CZ306897A3

CZ306897A3 - Saze a kompozice tyto saze obsahující

Info

Publication number: CZ306897A3
Application number: CZ973068A
Authority: CZ
Inventors: Ravindra Sant
Original assignee: Cabot Corporation
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-02-18
Also published as: KR19980703479A; ID16011A; CZ291820B6; HUP9901666A2; DE69717551D1; US5877250A; MX9707415A; CA2216792C; NO974461D0; ATE274034T1; DK1114848T3; HUP9901666A3; PL322554A1; RO121214B1; ZA97624B; IL121857A0; DE69730361D1; EP0817814B1; EP1114848A2; EP0817814A1

Description

Saze a kompozice obsahující tyto saze

Oblast techniky

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 polymerních 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 polymerních kompozicích. Výraz „polymer, jak je zde použit, označuje přírodní kaučuk, syntetický kaučuk, elastomer, plastomer a/nebo jejich směsí.

Saze mohou být rovněž použity pro udílení elektrické vodivosti a ochrany před degradací, k níž dochází v důsledku působení ultrafialového záření, polymerním kompozicím. Saze se například v širokém měřítku používají k minimalizování degradace polymerních 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 předpokládá, že použitím sazí, jejichž velikost částic není větší než 20 nanometrů, se dosáhne ještě lepších výsledků.

Saze se zabudovávají do polymerní 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 polymerní kompozice. Dalším požadovaným znakem sazí, používaných v těchto aplikacích, by mělo být maximalizování množství sazí, které by bylo možné zabudovat do směsi sazí a polymerní 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 polymerní kompozice.

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

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

• · » · * «• * · 4 • » · • · · · 4

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

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

Podstata vynálezu

Jak jíž bylo uvedeno, vynález poskytuje nové třídy sazí, které lze charakterizovat tím, že mají jódové absorpční číslo (I₂No.) 50 až 112 mg/g a primární velikost částic, měřeno postupy ASTM zkušební postup D3849-89 (dále označovanou jako „primární velikost částic), menší nebo odpovídající 25 nm. Určité saze podle vynálezu lze dále charakterizovat tím, že mají CDBP (hodnota dibutylové absorpce sazí) menší nebo rovno 102 cm³ DBP/100 g sazí, měřeno ASTM testovacím postupem D3493-86.

Vynález poskytuje zejména nové saze, mající I₂No. 65 až 95 mg/gr a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm. Výhodně mají saze I₂No. 73 až 94 mg/g a/nebo primární velikost částic větší nebo rovnu 19 nm. Výhodně mají saze hodnotu I₂No. 85 až 93 mg/g a/nebo primární velikost částic větší nebo rovnu 19 nm.

Vynález rovněž poskytuje nové saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm. Výhodně mají saze primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm.

·· • · · • · · > · · · « • · ··· · • · « • 4 · ··· ·

Vynález dále poskytuje nové saze, mající I₂No. 65 až 112 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovnu 102 cm³/100 g. Výhodně mají saze I2No. 73 až 104 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a/nebo CDBP 70 až 100 cm³/100 g. Výhodněji mají saze I2No. 75 až 99 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 19 nm; a/nebo CDBP 80 až 95 cm³/100 g.

Vynález dále poskytuje nové saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm. Výhodně mají saze I₂No. 55 až 66 mg/g; a/nebo primární velikost částic větší než 20 nm až 25 nm.

Vynález dále poskytuje nové saze, mající I₂No. 50 až 85 mg/g; primární velikost částic menší nebo rovnu 25 nm; a CDBP menší nebo rovnu 96 cm³/100 g. Výhodně mají saze I2No. 55 až 80 mg/g; primární velikost částic větší než 20 nm 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 nm až 25 nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm³/100 g.

V

Vynález d,ále poskytuje polymerní kompozice, které obsahují saze podle vynálezu. Výraz „polymer, jak je zde použit, označuje obecně 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 1 200 %. 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 rezidenční doba reakcí, tvořících saze u způsobu výroby sazí podle vynálezu, dosahuje 0,55 s až 9,9 s, výhodněji 1,06 s až 8,01 s. Způsob přípravy nových sazí podle vynálezu bude dále popsán podrobněji.

Polymerni 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 polymerni kompozice. Tato množství jsou běžná a odborníkům v daném oboru

V dobře známa. Množství sazí se zpravidla pohybují od 0,5 do 300 dílů hmotnosti na 100 dílů hmotnosti polymeru. Nicméně je výhodné, pokud se použitá množství pohybují v rozmezí od 0,5 do 100 dílů hmotnosti sazí na 100 dílů hmotnosti polymeru a zvláště výhodné je, pokud se použije 0,5 až 80 dílů hmotnosti sazí na 100 dílů hmotnosti polymerů.

Mezi polymery, vhodné pro použití v rámci vynálezu lze zařadit přírodní kaučuk, syntetický kaučuk, například polyisopren a polybutadien, a jejich deriváty, například chlorovaný kaučuk; kopolymery

tvořené přibližně 10 až 70 hm. % styrenu a přibližně 90 až 30 hm. % 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, polyisoprenu, polychloroprenu apod., a kopolymery těchto konjugovaných dienů s monomerem, obsahujícím ethylenovou skupinu, schopným kopolymerovat jako například styren, methylstyren, chlorostyren, akrylonitril, 2-vinyl-pyridin, akryláty substituované akrylem, vinylketon, methylisopropenylketon, methylvinyléther, alfamethylen karboxylové kyseliny a její estery a amidy, například amid akrylové kyseliny a dialkyl akrylové kyseliny. Rovněž vhodné jsou kopolymery ethylenu a dalších vyšších alfaolefinů, například propylenu, 1-butenu a 1pentenu; zvláště výhodné jsou kopolymery ethylenu a propylenu, ve kterých obsah ethylenu představuje 20 až 90 hm. % a rovněž polymery ethylenu a propylenu, které navíc obsahují třetí monomer, například dicyklopentadien,/ 1,4-hexadien a methylennorbornen. Výhodně polymer obsahující ethylen představuje ethylenpropylenový kopolymer nebo ethylenproplylenový terpolymer. Výhodněji polymer obsahující ethylen zahrnuje ethylen, propylen a dien (EPDM). Rovněž výhodným polymerem obsahujícím ethylen je polymer obsahující 0,5 až 98 hm. % ethylenového monomeru.

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

Vhodné polymery rovněž zahrnují:

a) propylenové homopolymery, ethylenové homopolymery a ethylenové kopolymery a roubované polymery, ve kterých se komonomery 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, polyisopren, 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, akrýlonitrilbutadienostyrenu (ABS) a

Λ' styrenakrylonitrilu (SAN);

d) termoplasty včetně polyethylentereftalátu (PET), polybutylenftereftalátu (PBT), polykarbonátů, polyamidů, polyvinylchloridů (PVC), acetálů; a

e) termosety včetně polyurethanu, epoxidů a polyesterů.

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

• · · · · «··· · · ··· ··

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

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

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

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

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

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

Stručný popis obrázků

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 polymerních kompozic obsahujících saze podle vynálezu společně s relevantními daty pro polymerní kompozice obsahující kontrolní saze popsané v příkladech;

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

Jak již bylo uvedeno, vynález poskytuje saze a polymerní 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
přesněj i	zahrnuj í:
la)	saze mající I₂No.	65 až	95 mg/g	a primární
velikost	částic menší nebo	rovnu 20	nm;
2a)	saze mající I₂No.	7 3 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
velikost	částic menší	nebo rovnu 19	nm; a
6a)	saze mající	I₂No.	85 až	93 mg/g
velikost	částic menší	nebo rovnu 19	nm.

a primární a primární saze mající

V dalším provedení vynález poskytuje 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)	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
přesněj i	zahrnuj j,:
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

5 cm³ /100 g;

11	• • • · · ·	• · · · · · · · • · · · • · · · · . ·
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.	65 až	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.	7 3 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.	7 3 až	104 mg/g	a primární
velikost částic menší nebo	rovnu	19 nm; a	CDBP 80 až

5 cm³/10 O 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;

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 9 5 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 až 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	až	2 5 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 r 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) sazp mající I₂No.	50 až 85 mg/g	a primární
velikost částic menší nebo	rovnu 25 nm; a	CDBP 50 až
9 6 cm³/100 g;
5e) saze mající I₂No.	55 až 80 mg/g	a primární
velikost částic menší nebo	rovnu 25 nm; a	CDBP 50 až

6 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 9 6 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 9 6 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 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;
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
9 6 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 pecném 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 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 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 s konvergujícím průměrem je znázorněna jako L-2;

V 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 L-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 oxidantů, potřebnému k úplnému spálení uhlovodíku v prvním stupni na oxdid uhličitý a vodu. Pro účely vynálezu je úroveň primárního spalování vyjádřena v procentech.

Teoretické množství oxidantů, 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 j ednotkách.

• ·

Úroveň primárního spalování lze stanovit na základě následující rovnice:

Úroveň primárního spalování, % = (naměřený průtok vzduchu) x 100 (naměřený průtok plynu) x (průměr vzduchu pro spálení plynu a plynu) ve které ,naměřený průtok vzduchu' volumetrickému průtoku vzduchu zaváděnému do spalovací reaktoru, měřen za podmínek tlaku zóny který je standardních teploty a „naměřený průtok plynu' volumetrickému průtoku plynu zaváděnému do spalovací reaktoru, měřen za podmínek tlaku zóny který je standardních teploty a a „naměřený průtok vzduchu'', „naměřený průtok plynu'' a „poměr vzduchu pro spálení plynu a plynu jsou uvedeny ve vzájemně souměřitelných „standardní podmínky teploty a uveden, označuje teplotu 273°K a tlak případě vzduchu nebo plynu a 288,6°K a případě oleje nebo výchozí suroviny.

j ednotkách. tlaku, jak

Výraz j e zde 101,3 kPa v 101,3 kPa v

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 ·

···· 44 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, olefiny, 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 22' 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 vnitřních prostor proudů ^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 je zobrazeno jako F-2.

44 • 4 4 4

4 4 • 444

4 • 444 4· ·« 4444

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 vyjádřena jako poměr teoretických objemů a výchozí suroviny, poskytující uhlík. Množství oxidantů 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 spáleni plynu a plynu)+ (naměřený průtok oleje) x (parěr 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 vzájemně souměřitelných jednotkách.

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 chladící kapalinu 50, kterou je ve zde popsaných příkladech voda, do suroviny poskytující saze za účelem ·· ·· · * · • ·· · ··· · • · · · · · • · · · r · · · • · · · * ···· · · ··· · · 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 chlazení 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 D1618-83 „odbarvení sazí extrahovatelných toluenem.

U výhodného provedení výroby sazí podle vynálezu se oblast chlazení určí tak, aby se zajistilo, že výsledná nominální rezidenční doba reakcí tvořících saze v reaktoru dosáhne 0,55 až 9,9 sekund a výhodně 1,06 až 8,01 sekund. Nominální rezidenční doba v reaktoru je zde definována jako doba potřebná pro dopravu oxidantů reaktorem, t j . 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 chladícího 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 případech. Reaktor 2_ je v podstatě identický s reaktorem znázorněným na obr. 1 a vztahové značky, použité na obr. 2, jsou použity stejným způsobem jako na obr. 1 s následujícími výj imkami.

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 L5C, jak ukazuje obr. 2.

Polymerní kompozice podle vynálezu obsahují polymer a saze podle vynálezu.

U jednoho provedení vynález poskytuje polymerní ·/ kompozice obsahující polymer a 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) polymerní kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm;

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

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

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

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

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

V dalším provedení vynález poskytuje polymerní 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) polymerní kompozice obsahující polymer a saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a

2b) polymerní 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 polymerní 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 zahrnuj í:

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

6c) polymerní kompozice obsahující polymer a 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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 ;

líc) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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 polymerní 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) polymerní	kompozice obsahující	polymer	a saze
mající I₂No. 50 až	70 mg/g a primární	velikost	částic
menší nebo rovnu 25	nm;
2d) polymerní	kompozice obsahující	polymer	a saze
mající I₂No. 50 až	70 mg/g a primární	velikost	částic
menší než 20 nm až	25 nm;
3d) polymerní	kompozice obsahující	polymer	a saze
mající I₂No. 55 až	65 mg/g a primární	velikost	částic
menší nebo rovnu 25	nm; a
4d) polymerní	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 polymerní 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	maj í	saze I₂No.	60	až
78 mg/g; primární velikost	částic	větší než	20	až

nm; a/nebo CDBP 50 až 96 cm³/100 g. Tyto saze přesněji zahrnují:

le) polymerní 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 9 6 cm³/100 g;

2e) polymerní 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 9 6 cm³/100 g;

3e) polymerní 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 9 6 cm³/10 0 g;

4e) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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 cm^{I * 3}/100 g;

7e) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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) polymerní 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;

Ile) polymerní 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) polymerní 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 v polymerních kompozicích podle vynálezu libovolné množství sazí, zpravidla se tato množství sazí pohybují přibližně v rozmezí od 0,5 do

300 hm. dílů na každých 100 hm. dílů polymeru. Nicméně výhodné je, pokud se použitelná množství pohybují přibližně od 0,5 do 100 hm. dílů sazí na 100 hm. dílů polymeru a zvláště výhodné je, pokud se použije • · * · · přibližně 0,5 až 80 hm. dílů sazí na 100 hm. dílů polymeru.

Polymerní 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 polymerních kompozicích podle vynálezu jsou shrnuty v již uvedeném výčtu. Polymerní 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 polymerních kompozic obsahujících saze podle vynálezu se použily následující testovací postupy.

CTAB (cetýltrimethylamoniumbromidová adsorpční plocha) sazí se stanovila pomocí ASTM testovacího postupu D3765-85.

I₂No. se stanovilo pomocí ASTM testovacího postupu D1510.

Barevný nádech sazí se stanovil pomocí ASTM testovacího postupu D3265.

DBP (dibutylftalátové 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 sazí 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 D3849-89.

Dmod, Dst a Δ050 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 o

se navážilo v odvážce a následně přidalo do 50 cm 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, vyráběné a prodávané společností Shell Chemical Co.). Výsledná •9 9 99 9 suspenze se disperguje 15 minut pomocí nadzvukové energie za použití sonifikátoru model č. W385 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, udaná jako 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 0,933 centipoisu (9,33 x 10^-4 Pa.s) při 23°C;

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

6. Rychlosti'kotouče, která v tomto případě doshuje 8 000 ot/min;

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

Kotoučová odstředivka pracuje při 8 000 ot/min 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 odstřeďující gradient se tekutiny. Následně se spustilo spouštěcí a zesilovací tlačítko kotoučové odstředivky, čímž se vytvořil plynulý koncentrační gradient mezi tekutinou a pufrovací kapalinou a monitoroval vizuálně. Jakmile se dosáhlo tak plynulého gradientu, že nebyly rozlišitelné hranice mezi zníněnými 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 rotoku 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.

· 4

444 44

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 jako objekt.

Δϋ50 - 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. 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 minut pomocí nadzvukové energie za použití sonifikátoru model č. XL 2015 od společnosti Heat Systems Ultrasonics lne., Farmingdale, New York.

1. Měrná váha sazí, udaná jako 1,86 g/cm³;

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

4. Viskozita odstřeďující tekutiny, která v tomto případě představuje 0,933 centipoisu (9,33 x 10⁴ Pa.s) při 23°C;

5.	Hustota odstřeďující	tekutiny,	která	v tomto
případě	činí 0,998 g/cm³ při 23°C;
6.	Rychlost kotouče,	která v	tomto	případě
dosahuj	e 4 000 ot/min;
7 .	Interval odebírání	vzorku,	který	v tomto

případě činí 1 s.

Kotoučová odstředivka pracuje při 4 000 ot/min a za současného běhu stroboskopu. 10 cm³ destilované vody a roztok sacharózy, z nichž destilovaná voda představovala 9 cm³ a roztok sacharózy 1 cm³ se ·· ··· ·

se vytvořil odstřeďující gradient 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 plynulý koncentrační gradient mezi tekutinou a pufrovací kapalinou a monitoroval vizuálně. Jakmile se dosáhlo tak plynulého gradientu, že nebyly rozlišitelné hranice mezi zníněnými 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 rotoku ethanolu se kotouč odstřeďoval po dobu potřebnou k tomu, aby se odezva detektoru vrátila na výchozí linii. 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.

Měření sypné viskozity a indexu tečení taveniny se prováděla na polymerních 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 hmtnost sazí představuje 35 % směsi, se použil následující postup. Tento postup se použil i v případě, kdy se připravovala ··

• φ φ • · ··· φ φ φ φ • Φ ·· φφφφ směs s jiným obsahem sazí s tou výjimkou, že se modifikovaly relativní poměry sazí a polymeru na úrovni potřebné pro dosažení dané směsi. Do laboratorního směšovače Banbury, majícího směšovací komoru o objemu 1 100 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 322K a směšování se provádělo 3 minuty; prvních 30 sekund při 77 ot/min, následujících 45 sekund při 116 ot/min a zbývající dobu při 155 ot/min. Po směšování se produkt zpracoval na dvojválci při 355K do 0,0095 m tenkých 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 ASTM D3835-93A při teplotě 190°C. Pro polymerní 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 polymerní 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 % hmotnosti sazí, zavedla do směšovače Banbury s dalším množstvím LLDPE, které bylo potřebné pro získání konečné směsi, obsahující 2,5 % hmotnosti 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 D1238-90 při teplotě 190°C na polymerních kompozicích obsahujících saze z příkladů 1 až 14 a při teplotě 230°C na polymerních kompozicích obsahujících saze z příkladů 26 až 33. Vzorek byl zatížen závažím o hmotnosti 21,5 kg.

Průtok, g/10 min	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 polymerní kompozice obsahující saze, které se umístilo do válce Keyness Model 2051 nebo ekvivalentního extrudačního plastometru a kompaktovalo. Do válce se zavedl píst a na píst se aplikovalo závaží o hmotnosti 1 100 g. Náplň se předehřívala 6 minut 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 hlavové 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 vlhksti sloučeniny (CMA) se měřila na směsi sazí a polymeru, předehřáté v plastikátoru Brabender na 100°C, přičemž tuto směs tvořilo 35,75 g již popsaného polymerního LLDPE a 19,25 g sazí. Rotory se po dosažení požadované teploty otáčely rychlostí 60 ot./min a navážená množství polymeru a sazí se dávkovala skrze násypný žlab v průběhu 30 sekund. Pěchovací píst, který se zatížil závažím 10 000 kg, pěchoval přísady dolů, do plastifikátoru. Po roztavení se závaží a násypka odstranily. Rychlost rotoru se nastavila na 60 ot./min, Přítlačný píst Brabender se posunul níže a sloučenina se míchala pět minut. Po uplynutí této doby se sloučenina 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 síta o velikosti ok 4 mesh a následně 10 mesh a pro testy se použily frakce -4 a +10. Mlýn Wiley se 4 mm 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 vahách Ainsworth model 10 zvážily na analytických nebo ekvivalentních analytických vahách a tato hmotnost se zaznamenala na čtyři desetinná místa. Na zváženou váženku se umístilo 2,0 g + 0,1 g granulované sloučeniny. Váženka spolu s víčkem tak, še 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 láhví 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 kryt 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 s láhví 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 polymerních 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.

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 IA.

·· ··· ·

Tabulka 1 - Příklady 1 až 14

Vodík (hm. %)	7,2
Uhlík (hm. %)	91,6
Poměr H/C	0,94
API hmotnost 15,6/15,6°C (60°F)	-2,7
BMCI (visk.-hmotnost)	143
Poměr vzduchu pro spálení a olej e (SCM vzduch/m³ oleje)	10900,4
Specifická hmotnost 15,6/15,6°C (60°F)	1,10

SCM = standardní kubický metr m = metr

Tabulka IA - Příklady 15 až 33

Vlastnosti měřené pro příklady	15-25	26, 30	27-29, 31-33
Vodík (hm. %)	7,2	7,0	7,1
Uhlík (hm. %)	91,5	91,1	91,4
poměr H/C	0,94	0, 91	0,93
API hmotnost 15,6/15,6°C (60°F)	NM	-3,1	-2,9
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 (60°F)	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 2. 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 stupně daného procesu. Olejovou koncovkou byla rozprašovací koncovka Monarch č. F-94-120-45, vyráběná společností Monarch Manufacturing (Philadelphia, PA, USA) .

Tabulka 2 • · ·· · ·· · · ···· • · · · · · · ···· ·· ··· ·· ·· ·

Příklad	1	2	3	4	5
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	0,46	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-l,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	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

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	1	2	3	4	5
Obrázek	1	1	1	1	1
Olej ové	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	0,060	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;

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 kPa);

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	0,46	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-l, 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	NA
F-l, m	0, 15	0,15	0,15	0,15	0,15
F-2,m	NA	NA	NA	NA	NA
Q,m	24,38	24,38	13,72	13,72	4,57
Ω,stupně	NA	NA	NA	NA	NA

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	6	7	8	9	10
Obrázek	1	1	1	1	1
Olejové	12 x	12 x	12 x	12 x	12 x
vstřikovací koncovky 32 (no. x velikost, cm)	0,211	0,218	0,211	0,218	0,218
Průtok oleje,	1,36E-	1,38E-	1,36E-	1,38E-	1,38E-
m³/s	03	03	03	03	03
Předehřátí oleje, K	478	478	478	478	478
Tlak oleje, kPa	1714	1445	1707	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 spalování, %	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	749	694	673	708

Tabulka 2 (pokračování) •4 4444

Příklad	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	0,46	0,46	0,46
D-3B,m	0,46	0,46	0,46	0,46
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	NA	NA
Q,m	13,72	27,43	24,38	18,29
Ω,stupně	NA	NA	NA	NA

Tabulka 2 (pokračování) φφ «« • · · « • · I • Φ · 4 • « ΦΦΦΦ Φ·

ΦΦ ΦΦΙ I Φ

I Φ I φφφ φ

Příklad	11	12	13	14
Obrázek	1	1	1	1
Olejové	12 x	12 x	12 x	12 x
vstřikovací koncovky 32 (no. x velikost, cm)	0,198	0,218	0,218	0,218
Průtok oleje, m³/s	1,28E-03	1,32E-03	1,31E-03	1,32E-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+/m³oleje	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

Tabulka 2 (pokračování) ·· ·· 9 99 94 9999

4 4 4 49 4 4 4 4 4

4 4 4 4 4 4 4 4

4944 4 4 4 4 9 44 4

9 4 4 4 9 4

4444 44 444 44 44 4

Příklad	15	16	17	18	19
Obrázek	1	1	1	1	1
D-1, 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	0,25
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,m	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	0	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	0,11	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

• ·

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	15	16	17	18	19
Obrázek	1	1	1	1	1
Olej ové vstřikovací koncovky 32 (no. x velikost, cm)	4 x 0,206	4 x 0,079	4 x 0,079	4 x 0,079	1 x 0,229 (Konec 34)
Průtok oleje, m³/s	1,36E04	1,29E04	1,38E- 04	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 r primárního spalování, %	330	405	405	397	402
Úroveň celkového spalování, %	27,2	28,7	27,2	25, 4	27, 9
K+, g K+/m³olej e	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

• ·

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, m	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	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

• ·

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	20	21	22	23	24
Obrázek	1	1	1	1	1
Olej ové vstřikovací koncovky 32 (no. 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, m³/s	1,40E04	1,90E04	1,77E04	1,86E04	2,08E04
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 »7	38,5	38,5	68,0	34,7
Úroveň _Λ primárního spalování, %	395	397	397	702	359
Úroveň celkového spalování, %	26,7	27,8	29, 8	29,3	29, 4
K+, g K+/m³olej e	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

• ·

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-4A,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, 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

• · • · · · · ·

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	25	26	27	28	29
Obrázek	1	1	1	1	2
Olej ové 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	2,00E04	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, SCMS	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 •7	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+/m³olej e	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

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	30	31	32	33
Obrázek	2	1	2	1
D-l, m	0,18	0,18	0,18	0,18
D-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-2, m	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	0,46	NA
F-l, m	0, 11	0,11	0,11	0,11
F-2,m	NA	NA	NA	NA
Q,m	9,3(5'	3,29	9, 30	3,29
Ω,stupně	31,5	NA	31,5	NA

Tabulka 2 (pokračování)

Příklad	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 oleje, m³/s	1,69E-04	1,70E-04	l,70E-04	1,70E-04
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 ^r primárního spalování, %	150	151	150	146
Úroveň celkového spalování, %	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	487

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

T • ·

Tabulka 3 (pokračování)

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, o *5	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

·4· · • 4 · · • 4

4 4 4 44

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	11	12	13	14
I₂No, mg/g	125,7	85,8	90,5	89,2
CTAB, m²/g	98,6	77,0	76, 3	75, 7
Tol. 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
Δ D50, nm	NM	NM	NM	NM
Velikost částic, nm	15,07	19, 64	18,99	16,74

NM neměřeno

Tabulka 3 (pokračování) ·· ····

Příklad	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	146	166
Δ D50, nm	101	95	106	130
Velikost částic, nm	29,70	16,74	23,32	33, 55

*7

Tabulka 3 (pokračování) • · · · • · · · • · · • 4 4 4 4 • 4 • ·4 4 4 4

4 4 4 ·

4

Příklad	19	20	21	22
I₂No, 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, cm³/100 g	97,5	96,1	98,8	102,8
Dmode, nm	146	152	119	107
Dst, nm	177	194	158	135
Δ D50, nm	151	173	138	116
Velikost částic, nm	22,66	29, 91	32,60	20,23

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	23	24	25
I₂No, mg/g	95,4	97,7	86,1
CTAB, m²/g	85,0	100,9	85,4
Tol. Extrakt, % ό	100	66	93
Odstín, % ⁷	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
Δ D50, nm	97	69	71
Velikost částic, nm	21,55	19, 00	25,11

* ·

Tabulka 3 (pokračování) • · · · · • · ··· · ··

Příklad	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
Odstín, %	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
A D50, nm	126	108	105	104
Velikost částic, nm	21,44	24,34	23, 41	21,88

Tabulka 3 (pokračování)

Příklad	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	v ΊΊ,Ο	75,3	67,7	68,8
CDBP, cm³/100 g	72, 6	71,2	66,7	68,0
Dmode, nm	91	91	85	88
Dst, nm	92	94	87	91
AD50, nm	66	69	61	64
Velikost částic, nm	23,50	24,75	22,22	22,95

Příklady 35 až 55

Účinnost a výhody sazí a polymerních 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 polymerních 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 polymerních 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 polymerních kompozic v množství představujícím koncentraci 35 hm. %. Polymerní kompozice A až N se připravily za použití sazí připravených v příkladech 1 až 14. Polymerní kompozice C, D, E, F, G, .4-1, I a J jsou polymerními 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 polymerními kompozicemi podle vynálezu saze podle vynálezu, přičemž K byla odpovídající kontrolní kompozicí. Polymerní kompozice 0 až V se připravily za použití sazí, vyrobených v příkladech 26 až 33. Polymerní kompozice 0, P, Q a R jsou polymerními kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze obsahujícími pecní polymerní kompozice »»

99 9

• · podle vynálezu, zatímco polymerní kompozice S, T, V resp. U jsou odpovídajícími kontrolními polymerními 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 Banbury majícího směšovací komoru o objemu 1 100 cm³. DFDA7510 polyethylen a GRSN7510 polyethylen vyrábí a distribuuje společnost Union Carbine. Počáteční teplota směšovacího kroku byla přibližně 322 K a směšování se provádělo 3 minuty, přičemž prvních 30 sekund při rychlosti 77 ot./min, následujících 45 sekund při rychlosti 116 ot./min a zbývající dobu při rychlosti 155 ot./min. Po ukončení směšování se z produktu na dvouválci při teplotě 355 K vypracovaly fólie o tloušťce 0,0095 m. Tyto fólie se nařezaly na pájky 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 polymerních kompozic se hodnotily výše popsaným způsobem a výsledky jsou shrnuty v tabulce 4. Jak již bylo uvedeno, hodnocení určitých vlastností polymerních kompozic se provádělo při koncentracích sazí nižších než 35 hm. %. Vzorky kompozic pro tato hodnocení se získaly přidáním dalšího LLDPE.

Tabulka 4 • · *· · · · ······ • · · · · · · 9 · 9 • · ·· · · · ·· ··· 4 • · 4 · 9 · · • · · · ·· 4 4 9 99 9« 9

Příklad číslo	34	35	36	37	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 s^_1	1122	1130	1083	1098	1068
600 s^_1	688	696	668	479	679
1000 s'¹	471	478	457	466	466
Index toku taveníny, g/10 min	3, 12	3,17	3,40	4,18	4,29
COA, k Abs Unit/m	451,4	467,7	442,4	420,7	408,4

Saze = saze z příkladu číslo; Pa.s = Pascalovy sekundy; s¹ = za sekundu; g = gram; min = minuta;, k Abs Unit/m = absorbanční jednotky/metr, v tisících

V • · • · · · · · • · · β · · · · <fr • · · · · • · · ·· ··· · ·

Tabulka 4 (pokračování)

Příklad číslo	39	40	41	42	43
Polymer kompozice	F	G	H	I	J
Saze	6	7	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 s'¹	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	46	47
Polymer kompozice	K	L	M	N
Saze	11	12	13	14
Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:ý
100 s^_1	2160	1966	2006	2023
300 s^_1	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

Tabulka 4 (pokračování)

Příklad číslo	48	49	50	51
Polymer kompozice	0	P	Q	R
Saze	26	27	28	29
Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s’¹	2795	2087	2201	2087
300 s'¹	1357	1001	1047	998
600 s’¹	834	618	647	615
1000 s'¹	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
•7. Sypná viskozita Pa.s při smykových rychlostech:
100 s^_1	2236	2253	2236	2279
300 s’¹	1073	1078	1073	1090
600 s^-1	660	663	666	677
1000 s^_1	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

Způsob výroby polymerních 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 polymerní 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 polymerními kompozicemi A a B. Data uvedená v tabulce 4 rovněž ukazují, že polymerní kompozice L, M a N podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují nižší sypnou viskozitu při specifikovaných rychlostech tření v porovnání s odpovídající kontrolní polymerní kompozicí

K. Polymerní kompozice I a J podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu vykazují nižší sypnou viskozitu při specifikovaných rychlostech tření v porovnání s •7.

odpovídájícími, kontrolními polymerními kompozicemi A a B. Dá se předpokládat, že dosažení viskozit, které vykazují polymerní 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 polymerních kompozicích A resp. B.

Vyšší zlepšených index tečení taveniny je další známkou zpracovatelských vlastností kompozice obsahující směs sazí a roztaveného polymeru a je tedy další požadovanou vlastností v případech, kdy je žádána lepší zpracovatelnost. Údaje uvedené v tabulce 4 jasně • φ 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 polymerními 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 polymerními kompozicemi T, V a U, obsahujícími saze z příkladů 31, 33 a 32. Údaje shrnuté v tabulce 4 ukazují, že polymemí kompozice obsahující saze z příkladu 26 vykazuje vyšší viskozitu a přibližně odpovídající index tečení taveniny ve srovnání s polymemí kompozicí obsahující saze ‘jz. 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 polymerních kompozic A a B. Údaje uvedené v tabulce 4 rovněž naznačují, že polymerní kompozice L, M a N podle vynálezu obsahující saze podle vynálezu mají koeficienty absorpce srovnatelné s koeficientem absorpce kontrolní polymerní kompozice K.

Příklady 56 až 77

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

Polymerní kompozice AA, BB, CC, DD, EE, FE, GG, HH, II, JJ, KK, LL, MM, NN, 00, PP, QQ, RR, SS, TT, UU a VV 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 polymerních kompozic. Polymerní kompozice CC, DD, EE, FF, GG, HH, II a JJ byly polymerními kompozicemi podle vynálezu,/ které obsahovaly pecní saze podle vynalezu z příkladů 3 až 10, přičemž polymerní kompozice AA a BB jsou odpovídajícími kontrolními kompozicemi obsahujícími pecní saze z příkladů 1 a 2. Polymerní kompozice LL, MM a NN byly rovněž polymerními kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze z příkladů 12, 13 a 14, přičemž polymerní kompozice KK je odpovídající kontrolní kompozicí obsahující pecní saze z příkladu 10. Polymerní kompozice 00, PP, QQ a RR byly polymerními kompozicemi podle vynálezu obsahujícími pecní saze podle vynálezu z příkladů 26 až 29, přičemž • ···· · · · · · · · · • · · · · · · ···· ·· ··· ·· ·· · polymerní kompozice SS, TT, VV resp. UU jsou odpovídajícími kontrolními kompozicemi obsahujícími pecní saze z příkladů 30 až 33.

Polymerní kompozice AA až VV se připravily následujícím způsobem.

Polymerní kompozice se připravily v plastifikátoru 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 60 ot./min a navážená množství polymeru a sazí se dávkovala skrze násypný žlab v průběhu 30 sekund. Pěchovací píst, který se zatížil závažím 10 000 kg, pěchoval přísady dolů, do plastifikátoru. Po roztavení se závaží a násypka odstranily. Rychlost rotoru se nastavila na 60 ot./min, přítlačný píst Brabender se posunul níže a sloučenina se míchala pět minut. Po uplynutí této doby se sloučenina odstranila a protáhla dvakrát dvojválcem. Výsledné fólie se nařezaly na malé vzorky pro testování CMA.

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

• · ·

Tabulka 5

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

Saze = saze z příkladu číslo

Tabulka 5 (pokračování)

Příklad číslo	61	62	63	64	65
Polymer kompozice	FE	GG	HH	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

• ·

Tabulka 5 (pokračování)

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

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

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

Příklady 78 a 79

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

• ·

Polymerní kompozice W a X podle vynálezu byly připraveny zabudováním sazí vyrobených v příkladu 7 v koncentraci vyšší než 35 hm. % do polymerní 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 polymerních kompozicích a vlastnosti těchto kompozic, které se stanovily pomocí zde popsaných postupů.

Tabulka 6

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

Pro libovolné dvě polymerní kompozice, které se liší pouze hmotnostním zastoupením sazí, je dalším srovnávacím mechanizmem pro porovnání zpracovatelských vlastností polymerních kompozic porovnání toku taveniny jednotlivých polymerních kompozic nebo alternativně viskozit jednotlivých polymerních kompozic, které jsou • · · · · · · 9999 99 999 99 99 9 vystaveny stejné rychlosti tření. Dá se předpokládat, že polymerní 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 r

uvedeno, vyšší hodnoty indexu proudění taveniny charakterizují polymerní kompozici, kterou lze snadněji zpracovávat. Takže obrázek 4 jasně ukazuje, že polymerní 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.

• · « ·· 44 4

Podobně obrázek 5 znázorňuje sypnou viskozitu při rychlosti tření 100 s^-1 polymerních 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^_1kontrolních polymerních kompozic A a B. Takže obrázek 5 jasně ukazuje, že polymerní kompozice G, W a X podle vynálezu obsahují saze v koncentraci, která přesahuje možnou koncentraci zabudování sazí do kontrolních polymerních kompozic A a B, a vykazují v podstatě stejnou nebo nižší sypnou viskozitu.

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

1. Saze vyznačené tím, že mají I₂No. 65 až 95 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm.

2. Saze podle nároku 1, v y z tím, že I₂No. dosahuje 73 až 94 mg/g.

3. Saze podle nároku 2, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 85 až 93 mg/g.

4. Saze podle nároku 1, vyznačené tím, že primární velikost částic je menší nebo rovna 19 nm.

5. Saze podle nároku 2, vyznačené tím, že primární velikost částic je menší nebo rovna 19 nm.

6. Saze podle nároku 3, tím, že primární velikost rovna 19 nm.

vyznačené částic je menší nebo ·· ·· • · · · • · · • »*· t · ·*·· «· • ·· ·· ·Φ·* ·· · · · · · • · · · · · • · · · ··· · • · · · · ··· ·· ·· ·

7. Saze vyznačené tím, že mají I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm.

8. Saze podle nároku 7, vyznačené tím, že primární velikost částic je menší nebo rovna 19 nm.

9. Saze vyznačené tím, že mají I₂No. 65 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovno 102 cm³/100 g.

10. Saze podle nároku 9, vyznačené tím, že CDBP dosahuje 70 až 100 cm³/100 g.

11. Saze podle nároku 10, vyznačené tím, že CDBP dosahuje 80 až 95 cm³/100 g.

12. Saze podle nároku 9, vyznačené tím, že primární velikost částic je menší nebo rovna 19 nm.

13. Saze podle nároku 10, tím, že primární velikost rovna 19 nm.

14. Saze podle nároku 11, tím, že primární velikost rovna 19 nm.

15. Saze podle nároku 9, tím, že I₂No. dosahuje 73 až

16. Saze podle nároku 10, tím, že I₂No. dosahuje 73 až

17. Saze podle nároku 11, tím, že I₂No. dosahuje 73 až »7 r

18. Saze podle nároku 12, tím, že I₂No. dosahuje 73 až

19. Saze podle nároku 13, tím, že I₂No. dosahuje 73 až

20. Saze podle nároku 14, tím, že I₂No. dosahuje 73 až vyznačené částic je menší nebo vyznačené částic je menší nebo vyznačené 104 mg/g.

vyznačené 104 mg/g.

vyznačené

104 mg/g.

4 4

4 4 4 4 4 4

21. Saze podle nároku 15, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

22. Saze podle nároku 16, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

23. Saze podle nároku 17, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

24. Saze podle nároku 18, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

25. Saze podle nároku 19, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

*?

r

26. Saze podle nároku 20, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 75 až 99 mg/g.

27. Saze vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 50 až 70 mg/g a primární velikost částic je menší nebo rovna 25 nm.

• · · ft ·

28. Saze podle nároku 27, vyznačené tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm.

29. Saze podle nároku 27, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 55 až 65 mg/g.

30. Saze podle nároku 28, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 55 až 65 mg/g.

31. Saze vyznačené tím, že

I₂No. dosahuje 50 až 85 mg/g a primární velikost částic

je menší nebo rovna 25 nm; a CDBP cm³ /100 g. menší nebo rovno 96 32. Saze podle nároku 31, v y z n a č e n é tím, že I₂No. dosahuje 55 až 80 V 7 mg/g. 33. Saze podle nároku 31, v y z n a č e n é tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm. 34. Saze podle nároku 31, v y z n a č e n é tím, že CDBP dosahuje 50 až 96 cm³/100 g·

• · • · ··· ··· ·· • · · · ♦ · » · · ··· · • · · · · · · ···· ·· ··· ·· ·· ·

35. Saze podle nároku 32, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 60 až 78 mg/g.

36. Saze podle nároku 33, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 60 až 78 mg/g.

37. Saze podle nároku 34, vyznačené tím, že I₂No. dosahuje 60 až 78 mg/g.

38. Saze podle nároku 32, vyznačené tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm.

39. Saze podle nároku 34, vyznačené tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm.

V.

40. Saze podle nároku 35, vyznačené tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm.

41. Saze podle nároku 37, vyznačené tím, že primární velikost částic je větší než 20 nm až 25 nm.

42. Saze podle nároku 33, vyznačené tím, že CDBP dosahuje 50 až 96 m³/100 g.

43. Polymerní kompozice, vyznačená tím, že obsahuje polymer a saze mající I₂No. 65 až 95 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm.

44. Polymerní kompozice, vyznačená tím, že obsahuje polymer a saze mající I₂No. 100 až 112 mg/g a primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm.

45. Polymerní kompozice, vyznačená

tím, že obsahuje polymer a saze mající I₂No. 65 až 112 mg/g ; primární velikost částic menší nebo rovnu 20 nm; a CDBP menší nebo rovnu 102 cm³/100 g 46. Polymerní kompozice, v y z n a č e n á tím, že obsahuje polymer a saze mající I₂No. 50 až 70 mg/g 25 nm. a primární velikost částic menší nebo rovnu

47. tím,. 85 mg/g 25 nm; a

Polymerní kompozice, vyznačená že obsahuje polymer a saze mající I₂No. 50 až ; primární velikost částic menší nebo rovnu CDBP menší nebo rovno 96 cm³/100 g.

85 48. Polymerní kompozice podle nároku 43, v y - značená tím, že - obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru. 49. Polymerní kompozice podle nároku 44, v y - značená tím, že obsahuj e 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru. 50. Polymerní kompozice podle nároku 45, v y - značená tím, že obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru. 51. Polymerní kompozice podle nároku 46, v y - značená*/ tím, že obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních 'dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru. 52. Polymerní kompozice podle ; nároku 47, v y - značená tím, že obsahuje 0,5 až 300 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů

polymeru.

• » · · · · · · · · • · · ··· · · · * ··· · · · · · ··· · • · · · · · · ······ · · · » ♦ ·· ·

53. Polymerní kompozice podle nároku 48, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

54. Polymerní kompozice podle nároku 49, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

55. Polymerní kompozice podle nároku 50, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

56. Polymerní kompozice podle nároku 51, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

z

57. Polymerní kompozice podle nároku 52, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů polymeru.

58. Polymerní kompozice podle nároku 53, vyznačená tím, že obsahuje 0,5 až 80

63. Polymerní značená polyethylen.

hmotnostních dílů polymeru.

59. Polymerní značená hmotnostních dílů polymeru.

60. Polymerní značená hmotnostních dílů polymeru.

61. Polymerní značená hmotnostních dílů polymeru.

62. Polymerní značená hmotnostních dílů polymeru.

87 • · • · · · · · hmotnostních • · · ··· ·· dílů sazí na 100 kompozice podle nároku 54, vy — tím, že obsahuje 0,5 až 80 sazí na 100 hmotnostních dílů kompozice podle nároku 55, vy — tím, že obsahuje 0,5 až 80 sazí na 100 hmotnostních dílů kompozice podle nároku 56, vy — tím, že obsahuje 0,5 až 80 sazí na 100 hmotnostních dílů kompozice podle nároku 57, v y - tím, že obsahuje 0,5 až 80 sazí na 100 hmotnostních dílů kompozice podle nároku 43, vy-

tím, že zmíněným polymerem je

64. Polymerní kompozice podle nároku 44, vyznačená tím, že zmíněným polymerem je polyethylen.

65. Polymerní kompozice podle nároku 45, vyznačená tím, že zmíněným polymerem je polyethylen.

66. Polymerní kompozice podle nároku 46, vyznačená tím, že zmíněným polymerem je polyethylen.

67. Polymerní kompozice podle nároku 47, vyznačená tím, že zmíněným polymerem je polyethylen.