DE19847004A1 - Ruß - Google Patents

Abstract

Inversionsruß, der mit Siliciumdioxid beschichtet ist, wird hergestellt, indem man Siliciumdioxid auf dem in wäßriger Phase dispergierten Inversionsruß durch Umsetzung von Alkalisilikat mit Säure auffällt. DOLLAR A Der Ruß kann als Füllstoff in Gummimischungen für Reifen eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ruß, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung.

Es ist bekannt, Ruß in Wasser zu dispergieren, die Dispersion auf einen pH-Wert von mindestens 6, vorzugsweise 10 bis 11, einzustellen, bei einer Temperatur von mindestens 70°C Natriumsilikat zu hydrolysieren, um auf diese Weise Siliciumdioxid auf der Rußoberfläche abzulagern (EP-A 0 711 805).

Es ist weiterhin bekannt, eine Rußdispersion auf 90°C zu erwärmen, Natriumsilikatlösung über 4 Stunden einzufügen, einen pH-Wert von 5 bis 10 mit verdünnter Schwefelsäure und einer wäßrigen Lösung von Natronlauge einzustellen, um Siliciumdioxid auf der Rußoberfläche abzulagern (EP-A 0 711 805).

Es ist weiterhin bekannt, eine Rußdispersion auf 90°C zu erwärmen, Natriumsilikatlösung über 4 Stunden hinzuzufügen, einen pH-Wert von 5 bis 10 mit verdünnter Schwefelsäure und einer wäßrigen Lösung von Natronlauge einzustellen, um Siliciumdioxid auf der Rußoberfläche abzulagern. Anschließend wird der pH-Wert auf 6 eingestellt (EP-A 0 711 805).

Es ist weiterhin bekannt, Siliciumdioxid in einer wäßrigen Rußdispersion auf dem Ruß aufzufällen (EP-A 0 799 854).

Es ist weiterhin bekannt, Siliciumdioxid in einer wäßrigen Rußdispersion auf den Ruß aufzufällen (EP-A 0 799 867).

Gegenstand der Erfindung ist ein Inversionsruß, der mit 0,01 bis 40 Gew.-% Siliciumdioxid beschichtet ist.

Inversionsruße sind bekannt aus dem Dokument DE 195 21 565 A1. Das gesamte Dokument DE 195 21 565 A1 wird mit in die Offenbarung eingeschlossen. Der Ruß gemäß dem Dokument DE 195 21 565 A1 ist gekennzeichnet durch die folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten:
Furnaceruß mit CTAB-Werten zwichen 80 und 180 m/g und 24M4- DBP Absorption zwischen 80 und 140 ml/100 g, wobei für sein tanδ₀/tanδ₆₀-Verhältnis bei Einarbeitung in eine SSBR/BR- Gummimischung die Beziehung gilt

tanδ₀/tanδ₆₀ < 2,76 - 6,7 × 10^-3 × CTAB

und der tanδ₆₀-Wert stets niedriger ist als der Wert für ASTM-Ruße mit gleicher CTAB-Oberfläche und 24M4-DBP Absorption.

Als Inversionsruß kann weiterhin ein Ruß eingesetzt werden, der in der noch nicht veröffentlichen DE 198 16 025 beschrieben wird.

Dieser Inversionsruß ist durch die folgenden physikalisch­ chemischen Parameter gekennzeichnet:
Furnaceruß mit CTAB-Werten zwischen 20 und 180 m²/g und 24M4-DBP Absorption zwischen 60 und 140 ml/100 g mit einem Verhältnis tanδ₀/tanδ₆₀, welches bei Einarbeitung in eine SSBR/BR-Gummimischung der Beziehung

tanδ₀/tanδ₆₀ < 2,76 - 6,7 × 10^-3 × CTAB,

genügt, wobei der Wert von tanδ₆₀ stets niedriger ist als der Wert für ASTM-Ruße mit gleicher CTAB-Oberfläche und 24M4-DBP Absorption, wobei die Verteilungskurve der Partikelgrößen eine absolute Schiefe von weniger als 400000 nm³ aufweiset.

Dieser Ruß wird hergestellt, indem man in einem Rußreaktor, welcher längs der Reaktorachse eine Verbrennungszone enthält, durch Erzeugen eines Stromes heißen Abgases in der Verbrennungszone durch Verbrennen eines primären Rußrohstoffes in einem Sauerstoff enthaltenden Gas und Leiten des Abgases von der Verbrennungszone durch die Reaktionszone in die Abbruchzone, Einmischen eines sekundären Rußrohstoffes in das heiße Abgas in der Reaktionszone und Abstoppen der Rußbildung in der Abbruchzone durch Einsprühen von Wasser, wobei als primärer Rußrohstoff Öl, ein Öl/Erdgasgemisch oder Erdgas allein verwendet und die Verbrennung des primären Rußrohstoffes so geführt wird, daß sich Keime bilden und der sekundäre Rußrohstoff unmittelbar mit diesen Rußkeimen in Kontakt gebracht wird, wobei die Zufuhr von Verbrennungsluft, primären und sekundärem Rußrohstoff in der Weise erhöht wird, daß die resultierende absolute Schiefe der Partikelgrößenverteilungskurve des sich bildenden Rußes unter 400000 nm³ liegt.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen mit Siliciumdioxid beschichteten Inversionsrußes kann der Inversionsruß in einer wäßrigen Phase dispergiert beziehungsweise suspendiert werden, worauf die Auffällung von Siliciumdioxid wie folgt durchgeführt werden kann:
In einem Fällbehälter wird Wasser und die Rußsuspension vorgelegt und unter ständigem Rühren auf 40 bis 95°C aufgeheizt. Anschließend wird Alkalisilikat, vorzugsweise Natronwasserglas (Modul 3,3-3,5), mit einer Mineralsäure, vorzugsweise konzentrierte Schwefelsäure, bei Temperaturen zwischen 40 und 95, vorzugsweise 60 und 90°C, bei einem pH- Wert von 7-12 unter ständigem Rühren umgesetzt. Die Reaktionszeit beträgt bis zu 4 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten-2 Stunden. Nach Ablauf der Reaktionszeit wird mit Säure auf pH < 5 eingestellt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein Teil des Natronwasserglases zum Einstellen eines bestimmten pH-Wertes bereits in die Vorlage gegeben werden. Die Umsetzung von Natronwasserglas mit Schwefelsäure erfolgt durch kontinuierliches Dosieren beider Komponenten in den Fällbehälter unter Beibehalten des anfangs eingestellten pH-Wertes. Die gleichzeitige Zugabe wird bis zu 4 Stunden, vorzugswesie 30-90 Minuten fortgesetzt. Anschließend wird auf pH < 5 eingestellt, abfiltriert, gewaschen, getrocknet und gegebenenfalls vermahlen oder granuliert.

Eine weitere Variante der Aufarbeitung erfolgt durch gegebenenfalls Filtration, gegebenenfalls Waschung, Sprühtrocknung und gegebenenfalls Granulation.

Der erfindungsgemäße Ruß weist den folgenden Vorteil auf, daß er im Reifen eine Absenkung des Wertes für tanδ 60°C bewirkt. Das heißt, der Rollwiderstand des Reifens wird herabgesenkt.

Beispiele Beispiel 1

Als Ruß wird ein Ruß R1 gemäß DE 195 21 565 A1 eingesetzt.

Dieser Ruß ist durch die folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten gekennzeichnet:

Der Ruß wird in einer Konzentration von 30 Gew.-% in Wasser dispergiert beziehungsweise suspendiert.

In einem Fällbehälter wird Wasser und die Rußsuspension vorgelegt und unter ständigem Rühren auf 85°C aufgeheizt. Anschließend Natronwasserglas (Modul 3, 3) mit 50 Gew.-%iger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 85°C bei einer Alkalizahl vo 9 umgesetzt. Die Reaktionszeit beträgt 1,5 Stunden. Nach Ablauf der Reaktionszeit wird mit Säure auf pH 3 eingestellt. Der erhaltene mit Siliciumdioxid beschichtete Ruß wird abfiltriert, gewaschen, anschließend sprühgetrocknet.

Beispiel 2

Es wird ein Ruß R2 gemäß DE 198 16 025 eingesetzt.

Dieser Ruß R2 hat die folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten:

Die Auffällung von Siliciumdioxid wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt.

Claims (3)

1. Inversionsruß, dadurch gekennzeichnet, daß er mit 0,01 bis 40 Gew.-% Siliciumdioxid beschichtet ist.

2. Verfahren zur Herstellung des Rußes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Inversionsruß in wäßriger Phase dispergiert und Siliciumdioxid durch Umsetzung von Alkalisilikat mit Säure auffällt.

3. Verwendung des Rußes gemäß Anspruch 1 als Füllstoff in Gummimischungen vorzugsweise für Reifen.