DEP0037426MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 28. September 1950 Bekanntgemacht am 16. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Ofenruß, nach dem der einen p_H-Wert über η aufweisende Ruß, vorzugsweise vor, während oder nach seiner Umwandlung in Perlruß, innig mit einem Strom sauerstoffhaltigen Gases bei einer Temperatur unter 650⁰ so lange in Berührung gebracht wird, bis sein Pj₁-Wert auf einen Wert zwischen 7 und 2,9 gesunken ist. Ziel und Zweck des Verfahrens ist, harten Perlruß mit niedrigem, im sauren Bereich liegendem p_H-Wert zu erzeugen, der beim Einarbeiten in zu vulkanisierende Natur- oder Kunstkautschukmischungen die Vulkanisation nicht vorzeitig auslöst.

Zur Zeit der ersten Verwendung von Ruß in Gummi wurde fast aller Ruß nach dem sogenannten Kanalverfahren hergestellt, bei dem Erdgas unter ungenügender Luftzufuhr mit rußender Flamme verbrennt, die eine hin- und hergehende Metallschiene berührt, von der der angesetzte Ruß laufend abgestreift wird. Dieser Kanalruß weist einen niedrigen p_H-Wert auf und läßt sich leicht zu Rußperlen verdichten, die sich durch gute mechanische Festigkeit auszeichnen, die es gestattet, den Perlruß lose in Tankwagen zu befördern, ohne daß die Kügelchen wieder zerfallen. Kanalruß läßt sich überdies leicht Kautschukmischungen ein-

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verleiben, ohne die Vulkanisation unerwünscht vorzeitig auszulösen.

Dieses Kanalrußverfahren arbeitet aber verhältnismäßig unwirtschaftlich, da die Ausbeute an Ruß, bezogen auf den Kohlenstoffgehalt des Ausgangsmaterials, nur wenige Prozente beträgt, und bald konnte die gesteigerte Nachfrage nach Ruß. durch Kanalruß allein nicht mehr befriedigt werden. In den letzten 30 Jahren erfuhr daher ein Verfahren zur Herstellung von Ruß weite Verbreitung, das die Verwendung gasförmiger und/oder flüssiger Kohlenwasserstoffe gestattet und mit dem es möglich wurde, große Mengen von Ruß mit hohen Ausbeuten zu erzeugen. Dieser neuartige Ruß wird im allgemeinen als Ofenruß bezeichnet. Während einige seiner Eigenschaften die des Kanalrußes für manche Verwendungszwecke übertreffen, sind die Ofenruße für andere Verwendungszwecke aber etwas geringwertiger. Die hauptsächlichenNachteile sind eine kurze Inkubationszeit (d. h. unerwünscht vorzeitige Auslösung der; Vulkanisation während oder nach dem Einarbeiten in Kautschukmischungen = Moony scorch time), schwierige Verdichtung zu Perlruß und die Weichheit der dabei erzielten Kügelchen. Es ist aber wichtig, daß die Inkubationszeit ausreichend lang ist, um alle mechanischen Verfahrensschritte der Herstellung der Kautschukmischung vor Einsetzen der Vulkanisation zu gestatten. Ofenruß wird als Ruß definiert,- der durch thermisches Zersetzen und/oder teilweises Verbrennen von Kohlenwasserstoffen in einer reduzierenden Atmosphäre Von Ofengasen, die Kohlenoxyde und Wasserstoff enthalten, hergestellt wird, im Gegensatz zu Kanalrußflammen, die in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre brennen. Ofenruß weist im allgemeinen einen basischen p_H-Wert über 7, Kanalruß dagegen einen saueren p_H-Wert, gewöhnlich unter 6, auf. Ofenruß ist gewöhnlich schwer zu Perlruß zu agglomerieren, wie im folgenden Abschnitt erklärt wird.

Was das Problem des Verdichtens bzw. der Herstellung von Kügelchen betrifft, so sind die Ofenrußkügelchen, die nach den gegenwärtigen Verfahren hergestellt werden können, so weich, daß es unmöglich ist, sie lose in Tankwagen zu befördern. Infolgedessen wird gegenwärtig Ofenruß von den Herstellern in 25-Pfund-Säcke verpackt und so verschickt. Es wurden zwar bereits Versuche angestellt, um Ofenrußkügelchen lose in Tankwagen zu verschicken, jedoch zerfielen die Kügelchen während der Beförderung und kamen an ihrem Bestimmungsort als mehr oder weniger feines Pulver an. Neben der Schwierigkeit, dieses pulverförmige Material zu handhaben, führt dieses Verhalten zu übermäßigem Staub, was einen allgemeinen Nachteil bei der Handhabung und Verwendung bedeutet. Die Verpackung des Ofenrußes in Papiersäcken setzt zwar das Stauben herab, steigert jedoch stark Gestehungs- und Transportkosten.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, Ofenruß so zu behandeln, daß seine Inkubationszeit verlängert und die Härte der Kügelchen erhöht wird, so daß diese lose verschickt und gehandhabt werden können. Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird der Ruß entweder locker oder in Kügelchenform einem Strom oxydierenden Gases ausgesetzt, um ihn in gewissem Ausmaß einer kontrollierten Oxydation zu unterwerfen, ohne daß ein merklicher Verlust an Rußsubstanz durch die Verbrennung verursacht wird.

In der Zeichnung ist schematisch eine Anlage dargestellt, die sich zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet.

Mit ι ist eine Rußverdichtungstrommel oder -vorrichtung bezeichnet. Sie weist Verschlußdeckel 2 auf und ist mit Walzen 3 versehen, die auf einer Welle 4 sitzen. Zum Drehen der Trommel wird die Welle durch den Motor 6 in Rotation versetzt. Die Zuführung des Materials (flockiger Ofenruß) erfolgt vom Vorratsbehälter 7 über die Leitung 8 und die Schleuse 9 in die Trommel 1. Das behandelte Material (Perlruß) wird von der Trommel durch die Leitung 11 und die Schleuse 12 in den Sammelbehälter 13 geleitet. Die Frischluft wird aus der Leitung 14 durch die Pumpe 61 angesaugt und durch die Leitung 17 und den Erhitzer 18 in die Trommel 1 eingeblasen. Die Ventile 19 und 21 in der Leitung 17 können abwechselnd betätigt werden, um die Luft unter Umgehung des Erhitzers von der Pumpe 16 durch die Leitung 22 in den Ozonisator 23 und von dort durch die Leitung 24 zurück in die Leitung 17 und in die Trommel 1 strömen zu lassen. In den Leitungen 22 und 24 sind Ventile 26 und 27 vorgesehen, die den Strom der Luft durch den Ozonisator 23 regeln. Die sauerstoffverarmte Luft bzw. das Gas wird aus der Trommel 1 durch die Leitung 28 entfernt und kann durch das Ventil 29 in die Atmosphäre ausströmen. Gewünschtenf alls kann ein Teil davon durch das Ventil 32 und die Rückführungsleitung 31 in die Frischluftzuführungsleitung 14 zurückgeleitet werden.

Wirkungsweise

Nach der Zeichnung ist die Anlage sowohl mit einem Ozonisator als auch mit einem Ofen und mit entsprechenden Ventilen und Leitungen ausgerüstet, um die Anwendung des einen wie des anderen Verfahrens zu ermöglichen. Es läßt sich erkennen, daß die Anlage so geschaltet und betrieben werden kann, daß sie ganz mit einem ozonisierten Strom oder mit einem erhitzten, sauerstoffhaltigen Strom arbeitet.

Nach der Erfindung wird der Ofenruß entweder als lockere Flocken oder in Form von Kügelchen gesteuerten, oxydierenden Bedingungen ausgesetzt, was zu einer geringen Oxydation zu Kohlendioxyd zu- 110 j sammen mit dem gewünschten Ausmaß von Kügelchen- " härtung, p_H-Wert-Herabsetzung und Inkubationszeitverlängerung führt. Besteht die Beschickung aus in Kügelchenform vorliegendem Ruß, so hat die Drehtrommel ι nur die Aufgabe, innigen Kontakt zwischen dem durchströmenden oxydierenden Gas und den in entgegengesetzter Richtung fließenden Kügelchen herzustellen. Diese Drehtrommel kann mit Mitteln, beispielsweise sich nach innen erstreckenden Schaufeln, versehen sein, um das Rühren der Kügelchen zu steigern und dadurch einen innigeren Kontakt mit den Gasen sicherzustellen.

In der Abänderungsform, in der das oxydierende Gas erhitzte Luft mit normalem oder herabgesetztem Sauerstoffgehalt ist, wird die Luft von der Außen- 12J atmosphäre durch einen Lufteinlaß aufgenommen und

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mit genügend sauerstofferschöpftem Rücklaufgas gemischt, um den Sauerstoffgehalt wie gewünscht einzustellen. Diese Mischung wird durch eine Heizvorrichtung geblasen, in der sie auf die gewünschte Temperatur gebracht und von der sie in die Rührtrommel eingeleitet wird.

Bei gewissen Arten der Vorrichtung, in der Über-

. tragung und Verteilung der Wärme gut sind, ist es möglich, unverdünnte Luft als oxydierendes Gas ohne

ίο übermäßige Verbrennung des Kohlenstoffs zu verwenden, während es bei anderen Ausführungsformen der Vorrichtung manchmal wünschenswert sein kann, Luft mit herabgesetztem Sauerstoffgehalt zur Anwendung zu bringen. Ein gutes Verfahren zur Herab-Setzung des Sauerstoffgehalts der Luft auf das gewünschte Ausmaß besteht darin, das sauerstofferschöpfte oder -verarmte Gas durch die Leitung 31 zurückzuführen und in das System nur so viel Frischluft einzubringen, als notwendig ist, um ein Gas von gewünschtem Sauerstoffgehalt zu erhalten.

Während das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung von Luft mit normalem oder herabgesetztem Sauerstoffgehalt in einem Temperaturbereich von 205 bis 650⁰ arbeitet, ist der bevorzugte Temperaturbereich 343 bis 538⁰. Die Behandlungszeitdauer, die Temperatur und der Sauerstoffgehalt des Behandlungsgases sind voneinander abhängig. Im allgemeinen wächst die Behandlungswirkung bei einer gegebenen Zeitdauer mit steigenden Temperaturen. In dem genannten Temperaturbereich und bei einer Behandlungszeit von 1 Stunde ist es möglich, eine p_H-Wert-Herabsetzung um 4 bis 5 Einheiten bei einem Verlust an Kohlenstoff durch Oxydation von nicht mehr als 2% zu erhalten. In einer wirksamen Vorrichtung ist der Verlust an Ruß nur eine Funktion des Endzustandes der Oxydation der Oberfläche und nicht der Temperaturhöhe oder der Sauerstoffkonzentration. Jedoch steigern weniger wirksame Vorrichtungen diesen Verlust.

Obwohl es möglich ist, mit unverdünnter Luft bei diesen erhöhten Temperaturen zu arbeiten, kann das Ausmaß des durch Oxydation verlorenen Kohlenstoffs, besonders bei höheren Temperaturen, beachtlich werden. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, bei diesen erhöhten Temperaturen mit verdünnter Luft zu arbeiten, die einen Sauerstoffgehalt zwischen 2,5 und 5°/₀ hat, was durch Rückführen des sauerstofferschöpften oder -verarmten Gases und Einführen von so viel Frischluft erfolgt, daß der Sauerstoffgehalt auf den vorbestimmten Wert eingestellt wird. Die Menge des frischen Gases ist im allgemeinen, verglichen mit der Menge des zurückgeführten Gases, gering, und die zum Erwärmen des neuen Gases auf die gewünschte Temperatur notwendige Wärmemenge ist ebenfalls klein.

Statt der Verwendung von in Kügelchenform vorliegendem Ruß als Ausgangsmaterial kann auch roher, flockiger Ruß verwendet werden. In diesem Fall ist die Rührtrommel eine übliche Vorrichtung zur Herstellung von Kügelchen. Beim Arbeiten mit rohem Ruß erfolgt die Überführung in die Form von Kügelchen und die oxydierende Behandlung in einer einzigen Vorrichtung. Wo es die Bedingungen erlauben, ist dies, wegen der Größe der entbehrlichen Anlageteile, die bevorzugte Art zu arbeiten.

Die Zeit, die der in die Rührtrommel eingeführte Ofenruß in Berührung mit dem oxydierenden Gas bleibt, ändert sich etwas mit dem Zustand des Ausgangsmaterials und mit den angewendeten Temperaturen. Im Bereich von 370 bis 426⁰ und bei Verwendung eines Gases mit einem Sauerstoffgehalt von 2,5 bis 10 % kann die gewünschte Behandlung in über ι Stunde zustande gebracht werden.

Statt bei erhöhten Temperaturen mit Luft als oxydierendem Gas zu arbeiten, kann nach der Erfindung reine Luft durch einen Ozonisator geschickt und als ozonisierte Luft in die Rührtrommel bei der Temperatur eingeführt werden, die sie gerade hat. Im allgemeinen liegt diese Temperatur bei der Atmosphärentemperatur oder etwas darüber, vermutlich zwischen 26 und 38⁰. Der Ozonisator kann eine übliche Vorrichtung mit Hochfrequenzentladung sein, die zum Ozonisieren von Luft Verwendung findet.

Obwohl die gewünschte Behandlungswirkung manchmal als Herabsetzung des p_H-Wertes und manchmal als Härtung der Kügelchen bezeichnet wurde, ist es selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Ofenruß zur Herabsetzung des p_H-Wertes, Steigerung der Härte der Kügelchen, Er- s leichterung der Bildung von Kügelchen und zur Steigerung der Inkubationszeit dient. Es ist bekannt, daß ein hoher p_H-Wert charakteristisch für kurze Inkubationszeit und weiche Kügelchen ist. Infolgedessen zeigt der behandelte Ruß, wenn der p_H-Wert auf einen richtigen Wert durch dieses Verfahren eingestellt wird, die gewünschten Verbesserungen in anderen Eigenschaften. Im allgemeinen hat Ofenruß einen p_H-Wert zwischen 9 und 10, während Kanalruß einen p_H-Wert vonungefähr 3 bis 4 aufweist. Es wurde nun gefunden, daß, wenn eine ausreichende Oxydation des Rußes zur Herabsetzung des p_H-Wertes auf einen Wert unterhalb 7 bewirkt wird, der sich ergebende Ruß im allgemeinen annehmbare Eigenschaften hat. Jedoch ist es vorzuziehen, den Ruß derart zu behandeln, daß der p_H-Wert auf einen Wert unter 5,5 gesenkt wird.

Der genaue Vorgang, durch den die Oxydationsbehandlung die gewünschte Verbesserung der Ofenrußeigenschaften zustande bringt, ist nicht vollständig bekannt. Es ist möglich, daß die Sauerstoffbehandlung zu einer Bildung von Kohlensauerstoffkomplexen auf der Oberfläche führt, die zur gewünschten pH-Wert-Senkung führt.

Ofenruß wird im allgemeinen durch einen Ausdruck bezeichnet, der die durch den entsprechenden Ruß dem Gummi erteilten Eigenschaften angibt. Allgemein gesprochen sind die wichtigsten Ofenrußsorten: Ofenruß mit hohem Modul (HMF-Ruß), Ofenruß mit hohem Abriebwiderstand (HAF-Ruß),' halbverstärkender Ofenruß (SRF-Ruß) und thermische Rußsorten, wie Azethylenruß. Während die einzelnen Rußarten verschiedene Abweichungen in ihren Eigenschaften zeigen, haben sie, als Gruppe genommen, die gleichen allgemeinen Eigenschaften eines hohen p_H-Wertes, kurzer Inkubationszeit und der Schwierigkeit, sie zusammenzuballen oder Kügelchen daraus herzustellen.

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Als Vertreter der Ofenrußsorten wurden zur Ausführung besonderer Versuche ein Ofenruß mit hohem Modul (HMF-Ruß) und ein Ofenruß mit hohem Abriebwiderstand (HAF-Ruß) gewählt. Diese Rußsorten haben im allgemeinen die durch die folgende Analyse angegebenen Eigenschaften und Kennzeichen:

Teilchendurchmesser im Mittel

in ταμ

Oberfläche, bestimmt nach der

N₂-Adsorptionsmethode

flüchtige Bestandteile in °/₀ ... Ölabsorption (steife Paste) in

cm³/g

Farbe

Mineralölfarbversuch*)

Jodzahl in mg/g

DPG-Zahl ,

Säurezahl in mg K O H/g

Benetzungswärme in cal/g

Asche

Dichte, bestimmt nach der-

Heliummethode

Acetonmethode

HMF-Ruß Ph 9,7

51,0

39,5 1,13

1,25 114

94 41,0

4,2 23,3 0,64 0,118

i,95 1,806

HAF-Ruß Ph 9,i

34,5

82,4 1,13

1,20 174

IM. 91,2

ii,3

24,0

1,71 0,156

• 1,98

i,8o8

*) Beschrieben in »Industrial Carbon« von C. L. Mantell, 2. Auflage, 1946, S. 392, Test Nr.. 121.

Zur Erläuterung wurden Versuche mit diesen zwei Rußsorten in lockerer und in Kügelchenform angestellt. Da Ofenrußsorten insgesamt die gleichen allgemeinen Eigenschaften haben, dürfte es unnötig sein, die Beschreibung zu verlängern, um Versuche mit jeder bekannten Ofenrußsorte darzulegen. Es hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Ofenrußarten erfolgreich arbeitet.

Versuche

Die im folgenden beschriebenen Versuche wurden mit Proben von lockeren und in Kügelchenform vorliegenden HMF- und HAF-Rußarten durchgeführt.

Die Oxydationen der Versuche 1 und 10 wurden in einem rotierenden Glaszylinder ausgeführt, in den ein Strom oxydierenden Gases längs der Mittelachse eingeführt wurde. Der Zylinder war mit einem Rührkäfig ausgerüstet, um innigste Berührung zwischen dem Gas und dem Ruß sicherzustellen. Die gewählte Temperatur wurde durch geeignete Regelung aufrechterhalten.

Die p_H-Werte wurden durch einen Normalversuch wie folgt bestimmt: 1 g Ruß wurde in 25 cm³ Wasser eingebracht, 15 Minuten gekocht und dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, worauf das Wasser dekantiert und der p_H-Wert des verbleibenden Schlamms mit einem Beckmann-p_H-Messer gemessen wurde.

Leider ist kein befriedigendes mechanisches Untersuchungsverfahren zur. Durchführung einer quantitativen Messung der Härte der Kügelchen bekannt, um genau den Widerstand solcher Kügelchen gegen Abnutzung bei den während der eigentlichen Handhabung auftretenden Stößen zu messen. Das beste Verfahren, das auch hier benutzt wurde, um die Härte festzustellen, besteht darin, ein Kügelchen in die Handfläche zu nehmen und mit dem Finger darauf einen Druck auszuüben. Bei einiger Erfahrung mit Ruß läßt sich damit leicht die relative Härte der Kügelchen feststellen.

Ein anderes Härteprüfverfahren besteht darin, einige Kügelchen in einen Metallbehälter zu legen und auf das Geräusch zu achten, das beim Schütteln des Behälters entsteht.

Versuch ι

	Behandlungs	Behand-	Ph	Härte
Probe	temperatur	lungszeit
	("C)	(Minuten)
Blind				weich
versuch	332	60	9,1	weich +
I	338	30	9,3	weich +
2	343	2	6,8	weich +
3	416	90	7.0-	hart —
4	420	60	5,6	hart —
5	448	75	6,2	hart —
6	448	60	7,7	weich
7	449	30	4,4	hart
8	449	120 .	4,9	hart
9	450	90	5,6	hart
IO	522-	25	6,4	hart
II	553	16

Probe	Ph	Inkubationszeit (Minuten)
Unbehandelte HMF- Kügelchen Behandelte HMF- Kügelchen Nr. 1 Behandelte HAF- Kügelchen Nr. 2 Kanalrußprobe	8 bis 10 5,i 2,9 3 bis 5	I8,5 28 bis 29 43 30

Es wurden einige Versuchsreihen mit in Kügelchenform vorliegendem HMF-Ruß in der obenbeschriebenen Vorrichtung und bei den aufgeführten Temperaturen durchgeführt, wobei mit Ausnahme des Kontrollversuches, in dem Stickstoff Verwendung fand, als oxydierendes Gas Luft angewendet wurde. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt. Das erste Versuchsergebnis zeigte einen p_H-Wert zwischen 9 und 10 und weiche Kügelchen. Die Bezeichnungen in der Spalte »Härte« geben die relative Härte der Kügelchen an.

Versuch 2

Es wurde die Inkubationszeit (Moony scorch time) von unbehandelten HMF-Kügelchen, behandelten HMF-Kügelchen, HAF-Kügelchen und Kanalruß untersucht mit folgenden Ergebnissen:

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Versuch 3 _: .

Die Wirkung der Oxydationszeit auf den p_H-Wert von in Kügelchenform vorliegendem HME-Ruß wurde bei den Temperaturen 400 und 435° untersucht. Diese Versuche ergaben, daß die stärkste p_H-Wert-Herabsetzung bei diesen Temperaturen während der ersten Stunde auftritt. · ■

	Zeit	Ph	4000	435°
IO	(Minuten)	9.3 -	9.3
	, O	8,6	' 7.0
	15	7,6 '	6,1
	30 '	7.6	5,6
15	45	7.2	4,3
	,. 60	6,8	3.5
	.90 . .

Versuch 4
20

Bei Versuchen mit in Kügelchenform vorliegendem HMF- und HAF-Ruß hatte sich herausgestellt, daß es schwierig ist, die gewünschte p_H-Wert-Herabsetzung ohne übermäßigen Abbrand des Rußes bei Verwendung unverdünnter Luft zu erzielen. Bei den Versuchen fand unverdünnte Luft mit lockerem HMF-Ruß und' stickstoffverdünnte Luft mit dem angegebenen' Sauerstoffgehalt und den angegebenen Rußsorten Verwendung, wobei die Behandlungszeit ι Stunde betrug. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: ' .

Lockerer HMF-Ruß	Ph .
bei Verwendung von Luft
., °c	8,9
Unbehandelt ;	7,7
222	7,6
236	7,4
300	7,1
320	6,7
353	5.6
372^	4.6
:-'■·.■ :376 . .	3,3
. . .... 400	3,1
■ 442 .. .	3.3
.· 493	3,5
·..·.■■ . 560

	In Kügelchenform vorliegender	Ph
	HMF-Ruß,
	Sauerstoffgehalt des Gases io°/0
	°C	9.3
55		.8,7
	Unbehandelt	7,7 '
	296 . . . ..	6,2
	342	5.4
	385 .	4.7
60	393	4,0
	403	4,3
	425 ' -
	437

In Kügelchenform vorliegender

HAF-Rüß,
Sauerstoffgehalt des Gases 2,5 °/₀

-. ⁰C ■·'■■'"■..■

Unbehandelt

353
380
400
410
437

Ph

9,9 7.2

5,5 4,8 4,6

Diese Zahlen zeigen, daß bis zu 425⁰ die p_H-Wert-Herabsetzung mit zunehmenden Behandlungstemperaturen steigt. Die Änderung des p_H-Wertes bei Änderung der Temperatur war am größten im Bereich von 370 bis 425 °.

' Versuch 5

Das Ausmaß des während des Behandlungsvorgangs verbrannten Rußes wurde durch Bestimmen der bei der Behandlung auftretenden Menge CO₂ festgestellt. Dies erfolgte dadurch, daß man das CO₂ aus dem zugeführten Gas entfernte und die Menge des CO₂ ·■' im Abgas bestimmte. Bei einer Behandlungszeit von ι Stunde zeigten sich folgende Ergebnisse: ■

Lockerer HMF-Ruß • °c. .	Molprozent CO2
236	0,01
261	0,03
337 '''	0,06
362	: 0,38
377/	". O.48
408	1,36

In Kügelchenform vorliegender

HMF-Ruß

⁰C

Molprozent CO₂

In Kügelchenform vorliegender HAF-Ruß

310
344

365

404
425

Molprozent CO₂

0,25

o,37 0,58 1,35 3,48

^: Diese Zahlen zeigen, daß die CO₂-Bilduhg stark zwischen 37ound 425° wächst. Dies entspricht dem Bereich maximaler Änderung des p_H-Wertes bei

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Temperaturänderungen. Verglichen mit. den Zahlen

■ des Versuches 4 zeigen diese Zahlen, daß eine p_H-Wert-Senkung um fünf Einheiten bei Verlust von weniger als ι % Kohlenstoff sowohl bei lockerem als auch bei in Kügelchenform vorliegendem Ruß erzielt werden kann und daß der p_H-Wert des in Kügelchenform vorliegenden HAF-Rußes entsprechend bei einem Verlust von weniger als 2% Kohlenstoff gesenkt werden kann.

Da der Kohlenstoffverlust durch die Menge des entwickelten CO₂ gemessen wurde, ist er keine An-

; gäbe für den Gewichtsverlust der Probe, da, wie bekannt, der Sauerstoff sich bis zu einem gewissen Ausmaß mit dem verbleibenden Kohlenstoff verbindet und teilweise oder vollständig den vom Kohlenstoffverlust herrührenden Gewichtsverlust ausgleicht.

Versuch 6

Proben von in Kügelchenform vorliegendem HMF- und HAF-Ruß wurden bei Atmosphärentemperatur mit Luft behandelt, die durch eine elektrische Semicoronaentladung geleitet worden war. Die zu untersuchende Probe, wurde: innerhalb eines aufrecht stehenden Glasrohres untergebracht,. das. eine, gefrittete .Scheibe im unteren Ende aufwies, auf der die Probe auflag und durch die die behandelte Luft eingeblasen wurde ..' ' ... . . .

Das Entladungsrohr war derart gebaut, daß sieh eine Semicoronaentladung ergab, wobei das Hauptreaktionsprodukt beim Durchströmen der Luft· Ozon war.

Die Proben wurden mit einem bestimmten Volumen ozonisierter Luft behandelt, worauf der p_H-Wert bestimmt wurde. Die folgenden Daten zeigen das Verhältnis zwischen p_H-Wert-Änderung und Volumen der ozonisierten Luft, mit der die Proben behandelt wurden. Es wurden Proben von 30 bis 35 g verwendet.

Da die Oberfläche von HMF-Ruß ηη m² pro Gramm beträgt und die von HAF-Ruß 37,3, enthält die folgende Tabelle eine Spalte, die für HAF-Proben die. Luftmenge für eine Gesamtoberfläche zeigt, die der von HMF-Proben entspricht. .

Probe HMF-Ruß	. PH ■	Volumteile ozonisierter Luft	Probe HAF-Ruß	Volumteile ozonisierter Luft für eine der HMF-Probe entsprechende Oberfläche
Volumteile ozonisierter Luft	9.5 ,·	5,0	Ph	—
2,5'	8,7	7,5	9-4	■ —
5.0	8,0	10,0	8,8	4,8
, 7,5	7,3	15,0	8,6	. 7,3
• 8,75	6,7	20,0	7.6	9,7
10,0	5,3	25,0	6,8	12,1
■ 12,5	4,3	30,0	5.7	!4,5
15.0	3,6	35.0	4.6	16,9
17.5	3,3	40,0	3.8	19,4
20,0	3.2		3,5
24,0 .. . ■ .

Versuch 7 _;

Die Härte der Kügelchen jeder Probe aus Versuch 6 wurde untersucht, und es stellte sich heraus, daß sich eine bestimmte Steigerung der Härte beim Abfallen des p_H-Wertes unter einen Wert von 7 ergab.

Versuch 8

Die Oberflächen von fünf Proben der behandelten , Kügelchen aus Versuch 6, die einen p_H-Wert von 7,7 bis 3,5 hatten, wurden durch die Stickstoffabsorptionsmethode bestimmt. Es stellte sich heraus, daß keine bemerkenswerte Änderung der Oberfläche durch die Behandlung entstand.

Versuch 9

Scorchzeitversuche wurden bei einer der behandelten Proben und der entsprechenden unbehandelten Probe von Versuch 6 durchgeführt. Es stellte sich heraus, daß die Scorchzeit (Inkubationszeit) durch die Behandlung um mindestens 28°/₀ gesteigert wurde. .....

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Versuch 10

Zur Untersuchung der Einarbeitungseigenschaften des nach dem erfindüngsgemäßen Oxydationsverfahren behandelten Ofenrußes wurden Proben von Ruß, der vorher mit 10 % Sauerstoff enthaltender Luft bei den unten angeführten Temperaturen und Zeiträumen behandelt worden war, in folgendem Mischungsrezept bestimmt:

Smoked Sheets 100,0

Ruß 50,0

Zinkoxyd . 4,0

Asphalt 6,0

Schwefel 2,5

Mercaptobenzthiazol 0,5

technische Stearinsäure 3,0

Phenyl-/?-naphthylamin 1,5

Die verschiedenen in der umstehenden Tabelle aufgezeigten physikalischen Versuche wurden mit folgenden Ergebnissen durchgeführt:

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Oxydation bei 26⁰

	0C	Minuten	Ph	Vulkanisations	300 °/o Mnrlnl	Zerreiß	Auspreß	Scorchzeit
Λΐΐΰ-				zeit bei 1470	XV-LvJ LJ, Ll 1	festigkeit	geschwindigkeit	bei 121°
J- JLUUC	_	_	9,7	in Minuten	1580	in kg/cm2	bei go0 cm/min	in Minuten
I	308	90	6,8	20	1460	217,93	Ι46,Ο5	7,5
2	452	22	6,2	23	1430	182,78	151,13	14,5
3	447	60	5,8	24	1330	208,79	156,67	15,5
4	460	60	5,5	24	1370	207,39	153,67	16,5
5	448	90	4,9	25	1450	203,87	153,67	18,5
6	447	120	4,4	25	1380	210,90	151,13	17,0
7	447	240	3,o	26	1270	2OI,o6	148,59	19,5
8			29	191,21	151,13	25,5

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur oxydierenden Behandlung von einen p_H-Wert über 7 aufweisendem Ofenruß, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß innig mit einem Strom sauerstoffhaltigen Gases bei einer Temperatur unter 650° so lange in Berührung gebracht wird, bis sein p_H-Wert auf einen Wert zwischen 7 und 2,9 gesunken ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Rußes mit dem sauerstoffhaltigen Gas vor, während oder nach

   seiner Überführung in Perlruß vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einem 2,5 bis 10 Volumprozent Sauerstoff enthaltenden Gas bei einer Temperatur von 340 bis 540⁰ durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit ozonisierter Luft bei einer Temperatur unter 340°, vorzugsweise bei 26 bis 38°, durchgeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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