NL194276C

NL194276C - Roet en rubbersamenstellingen welke dit roet bevatten.

Info

Publication number: NL194276C
Application number: NL9001997A
Authority: NL
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 2001-11-05
Also published as: US5093407A; NL9001997A; KR910006428A; DE4028586A1; JP2889326B2; JPH03174470A; TR24655A; IT9021452A1; FR2651788B1; FR2651788A1; BR9004579A; IT1244438B; KR0145728B1; DE4028586B4; LU87800A1; IT9021452A0; NL194276B

Description

1 194276

Roet en rubbersamenstellingen, welke dit roet bevatten

De uitvinding heeft betrekking op een roet met een DBP van ten minste 90 cm3/100 g en een N2SA van ten minste 150 rrfVg.

5 Een dergelijk roet is uit het Amerikaanse octrooischrift 4.035.336 van aanvraagster. Meer in het bijzonder heeft dit Amerikaanse octrooischrift betrekking op een roet met een N2SA van ten minste 150 nr^/g, bij voorkeur meer dan 170 m2/g, en een DBP van ten minste 90 cm3/g, bij voorkeur meer dan 100 cm3/g, een waarde voor de verhouding van niet-poreus specifiek oppervlak tot het totale oppervlak van het roet van ten minste 0,9 en een waarde voor de kleurfactorverhouding van kleursterkte + 0,6 (DJ, waarbij Da de 10 schijnbare diameter is, van minder dan 317. Voorts heeft dit Amerikaanse octrooischrift betrekking op rubbersamenstellingen, welke dit roet bevatten en voor de vervaardiging van banden.

Gebleken is echter dat een dergelijk roet niet volledig bevredigend is, aangezien bijvoorbeeld de slijtvastheid van rubbersamenstellingen waarin dit roet is toegepast, als onvoldoende wordt beoordeeld.

Gevonden werd, dat de nadelen van het roet kunnen worden opgeheven, wanneer het roet een N2SA 15 van ten minste 150 m2/g tot 180 m2/g, een DBP van ten hoogste 125 cm3/100 g, een Dmode van 70 nm of minder, een N2SA/I2 No. verhouding van 0,85 tot 0,98 en een ADBP van minder dan 20 cm3/100 g bezit. Bij voorkeur wordt het roet volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het roet een DBP van 100-125 cm3/100 g, een Dmode van 50-70 nm en een ADBP van 10-20 cm3/100 g bezit

Zoals bekend zijn de eigenschappen van het roet een belangrijke factor bij het bepalen van de diverse 20 eigenschappen van de rubbersamenstelling waarin het roet is verwerkt Het roet volgens de uitvinding is doeltreffend bij de bereiding van rubbervulcanisatieproducten die gebruikt worden bij de productie van banden met hoge slijtvastheid, heterogene slijtvastheid en met een goede grip. Deze eigenschappen zijn vooral belangrijk bij racebanden.

Het verband tussen heterogene slijtvastheid en de eigenschappen van roet is niet helemaal duidelijk.

25 Over het algemeen wordt echter teneinde een hoge slijtvastheid te verkrijgen een roet met een groot oppervlak en een hoge mate van structuur ingebouwd in de rubbersamenstelling die gebruikt wordt om de band te vormen. Over het algemeen is roet met een hoge N2SA ook nuttig om de grip te verbeteren van banden waarin het roet is toegepast. Men neemt echter over het algemeen aan dat roet met een hoog specifiek oppervlak een hoge viscositeit teweegbrengt tijdens de mengfase bij de vorming van een 30 rubberverbinding. Deze hoge viscositeit bewerkt verslechtering van de dispersie van het roet in de rubberverbinding en kan daarbij de slijtvastheid en de heterogene slijtvastheid van de rubberverbinding nadelig beïnvloeden. Wanneer het roet met een groot oppervlak dus wordt toegevoegd tijdens de vorming van de rubbersamenstellingen, maakt het roet met groot oppervlak de rubbersamenstelling moeilijker mengbaar. Roet met een groot oppervlak kan ook moeilijker worden gedispergeerd in rubbersamens-35 tellingen. Wanneer roet met een hoog structuurniveau wordt ingebouwd in rubbersamenstellingen, wordt verder de hardheid van de rubbersamenstellingen ongeschikt.

De bovenvermelde problematiek wordt opgelost met het roet volgens de uitvinding, aangezien daarmee zowel een betere slijtvastheid, heterogene slijtvastheid als een betere grip van rubbersamenstellingen oplevert die het onderhavige roet bevatten. Met dergelijk roet gemaakte banden zijn, zoals eerder vermeld, 40 bijzonder geschikt om gebruikt te worden als racebanden. De uitvinding heeft derhalve tevens betrekking op rubbersamenstellingen, die geschikt zijn om gebruikt te worden bij de productie van banden, in het bijzonder _racebanden. die het roet volgens de uitvinding bevatten._

Met betrekking tot de onderhavige uitvinding wordt voorts naar voren gebracht, dat wanneer de N2SA van het roet minder is dan 150 m2/g, het gewenste niveau van slijtvastheid niet kan worden verkregen en 45 wanneer het N2SA van het roet meer dan 180 m2/g bedraagt, het roet meng- en dispersieproblemen kan opleveren tijdens de vorming van de rubbersamenstelling. Bovendien wordt de hardheid van de rubbersamenstelling ongeschikt groot wanneer de N2SA van het roet tussen 150 m2/g en 180 nrVg ligt, en de DBP van het roet hoger is dan 125 cm3/100 g. Wanneer de Dmode van het roet meer dan 70 nm bedraagt, kan het gewenste slijtvastheidsniveau niet worden verkregen. Een N2SA/I2 No. verhouding meet de mate van 50 oppeivlakmodificatie van het roet en wanneer deze verhouding meer dan 0,98 bedraagt, wordt de slijtvastheid van een rubbersamenstelling met het roet niet verbeterd onafhankelijk van het grote oppervlak van het roet. Wanneer de ADBP van het roet 20 cm3/100 g of groter is, kan het vereiste niveau van slijtvastheid in een rubbersamenstelling met het roet niet worden verkregen onafhankelijk van de structuur van het roet.

55 Het roet volgens de onderhavige uitvinding kan worden geproduceerd in een roetovenreactor met een eerste (verbrandings)zone, en een reactiezone, gescheiden door een doorgangszone, waarin de hele of een gedeelte van de roet producerende grondstof kan worden geïnjecteerd in een hete verbrandingsgasstroom.

194276 2

De roet producerende grondstof wordt radiaal in de hete verbrandingsgasstroom geïnjecteerd vein de buitenste periferie van de reactor en ook radiaal naar buiten toe geïnjecteerd vanuit het centrale gedeelte. Het resulterende mengsel van hete verbrandingsgassen en grondstof stroomt de reactiezone binnen. De pyrolyse van de roet producerende grondstof wordt gestopt door afschrikking van het mengsel wanneer het 5 roet volgens de onderhavige uitvinding is gevormd. Bij voorkeur wordt de pyrolyse gestopt door een afschrikking, waarbij een afschrikvloeistof, die in de voorbeelden water is, wordt geïnjecteerd. Een reactor die geschikt is voor het gebruik bij de productie van roet volgens de onderhavige uitvinding wordt algemeen beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.922.335. De werkwijze voor de bereiding van het nieuwe roet volgens de onderhavige uitvinding wordt hieronder gedetailleerder beschreven.

10 De rubbers waarbij het nieuwe roet van deze uitvinding doeltreffend is als versterkende stoffen omvatten natuurlijke en synthetische rubbers. Over het algemeen kunnen hoeveelheden roet, variërend van ongeveer 10 tot ongeveer 250 gewichtsdelen worden gebruikt per 100 gewichtsdelen rubber teneinde een duidelijke mate van versterking op te leveren. De voorkeur wordt echter gegeven aan hoeveelheden die variëren van ongeveer 20 tot ongeveer 100 gewichtsdelen roet per 100 gewichtsdelen rubber en in het bijzonder wordt 15 de voorkeur gegeven aan het gebruik van ongeveer 50 tot ongeveer 100 delen roet per 100 delen rubber.

Onder de rubbers die geschikt zijn om bij de onderhavige uitvinding gebruikt worden zijn natuurrubbers en derivaten ervan zoals gechloreerde rubber; copolymeren van ongeveer 10 tot ongeveer 70 gew.% van styreen en van ongeveer 90 tot ongeveer 30 gew.% van butadieen zoals een copolymeer van 19 delen styreen en 81 delen butadieen, een copolymeer van 30 delen styreen en 70 delen butadieen, een 20 copolymeer van 43 delen styreen en 57 delen butadieen en een copolymeer van 50 delen styreen en 50 delen butadieen; polymeren en copolymeren van geconjugeerde diënen zoals polybutadieen, polyisopr-een, polychloropreen, en dergelijke en copolymeren van dergelijke geconjugeerde diënen met een etheengroep bevattende monomeer die hiermee copolymeriseerbaar is zoals styreen, methylstyreen, chloorstyreen, acrylonitril, 2-vinyl-pyridine, 5-methyl-2-vinylpyridine, 5-ethyl-2-vinylpyridine, 2-methyl-5-25 vinylpyridine, door alkylgesubstitueerde acrylaten, vinylketon, methylisopropenylketon, methytvinyleter, alfa-methyleencarbonzuren en de esters en amiden daarvan zoals acrylzuur en dialkylacrylzuuramide; ook geschikt om hierin te gebruiken zijn copolymeren van etheen en andere hoge alfaalkenen zoals propeen, buteen-1 en penteen-1; in het bijzonder wordt de voorkeur gegeven aan etheen-propeen copolymeren waarin het etheengehalte varieert van 20-90 gewichtsprocent en ook de etheen-propeenpolymeren die 30 bovendien een derde monomeer bevatten zoals dicyclopentadieen, 1,4-hexadieen en methyleennorbomeen.

Een voordeel van het roet volgens de onderhavige uitvinding is dat het roet een betere slijtvastheid, een heterogene slijtvastheid en een betere grip oplevert, voor verbindingen die natuurrubbers, synthetische rubbers of mengsels daarvan bevatten, waarin het roet van de onderhavige uitvinding is verwerkt

Een ander voordeel van het roet volgens de onderhavige uitvinding is dat het roet van de onderhavige 35 uitvinding het hardheidsprobleem het hoofd kan bieden waarmee men geconfronteerd wordt in rubber-samenstellingen die algemeen bekend roet met een hoge structuur bevatten.

Een ander voordeel van het roet volgens de onderhavige uitvinding is dat het roet van de onderhavige uitvinding de meng-en dispersieprobtemen het hoofd kan bieden waarmee men geconfronteerd wordt bij de vorming van rubbersamenstellingen waarbij gebruik gemaakt wordt van algemeen bekend roet met een 40 groot oppervlak.

Een voordeel van de rubbersamenstellingen volgens de onderhavige uitvinding is dat de rubbersamenstellingen bijzonder goed geschikt zijn om gebruikt te worden als voertuigbanden, in het bijzonder als racebanden.

Andere voordelen van de onderhavige uitvinding worden duidelijk uit de volgende meer gedetailleerde 45 beschrijving van de uitvinding.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een lengte-doorsnede van een gedeelte van een type ovenroetreactor die gebruikt kan worden om roet volgens de onderhavige uitvinding te produceren.

50 Figuur 2 is een voorbeeld van een verdelingskromme van de Stokesdiameter.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Het roet volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt door een N2SA van ten minste 150 trP/g tot 180 m2/g, een DBP van 125 cm3/100 g of minder, bij voorkeur 100-125 cm3/100 g, een Dmode van 70 55 nm of minder, bij voorkeur 50-70 nm, een N2SA/I2 No. verhouding van 0,65 tot 0,98 en een ADBP van minder dan 20 cm3/100 g, bij voorkeur 10-20 cm3/100 g.

Het roet volgens de onderhavige uitvinding kan worden geproduceerd in een modulaire, ook aangeduid 3 194276 als een "getrapte”, ovenroetreactor. Een doorsnede van een typische modulaire ovenroetreactor die gebruikt kan worden om roet te produceren volgens de onderhavige uitvinding staat weergegeven in figuur 1.

Verwijzend naar figuur 1 kan het roet volgens de onderhavige uitvinding worden geproduceerd in een 5 ovenroetreactor 2, met een verbrandingszone 10, die een zone heeft met een convergerende diameter 11; doorgangszone 12; en reactiezone 18. De diameter van de verbrandingszone, 10 tot het punt waar de zone van de convergerende diameter 11 begint, wordt aangeduid als D-1; de diameter van zone 12 als D-2; en de diameter van de reactiezone 18 als D-3. De lengte van de verbrandingszone, 10 tot het punt waar de zone van de convergerende diameter 11 begint is aangegeven als L-1; de lengte van de zone van de 10 convergerende diameter als L-2 en de lengte van de doorgangszone als L-3 ; de lengte van de reactiezone 18 als L-4. Het in de voorbeelden beschreven roet werd geproduceerd in een reactor waarin D-1 20,7 is 52, 5 cm; D-2 is 31,5 cm; D-3 is 45,7 cm; L-1 is 95,3 cm; L-2 is 74,9 cm; L-3 is 29,2 cm; en L-4 is 121,9 cm.

Om het roet volgens de onderhavige uitvinding te produceren worden hete verbrandingsgassen gevormd in verbrandingszone 10 door een vloeibare of gasvormige brandstof te verbranden met een geschikte 15 oxydansstroom zoals lucht, zuurstof, mengsels van lucht en zuurstof of dergelijke. Over het algemeen ligt de hoeveelheid van ingevoerde lucht ongeveer tussen 1400 tot 2100 Nm3/h. Onder de brandstoffen die geschikt zijn om de hete verbrandingsgassen op te wekken bevinden zich alle gemakkelijk brandbare gasvormige, dampvormige of vloeibare stromen zoals aardgas, waterstof, koolstofmonoxide, methaan, ethyn, alcoholen, of kerosine. In het algemeen wordt echter de voorkeur gegeven om brandstoffen te 20 gebruiken die een hoog gehalte koolstof bevattende bestanddelen en in het bijzonder koolwaterstoffen bevatten. Om de vorming van hete verbrandingsgassen te vergemakkelijken kan de oxydansstroom worden voorverwarmd, zoals tot een temperatuur tussen 500 en 800°C.

De hete verbrandingsgasstroom stroomt vanuit zones 10 en 11 in zone 12 en hierna in 18. De richting van de stroom van de hete verbrandingsgassen wordt aangegeven in de figuur door de pijl. Roet produce-25 rende grondstof 30, wordt zowel bij punt 32 (in zone 12) en tegelijkertijd door sonde 16 bij punt 34 ingevoerd. In het algemeen ligt de hoeveelheid ingevoerde grondstof tussen . 300 en 500 kg/h. De afstand van het einde van de zone met de convergerende diameter tot punt 32 wordt aangegeven als F-1. De afstand van punt 32 stroomopwaarts tot punt 34 wordt aangegeven als F-2. Teneinde het roet volgens de onderhavige uitvinding te produceren kan de grondstof worden geïnjecteerd in een hoeveelheid tussen 80 30 gew.% tot 40 gew.% bij punt 32 en de rest van de totale hoeveelheid van 20 tot 60 gew.% bij punt 34. Bij voorkeur wordt 75 tot 60 gew.% van de totale hoeveelheid grondstof ingevoerd bij punt 32 en de rest van de totale hoeveelheid grondstof, van 25 tot 40 gew.% bij punt 34. In de hierin beschreven voorbeelden werd de roet producerende grondstof 30 ingevoerd in de vorm van een groot aantal stralen die binnendringen in de binnenste gebieden van de hete verbrandingsgasstroom teneinde te verzekeren dat er in hoge mate van 35 menging en afschuiving van de hete verbrandingsgassen en de roet producerende grondstof plaatsvindt om snel en volledig de grondstof af te breken en om te zetten in nieuw roet volgens de onderhavige uitvinding.

Het mengsel van de roet producerende grondstof en hete verbrandingsgassen stroomt door zone 12 in reactiezone 18. Afschrikorgaan 40, bij punt 42, dat water 50 injecteert wordt gebruikt om de pyrolyse van de roet producerende grondstof te stoppen wanneer het nieuwe roet volgens de onderhavige uitvinding is 40 gevormd. Punt 42 kan worden bepaald op iedere volgens de stand van de techniek bekende wijze om de positie van een de afschrikking uit te kiezen teneinde de pyrolyse te stoppen.

_Een methode om de positie te bepalen van de afschrikking teneinde de pyrolyse te stoppen is door het_ punt te bepalen waarbij een aanvaardbaar tolueenextractniveau voor. het nieuwe roet volgens de onderha- ~ vige uitvinding wordt bereikt. Het tolueenextractniveau kan worden gemeten met behulp van een ASTM test 45 D1618-83 “Carbon Black Extractables - Toluene discoloration". Q is de afstand vanaf het begin van zone 18 tot afschrikpunt 42 en varieert overeenkomstig de positie van de afschrikking^

Nadat het mengsel van de hete verbrandingsgassen en de roet producerende grondstof Is afgeschrikt, stromen de afgekoelde gassen in een conventionele koelings- en afscheidingsapparatuur waarbij het roet wordt teruggewonnen. De scheiding van het roet uit de gasstroom wordt gemakkelijk bereikt door conventio-50 nele middelen zoals een neersfagapparaat, een cycioonscheider of een zakfilter. Deze scheiding kan worden gevolgd door pelletisering, waarbij bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van een natte-pelletiseerinrichting.

De volgende testprocedures worden gebruikt bij de bepaling en evaluatie van de analytische eigenschappen van het roet van de onderhavige uitvinding en de fysische eigenschappen van de rubbersamen-55 stellingen die het roet van de onderhavige uitvinding bevatten.

Het stikstofoppervlak van het roet (N2SA) werd bepaald overeenkomstig ASTM D3037. Het jood-adsorptiegetal van het roet (l2No.) werd bepaald volgens JIS K6221-1982, waarin ten gevolge van de hoge 194276 4 waarde van de l2No. van het roet van de onderhavige uitvinding de verhouding van joodoplossing ten opzichte van roet gelijk is aan 1:100. De DBP (dibutylftalaat absorptiewaarde) van de roetkorreltjes werd bepaald volgens de in JIS K6221-1982 uiteengezette methode. De CDBP van de roetkorreltjes werd bepaald volgens de in ASTM D 3493 uiteengezette procedure.

5 Dmode van het roet werd op de volgende wijze bepaald. Er wordt een histogram gemaakt van de Stokes-diameter van de aggregaten van het roetmonster uitgezet tegen de relatieve frequentie van het voorkomen ervan in een bepaald monster. Zoals aangegeven is in figuur 2 is een lijn (B) getrokken van de piek (A) van het histogram in een richting parallel aan de Y-as naar en eindigend op de x-as bij punt (C) van het histogram.

10 Het middelpunt (F) van resulterende lijn (B) wordt bepaald en een lijn (G) wordt getrokken door het middelpunt (F) hiervan parallel aan de X-as. Lijn (G) snijdt de verdelingskromme van het histogram bij twee punten D en E. De waarde van de Stokes-diameter bij de piek van de verdelingskromme (punt A in figuur 2) is de Dmode-waarde.

De gegevens die gebruikt worden om het histogram te vormen worden bepaald door gebruikmaking van 15 een schijfcentrifuge zoals die welke vervaardigd wordt door Joyce Loebl Co. Ltd. of Tyne and Wear,

Verenigd Koninkrijk. De volgende procedure is een modificatie van de in de handleiding van Joyce Loebl disk centrifuge file reference DCF 4.008 beschreven procedure, die gepubliceerd is op 1 februari 1985 en gebruikt werd bij de bepaling van de gegevens.

De werkwijze is als volgt: 10 mg van een monster roet werd gewogen in een weegvat, hierna aan 50 cm3 20 van een oplossing van 10% absolute ethanol en 90% gedestilleerd water toegevoegd, dat gemaakt is met behulp van een 0,05% NONIDET P-40 oppervlakte-actieve stof (NONIDET P-40 is een geregistreerd handelsmerk voor een oppervlakte-actieve stof die vervaardigd en op de markt gebracht wordt door Shell Chemical Co.). De resulterende suspensie wordt 15 minuten lang gedispergeerd door middel van ultrasone energie met gebruikmaking van een Sonifier Model No. W 385, geproduceerd en verkocht door Heat 25 Systems Ultrasonics Inc., Farmingdale, New York.

Vóór het gebruik van de schijfcentrifugeproef werden de volgende gegevens ingevoerd in de computer die de gegevens van de schijfcentrifuge opslaat 1. Het soortelijk gewicht van roet, als 1,86 g/cm3; 2. Het volume van de oplossing van gedispergeerd roet in een oplossing van water en ethanol, dat in dit 30 voorbeeld 0,5 cm3 is; 3. Het volume van de ’’spin"-vloeistof, dat in dit voorbeeld 10 cm3 water is.

4. De viscositeit van de ”spin"-vloeistof, die in dit voorbeeld wordt gesteld op 0,933 centipoise bij 23° C; 5. De dichtheid van de ”spin"-vloeistof, die in dit voorbeeld 0,9975 g/cm3 bij 23° C is; 6. De schijfsnelheid, die in dit voorbeeld 8000 omwJmin Is; 35 7. De tijdsduur tussen de bemonsteringen, die in dit voorbeeld 1 seconde is.

De schijfcentrifuge werd bij 8000 omw./min bedreven, terwijl de stroboscoop in werking is. 10 cm3 gedestilleerd water wordt in de draaiende schijf als ”spin”-vloeistof geïnjecteerd. Het troebelingsniveau wordt op 0 gesteld; en 1 cm3 van de oplossing van 10% absolute ethanol en 90% gedestilleerd water wordt geïnjecteerd als buffervloeistof. De bedieningsknoppen van de schijfcentrifuge worden dan bediend teneinde 40 een zwakke concentratiegradiënt te produceren tussen de "spin”-vloeistof en de buffervloeistof en de gradiënt wordt visueel gecontroleerd. Wanneer de gradiënt vlak wordt zodat er geen te onderscheiden grens tussen de twee vloeistoffen is wordt 0,5 cm3 van het gedispergeerde roet in een ethanoloplossing in water geïnjecteerd in de draaischijf en wordt onmiddellijk aangevangen met de gegevensverzameling. Wanneer er stroming optreedt wordt de proef afgebroken. De schijf wordt 20 minuten gedraaid na de injectie van 45 gedispergeerd roet in de ethanoloplossing in water. Na 20 minuten draaiing wordt de schijf gestopt, de temperatuur van de ”spin’’-vloeistof wordt gemeten en het gemiddelde van de temperatuur van de ,,spin”-vloeistof, gemeten bij het begin van de proef en de temperatuur van de ”spin”-vloeistof, gemeten bij het einde van de proef worden ingevoerd in de computer die de gegevens uit de schijfcentrifuge registreert. De gegevens worden geanalyseerd overeenkomstig de standaardvergelijking van Stokes en worden 50 weergegeven met gebruikmaking van de volgende definities;

Roetaggregaat - een discrete, vaste colloïdale eenheid die de kleinste dispergeerbare eenheid is; ze is samengesteld uit sterk gecoalesceerde deeltjes;

De Stokes-diameter - de diameter van een bol die naar beneden zakt in een viskeus medium in een centrifugaal of gravitatieveld volgens de Stokes-vergelijking. Een niet-bolvormig voorwerp, zoals een 55 roetaggregaat kan ook worden uitgedrukt in termen van de Stokes-diameter indien men ervan uitgaat dat het zich gedraagt als een gladde, vaste bol met dezelfde dichtheid en sedimentatiesnelheid ais het niet-bolvormig voorwerp. De gebruikelijke eenheden worden uitgedrukt in nanometer diameter.

« 5 194276

Mode (Dmode voor rapportage-doeleinden) - de Stokes-diameter bij het punt van de piek (punt A van figuur 2) van de verdelingskromme van de Stokes-diameter.

Gemiddelde Stokes-diameter - (Dst voor rapportage-doeleinden) het punt van de verdelingskromme van de Stokes-diameter waar 50 gew.% van het monster ofwel groter of kleiner is (punt H van figuur 2). Ze geeft 5 daarom de gemiddelde waarde weer van de bepaling.

De in de voorbeelden beschreven rubbersamenstellingen werden gevulcaniseerd bij 145°C gedurende 30 en 50 minuten. De afslijtgegevens van de rubbersamenstellingen werden bepaald met gebruikmaking van een Lambourn-afslijtapparaat. De teststukken hadden een uitwendige diameter van 54,0 mm en een dikte van 12,7 mm. De amarilschijf had een schuurkorrel van het C-type, een korrelgrootte van #80 en een 10 bindingsgraad K. De relatieve glijdingsverhouding tussen het oppervlak van de amarilschijf en het teststuk werd geëvalueerd bij 25% en 60% glijdingsniveaus. Het 60%‘s niveau van de relatieve glijdingsverhouding is een index van de heterogene slijtvastheid. De testbelasting was 12 kg. Tien (10) g/min carborundkorrels, korrelgrootte 100, werd toegevoegd. In de volgende voorbeelden is de slijtindex de verhouding van de afslijtsnelheid van een controlesamenstelling met IRB 6 roet, gedeeld door de afslijtsnelheid van een 15 samenstelling, die geproduceerd is met gebruikmaking van een specifiek roet volgens de onderhavige uitvinding, bij hetzelfde glijdingsniveau.

Het tangens verlies (tan delta) van de rubbersamenstellingen werd bepaald met gebruikmaking van een visco-elastische spectrometer van het VES-S type, gefabriceerd door Iwamoto Seisakusho Co. Het teststuk van rubber had een lengte van 30 mm, een breedte van 5 mm en een dikte van 2 mm. De test werd 20 uitgevoerd bij 70°C, bij een frequentie van 10 Hz en een vervorming van 2%. De verkregen resultaten worden aangegeven als een index met betrekking tot de waarde van IRB No. 6.

De doeltreffendheid en de voordelen van de onderhavige uitvinding worden voorts geïllustreerd door de volgende voorbeelden.

25 Voorbeeldenl-V

Vijf voorbeelden van het nieuwe roet volgens de onderhavige uitvinding werden bereid in drie verschillende proeven met betrekking tot de roetproductie, in een hier algemeen beschreven reactor, en afgebeeld in figuur 1, met gebruikmaking van de in tabel B weergegeven reactie-omstandigheden en geometrie. De eigenschappen van de bij de verbrandingsreactie in ieder voorbeeld gebruikte stook olie en de eigenschap-30 pen van de in ieder voorbeeld gebruikte grondstof zijn weergegeven in tabel A:

TABEL A

Stook olie Grondstofolie 35 --

Waterstof/koolstofverhouding 1,21 0,76

Waterstof (gew.%) 9,22 5,89

Koolstof (gew.%) 90,64 92,06

Zwavel (gew.%) 0,03 0,50 40 BMCI (Visc-Grav) 40 148 A.P.I. gewicht _ 15,5/15,6 C(60)F [ASTM D-287]_ 22,30_-4,59_

Soortelijk gewicht 15,5/15,6 C(60)F [ASTM D-287] 0,920 1,115 45 Viscositeit, SUS (54,44°C) [ASTM D-88] 40 50

Viscositeit, SUS (98,88°C) [ASTM D-88] 33 40 194276 6

De reactie-omstandigheden en geometrie waren zoals weergegeven in tabel B:

TABEL B

5 Roet

Vb I Vb 11 Vb 111 Vb IV Vb V

D-1, cm 52,58 52,58 52,58 52,58 52,58 D-2, cm 31,496 31,496 31,496 31,496 31,496 10 D-3, cm 45.72 45,72 45,72 45,72 45,72 L-1, cm 95,25 95,25 95,25 95,25 95,25 L-2, cm 74,93 74,93 74,93 74,93 74,93 L-3, cm 29,21 29,21 29,21 29,21 29,21 L-4, cm 121,92 121,92 121,92 121,92 29,21 15 F-1, cm 14,6 14,6 14,6 14,6 14,6 F-2, cm 0,00 0,00 30,48 40,64 50,8 Q, cm 106,68 106,68 60,96 60,96 60,96

Olie Inj. Pt. 32,) 12 X 12 X 12 X 12 X 12 X

Mondstukken # X-grootte, cm) 0,13335 0,13335 0,13335 0.13335 0,13335 20 Oliesnelheid Pt. 32, l/h 2293,9 2271,2 2134,9 2335,5 2384,8

Oliedruk Pt. 32, Mpa 1,863 1,863 1,449 1,449 1,518

Olievoorverarming Pt. 32, °C 121,1 121,1 132,2 132,2 126,6

Olie Inj. Pt. 34,) 6X 6X 6X 6X 6X

Mondstukken # X-grootte, cm) 0,13335 0,13335 0,13335 0,13335 0,13335 25 Oliesnelheid Pt. 34, l/h 1226,5 946,3 832,8 832,8 794,9

Oliedruk Pt. 34, MPa 1,863 1,932 1,449 1,587 1,518

Olievoorverarming Pt. 34, °C 121,1 121,1 132,2 132,2 126,6

Ver. lucht, cm3/h 18288 18288 18288 18288 18288

Ver. lucht voorverarming, eC 671,1 671,1 671,1 671,1 671,1 30 Brands, tof, l/h 1279,4 1287 1287 1287 1249

Lucht/brandstofverhouding 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34

Kalium, gr/h 0,029 0,030 0,00 0,00 0,01 afschrikkingsdruk, MPa 1,518 1,518 1,587 1.587 1.587 temp. bij afschrikking, °C 848,8 848,8 848,8 848,8 848,8 35 ---—--

Inj. b Injectie; Ver = verbranding;

Pt 32 b punt 32 in figuur 1; PL 34 □ punt 34 in figuur 1; tfh b liter per uur; MPa o Megapascal; cm3/h = kubieke centimeter per uur, in duizenden; 40 cm b centimeter; °C = graden Celsius

Het bij iedere proef geproduceerde roet werd hierna geanalyseerd volgens de hier beschreven procedures. De analytische eigenschappen van het in iedere proef geproduceerde roet, vier vergelijkingsvoorbeelden (V.V.) van het roet en een IRB #6 referentievoorbeeld van roet waren zoals weergegeven in tabel C: 45 TABEL 1

Roet

Vbl Vbll Vblll VblV Vb5 W1 W2 W3 W4 IRB #6 50 ---

NaSA (M^G) 165 167 177 174 167 144 170 172 145 76 laN0 (mg/g) 177 176 181 181 171 146 172 172 143 80 DBP (cm3/100 g) 117 119 120 124 116 116 135 120 113 100 CDBP (cm3/100 g) 101 102 102 105 100 96 100 102 96 87 55 Dmode(nm) 67 68 70 70 68 70 68 74 72 110 N2SA/l2No. 0,93 0,95 0,98 0,96 0,98 0,99 0,99 1,00 1,01 0,95 « 7 194276 TABEL 1 (vervolg)

Roet

Vbl Vbll Vblll VblV Vb5 W1 W2 W3 W4 IRB#6 5 -—- ADBP (cm3/100 g) 16 17 18 19 16 20 35 18 17 13 W = vergelijkingsvoorbeeld

10 Voorbeeld IV

Dit voorbeeld illustreert het gebruik van nieuw roet van de onderhavige uitvinding in samenstellingen van synthetische rubber.

Samenstellingen van synthetisch rubber die het nieuwe roet van de onderhavige uitvinding bevatten, het roet van de vergelijkingsvoorbeelden en IRB #6, werden bereid volgens het in tabel D: weergegeven recept 15

TABEL D

- Preparaat van synthetisch rubber (ASTM D-3191 -1985)

Ingrediënt Gewichtsdelen 20 -- SBR1500 100,00

Roet 50,00

Zinkoxide 3,00

Stearinezuur 1,00 25 Versneller TBBS 1,00

Zwavel 1,75 SBR m styreenbutadieenrubber TBBS = N-tert-butyl-2-benzothiazool8ulfeenamkte 30

Iedere samenstelling van de synthetische rubber werd gedurende 30 minuten gevulcaniseerd bij 145°C.

Rubbersamenstelling A werd bereid met roet van voorbeeld I. Rubbersamenstelling B werd bereid met roet van voorbeeld II. Rubbersamenstelling C werd bereid met roet van voorbeeld III.

Rubbersamenstelling D werd bereid met roet van voorbeeld IV. Rubbersamenstelling E werd bereid met 35 roet van voorbeeld V. Rubbersamenstelling F werd bereid met roet van vergelijkingsvoorbeeld 1. Rubbers· amenstelling G werd bereid met roet van vergelijkingsvoorbeeld 2. Rubbersamenstelling H werd bereid met roet van vergelijkingsvoorbeeld 3.

Rubbersamenstelling I werd bereid met roet van vergelijkingsvoorbeeld 4.

Rubbersamenstelling J werd bereid met roet van IRB #6.

40 De eigenschappen van samenstellingen van synthetisch rubber werden hierna geëvalueerd volgens de hier beschreven procedures. De resultaten staan weergegeven in tabel E:

TABEL E

45 Rubbersamens- Tan Delta index Slijtindex %IRB 6 25% Slljtindex %IRB 6 60% telling %IRB 6 glijdingsverhouding glijdingsverhouding A (Vb. I) 125 134 123 B (Vb. II) 123 133 123 50 C (Vb. Ill) 123 130 130 D(Vb. IV) 124 136 126 E (Vb. V) 124 134 124 F (V.V. 1) 114 125 120 G (V.V. 2) 121 127 121 55 H (V.V. 3) 120 120 118 I (V.V. 4) 114 126 119

Claims

194276 8 TABEL E (vervolg) Rubbersamens- Tan Delta index Slijtindex %IRB 6 25% Slijtindex %IRB 6 60% telling %IRB 6 glijdingsverhouding glijdingsverhouding 5 --—--—-- J (IRB#6) 100 100 100 Deze resultaten geven aan dat de slijtindex (%IRB 6) bij het 25%’s glijdingsniveau van rubbersamens* 10 tellingen A, B, C, D en E, die het roet van de onderhavige uitvinding bevatten, hoger is dan de slijtindex (%IRB 6) bij het 25%*s glijdingsniveau van rubbersamenstelling F, G, H en I die het roet bevatten van de vergelijkingsvoorbeelden. De rubbersamenstellingen A, B, C, D en E, die het roet van de uitvinding bevatten hebben dus een betere slijtvastheid in vergelijking met de rubbersamenstelling F, G, H en I die het roet van de vergelijkingsvoorbeelden bevatten. 15 De in tabel E weergegeven resultaten tonen ook aan dat de slijtindex (%IRB 6) bij het glijdingsniveau van 60% van rubbersamenstelling A, B, C, D en E die het roet van de onderhavige uitvinding bevatten, hoger is dan de slijtindex (%IRB 6) bij het 60%'s glijdingsniveau van rubbersamenstelling F, G, H en I die het roet van de vergelijkingsvoorbeeld bevatten. Rubbersamenstellingen A, B, C, D en E, met het roet van de onderhavige uitvinding hebben dus een betere heterogene slijtvastheid in vergelijking met rubbersamens* 20 telling F, G, H en I die het roet van het vergelijkingsvoorbeeld bevatten. De in tabel E weergegeven resultaten tonen tenslotte aan dat de tan delta index (%IRB 6) van rubbersamenstellingen A, B, C, D en E, die roet van de onderhavige uitvinding bevatten, hoger is dan de tan delta index (%IRB 6) van rubbersamenstellingen F, G, H en I, die roet van de vergelijkingsvoorbeelden bevatten. De rubbersamenstellingen A, B, C, D en E met het roet volgens de onderhavige uitvinding hebben dus 25 betere gripeigenschappen in vergelijking met rubbersamenstellingen F, G, H en I die roet van het vergelijkingsvoorbeeld bevatten. Er wordt duidelijk op gewezen dat de hierin beschreven vormen van de onderhavige uitvinding slechts illustratief zijn en niet bedoeld zijn om de omvang van de uitvinding te begrenzen. 30

1. Roet met een DBP van ten minste 90 cm3/100 g, en een N2SA van ten minste 150 nP/g, met het kenmerk, dat het roet een N2SA van ten minste 150 m2/g tot 180 m2/g, een DBP van ten hoogste 125 35 cm3/100 g, een Dmode van 70 nm of minder, een N2SA/I2 No. verhouding van 0,85 tot 0,98 en een ADBP van minder dan 20 cm3/100 g bezit.

2. Roet volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het roet een DBP van 100-125 cm3/! 00 g, een Dmode van 50-70 nm en een ADBP van 10-20 cm3/100 g bezit.

3. Een rubbersamenstelling, gekenmerkt door 100 gew.dln rubber en 10 tot 250 gew.dln roet met een N2SA 40 van ten minste 150 m2/g tot 180 m2/g, een DBP van ten hoogste 125 cm3/100 g, een Dmode van 70 nm of minder, een N2SA/I2 No. verhouding van 0,85 tot 0,98 en een ADBP van minder dan 20 cm3/100 g.

4. De rubbersamenstelling volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat het roet een DBP van 100-125 cm3/100 g, een Dmode van 50-70 nm en een ADBP van 10-20 cm3/100 g bezit. Hierbij 2 bladen tekening l ·