CZ291820B6

CZ291820B6 - Saze a použití sazí jako aditiva pro polymerní kompozice

Info

Publication number: CZ291820B6
Application number: CZ19973068A
Authority: CZ
Inventors: Ravindra Sant
Original assignee: Cabot Corporation
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2003-06-18
Also published as: NO974461L; KR19980703479A; HUP9901666A3; AU709161B2; BR9704620A; JP4105229B2; PL188285B1; HK1008540A1; IL121857A; EP0817814B1; KR100423211B1; CZ306897A3; CO4990990A1; MY125069A; DE69730361T2; ATE274034T1; WO1997028222A1; AR005684A1; DK1114848T3; CA2216792A1

Abstract

Saze, kter jsou charakteristick t m, e maj i) jodov absorp n slo I.sub.2.n.No. 65 mg/g a 95 mg/g a prim rn velikost stic 20 nm nebo menÜ ; ii) jodov absorp n slo I.sub.2.n.No. 100 mg/g a 112 mg/g a prim rn velikost stic 20 nm nebo menÜ ; iii) jodov absorp n slo I.sub.2.n.No. 65 mg/g a 112 mg/g, prim rn velikost stic 20 nm nebo menÜ a CDBP 102 cm.sup.3.n./100 g nebo menÜ ; iv) jodov absorp n slo I.sub.2.n.No. 50 mg/g a 70 mg/g a prim rn velikost stic 25 nm nebo menÜ ; nebo v) jodov absorp n slo I.sub.2.n.No. 50 mg/g a 85 mg/g, prim rn velikost stic 25 nm nebo menÜ a CDBP 96 cm.sup.3.n./100 g nebo menÜ .\

Description

Vynález se týká třídy nových a použitelných sazí, které jsou vhodné pro různé aplikace a které jsou zvláště vhodné do přírodních kaučuků, syntetických kaučuků, elastomerů, plastomerů a/nebo jejich směsí. Vynález se rovněž týká nových a užitečných polymemích kompozic (přírodních kaučuků, syntetických kaučuků, elastomerů, plastomerů a/nebo jejich směsí), které zahrnují saze.

Dosavadní stav techniky

Saze se zpravidla vyrábí v reaktoru pecního typu pyrolyzováním uhlovodíkové výchozí suroviny horkými odplyny za vzniku produktů spalování obsahujících příslušné saze.

Saze mohou být využity jako pigmenty, plniva a/nebo vyztužovací činidla v polymemích kompozicích. Výraz „polymer“, jak je zde použit, označuje přírodní kaučuk, syntetický kaučuk, elastomer, plastomer a/nebo jejich směsi.

Saze mohou být rovněž použity pro udílení elektrické vodivosti a ochrany před degradací, k níž dochází v důsledku působení ultrafialového záření, polymemím kompozicím. Saze se například v širokém měřítku používají k minimalizování degradace polymemích kompozic v důsledku působení UV záření. Toto UV záření představuje součást přirozeného slunečního světla. Obecně se usuzuje, že stupeň ochrany proti UV degradaci se po použití sazí majících redukovanou velikost částic, například menší než 25 nanometrů, zvýší. Obecně se předkládá, že použitím sazí, jejichž velikost částic není větší než 20 nanometrů, se dosáhne ještě lepších výsledků.

Saze se zabudovávají do polymemí kompozice pomocí různých směšovacích technik. Pro saze, které mají přijatelné vlastnosti, pokud jde o UV ochranu, je obecně žádoucí, aby měly co možná nejnižší viskozitu, a tak zlepšovaly zpracovatelnost směsi sazí a polymemí kompozice. Dalším požadovaným znakem sazí, používaných v těchto aplikacích, by mělo být maximalizování množství sazí, které by bylo možné zabudovat do směsi sazí a polymemí kompozice. Za účelem minimalizace tendencí umělohmotné kompozice absorbovat vlhkost je žádoucí použít saze, které budou vykazovat po zabudování do kompozice co možná nejnižší absorpci vlhkosti (CMA). CMA označuje kapacitu sazí absorbovat vlhkost po zabudování do polymemí kompozice.

Z výše uvedeného vyplývá, že by bylo výhodné produkovat nové saze, které by udílely polymerním kompozicím, do nichž jsou zabudovány, lepší viskozitní nebo zpracovatelské vlastnosti.

Rovněž by bylo výhodné produkovat nové saze, které by udílely polymemím kompozicím, do nichž jsou zabudovány, schopnost absorbovat méně vlhkosti.

Dále by bylo výhodné produkovat nové polymemí kompozice, které by měly zlepšené viskozitní a/nebo zpracovatelské vlastnosti a nižší schopnost absorbovat vlhkost.

Těchto a dalších výhod lze dosáhnout pomocí sazí a polymemích kompozic podle vynálezu.

Podstata vynálezu

Jak již bylo uvedeno, vynález poskytuje nové třídy sazí, které lze charakterizovat tím, že mají

i) jodové absorpční číslo I2N0. 65 mg/g až 95 mg/g a primární velikost částic 20 nm nebo menší;

-1 CZ 291820 B6 ii) jodové absorpční číslo I₂No. 100 mg/g až 112 mg/g a primární velikost částic 20 nm nebo menší;

iii) jodové absorpční číslo I₂No. 65 mg/g až 112 mg/g, primární velikost částic 20 nm nebo menší a CDBP 102 cm³/100 g nebo menší;

iv) jodové absorpční číslo I₂No. 50 mg/g až 70 mg/g a primární velikost částic 25 nm nebo menší; nebo

v) jodové absorpční číslo I₂No. 50 mg/g až 85 mg/g, primární velikost částic 25 nm nebo menší a CDBP 96 cm³/100 g nebo menší.

Saze podle bodu i) mají výhodně jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 94 mg/g, výhodněji 85 mg/g až 93 mg/g.

Saze podle bodu i) až iii) mají výhodně primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

Saze podle bodu iii) mají výhodně CDBP 70 cm³/100 g až 100 cm³/100 g, výhodněji 80 cm³/100 g až 95 cm³/100 g. Saze podle bodu iii) mají výhodně jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g, výhodněji 75 mg/g až 99 mg/g.

Saze podle bodu iv) mají výhodně primární velikost částic větší než 20 nm až 25 nm a jodové absorpční číslo I₂No. 55 mg/g až 65 mg/g, výhodně 55 mg/g až 80 mg/g.

Saze podle bodu v) mají výhodně primární velikost částic 20 nm až 25 nm. Saze podle bodu v) mají výhodně CDBP 50 cm³/100 g až 96 cm³/100 g, výhodněji mají saze podle bodu v) jodové absorpční číslo I₂No. 60 mg/g až 78 mg/g.

Vynález se dále týká použití sazí podle vynálezu jako aditiva pro polymerní kompozici, která obsahuje polymer a saze. Polymerní kompozice obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru, výhodně kompozice obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru a ještě výhodněji kompozice obsahuje 0,5 až 80 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru. Polymerem je výhodně polyethylen.

Výraz „polymer“, jak je zde použit, obecně označuje libovolný přírodní kaučuk, syntetický kaučuk, elastomer, plastomer a/nebo jejich směsi.

Saze podle vynálezu lze vyrábět libovolným v daném oboru známým způsobem, výhodně lze saze podle vynálezu vyrábět v pecním sazném reaktoru, který má první (spalovací) zónu, přechodovou zónu a reakční zónu, a ve kterém je výchozí surovina poskytující saze vstřikována do proudu horkých odplynů; výsledná směs horkých odplynů a výchozí surovina přechází do reakční zóny; a pyrolýza výchozí skupiny poskytující saze se zastaví ochlazením směsi v okamžiku, kdy se vytvoří saze podle vynálezu; přičemž použitá úroveň primárního spalování je vyšší než 300 %, výhodně alespoň 550 % a výhodněji 650 % až 1200 %. Výhodně celková úroveň spalování u způsobu výroby sazí podle vynálezu dosahuje alespoň 22 %, výhodněji 22 % až 35 % a ještě výhodněji 25 % až 28 %. Rovněž je výhodné, pokud rezistenční doba reakcí tvořících saze u způsobu výroby sazí podle vynálezu dosahuje 0,55 saž 9,9 s, výhodněji 1,06 s až 8,01 s. Způsob přípravy nových sazí podle vynálezu bude dále popsán podrobněji.

Polymerní kompozice podle vynálezu zahrnují přírodní kaučuky, syntetické kaučuky, elastomery, plastomery a jejich směsi. Množství sazí použité v polymerních kompozicích podle vynálezu představuje libovolné množství účinné pro dosažení výsledků požadovaných konečným použitím polymerní kompozice. Tato množství jsou běžná a odborníkům v daném oboru dobře známa. Množství sazí se zpravidla pohybují od 0,5 do 300 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů

-2CZ 291820 B6 polymeru. Nicméně je výhodné, pokud se používá množství pohybují v rozmezí od 0,5 do 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru a zvláště výhodné je, pokud se použije 0,5 až 80 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymerů.

Mezi polymery vhodné pro použití v rámci vynálezu lze zařadit přírodní kaučuk, syntetický kaučuk, například polyizopren a polybutadien, a jejich deriváty, například chlorovaný kaučuk; kopolymery tvořené přibližně 10 % hmotn. až 70 % hmotn. styrenu a přibližně 90 % hmotn. až 30 % hmotn. butadienu, například kopolymer 19 dílů styrenu a 81 dílů butadienu, kopolymer 30 dílů styrenu a 70 dílů butadienu, kopolymer 43 dílů styrenu a 57 dílů butadienu a kopolymer 50 dílů styrenu a 50 dílů butadienu; polymery a kopolymery konjugovaných dienů, například polybutadienu, polyizoprenu, polychloroprenu apod., a kopolymery těchto konjugovaných dienů s monomerem obsahujícím ethylenovou skupinu schopným kopolymerovat jako například styren, methylstyren, chlorostyren, akrylonitril, 2-vinylpyridin, akryláty substituované akrylem, vinylketon, methylisopropenylketon, methylvinylether, alfamethylenkarboxylové kyseliny a jejich estery a amidy, například amid akrylové kyseliny a dialkyl akrylové kyseliny. Rovněž vhodné jsou kopolymery ethylenu a dalších vyšších alfa-olefinů, například propylenu, 1-butenu a 1pentenu; zvláště výhodné jsou kopolymery ethylenu a propylenu, ve kterých obsah ethylenu představuje 20 % hmotn. až 90 % hmotn. a rovněž polymery ethylenu a propylenu, které navíc obsahují třetí monomer, například dicyklopentadien, 1,4—hexadien a methylennorbomen. Výhodně polymer obsahující ethylen představuje ethylenpropylenový kopolymer nebo ethylenpropylenový terpolymer. Výhodněji polymer obsahující ethylen zahrnuje ethylen, propylen a dien (EPDM). Rovněž výhodným polymerem obsahujícím ethylen je polymer obsahující 0,5 % hmotn. až 98 % hmotn. ethylenového monomeru.

Kromě toho jsou výhodnými polymemími kompozicemi polyolefiny, například polypropylen a polyethylen.

Vhodné polymery rovněž zahrnují:

a) propylenové homopolymery, ethylenové homopolymery a ethylenové kopolymery a roubované polymery, ve kterých se komonomeiy zvolí ze skupiny zahrnující buten, hexen, propen, okten, vinylacetát, kyselinu akrylovou, kyselinu metakrylovou, alkylestery kyseliny akrylové s jedním až osmi atomy uhlíku v alkylovém zbytku, alkylestery kyseliny metakrylové s jedním až osmi atomy uhlíku v alkylovém zbytku, anhydrid kyseliny maleinové, poloester anhydridu kyseliny maleinové a oxid uhelnatý;

b) elastomery zvolené ze skupiny zahrnující přírodní kaučuk, polybutadien, polyizopren, nahodilý nebo kaučuk, polybutadien, polyizopren, nahodilý nebo blokový styrenbutadienový kaučuk (SBR), polychlorpren, akrylonitrilbutadien, ethylenpropylenové kopolymery a terpolymery, ethylenpropylendienový monomer (EPDM);

c) homopolymery a kopolymery styrenu včetně styrenbutadienstyrenového lineárního a radiálního polymeru, akrylonitrilbutadienostyrenu (ABS) a styrenakrylonitrilu (SAN);

d) termoplasty včetně polyethlenterefitalátu (PET), polybutylenfterefitalátu (PBT), polykarbonátů, polyamidů, polyvinylchloridů (PVC), acetálů; a

e) termosety včetně polyurethanu, epoxidů a polyesterů.

Výhodou sazí podle vynálezu je to, že saze udílejí polymemím kompozicím, do kterých jsou zabudovány, nízkou viskozitu.

Další výhodou sazí podle vynálezu je to, že saze udílejí polymemím kompozicím, do kterých jsou zabudovány, nízkou CMA hodnotu (absorpce vlhkosti).

-3CZ 291820 B6

Další výhodou sazí podle vynálezu je to, že saze lze do polymemích kompozic zabudovat ve velkých množstvích.

Výhodou polymemích kompozic podle vynálezu je to, že mají nízkou viskozitu.

Další výhodou polymemích kompozic podle vynálezu je to, že mají nízkou CMA.

Další výhodou polymemích kompozic podle vynálezu je to, že mohou obsahovat vysoký obsah sazí.

Další výhody vynálezu se stanou zřejmými po prostudování následujícího podrobného popisu vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje řez částí jednoho typu pecního sazného reaktoru, který lze použít pro výrobu sazí podle vynálezu;

obr. 2 znázorňuje řez částí dalšího typu pecního sazného reaktoru, který lze použít pro výrobu sazí podle vynálezu;

obr. 3 znázorňuje vzorkový histogram, znázorňující závislost hmotnostní frakce agregátů sazného vzorku na Stokesově průměru v daném vzorku;

obr. 4 znázorňuje graf, ilustrující vliv obsahu sazí na indexu tečení taveniny polymemích kompozic obsahujících saze podle vynálezu společně s relevantními daty pro polymemí kompozice obsahující kontrolní saze popsané v příkladech;

obr. 5 znázorňuje graf, ilustrující vliv obsahu sazí na sypnou viskozitu (při smykové rychlosti) polymemích kompozic obsahujících saze podle vynálezu společně s relevantními daty pro polymemí kompozice obsahující kontrolní saze popsané v příkladech.

Jak již bylo uvedeno, vynález poskytuje saze a polymemí kompozice, obsahující tyto saze.

U jednoho provedení vynález poskytuje saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g, výhodně 73 až 94 mg/g, výhodněji 85 až 93 mg/g; a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

la) saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

2a) saze mající I₂No. 73 až 94 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

3a) saze mající I₂No. 85 až 93 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

4a) saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm;

5a) saze mající I₂No. 73 až 94 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a

6a) saze mající I₂No. 85 až 93 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

V dalším provedení vynález poskytuje saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

-4CZ 291820 B6 lb) saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a

2b) saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

V dalším provedení vynález poskytuje saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g, výhodně 73 až 104 mg/g, výhodněji 75 až 99 mg/g; a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g, výhodně 70 až 100 cm³/100 g, výhodněji 85 až 95 cm³/100 g. Tyto saze přesněji zahrnují:

lc) saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

2c) saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

3c) saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

4c) saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

5c) saze mající I₂No. 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

6c) saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

7c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

8c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

9c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

10c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

11c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

12c) saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

13c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

14c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

15c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

-5CZ 291820 B6

16c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

17c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g; a

18c) saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g.

V ještě dalším provedení vynález poskytuje saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm. Saze mají výhodně I₂No. 55 až 65 mg/g a/nebo primární velikost částic větší, než 20 nm a 25 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

ld) saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm;

2d) saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g a primární velikost částic menší než 20 nm až 25 nm;

3d) saze mající I₂No. 55 až 65 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a

4d) saze mající I₂No. 55 až 65 mg/g a primární velikost částic menší než 20 nm a 25 nm.

V ještě dalším provedení vynález poskytuje saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g, výhodně mají saze I2No. 55 až 80 mg/g; primární velikost částic větší než 20 až 25 nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm³/100 g. Výhodněji mají saze I2No. 60 až 78 mg/g; primární velikost částic větší než 20 až 25 nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm3/100 g. Tyto saze přesněji zahrnují:

le) saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

2e) saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

3e) saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

4e) saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50až96cm³/100 g;

5e) saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

6e) saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

7e) saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

8e) saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

9e) saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

-6CZ 291820 B6 lOe) saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

Ile) saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

12e) saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

Saze podle vynálezu lze vyrobit libovolným způsobem, ale je výhodné, pokud se vyrábí níže popsaným způsobem. Nicméně by mělo být zřejmé, že ačkoliv způsob výroby sazí podle vynálezu je zde popsán s odkazem na jeden typ sazného pecního reaktoru, lze tento způsob provádět i na dalších typech sazných reaktorů.

Saze podle vynálezu mohou být vyráběny zejména způsobem podle vynálezu v modulárním pecním sazném reaktoru, rovněž označovaném jako stupňový reaktor. Část typického modulárního pecního sazného reaktoru, který může být použit pro výrobu sazí podle vynálezu je znázorněna na obr. 1. Další podrobnosti, týkající se typického modulárního pecního sazného reaktoru, lze nalézt například v popisné části patentu US 3 922 335.

Pokud jde o obr. 1, saze podle vynálezu mohou být vyráběny v pecním sazném reaktoru 2, majícím spalovací zónu 10, která má zónu 11 se zužujícím se průměrem, přechodovou zónu 12 a reakční zónu 18. Konec reakční zóny 18, orientovaný k přechodové zóně 12. má zónu nebo zóny 17A a 17B s menšími průměry. Průměr spalovací zóny JO až do bodu, ve kterém zóna přechází v zónu 11 s konvergujícím průměrem je zobrazen jako D-l; průměr zóny 12 jako D-2; průměr zóny 17A jako D-3A; průměr zóny 17B jako D-3B a průměr zóny 18 jako D-4. Délka spalovací zóny 10 až po bod, ve kterém začíná zóna 11 s konvergujícím průměrem je zobrazen jako L-l; délka zóny 11 s konvergujícím průměrem je znázorněna jako L-2; délka přechodové zóny 12 je znázorněna jako L-3; délka zóny 17A s omezeným průměrem je znázorněna jako L-4A a délka zóny 17B s omezeným průměrem je znázorněna jako U-4B.

Pro výrobu sazí podle vynálezu se horké spaliny generují ve spalovací zóně 10 reakcí kapalného nebo plynného paliva s vhodným oxidátem, například vzduchem, kyslíkem a směsmi vzduchu a kyslíku. Mezi vhodná paliva, která lze použít pro reakci s proudem oxidantu ve spalovací zóně 10 za účelem generování horkých spalin, lze zařadit libovolné, snadno hořlavé plyny, páry nebo kapaliny, například zemní plyn, vodík, oxid uhelnatý, methan, acetylen, alkoholy nebo kerosen. Nicméně zpravidla je výhodné použití paliv, která mají vysoký obsah složek, obsahujících uhlík, zejména použití uhlovodíku. Poměr vzduchu ku zemnímu plynu, použitý pro výrobu sazí podle vynálezu, dosahuje alespoň hodnoty 30:1, výhodně 45 :1 až 100 : 1. Aby se usnadnilo generování horkých spalin, lze proud oxidantů předehřát.

Za účelem produkce sazí podle vynálezu je úroveň primárního spalování u způsobu výroby sazí vyšší než 300 % a výhodně dosahuje alespoň 550 %. Výhodnější pro výrobu sazí podle vynálezu je, pokud úroveň primárního spalování u způsobu výroby sazí dosahuje 650 až 1200 %.

Jak je zde uvedeno, úroveň primárního spalování představuje množství oxidantů, například vzduchu, použitých v prvním stupni vícestupňového procesu, vztaženo k celkovému množství oxidantu, potřebnému k úplnému spálení uhlovodíku v prvním stupni na oxid uhličitý a vodu. Pro účely vynálezu je úroveň primárního spalování vyjádřena v procentech.

Teoretické množství oxidantu, potřebné pro úplné spálení uhlovodíku v prvním stupni na oxid uhličitý a vodu, je zde označeno jako „poměr vzduchu pro spálení plynu a plynu“ a vyjadřuje poměr teoretických objemů oxidantů a uhlovodíku v prvním stupni. Množství oxidantů a uhlovodíku v prvním stupni může být uvedeno v libovolných, běžně používaných a souměřitelných jednotkách.

Úroveň primárního spalování lze stanovit na základě následující rovnice:

(naměřený průtok vzduchu) x 100

Úroveň primárního spalování, % =-----------------------------------------------------------(naměřený průtok plynu) x (průměr vzduchu pro spálení plynu a plynu) ve které „naměřený průtok vzduchu“ = volumetrickému průtoku vzduchu zaváděnému do spalovací zóny reaktoru, který je měřen za standardních podmínek teploty a tlaku „naměřený průtok plynu“ = volumetrickému průtoku do spalovací zóny reaktoru, kteiý je měřen za standardních podmínek teploty a tlaku a „naměřený průtok vzduchu“, „naměřený průtok plynu“ a „poměr vzduchu pro spálení plynu a plynu“ jsou uvedeny ve vzájemně souměřitelných jednotkách. Výrazu „standardní podmínky teploty a tlaku“, jak je zde uveden, označuje teplotu 273 °K a tlak 101,3 kPa v případě vzduchu nebo plynu a 288,6 °K a 101,3 kPa v případě oleje nebo výchozí suroviny.

Proud horkých spalin proudí ze zón 10 a 11 do zón 12, 17A. 17B a posléze 18. Směr proudění horkých spalin je na obr. 1 vyznačen šipkou. Výchozí surovina 30 poskytující saze se zavádí do zóny 12 v bodě 32. Výchozí surovina může být zaváděna buď prostřednictvím sondy 15, mající konec 34, nebo výhodně radiálně, směrem dovnitř množinou otvorů, umístěných ve stěně zóny 12 v bodě 32, nebo lze k zavádění výchozí suroviny použít kombinace těchto dvou způsobů. Výhodné je, pokud se zde jako výchozí uhlovodíkové suroviny poskytující saze použijí suroviny, které jsou za podmínek reakce snadno těkavé. Těmito surovinami jsou nenasycené uhlovodíky, například acetylen, olefmy, například ethylen, propylen, butylen; aromatické uhlovodíky, například benzen, toluen a xylen; určité nasycené uhlovodíky; a těkavé uhlovodíky, například keroseny, naftaleny, terpeny, ethylenové asfalty, aromatické cyklické sloučeniny, atd.

Vzdálenost od bodu 32 k počátku zóny 17A je znázorněna jako F-l. V určitých zde popsaných příkladech se výchozí surovina 30, poskytující saze, vstřikuje dovnitř přímo, radiálně, skrze množinu otvorů, umístěných ve stěně zóny 12 v bodě 32, což má za následek pronikání výchozí suroviny do vnitrních prostor produktů horkých spalin za účelem rychlého rozkladu a převádění výchozí suroviny na nové saze podle vynálezu.

U dalších zde popsaných příkladů se výchozí surovina 30 poskytující saze vstřikovala směrem ven, v podstatě axiálním směrem, skrze množinu otvorů, provedených v konci 34 sondy 15 kdy výchozí surovina proniká do vnějších oblastí proudu horkých spalin, takže dochází k rychlému rozkladu a převedení výchozí suroviny na saze. Vzdálenost od konce 34 sondy 15 k počátku sondy 17A ie zobrazeno jako F-2.

Za účelem výroby sazí podle vynálezu je úroveň celkového spalování u způsobu výroby sazí výhodně rovno alespoň 22 %, výhodněji 22 až 35 % a ještě výhodněji 25 až 28 %.

Jak je zde uvedeno, a jak je známo odborníkům v daném oboru, úroveň celého spalování reprezentuje celkové množství oxidantů, například vzduchu, použitého v rámci způsobu výroby sazí, vztaženo k množství oxidantů, potřebnému pro kompletní spálení celkového množství uhlovodíku, použitého v rámci zmíněného způsobu za vzniku oxidu uhličitého a vody. Úroveň celkové kompozice se zpravidla vyjadřuje v procentech.

Pro účely vynálezu jsou množství oxidantů, potřebná pro úplné spálení výchozí suroviny poskytující saze na oxid uhličitý a vodu, označena jako poměr vzduchu pro spálení a oleje a je

-8CZ 291820 B6 vyjádřena jako poměr teoretických objemů a výchozí suroviny, poskytující uhlík. Množství oxidantu a výchozí suroviny, poskytující saze mohou být uvedena v libovolných a vzájemně souměřitelných jednotkách.

Úroveň celkového spalování lze stanovit na základě následující rovnice:

(naměřený průtok vzduchu) x 100

Úroveň celkového spalování, % = ---------------------------------------------------------------------(naměřený průtok plynu) x (průměr vzduchu pro spálení plynu a plynu) + (naměřený průtok oleje) x (poměr vzduchu potřebného pro spalování a oleje) ve které „naměřený průtok vzduchu“ = volumetrickému průtoku vzduchu zaváděnému do spalovací zóny reaktoru, který je měřen za standardních podmínek teploty a tlaku „naměřený průtok plynu“ = volumetrickému průtoku plynu zaváděnému do spalovací zóny reaktoru, který je měřen za standardních podmínek teploty a tlaku „naměřený průtok oleje“ = volumetrickému průtoku oleje zaváděnému do reaktoru, který je měřen za standardních podmínek teploty a tlaku a „naměřený průtok vzduchu“, „naměřený průtok plynu“, „naměřený průtok oleje“, „poměr vzduchu pro spálení plynu a plynu“ a „poměr vzduchu pro spálení a oleje“ jsou uvedeny ve vzáj emně souměřitelných j ednotkách.

Směs výchozí suroviny poskytující saze a horkých spalin proudí postupně zónami 12, 17A, 17B a posléze do zóny 18. Chlazení 40, umístěné v bodě 42, vstřikuje chladicí kapalinu 50, kterou je ve zde popsaných příkladech voda, do suroviny poskytující saze za účelem zastavení pyrolýzy této suroviny v okamžiku, kdy dojde k vytvoření nových sazí podle vynálezu. Místo 42 lze určit libovolným způsobem, známým v daném oboru, pro zvolení pozice ochlazení určeného k ukončení pyrolýzy.

Jedním způsobem pro určení polohy chlazení, určeného pro ukončení pyrolýzy je stanovení místa, ve kterém se dosáhne přijatelné toluenové extrakční úrovně pro nové saze podle vynálezu. Toluenovou extrakční úroveň lze stanovit za použití ASTM testovacího postupu Dl618-83 „odbarvení sazí extrahovatelných toluenem“.

U výhodného provedení výroby sazí podle vynálezu se oblast chlazení určí tak, aby se zajistilo, že výsledná nominální rezistenční doba reakcí tvořících saze v reaktoru dosáhne 0,55 až 9,9 sekund a výhodně 1,06 až 8,01 sekund. Nominální rezistenční doba v reaktoru je zde definována jako doba potřebná pro dopravu oxidantů reaktorem, tj. dopravu od bodu vstřikování výchozí suroviny poskytující saze do bodu chlazení, pokud oxidant nebyl změněn libovolným procesem probíhajícím v libovolném stupni stupňového reaktoru, přičemž volumetrický průtok oxidantů je definován za standardních podmínek teploty a tlaku.

Po ochlazení směsi horkých spalin a výchozí suroviny obsahující saze proudí ochlazené plyny do libovolného běžného chladicího a separačního prostředku, ve kterém jsou z těchto plynů izolovány saze. Separaci sazí z proudu plynu lze snadno provést pomocí běžných prostředků, například precipitátoru, cyklonového separátoru nebo vakového filtru. Separované saze mohou být následně peletovány, například za použití „vlhkého peletizéru“.

Obr. 2 znázorňuje řez dalším provedením sazného reaktoru, který lze použít pro výrobu sazí podle vynálezu a který se použil pro výrobu některých sazí popsaných ve zde uvedených přípa

-9CZ 291820 B6 dech. Reaktor 2 je v podstatě identický s reaktorem znázorněným na obr. 1 a stejným způsobem jako na obr. 1 s následujícími výjimkami.

U reaktoru, znázorněného na obr. 2 reakční zóna navíc obsahuje zóny 18A, 18B a 18C. Zóna 18A leží vedle zóny 17B, zóna 18B sousedí se zónou 18A a svírá s ní úhel Ω, jak ukazuje obr. 2. Zóna 18C sousedí se zónou 18B. Průměr zóny 18A je znázorněn jako D-4A; průměr zóny 18B jako D-4B a průměr zóny 18C jako D-4C. Délka zóny 18A je znázorněna jako L-5A; délka každé sekce zóny 18B ve směru horizontálním je buď L-5B, nebo L-5C, jak ukazuje obr. 2.

Polymemí kompozice podle vynálezu obsahují polymer a saze podle vynálezu.

U jednoho provedení vynález poskytuje polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I2N0. 65 až 95 mg/g, výhodně 73 až 94 mg/g, výhodněji 85 až 93 mg/g; a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

la) polymemí kompozice obsahující polymer velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g primární

2a) polymemí kompozice obsahující polymer velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

saze mající I2N0. 73 až 94 mg/g primární

3a) polymemí kompozice obsahující polymer velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

saze mající I2N0. 85 až 93 mg/g primární

4a) polymemí kompozice obsahující polymer velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

saze mající I₂No. 65 až 93 mg/g primární

5a) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 94 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a

6a) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I2N0. 85 až 93 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

V dalším provedení vynález poskytuje polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

lb) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a

2b) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

V dalším provedení vynález poskytuje polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g, výhodně 73 až 104 mg/g, výhodněji 75 až 99 mg/g; a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm, výhodně menší nebo rovno 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g, výhodně 70 až 100 cm³/100 g, výhodněji 85 až 95 cm³/100 g. Tyto saze přesněji zahrnují:

lc) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

2c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající IjNo. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

-10CZ 291820 B6

3c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

4c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

5c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 10 cm³/100 g;

6c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 112mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

7c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

8c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

9c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

10c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

11c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

12c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 73 až 104 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

13c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

14c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g;

15c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g;

16c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g;

17c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 70 až 100 cm³/100 g; a

18c) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 75 až 99 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a CDBP 80 až 95 cm³/100 g.

V ještě dalším provedení vynález poskytuje polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm. Saze mají výhodně I₂No. 55 až 65 mg/g a/nebo primární velikost částic větší, než 20 nm až 25 nm. Tyto saze přesněji zahrnují:

ld) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm;

-11 CZ 291820 B6

2d) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 70mg/g a primární velikost částic menší než 20 nm až 25 nm;

3d) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 65 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a

4d) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 65 mg/g a primární velikost částic menší než 20 nm až 25 nm.

V ještě dalším provedení vynález poskytuje polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g, výhodně mají saze I2No. 55 až 80 mg/g; primární velikost částic větší než 20 až 25 nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm³/100 g. Výhodněji mají saze I2No. 60 až 78 mg/g; primární velikost částic větší než 20 až 25 nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm³/100 g. Tyto saze přesněji zahrnují:

le) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

2e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

3e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

4e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

5e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

6e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

7e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

8e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

9e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g;

lOe) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 50 až 85 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

le) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 55 až 80 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g;

12e) polymemí kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 60 až 78 mg/g a primární velikost částic 20 nm až 25 nm; a CDBP 50 až 96 cm³/100 g.

I když pro dosažení konečného použití může být použito vpolymemích kompozicích podle vynálezu libovolné množství sazí, zpravidla se tato množství sazí pohybují přibližně v rozmezí

-12CZ 291820 B6 od 0,5 do 300 hmotnostních dílů na každých 100 hmotnostních dílů polymeru. Nicméně výhodné je, pokud se použitelná množství pohybují přibližně od 0,5 do 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru a zvláště výhodné je, pokud se použije přibližně 0,5 až 80 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

Polymemí kompozice mohou zahrnovat další běžná aditiva, například vytvrzovací nebo vulkanizační činidla, pomocné zpracovatelské prostředky, uhlovodíkové oleje, urychlovače, koagenty, antioxidační činidla apod.

Výraz „polymer“, jak je zde použit, zahrnuje přírodní kaučuky, syntetické kaučuky, elastomery, plastomery a/nebo jejich směsi. Příklady polymerů, vhodně použitelných v polymemích kompozicích podle vynálezu jsou shrnuty v již uvedeném výčtu. Polymemí kompozice podle vynálezu lze vyrábět libovolným způsobem, známým v daném oboru, pro kombinování polymeru a částicových komponent.

Ke stanovení a vyhodnocení analytických vlastností sazí podle vynálezu a vlastností polymemích kompozic obsahujících saze podle vynálezu se použily následující testovací postupy.

CTBA (cetyltrimethylamoniumbromidová adsorpční plocha) sazí se stanovila pomocí ASTM testovacího postupu D3765-85.

I₂No. se stanovilo pomocí ASTM testovacího postupu Dl510.

Barevný nádech sazí se stanovil pomocí ASTM testovacího postupu D3265.

DBP (dibutylftalátová absorpční hodnota) sazných pelet se stanovila pomocí ASTM testovacího postupu D2414.

CDBP (hodnota absorpce drceného dibutylftalátu) sazných pelet se stanovila způsobem ASTM D3493-86.

Toluenová extrakční úroveň se určila pomocí spektrofotometru Milton Roy Spectronic 20, vyráběného společností Milton Roy, Rochester, New York a pomocí testovacího postupu ASTM D1618.

Velikost sazí se určila pomocí postupu ASTM D3 849-89.

Dmod, Dst a AD50 hodnoty pro saze se určily na základě histogramu Stokesova průměru sazných agregátů příslušných sazných vzorků, vztaženému k relativní četnosti jejich zastoupení ve vzorku (viz obr. 3). Histogram vyjadřuje závislost Stokesova průměru agregátů sazného vzorku na relativní četnosti jejich výskytu v daném vzorku.

Pro příklady 1 až 14 a pro příklady 26 až 33 se data použitá pro sestavení histogramu stanovila za použití kotoučové odstředivky, jejímž výrobcem je společnost Joyce Loebl Co. Ltd. of Týne and Wear, United Kingdom. Následující postup, který se použil ke stanovení dat, je modifikací postupu popsaného v instrukčním manuálu kotoučové odstředivky Joyce Loebl DCF 4.008 publikovaném 1. února 1985.

Tento postup je následující. 10 mg Sazného vzorku se navážilo v odvážce a následně přidalo do 50 cm³ roztoku 10 % absolutního ethanolu a 90 % destilované vody, která obsahovala 0,05 % povrchově aktivního činidla NONIDET P-40 (NONIDET P-40 je registrovaná ochranná známka pro povrchově aktivní činidlo na bázi aktylfenoxypolyethoxyethanolu, vyráběné a prodávané společností Shell Chemical Co.). Výsledná suspenze se dispergovala 15 min pomocí nadzvukové energie za použití sonifikátoru model č. W385 od společnosti Heat Systems Ultrasonics lne., Farmingdale, New York.

-13CZ 291820 B6

Před rozběhnutím kotoučové odstředivky se do počítače, který zaznamenává data přijatá z kotoučové odstředivky, zavedl následující data:

1. měrná váha sazí, které v tomto případě představuje 1,86 g/cm³;

2. objem roztoku sazí dispergovaný v roztoku vody a ethanolu, který v tomto případě představuje 0,5 cm³;

3. objem odstřeďující tekutiny, který v tomto případě představuje 10 cm³ vody;

4. viskozita odstřeďující tekutiny, která v tomto případě představuje 9,33.10^-4 Pa.s při 23 °C;

5. hustota odstřeďující tekutiny, která v tomto případě činí 0,9975 g/cm³ při 23 °C;

6. frekvence otáčení kotouče, která v tomto případě dosahuje 8000 min^-1;

7. interval odebírání vzorku, který v tomto případě činí 1 s.

Kotoučová odstředivka pracovala při frekvenci otáčení 8000 min^-1 a za současného běhu stroboskopu. 10 cm³ destilované vody se vstříklo do odstřeďujícího kotouče jako odstřeďující tekutina. Úroveň turbidity se nastavila na nulu a do kotouče se vstříkl 1 cm³ roztoku 10 % absolutního ethanolu a 90 % destilované vody jako pufrovací tekutiny. Následně se spustilo spouštěcí a zesilovací tlačítko kotoučové odstředivky, čímž se vytvořil plynulý koncentrační gradient mezi odstřeďující tekutinou a pufrovací kapalinou a gradient se monitoroval vizuálně. Jakmile se dosáhlo tak plynulého gradientu, že nebyly rozlišitelné hranice mezi zmíněnými tekutinami, vstříklo se do odstřeďujícího kotouče 0,5 cm³ dispergovaných sazí ve vodném roztoku ethanolu a bezprostředně potom se začala zaznamenávat data. Jakmile došlo k proudění, běh se zastavil. Po vstříknutí dispergovaných sazí v roztoku ethanolu se kotouč 20 minut odstřeďoval. Po uplynutí této doby se kotouč zastavil a změřila se teplota odstřeďující tekutiny. Do počítače, který zaznamenával data z kotoučové odstředivky, se zavedla hodnota průměru teploty odstřeďovací tekutiny naměřená na začátku běhu a teploty odstřeďující tekutiny naměřené na konci běhu. K analyzování dat se použila standardní Stokesova rovnice a následující definice:

Sazný agregát - diskrétní tuhá koloidní entita, která je nejmenší dispergovatelnou jednotkou; je tvořena extenzivně spojenými částicemi.

Stokesův průměr - průměr koule, která sedimentuje ve viskózním médiu v odstředivém nebo gravitačním poli podle Stokesovy rovnice. Nesferický objekt, například sazný agregát, lze rovněž charakterizovat ve smyslu Stokesova průměru, pokud se uvažuje, že se chová jako hladká, tuhá koule mající stejnou hustotou jako objekt. Obvyklými jednotkami pro vyjádření Stokesova průměru jsou nanometry.

Mód (Dmód) - Stokesův průměr v místě vrcholu (bod A na obr. 3) distribuční křivky pro Stokesův průměr.

Střední Stokesův průměr (Dst) - bod na distribuční křivce Stokesova průměru, ve kterém je 50 % hmotnosti vzorku buď větších, nebo menších (bod H na obr. 3). Tato hodnota tedy reprezentuje střední hodnotu určení. Nesferický objekt, například sazný agregát, lze rovněž charakterizovat ve smyslu Stokesova průměru, pokud se uvažuje, že se chová jako hladká, tuhá koule mající stejnou hustotou j ako obj ekt.

AD50 - šířka závislosti hmotnostní distribuce, měřená v maximálním bodě módu, která je mírou rozšíření distribuce velikostí agregátu. Byla určena následujícím způsobem. Jak ukazuje obr. 3 z vrcholu A histogramu se spustí přímka, rovnoběžná s osou Y a končící na ose X v bodě C.

-14CZ 291820 B6

Stanoví se středový bod F přímky B a tímto bodem se vede přímka G, rovnoběžná s osou X. Přímka G protne distribuční křivku histogramu ve dvou bodech D a E. Absolutní hodnota rozdílu Stokesových průměrů sazných agregátů v bodech D a E představuje hodnotu AD50.

V příkladech 15 až 25 se pro generování dříve popsaných histogramů použila kotoučová odstředivka vyráběná společností Brookhaven Instruments, model BI-DCP. K získání dat se použil následující postup.

mg sazného vzorku se navážilo v odvážce a následně přidalo do 25 cm³ roztoku 10 % absolutního ethanolu a 90 % destilované vody, která obsahovala 0,025 % povrchově aktivního činidla NONIDET P—40 (NONIDET P-40 je registrovaná ochranná známka pro povrchově aktivní činidlo, vyráběné a prodávané společností Shell Chemical Co.). Výsledná suspenze se dispergovala 10 min pomocí nadzvukové energie za použití sonifikátoru model č. XL 2015 od společnosti Heat Systems Ultrasonics lne., Farmingdale, New York.

Před rozběhnutím, kotoučové odstředivky se do počítače, který zaznamenává data přijmutá z kotoučové odstředivky, zavedla následující data:

1. měrná váha sazí, která v tomto případě představuje 1,86 g/cm³;

2. objem roztoku sazí dispergovaný v roztoku vody a ethanolu, který v tomto případě představuje 0,2 cm³;

4. viskozita odstřeďující tekutiny, která v tomto případě představuje 9,33.1(Ú* Pa.s při 23 °C;

5. hustota odstřeďující tekutiny, která v tomto případě činí 0,998 g/cm³ při 23 °C;

6. frekvence otáčení kotouče, která v tomto případě dosahuje 4000 min*¹;

7. interval odebírání vzorku, který v tomto případě činí 1 s.

Kotoučová odstředivka pracovala při frekvenci otáčení 4000 min*¹ a za současného běhu stroboskopu. 10 cm³ Destilované vody a roztok sacharózy, z nichž destilovaná voda představovala 9 cm³a roztok sacharózy 1 cm³, se vstříklo do odstřeďujícího kotouče jako odstřeďující tekutina. Úroveň turbidity se nastavila na nulu a do kotouče se vstříkl 1 cm³ roztoku 10 % absolutního ethanolu a 90 % destilované vody jako pufrovací tekutiny. Následně se spustilo spouštěcí a zesilovací tlačítko kotoučové odstředivky, čímž se vytvořil plynulý koncentrační gradient mezi odstřeďující tekutinou a pufrovací kapalinou a gradient se monitoroval vizuálně. Jakmile se dosáhlo tak plynulého gradientu, že nebyly rozlišitelné hranice mezi zmíněnými tekutinami, vstříklo se do odstřeďujícího kotouče 0,2 cm³ dispergovaných sazí ve vodném roztoku ethanolu a bezprostředně potom se začala zaznamenávat data. Jakmile došlo k proudění, běh se zastavil. Po vstříknutí dispergovaných sazí v roztoku ethanolu se kotouč odstřeďoval po dobu potřebnou k tomu, aby se odezva detektoru vrátila na výchozí linii. Pro uplynutí této doby se kotouč zastavil a změřila se teplota odstřeďující tekutiny. Do počítače, který zaznamenával data z kotoučové odstředivky, se zavedla hodnota průměru teploty odstřeďovací tekutiny naměřená na začátku běhu a teploty odstřeďující tekutiny naměřené na konci běhu.

Měření sypné viskozity a indexu tečení taveniny se prováděla na polymemích kompozicích připravených zabudováním sazných vzorků do lineárního nízkohustotního polyethylenu (LLDPE), kdy hmotnost sazí tvořila 35 % hmotnosti směsi sazí s polymerem s výjimkou případů, kdy byl uveden jiný obsah sazí. Pro přípravu směsi sazí a polymeru, ve které hmotnost sazí představuje 35 % směsi, se použil následující postup. Tento postup se použil i v případě, kdy se připravovala směs sjiným obsahem sazí stou výjimkou, že se modifikovaný relativní poměry

-15CZ 291820 B6 sazí a polymeru na úrovni potřebné pro dosažení dané směsi. Do laboratorního směšovače Banbury majícího směšovací komoru o objemu 1100 cm³ se umístilo 420,7 g sazí a 781,4 g lineárního nízkohustotního polyethylenu (LLDPE) označeného jako DFDA7510 pro saze z příkladu 1 až 14 a GRSN7510 pro saze z příkladu 26 až 33. Polyethylen DFDA7510 a polyethylen GRSN7510 jsou vyráběny a prodávány společností Union Carbide. Počáteční teplota směšovacího kroku byla přibližně 322 °K a směšování se provádělo 3 min; prvních 30 s při frekvenci otáčení 77 min, následujících 45 spři frekvenci otáčení 116 min’¹ a zbývající dobu při frekvenci otáčení 155 min^-1. Po směšování se produkt zpracoval na dvoj válci při 355 °K do 0,0095 m tekutých fólií. Fólie se následně nařezaly na proužky a vedly skrze kostkovač převádějící tyto proužky na kostky mající rozměr 0,0095 m. Produkt se proséval, čímž se zajistilo, že se pro následné testování použily pouze stejně velké kusy.

Sypná viskozita se měřila postupem ASTMD3835-93A při teplotě 190 °C. Pro polymemí kompozice obsahující saze z příkladů 1 až 14 se pro měření použil Gottfertův kapilární rheometr, model 1501 s kapilárou mající délku 30 mm a průměr 1 mm. Pro polymemí kompozice obsahující saze z příkladů 26 až 33 se pro měření použil zpracovatelský testovací stroj Monsanto s kapilárou mající délku 20 mm a průměr 1 mm.

Pro přípravu vzorků pro měření koeficientu absorpce se výše popsaná směs sazí a LLDPE obsahující 35 % hmotn. sazí zavedla do směšovače Banbury s dalším množstvím LLDPE, které bylo potřebné pro získání konečné směsi obsahující 2,5 % hmotn. sazí. Takto získaná směs se následně použila pro měření koeficientu absorpce k němuž se použil postup ASTM D3349-86.

Index proudění tekutiny se měřil za použití zkušebního postupu ASTM Dl238-90 při teplotě 190 °C na polymemích kompozicích obsahujících saze z příkladů 1 až 14 a při teplotě 230 °C na polymemích kompozicích obsahujících saze z příkladů 26 až 33. Vzorek byl zatížen závažím o hmotnosti 21,5 kg.

Průtok, g/lOmin	Navržená hmotnost vzorku ve válci, g	Časový interval proudění, min	Faktor pro získání rychlosti v g/10 min
> 1,0 až 3,5	3,0 - 5,0	3,00	3,33
>3,5 až 10	5,0-8,0	1,00	10,00

g = gram(y) min = minuta(y)

Odvážilo se příslušné množství polymemí kompozice obsahující saze, které se umístilo do válce Keyness Model 2051 nebo do ekvivalentního extmdačního plastometru a kompaktovalo. Do válce se zavedl píst a na píst se aplikovalo závaží o hmotnosti 1 100 g. Náplň se předehřívala 6 min při testovací teplotě. Po uplynutí této doby se předehřívací závaží sejmulo z pístu a nahradilo se testovaným závažím vážícím 21,5 kg. Výsledky testů jsou shrnuty v tabulce 4. Současně se zmizením zářezu na pístu uvnitř válce se extrudát na dně hladové hubice odřízl pomocí ostré špachtle nebo nože a testovací časový interval byl zahájen. Po ukončení testovacího časového intervalu se extrudát na dně hlavové hubice odřízl a zvážil. Tato hmotnost se zaznamenala a převedla vynásobením získané hodnoty vhodným faktorem na hodnotu indexu tečení taveniny.

Absorpce vlhkosti sloučeniny (CMA) se měřila na směsi sazí a polymeru předehřáté v plastifikátoru Brabender na 100 °C, přičemž tuto směs tvořilo 35,75 g již popsaného polymemího LLDPE a 19,25 g sazí. Rotory měly po dosažení požadované teploty frekvenci otáčení 60 min^-1a navážená množství polymeru a sazí se dávkovala skrze násypný žlab v průběhu 30 s. Pěchovací píst, který se zatížil závažím 10 000 kg, pěchoval přísady dolů, do plastifikátoru. Po roztavení se závaží a násypka odstranily. Frekvence otáčení rotoru se nastavila na 60 min^-1, přítlačný píst Brabender se posunul níže a sloučenina se míchala 5 min. Po uplynutí této doby se sloučenina

-16CZ 291820 B6 odstranila a protáhla dvakrát dvouválcem. Výsledné fólie se nařezaly na malé vzorky pro testování CMA.

CMA Testy se prováděly na výše zmíněné směsi obsahující saze a polymer podle následujícího postupu. Sloučenina, která se měla testovat, se potom, co byla nařezána na malé vzorky, jak již bylo uvedeno, přesila přes síto o velikosti ok 4,750 mm a následně 2 mm a pro testy se použily frakce menší než 4,750 mm a větší než 2 mm. Mlýn Wiley se 4mm sítem model #3 nebo ekvivalentním se zapnul a naplnil se přibližně 25 g přeseté sloučeniny. Granulovaná sloučenina se vyjmula a uskladnila v uzavřeném džbánu opatřeném etiketou. Čistá, suchá váženka a její uzávěr se zvážily na analytických vahách Ainsworth model 10 nebo ekvivalentních analytických vahách a tato hmotnost se zaznamenala na čtyři desetinná místa. Na váženou váženku se umístilo 2,0 g± 0,1 g granulované sloučeniny. Váženka spolu s víčkem tak, že zůstala pootevřená, se umístila do vakuové pece, dvířka pece se uzavřela a v peci se vytvořilo vakuum. Teplota pece se nastavila na 333 °K a podtlak se nastavil na 33,9 kPa. Vzorek se nechal v peci alespoň 2 hodiny a nejdéle 16 hodin.

Vlhkostní skříň Blue M model FR-251B-1 nebo její ekvivalent se nastavila na teplotu 300 °K a 83% relativní vlhkost. Po úplném vysušení vzorku se vakuová pec vypnula, vakuum se zrušilo, dvířka se rychle otevřela a víčko se rychle umístilo na zkušební láhev bez toho, že by přišlo do přímého kontaktu s rukou, tj. buď se použily rukavice, nebo chemické kleště. Láhev se umístila do umělohmotné nádoby obsahující vysoušeči prostředek. Tato nádoba se uzavřela a láhev se nechala ochladit v průběhu přibližně 30 minut na pokojovou teplotu. Potom se láhev zvážila na analytických vahách. S lahví se manipulovalo pouze v rukavicích nebo pomocí chemických kleští, přičemž hmotnost se zaznamenala na čtyři desetinná místa. Láhev se umístila do vlhkostní skříně. Pokud se testovalo najednou více než jedna láhev, potom se zachoval mezi stěnami sousedních láhví rozestup alespoň 1,25 cm a mezi stěnou láhví a stěnou skříně rozestup alespoň 5 cm. Láhve se otevřely a kiyt se ponechal na láhvi tak, že zůstala pootevřená. Vnitřní dvířka komory se uzavřela a utěsnila. Potom se uzavřela i vnější dvířka. Láhev se nechala ve vlhkostní komoře sedm dní při již zmíněné teplotě a relativní vlhkosti.

Po uplynutí doby stanovené pro strávení ve vlhkostní komoře se dvířka komory otevřela a láhev se uzavřela pomocí uzávěru. Láhev se opět umístila do umělohmotné nádoby obsahující vysoušeči činidlo, přičemž k manipulaci se použily opět rukavice nebo chemické kleště. Každá uzavřená láhev se zvážila na analytických vahách. CMA se vypočetla z nárůstku hmotnosti vzorku.

Znaky a výhody sazí a polymemích kompozic podle vynálezu budou dále ilustrovány na následujících příkladech provedení vynálezu. Je však třeba uvést, že tyto příklady mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 až 33

Třicet tři vzorků sazí se připravilo v reaktoru zde obecně popsaném v souvislosti s obrázkem 1 nebo 2 (jak bude specifikováno níže) za podmínek a geometrie, specifikovaných v tabulce 2. Saze produkované v příkladech 3 až 10 jsou pecní saze podle vynálezu, přičemž saze produkované v příkladech 1 a 2 jsou odpovídající kontrolní vzorky. Saze produkované v příkladech 12 až 14 jsou rovněž pecní saze podle vynálezu, přičemž saze produkované v příkladu 11 jsou jim odpovídající kontrolní saze. Saze produkované v příkladech 15 až 25 jsou kontrolní saze. Saze produkované v příkladech 26 až 29 jsou sazemi podle vynálezu, přičemž saze produkované v příkladech 30 až 33 jsou odpovídajícími kontrolními sazemi.

-17CZ 291820 B6

Palivem, použitým ve spalovací reakci, je zemní plyn. Typické vlastnosti typu kapalné výchozí suroviny použité v příkladech 1 až 14 jsou uvedeny v tabulce 1. Vlastnosti kapalné výchozí suroviny použité v příkladech 15 až 33 jsou shrnuty v tabulce 1A.

Tabulka 1 - Příklady 1 až 14

Vodík (% hmotn.j	7,2
Uhlík (% hmotn.)	91,6
Poměr H/C	0,94
API hmotnost 15,6/15,6 °C	-2,7
BMCI (visk.-hmotnost)	143
Poměr vzduchu pro spálení a oleje (SCM vz duch/m³ oleje)	10900,4
Specifická hmotnost 15,6/15,6 ^cC	1,10

SCM = standardní kubický metr m = metr

Tabulka 1A - Příklady 15 až 33

Vlastnosti měřené pro příklady	15-25	26,30	27-29, 31-33
Vodík (% hmotn.)	7,2	7,0	7,1
Uhlík (% hmotn.)	91,5	93.,1	91,4
poměr H/C	0,94	0,91	0,93
API hmotnost 15,6/15,6 °C	NM	-3,1	-2,^{5 * * * 9}
BMCI (visk.-hmotnost)	NM	137	136
Poměr vzduchu pro spálení a oleje (SCM vzduch/m³ olej)	11126,9	10999,5	11070,3
Specifická hmotnost 15,6/15,6 °C	1,105	1,102	1, 10;

SCM = standardní kubický metr m = metr

NM = neměřeno

Provozní podmínky a geometrie reaktoru, použité v jednotlivých příkladech, jsou shrnuty v níže uvedené tabulce. V příkladech 16 až 18 byly otvory použité pro vstřikování výchozí suroviny do procesu opatřeny odstředivými vložkami. V příkladech 19 až 20 se výchozí surovina vstřikuje do procesu v podstatě axiálním směrem skrze atomizační olejovou koncovku o průměru 0,00229 m ústící z konce 34 sondy 15, která byla odsazena přibližně o 0,02 m od středového bodu druhého

-18CZ 291820 B6 stupně daného procesu. Olejovou koncovkou byla rozprašovací koncová Monarch č. F-94—12045, vyráběná společností Monarch Manufacturing (Philadelphia, PA, USA).

Tabulka 2

Příklad	1	2	3	4	5
Obrázek	1	1	1	1	1
D-1, m	0,51	0,51	0,51	0,51	0, 51
D-2, m	0,31	0,31	0,31	0, 31	0,31
D-3A,m	0,46	0,46	0,46	0,46	0,46
D-3B,m	0,46	0,46	0,46	0,4 6	0,4 6
D-4,m	1,14	1,14	1,14	1,14	1,14
D-4A,m	NA	NA	NA	NA	NA
D-4B,m	NA	NA	NA	NA	NA
D-4C, IR	NA	NA	NA	Na	NA
L-l,m	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
L-2,m	0,7 4	0,74	0,74	0,74	0, 74
L-3,m	0, 30	0,30	0,30	0,30	0., 30
L-4A,m	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23
L-4B,m	0	0	0	0	0
L-5A,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-5B>m	NA	NA	NA	NA	NA
L-5C,m	NA	NA	NA	NA	NA
F-l,m	0,15	0, 15	0,15	0,15	0,15
F-2,m	NA	NA	NA	NA	NA
Q,m.	4,57	4,57	4,57	4,57	4,57
Ω,stupně	NA	NA	NA	NA	NA

m = metry; no. = číslo; K - stupně Kelvina;

Konce 32, 34 = body 32 nebo 34 na Obr. 1 a 2; cm = centimetry; Comb. - spalování; kPa = kilopascal; SCMS = standardní kubické metry za sekundu (273 °K,

101,3 kPa); K+ = draslík; g = gramy; Temp. = teplota; s = sekunda(y); Q = chlazení; E(x) = exponenciál (10^x);

NA - neaplikovatelné

-19CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	1	2	3	4	5
Obrázek	1	1	1	1	1
Olejové	12 x	12 x	12 x	12 x	12 x
vstřikovací koncovky 32 (no. x velikost, cm)	0,198	0,198	0,211	0,211	0,211
Průtok oleje,	1,27E-	1,27E-	1,28E-	1,38E-	1,36E-
m³/s	03	03	03	03	03
Předehřátí oleje, K	478	478	478	478	478
Tlak oleje, kPa	1741	1824	1535	1762	1721
Spalovaný vzduch, SCMS	4,019	4,019	4,019	4,019	4,019
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	922	922	922	922	922
Zemní plyn, SCMS	0,060	0,0 60	0,042	0,060	0,060
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,7	9,7	9,7	9,7	9,7
Vzduch/plyn, SCM/SCM	67,5	67,5	96,4	67,5	67,5
Úroveň primárního spalování, %	696	696	994	696	696
Úroveň celkového spalování, %	27, 9	27, 9	27,9	25,7	26,0
K+, g K+/m³oleje	11,04	8,35	10,91	10,12	10,25
Rezidenční čas, s	1,06	1,06	1,06	1,06	1,06
Temp. při Q,K	978	1018	982	987	992
Tlak chlazení, kPa	735	708	708	694	708

m = metry; no. = číslo; K - stupně Kelvina;

-20CZ 291820 B6

Konce 22, 34 - body 32 nebo 34 na Obr. 1 a 2; cm = centimetry; Comb. = spalování; kPa = kilopascal; SCMS = standardní kubické metry za sekundu (273 °K,

101,3 kPaj ; K-*· - draslík; g = gramy; Temp. = teplota; s - sekunda(y); Q = chlazení; E(x) = exponenciál (10^x) ;

NA = neaplikovatelné

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	6	7	8	9	10
Obrázek	1	1	1	1	1
D-l, m	0,51	0,51	0,51	0,51	0,51
D-2,m	0,31	0,31	0,31	0,31	0, 31
D-3A,m	0,46	0,4 6	0,46	0,46	0,46
D-3B,m	0,46	0,46	0,46	0,46	0, 46
D-4,m	1,14	1,14	1,14	1,14	1,14
D-4A,m	NA	NA	NA	NA	NA
D-4B,m	NA	NA	NA	NA	NA
D-4C,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-1,m	0,30	0, 30	0,30	0,30	0,30
L-2,m	0,74	0,74	0,74	0,74	0,74
L-3,m	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
L-4A,m	0, 23	0,23	0,23	0,23	0,23
L-4B,m	0	0	0	0	0
L-5A,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-5B,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-5C,m	NA	NA	NA	NA	NÁ
F-l,m	0,15	0, 15	0,15	0,15	0,15
F-2,m	NA	NA	NA	NA	NA
Q/íú	24,38	24,38	13,72	13,72	4,57
Ω, stupně	NA	NA	NA	NA	NA

-21 CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	6	7	8	9	10
Obrázek	1	1	1	i	1
Olejové vstřikovací koncovky 32 (no.x velikost/ cm)	12 x 0,211	12 x 0,218	12 x 0,211	12 x 0,218	12 x 0,218
Průtok oleje, m³/s	1,36E03	1,3ΘΕ- ΟΙ	1,36E03	1,38E03	1,38E03
Předehřátí pleje, K	478	478	478	478	478
Tlak oleje, kPa	1714	1445	17 07	1452	1452
Spalovaný vzduch, SCMS	4,019	4,019	4,019	4,019	4, 019
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	922	922	922	922	922
Zemní plyn, SCMS	0,060	0, 042	0,060	0,042	0,042
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,7	9,7	9,7	9,7	9,7
Vzduch/plyn, SCM/SCM	67,5	94,4	67,5	96,4	96,4
Úroveň primárního spalováni, %	696	994	696	994	994
Úroveň celkového spalování, %	26,0	26,0	26,0	26, 0	26,0
K+, g K+/m³oleje	10,25	9,01	6,84	6,76	6,76
Rezidenční čas, s	5, 85	5,85	3,27	3,27	1,06
Temp, při Q,K	1003	1015	1015	1020	1018
Tlak chlazení, kPa	722	74 9	694	673	708

-22CZ 291820 B6

Tabu1ka 2 (pokračováni)

Přiklad	11	12	13	14
Obrázek	1	1	1	1
D-l,m	0,51	0,51	0,51	0,51
D-2,m	0,31	0,31	0,31	0,31
D-3A,m	0,46	0,4 6	0,46	0,4 6
D-3B,m	0,46	0,4 6	0,46	0,4 6
D-4,m	1,14	1,14	1> 14	1,14
D-4A,m	NA	NA	NA	NA
D-4B,m	NA	NA	NA	NA
D~4C,m	NA	NA	NA	NA
L-l,m	0,30	0,30	0,30	0,30
L~2,m	0,74	0,74	0,74	0,74
L- 3, m	0,30	0,30	0,30	0,30
L-4A,m	0,23	0,23	0,23	0,23
L-4B,m	0	0	0	0
L-5A,m	NA	NA	NA	NA
L~5B,m	NA	NA	NA	NA
L-5C,m	NA	NA	NA	NA
F-l,m	0,15	0,15	0, 15	0,15
F-2, m	NA	NA	NÁ	NA
Q,m	13,72	27,43	24,38	18,29
Ω,stupně	NA	NA	NA	NA

-23CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračováni)

Příklad	11	12	13	14
Obrázek	1	1	1.	1
Olejové vstřikovací koncovky 32 (no .x velikost, cm)	1.2 x 0,198	12 x 0,218	12 x 0,218	12 x 0,218
Průtok oleje, m³/s	l,28E-03	l,32E-03	l,31E-03	l,32E-03
Předehřátí oleje, K	478	478	478	478
Tlak oleje, kPa	1686	1293	1287	1293
Spalovaný vzduch, SCMS	4,019	4,019	4,019	4,019
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	922	887	897	897
Zemní plyn, SCMS	0,060	0,042	0,045	0,042
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,7	9,7	9,7	9,7
Vzduch/plyn, SCM/SCM	67,5	96,4	88,5	96,4
Úroveň primárního spalování, %	696	994	913	994
Úroveň celkového spalování, %	27,6	27,1	27,2	27,1
K+, g K+/m³plej e	10, 67	6,58	6,87	6,58
Rezidenční čas, s	3,27	6,58	5,85	4,37
Temp, při Q,K	1089	1089	1078	1086
Tlak chlazení, kPa	749	701	735	728

-24CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračováni)

Přiklad	15	16	17	18	19
Obrázek	1	1	1	1	1
D-l,m	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
D-2 _r m	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
D-3A,m	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
D-3B,m	0,69	0,69	0, 69	0,69	0, 69
D-4,m	NA	0,69	0,69	0,69	0, 69
D-4A,m	0,91	NA	NA	NA	NA
D-4B,m	0,86	NA	NA	NA	NA
D-4C,m	0,91	NA	NA	NA	NA
L-l,ni	0,61	0,61	0, 61	0,61	0, 61
L-2,m	0,30	0, 30	0,30	0,30	0,30
L-3,m	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22
L-4A,m	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
L-4B,m	0,09	o	0	0	0
L-5A,m	4,80	NA	NA	NA	NA
L-5B,m	0,15	NA	NA	NA	NA
L-5C,m	0,46	NA	NA	NA	NA
F-l,m	0,11	0,11	o,n	0,11	0,11
F-2,m	NA	NA	NA	NA	0,13
Q,m	7,71	8,02	8,02	8 , 02	8,02
Ω, stupně	31,5	NA	NA	NA	NA

-25CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	15	16	17	18	19
Obrázek	1	1	1	1	1
Olejové vstřikovací koncovky 32 (no.x velikost, cm)	4 x 0,20-6	4 x 0,079	4 x 0,079	4 x 0,079	1 x 0,229 (Konec 34)
Průtok oleje, ir?/s	1,36E04	1,29E04	1,38E04	1,48E04	1,34E04
Předehřátí oleje, K	400	402	398	399	403
Tlak Oleje, kPa	253	3402 '	3836	4394	1604
Spalovaný vzduch, SCMS	0,447	0,447	0,447	0,447	0,447
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	755	755	755	755	755
Zemní plyn, SCMS	0,014	0,011	0,011	0,012	0,011
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,68	9, 68	9,68	9,68	9, 68
Vzduch/plyn, SCM/SCM	31,9	39,2	39,2	38,5	39,0
Úroveň primárního spalování, %	330	405	405	397	402
Úroveň celkového spalování, %	27,2	28,7	27,2	25,4	27,9
K+, g K+/m³oleje	0	0	0	0	0
Rezidenční čas, s	10,39	6,31	6,31	6,31	6,31
Temp, při Q,K	1005	1005	1005	1005	1005
Tlak chlazení, kPa	542	701	715	722	784

-26CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	20	21	22	23	24
Obrázek	1	1	1	1	1
D-l,m	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
D-2,m	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
D-3A,m	0,25	0,25	0,25	0,25	0,27
D-3B,m	0,69	0,69	0, 69	0,69	0,27
D-4,m	0,69	0,69	0, 69	0, 69	0,34
D-4A,m	NA	NA	NA	NA	NA
D-4B,m	NA	NA	NA	NA	NA
D^-4C,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-l,ni	0, 61	0,61	0,61	0,61	0,61
L-2,ni	0,30	0, 30	0,30	0,30	0,30
L-3,m	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22
L-4A,m	0,25	0,25	0,25	0,25	1,60
L-4B,m	0	0	0	0	0
L-5A,m	NA	NA	NA	NA	NA
L-5B,m	NA	NA	NA	NA	NA
L“5C,m	NA	NA	NA	NA	NA
F-l,m	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
F’-2,m	NA	NA	NA	NA	NA
Q,m	8,02	8,02	8,02	8,02	1,77
Ω, stupně	NA	NA	NA	NA	NA

-27CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	20	21	22	23	24
Obrázek	1	1	1	1	1
Olejové vstřikovací koncovky 32 (ho - x velikost, cm)	1 X 0,229 (Konec 34)	4 x 0,206	4 x 0,206	4 x 0,206	4 x 0,140
Průtok oleje, mVs	l,40E- 04	1,9ΌΕ04	1,77E- 04	1,86E- 04	2,08E~ 04
Předehřátí oleje, K	401	400	404	404	402
Tlak oleje, kPa	1769	349	329	342	1583
Spalovaný vzduch, SCMS	0,447	0, 633	0,633	0,633	0,744
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	755	755	755	755	894
Zemní plyn, SCMS	0, 012	0,016	0, 016	0,01	0,022
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9, 68	9, 68	9,68	9,68	9,68
Vzduch/plyn, SCM/SCM	38,2	38,5	38, 5	68,0	34,7
Úroveň primárního spalování, %	395	397	397	702	359
Úroveň celkového spalování, %	26,7	27,8	29, 8	29,3	29,4
K+, g K+/ni³oleje	0	0	0	0	2,96
Rezidenční čas, s	6,31	4,45	4,45	4,45	014
Temp, při Q,K	1005	1005	1005	1005	1005
Tlak chlazení, kPa	749	391	405	411	804

-28CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	25	26	27	28	29
Obrázek	1	1	1	1	2
D-l,m	0,18	0,18	0 ,18	0,18	0,18
D-2, m	0,13	0,16	0,16	0,16	0,16
D-3A,m	0, 27	0,19	0,19	0,19	0,19
D-3B,m	0,27	0,19	0,19	0,19	0,69
D-4.,m	0,34	0,69	0, 69	0,69	NA
D- 4 A, m	NA	NA	NA	NA	0,91
D-4B,m	NA	NA	NA	NA	0,86
D-4C,m	NA	NA	NA	NA	0,91
L-l,m	0, 61	0,61	0,61	0,61	0,61
L-2 f m	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
L-3,m	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22
L-4A,m	1,60	0,13	0,13	0,13	0,13
L-4B,m	0	0	0	0	3,54
L-5A,m	Na	NA	NA	NA	1,60
L-5B,m	NA	NA	NA	NA	0,15
L-5C,m	NA	NA	NA	NA	0,46
F-l,m	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
F-2,m	NA	NA	NA	NA	NA
Q,m	3,05	3,29	3,29	3,29	9,30
Ω,stupně	NA	NA	NA	NA	31,5

-29CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	25	26	27	28	29
Obrázek	1	1	1	1	2
Olejové vstřikovací koncovky 32 (no.x velikost, cm)	4 x 0,118	9 x 0,140	9 x 0,140	9 X 0,140	9 x 0,140
Průtok oleje, m³/s	2,00E- 04	1, 98E04	1,98E04	1,98E04	1,98E04
Předehřátí oleje, K	387	409	417	434	436
Tlak oleje, kPa	2334	384	384	377	384
Spalovaný vzduch> SGMS	0,744	0,595	0,595	0,595	0,595
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	755	755	755	755	755
Zemní plyn, SCMS	0,041	0,009	0,009	0,009	0,009
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,68	9, 64	9, 31	9,61	9,64
Vzduch/plyn, SCM/SCM	18,1	67,8	67,2	67,2	67,8
Úroveň primárního spalování, %	187	703	722	700	703
Úroveň celkového spalování, %	28,4	26,4	26,2	26,2	26,2
K+, g K+/m³oleje	0	1,35	186,24	187,13	187,13
Rezidenční čas, s	0,29	1,86	1,86	1,86	8,01
Temp. při Q,K	1005	1006	1004	1005	1005
Tlak chlazení, kPa	708	425	446	460	329

-30CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Přiklad	30	31	32	33
Obrázek	2	1	2	1
D-1, m	0,18	0,18	0,18	0,18
0-2, m	0,16	0,16	0,16	0,16
D-3A,m	0,19	0,19	0,19	0,19
D-3B,m	0,69	0,19	0,69	0,19
D-4, m	NA	0,69	NA	0,69
D-4A,m	0,91	NA	0,91	NA
D-4B,m	0, 86	NA	0,86	NA
D-4C,m	0,91	NA	0,91	NA
L-l,m	0,61	0, 61	0, 61	0,61
L-2₁ τα.	0,30	0,30	0,30	0, 30
L-3, m	0,22	0,22	0,22	0,22
L-4A,m	0,13	0,13	0,13	0,13
L-4B,m	3,54	0	3, 54	0
L-5A,m	1,60	NA	1,60	NA
L-5B,m	0,15	NA	0,15	NA
L-5C,m	0,46	NA	0,4 6	NA
F-l, m	0,11	0,11	0,11	0,11
F-2,m	NA	NA	NA	NA
Q,m	9,30	3,29	9,30	3,29
Ω,stupně	31,5	NA	31,5	NA

-31 CZ 291820 B6

Tabulka 2 (pokračování)

Přiklad	30	31	32	33
Obrázek	2	1	2	1
Olejové vstřikovací koncovky 32 (no.x velikost, cm)	9 x 0,097	9 x 0,097	9 X 0,097	9 x 0,097
Průtok pleje, m³/š	l,69E-04	1,70E-04	l,70E-04	1,7OE-O4
Předehřátí oleje, K	428	434	432	449
Tlak oleje, kPa	942	963	908	921
Spalovaný vzduch, SCMS	0,595	0,595	0,595	0,595
Předehřátí spalovaného vzduchu, K	755	755	755	755
Zemní plyn, SCMS	0,042	0,042	0,042	0,039
Poměr vzduchu pro spalování a plynu	9,35	9,35	9,32	10,30
Vzduch/plyn, SCM/SCM	14,0	14,1	14 >0	15,1
Úroveň primárního spalování, %	150	151	150	146
Úroveň celkového spalováni, %	26,3	26,2	26,1	26,0
K+, g K+/m³Oleje	188,75	188,53	188,16	188,16
Rezidenční čas, s	8,01	1,86	8,01	1,86
Temp, při q,k	1005	1005	1008	1005
Tlak chlazení, kPa	363	501	370	4 87

-32CZ 291820 B6

Analytické vlastnosti sazí produkovaných v příkladech 1 až 33 byly analyzovány zde popsanými postupy. Výsledky jsou shrnuty v níže popsané tabulce 3.

Tabulka 3

Příklad	1	2	3	4	5
I₂No, mg/g	120, 9	117,0	104,2	899, 5	91, 5
CTAB, m²/g	108,9	105,8	98,2	87,0	88, 5
Tol. Extrakt, %	100	100	100	100	100
Odstín, %	109,4	106,4	104,4	99, 8	99, 5
DBP, cm³/100 g	103,9	107,1	101,2	101, 4	102,3
CDBP, cm³/100 g	91,8	90,7	89,0	88,9	87,9
Dmode, nm	112	117	118	128	123
Dst, nm	110	116	116	127	122
AD50, nm	96	101	102	103	101
Velikost částic, nm	14,67	14,99	16,34	18,45	17,92

Tol. Extrakt = Toluenová extrakční úroveň

-33CZ 291820 B6

Tabulka 3 (pokračováni)

Příklad	6	7	8	9	10
I₂No, mg/g	98,7	85,9	96,1	85,4	72, 9
CTAB, m²/g	88,7	78,8	87,1	79,3	79,2
Tol. Extrakt, %	100	100	100	100	100
Odstín, %	99,1	91,6	96,6	90,3	93,6
DBP, cm³/100 g	100, 6	101,7	106, 0	110,0	111,1
CDBP, cm³/100 g	85,6	85,7	88,6	89,9	92,2
Dmode, nm	127	136	125	138	129
Dst, nm	125	137	125	143	130
<AD50, nm	102	110	100	116	107
Velikost částic, nm	17,48	19,24	16,70	17,52	18,41

-34CZ 291820 B6

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	11	12	13	14
I_zNo, mg/g	125,7	85,8	90,5	89,2
CTÁB, m²/g	98,6	77,0	76,3	75,7
Tól. Extrakt, %	100	100	100	100
Odstín, %	105,0	88,7	91,1	90,4
DBP, cm³/100 g	106,0	101,0	101,1	103,7
CDBP, cm³/100 g	89,8	84,9	85, 7	85,5
Dmode, nm	NM	NM	NM	NM
Dst, nm	NM	NM	NM	NM
AD50, nm	NM	NM	NM	NM
Velikost částic, nm	15,07	19,64	18,99	16,74

NM - neměřeno

Tabulka 3 (pokračování)

Přiklad	15	16	17	18
I₂No, mg/g	77,2	96,0	80,3	63,6
CTAB, m²/g	69,6	83,2	72,2	59,9
Tol. Extrakt, %	100	73	100	100
Odstín, %	86,1	92,5	84,2	74,7
DBP, cm³/100 g	158,6	161,5	163,3	162,1
CDBP, cm³/100 g	99,8	107,1	102,1	99,3
Dmode, nm	122	125	134	135
Dst, nm	135	132	14 6	166
Δ D50, nm	101	95	106	130
Velikost částic, nm	29,70	16,74	23,32	33,55

-35CZ 291820 B6

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	19	20	21	22
I2N0, mg/g	71,3	62,5	71,2	96,2
CTAB, m²/g	63,5	54,8	63,5	83, 6
Tol. Extrakt, %	100	100	95	72
Odstín, %	74,1	69,6	80,0	92,2
DBP, cm³/100 g	153,3	149,9	150,5	154,2
CDBP, cm³/10 0 g	97,5	96,1	98,8	102,8
Dmode, nm	146	152	119	107
Dst, nm	177	194	158	135
a D50, nm	151	173	138	116
Velikost částic, nm	22,66	29, 91	32,60	20,23

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	23	24	25
I2N0, mg/g	95,4	97,7	86,1
CTAB, m²/g	85,0	100, 9	85,4
Tol. Extrakt, %	100	66	93
Odstín, %	90,5	110,0	105,1
DBP, cm³/100 g	159,0	127,7	140,4
CDBP, cm³/100 g	109,7	103,2	102,0
Dmode, nm	126	98	109
Dst, nm	132	99	108
A D50, nm	97	€9	71
Velikost částic, nm	21,55	19,00	25,11

-36CZ 291820 B6

Tabulka 3 (pokračováni)

Přiklad	26	27	²⁸	29
I₂No, mg/g	58,6	69,8	71,5	80,6
CTAB, m²/g	63,7	75,4	76,7	79,7
Tol. Extrakt, %	82	97	90	100
Odstiň, %	79,4	106,5	105,3	104,8
DBP, cm³/100 g	128,5	59,4	56,8	52,2
CDBP, cm³/100 g	100,5	57, 8	56, 6	52,8
Dmode, nm	173	109	105	104
Dst, nm	174	112	112	110
AD50, nm	126	108	105	104
Velikost částic, nm	21,44	24,34	23,41	21,88

Tabulka 3 (pokračováni)

Přiklad	30	31	32	33
I₂No, mg/g	100,0	88,4	103,2	88,9
CTAB, m²/g	90,3	83,3	91,0	87,7
Tol. Extrakt, %	100	98	100	100
Odstín, %	112,8	113, 0	116,1	111,7
DBP, cm³/100 g	77,0	75,3	67,7	68,8
CDBP, cm³/100 ^zg	72, 6	71,2	66,7	68,0
Dmode, nm	91	91	85	88
Pst, nm	92	94	87	91
Δ D50, nm	66	69	61	64
Velikost Částic, nm	23,50	24,75	22,22	22,95

-37CZ 291820 B6

Příklady 35 až 55

Účinnost a výhody sazí a polymemích kompozic podle vynálezu ilustrují následující příklady.

Polymerní kompozice A, B, C, D, E, F, G, Η, I, J, K, L, M a N, u nichž se hodnotila sypná viskozita, index tečení taveniny a koeficient absorpčních vlastností polymemích kompozic, se připravily za použití sazí z příkladů 1 až 14, které zahrnují saze podle vynálezu a kontrolní saze. Polymerní kompozice O, P, Q, R, S, T, U a V, u nichž se hodnotila sypná viskozita, index tečení taveniny a koeficient absorpčních vlastností polymemích kompozic, se připravily za použití sazí z příkladů 26 až 33, které zahrnují saze podle vynálezu a kontrolní saze.

Veškeré saze, produkované v příkladech 1 až 14 a 26 až 33, se zabudovaly do polymemích kompozic v množství představujícím koncentraci 35 % hmotn. Polymerní kompozice A až N se připravily za použití sazí připravených v příkladech 1 až 14. Polymerní kompozice C, D, E, F, G, Η, I a J jsou polymemími kompozicemi podle vynálezu, obsahujícími pecní saze podle vynálezu, zatímco kompozice A a B jsou jim odpovídajícími kontrolními sazemi. Polymerní kompozice L, M a N byly rovněž polymemími kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze podle vynálezu, přičemž polymerní kompozice K byla odpovídající kontrolní kompozici. Polymerní kompozice O až V se připravily za použití sazí, vyrobených v příkladech 26 až 33. Polymerní kompozice O, P, Q a R jsou polymemími kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze podle vynálezu, zatímco polymerní kompozice S, T, V resp. U jsou odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi.

Polymerní kompozice A až V se připravily následujícím způsobem.

420,7 g Sazí a 781,4 g lineárního nízkohustotního polyethylenu (LLDPE) označeného jako DFDA7510 pro saze z příkladů 1 až 14 (polymerní kompozice A až N) a GRSN7510 pro saze z příkladů 26 až 33 (polymerní kompozice O až V) se zavedlo do Farrelova laboratorního směšovače Banbuiy majícího směšovací komoru o objemu 1100 cm³. DFDA7510 Polyethylen aGRSN7510 polyethylen vyrábí a distribuuje společnost Union Carbine. Počáteční teplota směšovacího kroku byla přibližně 322 °K a směšování se provádělo 3 min, přičemž prvních 30 s při frekvenci otáčení 77 min^-1, následujících 45 s při frekvenci otáčení 116 min^-1 a zbývající dobu při frekvence otáčení 155 min^-1. Po ukončení směšování se z produktu na dvouválci při teplotě 355 °K vypracovaly fólie o tloušťce 0,0095 m. Tyto fólie se nařezaly na pásy a protáhly kostkovačem, kde se převedly na kostky o rozměru strany 0,0095 m. Produkt se prosel, čímž se zajistilo, že se v následujících testech použily pouze stejně veliké vzorky.

Vlastnosti polymemích kompozic se hodnotily výše popsaným způsobem a výsledky jsou shrnuty v tabulce 4. Jak již bylo uvedeno, hodnocení určitých vlastností polymemích kompozic se provádělo při koncentracích sazí nižších než 35 % hmotn. Vzorky kompozic pro tato hodnocení se získaly přidáním dalšího LLDPE.

-38CZ 291820 B6

Tabulka 4

Přiklad číslo	34	35	36	3.7	38
Polymer kompozice	A	B	C	D	E
Saze	1	2	3	4	5
Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s¹	2331	2342	2246	2211	2257
300 š¹	1122	1130	1083	1098	1068
600 s’¹	688	696	668	479	679
1000 s’¹	471	478	457	4 66	466
Index toku taveniny, g/10 min	3,12	3,17	3,40	4,18	4,29
COA, k Abs Unit/m	451,4	467,7	4 42,4	420,7	408,4

Saze - saze z příkladu číslo; Pa.s = Pascalovy sekundy; s“¹ = za sekundu; g = gram; min = minuta;, k Abs Unit/m » absorbanční jednotky/metr, v tisících

-39CZ 291820 B6

Tabulka 4 (pokračováni)

Příklad číslo	39	40	41	42	43
Polymer kompozice	F	G	H	I	J
Saze	6	Ί	8	9	10
Sypná viskozita Pa·s při smykových rychlostech:
100 s“¹	2194	2160	2246	2240	2359
300 s’¹	1070	1064	1098	1104	1136
600 s¹	663	661	678	689	697
1000 s'¹	457	455	467	473	471
Index toku taveniny, g/10 min	6,58	7,83	5,49	7,56	3,83
COA, k Abs Unit/m	428,0	421,3	419,6	416,0	414,4

Tabulka 4 (pokračování)

Příklad číslo	44	45	4 6	47
Polymer kompozice	K	L	M	N
Saze	11	12	13	14
Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s’¹	2160	1966	2006	2023
300 s¹	1058	988	1001	1009
600 s’¹	656	622	628	633
1000 s'¹	451	429	433	436
Index toku taveniny, g/10 min	NM	NM	NM	NM
COA, k Abs Unit/m	427	377	386	370

NM = neměřeno

-40CZ 291820 B6

Tabulka 4 (pokračování)

Příklad číslo	48	49	50	51
Polymer kompozice	O	P	Q	R
Saze	26	27	28	29
Sypná viskožita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s'¹	2795	2087	2201	2087
300 s¹	1357	1001	1047	998
600 s^-1	834	618	647	615
1000 s¹	546	427	429	409
Index toku taveniny, g/10 min	10,80	15,90	12,56	24,54
COA, k Abs Unit/m	NM	NM	NM	NM

NM = neměřeno

Tabulka 4 (pokračování)

Příklad číslo	52	53	54	55
Polymer kompozice	S	T	U	V
Saze	30	31	32	33
Sypná viskožita Pá.s při smykových rychlostech:
100 s'¹	2236	2253	2236	2279
300 s¹	107 3	1078	1073	1090
600 s'¹	660	663	666	677
1000 s¹	455	459	451	459
Index toku taveniny, g/10 min	11,00	8,10	11,30	6, 97
COA, k Abs Unit/m	NM	NM	NM	NM

NM = neměřeno

-41 CZ 291820 B6

Způsob výroby polymemích kompozic obsahujících saze zahrnuje jeden nebo více kroků, ve kterých se manipuluje se směsí sazí a roztaveného polymeru. Viskozita této směsi sazí a roztaveného polymeru je důležitou vlastností při určování snadnosti jejího zpracování. Nízká viskozita zlepšuje zpracovatelnost zmíněné směsi sazí a roztaveného polymeru a je tedy zvláště důležitou a užitečnou vlastností těchto kompozic. Data uvedená v tabulce 4 jasně ukazují, že polymemí kompozice C, D, E, F, G a H podle vynálezu, obsahující saze podle vynálezu, vykazují nižší sypnou viskozitu při specifikovaných rychlostech tření v porovnání s odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi A a B. Data uvedená v tabulce 4 rovněž ukazují, že polymemí kompozice L,M aN podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují nižší sypnou viskozitu při specifikovaných rychlostech tření v porovnání s odpovídající kontrolní polymemí kompozicí K. Polymemí kompozice I a J podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují nižší sypnou viskozitu při specifikovaných rychlostech tření v porovnání s odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi A a B. Dá se předpokládat, že dosažení viskozit, které vykazují polymemí kompozice I a J, lze přičíst použití sazí 9 resp. 10, které mají vyšší strukturní úrovně (jak naznačují jejich DBP hodnoty) než kontrolní saze 1 a 2, použité v polymemích kompozicích A resp. B.

Vyšší index tečení taveniny je další známkou zlepšených zpracovatelských vlastností kompozice obsahující směs sazí a roztaveného polymeru a je tedy další požadovanou vlastností v případech, kdy je žádaná lepší zpracovatelnost. Údaje uvedené v tabulce 4 jasně ukazují, že polymemí kompozice C, D, E, F, G a H podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu, vykazují vyšší index tečení taveniny v porovnání s odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi A a B. Data shrnutá v tabulce 4 rovněž ukazují, že polymemí kompozice L, M a N podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují vyšší index tečení taveniny v porovnání s odpovídající kontrolní polymemí kompozicí K.

Tabulka 4 rovněž poskytuje údaje týkající se sypné viskozity a indexu tečení taveniny polymerních kompozic obsahujících saze z příkladů 26 až 33.

Jak ukazuje tabulka 4, polymemí kompozice P, Q a R obsahující saze podle vynálezu z příkladů 27, 28 a 29 mají nižší viskozitu a vyšší index tečení taveniny v porovnání s jim odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi T, V a U, obsahujícími saze z příkladů 31, 33 a 32. Údaje shrnuté v tabulce 4 ukazují, že polymemí kompozice obsahují saze z příkladu 26 vykazuje vyšší viskozitu a přibližně odpovídající index tečení taveniny ve srovnání s polymemí kompozicí obsahují saze z příkladu 30. Dá se předpokládat, že tento výsledek lze přičíst vyšší strukturní úrovni sazí z příkladu 26, při jejichž výrobě se použila značně rozdílná rychlost přidání dalších reakčních činidel ovlivňujících strukturu sazí v porovnání se sazemi z příkladu 30.

Koeficient absorpce polymemí kompozice obsahující saze označuje stupeň expozice UV, který bude tato kompozice snášet při minimální degradaci fyzikálních vlastností. Údaje shrnutí v tabulce 4 ukazují, že polymemí kompozice C, D, E, F, G, Η, I a J podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu mají koeficienty absorpce srovnatelné s koeficienty absorpce kontrolních polymemích kompozic A a B. Údaje uvedené v tabulce 4 rovněž naznačují, že polymemí kompozice L, M a N podle vynálezu obsahují saze podle vynálezu mají koeficienty absorpce srovnatelné s koeficientem absorpce kontrolní polymemí kompozice K.

-42CZ 291820 B6

Příklady 56 až 77

Účinnost a výhody sazí a sazných kompozic podle vynálezu ilustrují rovněž následující příklady.

Polymemí kompozice, AA, BB, CC, DD, EE, FF, GG, HH, Π, JJ, KK, LL, MM, NN, OO, PP, QQ, RR, SS, TT, UU a W se připravily s cílem vyhodnotit absorpcí vlhkosti (CMA) polymerních kompozic, které v sobě mají zabudovány saze podle vynálezu. Jednotlivé saze, vyrobené v příkladech 1 až 14 a 26 až 33, se zabudovaly do polymemích kompozic. Polymemí kompozice CC, DD, EE, FF, GG, HH, Π a JJ byly polymemími kompozicemi podle vynálezu, které obsahovaly pecní saze podle vynálezu z příkladů 3 až 10, přičemž polymemí kompozice AA a BB jsou odpovídajícími kontrolními kompozicemi obsahujícími pecní saze z příkladů 1 a 2. Polymemí kompozice LL, MM a NN byly rovněž polymemími kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze z příkladů 12, 13 a 14, přičemž polymemí kompozice KK je odpovídající kontrolní kompozicí obsahující pecní saze z příkladu 10. Polymemí kompozice OO, PP, QQ aRR byly polymemími kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze podle vynálezu z příkladů 26 až 29, přičemž polymemí kompozice SS, TT, W resp. UU jsou odpovídajícími kontrolními kompozicemi obsahujícími pecní saze z příkladů 30 až 33.

Polymemí kompozice AA až W se připravily následujícím způsobem.

Polymemí kompozice se připravily v plastifíkátom Brabender při teplotě 100 °C a za použití 35,75 g LLDPE označeného jako DFDA7510 pro saze z příkladu 1 až 14 a GRSN7510 pro saze z příkladů 26 až 33 a 19,25 g sazí. DFDA7510 Polyethylen a GRSN7510 polyethylen vyrábí a prodává společnost Union Carbide. Rotory se po dosažení požadované teploty nastavily na frekvenci otáčení 60 min^-1 a navážená množství polymeru a sazí se dávkovala skrze násypný žlab v průběhu 30 s. Pěchovací píst, který se zatížil závažím 10 000 kg, pěchoval přísady dolů, do plastifikátoru. Po roztavení se závaží a násypka odstranily. Frekvence otáčení rotoru se nastavila na 60 min^-1, přítlačný píst Brabender se posunul níže a sloučenina se míchala 5 min. Po uplynutí této doby se sloučenina odstranila a protáhla dvakrát dvojválcem. Výsledná fólie se nařezaly na malé vzorky pro testování CMA.

U polymemích kompozic se CMA hodnotila za použití zde popsaných postupů. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 5.

-43CZ 291820 B6

Tabulka 5

Příklad číslo	56	57	58	59	60
Polymer kompozice	ΆΆ	BB	CC	DD	ÉE
Saze	1	2	3	4	5
CMA, %	0,477	0,475	0,416	0,437	0,415

Saze = saze z příkladu číslo

Tabulka 5 (pokračováni)

Příklad číslo	61	62	63	64	65
Polymer kompozice	FF	GG	ΉΗ	II	JJ
Saze	6	7	8	9	10
CMA, %	0,374	0,292	0,374	0,276	0,382

Tabulka 5 (pokračování)

Příklad číslo	66	67	68	69
Polymer kompozice	KK	LL	MM	NN
Saze	11	12	13	14
CMA, %	0,465	0,243	0,288	0,265

Tabulka 5 (pokračování)

Příklad Číslo	70	71	72	73
Polymer kompozice	OO	PP	QQ	RR
Saze	26	27	28	29
CMA, %	0,258	0,08	0,085	0,308

-44CZ 291820 B6

Tabulka 5 (pokračování)

Příklad číslo	74	75	76	77
Polymer kompozice	SS	TT	00	W
Saze	30	31	32	33
CMA, %	0,531	0,385	0,485	0,086

Jak již bylo naznačeno, absorpce vlhkosti (CMA) polymemí kompozice obsahující sázeje zvláště důležitou vlastností takových kompozic. Data shrnutá v tabulce 5 jasně ukazují, že polymemí kompozice CC, DD, EE, FF, GG, HH, Π, JJ, LL, MM a NN podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují nižší CMA hodnoty v porovnání s odpovídajícími kontrolními polymemími kompozicemi AA, BB a KK.

Tabulka 5 rovněž ukazuje CMA hodnoty polymemích kompozic obsahujících saze z příkladů 26 až 33. Pro tuto skupinu příkladů platí, že pokud se polymemí kompozice 00, PP, QQ a RR obsahující saze podle vynálezu porovnají s jim odpovídajícími kontrolními kompozicemi (polymemí kompozice SS, TT, W a UU), potom budou polymemí kompozice podle vynálezu vykazovat nižší nebo srovnatelné hodnoty CMA.

Příklady 78 až 79

Účinnost a výhody sazí a polymemích kompozic podle vynálezu budou dále ilustrovat polymemí kompozice shrnuté v příkladech 78 a 79.

Polymemí kompozice W a X podle vynálezu byly připraveny zabudováním sazí vyrobených v příkladu 7 v koncentraci vyšší než 35 % hmotn. do polymemí kompozice. Použitým polymerem byl v tomto případě LLDPE, označený jako DFDA7510, vyráběný a distribuovaný společností Union Carbide. Tabulka 6 shrnuje skutečné hmotnostní zastoupení jednotlivých složek v polymemích kompozicích a vlastnosti těchto kompozic, které se stanovily pomocí zde popsaných postupů.

-45CZ 291820 B6

Tabulka 6

Příklad číslo	78	79
Polymer kompozice	W	X
Saze	7	7
Obsah sazí v polymemí kompozici	38	40
Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s^rl	2445	2707
300 s¹	1193	1303
600 s^-1	729	784
1000 s’¹	486	517
Index toku taveniny, g/10 min	5,30	2,98

Pro libovolné dvě polymemí kompozice, které se liší pouze hmotnostním zastoupením sazí, je dalším srovnávacím mechanizmem pro porovnání zpracovatelských vlastností polymemích kompozic porovnání toku taveniny jednotlivých polymemích kompozic nebo alternativně viskozit jednotlivých polymemích kompozic, které jsou vystaveny stejné rychlosti tření. Dá se předpokládat, že polymemí kompozice, vykazující nižší viskozitu nebo vyšší index tečení tekutiny, budou zpravidla snadněji zpracovatelné.

Pro libovolné dvě řady polymemích kompozic, ve kterých jsou kompozice v jednotlivých řadách vyrobeny z různých sazí a kompozice uvnitř jedné řady obsahují různé hmotnostní zastoupení ale jinak jsou srovnatelné, platí, že řada, která umožňuje vyšší zastoupení sazí při daném indexu tečení taveniny nebo viskozitě při konstantní rychlosti tření, je považována za lépe zpracovatelnou.

Výsledky shrnuté na obrázcích 4 a 5 ukazují, že saze podle vynálezu vykazují po zabudování do zde popsaných polymemích kompozic zlepšenou zpracovatelnost, a to z následujících důvodů:

Obrázek 4 zachycuje proudění taveniny polymemích kompozic G, W a X podle vynálezu obsahujících vyšší obsah sazí podle vynálezu vyrobených v příkladu 7. Obrázek 4 rovněž zachycuje proudění taveniny kontrolních polymemích kompozic A a B. Jak již bylo uvedeno, vyšší hodnoty indexu proudění taveniny charakterizují polymemí kompozici, kterou lze snadněji zpracovávat. Takže obrázek 4 jasně ukazuje, že polymemí kompozice G, W a X podle vynálezu obsahují saze v koncentraci, která přesahuje možnou koncentraci zabudování sazí do kontrolních polymemích kompozic A a B a vykazují v podstatě stejný nebo vyšší index tečení tekutiny.

Podobně obrázek 5 znázorňuje sypnou viskozitu při rychlosti třem 100 s“¹ polymemích kompozic G, W a X podle vynálezu obsahující vyšší koncentraci sazí podle vynálezu vyrobených v příkladu 7. Obrázek 5 rovněž zachycuje sypnou viskozitu při rychlosti tření 100 s’¹ kontrolních polymemíchkompozic A a B. Takže obrázek 5 jasně ukazuje, že polymemí kompozice G, WaX podle vynálezu obsahují saze v koncentraci, která přesahuje možnou koncentraci zabudování sazí do kontrolních polymemích kompozic A a B, a vykazují v podstatě stejnou nebo nižší sypnou viskozitu.

-46CZ 291820 B6

Odborníkům v daném oboru bude zřejmé, že saze podle vynálezu lze použít ve vyšších koncentracích, než v jakých se saze zpravidla používají. Avšak použití sazí podle vynálezu v takto vysokých koncentracích nepovede ke zhoršení kapacity sloučenin absorbovat vlhkost vzhledem k tomu, že tato kapacita se přidáním sazí podle vynálezu zlepší.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Saze, vy z n a č e n é tím, že mají

i) jodové absorpční číslo I₂No. 65 mg/g až 95 mg/g a primární velikost částic 20 nm nebo menší;

ii) jodové absorpční číslo I₂No. 100 mg/g až 112 mg/g a primární velikost částic 20 nm nebo menší;

iii) jodové absorpční číslo I₂No. 65 mg/g až 112 mg/g, primární velikost částic 20 nm nebo menší a CDBP 102 cm³/100 g nebo menší;

iv) jodové absorpční číslo I₂No. 50 mg/g až 70 mg/g a primární velikost částic 25 nm nebo menší; nebo

v) jodové absorpční číslo I₂No. 50 mg/g až 85 mg/g, primární velikost částic 25 nm nebo menší a CDBP 96 cm³/100 g nebo menší.
2. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu i), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 94 mg/g.
3. Saze podle nároku 2, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu i), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 85 mg/g až 93 mg/g.
4. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu i), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
5. Saze podle nároku 2, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu i), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
6. Saze podle nároku 3, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu i), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
7. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu ii), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
8. Saze podle nároku 1, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají CDBP 70 cm³/100 g až 100 cm³/100 g.
9. Saze podle nároku 8, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají CDBP 80 cm³/100 g až 95 cm³/100 g.
10. Saze podle nároku 1, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

-47CZ 291820 B6
11. Saze podle nároku 8, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
12. Saze podle nároku 9, vyznačené tím,že se jedná o saze podle bodu iii), které mají primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.
13. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
14. Saze podle nároku 8, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
15. Saze podle nároku 9, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
16. Saze podle nároku 10, v y z n a č e n é t í m, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
17. Saze podle nároku 11,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
18. Saze podle nároku 12, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 73 mg/g až 104 mg/g.
19. Saze podle nároku 13, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
20. Saze podle nároku 14, v y z n a č e n é t í m, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
21. Saze podle nároku 15, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
22. Saze podle nároku 16, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
23. Saze podle nároku 17, vyznačené tím,že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
24. Saze podle nároku 18, vyznačené tím,že se jedná o saze podle bodu iii), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 75 mg/g až 99 mg/g.
25. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze bodu iv), které mají primární velikost částic větší než 20 nm až 25 nm.
26. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu iv), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 55 mg/g až 65 mg/g.
27. Saze podle nároku 25, vyznačené tím,že se jedná o saze podle bodu iv), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 55 mg/g až 65 mg/g.
28. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 55 mg/g až 80 mg/g.

-48CZ 291820 B6
29. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají primární velikost částic 20 nm až 25 nm.
30. Saze podle nároku 1,vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají CDBP 50 cm³/100 g až 96 cm³/100 g.
31. Saze podle nároku 28, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 60 mg/g až 78 mg/g.
32. Saze podle nároku 29, v y z n a č e n é t í m , že se jedná o saze podle bodu v), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 60 mg/g až 78 mg/g.
33. Saze podle nároku 30, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají jodové absorpční číslo I₂No. 60 mg/g až 78 mg/g.
34. Saze podle nároku 28, v y z n a č e n é t í m , že se jedná o saze podle bodu v), které mají primární velikost částic 20 nm až 25 nm.
35. Saze podle nároku 30, v y z n a č e n é t í m, že se jedná o saze podle bodu v), které mají primární velikost částic 20 nm až 25 nm.
36. Saze podle nároku 31,vyznačené tím,že se jedná o saze podle bodu v), které mají primární velikost částic 20 nm až 25 nm.
37. Saze podle nároku 33, vyznačené tím, že se jedná o saze podle bodu v), které mají primární velikost částic 20 nm až 25 nm.
38. Saze podle nároku 29, vyznačené t í m , že se jedná o saze podle bodu v), které mají CDBP 50 cm³/100 g až 96 cm7100 g.
39. Použití sazí podle některého z předcházejících nároků 1 až 38 jako aditiva pro polymemí kompozici, která obsahuje polymer a saze.
40. Použití podle nároku 39, při kterém polymemí kompozice obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.
41. Použití podle nároku 40, při kterém polymemí kompozice obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.
42. Použití podle nároku 41, při kterém polymemí kompozice obsahuje 0,5 až 80 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.
43. Použití podle nároku 39, při kterém je zmíněným polymerem polyethylen.