsah síry (% hmotnostní)	0,7	0,7	0,3
hustota API 15,6/15,6 C(60)F /ASTM D-287/	-1,4	-1,4	-1,8
hustota 15,5/15,6 C(60)F (ASTM D-287)	1,088	1,088	1,091
viskozita SUS (54,4 °C) /ASTM D-88/	105,0	105,0	155,7
viskozita SUS (98,9 °C) /ASTM D-88/	4,6	4,6	7,3
BMCI (viskozita-hustota)	131	131	132
Podmínky v reaktoru a geometrie reaktoru jsou uvedeny v následující tabulce 2.

-9CZ 289948 B6

Tabulka 2

	Příklad 1	Saze Příklad 2	Příklad 3
D-l (mm)	184	184	184
D-2 (mm)	140	140	140
D-3 (mm)	114	114	114
D-4 (mm)	135	135	135
D-5 (mm)	229	229	229
L-l (mm)	457	457	457
L-2 (mm)	762	762	509
Počet a velikost (mm)	6 x	6 x	6 x
vstřikovacích otvorů pro olej v prvním vstupu 32	0,51	0,51	0,36
Průtok oleje (g/h) v prvním vstupu 32	75,6	75,6	75,0
Přetlak oleje (MPa) v prvním vstupu 32	2,58	2,58	6,70
Teplota předehřátého oleje (°C)v prvním vstupu 32	149	149	177
Počet a velikost (mm)	3x	3x	4x
vstřikovacích otvorů pro olej v druhém vstupu 34	0,63	0,63	0,46
Průtok oleje (g/h) v druhém vstupu 34	50,5	50,5	32,5
Přetlak oleje (MPa) v druhém vstupu 34	2,40	2,40	1,89
Teplota předehřátého oleje (°C) v druhém vstupu 34	149	149	177
Průtok spalovacího vzduchu (Nm3/h)	3113	3113	3113
Teplota předehřátého spalovacího vzduchu (°C)	538	538	538
Průtok zemního plynu (Nm3/h)	279	279	276
Poměr vzduch/zemní plyn	9,7	9,7	9,8
K+, gK+/100 litrů oleje	0	5,7	0
Tlak chladicí kapaliny (kPa)	687	687	996
Teplota v místě chlazení (°C)	733	733	733

Vztahové značky se vztahují k obr. 1.

Saze, vyrobené způsobem popsaným v příkladech 1 až 3, se analyzují postupy uvedenými v tomto popisu. Analytické vlastnosti vyrobených sazí po peletizaci za mokra a vysušení a analytické vlastnosti referenčních sazí jsou uvedeny v následující tabulce 3. Jako referenčních sazí VULCAN^(R) 10H, což jsou saze typu podle ASTM N134, které jsou vyráběné a prodávané ío firmou Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, USA. Saze Vulcan^ 1 OH jsou v průmyslu výroby pneumatik považovány za saze udělující vysokou úroveň odolnosti proti opotřebení běhounu.

-10CZ 289948 B6

Tabulka 3

Analytické vlastnosti sazí

Saze	Př. 1.	Př. 2.	Př. 3.	Saze VULCAN^lOH (referenční)
CTAB (m2/g)	148	148	170	135
I2č (mg/g)	158	150	163	142
N2SA (m2/g)	157	157	174	142
DBP (cm3/100 g)	142	165	154	127
CDBP (cm3/100 g)	120	127	121	102
Tint (%)	150	147	154	132
Dmode (nm)	59	64	53	76
DeltaD50 (nm)	40	42	33	58
Index okludovaného objemu	1,49	1,52	1,58	1,20

Příklad 4

Tento příklad ilustruje použití sazí podle vynálezu v modelové kaučukové směsi pro výrobu pneumatik určených pro nákladní automobily. Pro srovnání se používá stejné kaučukové směsi obsahující kontrolní saze. Kaučuková směs A se vyrobí za použití sazí podle vynálezu vyrobených způsobem popsaným v příkladu 1. Kaučuková směs B se vyrobí za použití sazí podle vynálezu vyrobených způsobem popsaným v příkladu 3. Kaučuková směs C se vyrobí za použití kontrolních sazí. Kaučukové směsi A, B a C se vyrobí za použití předpisu pro výrobu modelových kaučukových směsi pro výrobu pneumatik určených pro nákladní automobily, který je uveden v tabulce 4.

Tabulka 4

Složení kaučukové směsi vhodné pro výrobu pneumatik pro nákladní automobily

Složka	Díly hmotnostní
Přírodní kaučuk Saze Oxid zinečnatý Kyselina stearová Santoflex 13 Sunproof Improved Wax Age Rite Resin D Santocure MOR Síra	100,0 45,0 5,0 3,0 1,5 1,5 1,5 1,2 1,8

Santoflex 13 je antiozonant vyráběný a prodávaný firmou Monsanto Company; Sunproof Improved Wax je obchodní označení antiozonantu prodávaného firmou Uniroyal Chemical Company, Age Resin D je antioxidant vyráběný a prodávaný firmou R. T. Vanderbilt Company,

- 11 CZ 289948 B6

Santocure MOR je obchodní označení urychlovače vyráběného a prodávaného firmou Monsanto Company.

Vlastnosti kaučukových směsi A-C se potom vyhodnocují postupy uvedenými v tomto popisu. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 5.

Tabulka 5

Kaučuková směs	Saze	Modul 100% (MPa)	Modul 300 % (MPa)	Mez pevnosti v tahu (MPa)	Eb*(%)	Tvrdost Shore A
A	Př.l	4,36	20,04	31,00	447	75
B	Př.3	4,00	18,77	30,45	451	74
C	VULCAN	3,41	17,59	30,28	468	71

*Eb⁼ tažnost

VULCAN = saze VULCAN^ 10H

Tyto výsledky ukazují, že fyzikální vlastnosti kaučukových směsí A a B, které byly vyrobeny za použití sazí podle vynálezu, a kaučukové směsi C, která byla vyrobena za použití kontrolních sazí, jsou v podstatě srovnatelné. Výhoda sazí podle vynálezu, která spočívá v tom, že tyto saze udělují kaučukovým směsím zvýšenou odolnost proti oděru a zvýšenou odolnost proti opotřebení běhounu, je zřejmá z následujících výsledků.

Index odolnosti proti oděru a hodnota odskoku každé kaučukové směsi se také stanovuje způsobem popsaným v tomto popisu. Naměřené výsledky jsou uvedeny v tabulce 6. Sazí VULCAN^ lOH se používá jak jako kontrolních, tak jako referenčních sazí.

Tabulka 6

Kaučuková směs	Saze	Index odolnosti proti oděru při prokluzu	Odskok při 70 °C (%)
7% (%)	13% (%)	21% (%)
A	Př.l	106	105	113	61,7
B	Př.3	111	112	109	59,7
C	VULCAN	100	100	100	64,9

VULCAN = saze VULCAN⁰⁰ 10H

Výhody, kterých se dosáhne za použití sazí podle vynálezu v kaučukových směsích určených pro výrobu pneumatik pro nákladní automobily, jsou zřejmé z výsledků uvedených v tabulce 6. Tyto výsledky jasně ukazují, že saze podle vynálezu udělují kaučukovým směsím podstatně vyšší odolnost proti oděru než kontrolní saze. Nižší hodnoty odskoku u kaučukových směsí na bázi přírodního kaučuku (A a B) obsahujících saze podle vynálezu ukazují, že tyto směsi mají zvýšenou hysterézi ve srovnání se směsí C na bázi přírodního kaučuku, která obsahuje saze VULCAN^(R) 10H, což by bylo možno očekávat s ohledem na zvýšenou odolnost proti oděru směsí A a B.

Příklad 5

Tento příklad ilustruje zlepšenou odolnost proti opotřebení běhounu u kaučukových směsí na bázi přírodního kaučuku s obsahem sazí podle vynálezu určených pro výrobu pneumatik ve srovnání se stejnou kaučukovou směsí obsahující kontrolní saze. Kaučuková směs pro výrobu pneumatik D se vyrobí za použití sazí podle vynálezu vyrobených způsobem popsaným v příkladu 1. Kaučuková směs pro výrobu pneumatik E se vyrobí za použití sazí podle vynálezu

-12CZ 289948 B6 vyrobených způsobem popsaným v příkladu 2. Kaučuková směs pro výrobu pneumatik F se vyrobí za použití kontrolních sazí VULCAN^(R) 10H. Kaučukové směsi pro výrobu pneumatik D, E a F se vyrobí za použití předpisu pro výrobu směsí na bázi přírodního kaučuku určených pro výrobu pneumatik, které mají být podrobeny silničním zkouškám. Tento předpis je uveden v tabulce 7.

Tabulka 7

Složení směsi na bázi přírodního kaučuku pro výrobu pneumatik použitých při silniční zkoušce

Složka	Díly hmotnostní
Přírodní kaučuk Saze Olej Oxid zinečnatý Kyselina stearová Santoflex 13 Sunproof Improved Wax Age Rite Resin D Santocure MOR Síra	100,0 50,0 5,0 5,0 3,0 1,5 1,5 1,5 1,2 1,8

Jako olej se použije oleje Circolite, což je lehký naftenický olej vyráběný a prodávaný firmou Sun Refíning and Marketing Company. Santoflex 13, Suproof Improved Wax, Age Rite Resin D a Santocure MOR jsou popsány v příkladu 4.

Odolnost proti opotřebení běhounu za použití kaučukových směsí pro výrobu pneumatik použitých při silniční zkoušce se stanoví způsobem, který je uveden v tomto popisu. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 8.

Tabulka 8

Směs pro výrobu pneumatik použitých při silniční zkoušce Saze TDWR tg δ

D	Př.l	141	0,197
E	Př.2	138	0,191
F	VULCAN	111	0,178

VULCAN = VULCAN^ 10H (kontrolní saze) TDWR = stupeň odolnosti proti opotřebení běhounu

Výše uvedené výsledky ukazují, že směsi pro výrobu pneumatik použitých při silniční zkoušce D a E vyrobené za použití sazí podle vynálezu mají podstatně vyšší odolnost F vyrobenou za použití kontrolních sazí. Vyšší hodnoty tg δ u kaučukových směsí D a E obsahujících saze podle vynálezu ukazují, že tyto směsi vykazují zvýšenou hysterézi ve srovnání se směsí F, která obsahuje saze VULCAN^ 10H, což by bylo možno očekávat s ohledem na zvýšenou odolnost proti opotřebení běhounu směsí D a E.

-13CZ 289948 B6

Příklad 6

Tento příklad ilustruje, že se u kaučukových směsí obsahujících saze podle vynálezu při nižším plnění, než jakého se obvykle používá při výrobě kaučukových směsí určených pro pneumatiky, dosahuje zlepšeného poměru odolnosti proti opotřebení běhounu a hysteréze, ve srovnání se stejnou kaučukovou směsí vyrobenou za použití kontrolních sazí VULCAN^(R) 10H.

Kaučukové směsi pro výrobu pneumatik určených pro silniční zkoušku se vyrobí za použití sazí podle příkladu 1 a 2. Pro srovnávací účely se také vyrobí kaučukové směsi za použití kontrolních sazí VULCAN^(R) 10H při různém plnění těmito kontrolními sazemi. Používá se takového stupně plnění kontrolními sazemi VULCAN^(R) 10H, aby byly pokryty jak případy, kdy je požadována vysoká odolnost proti oděru tak, případy, kdy je požadována snížená hystereze.

Saze použité v jednotlivých kaučukových směsích jsou popsány v tabulce 9.

Tabulka 9

Saze Kaučuková směs použitá pro pneumatiky zkoušené při silniční zkoušce

Příklad 1	G
Příklad 1	H
Příklad 1	I
Příklad 2	J
Příklad 2	K
Příklad 2	L
VULCAN(R) 10H	M
VULCAN00 10H	N
VULCAN^ 10H	O
VULCAN^ 10H	P

Kaučukové směsi pro výrobu pneumatik pro silniční zkoušky G až L se vyrobí za použití sazí podle vynálezu podle předpisu uvedeného v tabulce 10.

Tabulka 10

Složení kaučukové směsi pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce

Směs	G	H	I	J	K	L
Saze	Př.l	Př.l	Př.l	Př.2	Př.2	Př.2
Přísada			dílů hmotnostních
SBR 1500	65,00	65,00	65,00	65,00	65,00	65,00
High cis BR	35,00	35,00	35,00	35,00	35,00	35,00
Saze	58,00	50,00	40,00	52,00	40,00	35,00
Sundex 790	23,00	14,00	5,00	17,00	6,00	3,00
oxid zinečnatý	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00
kyselina stearová	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00
Sunproof Improved Wax	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50	2,50
Wingstay	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00
Santocure MOR	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50
Merkaptobenzthiazol	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
Síra	1,75	1,75	1,75	1,75	1,75	1,75

SBR 1500 je styrenbutadienový kaučuk vyráběný a prodávaný firmou Copolymer Corporation.

-14CZ 289948 B6

High Cis BR je butadienový kaučuk s vysokým podílem jednotek vázaných v poloze cis, vyráběný a prodávaný firmou Polysar.

Sundex 790 je obchodní označení změkčovadla prodávaného firmou Sun Oil Copany.

Sunproof Improved Wax je popsán v příkladu 4.

Wingstay 100 je obchodní označení stabilizátoru obsahujícího směsné diaryl-n-fenylendiaminy, který je prodáván firmou Goodyear Tire and Rubber Company.

Santocure MOR je popsán v příkladu 4.

Vyrobí se kaučukové směsi pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce M až P za použití sazí VULCAN^(R) 10H podle předpisu uvedeného v tabulce 11.

Tabulka 11

Složení kaučukové směsi pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce

Směs Saze	M VULCAN	N VULCAN	O VULCAN	P VULCAN
Přísada		dílů hmotnostních
SBR 1712	89,38	89,38	89,38	89,38
High Cis BR	35,00	35,00	35,00	35,00
Saze	65,00	55,00	50,00	45,00
Sundex 790	10,62	5,62	3,12	0,62
oxid zinečnatý	3,00	3,00	3,00	3,00
kyselina stearová	2,00	2,00	2,00	2,00
Sunproof Improved Wax	2,50	2,50	2,50	2,50
Wingstay 100	2,00	2,00	2,00	2,00
Santocure MOR	1,50	1,50	1,50	1,50
Merkaptobenzthiazol	0,20	0,20	0,20	0,20
Síra	1,75	1,75	1,75	1,75

SBR1712 je starenbutadienový kaučuk obsahující 35 hmotnostních dílů oleje na

100 hmotnostních dílů polymeru, vyráběný a prodávaný firmou Copolymer Corporation; High Cis BR, Sundex 790, Sunproof Improved Wax, Wingstay 100 a Santocure MOR jsou 25 charakterizovány pod tabulkou 10.

Odolnost proti opotřebení běhounu a hodnota tg δ kaučukových směsi pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce se měří způsoby uvedenými v tomto popisu. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 12.

-15CZ 289948 B6

Tabulka 12

Směs	Saze	Obsah sazí*	TDWR	tg δ	tg δ (%N220)	TDWR tg δ (%N220)
G	Př.l	58,00	113	0,212	138	0,82
H	Př.l	50,00	119	0,179	116	1,03
I	Př.l	40,00	129	0,137	88	1,47
J	Př.2	52,00	124	0,188	122	1,02
K	Př.2	40,00	126	0,137	89	1,42
L	Př.2	35,00	119	0,117	76	1,57
M	VULCAN	65,00	115	0,178	116	0,99
N	VULCAN	55,00	104	0,156	102	1,02
O	VULCAN	50,00	85	0,138	90	0,95
P	VULCAN	45,00	81	0,131	85	0,95

VULCAN = VULCAN^ 10H *díly hmotnostní na 100 dílů hmotnostních kaučuku

TDWR = stupeň odolnosti proti opotřebení běhounu tg δ (%N220) představuje hodnotu tg δ vyjádřenou jako tg δ (%N220) představuje hodnotu tg δ vyjádřenou jako procentický podíl hodnoty tg δ sazí typu podle ASTM N220 použitých při stanovení odolnosti proti opotřebení běhounu uvedeném v tomto popisu.

Odborníkům v tomto oboru je dobře známo, že hodnota tg δ kaučukové směsi je měřítkem hystereze kaučukové směsi. Výše uvedená data ukazují, že při sníženém plnění kontrolními sazemi VULCAN^(R) 10H vykazují kaučukové směsi pro výrobu pneumatik sníženou odolnost proti opotřebení běhounu a sníženou hodnotu hystereze. Naproti tomu kaučukové směsi pro výrobu pneumatik, které obsahují saze podle tohoto vynálezu, vykazují při sníženém plnění sice také sníženou hysterezi, ale zachovávají se vysokou odolnost proti opotřebení běhounu. V důsledku toho je hodnota poměru odolnosti proti opotřebení běhounu k hodnotě tg δ u kaučukových směsi obsahujících saze podle vynálezu při sníženém plnění neobvykle vysoká.

Statické vlastnosti kaučukových směsí pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce se také hodnotí způsoby uvedenými v tomto popisu. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 13.

Tabulka 13

Statické vlastnosti směsí pro výrobu pneumatik zkoušených při silniční zkoušce

Kaučuková smčs	Saze	Obsah sazí*	Modul 300 % (MPa)	Mez pevnosti v tahu (MPa)	Eb* (%)	Tvrdost Shore A
M	VULCAN	65,00	9,73	22,29	520	65
I	Př.l	40,00	12,87	21,84	426	64
L	Př.2	35,00	12,23	20,88	405	64

* díly hmotnostní na 100 dílů hmotnostních kaučuku *Eb = tažnost

Tyto výsledky ukazují, že statické vlastnosti kaučukových směsí určených pro silniční zkoušky pneumatik z nich vyrobených, kteréžto směsi obsahují saze podle vynálezu, jsou srovnatelné se statickými vlastnostmi směsi vyrobené za použití kontrolních sazí VULCAN^(R) 10H.

-16CZ 289948 B6

Výše uvedené výsledky ukazují, že při sníženém plnění sazemi podle vynálezu, než jakého se obvykle používá při výrobě kaučukových směsí pro pneumatiky, se získají směsi, které poskytují pneumatiky se sníženým valivým odporem a/nebo se sníženým vývinem tepla, což je důsledkem snížené hystereze a zlepšené odolnosti proti opotřebení běhounu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (16)

1. Saze s absorpční hodnotou cetyltrimethylamoniumbromidu, CTAB, 140 m²/g nebo vyšší; hodnotou absorpce dibutylftalátu v rozdrceném stavu, CDBP, 115 cm³ dibutylftalátu na 100 g sazí nebo vyšší; hodnotu barvicí mohutnosti, Tint, 135 % nebo vyšší; hodnotou deltaD50 50 nm nebo nižší; hodnotu Dmode 72 nm nebo nižší a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,30 nebo vyšší.

2. Saze podle nároku 1 s hodnotou CTAB 140 až 250 m²/g, CDBP 120 až 150 cm³/100 g, Tint 145 až 180 %, deltaD50 47 nm nebo nižší, Dmode 40 až 67 nm a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,40 až 2,0.

3. Saze podle nároku 2, s hodnotou deltaD50 20 až 45 nm.

4. Saze podle nároku 1, vykazující přídavně hodnotu měrného měřeného dusíku, N₂SA, 150m²/g nebo vyšší, ale nižší než 180m²/g; a hodnotu absorpce dibutylftalátu, DBP, 140 cm³/100 g nebo vyšší.

5. Saze podle nároku 4 s hodnotou DBP 140 až 180 cm³/100 g.

6. Saze podle nároku 1 s hodnotou CTAB 148m²/g, CDBP 120 cm³/100 g, Tint 150%, deltaD50 40 nm, Dmode 59 nm a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,49.

7. Saze podle nároku 1 s hodnotou CTAB 148 m²/g, CDBP 127cm³/100g, Tint 147%, deltaD50 42 nm, Dmode 64 nm a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,52.

8. Saze podle nároku 1 s hodnotou CTAB 170m²/g, CDBP 121cm³/100g, Tint 154%, deltaD50 33 nm, Dmode 53 nm a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,58.

9. Kaučuková směs, vyznačující se tím, že na 100 dílů hmotnostních kaučuku obsahuje 10 až 250 dílů hmotnostních sazí podle nároku 1 s hodnotou CTAB 140m²/g nebo vyšší; CDBP 115 cm³ dibutylftalátu na 100 g sazí nebo vyšší; Tint 135 % nebo vyšší; deltaD50 50 nm nebo nižší; Dmode 72 nm nebo nižší a hodnotou indexu okludovaného objemu 1,30 nebo vyšší.

10. Kaučuková směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsažené saze mají hodnotu CTAB 140 až 250 m²/g, CDBP 120 až 150cm³/100g, Tint 145 až 180%, deltaD50 47 nm nebo nižší, Dmode 40 až 67 nm a hodnotu indexu okludovaného objemu 1,40 až 2,0.

11. Kaučuková směs podle nároku 10, vyznačující se tím, že obsažené saze mají hodnotu deltaD50 20 až 45 nm.

12. Kaučuková směs podle nároku 9, vyzn aču j í cí se tí m , že obsažené saze vykazují přídavně hodnotu N₂SÁ 150 m²/g nebo vyšší, ale nižší než 180 m²/g; a DBP 140 cm³/100 g nebo vyšší.

-17CZ 289948 B6

13. Kaučuková směs podle nároku 12, vyznačující se tím, že obsažené saze vykazují hodnotu DBP 140 až 180 cm³/100 g.

5

14. Kaučuková směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsahuje saze v množství v rozmezí od 10 do 100 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 hmotnostních dílů kaučuku.

15. Kaučuková směs podle nároku 14, vyznačující se tím, že obsahuje saze v množství v rozmezí od 10 do 45 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 hmotnostních dílů

10 kaučuku.

16. Kaučuková směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že navíc obsahuje oxid křemičitý v množství v rozmezí od 5 do 30 dílů hmotnostních, vztaženo na 100 hmotnostních dílů kaučuku.