HU222397B1

HU222397B1 - Finomszemcsés kaucsukporok, eljárás az előállításukra és alkalmazásuk

Info

Publication number: HU222397B1
Application number: HU9904631A
Authority: HU
Inventors: Uwe Ernst; Udo Görl; Hartmut Lauer; Reinhard Stober
Original assignee: Pku Pulverkautschuk Union Gmbh.
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2003-06-28
Also published as: ID24010A; MXPA99011895A; RU2218362C2; DE19858706A1; AU770956B2; ATE385509T1; CN1263109A; MY120596A; BR9905900A; PL337273A1; EP1010718B1; DE59914642D1; PL197769B1; UA66794C2; CZ9904538A3; US6433064B1; EP1010718A1; HUP9904631A3; AR021886A1; CZ302153B6

Abstract

A találmány tárgya finom szemcsés kaucsukpor (porkaucsuk), amelytartalmaz a) egy kaucsukmátrixot, továbbá b) egy vagy több,gumiiparban használatos, adott esetben egy vagy több szervesszilíciumvegyülettel módosított, fehér és/vagy fekete töltőanyagot,melyek a kaucsukrészecskék felületébe úgy vannak beépítve, hogy a porösszetapadását megakadályozzák, és c) egy vagy több, akaucsukvulkanizátumok előállításához szokásosan használt adalékot. Atalálmány továbbá a fenti kaucsukporok előállítási eljárására ésalkalmazására is vonatkozik. ŕ

Description

A találmány tárgya finom szemcsés kaucsukporok, amelyek a kaucsukhányad mellett a felületbe beépített töltőanyagot és a vulkanizálható kaucsukkeverék előállításához szokásosan használt alkotórészeket tartalmaznak.

Ha a kaucsukpor az alapkeverék (batch) alkotórészei mellett a térhálósító szereket (gyorsító, kén) is tartalmazza, akkor teljes feldolgozási keverékekről (full compounds) beszélünk. Ha a kaucsukpor főleg az alapkeverék alkotórészeiből áll, akkor feldolgozási félkeverékekről (sémi compounds) beszélünk. Az ezek közötti keverékfonnák éppen úgy megfelelnek.

A kaucsukporok (porkaucsukok) felhasználásának céljáról és értelméről, valamint előállításuk eljárásairól sok publikáció jelent meg.

A por alakú kaucsukok iránti érdeklődés magyarázata a gumiipar feldolgozási technológiájában keresendő, amelynél a kaucsukkeverékeket nagy idő-, energia- és munkaerő-ráfordítással állítják elő. Ennek az a fő oka, hogy a nyersgumi gömb alakban áll rendelkezésre.

A gömb aprítása, a töltőanyagokkal, az ásványolajlágyítókkal és vulkanizálási segédanyagokkal való alapos összekeverés hengereken vagy belső keverőkben megy végbe több eljárási lépésben. A lépések között a keveréket általában tárolják. A belső keverők, illetve hengerek után megfelelő extruderpelletezők vagy extruderhengerprések vannak kapcsolva.

A kaucsuk feldolgozásának ebből a nagyon költséges technológiájából csak egy teljesen új feldolgozási technológia vezethet ki.

Ezért már régóta szó van ömleszthető kaucsukporok alkalmazásáról, mert ezekkel a kaucsukkeverékek, mint a hőre lágyuló műanyagporok, egyszerűen és gyorsan feldolgozhatok.

A DE-PS 2822 148 számú német szabadalmi iratból ismert egy eljárás por alakú, töltőanyagot tartalmazó kaucsuk előállítására.

Eszerint a szabadalmi irat szerint kaucsuklatexhez, kaucsukoldathoz vagy egy kaucsuk vizes emulziójához vizes töltőanyag-emulziót adnak, és a kívánt kaucsukpor kicsapódik.

E szerint az eljárás szerint kapott, a szemcsenagyságtól függő töltőanyag-tartalom elkerülése végett változatokat jelentettek be, amelyek DE-PS 3723 213 és DE-PS 214 számú német szabadalmi iratként a technika állásához tartoznak.

A DE-PS 3723 213 számú német szabadalmi irat szerint egy kétlépéses eljárásban először a kaucsukporrészecskébe beépítik a töltőanyag legalább 50%-át. A második lépésben a töltőanyag többi részét felviszik az úgynevezett kaucsuk-alapszemcsére.

Ez a púderezés változatának tekinthető, mivel a töltőanyag és a kaucsuk között nem létesül kötés.

Ahogy E. T. Italiaander {Vortrag 151. Technische Tagung dér Rubber Div. Dér ÁCS, Anaheim, Kalifornien, 6-9. Mai 1997 [GAK 6/1997 (50) 456-464]} megállapította azonban, a Delphi-jelentésben [Delphi Report „Künftige Herstellverfahren in dér Gumiindustrie” Rubber Journal, Vol. 154, Nr. 11, 20-34 (1972)] a por alakú és granulált kaucsukoknak jósolt nagy jövő és a számos kísérlet ellenére, amelyeket a jelentős polimergyártók végeztek a hetvenes évek közepétől a nyolcvanas évek elejéig a por alakú természetes butilkaucsukok, a sztirol-butadién kaucsuk/korom mesterkeverékek és granulált természetes kaucsukok előállítására, a kaucsukgömb maradt a polimerek szabványos szállítási formája.

Az ismert eljárások hátránya egyrészt, hogy a töltőanyag-részecskék 10 pm-es szemcseátmérőjének beállításához, amelyet szükségesnek tartanak a végtermék jó minőségéhez, egy őrlési folyamat szükséges.

Ez azonban nemcsak nagy energiaráfordítást igényel, hanem előidézi a töltőanyag szerkezetének sérülését is, ami a gumik alkalmazásában az aktív felület mellett a hatékonyság fontos jellemzője.

Másrészt a technika állása szerinti termékek kezelhetőségét rontja, hogy a részecskék tároláskor egymáshoz tapadnak.

Találmányunk célja por alakú töltőanyagokat tartalmazó kaucsuk elkészítése, amely könnyen feldolgozható, valamint eljárás annak előállítására.

A találmány tárgya finom részecskés kaucsukpor (porkaucsuk), amely

a) tartalmaz egy kaucsukmátrixot, továbbá

b) egy vagy több, a gumiiparban használatos, fehér és/vagy fekete töltőanyagot, amely(ek) adott esetben egy vagy több (I), (II) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyületet módosítottak, és a kaucsukrészecskék felületébe úgy vannak beépítve, hogy a por összetapadását megakadályozzák, és

c) egy vagy több, a kaucsukvulkanizátumok előállításához szokásosan használt adalékot.

A töltőanyag(ok) alkalmazható(k) teljesen vagy részben előmódosított formában, vagy módosítható(k) az eljárás közben.

A terméket a gyártás módja (a hozzáadott keverékalkotórészek jellege) szerint félkeveréknek, illetve teljes keveréknek (semi/full compound) nevezzük.

A kaucsukpor különösen akkor tartalmazza a szerves szilíciumvegyületeket a töltőanyaggal átalakított formában, ha szilikátos töltőanyagot, különösen kicsapatott kovasavat alkalmazunk.

A találmány szerinti kaucsukporok szemcsenagysága általában a 0,05 és 10 mm közötti, előnyösen a 0,5 és 2 mm közötti tartományban van.

A találmány szerinti poroknak szűkebb és kisebb részecskenagyságok felé eltolt spektruma van, mint ami a technika állásából ismert [Kautschuk+Gumi+Kunststoffe 7,28 (1975) 397-402],

Ez a körülmény megkönnyíti a porok feldolgozását. Az előállítási eljárás miatt szemcsenagyságtól függő töltőanyaghányad sincs az egyes részecskékben.

A por alakú kaucsukok 20-250 phr, különösen 50-100 phr töltőanyagot tartalmaznak (phr: paris per hundred paris of rubber, azaz a száz rész kaucsukra vonatkoztatott részek száma), amelyet adott esetben részben vagy teljesen a kaucsukszektorban ismert, (I), (II) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyületek alkalmazásával a találmány szerinti eljárás előtt a felületen módosítottunk.

HU 222 397 Bl

A következő kaucsuktípusokat találtuk alkalmasnak önmagukban vagy egymással alkotott keverékben:

természetes kaucsuk (NR), emulziós sztirol-butadién kaucsuk (SBR) 10-50% sztirolhányaddal, butil-akrilnitril kaucsuk, butilkaucsukok, terpolimerek etilénből, propilénből (EPM) és nem konjugált diénekből (EPDM), butadiénkaucsukok, oldatpolimerizációs eljárással előállított sztirol-butadién kaucsuk (SBR) 10-25% sztiroltartalommal, valamint 20-55% 1,2-vinilalkotórész-tartalommal, és izoprénkaucsukok, különösen a 3,4-poliizoprén.

A megnevezett kaucsukok mellett külön vagy keverékben a következő elasztomerek jönnek szóba:

karboxilkaucsukok, epoxidkaucsukok, transz-polipentenamer, halogénezett butilkaucsukok, kaucsukok 2-klór-butadiénből, etilén-vinil-acetát-kopolimerek, epiklórhidrinek, adott esetben kémiailag módosított természetes kaucsuk is, mint például az epoxidált fajták.

Töltőanyagokként ezenfelül általában alkalmazhatók a kaucsukfeldolgozásból ismert kormok és a szintetikus természetű, fehér töltőanyagok, mint például a kicsapatott kovasavak vagy a természetes töltőanyagok, mint például a kovakréták vagy az agyagok stb.

Különösen alkalmasak a kormok, ahogyan a kaucsukfeldolgozásban alkalmazzák azokat.

Idetartoznak a kemencekormok, a gáz- és lángkormok, amelyek jódadszorpciós száma 5-1000 m²/g, CTAB-száma 15-600 m²/g, DBP-adszorpciója 30-400 ml/100 g és 24 M4 DBP-számuk 50-370 ml/100 g, és amelyeket 100 rész kaucsukra vonatkoztatva 5-250 rész, különösen 20-150 rész mennyiségben alkalmazunk.

Épp így alkalmasak a kaucsukszektorból ismert, szintetikus vagy természetes eredetű szilikátos töltőanyagok, különösen a kicsapatott kovasavak.

Ezeknek az ismert BET-módszerrel meghatározott N₂-felülete általában 35-700 m²/g, CTAB-felülete 30-500 m²/g, DBP-száma 150-400 ml/100 g.

A találmány szerinti termék ezeket a kovasavakat 100 rész kaucsukra vonatkoztatva 5-250 rész, különösen 20-100 rész mennyiségben tartalmazza.

Ha fehér természetes töltőanyagokról van szó, mint például az agyagok vagy a kovakréták, amelyek N₂-felülete 2-35 m²/g, akkor ezeket 100 rész kaucsukra vonatkoztatva 5-350 rész mennyiségben alkalmazzuk.

Olyan porok is alkalmasak, amelyek a fent megnevezett töltőanyagokat keverékben tartalmazzák.

A megnevezett típusú, nem módosított töltőanyagok mellett adott esetben ezenfelül módosított töltőanyagokat alkalmazunk az itt oltalmazni kívánt kaucsukporok előállításakor.

A nem módosított töltőanyagok hányada a különleges módon előállítandó keveréktől függ.

Minden esetben a töltőanyag teljes mennyisége 20-250 phr.

Ez általában 100 t%, különösen 30-100 t%, előnyös módon 60-100 t% mennyiségben a nem módosított töltőanyagokból - kovasavból és/vagy koromból áll.

A felületek módosításához általában a következő ál-

talános képletű szerves szilíciumvegyületeket alkalmaz-
zuk:
[R>_n-(RO)₃__nSi-(Alk)_m-(Ar)_p]_q[B]	(I),
Ri_n(RO)₃__nSi-(alkil)	(Π)
vagy
R’níROh-nSi-íalkeniI)	(ΙΠ),

mely képletben

B jelentése -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (ha q=l) vagy

-S_x-(haq=2),

R és R¹ jelentése azonos vagy különböző és egyenes vagy elágazó láncú 1-4 szénatomos alkilcsoport vagy fenilcsoport, előnyösen 1-4 szénatomos alkilcsoport, R jelentése továbbá egyenes vagy elágazó láncú 1-4 szénatomos alkoxicsoport,

Alk jelentése kétértékű, egyenes vagy elágazó láncú, 1-6 szénatomos szénhidrogéncsoport,

Ar jelentése 6-12 szénatomos ariléncsoport, n jelentése 0,1 vagy 2, m jelentése 0 vagy 1, p jelentése 0 vagy 1, azzal a megkötéssel, hogy p és n egyidejűleg nem lehet 0, q jelentése 1 vagy 2, x jelentése 2-től 8-ig teijedő szám, alkil jelentése egyértékű, egyenes vagy elágazó láncú, telített, 1-20, előnyösen 2-8 szénatomos szénhidrogéncsoport, alkenil jelentése egyértékű, egyenes vagy elágazó láncú, telítetlen, 2-20, előnyösen 2-8 szénatomos szénhidrogéncsoport.

Az alkalmazott találmány szerinti, módosított töltőanyagokat például az EP-B 0442 143 számú, az EP-B 0177 674 számú európai szabadalmi bejelentésekben és különösen granulátum formájában az EP-A 0795 579 számú európai szabadalmi iratban (fehér töltőanyagok), illetve az EP-B 0519 188 számú európai szabadalmi bejelentésben (korom) ismertetik.

Az előmódosításhoz vagy a töltőanyag-szuszpenzióhoz való hozzáadásra különösen a bisz(trialkoxiszilil-propil)-tetraszulfán és -diszulfán típusú bisz(alkoxi-szilil-alkil)-oligoszulfánok bizonyultak alkalmasnak.

A megnevezett bejelentésekből, illetve szabadalmakból ismert módosított töltőanyagok, illetve az ott megnevezett szerves szilíciumvegyületek kifejezetten alkotórészként az oltalmazni kívánt összetételekkel együtt hozzátartoznak a jelen bejelentéshez.

A találmány szerinti kaucsukporok a már megnevezett töltőanyagok mellett tartalmaznak szokásosan használt feldolgozási és vulkanizálási segédanyagokat, például cink-oxidot, cink-sztearátot, sztearinsavat, polialkoholokat, poliaminokat, gyantákat, viaszokat, lágyítóolajokat, hő, fény vagy oxigén és ózon elleni öregedésgátlókat, erősítőgyantákat, lángmentesítő anyagokat, például Al(OH)₃-at és Mg(OH)₂-t, színezékeket, különböző térhálósító szereket, gyorsítószereket és adott esetben - a gumitechnológiában szokásos koncentrációkban - kenet, előnyös módon felületaktív anyagokkal elkevert módosulatokban lévő kenet, ahogy a kereskedelemben hozzáférhető.

HU 222 397 Bl

A szemcsenagyságot a töltőanyag-szuszpenzióból határozzuk meg.

A találmány szerinti eljárás egyik különösen előnyös formájában az összes alkalmazott töltőanyag szemcsenagysága a kaucsukrészecskének a szuszpenzióból való kicsapódása előtt 50 pm-nél kisebb, előnyös módon 10 pm-nél kisebb.

Az előállítás miatt előfordulhat agglomerátumképződés, ennek azonban nincs negatív hatása a feldolgozási viselkedésre.

A találmány tárgya továbbá eljárás finom szemcsés, töltőanyagot tartalmazó kaucsukporok előállítására víztartalmú keverékekből való kicsapatással, amely keverékek tartalmaznak adott esetben szerves szilíciumvegyületekkel módosított finom részecskés töltőanyago(ka)t, (kormot és/vagy szilikátos töltőanyagot), az elemek periódusos rendszerének Π.Α., Π.Β., III.A. és VIII. csoportjába tartozó fém vízoldható sóit, és egy kaucsuklatexet vagy egy kaucsukoldat vizes emulzióját, adott esetben egy szerves oldószer jelenlétében. Az eljárást az jellemzi, hogy (i) a finom szemcsés töltőanyag előirányzott mennyiségének legalább 50 tömeg%-át, de kevesebb, mint 100 tömeg%-át, előnyös módon vizes szuszpenzió formájában - vízben 2-15 tömeg%-tartalommal -, adott esetben egy vagy több (I), (Π) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyületnek a töltőanyag-felület módosításához előirányzott mennyiségével, a töltőanyagra vonatkoztatott 0,1-20 tömeg% mennyiségben, különösen ha szilikátos töltőanyagról, előnyös módon kicsapatott kovasavról van szó, és/vagy legalább 50 tömeg%, de kevesebb, mint 100 tömeg%, legalább részben egy vagy több [(I), (II) vagy (III) képletű] szerves szilíciumvegyülettel a felületen módosított töltőanyagot, különösen egy emulgeátor jelenlétében latexszel vagy egy kaucsukoldat vizes emulziójával elkeverjük, és a keverék pH-ját különösen egy Lewis-sav hozzáadásával 7,5-6,5 értékre csökkentjük (első lépés), (ii) hozzáadjuk a fent említett finom részecskés töltőanyag többi részét [hasítási (splitting) hányad], adott esetben az (I), (II) vagy (III) képletű szerves szilíciumvegyületnek a töltőanyag-felület módosításához előirányzott maradék mennyiségével együtt szuszpenzió formájában, a pH-t különösen egy Lewis-sav hozzáadásával 6,5-5 értékre, különösen kb. 5,5 értékre csökkentjük úgy, hogy a keverékben található kaucsuk a töltőanyaggal együtt teljes egészében kicsapódik (második lépés), (iii) a kicsapódott szilárd anyagot önmagukban ismert eljárásokkal elválasztjuk, (iv) adott esetben mossuk, és (v) szárítjuk.

A szerves szilíciumvegyületeket különösen szilikátos töltőanyagok, előnyös módon kovasavak alkalmazásakor használjuk.

A kicsapatási eljárást általában szobahőmérsékleten, különösen 20-80 °C-on hajtjuk végre.

A töltőanyag és a kaucsuk mennyiségét a keletkezett kaucsuk kívánt töltési fokának megfelelően az alkalmazás szerint állítjuk be.

Ha a töltőanyag összmennyisége legalább 80 phr, akkor a második lépésben a töltőanyag 1-10 tömeg%át használjuk fel maradékhányadként.

Az előállított részecskék összetapadása nyomás alatt sem - ha például több zsák van egymáson - következik be.

A felületnek ez az „inertizálása” nem tévesztendő össze a tapadós porok töltőanyagokkal való, ismert púderesítésével. Ezek a csak a felületen tapadó töltőanyagok mechanikai igénybevétel esetén, például szállítóberendezésekben vagy silózásnál gyorsan leoldódnak. A finom részecskés porok összetapadása vagy összecsomósodása, amit érdemes megakadályozni, a púderesítés ellenére bekövetkezik. A technika állása szerinti, ismert töltőanyagokkal mint folyató-segédanyagokkal a felületen bevont, tapadós részecskékkel szemben a találmány szerint a töltőanyag-részecskéknek a felületbe való beépítéséről van szó a kicsapatási folyamat alatt a por alakú kaucsuk előállításához. A töltési foktól függően egy vagy több fent megnevezett töltőanyaggal állítjuk be a részecske belseje és egy ezzel összekötött külső tartomány közötti ésszerű megoszlást.

Nagy töltési fokú (>80 rész töltőanyag 100 rész kaucsukra vonatkoztatva) terméknél a külső szemcsetartományban előnyös módon ennek a töltőanyag-mennyiségnek csak 1/10-ed része van bekötődve.

Ha azonban a por alakú kaucsuk száz rész kaucsukra vonatkoztatva összesen 80 rész töltőanyagnál kevesebbet tartalmaz, akkor ebből előnyös módon 10-20 rész a külső szemcsetartományban (peremtartomány) kötődik, azaz nemcsak tapadással a kevésbé hatásos adhéziós erők révén.

Ezek között a részhányadok között mozognak általában a töltőanyag eloszlásai a részecskék belsejében és az úgynevezett peremtartományban.

Minél nagyobb az összes töltőanyag-tartalom, annál kevésbé kell a peremtartományban a töltőanyag megnövelt koncentrációjával megakadályozni a por fapadosságát.

A töltőanyag ezen részhányadait a találmány értelmében nem külsőleg visszük fel az egyes kaucsukrészecskékre (lásd a DE-PS 37 23213 számú német szabadalmi iratot), hanem beépítjük a kaucsuk felületébe.

Ez a töltőanyag-eloszlás és a töltőanyagok kötődésének jellege a kaucsukmasszában a találmány szerinti porok jó folyóképességét idézik elő, és a porok tárolása közben megakadályozzák az összetapadást anélkül, hogy ezek a tulajdonságok mechanikai terhelések révén szállításnál, silózásnál stb. elvesznének.

Töltőanyagokként a fent említett kormok alkalmazhatók finom részecskés formában (fluffy), amelyek közepes szemcseátmérője szuszpendálásuk előtt általában 1-9 pm, előnyös módon 1-8 pm.

Ez úgy megkönnyíti a diszperziót, hogy nagy energiabefektetés nélkül kapunk vizes szuszpenziókat, amelyekben a töltőanyag-részecskék közepes részecskeátmérője 10 pm-nél jóval kisebb.

A kicsapatott kovasav előnyös módon egy sómentesre mosott szűrőlepény formájában alkalmazható.

HU 222 397 Bl

Fémsókként olyanok jöhetnek szóba, amelyek az elemek periódusos rendszerének Π.Α., Π.Β., III.A. és VIII. csoportjába tartozó elemekből származnak. Ez a csoportbeosztás megfelel a régi IUPAC-ajánlásnak (lásd Periodisches System dér Elemente, Verlag Chemie, Weinheim, 1985). Jellegzetes képviselők a magnéziumklorid, a cink-szulfát, az alumínium-klorid, az alumínium-szulfát, a vas-klorid, a vas-szulfát, a kobalt-nitrát és a nikkel-szulfát. Előnyösek az alumínium sói. Különösen előnyös az alumínium-szulfát.

A sókat 100 tömegrész kaucsukra számítva 0,1-6,5 tömegrész mennyiségben, előnyös módon vizes oldat formájában alkalmazzuk. A meghatározott pH-érték beállítására alkalmas savak elsősorban a szervetlen savak, például a kénsav, a foszforsav és a sósav, amelyek közül a kénsav különösen előnyös. Használhatók azonban karbonsavak is, például hangyasav és ecetsav.

A sav mennyisége a vízoldható fémsó, a töltőanyag, a kaucsuk és az adott esetben jelen lévő alkáli-szilikát jellegétől és mennyiségétől függ, és néhány tájékozódó kísérlettel könnyen meghatározható.

A találmány szerinti eljárás egyik előnyös kiviteli alakja szerint 100 tömegrész kaucsukra számítva kiegészítőleg alkalmazható még legfeljebb 5 tömegrész kovasav (Si₂O) alkáli-szilikát-oldat formájában, előnyös módon vízüvegként Na₂O:Si₂O=2:1-1:4 mólarányban. Az alkáli-szilikát-oldat hozzáadható mind a kaucsukkomponensekhez, mind a töltőanyag-szuszpenzióhoz. Előnyös a kaucsukkomponensekhez való hozzáadás, különösen folytonos üzem esetén.

A találmány szerinti eljárást általában a következőképpen hajtjuk végre:

Először is töltőanyag-szuszpenziót állítunk elő oly módon, hogy a végtermékben lévő, adott esetben az (I), (II) vagy (III) általános képletű vegyületekkel a felületen részben módosított töltőanyag egy részét, előnyös módon legalább 50%-át a fémsóval és adott esetben az alkáli-szilikát vizes oldatával együtt diszpergáljuk.

Az összesen alkalmazott víz mennyiségét a töltőanyag jellege és a feltárás foka határozza meg. A töltőanyag nem vízoldható alkotórészei általában mintegy 6 tömegszázalékot tesznek ki. Ez az érték nem jelent korlátozást, és alatta is lehet maradni, túl is lehet lépni. A maximális tartalmat a szuszpenzió szivattyúzhatósága korlátozza.

Az így előállított töltőanyag-szuszpenziót azután az adott esetben alkáli-szilikát-oldatot tartalmazó kaucsuklatexszel vagy egy kaucsukoldat adott esetben alkáliszilikát-oldatot tartalmazó, vizes emulziójával alaposan elkeveijük. Erre a célra alkalmasak az ismert keverőaggregátok, például a lapátos keverő.

Az elkeverés után további keverés közben az első lépésben a pH-t savval 7,5-6,5 értékre állítjuk be. Ekkor egy kaucsuk-alapszemcse keletkezik, amelynek töltőanyag-tartalma homogén. Az alapszemcse nagyságát a választott fémsómennyiséggel a 0,1-6,5 phr tartományban szabályozzuk. A szabályozás úgy megy végbe, hogy a legkisebb mennyiségű fémsóval kapjuk a legnagyobb szemcséket.

A felhasznált latexek szilárdanyag-tartalma általában 20-25 tömeg%. A kaucsukoldatok szilárdanyagtartalma általában 3-35 tömeg%, a kaucsukemulzióké általában 5-30 tömeg%.

A találmány szerinti eljárás szakaszosan és folytonosan is végrehajtható.

A kicsapódott kaucsukport előnyös módon centrifugában elválasztjuk, majd általában 1%-nál kisebb maradékvíz-tartalomig szárítjuk, különösen fluid ágyas szárítóban.

A találmány szerinti előállítási eljárás alatt a szuszpenzióhoz általában az előnyösen alkalmazott, ismert emulgeátorok, például a zsíralkohol-polietilénglikoléterek mellett az egyik előnyös kiviteli alakban további feldolgozási és vulkanizálási segédanyagokat adunk hozzá olyan vagy kevesebb mennyiségben, mint ahogy a vulkanizálható kaucsukkeverékek rendszerint tartalmazzák.

Ismert

a) aktivátorokról, mint például a sztearinsav,

b) öregedésgátlókról,

c) feldolgozási segédanyagokról van szó, mint például gyanták és/vagy viaszok, amelyeket a kaucsukrészre vonatkoztatva általában 0,5-10 tömeg% mennyiségben közvetlenül vagy a latexemulzióval (-oldattal) adunk a töltőanyag-szuszpenzióhoz.

További fontos adalékokat képviselnek a vulkanizációgyorsítók.

Ezeket különösen a szulfénamidok, merkapto- és szulfidgyorsítók, valamint a tiurámok, tiokarbamátok és aminok csoportjaiból választjuk ki, és a kaucsukrészre vonatkoztatva általában 0,1-8 tömeg% mennyiségben közvetlenül vagy a latexemulzióval (-oldattal) finom részecskés formában vagy a kaucsukkal összeférő, ismert olajban adunk a töltőanyag-szuszpenzióhoz.

Az egyik előnyös kiviteli alakban a fent megnevezett alkotórészeket tartalmazó kaucsukport elkeveijük a gyorsítóanyagokkal, vagy például olajban oldva rászórjuk a kaucsukporra.

Adott esetben a vulkanizáláshoz szükséges kenet különösen finom részecskés (5-45 pm) és felületaktív anyagokkal elegyített módosulatban, a kaucsukrészre vonatkoztatva 0,2-8 tömeg% mennyiségben keverjük a szuszpenzióhoz vagy a kaucsukporhoz.

Adott esetben felületaktív anyagokként nem ionogén, kationos vagy anionos tenzideket adunk hozzá. Különösen akkor, amikor a töltőanyag-szuszpenzióba szerves szilíciumvegyületeket adagolunk.

Finom részecskés szilárd vegyületek alkalmazásakor különös alkalmasság található. A fent megnevezett anyagok szemcsemérete általában 50 pm alatt van, különösen 10 pm.

Ez lehetővé teszi a lehető legjobb eloszlást azokban a találmány szerinti kaucsukporokban, amelyeket az itt ismertetett eljárással kapunk.

Különös jelentősége van a későbbi alkalmazásnál az általánosan ismert cinksók, külnösen a cink-oxid a kaucsukrészre vonatkoztatott 0,5-8 tömeg% mennyiségben való bekeverésének is.

HU 222 397 Bl

Előnyös módon 20 és 50 m²/g közötti fajlagos felületű cink-oxidot alkalmazunk. Ez a tulajdonság kötődik a fent megadott 50 pm-nél kisebb, különösen a 10 pm-nél kisebb szemcsemérethez.

Ha azonban csak vagy részben az ennél nagyobb szemcseméret-tartományban lévő adalékok állnak rendelkezésre, akkor a technika állása szerint a kaucsukrész hozzáadása előtt meglévő, vizes szuszpenziók alkalmas, ismert őrlőaggregátokon átzsilipelhetők.

Ezután kívánt szemcsenagyság-eloszlású szilárdanyaggal nyerjük a szuszpenziókat.

Az egyik különleges kiviteli alakban a szuszpenzió, amelyből a találmány szerinti kaucsukpor kicsapódik, ezenfelül egy a gumiiparban feldolgozási segédanyagként ismert lágyítóolajat tartalmaz.

Ez többek között arra szolgál, hogy a képlékenyített nyerskeverék feldolgozási viselkedését (fröccsöntési viselkedés, extrudálási viselkedés) javítsa, és vagy a kaucsuklatexszel (-emulzióval, -oldattal), vagy a szuszpenziótól külön adjuk hozzá.

A találmány szerinti finom részecskés kaucsukporokat vulkanizálható kaucsukkeverékek előállítására használjuk.

A keverékek előállításához szükséges alkotórészek előnyös módon teljes egészében benne vannak a kaucsukporban.

Ezek azonban más szokásos kaucsukokkal, vulkanizálási sedékanyagokkal és töltőanyagokkal együtt elkeverhetők, ha a kívánt vulkanizátum tulajdonságaihoz ez szükséges.

A találmány szerinti eljárással sikerült finom szemcsés, adott esetben módosított töltőanyagokat és további, a vulkanizáláshoz szükséges alkotórészeket tartalmazó kaucsukporokat közvetlenül előállítani, amelyek ömleszthetők és mechanikai igénybevétel (például szállítás, csomagolás) után is ömleszthetők maradnak.

A finom szemcsés szerkezet miatt nincs szükség további őrlési vagy egyéb aprítási műveletekre, hogy finom részecskés termékeket kapjunk.

A kapott finom szemcsés kaucsukporok (semi/full compound) könnyen feldolgozhatok, és előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező vulkanizátumokat eredményeznek.

Előállítási példák

I. példa

Félkeverék (sémi compound) előállítása por alakban E-SBR, N234 és adalékok felhasználásával

Keverés közben 5,6 kg N234-ből, 1 kg aktív ZnOból, 2,2 kg olajból, 96 g Marlipal 1618/25-ből, egyenként 0,2 kg sztearinsavból, 6 PPD-ből és TMQ-ból, 0,6 kg Rhenosin C 90-ből 134,4 1 vízben stabil diszperziót állítunk elő.

A diszperziót erőteljes keverés közben elkeverjük 95,69 kg 20,9%-os E-SBR latexemulzióval. A teljes keverék pH-ját kb. 10%-os Al₂(SO₄)₃-oldattal 6,5-re csökkentjük, és ezzel kiváltjuk a kicsapódást. Ezen a pHértéken még egyszer hozzáadunk 4 kg N234-ből és

96,01 VE vízből álló stabil diszperziót, és a pH-t további A1₂(SO₄)₃ hozzáadásával 6-ra csökkentjük. A kicsapatási folyamat után a víz legnagyobb részének mechanikus leválasztása következik, amelyet szárítási lépés követ 1%-nál kisebb maradéknedvesség eléréséig. A por alakú késztermék 100 rész E-SBR-t, 48 rész N234-et és az összes adalék anyagot tartalmazza. (HEPB I)

II. példa

Teljes keverék (full compound) előállítása por alakban E-SBR, N234 és adalékok felhasználásával

Keverés közben 5,6 kg N234-ből, 1 kg aktív ZnOból, 96 g Marlipal 1618/25-ből, 0,32 kg kénből és 0,04 kg MBTS-ből 126,6 1 VE vízzel először is stabil diszperziót állítunk elő. Ugyanígy 2,2 kg olajból, egyenként 0,2 kg sztearinsavból, 6 PPD-ből és TMQ-ból, 0,6 kg Rhenosin C 90-ből, 0,32 kg TBBS-ből olajoldatot állítunk elő, és 75 °C-ra melegítjük. Az olajoldatot intenzív keverés közben elkevexjük 95,69 kg 20,9%-os E-SBR latexemulzióval. Azután a fent ismertetett stabil diszperziót hozzáadjuk a latex-olaj keverékhez. A keverék pH-ját kb. 10 t%-os Al₂(SO₄)₃-oldat hozzáadásával 6,5-re csökkentjük (a kicsapódás kezdete). Ezen a pH-értéken a kicsapatást megszakítjuk, és a reakcióelegyhez még egyszer hozzáadunk 4 kg N234-ből és 96,0 1 VE vízből álló stabil diszperziót. Ezt az eljárási lépést további Al₂(SO₄)₃-mennyiségek hozzáadásával a pH-érték 5,5-re való további csökkentése követi. A kicsapatási folyamat után a víz legnagyobb részének mechanikus leválasztása következik, amelyet szárítási lépés követ 1%-nál kisebb maradéknedvesség eléréséig. A por alakú késztermék 100 rész E-SBR-t, 48 rész N234-et és az összes adalék anyagot tartalmazza. (FEPBII)

IU. példa

Félkeverék (sémi compound) előállítása por alakban E-SBR, kovasav és adalékok felhasználásával

Keverés közben 12 kg Ultrasil 7000-ből, 0,98 kg Si 69-ből, 0,6 kg aktív ZnO-ból, 120 g Marlipal 1618/25ből 108 1 VE vízzel stabil diszperziót állítunk elő. Ugyanígy 5 kg olajból, 0,2 kg sztearinsavból, 0,3 kg 6 PPD-ből, 0,2 kg Protector G 35-ből olajoldatot állítunk elő, és 75 °C-ra melegítjük. Az olajoldatot intenzív keverés közben elkeverjük 95,69 kg 20,9%-os ESBR latexemulzióval. Azután a fent ismertetett stabil diszperziót hozzáadjuk a latex-olaj keverékhez. A pH-t kb. 10%-os Al₂(SO₄)₃-oldat hozzáadásával 7-re csökkentjük. A pH-érték 7-re való csökkentése után még egyszer hozzáadunk 3 kg Ultrasil 7000-ből, 240 g Si 69-ből, 40 g Marlipalból és 27 1 VE vízből álló stabil diszperziót. Miután a diszperziót hozzáadjuk, a pH-t Al₂(SO₄)₃-oldattal tovább csökkentjük 5,5-re. A kicsapatási folyamat után a víz legnagyobb részének mechanikus leválasztása következik, amelyet szárítási lépés követ 1%-nál kisebb maradéknedvesség eléréséig. A por alakú késztermék 100 rész E-SBR-t, 75 rész Ultrasil 7000-et és az összes adalék anyagot tartalmazza. (H-EPB III)

HU 222 397 Bl

IV. példa

Teljes keverék (full compound) előállítása por alakban E-SBR, kovasav és adalékok felhasználásával

Keverés közben 12 kg Ultrasil 7000-ből, 0,98 kg Si

69-ből, 0,6 kg aktív ZnO-ból, 120 g Marlipal 1618/25ből, 0,3 kg kénből 1081 VE vízzel stabil diszperziót állítunk elő. Ugyanígy 5 kg olajból, 0,2 kg sztearinsavból, 0,3 kg 6 PPD-ből, 0,2 kg Protector G 35-ből, 0,3 kg CBS-ből és 0,4 kg DPG-ből olajoldatot állítunk elő, és 75 °C-ra melegítjük. Az olajoldatot intenzív keverés közben elkeverjük 95,69 kg 20,9%-os E-SBR latexemulzióval. Azután a fent ismertetett stabil diszperziót hozzáadjuk a latex-olaj keverékhez. A pH-t kb. 10%-os Al₂(SO₄)₃-oldat hozzáadásával 7-re csökkentjük. A pH-érték 7-re való csökkentése után még egyszer hozzáadunk 3 kg Ultrasil 7000-ből, 240 g Si 69ből, 40 g Marlipalból és 27 1 VE vízből álló stabil diszperziót. Miután a diszperziót hozzáadjuk, a pH-t Al₂(SO₄)₃-oldattal tovább csökkentjük 5,5-re. A kicsapatási folyamat után a víz legnagyobb részének mechanikus leválasztása következik, amelyet szárítási lépés követ 1%-nál kisebb maradéknedvesség eléréséig. A por alakú késztermék 100 rész E-SBR-t, 75 rész Ultrasil 7000-et és az összes adalék anyagot tartalmazza. (F-EBPIV)

V. példa

Teljes keverék (full compound) előállítása por alakban NR/E-SBR, N234 és adalékok felhasználásával

Keverés közben 6,0 kg N234-ből, 0,6 kg aktív ZnOból, 100 g Marlipal 1618/25-ből, 0,4 kg kénből és 0,06 kg MBTS-ből 126,6 1 VE vízzel először is stabil diszperziót állítunk elő. Ugyanígy 2,4 kg olajból, egyenként 0,4 kg sztearinsavból és 6 PPD-ből, 0,2 kg TMQból, 0,2 kg Protector G 35-ből, 0,24 kg TBBS-ből olajoldatot állítunk elő, és 75 °C-ra melegítjük. Az olajoldatot intenzív keverés közben elkeverjük 47,85-47,85 kg 20,9%-os NR és 20,9%-os E-SBR latexemulzióval. Azután a fent ismertetett stabil diszperziót hozzáadjuk a latex-olaj keverékhez. A keverék pH-ját kb. 10%-os Al₂(SO₄)₃-oldat hozzáadásával 7,0-re csökkentjük (a kicsapódás kezdete). Ezen a pH-értéken a kicsapatást megszakítjuk, és a reakcióelegyhez még egyszer hozzáadunk 4 kg N234-ből és 96,0 1 VE vízből álló stabil diszperziót. Ezt az eljárási lépést további A1₂(SO₄)₃mennyiségek hozzáadásával a pH-érték 6,0-ra való további csökkentése követi. A kicsapatási folyamat után a víz legnagyobb részének mechanikus leválasztása következik, amelyet szárítási lépés követ 1%-nál kisebb maradéknedvesség eléréséig. A por alakú késztermék 100 rész E-SBR-t, 50 rész N234-et és az összes adalék anyagot tartalmazza. (F-EPB V)

A gumialkalmazásban lévő, találmány szerinti termékek

Eoruprene 1552 sztirol-butadién kaucsuk 19% sztiroltartalommal (Enichem)

Eoruprene N 5564 Eoruprene 1552/N234/olaj összetevőkből álló, 100:52:10 arányú gömb-mesterkeverék (Enichem),

RSS 1	természetes kaucsuk (Ribbed Smoked Sheet=bordás füstölt kaucsuk), találmány szerinti H-EPB I félkeverék (porkaucsuk), amely 100 rész SBR 1552-ből, 48 rész N234-ből, 11 rész olajból, 5 rész ZnO-ból, 1 rész sztearinsavból, 1 rész 6PPD-ből, 1 rész TMQ-ból, 3 rész gyantából áll,
F-EPB II	találmány szerinti teljes keverék, amelynek összetétele: H-EPB I, továbbá 1,6 rész TBBS, 0,2 rész MBTS, 1,6 rész kén,
H-EPB III	találmány szerinti félkeverék (porkaucsuk), amely 100 rész E-SBRből, 75 rész Ultrasil 7000-ből, 6,1 rész Si69-ből, 3 rész ZnO-ból, 25 rész olajból, 1 rész sztearinsavból, 1,5 rész 6PPD-ből, 1 rész viaszból áll,
F-EPB IV	találmány szerinti teljes keverék, amelynek összetétele: H-EPB III, továbbá 1,5 rész CBS, 2 rész DPG, 1,5 részkén,
F-EPB V	találmány szerinti teljes keverék porkaucsuk, amely 50 rész NR-ből, 50 rész SBR-ből, 50 rész N234-ből, 12 rész olajból, 3 rész cink-oxidból, 2 rész sztearinsavból, 2 rész 6PPDből, 1 rész TMQ-ból, 1 rész viaszból, 1,2 rész TBBS-ből, 0,3 rész MBTS-ből, 2 rész kénből áll,
6PPD	N-(l,3-dimetil-butil)-N-fenil-p-fe- nilén-diamin,
Ultrasil 7000 Gr	javított diszpergálási tulajdonsággal rendelkező abroncskovasav, (N₂-felülete kb. 180 m²/g) (Degussa AG),
TMQ	2,2,4-trimetil-1,2-dihidrokinolin,
Si 69	bisz(trietoxi-szilil-propil)-tetraszul- fán,
TBBS	N-terc-butil-2-benztiazil-szul- fenamid,
MBTS	dibenzotiazil-diszulfid,
Enerthene 1849-1	aromás lágyítószer (BP),
DPG	difenil-guanidin,
CBS	benzotiazil-2-ciklohexil-szulfe- namid,
E-SBR 1500	emulziós sztirol-butadién latex 23,5% sztiroltartalommal,
aktív ZnO	45 m²/g felületű cink-oxid,
Marlipal 1618/25	emulgeátor: zsíralkohol-polietilénglikol-éter (Hüls AG),
Rhenosin C 90	erősítőgyanta,
Protector G 35	ózonvédő viasz,
N234	korom, N₂-felület 125 m²/g.

Gumitechnológiai vizsgálati módszerek: Szakítópróba DIN 53 504

Shore-keménység DIN 53 505

HU 222 397 Bl

Modulus 100% Modulus 300% Szakadási nyúlás Szakadási energia Ball Rebound Dmax. D_mi_n.	DIN 53 504 DIN 53 504 DIN 53 504 DIN 53 504 ASTM D5308 DIN 53 529
A példa

Egy félkeverék (sémi compound) (Η-ΕΡΒ I) gumitechnológiai értékképének összehasonlítása egy hagyó- 10 mányosan előállított, szabványos keverékkel

a) Receptúra

Keverék	1 (phr)	2 (phr)
Europrene 1552	100	-
H-EPB 1	-	171*
N234	52	-
ZnORS	5	-
Sztearinsav	1	-
Enerthene 1849-1	10	-
6 PPD	1	-
TMQ	1	-
Rhenosin C 90	3	-
TBBS	1,6	1,6
MBTS	0,2	0,2
Kén	1,6	1,6

* Az alapkeverék (batch) alkotórészei a porkaucsukban találhatók

b) Keverési eljárás 1. lépés

2. lépés

Belső keverő:	GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar; Fordulatszám 30 perc^-1; Töltési fok 0,53; Átfolyási hőm. 60 °C
0-1,5’	az 1. lépés-	0-0,5’	H-EPBI
	ben kapott		porként
	keverék,	gyorsító
	gyorsító,
	kén		kén
1,5’	kitermelés	0,5-1,5’	keverés és
			kitermelés

c) Vulkanizálás i adatok Vulkanizálási hőmérséklet: 165 °C Vulkanizálási idő: 15 perc

A keverék száma	1.	2.
Szakítószilárdság (MPa)	21,3	21,5
Modulus 100% (MPa)	1,8	1,9
Modulus 300% (MPa)	9,4	10,0
Szakadási nyúlás (%)	500	490
Szakadási energia (J)	134	138
Shore-A-keménység	66	66

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,51; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar

Keverék	1	2
Töltési fok	0,55
Fordulatszám (perc^-1)	50
Átfolyási hőm. (°C)	60

0-0,5’ SBR 1552

0,5-1,5’ korom, olaj, ZnO, sztearinsav, 6 PPD, TMQ, gyanta

1,5’ tisztítás

1,5-3’ keverés és kitermelés

Kitermelési hőmérséklet »140 °C

Az eredmények azt mutatják, hogy a polimer és a töltőanyag mellett további keverék-alkotórészek adhatók hozzá a porkaucsuk előállítása során a későbbi gumitechnológiai teljesítményben bekövetkező veszteség nélkül. Ezáltal megtakarítható többek között az energiaigényes 1. keverési lépés.

B példa

Egy teljes keverék (full compound) (F-EPBII) gumitechnológiai értékképének összehasonlítása egy hagyományosan előállított, szabványos keverékkel (gömb-mesterkeverék, korommal töltött)

a) Receptúra

I Keverék	1 (phr)	2 (phr)
Europrene N5564	162	-
F-EPB II	-	174*
\| ZnORS	5	-
Sztearinsav	1	-
6 PPD	21	-
TMQ	1	-
Rhenosin C90	3	-
TBBS	1,6	-
MBTS	0,2	-
Kén	1,6	-

* Minden keverék-alkotórész a porkaucsukban található

HU 222 397 Β1

b) Keverési eljárás 1. lépés

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar

Keverék	1	2
Töltési fok	0,55
Fordulatszám (perc-')	50
Átfolyási hőm. (°C)	60

0-0,5’ Europrene N5564

0,5 -1,5 ’ ZnO,sztearinsav,

PPD, TMQ, gyanta

1,5’ tisztítás

1,5-3’ keverés és kitermelés Kitermelési hőmérséklet «140 °C a lépés kimarad

2. lépés

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar; Fordulatszám 30 perc^-1; Töltési fok 0,53; Átfolyási hőm. 60 °C
0-1,5’ az 1. lépés- ben kapott keverék, gyorsító, kén 1,5’ kitermelés	0-0,5’ F-EPBII porként gyorsító, kén 0,5-1,5’ keverés és kitermelés

sonlítása egy hagyományosan előállított, szabványos keverékkel

a) Receptora

Keverék	1 (phr)	2 (phr)
E-SBR 1500	100	-
Ultrasil 7000 Gr.	75	-
H-EPB III	-	213,6*
Si 69	6,1	-
Enerthene 1849-1	25	-
ZnORS	3	-
Sztearinsav	2	-
6 PPD	1,5	-
Protector G 35	1	-
CBS	1,5	1,5
DPG	2	2
Kén	1,5	1,5

* Az alapkeverék valamennyi komponensét előállítása közben hozzác) Vulkanizálási adatok Vulkanizálási hőmérséklet: 165 °C Vulkanizálási idő: 15 perc

A keverék száma	1.	2.
Szakítószilárdság (MPa)	21,6	20,8
Modulus 100% (MPa)	1,8	1,8
Modulus 300% (MPa)	8,7	8,8
Szakadási nyúlás (%)	530	510
Szakadási energia (J)	159,8	152,8
Shore-A-keménység	66	65
Ball rebound	40,6	40,1

A teljes keverék tulajdonságainak összképe világossá teszi, hogy azok a vegyszerek, amelyeket egyébként 50 egy energiaigényes keverési folyamatban be kell építeni a polimerbe, hozzáadhatok a termék előállítása közben anélkül, hogy a hatékonyságban veszteség következne be. Ezáltal extrudálható készkeverékeket kapunk anélkül, hogy egy szokásos keverőaggregátot (például 55 belső keverő, henger) kellene alkalmazni.

C példa

Egy kovasavval töltött félkeverék (sémi compound) (H-EPB III) gumitechnológiai értékképének összeha- 60 adtuk a porkaucsukhoz. b) Keverési eljárás 1. lépés

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar
Keverék	1	2
Töltési fok	0,55	0,6
Fordulatszám (perc-¹)	50	40
Átfolyási	hőm. (°C)	60	60
0-0,5’	E-SBR 1500	0-1’	H-EPB III
0,5-1’	1/2 Ultrasil	1-2,5’	keverés és
	7000 Gr, 1/2 Si 69, olaj, ZnO, sztearinsav, viasz		kitermelés
1-2’	1/2 Ultrasil 7000 Gr, 1/2 Si 69, 6 PPD
2’	tisztítás
2-4’	keverés és kitermelés
Kitermelési hőmérséklet	Kitermelési hőmérséklet
«135 °C		«135 °C

2. lépés

Belső keverő;	GK 1,5 E; Térfogat 1,51; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar; Fordulatszám 30 perc^-1; Töltési fok 0,55; Átfolyási hőm. 60 °C
Mindkét keverék
0-1,5’	az 1. lépésben kapott keverék, gyorsító, kén
1,5’	kitermelés

HU 222 397 BI

c) Vulkanizálási adatok Vulkanizálási hőmérséklet: 165 °C Vulkanizálási idő: 15 perc

A keverék száma	1.	2.
Szakítószilárdság (MPa)	17,7	19,2
Modulus 100% (MPa)	1,5	1,5
Modulus 300% (MPa)	9,8	9,4
Szakadási nyúlás (%)	420	520
Szakadási energia (J)	99	146
Shore-A-keménység	73	75

A kovasawal töltött keverékeknél is sikerül további keverék-alkotórészeket hozzáadni a porkaucsuk előállítása során a hatékonyságban bekövetkező veszteség nélkül.

D példa

Egy kovasavval töltött teljes keverék (fu.ll compound) (F-EPB IV) gumitechnológiai értékképének összehasonlítása egy hagyományosan előállított, szabványos keverékkel

a) Receptúra

Keverék	1 (phr)	2 (phr)
E-SBR 1500	100	-
Ultrasil 7000 Gr.	75	-
F-EPB IV	-	219
F-EPB V	-	-
Si 69	6,1	-
Si 75	-
Enerthene 1849-1	25	-
ZnORS	3	-
Sztearinsav	2	-
I 6PPD	1,5	-
Protector G 35	1	-
CBS	1,5	-
DPG	2	-
Kén	1,5	-

b) Keverési eljárás

1. lépés

Keverék	1	2
Töltési fok	0,55	0,6
Fordulatszám (perc^-1)	50	40
Átfolyási hőm. (°C)	60	60

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1;
	Bélyegnyomás 5,5 bar
0-0,5’	SBR 1500	0-1’	F-EPB IV
0,5-1’	1/2 Ultrasil	1-2,5’	keverés és
	7000, 1/2 Si 69, olaj, ZnO, sztearinsav, viasz		kitermelés
1-2’	1/2 Ultrasil 7000, 1/2 Si 69, 6PPD
2’	tisztítás
2-4’	keverés és kitermelés
Kitermelési hőmérséklet	Kitermelési hőmérséklet
»135 °C		»135 °C

2. lépés

Belső keverő:	GK 1,5 E; Térfogat 1,51; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar; Fordulatszám 30 perc^-1; Töltési fok 0,53; Átfolyási hőm. 60 °C
Mindkét keverék
0-1,5’	az 1. lépésben kapott keverék, gyorsító, kén
1,5’	kitermelés

A keverék száma	1.	2.
Szakítószilárdság (MPa)	17,7	18,8
Modulus 100% (MPa)	1,5	1,5
Modulus 300% (MPa)	9,8	10,0
Szakadási nyúlás (%)	420	490
Szakadási energia (J)	99	131
Shore-A-keménység	73	73

Fehér, kovasavval töltött teljes keverék előállítható úgy, hogy a porkaucsuk-előállítási folyamatban a gumitechnológiai teljesítmény nem romlik.

E példa

Egy teljes keverék (full compound) adatainak összehasonlítása az NR/SBR alapján egy hagyományosan előállított, szabványos keverékkel

a) Receptúra

Keverék	1 (phr)	2 (phr)
\| RSS 1 ML=70-80	50	-
SBR 1500	50	-
1 F-EPB V	-	176*

HU 222 397 Bl

Táblázat (folytatás)

Keverék	1 (phr)	2 (phr)
N234	50	-
Enerthene 1849-1	12	-
ZnORS	3	-
Sztearinsav	2	-
6PPD	1,5	-
TMQ	1	-
Protector G 35	1	-
TBBS	1,2	-
MBTS	0,3	-
Kén	2	-

* A teljes keverék tartalmazza az 1. keverékből származó valamennyi alkotórészt.

b) Keverési eljárás 1.lépés

Belső keverő: GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1;
	Bélyegnyomás 5,5 bar
Keverék		1	2
Töltési fok	0,55
Fordulatszám (perc-¹)	50
Átfolyási hőm. (°C)	60
0-0,5’	RSS 1, SBR 1500
0,5-1,5’	korom, olaj, ZnO,	a lépés kimarad
	sztearinsav, 6 PPD,
	TMQ, gyanta
1,5’	tisztítás
1,5-3’	keverés és kitermelés
Kitermelési hőmérséklet	«140 °C

2.lépés

Belső keverő:	GK 1,5 E; Térfogat 1,5 1; Súrlódás 1:1; Bélyegnyomás 5,5 bar; Fordulatszám 30 perc^-1; Töltési fok 0,55; Átfolyási hőm. 60 °C
0-1,5’	az 1. lépés-	0-0,5’	F-EPB V
	ben kapott		porként
	keverék,	gyorsító,
	gyorsító,
	kén		kén
1,5’	kitermelés	0,5-1,5’	keverés és
			kitermelés

c) Vulkanizálási adatok Vulkanizálási hőmérséklet: 155 °C Vulkanizálási idő: 20 perc

A keverék száma	1.	2.
Dmax.^-θπιίη.	14,4	15,3
\| Szakítószilárdság (MPa)	18,2	18,5

j A keverék száma	1.	2.
Modulus 300% (MPa)	9,4	9,3
Szakadási nyúlás (%)	460	460
Szakadási energia (J)	107	104
Shore-A-keménység	63	64

A teljes keverék tulajdonságainak összképe világossá teszi, hogy az 1. szabványos keverék összes alkotórésze hozzáadható a termékhez már a porkaucsuk-folyamatban. A gumitechnológiai értékképben nem figyelhető meg romlás.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Finom szemcsés kaucsukpor (porkaucsuk), amely tartalmaz

a) egy kaucsukmátrixot, továbbá

b) egy vagy több, gumiiparban használatos módosítatlan, vagy egy vagy több (I), (II) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyülettel módosított fehér és/vagy fekete töltőanyagot, ahol a töltőanyag a kaucsukrészecskék felületébe úgy van beépítve, hogy a por összetapadását megakadályozza, és

c) egy vagy több, a kaucsukvulkanizátumok előállításához szokásosan használat adalékot.
2. Az 1. igénypont szerinti kaucsukpor, amely egy vagy több alábbi adalékot tartalmaz a vulkanizátummá való feldolgozáshoz szokásos mennyiségben:

a) cink-oxid és/vagy cink-sztearát,

b) sztearinsav,

c) polialkoholok,

d) poliaminok,

e) gyanták, viaszok, lágyítóolajok,

f) öregedésgátlók,

g) adott esetben lángmentesítő anyagok,

h) adott esetben vulkanizációgyorsítók,

i) adott esetben kén, különösen felületaktív anyaggal módosítva, ahol a kaucsukporban lévő szilárd anyagok szemcsemérete előnyös módon nem nagyobb 50 pm-nél.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kaucsukpor, amely (I), (II) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyülettel módosított töltőanyagokat tartalmaz, [R¹n-(RO)₃__nSi-(Alk)_m-(Ar)_p]_q[B] (I),

Ri_n(RO)₃__nSi-(alkil) (II) vagy

Ri_n(RO)₃__nSi-(alkenil) (ΙΠ), mely képletben

B jelentése -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (ha q= 1) vagy

-S_x- (haq=2),

R és R¹ jelentése azonos vagy különböző és egyenes vagy elágazó láncú 1-4 szénatomos alkilcsoport vagy fenilcsoport, előnyösen 1-4 szénatomos alkilcsoport, R jelentése továbbá egyenes vagy elágazó láncú 1-4 szénatomos alkoxicsoport,

Alk jelentése kétértékű, egyenes vagy elágazó láncú, 1 -6 szénatomos szénhidrogéncsoport,

HU 222 397 Bl

Ar jelentése 6-12 szénatomos ariléncsoport, n jelentése 0,1 vagy 2, m jelentése 0 vagy 1, p jelentése 0 vagy 1, azzal a megkötéssel, hogy p és n egyidejűleg nem lehet 0, q jelentése 1 vagy 2, x jelentése 2-től 8-ig tetjedő szám, alkil jelentése egyértékű, egyenes vagy elágazó láncú, telített, 1-20, előnyösen 2-8 szénatomos szénhidrogéncsoport, alkenil jelentése egyértékű, egyenes vagy elágazó láncú, telítetlen, 2-20, előnyösen 2-8 szénatomos szénhidrogéncsoport.
4. Eljárás finom szemcsés, 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kaucsukpor előállítására víztartalmú keverékből való kicsapatással, amely keverék adott esetben szerves szilíciumvegyületekkel módosított, finom szemcsés töltőanyago(ka)t (kormot és/vagy szilikátos töltőanyagot), a periódusus rendszer Π.Α., II.B.,

III.A. vagy VIII. csoportjába tartozó valamely fém vízoldható sóit és egy kaucsuklatexet, vagy egy kaucsukoldat vizes emulzióját tartalmazza, adott esetben szerves oldószer jelenlétében, azzal jellemezve, hogy (i) >50 tömeg%, de kevesebb mint 100 tömeg% finom szemcsés töltőanyagot, előnyösen 2-15 tömeg%os vizes szuszpenzió formájában, melyet adott esetben egy vagy több (I), (II) vagy (III) általános képletű, mely képletekben a szubsztituensek jelentése a 3. igénypontban megadott, a töltőanyag-felület módosítására előirányzott, a töltőanyagra vonatkoztatott 0,1-20 tömeg% mennyiségű szerves szilíciumvegyülettel a felületén módosítottunk, és/vagy >50 tömeg%, de kevesebb mint 100 tömeg%, legalább részben egy vagy több (I), (Π) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyülettel a felületen módosított töltőanyagot, különösen egy emulgeátor jelenlétében kaucsuklatexszel vagy egy kaucsukoldat vizes emulziójával elkeverünk, és a keverék pH-ját különösen egy Lewis-sav hozzáadásával 7,5-6,5 értékre lecsökkentjük (első lépés), (ii) hozzáadjuk a fent említett finom szemcsés töltőanyag maradék részét (splitting hányad), adott esetben az (I), (II) vagy (III) általános képletű szerves szilíciumvegyület töltőanyagfelület-módosításához előirányzott maradék mennyiségével együtt szuszpenzió formájában, a pH-t 6,5-5 értékre, előnyösen kb. 5,5 értékre csökkentjük úgy, hogy a keverékben található kaucsuk a töltőanyaggal együtt teljes egészében kicsapódik (második lépés), (iii) a kicsapódott szilárd anyagot önmagában ismert eljárásokkal elválasztjuk, (iv) adott esetben mossuk és (v) szárítjuk.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amikor a töltőanyag összmennyisége >80 phr, akkor ennek a mennyiségnek 1-10 tömeg%-át adjuk hozzá maradék hányadként a második lépésben.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ha a töltőanyag összmennyisége <80 phr, akkor ennek a mennyiségnek 10-20 tömeg%-át adjuk hozzá maradék hányadként a második lépésben.
7. A 4-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 1-9 pm közepes szemcseátmérőjű kormot alkalmazunk fekete töltőanyagként.
8. A 4-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fehér töltőanyagként kicsapott kovasavat alkalmazunk részben sómentesre mosott szűrőlepény formájában.
9. A 4-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kaucsukpomak a szuszpenzióból/emulzióból való kicsapatása előtt további, a 2. igénypont a)-i) pontjában megnevezett, szokásos feldolgozási és/vagy vulkanizálási segédanyagokat adunk hozzá, azzal a feltétellel, hogy a hozzáadott szilárd alkotórészek részecskenagysága <50 pm, előnyösen <10 pm.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a feldolgozási és/vagy vulkanizálási segédanyagok közül egyet vagy többet tartalmazó töltőanyagszuszpenziót a kaucsukkomponensek hozzáadása előtt megőröljük.
11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 20-50 m²/g felületű cink-oxidot előre elkeverünk a töltőanyag-szuszpenzióval, és ezt adjuk hozzá az első lépésben.
12. A 4-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a 2. igénypont a)-i) pontjai szerinti alkotórészek közül egyet vagy többet előre elkeverünk a latexemulzióval, illetve kaucsukoldattal vagy a töltőanyag-szuszpenzióval, és az így előállított latexemulziót, illetve kaucsukoldatot elkeveijük az így előállított töltőanyag-szuszpenzióval.
13. A 4-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vulkanizációgyorsító(ka)t a fent megadott adalékokat (a-tól g-ig) tartalmazó kaucsukporral elkeveijük, vagy egy, a kaucsukkal összeférő olajban szuszpendálva vagy oldva kaucsukporra permetezzük.
14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vulkanizálógyorsítón felül kenet is alkalmazunk.
15. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kaucsukpor alkalmazása vulkanizálható kaucsukkeverékek előállítására.