HU227247B1

HU227247B1 - Method for producing powered rubber containing powdered fillers and and using it

Info

Publication number: HU227247B1
Application number: HU0103878A
Authority: HU
Inventors: Udo Dr Goerl; Reinhard Dr Stober; Hartmut Lauer; Uwe Ernst
Original assignee: Pku Pulverkautschuk Union Gmbh
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-03-20
Publication date: 2010-12-28
Also published as: AU748003B2; CA2327799C; PL343404A1; JP2002510728A; CZ20003585A3; TR200002902T2; EP1084173A1; CN1304425A; EP1084173B1; HUP0103878A3; DE19815453A1; AU3147199A; NO20005011D0; CZ301273B6; MY119947A; JP4360755B2; KR100721695B1; ATE349482T1; ID30076A; ES2280116T3

Description

A találmány tárgya eljárás por alakú töltőanyagot tartalmazó kaucsukpor előállítására, valamint a kaucsukpor alkalmazása vulkanizálható kaucsukkeverékek előállítására.

A kaucsukporok alkalmazásának célját és okát, valamint az előállításukra irányuló lehetséges eljárásokat számos korábbi publikáció ismerteti.

A por alakú kaucsukok iránti érdeklődés magyarázatát kétségtelenül a gumiiparban alkalmazott feldolgozási technológia indokolja. Az iparban a kaucsukkeverékeket jelentős mennyiségű idő, energia és személyzet igénybevételével állítják elő. Ennek az a fő oka, hogy a kaucsuk nyersanyag bála formájában áll rendelkezésre.

A bála felaprítása töltőanyagokkal, ásványiolaj-alapú lágyítókkal és vulkanizáló segédanyagokkal történő alapos összekeverését hengerekkel vagy több eljárási lépés során belső keverőkkel valósítják meg. A lépések között a keveréket általában véve tárolják. A belső keverők, illetve hengerek után extrudáló-, pelletizálóberendezést vagy extrudáló-, hengerlőformákat kapcsolnak utána.

A kaucsuk feldolgozásának ezt a meglehetősen költséges módszerét csak egy teljesen új feldolgozási technológia válthatja fel. Hosszabb idő óta folytatnak vitát pergőképes ömlesztett kaucsukpor alkalmazásáról, mivel ez lehetőséget ad arra, hogy a kaucsukkeverékeket a hőre lágyuló műanyagporhoz hasonlóan egyszerűen és gyorsan fel lehet dolgozni. A DE-PS 2822148 jelű dokumentumból eljárás ismerhető meg por alakú töltőanyagot tartalmazó kaucsuk előállítására. Ezen dokumentum értelmében kaucsuklatexet, kaucsukoldatot vagy kaucsuk vizes emulzióját töltőanyag vizes emulziójához adják hozzá, és a kívánt kaucsukpor kicsapódik.

Az ezen eljárás eredményeként kapott, szemcsenagyságtól függő töltőanyag-tartalom elkerülése érdekében további változatokat dolgoztak ki, amelyek megismerhetők a DE 3723213 és DE 3723214 lajstromszámú szabadalmak leírásából. A DE 3723213 lajstromszámú szabadalom leírása két lépésben lezajló eljárást ismertet, amelynek során először a töltőanyag legalább felét integrálják a kaucsukpor részecskéibe. Második lépésben a töltőanyag visszamaradó részét felhordják az úgynevezett kaucsukalapmagra. Ez úgy tekinthető, mint egy púderezési változat, mivel nem keletkezik kötés a töltőanyag és a kaucsuk között. Italiaander E. T. egyik előadásában {ÁCS gumi szakosztályának műszaki konferenciája, Anaheim, Kalifornia, US, 1997. május 6-9. 151. előadás [GAK 6/1997 (50) 456^164. oldal]} azonban megállapította, hogy a Delphi jelentésben (Delphi Report: Jövőbeli eljárási módszerek a gumiiparban, Rubber Journal, 1972., 154. kötet, 11. szám, 20-34. oldal) előre jelezték a por alakú és granulált kaucsuk beharangozott jövő és számos, a hetvenes évek közepétől a nyolcvanas évek elejéig terjedő időszakban, neves polimer gyártók által végrehajtott, por alakú, NBR, SBRkorom-mestercsomag és granulált NR előállítására irányuló számos kísérlet ellenére a polimerek szabványos szállítási alakja a bálás kaucsuk maradt.

Az ismert eljárások hiányossága egyrészt abban van, hogy a töltőanyag részecskéinek a végtermék minősége szempontjából szükségesnek tekintett 10 μίτι méretnagyságának beállításához őrlésre van szükség.

Emiatt azonban nem csupán az energiafelhasználás jelentős, hanem a töltőanyag szerkezete is sérül, és ez a gumihoz történő alkalmazás hatásossága tekintetében ugyancsak jelentős tényezőt képez.

Az ismert termékek további hiányossága abban van, hogy a tárolás közben fellépő összetapadás miatt nehezen kezelhetők.

A fentiek alapján a találmánnyal célunk olyan por alakú, töltőanyagot tartalmazó kaucsukpor kidolgozása, amely könnyen kezelhető. További célunk eljárás kidolgozása ilyen por alakú, töltőanyagot tartalmazó kaucsukpor előállítására.

A kitűzött cél elérésére kidolgozott finom szemcsés, por alakú kaucsuk (kaucsukpor), egyes szemcséinek belsejében és az azzal összekötött szélső tartományában a töltőanyag és kaucsuk-összetevő homogén eloszlásban van, és a szemcsék víztartalmú keverékből sav hozzáadásával történő kicsapatás útján vannak előállítva. A keverék szuszpenzió alakú töltőanyagot, az elemek periódusrendszerének Ha, llb, Illa és Vili csoportjaiban levő egyik fém vízben oldható sóját és kaucsuklatexet vagy vizes emulzió formájában kaucsukoldatot tartalmaz. Az egyes szemcsék egy középpontot koncentrikusan körülvevő két, adott esetben egymástól eltérő töltőanyag és/vagy kaucsuk összetevőt tartalmazó, egymással belsőleg összekapcsolódó tartományokból állnak.

A találmány szerinti por alakú, töltőanyagot tartalmazó kaucsuk (kaucsukpor), amelynek kicsapatási eljárás révén a kaucsukmátrixszal szilárdan összekötött töltőanyag-tartalma van. Ezáltal a csak felületileg (adhéziós úton) bevont kaucsukrészecskékkel (kulcsszó: púderozás, felhordás) nem téveszthető össze.

A találmány szerinti porok részecskeméret-spektruma szűkebb tartományba esik, és a kisebb részecskenagyságok irányába el van csúszva a technika állásához képest [Kautschuk+Gummi+Kunststoffe 7, 28 (1975) 397-402. oldal]. Ez a körülmény megkönnyíti a por feldolgozását. Az előállítási eljárás következtében az egyes részecskékben a töltőanyag hányada nem függ a szemcsenagyságtól.

A por alakú kaucsukok 20-250 phr, különösen 50-100 phr töltőanyagot tartalmaznak (phr=parts per hundred parts of rubber, vagyis 100 rész gumira jutó részek száma).

Akár önmagukban, akár egymással keverve a következő fajtájú kaucsukok bizonyultak megfelelőnek:

természetes kaucsuk, 10-50% sztirolt tartalmazó emulziós SBR, butil-akrilnitril-kaucsuk, butilkaucsuk, etilén, propilén (EPM) és nem konjugált dién- (EPDM) terpolimerek, butadiénkaucsuk, oldatban történő polimerizációs eljárással előállított, 10-25% sztirolt tartalmazó, valamint 20-50% 1,2-viniltartalmon tartott SBR, izoprénkaucsuk, különösen 3,4-poliizoprén. A fent megadott kaucsuktípusokon felül a következő elaszto2

HU 227 247 Β1 merek jöhetnek szóba akár önmagukban, akár egymással keverve:

karboxilkaucsuk, epoxidkaucsuk, transz-polipenténamer, halogénezett butilkaucsuk, 2-klór-butadiénből képzett kaucsuk, etilén-vinil-acetát-kopolimer, epiklórhidrin, adott esetben vegyileg is módosított természetes kaucsuk, mint például az epoxidált típusok.

Töltőanyagként megnevezhetők a kaucsukfeldolgozásból ismert koromfajták és a szintetikus jellegű fehér töltőanyagok, például kicsapatott kovasav vagy természetes töltőanyagok, mint például kovaföld, agyagok stb.

Különösen jól alkalmazhatók a különböző koromfajták abban a formában, ahogy általánosságban alkalmazzák a kaucsukfeldolgozás során.

Ezek közé tartozik a kemencekorom, gáz- és lángkorom, amelynek jódadszorpciós száma 5-1000 m²/g, CTAB-száma 15-600 m²/g, DBP-adszorpciója 30-400 ml/100 g és 24 M4-DBP-száma

50-300 ml/100 g 5-250 rész, különösen 50-150 rész 100 rész kaucsukra, különösen 40-100 rész kaucsukra számítva. Használhatók továbbá a kaucsukfeldolgozás területén ismert kicsapatott kovasavak. Ezeknek általában az ismert BET-módszerrel meghatározott N2 felületük, 35-700 m²/g, CTAB-felületük 30-500 m²/g, DBP-számuk 150-400 ml/100 g.

A találmány szerinti termék ezeket a kovasavakat 100 rész kaucsukra számítva 50-250 résznyi, különösen 20-100 résznyi mennyiségben tartalmazza.

Ha fehér természetes töltőanyagokat, például olyan agyagot vagy kovakrétát alkalmazunk, amelynek N2-felülete 2-35 m²/g, akkor 100 rész kaucsukra számítva 5-350 résznyi mennyiséget alkalmazunk. Alkalmazhatók továbbá töltőanyagot tartalmazó kaucsukporok, amelyek keverten tartalmaznak kovasavakat és kormot. Ebben az esetben a töltőanyag teljes mennyisége 100 rész kaucsukra számítva 20-250 rész töltőanyag.

A találmány szerinti kaucsukporok a már megnevezett töltőanyagok mellett adott esetben ismert feldolgozási vagy vulkanizálási segédanyagokat, például cinkoxidot, cink-sztearátot, sztearinsavat, polialkoholokat, poliaminokat, lágyítókat, hő, fény vagy oxigén és ózon okozta öregedéssel szembeni védőanyagokat, erősítőgyantákat, égésgátló anyagot, például AI(OH)₃ és Mg(OH)₂ anyagot, pigmenteket, különböző térhálósító vegyi anyagokat és a gumiiparban szokásos koncentrációban adott esetben ként tartalmaznak.

A találmány szerinti kaucsukpor metszetének képe egyértelműen különbözik a technika állásából ismertetett termékek metszetének képétől.

Az ismert termékek esetében ideális esetben a töltőanyag homogén eloszlásban van a kaucsukmasszában vagy fordítva, és töltőanyagból álló bevonatot mutatnak, a találmány szerinti termék esetében a töltőanyag és a kaucsukösszetevő eloszlása homogén a por alakú termék belsejében, és a vele összekötött szélső tartományban.

A részecskék töltöttségi fokától függően a felületbe a töltőanyag részecskéi bele vannak kötve és ezáltal a részecskék még nyomás alatt sem, például több zsák egymásra helyezése esetén sem ragadnak össze.

A felület ezen „közömbössé tétele” nem tévesztendő össze a ragadós porok töltőanyaggal történő púderezésével, beporzásával. Ilyenkor ugyanis a csak felület mentén tapadó töltőanyagok a mechanikus igénybevétel hatására - például szállítóberendezéseken történő továbbításkor vagy silózáskor - könnyen leoldódik. Ilyenkor a púderezés ellenére a finom szemcsés porok összetapadása és csomósodása mégis bekövetkezik. A technika állásából ismert és töltőanyaggal mint ömlesztettséget segítő anyaggal felületileg kezelt ragadós részecskéktől eltérően a találmány értelmében a töltőanyag-részecskét kicsapatáskor, a por alakú kaucsuk előállítása során befoglaljuk. Az említett töltőanyagok egyikével vagy másikával való töltöttség mértékétől függően ésszerű elosztást állítunk be a részecskéken belüli és az ezzel összekötött külső tartomány között.

Nagymértékű töltöttséggel (100 kaucsukrészecskére számítva legalább 80 töltőanyag-részecske esik) a külső magtartományban ezen töltőanyag-mennyiségből csak 1-10 részecske van belekötve.

Ha a por alakú kaucsuk azonban 100 kaucsukrészecskére számítva több mint 80 részecske töltőanyagot tartalmaz, akkor ebből a mag külső részébe (szélső tartományába) 10-20 részecske van belekötve, vagyis nem csupán a kevésbé hatékony adhéziós erővel rátapasztva.

A részecske belsejében és az úgynevezett szélső tartományában a töltőanyag eloszlása általában ezen tartományokon belül mozog.

Minél nagyobb az összes töltőanyag-tartalom, annál kevésbé kell akadályozni a por ragacsosságát a töltőanyagnak a szélső tartományon belüli koncentrációjának növelése útján.

A találmány tárgya továbbá eljárás finom részecskékből álló por alakú töltőanyagot tartalmazó kaucsuknak (kaucsukpornak) víztartalmú keverékből történő kicsapatása útján, ahol is a víztartalmú keverék a töltőanyagot szuszpenzió, az elemek periódusos táblázatának Ha, llb, Illa és Vili csoportjaiban levő fémek vízben oldható sójának, valamint kaucsuklatex vagy kaucsukoldat vizes emulziója tartalmazza, és a keverékhez savat adunk hozzá, amelyre jellemző, hogy a finom szemcsés töltőanyagnak legalább 50 tömeg%-át 100 tömegrész kaucsukra számítva ezen vízben oldható sókból 0,1-6,5 tömegrésszel és kaucsuklatexszel vagy kaucsukoldat vizes emulziójával, előnyösen emulgeátor jelenlétében elkeverjük és a keverék kémhatását pH=5,5-4,5 tartományban levő értékre csökkentjük (1. lépés), a finom szemcsés töltőanyag fennmaradó részét szuszpenzió alakjában hozzáadjuk és a kémhatást nagyjából pH=3,2 értékre csökkentjük (2. lépés), és ezáltal a keverékben levő kaucsukot a töltőanyaggal együtt teljes egészében kicsapatjuk.

A kicsapatási folyamat pH-értéktől és töltőanyagtartalomtól függő időtartama és terjedelme mérési sorozattal egyszerűen megállapítható.

Nagymértékben töltött (legalább 80 részecske töltőanyag phr) kaucsukpor esetében ezen mennyiségből általában 1-10 részt a második lépésben a kaucsukpor kicsapódásakor alkalmazunk.

HU 227 247 Β1

Ha a kaucsukpor töltőanyag-tartalma kisebb, mint 80 phr, például összesen 50 phr, akkor a kicsapódási folyamat lezárulása előtt még szuszpenzió formájában több mint 10-20 résznyi mennyiséget adunk be.

Ezáltal a kaucsukpor külső magtartományában (szélső tartományában) a töltőanyagok beépülnek.

A töltőanyag ezen része nem kívülről vonja be az egyes kaucsukrészecskéket (mint a DE-PS 3723213 jelű irat szerinti megoldásnál), hanem beleépül a kaucsuk felületébe.

A töltőanyag ezen eloszlása és a töltőanyagnak a kaucsukmasszába történő belekötődésének módja a találmány szerinti port jól ömleszthetővé, pergővé teszi, és megakadályozza tárolás közben a por összeragadását anélkül, hogy ezt a tulajdonságot szállítás, silózás stb. során a fellépő mechanikus terhelés következtében elvesztené.

Töltőanyagként a fent megadott kormot finom részecskés alakban (pelyhes formában) alkalmazzuk általában véve 1-9 pm, előnyösen 1-8 μίτι átlagos szemcseátmérővel, mielőtt még szuszpenziót alakítanánk ki vele.

Ez megkönnyíti a diszpergálást, eloszlatást és így nagy energiafelhasználás nélkül kapunk töltőanyag-részecskéket tartalmazó vizes szuszpenziót, amelyben az átlagos részecskeátmérő jelentősen kisebb, mint 10 pm.

A kicsapatott kovasav előnyösen sómentesre mosott szűrőpogácsa formájában alkalmazható.

Fémsóként azok jönnek szóba, amelyek az elemek periódusrendszerének Ha, llb, Illa és Vili csoportjainak elemeiből származnak. Ez a csoportbeosztás megegyezik a régi IUPAC ajánlásnak (lásd Az elemek periódusos rendszere, Verlag Chemie, Weinheim, 1985). Tipikus képviselőket képeznek a magnézium-klorid, cink-szulfát, alumínium-klorid, alumínium-szulfát, vasklorid, vas-szulfát, kobalt-nitrát és nikkel-szulfát, amelyek közül az alumíniumsókat előnyösebbnek tekintjük. Különösen előnyös az alumínium-szulfát alkalmazása.

100 tömegrész kaucsukra számítva 0,1-6,5 tömegrész mennyiségű sót alkalmazunk. A megadott pH-érték beállítására alkalmas és adott esetben alkalmazott savak elsősorban ásványi savak, például kénsav, foszforsav és sósav, amelyek közül a kénsav különösen előnyös. Alkalmazhatók azonban szénsavak is, amilyen például a hangyasav és ecetsav.

A sav mennyiségét a vízben oldható fémsó, a töltőanyag, a kaucsuk és az adott esetben alkalmazott alkáli-szilikát fajtájának és mennyiségének függvényében állapítjuk meg. Ez a mennyiség néhány iránymutató kísérlet útján könnyen meghatározható.

Egy előnyös megvalósítási alak esetében a találmány szerinti eljárás során járulékosan 100 tömegrész kaucsukra számítva legfeljebb 5 tömegrész kovasavat (SiO₂) adunk hozzá alkáli-szilikát-oldat, előnyösen vízüveg formájában, amelyben az Na₂O:SiO₂ mólarány 2:1 és 1:4 közötti tartományban van. Az alkáli-szilikátoldat hozzáadható mind a kaucsuk-összetevőhöz, mind a töltőanyag-szuszpenzióhoz. Különösen folyamatosan végrehajtott eljárás során előnyös a kaucsukösszetevőhöz történő hozzáadás.

A találmány szerinti eljárást általában a következő módon hajtjuk végre:

először töltőanyag-szuszpenziót állítunk elő oly módon, hogy a végtermékben levő töltőanyag egy részét, előnyösen legalább 50 tömegszázalékát a fémsó és adott esetben alkáli-szilikát-oldattal vízben diszpergáljuk. Az alkalmazott víz teljes mennyiségét a töltőanyag fajtájától és a feltárás mértékétől függően határozzuk meg. A töltőanyag vízben nem oldható alkotórészei általában 6 tömeg% környezetében vannak. Ez az érték azonban nem jelent kötelező megkötést és lehet ennél kisebb, de nagyobb értékű is. A részarány legnagyobb mértékét a szuszpenzió szivattyúzhatósága korlátozza.

Az ily módon előállított töltőanyag-szuszpenziót ezután adott esetben alkáli-szilikát-oldatot tartalmazó kaucsuklatexszel vagy az adott esetben alkáli-szilikátoldatot tartalmazó kaucsukoldat vizes emulziójával előnyösen emulgeátor jelenlétében alaposan összekeverjük. Erre ismert keverőkészülékek, például forgólapátos keverők alkalmazhatók.

A keverés után a keverési folyamat fenntartása közben ezután 5,5-4,5 pH-tartományba állítjuk be a keverék kémhatását. Ekkor állandó töltőanyag-tartalmú kaucsuk-alapszemcse válik ki. Az alapszemcse méretét a fémsó 0,1-6,5 phr-tartományban választott mennyisége szabályozza. Ez a szabályozás oly módon történik, hogy a legkisebb mennyiségű fémsó eredményezi a legnagyobb szemcsézettséget.

Az alkalmazott latex szilárdanyag-tartalma általában 20-25 tömeg%. A kaucsukoldatok szilárdanyagtartalma általában 3-35 tömeg%, míg kaucsukemulziók esetében általában 5-30 tömeg%.

Ezen keverékek és előállításuk a technika állásából ismertek.

Legalább 100 phr töltőanyag-tartalmú kaucsukpor feldolgozásához előnyös, ha a fázisok szétválasztása előtt az elegy kémhatását pH=2,5 értékre csökkentjük. Ehhez célszerűen a savak megadott csoportjából kiválasztott savat alkalmazunk.

A találmány szerinti eljárás végrehajtható mind folyamatos, mind szakaszos formában.

A kicsapódott kaucsukport előnyösen centrifugával választjuk szét, majd maradék víztartalmát általában legfeljebb 1% értékre csökkentjük szárítás útján, különösen örvényágyas szárítóban.

Az előállítási eljárás során a találmány szerinti kaucsukporhoz további feldolgozást és/vagy vulkanizálást segítő adalékok adhatók hozzá olyan mennyiségben, amennyit a vulkanizálható kaucsukkeverékek szokásosan tartalmaznak, de ennél kevesebb mennyiség is alkalmazható.

A találmány szerinti kaucsukport vulkanizálható kaucsukkeverékek előállításához használhatjuk. Ennek során a keverék előállításához szükséges valamennyi összetevőnek benne kell lennie a kaucsukporban. Ezek a kaucsukporok azonban előnyösen a fent megadott fajtájú kaucsukot és töltőanyagot tartalmaznak.

Mindazonáltal hagyományos módon összekeverhető másféle kaucsukkal és töltőanyagokkal, ha ez a kívánt kaucsukkeverékhez szükséges.

HU 227 247 Β1

A találmány szerinti eljárással sikeresen állítható elő finom részecskéjű kaucsukpor, amely ömleszthető (pereg), és mechanikai igénybevétel (például szállítás, csomagolás) után is megtartja ezt a tulajdonságát. Finom részecskés jellege miatt nincs szükség őrlésre 5 vagy más aprítási intézkedésre annak érdekében, hogy finom szemcsés diszperziót kapjunk.

Ezen intézkedések eredményeként olyan finom részecskés kaucsukport kapunk, amely könnyen feldolgozható. Végeredményül jobb tulajdonságú vulkanizált 10 anyag nyerhető.

Példák

A) A példákban ismertetjük a technika állásának megfelelően (DE-PS 3723213 irat szerint), valamint a 15 találmány szerinti eljárással előállított kaucsukporok feldolgozási tulajdonságait. Az ezen porokra vonatkozó gumitechnológiai adatokat is összehasonlítjuk egymással. Az 1. példában az általában hozzáférhető, nevezetesen nedvesen gyöngyözött formájú N 375 jelű korom 20 alkalmazásával előállított 1-4 keverékeket ismertetünk. Annak érdekében, hogy a DE-PS 3723213 szerint szükséges 10 pm (átlagos szemcseátmérőjű) finom szemcsésséget elérjük, előzetesen őrlést kellett végrehajtanunk. Ez jelenti a hivatkozott szabadalom bejelen- 25 tésének időpontjában a technika állását. Az 5-8 jelű keverékeket pelyhes formájú N 375 korom felhasználásával állítottuk elő. Megmutatkozott, hogy a találmány szerinti kaucsukpor felhasználásával előállított vulkanizált termékek esetében a kaucsukkeverék keverési 30 ideje lerövidült és ugyanolyan összetételű keverék esetében a gumitechnológiai adatok megjavultak.

B) A példák során a következő vizsgálati előírásokat alkalmaztuk.

	Egység	Szabvány
Szakítószilárdság	MPa	DIN 53504
Modul 300%	MPa	DIN 53504
Továbbszakadási ellenállás	N/mm	DIN 53507
Shore-A-keménység	-	DIN 53507
DIN szerinti kopás	nm³	DIN 53516
Szakadási nyúlás	%	DIN 53504

C) A példákban alkalmazott vegyi anyagok:

TESPT bisz(trietoxi-szilipropil)-tetraszulfán (SÍ69 jelű termék, gyártó: Degussa AG, Naftolen ZD lágyító, aromás szénhidrogének, 50

6PPD N-1,3-d i meti l-bu ti l-N ’-fen i l-p-fen i léndiamin,

CBS N-ciklohexil-2-benzo-tiazol-szulfénamid,

1. példa N 375 (82 rész) korommal töltött E-SBR keverék összehasonlítása a keverési idő függvényében (hagyományos eljárás összehasonlítva a találmány szerinti eljárással)

a) Receptúrák 1-4 5-8

PB I (hagyományos) 180

EPBI (találmány szerinti) - 180

ZnO RS 3 3

Sztearinsav 2 2

Naftolen ZD 30 30

6PPD 2 2

Viasz 1 1

CBS 1,35 1,35

Kén 1,35 1,35

b) Keverési eljárás

1. lépés

Belső keverő: GK 1,5 N, térfogat 1,6 I, súrlódás 1:1,11 nyomás 5,5 bar
Keverék	1+2
Fordulatszám (1/min)	60
Hőmérséklet (°C)	50
Töltöttség	0,8
Keverőidő
0-0,5’	PB ill. EPB II naftolen ZD, ZnO RS, sztearinsav, 6PPD, viasz
0,5’	tisztítás és levegőztetés
0,5’-x’	keverés és kiadás
x’=1,2, 3,4
hőmérséklet: -155 °C

2. lépés

Belső keverő: GK 1,5 N, térfogat 1,6 I, súrlódás 1:1,11, nyomás 5,5 bar, fordulatszám: 40, hőmérséklet 50 °C,
töltési fok 0,68
Keverési idő:
0-0,5’	adag 1. lépés gyorsító, kén
0,5-1,5	keverés, kiadás és rétegképzés
Hőmérséklet: ~110 °C

b) Vulkanizált termék vizsgálata

1. Töltőanyag eloszlása, részecskenagyság, egyenetlenség

	Hagyományos	Találmány szerinti eljárás
Keverési idő (perc)	4	3	2	1	4	3	2	1
Diszperziós tényező (%)	96,5	95,7	95,4	93,5	95,4	95,6	95,2	93,4
1. nyomatékszám (pm)	13,0	17,6	16,3	16,5	11,4	10,8	12,3	12,1

HU 227 247 Β1

Táblázat (folytatás)

	Hagyományos	Találmány szerinti eljárás
Keverési idő (perc)	4	3	2	1	4	3	2	1
2. nyomatékszám (pm)	21,7	28,9	28,9	27,7	15,8	13,5	17,9	16,8
3. nyomatékszám (pm)	36,4	40,5	40,7	41,5	27,6	19,6	30,2	26,4
Egyenetlenség	0,67	0,64	0,65	0,68	0,38	0,25	0,46	0,39

Az összehasonlítás azt mutatja, hogy a találmány szerinti eljárással előállított termékek esetében a részecskenagyság (1-3 nyomatékszám) lényegesen kisebb, mint a hagyományos termékek esetében, ezenfelül a részecskék egyenletesebbek is (az egyenetlenség kisebb értéket mutat).

2. Gumitechnikai adatok

	Hagyományos	Találmány szerinti eljárás
Keverési idő (perc)	4	3	2	1	4	3	2	1
Vizsgálati módszer
Húzószilárdság (MPa)	15,9	15,8	15.1	15,0	16,4	16,7	16,4	16,4
Modul 300% (MPa)	6,8	7,1	6,8	7,0	7,3	7,5	7,3	7,4
Szakítószilárdság (%)	600	570	560	550	590	590	590	600
Szakítóenergia (J)	145	135	127	124	147	149	148	155
Shore A keménység	64	63	65	65	64	63	64	65
Labda visszapattanás		%
0°C	18,7	18,1	17,9	18,1	18,4	18,3	18,2	18,4
60 °C	35,1	34,8	34,3	33,9	37,5	36,8	37,1	36,3
Veszteségi szög
tan δ (0 °C)	0,374	0,373	0,368	0,368	0,381	0,374	0,359	0,365
tan δ (60 ’C)	0,311	0,304	0,318	0,311	0,298	0,299	0,302	0,300

Az összehasonlítás azt mutatja, hogy még a legkisebb keverési idő (1’) esetén is a találmány szerinti eljárás útján előállított termékek kitűnő értékelési eredményeket adnak. Különösen nyilvánvalóak az előnyök a szilárdsági adatok, szakítási energia és nagyobb szakítás! nyúlás esetében. Előnyök mutatkoznak 60 °C hőmérséklet mellett a visszapattanás és veszteségi szög (tan δ) esetében.

2. példa kovasav/TESPT töltésű személygépkocsi futófelület E-SBR-alapú keverékének összehasonlítása (hagyományos eljárás összehasonlítva a találmány szerinti eljárással)

a) Receptúrák 1 2

PB II (hagyományos) 175

EPBII (találmány szerinti) - 175

ZnO RS 3 3

Sztearinsav 2 2

NaftolenZD 10 10

6PPD 2 2

Viasz 1 1

CBS 1,5 1,5

DPG 2 2

Kén 1,5 1,5

b) Keverési eljárás

1. lépés

Belső keverő: GK 1,5 N, térfogat 1,6 L, súrlódás 1:1,11, nyomás 5,5 bar
Keverék	1+2
Fordulatszám (l/min)	60
Hőmérséklet (’C)	50
Töltöttség	0,8
Keverőidő
0-3’	PB ill. EPB II naftolén ZD, ZnO RS, sztearinsav, 6PPD, viasz
3’	tisztítás és levegőztetés
3’-4’	keverés és kiadás
hőmérséklet: -155 °C

2. lépés

Belső keverő: GK 1,5 N, térfogat 1,6 I, súrlódás 1:1,11, nyomás 5,5 bar, fordulatszám: 40, hőmérséklet 50 °C, töltési fok 0,68

HU 227 247 Β1

Táblázat (folytatás)

Keverési idő:
0-0,5’	adag 1. lépés gyorsító, kén
0,5-1,5	keverés, kiadás és rétegképzés
Hőmérséklet: -110 °C

c) Gumitechnikai adatok

Vizsgálati módszer	Egység	1	2
Eloszlás	érdességi tényező	23025	960
Húzószilárdság	MPa	20,2	22,7
Modul 300%	MPa	12,9	13,7
Szakadási nyúlás	%	410	440
Szakadási energia	J	126	143
Shore A keménység	-	78	77
DIN-kopás	mm³	90	80

A találmány szerinti eljárással készített termékeknek jobb az eloszlása, nagyobb a szilárdsága, nagyobb az erősödési viselkedésük és a DIN-szabvány szerinti kopásuk jobb.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Finom szemcsés, por alakú kaucsuk (kaucsukpor), amelyben a por alakú termék egyes szemcséinek belsejében és az azzal összekötött szélső tartományában a töltőanyag és kaucsuk-összetevő homogén eloszlásban van, és a szemcsék víztartalmú keverékből sav hozzáadásával történő kicsapatás útján vannak előállítva, amely keverék szuszpenzió alakú töltőanyagot, az elemek periódusrendszerének Ha, llb, Illa és Vili csoportjaiban levő egyik fém vízben oldható sóját és kaucsuklatexet vagy vizes emulzió formájában kaucsukoldatot tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az egyes szemcsék egy középpontot koncentrikusan körülvevő két, adott esetben egymástól eltérő töltőanyag és/vagy kaucsuk-összetevőt tartalmazó, egymással belsőleg összekapcsolódó tartományokból állnak.
2. Az 1. igénypont szerinti finom szemcsés kaucsukpor, azzal jellemezve, hogy 20-250 phr töltőanyagot tartalmaz.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti finom szemcsés kaucsukpor, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként 5-200 phr mennyiségű kicsapatott kovasavat tartalmaz.
4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti finom szemcsés kaucsukpor, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként 20-250 phr mennyiségű kormot tartalmaz.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti finomszemcsés kaucsukpor, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként 20-250 phr összmennyiségű kormot és kovasavat tartalmaz.
6. Az 1. igénypont szerinti finom szemcsés kaucsukpor, azzal jellemezve, hogy járulékosan szokásos feldolgozási és vulkanizálási segédanyagokat tartalmaz.
7. Eljárás finom szemcsés, por alakú kaucsuk (kaucsukpor) előállítására, amelynek során víztartalmú keverékből sav hozzáadásával csapadékot állítunk elő és amely keverékek szuszpenzió alakú töltőanyagot, az elemek periódusrendszerének Ha, llb, Illa és Vili csoportjaiban levő egyik fém vízben oldható sóját és kaucsuklatexet vagy kaucsukoldat vizes emulzióját tartalmazzák, azzal jellemezve, hogy a finom szemcsés töltőanyagnak legalább 50 tömeg%-át 100 tömegrész kaucsukra számítva ezen vízben oldható sókból 0,1-6,5 tömegrésszel és kaucsuklatexszel vagy kaucsukoldat vizes emulziójával, előnyösen emulgeátor jelenlétében elkeverjük és a keverék kémhatását pH=5,5-4,5 tartományban levő értékre csökkentjük (1. lépés), a finom szemcsés töltőanyag fennmaradó részét szuszpenzió alakjában hozzáadjuk és a kémhatást nagyjából pH=3,2 értékre csökkentjük (2. lépés), és ezáltal a keverékben levő kaucsukot a töltőanyaggal együtt teljes egészében kicsapatjuk.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább 80 rész phr töltőanyag-összmennyiség esetén a második lépésben ezen mennyiségből 1-10 részt adunk hozzá fennmaradó részként.
9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kevesebb mint 80 rész phr töltőanyag-összmennyiség esetén a második lépésben ezen mennyiségből több mint 10-20 részt adunk hozzá fennmaradó részként.
10. A 7-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 1-9 μηι átlagos részecskeméretű kormot alkalmazunk.
11. A 7-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy sómentesre mosott szűrőpogácsa alakjában kovasavat alkalmazunk.
12. A 7-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kaucsukpor kicsapatása közben további szokásos feldolgozási és vulkanizálási segédanyagokat adunk hozzá.
13. A 7-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy vízben oldható fémként alumínium-szulfátot alkalmazunk.
14. A 7-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műveleteket alkáli-szilikát jelenlétében végezzük.
15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alkáli-szilikát-oldat formájában legfeljebb 5 phr SiO₂-anyagot adunk hozzá.
16. A 7-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fázis szétválasztása előtt a pH-értéket 2,5 értékre csökkentve legalább 100 phr töltőanyagot tartalmazó kaucsukport állítunk elő.
17. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti por alakú töltőanyagot tartalmazó kaucsukpor alkalmazása vulkanizálható kaucsukkeverékek előállítására.