HU214209B

HU214209B - Alacsony hamutartalmú kemencekorom és ilyen kormot tartalmazó készítmény

Info

Publication number: HU214209B
Application number: HU9500231A
Authority: HU
Inventors: Franck J. Hrach; Chung-Huei Shieh; William L. Sifleet; Daniel W. Weaver; Jay Zimmer
Original assignee: Cabot Corp.
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1998-01-28
Also published as: ES2126736T3; AU662707B2; EP0867478A1; EP0867478B1; WO1994014900A1; JPH08504868A; HU9500231D0; ATE233299T1; HK1015144A1; ATE176269T1; HUT71058A; CA2140900A1; SG78373A1; DE69332724D1; KR950703030A; KR100278341B1; HK1024926A1; SG49301A1; DE69332724T2; EP0674685B1

Abstract

(57) KIVONAT A találmány tárgyát új kőrmők és az azőkat tartalmazó kaűcsűk- ésműanyagkeverékek képezik. A kőrmőkat az jellemzi hőgy haműtartalműklegfeljebb 50 ppm, kéntartalműk legfeljebb 50 ppm, La méretüklegfeljebb 30·10–10 m, és LC méretük legfeljebb 30 10–10 m. Az újkőrmőkat tartalmazó kaűcsűk- és műanyagkeverékek erőátvitelikábelekben alkalmazva a kábel élettartamát meghősszabbítják. ŕ

Description

A találmány tárgya új, alacsony kén- és hamutartalmú, olaj alapú kemencekorom, amely különösen jól használható kábelek árnyékolására alkalmazott kaucsuk- és müany agkeverékekhez.

Az olaj alapú kemencekormokat általában kemence típusú reaktorban állítják elő oly módon, hogy egy szénhidrogén nyersanyagot forró égési gázokkal pirolizálnak; az így kapott égéstermékek szemcsés kormot tartalmaznak. Az olajkemencékben végzett koromgyártására sokféle módszer ismert, leírásuk megtalálható különböző - így például a 3922355 és a 2785964 számú - amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban. Egy további olajkemencés koromgyártási eljárást ismertet a 07/846644 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentés.

A kemencekoromgyártó reaktorok egyik - például a 3401020 és a 2785964 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban szereplő - típusa úgy működik, hogy a forró égési gázok előállítására a reaktor első zónájába egy, előnyösen szénhidrogénekből álló fűtőanyagot és egy oxidálószert, előnyösen levegőt injektálnak be. Továbbá egy szénhidrogén nyersanyagot is beinjektálnak gáz, gőz vagy folyadék alakjában az első zónába, ahol azután megkezdődik a szénhidrogén nyersanyag pirolízise. Ez esetben a pirolízis a szénhidrogén hőbomlását jelenti. A kapott égési gázkeverék, amelyben a pirolízis végbemegy, ezután belép a reakciózónába, ahol a koromképzési reakciók befejeződnek.

A kemencekoromgyártó reaktorok egy másik típusánál a forró égési gázok előállítására az első zónában egy folyékony vagy gáz alakú fűtőanyagot egy oxidálószerrel, előnyösen levegővel reagáltatnak. Az így kapott forró égési gázok az első zónából az áramlás irányában haladva belépnek a reakciózónába és a reaktornak a reakciózóna utáni részébe. A korom előállítására a forró égési gázok áramába az útvonal egy vagy több pontján egy szénhidrogén nyersanyagot injektálnak be. A szénhidrogén nyersanyag lehet folyadék, gáz vagy gőz, és megegyezhet a forró égési gázok előállítására használt fűtőanyaggal, vagy lehet attól eltérő. A szénhidrogén nyersanyag általában szénhidrogénekből álló olaj vagy földgáz, de a szakmában más nyersanyagok is ismertek, így például az acetilén. Az első (vagy égési) zóna és a reakciózóna elválasztható egymástól egy szűkülettel, vagyis egy olyan, csökkentett átmérőjű zónával, amelynek keresztmetszete mind az égési zóna, mind pedig a reakciózóna keresztmetszeténél kisebb. A nyersanyag a forró égési gázok útjába beinjektálható a csökkentett átmérőjű zóna előtt, ezen zóna után és/vagy magában ebben a zónában. Ilyen kemencekoromgyártó reaktorok általános ismertetése megtalálható a 28974 számú újraérvényesített amerikai egyesült államokbeli szabadalom és a 3922355 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírásában.

A fenti kétféle eljárás és reaktor - valamint más, általánosan ismert eljárások és reaktorok - esetén a fonó égési gázok hőmérséklete elég magas ahhoz, hogy a beléjük injektált szénhidrogén alapú nyersanyag pirolízise végbemenjen. Az egyik típusú, például a 3401020 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban szereplő reaktornál a nyersanyagot ugyanabba a zónába injektálják be egy vagy több ponton, amelyben az égési gázok képződnek. A reaktorok illetve eljárások másik típusánál a nyersanyagot az égési gázok képződése után injektálják be egy vagy több helyen. Minthogy a forró égési gázok árama mindkét reaktor-típusnál folyamatosan halad végig a reaktoron, a pirolízis folyamatosan megy végbe, amint a nyersanyag és a forró égési gázok keveréke a reakciózónán áthalad. A nyersanyag és a forró égési gázok keverékét a leírásban a továbbiakban „effluens-nek nevezzük. Az effluens annyi ideig tartózkodik a reaktor reakciózónájában, amennyi alkalmas körülmények között elegendő a korom kialakulásához. A „tartózkodási idő” kezdetét az az időpont jelenti, amikor a forró égési gázok először lépnek érintkezésbe a nyersanyaggal. Miután a kívánt tulajdonságokat mutató korom kialakult, az effluens hőmérsékletét csökkentik, hogy a pirolízist leállítsák. Ez a hőmérsékletcsökkentés bármely ismert módon megoldható, például úgy, hogy a gázáramba egy szórófejen keresztül hűtőfolyadékot fecskendeznek be. Amint a szakmában jártasak tudják, a pirolízist akkor kell leállítani, mikor a kívánt minőségű korom a reaktorban kialakult. Ennek időpontja például úgy határozható meg, hogy az effluensből mintát vesznek, és meghatározzák belőle a toluolos extraktumot. A toluolos extraktum mérésére az ASTM D1618-83 „Carbon Black Extractables - Toluene Discoloration” (Korom extrahálható részei - toluol-elszíneződés) szerinti módszer használatos. A lehűtést általában azon a ponton alkalmazzák, ahol az effluens toluolos extraktuma a reaktorban gyártandó koromtermék szempontjából elfogadható mértékűvé válik. Miután a pirolízist leállították, az effluenst a korom leválasztására és begyűjtésére általában egy zsákos porszűrőn vezetik át.

A kormok felhasználhatók mint pigmentek, töltőanyagok, erősítő anyagok és még sok egyéb célra. Széleskörűen használják a kormokat kaucsuk- és műanyagkeverékekben töltőanyagként és erősítő pigmentként. A kormok jellemzésére felhasználható tulajdonságok közé tartozik például a felület nagysága és kémiai tulajdonságai, továbbá az aggregátumok, a részecskék és krisztallitok méretei. A kormok analitikai tulajdonságait a szakmában ismert módszerekkel határozzuk meg; ilyenek például a cetil-trimetil-ammónium-bromid adszorpció (CTAB) és a dibutil-ftalát adszorpció (DBP) .

Sok egyéb területen - mint gumiabroncsok, tömlők, hevederek és műanyagok - kívül a kormok felhasználhatók olyan félvezető tulajdonságú (a továbbiakban: félvezető) keverékekben, amelyekből elektromos erőátviteli kábelek árnyékolását készítik. Az elektromos erőátviteli kábelek általában elektromosan vezetőképes huzalokból és az azokat körülvevő szigetelőanyagból állnak, amely meggátolja, hogy az elektromosság a környezetbe kilépjen. A félvezető árnyékolást a föld alatti erőátviteli kábelek élettartamának meghosszabbítására használják. Általában két árnyékoló réteget alkalmaznak: 1) a „vezeték-árnyékoló-!, amely a vezetőképes huzalokat veszi körül, és közvetlenül érintkezik a szigetelő réteg belső felületével, és 2) a „szigetelés-árnyékoló-t, amely a szigetelő réteg külső felületét veszi körül. Ezek az ámyé2

HU 214 209 Β kóló rétegek úgy hosszabbítják meg a kábelek élettartamát, hogy a szigetelésnek mind a külső, mind pedig a belső felületénél folytonos átmenetet képezve csökkentik a szigetelő rétegre ható feszültség-terhelést. Mindkét árnyékoló réteggel szembeni követelmény többek között a pontosan meghatározott vezetőképesség, alkalmas mechanikai tulaj donságok - mint például szakítószilárdság, szakadási nyúlás, sima felület - valamint a nagyfokú kémiai tisztaság. A félvezető árnyékoló anyagok egy polimer és valamilyen vezetőképes töltőanyag keverékéből állnak. A korom olyan vezetőképes töltőanyag, amely az ilyen alkalmazásnál fellépő összes követelményeknek a legjobban megfelel.

A föld alatti erőátviteli kábelek tönkremenésének egyik általános oka, hogy a kábel szigetelő rétegében úgynevezett „vízfák” („water trees”) alakulnak ki. Ennek egyik feltételezett oka az, hogy a kábelben víz és vízoldható ionok - például kén- és fémionok - vannak jelen. A kábelben fellépő szokásos feszültséggradiensek mellett ezek az ionos anyagok keresztülvándorolnak a szigetelő rétegen. Ha ezek a vízoldható, vezetőképes ionok a szigetelő rétegen át egy folyamatos útvonalat alakítanak ki, a kábel tönkremegy. A kábelek vizsgálata azt mutatta, hogy az ionos szennyezések - például kén, kalcium és hasonlók - koncentrációja a „vízfák-ban és a szigetelésnek a vezeték-árnyékolók mellett lévő részében nagyobb, mint a szigetelőanyag környező részeiben.

Ezeknek az ionos szennyezéseknek egyik lehetséges forrása a vezeték-árnyékoló keverékhez töltőanyagként használt korom.

A hosszú élettartamú föld alatti erőátviteli kábelek árnyékoló keverékeihez előnyösen olyan kormokat alkalmazunk, amelyek kevés ként és kationos szennyezőanyagot tartalmaznak. A kormoknak azt a különleges fajtáját, amelyet tiszta acetilénből állítanak elő - az úgynevezett acetilénkoromokat - tekintik a legalacsonyabb kén- és kationos szennyezőanyagtartalmú ipari standardnak (összehasonlító anyag). Az acetilénkoromok előállítására általában a kalcium-karbonátos és az acetiléngázos eljárást használják.

Az acetilénkormok kereskedelmi hozzáférhetősége azonban korlátozott, és a kereskedelemben kapható acetilénkoromok analitikai és felhasználási jellemzői általában szűk határok között mozognak. Továbbá az acetilénkoromok ára általában magasabb az olajkemencés eljárással előállított kormokénál.

Tehát a kereskedelemben beszerezhető kormok többségét az olajkemencés eljárással állítják elő, mert ez hatékonyan használja fel a nyersanyagokat, és széles körben változó analitikai és felhasználási jellemzőket mutató kormok előállítására alkalmas.

Amint a fentiekből látható, előnyös lenne olyan kormok előállítása az olajkemencés eljárás alkalmazásával, amelyeknek hamu- és kéntartalma hasonló vagy azonos az acetilénkormokéval, vagy kisebb annál. A találmány szerinti kemencekormokkal a fenti és egyéb - a leírásban és a példákban részletezett - célok is elérhetők.

Vizsgálataink során olyan új kemencekormokat állítottunk elő, amelyek legfeljebb 50 ppm hamut és legfeljebb 50 ppm ként tartalmaznak, és krisztallit-méreteik (L_a) és (L_c) 30xl0“'°m-nél nem nagyobbak. A találmány szerinti kormok előnyösen legfeljebb 30 ppm hamut és legfeljebb 30 ppm ként tartalmaznak, (L_a) méretük legfeljebb 30x10“'° és (L_c) méretük legfeljebb 30xl0“'°.m A találmány szerinti kormok még előnyösebben legfeljebb 10 ppm hamut és legfeljebb 10 ppm ként tartalmaznak, (L_a) méretük legfeljebb 30x10“'° m, és (L_c) méretük legfeljebb 30x10“'° m. A leírásban a „kemencekorom” kifejezés olyan kormot jelent, amelynek előállítása során szemcsés kormot tartalmazó égéstermékek előállítására egy szénhidrogén alapú nyersanyagot kemencés eljárás alkalmazásával, forró égési gázokkal pirolizálunk. A találmány szerinti új kormok a morfológiai és analitikai tulajdonságoknak bármely olyan kombinációját mutathatják, amely az olajkemencés eljárással kialakítható.

A találmány szerinti, huzalokhoz és kábelekhez alkalmazható kormok jellemzői a következők:

hamutartalom < 50 ppm; kéntartalom < 50 ppm;

L_a<30 xl0“'°m

L_c<30 xl0“'°m m²/g < CTAB < 135 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 170 cm³/100 g.

A találmány szerinti, huzalokhoz és kábelekhez alkalmazható kormok jellemzői előnyösen a következők: hamutartalom < 30 ppm; kéntartalom <30 ppm;

L_a<30 xl0“’°m

L_c<30 xl0“'°m m²/g < CTAB < 135 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 170 cm³/100 g.

A találmány szerinti, huzalokhoz és kábelekhez alkalmazható kormok jellemzői még előnyösebben a következők:

hamutartalom <10 ppm; kéntartalom <10 ppm;

L_a<30 xl0“'°m

L_c<30xl0“’°m m²/g < CTAB < 135 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 170 cm³/100 g.

A találmány szerinti, huzalokhoz és kábelekhez szintén előnyösen alkalmazható kormok jellemzői a következők:

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30 xl0“'°m

L_c<30xl0“'°m

120 m²/g < CTAB < 135 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 130 cm³/100 g.

A találmány szerinti, huzalokhoz és kábelekhez szintén előnyösen alkalmazható további kormok jellemzői a következők:

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben <10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30 xl0“^I0m

HU 214 209 Β

L_c<30 xl0 '°m m²/g < CTAB < 45 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 130 cm³/100 g.

A találmány további tárgyát képezik olyan új kaucsuk- és műanyagkeverékek, amelyek huzalokhoz és kábelekhez, vezetőképes gyártmányokhoz és egyéb célokra előnyösen alkalmazható kormokat tartalmaznak.

A találmány szerinti kormokat egy kemencekoromgyártó reaktorban állítjuk elő, amelynek van egy égési zónája, egy tranzíciós zónája és egy reakciózónája. A forró égési gázok áramába egy kormot eredményező nyersanyagot inj ektálunk be. A forró égési gázok és a nyersanyag így kapott keveréke áthalad a reakciózónán. A kormot eredményező nyersanyag pirolízisét a találmány szerinti korom kialakulása után a keverék hirtelen lehűtésével előnyösen egy hűtőfolyadék befecskendezésével - leállítjuk. A találmány szerinti új kormok előállítására szolgáló eljárást a későbbiekben részletesebben ismertetjük.

A kaucsukok és műanyagok, amelyekhez a találmány szerinti új kormok felhasználhatók, lehetnek természetes vagy mükaucsukok vagy műanyagok. 100 tömegrész kaucsukhoz vagy műanyaghoz 5-300 tömegrész, előnyösen 40-90 tömegrész korom használható.

A találmány szerinti új kormokkal együttesen alkalmazható kaucsukok és műanyagok közé tartozik a természetes kaucsuk, a mükaucsukok és származékaik, például a klórcsaucsuk; a körülbelül 10 és körülbelül 70 tömeg% közötti sztirolt és körülbelül 90 és körülbelül 30 tömeg% közötti butadiént tartalmazó kopolimerek, így például egy 19 tömegrész sztirolt és 81 tömegrész butadiént tartalmazó, egy 30 tömegrész sztirolt és 70 tömegrész butadiént tartalmazó, egy 43 tömegrész sztirolt és 57 tömegrész butadiént tartalmazó valamint egy 50 tömegrész sztirolt és 50 tömegrész butadiént tartalmazó kopolimer; konjugált diének polimeijei és kopolimeijei, mint például polibutadién, poliizoprén, polikloroprén; ezen konjugált diéneknek egy etiléncsoportot tartalmazó és velük kopolimerizálható monomerekkel - mint sztirol, metil-sztirol, klór-sztirol, akrilnitril, 2-vinil-piridin, 5-metil-2-vinil-piridin, 5-etil-2-vinil-piridin, 2-metil-5-vinil-piridin, alkilcsoporttal szubsztituált akrilátok, vinil-keton, metil-izopropenil-keton, metil-vinil-éter, ametilén-karbonsavak, ezek észterei és amidjai, így például akrilsav- és diakrilsavamid - képzett kopolimerjei; az etilénnek más a -olefinekkel, például propilénnel, 1-buténnel vagy 1-penténnel képzett kopolimerjei; különösen előnyösek azok az etilén-propilén-kopolimerek, amelyek 20 - 90 tömeg% etilént tartalmaznak, valamint azok, amelyek egy harmadik monomert - például diciklopentadiént, 1,4-hexadiént - vagy metilén-norbomént - is tartalmaznak. Előnyösen alkalmazhatók továbbá az olefin-alapú polimerek, mint például a polipropilén és a polietilén.

A találmány szerinti kormok egyik előnyös tulajdonsága, hogy igen jól használhatók erőátviteli kábelek árnyékoló keverékeinek készítéséhez, mert alacsony kénés hamutartalmuk révén minimálisra csökkentik a „vízfák” kialakulását a kábel szigetelőrétegében, és ezáltal a kábel élettartama meghosszabbodik.

A találmány szerinti kormok további előnye, hogy előállításuk olcsóbb, mint az acetilénkormoké, amelyekhez nyeranyagként acetilént kell használni.

A találmány további előnyeit az alábbi, részletesebb leírás tartalmazza.

Az 1. ábrán a találmány szerinti kormok gyártásához használható kemencekorom-reaktorok egyik típusának egy részlete látható keresztmetszetben.

Tehát a találmány tárgyát új kemencekormok képezik, amelyeknek jellemzői a következők:

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben <10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30xl0-'°m

L_c<30xl0-'°m

A huzalokhoz és kábelekhez használható kormok jellemzői a következők:

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben <10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30 xl0 ^lüm

L_c<30 xl0’°m m²/g < CTAB < 45 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 130 cm³/100 g.

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben <10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30 xl0^_1°m

L_c<30 xl0-'°m

120 m²/g < CTAB < 135 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 130 cm³/100 g.

hamutartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

kéntartalom < 50 ppm, előnyösen < 30 ppm, még előnyösebben < 10 ppm;

L_a<30 xlO-^lom

L_c<30xl0¹⁰m m²/g < CTAB < 45 m²/g; és

105 cm³/100 g < DBP < 130 cm³/100 g.

A találmány szerinti kormok előállíthatok egy moduláris, vagyis többfázisú kemencekorom-reaktorban. Az

1. ábrán látható egy olyan tipikus moduláris kemencekorom-reaktor metszete, amely a találmány szerinti kormok előállítására használható. Az ilyen kemencekoromreaktorok további részletes ismertetése megtalálható például a 3922355 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírásában valamint a 07/846644 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben.

A koromgyártó kemencék előnyösen olyan anyagokból és eljárásokkal készülnek, hogy a koromgyártási folyamatba kívülről bejutó hamu mennyisége minimális legyen.

HU 214 209 Β

A 07/846644 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentés egy olyan, kormok előállítására szolgáló eljárást ismertet, amely abból áll, hogy a reaktor másodlagos reakciózónájába egy, az elsődleges reakciózóna után található helyen egy oxidálószert tartalmazó áramot - például levegőt, oxigénben dúsított levegőt vagy szénhidrogén nyersanyagoknak levegővel képzett égéstermékeit - injektálnak be, hogy a másodlagos reakciózóna hőmérsékletének emelésével a felületet módosító reakciókat felgyorsítsák anélkül, hogy az elsődleges reakciózónában lejátszódó reakciókat megzavarnák.

Az eljárás alkalmazható bármely koromreaktorban, ahol az effluens hőmérséklete a másodlagos oxidálószert tartalmazó áram bevezetése előtt 980 °C (1800 °F) és 1480 °C (2700 °F) közötti. A másodlagos oxidálószert tartalmazó áram bármely ponton beinjektálható, amely az elsődleges reakciózóna és az effluensben lejátszódó reakciók befagyasztására szolgáló hűtés között helyezkedik el. Az oxidáló áramból annyit alkalmaznak, amennyi szükséges ahhoz, hogy az effluens hőmérsékletét minimális mértékben (AT_mj_n) megemelje. A hömérsékletemelkedés értéke a következőképpen függ az oxidáló áram bevezetése és a hűtés közötti tartózkodási időtől:

AT_min D 1598 °F - 6,20 t(ms); ahol ΔΤ_ηιιη > 43° C (110 °F) és t > 180 ms.

Az 1. ábrán egy, a találmány szerinti kormok gyártásához felhasználható kemencekorom-reaktor látható. Ez a 2 kemencekorom-reaktor tartalmaz egy 10 égető zónát

- amelynek van egy szűkülő átmérőjű 11 zónája -, egy 12 nyersanyagbevezető zónát és egy 18 reakciózónát. Látható, hogy a 10 égető zóna átmérője addig a pontig, ahol a szűkülő átmérőjű 11 zóna kezdődik, D-l, a 12 zóna átmérője D-2, a 18 zónáé pedig D-3. A 10 égető zóna hossza addig a pontig, ahol a szűkülő átmérőjű 11 zóna kezdődik, L-1; a szűkülő átmérőjű zóna hossza L-2; nyersanyagbevezető zóna hossza pedig L-3.

A találmány szerinti eljárás során a forró égési gázokat a 10 égető zónában úgy állíthatjuk elő, hogy egy folyékony vagy gáz alakú fűtőanyagot egy alkalmas oxidálószer - például levegő, oxigén vagy ezek keveréke

- áramával hozunk érintkezésbe. A forró első fázisú gázok előállítására a 10 égető zónában az oxidáló árammal érintkezésbe hozható fűtőanyag lehet bármely éghető gáz, gőz vagy folyadék, így például hidrogén, szénmonoxid, metán, acetilén, alkoholok, kerozin. Általában azonban előnyös, ha széntartalmú komponenseket, főleg szénhidrogéneket nagy mennyiségben tartalmazó fűtőanyagokat alkalmazunk. A levegő és a fűtőanyag aránya a választott fűtőanyagtól függően változik. Ha a találmány szerinti eljárásban a koromgyártáshoz földgázt használunk, akkor ez az arány körülbelül 10:1 és körülbelül 100:1 között változhat. A forró égési gázok képződésének elősegítésére az oxidálószer áramát előmelegíthetjük.

A forró gázáram a 10 és 11 zónából előrehalad a 12, majd a 18 zónába. A forró gázok áramlási irányát az ábrán nyíllal jeleztük. A koromképző 30 nyersanyagot a 32 ponton vezetjük be. Ez a pont a szűkülő átmérőjű 11 zónától F távolságra helyezkedik el. A példákban a koromképző 30 nyersanyagot a forró égési gázok áramának belsejébe behatoló sugarak alakjában injektáltuk be, hogy a forró égési gázok és a koromképző nyersanyag között nagy sebességű keveredés és nyírás jöjjön létre; így a nyersanyag gyorsan és tökéletesen elbomlik, és koromrészecskékké illetve aggregátumokká alakul.

Koromképző nyersanyagként alkalmas, tehát az adott reakciókörülmények között könnyen elpárolgó szénhidrogén nyersanyagok például a következők: olefinek mint etilén, propilén, butilén -; aromások - mint benzol, toluol, xilol -; egyes telített szénhidrogének; és egyéb, gőzzé alakított szénhidrogének, így például kerozinok, naftalinok, terpének, etilén-gyanták, kondenzáltgyűrüs aromások.

A koromképzö nyersanyag és a forró első fázisú gázok keveréke (az „effluens”) a 12 zónán áthaladva belép a 18 zónába. Az egyik példában a 62 másodlagos levegőt a 60 ponton injektáltuk be a 18 zónába. A 18 zóna kezdete és a 60 pont közötti távolságot az 1. ábrán „A”val jelöljük.

A 42 befagyasztási ponton elhelyezett 40 gyors lehűtés, vagyis az 50 hűtőfolyadék beinjektálása arra szolgál, hogy a találmány szerinti korom kialakulása után a koromképző nyersanyag pirolízisét leállítsuk. Azt, hogy pirolízis leállítására szolgáló gyors lehűtést hol helyezzük el, meghatározhatjuk például úgy, hogy megkeressük azt a pontot, ahol a találmány szerinti korom toluolos extraktuma egy elfogadható szintet ér el. A toluolos extraktum az ASTM Dl618-83 „Carbon Black Extractables - Toluene Discoloration” szerinti módszerrel mérhető. A 42 befagyasztási pontnak a 18 zóna kezdetétől mért Q távolsága a befagyasztási pont elhelyezésétől függően változik.

A találmány szerinti kormok előállításához hűtőfolyadékként használhatunk a szakmában ismert hűtőfolyadékokat, így többek között vizet is.

A forró égési gázok és a koromképző nyersanyag keverékének gyors lehűtése után a lehűlt gázok továbbhaladva hagyományos hűtő és elválasztó berendezésekbe lépnek be, ahol a kormot kinyeijük. A koromnak a gázáramból történő leválasztása könnyen megoldható a hagyományos eszközökkel, például egy lecsapó berendezés, ciklonos szeparátor vagy szürőzsák alkalmazásával. Az elválasztást adott esetben pelletizálás követheti, például egy nedves pelletizáló alkalmazásával. A találmány szerinti kormok előállításához pelletizáló folyadékként használhatunk például vizet.

Az általánosan ismert és használt koromképző nyersanyagok, hűtőfolyadékok és pelletizáló folyadékok bármelyikét használhatjuk a találmány szerinti kormok előállításához, azzal a feltétellel, hogy az így kapott korom hamutartalma nem haladja meg az 50 ppm-et, és azzal a további feltétellel, hogy a kapott korom kéntartalma nem haladja meg az 50 ppm-et.

Azt, hogy a találmány szerinti kormok előállításához használt koromképző nyersanyagban, hűtőfolyadékban és pelletizáló folyadékban mennyi hamu és kén lehet jelen, egy, a koromgyártási folyamatot végigkövető anyagmérleggel határozhatjuk meg. A koromgyártási folyamatba belépő anyagok: az égetési levegő, az elsőd5

HU 214 209 Β leges fűtőanyag, a nyersanyag, a hűtőfolyadék és - ha nedves pelletizálást alkalmazunk - a pelletizáló folyadék. Ha elsődleges fűtőanyagként földgázt használunk, ami sem ként, sem hamut nem tartalmaz, akkor csak a nyersanyagot, a hűtőfolyadékot és a pelletizáló folyadékot kell figyelembe venni. A koromgyártási folyamatból kilépő anyagok: a korom és az effluens gázok.

A korom elméleti hamu- és kéntartalma anyagmérleg segítségével a következőképen számítható ki:

(nyersanyag sebessége, kg/óra) x (nyersanyag hamutartalma, ppm) + (hűtőfolyadék sebessége, kg/óra) x (hűtőfolyadék hamutartalma, ppm) + (pelletizáló folyadék sebessége, kg/óra) x (pelletizáló folyadék hamutartalma, ppm)

Hamu, ppm =korom sebessége kg/óra (nyersanyag sebessége, kg/óra) x (nyersanyag kéntartalma, ppm) + (hűtőfolyadék sebessége, kg/óra) x (hűtőfolyadék kéntartalma, ppm) + (pelletizáló folyadék sebessége, kg/óra) x (pelletizáló folyadék kéntartalma, ppm)

Kén, ppm =korom sebessége, kg/óra

Tehát a találmány szerinti kormok előállításának feltétele:

-<50 ppm hamu korom sebessége, kg/óra

Ismert, hogy a nyersanyag kéntartalmának körülbelül 50%-a az effluens gázokkal lép ki a folyamatból, tehát a fenti módon számított kéntartalom az elméleti maximum. így a találmány szerinti kormok előállításához általában a következő feltételnek kell teljesülnie:

(nyersanyag sebessége, kg/óra) x (0,5) (nyersanyag kéntartalma, ppm) + (hűtőfolyadék sebessége, kg/óra) x (hűtőfolyadék kéntartalma, ppm) + (pelletizáló folyadék sebessége, kg/óra) x (pelletizáló folyadék kéntartalma, ppm) -< 50 ppm kén korom sebessége, kg/óra

A találmány szerinti kormok analitikai és fizikai tulajdonságainak mérésére az alábbi eljárásokat használtuk:

A cetil-trimetil-ammónium-bromid adszorpciót (CTAB) az ASTM D3765-85, dibutil-ffalát adszorpciót (DBP) az ASTM D3493-86 szerinti módon határoztuk meg.

A hamu- és kéntartalom valamint az L_a és L_ckrisztallitméretek meghatározását a későbbiekben leírt módszerekkel végeztük.

Elsőként a hamutartalom meghatározását ismertetjük.

A hamutartalom %-os értékét a koromon végzett fémanalízis eredményeiből számítottuk ki. A hamutartalmat a következő elemek oxidjaiból tartalmazott mennyiség összegeként definiáljuk: alumínium, bárium, kalcium, króm, vas, magnézium, nikkel, szilícium, stroncium, vanádium, cink, kálium és nátrium. Ahhoz, hogy a hamutartalmat a fémanalízis eredményeiből számíthassuk, feltételezendő, hogy a fémek a hamuban oxidjaik alakjában vannak jelen, és hogy a hamu csak ezt a 13 mért elemet tartalmazza számottevő koncentrációban. A hamutartalmat úgy számítjuk ki, hogy a mért elemek oxidjainak mennyiségét összegezzük. Az egyes oxidok mennyiségét a következőképpen számítjuk:

Na₂O, ppm = (Na, ppm) x (a Na₂O molekulatömege) / 2 x (a Na atomtömege)

AI2O3, ppm = (Al, ppm) x (az A1₂C>3 molekulatömege) / 2 x (az Al atomtömege)

Cr₂O₃, ppm = (Cr, ppm) x (a Cr₂C>3 molekulatömege) / 2 x (a Cr atomtömege)

MgO, ppm = (Mg, ppm) x (a MgO molekulatömege) / (a Mg atomtömege)

SrO, ppm = (Sr, ppm) x (a SrO molekulatömege) / (a Sr atomtömege)

NiO, ppm = (Ni, ppm) x (a NiO molekulatömege) / (a Ni atomtömege)

BaO, ppm = (Ba, ppm) x (a BaO molekulatömege) / (a Ba atomtömege)

Fe₂O3, ppm = (Fe, ppm) x (az Fe₂O3 molekulatömege) / 2 x (az Fe atomtömege)

CaO, ppm = (Ca, ppm) x (a CaO molekulatömege) / (a Ca atomtömege)

SiO₂, ppm = (Si, ppm) x (a SiO₂ molekulatömege) / (a Si atomtömege)

V₂O₅, ppm = (V, ppm) x (az V₂O5 molekulatömege) / 2 x (az V atomtömege)

ZnO, ppm = (Zn, ppm) x (a ZnO molekulatömege) / (a Zn atomtömege)

K₂O, ppm = (K, ppm) x (a K₂O molekulatömege) / 2 x (a K atomtömege)

Az egyes elemek mennyiségét (ppm-ben) a korom elemanalízisével, ICP és atomabszorpciós (AAS) spektrofotometriás eljárás alkalmazásával határoztuk meg. Az analízis abból áll, hogy egy korommintát elhamvasztunk, majd megömlesztjük, feloldjuk, és az oldatot spektrofotometriás módszerrel elemezzük. Az eredményeket a korom tömegére vonatkoztatva számítjuk. Az elemzés a kationok atomabszorpciós és atomemissziós spektrumán alapul.

Az alábbi felszereléseket és vegyszereket használtuk:

1) analitikai mérleg - leolvasási pontossága 0,1 mg

2) 50 ml-es platinatégely fedővel

3) tokos kemence (Blue M, #E-514A, gyártó: Blue M, Blue Island, IL)

4) exszikkátor

5) körülbelül 46 cm magasságú laboratóriumi állvány, acélrúd négyszögletes alaplappal körülbelül 75 mm átmérőjű szűrőkarika vasból szorítódió a szűrőkarikához kvarczománccal bevont háromszög, oldalhossza körülbelül 50 mm

HU 214 209 Β

Meker-égő platinavégű tégelyfogó

6) 100,0 ml-es polipropilén mérőlombikok

7) ICP spektrométer, gyártó: INSTRUMENTS, SA., JY-38 Sequential Scanning High Resolution Spectrometer (soros letapogatású, nagy felbontású spektrométer) és egy H-20 külső monokromátor

8) atomabszorpciós (AAS) spektrométer gyártó: PERKIN ELMER, Model 603, két elemes (Na-K), vájtkatód lámpás sugárforrás

9) ionmentesített víz (18 Mohm)

10) ömlesztőszer: lítium-tetraborát (L12B4O7)

BAKER #4503-01 Flux Grade (ömlesztőszer minőség) „BAKER ANALYZED” reagens

11) 36,5-38,0%-os sósav (HC1) - analitikai tisztaságú BAKER No.9535-03 „BAKER ANALYZED

12) salétromsav, (HNO3) - koncentrációja 69,0-710%, BAKER #9601.03 „BAKER ANALYZED” reagens

13) ICP fém standardok (összehasonlító minták) az ICP és az AAS kalibrálásához - ezek nagy tisztaságú, stabil, 5%-os salétromsavban jól oldható készítmények.

Beszerzési forrás: SPEX industries of N.J.

A fenti felszerelések és vegyszerek alkalmazásával az alábbi eljárást követtük. A mintákat egyenként készítettük, vakpróbát nem végeztünk.

I. A tisztított és szárított platinatégelyeket a következőképpen készítettük elő:

1. A platinatégelyeket (fülke alatt) sósavban 15 percig főztük, majd

2. ionmentesített vízzel leöblítettük, szárítószekrényben megszárítottuk, és exszikkátorban lehütöttük (a műveletekhez tégely fogót alkalmaztunk, hogy a kezelő ujjairól ne juthasson nátrium-szennyezés a tégelyekre).

II. A minta bemérése:

Lemértük a tégelyt, feljegyeztük a tömegét, majd 2/3-áig megtöltöttük korommal, és meghatároztuk a korom tömegét.

III. A tégelyeket hideg tokos kemencébe behelyeztük, majd 55O°C-ra hevítettük. A mintákat körülbelül 16 órán (egy éjszakán) át vagy addig hagytuk a tokos kemencében, míg a korom elhamvadása befejeződött.

IV. A mintákat exszikkátorban lehütöttük, és a hamu tömegének meghatározására ismét lemértük.

V. Minden tégelyhez 1,0 g lítium-tetraborátot adtunk, és azt összekevertük a minta hamujával (adott esetben a lítium-tetraborátot üres tégelybe mértük be).

VI. A platinatégelyeket platina tégelyfedővel lefedtük, beletettük az állványra szerelt szűrőkarikán elhelyezett háromszögbe, és az égővel (fülke alatt) hevíteni kezdtük. Az ömlesztőszer és a hamu keverékét 850 °C-on összeolvasztottuk, majd az így kapott keveréket körülbelül 30 percig, vagy addig tartottuk 1000 °C-os hőmérsékleten, míg a hamu az ömledékben fel nem oldódott. Az olvadékot a keverés és feloldódás elősegítésére időnként megrázogattuk.

VII. Az ömledéket a feloldódás elősegítésére körkörösen végigfolyattuk a forró tégely falán, hogy azt vékony rétegben bevonja. Ezután a tégelyt gyorsan belemerítettük egy vízzel telt tartályba olyan mélységig, hogy a víz szintje elétje a tégelyben lévő olvadék szintjét. A hirtelen lehűtés hatására az ömledék összetöredezett, ez megkönnyítette a feloldását.

VIII. A hideg tégelybe az ömledék feloldására 40 ml 5%-os salétromsav-oldatot öntöttünk, és adott esetben az oldást melegítéssel és egy kicsi mágneses keverővei segítettük elő.

IX. Az ömledék feloldása után a tégely tartalmát egy savval tisztára mosott 100,0 ml-es műanyag mérőlombikba öntöttük. (Ahol belső ICP standardként 10 μ g/ml berilliumot használtunk, ott a lombik tartalmához 2,0 ml 500 ng/ml koncentrációjú berillium-oldatot adtunk hozzá). Ezután a lombikot a 100 ml-es jelig 5%-os salétromsav-oldattal feltöltöttük.

Az ICP-t a megfelelő eljárásokkal kalibráltuk, az elemek egymást zavaró hatását ellenőriztük. Az elemzés egyszerűsítésére több elemet tartalmazó standardokat használtunk. A kalibrálást és rekalibrálást az ICP számítógépe végzi. Minden elemet négy standard között osztottunk meg az alábbi koncentráció-határok között (pg/ml):

Al	0-50	Mg	0-250	V 0-20
Ba	0-250	Mn	0-20	Zn 0-20
Ca	0-250	Ni	0-20	Zr0-20
Cr	0-20	Si	0-50
Cu	0-20	Sr	0-250
Fe	0-50	Ti	0-20

A standardoknak a mintákhoz való rendelése mátrixillesztéssel történt.

Az AAS-t egyedi standardokkal kalibráltuk, minden esetben egy elemzés-sorozatot végeztünk. A standardok káliumot és nátriumot tartalmazó oldatokból álltak, amelyekhez 1 tömeg% lítium-tetraborátot és 5 térfogat% salétromsavat adtunk.

K-Na	K-Na
standard			standard
száma	1	0,00 pg/ml	száma	5	5,0 pg/m
	2	0,50 „		6	10 „
	3	1,0 „		7	25 „
	4	2,5 „

A fémek első csoportját az ICP-n vizsgáltuk. Az ICPhez kapcsolt számítógép a minták tömege, a hígítások és a térfogatok alapján elvégzi a számításokat. Az eredményeket az elemeknek a korom tömegére vonatkoztatott %-ában kapjuk meg. A standardok és a minták mátrix-illesztése estén korrekció nem szükséges.

A nátrium és kálium meghatározását az AAS-sel végeztük, az eredményeketpg'ml-benkaptuk meg. A standardok és a minták mátrix-illesztése estén korrekció itt sem szükséges. Az eredményeket a következőképpen számítottuk át:

HU 214 209 Β (AAS /zg/ml)-( 100,0 ml) mg/g korom = a minta tömege (g)

A hamutartalom %-os értékének kiszámítása:

(a hamu tömege [g]) ( 100) hamu tömeg% =a koromminta tömege (g)

Az ICP eredményeket 1 ;íg/g, a kálium-nátrium eredményeket 0,1 pg/'g pontossággal adjuk meg. Az ICP használatakor az elemzés pontosságának növelésére belső standardként berilliumot alkalmaztunk.

A korom összes kéntartalmának meghatározására energiadiszperzív röntgenfluoreszcens spektrofotometriás eljárást alkalmaztunk. Ehhez az alábbi eszközöket és vegyszereket használtuk:

1. analitikai mérleg - leolvasási pontossága 0,1 mg

2. SPEX Mixer/Mill Model 8000 - golyósmalom

3. SPEX 13 mm Die Set (13 mm átmérőjű sajtoló szerszám) két 13 mm-es fényezett acél bélyeggel (Model 3613)

4. CÁR VER hidraulikus prés - kapacitása legalább 12 tonna

5. röntgenfluoreszcens spektrométer; RIGAKU Model 3070, ródium végablakkal ellátott röntgencső, számítógépes adatfeldolgozás

6. egyszer használatos bemérő/keverő edény polisztirolból CHEMPLEX katalógusszám 1133 - 75 mm x 26 mm átmérő

7. 8 mm-es őrlőgolyók, CHEMPLEX katalógusszám 1208

8. 1/2 g-os bórsav tabletták-spektrográfíai minőség, CHEMPLEX katalógusszám 750, keverési, őrlési és pasztillázási segédanyag

9. 2,5 cm-es, négyzet alapú műanyagdobozok

10. bárium-szulfát por „Certified Reagent”, FISCHER SCIENTIFIC CO. katalógusszám B-68

11. SpectroBlend

CHEMPLEX katalógusszám B-68

12. címkeszalag a minták felcímkézéséhez

13. 2,5 cm szélességű ragasztószalag a bemérő/keverő edény fedelének lezárásához

0,25 (+/-0,0010) g mintát bemértünk a két őrlőgolyót és két 1/2 g-os bórsav tablettát tartalmazó, felcímkézett bemérő/keverő edénybe. Az edényhez olyan címkét készítettünk, hogy azt később át lehessen tenni a műanyagdobozra. Az edény fedelét a szivárgás megakadályozására ragasztószalaggal zártuk le.

Ezután az edény tartalmát 15 percig kevertük a SPEX golyósmalomban, majd az őrlőgolyókat eltávolítottuk, az edény tartalmát beletöltöttük a 13 mm-es sajtoló szerszámba, és 9000 kg záróerővel körülbelül 20 másodpercig sajtoltuk. Az így kapott pasztillát azután áttettük a felcímkézett müanyagdobozba, ügyelve arra, hogy a pasztilla homlokfelületeit meg ne karcoljuk.

A röntgenberendezés jellemzői a következők:

P-10 detektorgáz héliumatmoszféra ródium végablakkal ellátott röntgencső, 40 KV, milliamper

Elemkód: S 05; Csoport: CB-S (RIGAKU System)

S Ka germániumkristály hullámhossz - 110,700 fok háttérkorrekciós hullámhossz - 109, 700 fok számlálási időtartam: 50 másodperc 10 mm-es mintatartó - 15 mm-es diafragma A korrigált intenzitásnak a kén tömeg% függvényében történő ábrázolásához egy 2 standardból álló kalibrációs táblázatot használtunk. Az előzetesen égetésesgravimetrás módszerrel elemzett kormokból álló standardok a következők voltak:

CBS1 = 0,001% kén

CBS2 = 0,84% kén

CBSR = referencia-standard (a update kalibráció) (10,0000 g bárium-szulfát +1,0000 SpectroBlend - ezt 15-20 percig keverjük, majd a keverék egy részéből pasztillát készítünk)

Megjegyzés: ezt a referencia-standardot azért készítettük bárium-szulfátból, hogy a minta-pasztilla többszöri felhasználása során a kén illékonyságából adódó problémákat elkerüljük.

A mintákat megvizsgáltuk, kéntartalmukat a korom tömegére vonatkoztatott %-ban a spektrométer számítógépe adta meg. Az eredményeket 1 ppm pontossággal közöljük; a módszer standard deviációja 16,4 ppm.

Az L_a és L_c krisztallitméreteket a korom röntgenelemzésével határoztuk meg. A kristálydiffrakciós röntgenképből az alábbi három alapvető kristályosodási paraméter határozható meg:

1) d rácssíktávolság: a szénatom-rétegek- amelyek a grafitos vagy turbosztratikus szénben nagyjából párhuzamosan és egymástól azonos távolságban helyezkednek el áltagos távolsága angströmben;

2) L_c: a krisztallitok átlagos mérete mérete -KE¹⁰m-ben a C-irányban, vagyis az egymásra rakódott szénatom-rétegek magassága;

3) L_a: a krisztallitok átlagos mérete mérete -IO¹⁰m-ben az A-irányban, vagyis az átlagos átmérő.

A kristálydiffrakciós röntgenképet az alábbi eljárással határoztuk meg:

A korommintát szárítószekrényben körülbelül 1 órán át 125 °C-on szárítottuk. Egy vízszintes goniométerhez (lapszögmérő) készített, nyitott tartályos sajtolószerszám-matricát körülbelül 1/4 hüvelyk (3,65 cm) magasságig megtöltöttünk a szárított mintával. A kormot a matricában egy sárgaréz rúd körkörös mozgatásával összetörtük, majd spatulával fellazítottuk. A törést és fellazítást még egyszer megismételtük.

Ezután a koromnak körülbelül a felét eltávolítottuk a matricából, a maradékot pedig 7 tonna záróerővel sajtoltuk. A kisajtolt pasztillát azután eltávolítottuk a pasztillatartóból.

A pasztilla diffrakciós röntgenképét egy szokásosan használt, 40 KV-os, 35 milliamperes vörösréz röntgencsövet tartalmazó por-diffrakciós berendezéssel vettük fel. Ehhez 8° és 72° 20 (beesési) szög között egy léptető-letapogató (step-scan control) rendszert alkalmaztunk, 0,05 °-os lépcsőkkel és 3 másodperces számlálási időközökkel.

HU 214 209 Β

A digitalizált nyers adatokat egy VAX számítógéprendszerbe továbbítottuk, amely ezekből meghatározta a d rácssíktávolságot valamint az L_a és L_c értékeket. Ugyanilyen eljárással elemeztünk egy IRB 6 korommintát, mint összehasonlító standardot.

A példákban szereplő kaucsuk- és műanyagkeverékek vizsgálatára az alábbi módszereket alkalmaztuk.

A keverékek olvadékfolyási indexét (MFI) az ASTM Dl238-89 számú szabvány szerinti módon mértük.

A keverékek fajlagos térfogati ellenállását a következőképpen határozzuk meg: Egy minta faj lagos térfogati ellenállását (VR) úgy kapjuk meg, hogy elektromos ellenállását (R) szorozzuk a keresztmetszetével (A), és osztjuk az effektív hosszával (L), amint az alábbi egyenlet mutatja:

VR = R· A/L

Az elektromos ellenállást a következőképpen mérjük: Egy extrudált szalagból 152 mm (6 hüvelyk) hosszúságú és 37 mm (1,5 hüvelyk) szélességű mintákat vágunk ki. Mindegyik keverékből két mintát kell kivágni oly módon, hogy hosszuk az extrudálási irányba essék. A minták végére mindkét oldalon egy-egy 13 mm (0,5 hüvelyk) szélességű csíkot festünk fel ezüst festékkel (ez esetünkben DAG#416 az Acheson Dispersions cégtől, Port Húron Michigan). A csíkkal 13 mm-es mélységig bevonjuk a minta alsó és felső felületét valamint az oldalfalait. Miután a festék megszáradt, alkalmas mérőeszközökkel megmérjük a minták szélességét, vastagságát és a festett területek közötti távolságot. Ezután a mintákat egy 127 mm (5 hüvelyk) x 410 mm (16 hüvelyk) méretű polikarbonát lemezre helyezzük oly módon, hogy festett végeik lelógjanak a lemezről. Három mintát helyezünk el úgy, hogy közöttük legalább 6,3 mm (0,25 hüvelyk) hely maradjon. A minták tetejére ráteszünk egy másik, ugyanolyan méretű polikarbonát lemezt. A két polikarbonát lemezt megfelelő eszközökkel egymáshoz rögzítjük. A minták kilógó végeire alul-felül egy-egy 6,3 mm (0,25 hüvelyk) *12,7 mm (0,5 hüvelyk) méretű sárgaréz alátétlemezt helyezünk, és ezekhez a lemezekhez a végükön krokodilcsipesszel felszerelt huzalokat csatlakoztatunk. Az elektromos ellenállást digitális multiméterrel mérjük [(erre a célra a United Systems Corp., (Dayton, Ohio) Digitec Hl0-2120 készülékét használtuk]. Az elektromos ellenállás mértékegysége az ohm, míg az A és az L mértékegysége cm² illetve cm, tehát a fajlagos térfogati ellenállást (ohm-cm)-ben kapjuk meg.

Az alábbi példák a találmány előnyeinek további illusztrálására szolgálnak, annak oltalmi körét nem befolyásolják.

1-2. Példa

A példákhoz a találmány szerinti új kormokat a fentiekben leírt és az 1. ábrán látható reaktorban állítottuk elő. A reakciókörülményeket és a reaktor geometriai elrendezését a 3. táblázatban soroljuk fel. Az égetési reakcióhoz fűtőanyagként földgázt használtunk, amit körülbelül 25 °C-os (77 °F) hőmérsékleten tápláltunk be a reaktorba. Folyékony nyersanyagként a példákban egy, a kereskedelemben beszerezhető szénhidrogén-keveréket használtunk, ezeknek jellemzőit az alábbi 1. táblázatban soroljuk fel.

1. táblázat

Nyersanyag

hidrogén/szén arány	1,03
hidrogén (tömeg%)	8,00
szén (tömeg%)	92,4
kén (ppm)	<20
hamu (ppm)	6
API sűrűség 15,6/15,6 °C
(60/60 °F [ASTM D-287]	10,4
BMCI (viszk.-sűr.)	85

Hűtőfolyadékként mindegyik példában vizet használtunk, ennek hamu- és kéntartalma a 2. táblázatban látható. Ugyanezt a folyadékot használtuk a pelletizáláshoz is a 2. példában.

táblázat

A hűtő- és pelletizáló folyadék hamu- és kéntartalma

	Folyadék
hamu (ppm )	3
kén (ppm)	<0,3

A reakciókörülmények és a reaktor geometriai elrendezésének adatai alábbi a 3. táblázatban láthatók.

3. táblázat

Kormok

D-l, m	1. példa 0,52	2. példa 0,52
D-2, m	0,315	0,315
D-3, m	1,14	1,14
L-l, m	0,69	0,69
L-2, m	0,30	0,30
L-3, m	0,30	0,30
F, m	0,15	0,15
A, m	na*	5,03
Q, m	27,4	27,4
Olaj injektálás helye (az 1. ábrán)	32	32
Fúvókák száma x mérete, mm	9 x 1,78	9 x 1,32
Olaj sebessége³, m³/s	8T0^-4	9,85 10-⁴
Olaj nyomása³, Pa	1,7-10⁶	9,5xlO⁵
Olaj előmelegítési hőmérséklete³, °C	93	93
Összes égetési levegő, Nm³/s	3,33	3,33
Tangenciális égetési levegő sebessége^b, Nm³/s	na	0,925
Égetési levegő előmelegítési hőm.,°C 593	482
Földgáz, Nm³/s	0,12	0,06
Levegő/gáz égetési arány	9,7	9,7
Káliumion, kg/m³ olaj	0,38	0
Hűtővíz sebessége, m³/s	1,27-10³	1,89-10 ³
Befagyasztási hőmérséklet, °C	800	760
Pelletizáló folyadék sebessége kg/s	na	0,46

HU 214 209 Β na* = nem alkalmazott ^a = az 1. ábra 32 pontján ^b = a 18 zóna 60 pontján bevezetett 62 másodlagos levegő

Az 1. és 2. példa szerinti módon előállított kormokat a fenti módszerekkel vizsgáltuk. Az alábbi 4. táblázatban megadjuk a két példában kapott minták, két kontrollminta és egy tipikus acetilénkorom tulajdonságait.

táblázat: kormok analitikai tulajdonságai

Korom 1. kont-	1.példa	2. kont- 2. pél- acetilén-
	roll	roll	da	korom
CTAB (m²/g)	130	130	35	35	60
DBP (cm³/100 g)	112	112	124	110	220
Hamu (ppm)	90	<30	220	<30	<30
Kén (ppm)	200	<30	3000	<30	<30
L_a X 10^_1°m	21,3	21,5	22,5	22,4	33
L_CX 10-’°m	15,7	15,6	18,1	19,6	34

Ezek a példák azt mutatják, hogy a nyersanyag és a hűtőfolyadék hamu- és kéntartalma hogyan hat a korom hamu- és kéntartalmára. Az 1. példa szerinti korom CT AB és DBP értéke azonos az 1. kontrollminta megfelelő értékeivel, viszont az 1. kontrollminta összes hamutartalma 90 ppm, összes kéntartalma 200 ppm, ezzel szemben az 1. példában kapott, vagyis egy, a találmány szerinti korom összes hamutartalma <30 ppm, összes kéntartalma pedig szintén <30 ppm.

Hasonló a helyzet a 2. példa szerinti korom és a 2. kontrollminta esetén, amelyeknek CTAB és DBP értékei azonosak, viszont a 2. példában kapott, tehát a találmány szerinti korom összes hamu- és kéntartalma sokkal alacsonyabb a 2. kontrollminta megfelelő értékeinél.

A 4. táblázatban szereplő acetilénkoromot összehasonlítóként vizsgáltuk. Amint a táblázatból látható, az 1. és a 2. példában kapott, tehát a találmány szerinti kormok hamu- és kéntartalma hasonló az acetilénkoroméhoz.

3. példa

Etilén-etil-akriláttal (EEA) olyan keverékeket készítettünk és vizsgáltunk, amelyek egyrészt az 1. példa szerinti, másrészt az 1. kontrollmintának megfelelő kormot tartalmaztak. Ezekhez olyan EEA-t használtunk, amelynek MFI értéke (olvadékfolyási index) 6 g/10 perc, sűrűsége pedig 0,931 g/cm³. A keverékek csak kormot és EEA-t tartalmaztak.

A kétféle korommal két EEA-alapú keveréket (A és B) készítettünk, mindkettő 38 tömeg% kormot tartalmazott, amint az alábbi 5. táblázaton látható.

5. táblázat

EEA-alapú keverék Korom típusa Korom tömeg%

A 1. kontrollminta 38

B 1. példa szerinti 38

Az EEA-alapú keverékeket Wemer-Pfleiderer típusú, ikercsigás keverőgépben készítettük.

A két EEA-alapú keverék (A és B) fajlagos térfogati ellenállását és MFI értékét a fenti módszerekkel mértük. Az eredmények az alábbi 6. táblázaton láthatók.

6. táblázat

fajlagos térfogati
EEA-alapú keverék ellenállás 20°C-on	MF
A	97 ohm-cm	39,6 g/10 perc
B	64 ohm-cm	40,9 g/10 perc

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a találmány szerinti, legfeljebb 50 ppm hamut és ként tartalmazó korommal készített keverék fajlagos ellenállása és MFI értéke lényegében azonos a kontrollmintával készített keverékével.

4. példa

Etilén-etil-akriláttal (EEA) olyan keverékeket készítettünk és vizsgáltunk, amelyek egyrészt a 2. példa szerinti, másrészt a 2. kontrollmintának megfelelő kormot tartalmaztak. További összehasonlítás céljára készítettünk egy olyan EEA-alapú keveréket is, amely egy, a 4. táblázat szerinti analitikai tulajdonságokat mutató acetilénkormot tartalmazott. A keverékekhez olyan EEA-t használtunk, amelynek MFI értéke 6 g/10 perc, sűrűsége 0,931 g/cm³.

A keverékeket, amelyek csak EEA-t és 40 tömeg% kormot tartalmaztak, Banbury keverőgépben készítettük. A három EEA-alapú keverék összetétele az alábbi 7. táblázaton látható.

7. táblázat
EEA-alapú keverék Korom típusa	Korom tömeg%
C 2. Kontrollminta D 2. példa szerinti E acetilénkorom	40 40 40
A három EEA-alapú keverék (C, D és E) fajlagos térfogati ellenállását és MFI értékét a fenti módszerekkel mértük. Az eredmények az alábbi 8. táblázaton láthatók.
8. táblázat
fajlagos térfogati EEA-alapú keverékellenállás 20°C-on	MFI
C 20 ohm-cm D 27 ohm-cm E 35 ohm-cm	43,6 g/10 perc 43,0 g/10 perc 4,1 g/10 perc

Az eredmények azt mutatják, hogy a találmány szerinti, legfeljebb 50 ppm hamut és ként tartalmazó korommal készített (D) keverék fajlagos ellenállása és MFI értéke lényegében azonos a kontrollmintával készített keverékével.

HU 214 209 Β

Az eredmények továbbá azt mutatják, hogy a találmány szerinti korommal készített (D) keverék fajlagos térfgati ellenállása az acetilénkorommal készített (E) keverék ellenállásával lényegében azonos, viszont az előbbinek kisebb a viszkozitása. Ugyanis a D keveréknél mért magasabb MFI érték azt jelenti, hogy ennek a keveréknek nagyobb a folyási sebessége, tehát kisebb a viszkozitása, ami az extrudálhatóság szempontjából előnyös tulajdonság.

Minthogy a találmány szerinti kormok hamu- és kéntartalma legfeljebb 50 ppm, feltételezhető, hogy az elektromos erőátviteli kábelekhez használt félezető árnyékoló keverékekben az úgynevezett „vízfák” kialakulásának kockázatát minimálisra csökkentik. Tehát az olyan erőátviteli kábelek, amelyeknek vezetékámyékoló keverékei a találmány szerinti kormokat tartalmaznak, várhatóan hosszabb élettartamúak lesznek, mint azok, amelyeknek vezetékámyékoló keverékei ismert, acetilénkoromtól eltérő kormokat tartalmaznak.

Claims

1. Kemencekorom, azzaljellemezve, hogy hamutartalma legfeljebb 50 ppm, kéntartalma legfeljebb 50 ppm, L_a mérete legfeljebb 30^x 10 ¹⁰ m L_c mérete legfeljebb 3OTO^lom.

2. Az 1. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy hamutartalma legfeljebb 30 ppm, és kéntartalma legfeljebb 30 ppm.

3. Az 1. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy hamutartalma legfeljebb 10 ppm, és kéntartalma legfeljebb 10 ppm.

4. Az 1. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CT AB értéke 30 és 135 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 170 cm³/100 g közé esik.

5. A 2. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 30 és 135 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 170 cm³/100 g közé esik.

6. A 4. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 120 és 135 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

7. Az 5. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 120 és 135 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

8. A 4. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 30 és 45 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

9. Az 5. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 30 és 45 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

10. A 4. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 130 m²/g, DBP értéke 112 cm³, La mérete 21,5x 10~^1θ m, Lc mérete 15,6 10“’° m hamutartalma kisebb, mint 30 ppm, és kéntartalma kisebb, mint 30 ppm.

11. A 4. igénypont szerinti korom, azzal jellemezve, hogy CTAB értéke 35 m²/g, DBP értéke 110 cm³/100 g, La mérete 22,4* 10^_1° m, Lc mérete 19,6* 10^_l° m hamutartalma kisebb, mint 30 ppm, és kéntartalma kisebb, mint 30 ppm.

12. Kaucsukot, műanyagot vagy ezek keverékét és kemencekormot tartalmazó készítmény, azzal jellemezve, hogy 100 tömegrész polimerre számítva 5-300 tömegrész mennyiségben olyan alacsony hamutartalmú kemencekormot tartalmaz, amelynek hamutartalma legfeljebb 50 ppm, kéntartalma legfeljebb 50 ppm, L_a mérete legfeljebb 30x10 ^KI m, és L_c mérete legfeljebb 30><10“¹⁰m.

13. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy olyan kormot tartalmaz, amelynek hamutartalma legfeljebb 30 ppm, és kéntartalma legfeljebb 30 ppm.

14. A 13. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy olyan kormot tartalmaz, amelynek hamutartalma legfeljebb 10 ppm, és kéntartalma legfeljebb 10 ppm.

15. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy olyan kormot tartalmaz, amelynek CTAB értéke 30 és 135 m²/g, DBP értéke 105 és 170 cm³/100 g közé esik.

16. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy olyan kormot tartalmaz, amelynek CTAB értéke 120 és 135 m²/g, DBP értékepedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

17. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy olyan kormot tartalmaz, amelynek CTAB értéke 30 és 45 m²/g, DBP értéke pedig 105 és 130 cm³/100 g közé esik.

18. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy 100 tömegrész polimerre számítva 40-90 tömegrész kormot tartalmaz.