PL105366B1 - Sposob wytwarzania przedmieszek sadzowo-kauczukowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia przedmieszek sadzowo-kauczukowych, zwlasz¬ cza z wodnych lateksów kauczuków naturalnych i syntetycznych oraz wodnej zawiesiny sadzy.

Ogólnie znane sposoby wytwarzania przedmie¬ szek sadzowo-kauczukowych polegaja na tym, ze wodna zawiesine sadzy miesza sie z lateksem kauczukowym, otrzymana jednorodna mieszanine zageszcza sie przez odstawanie i koaguluje za¬ kwaszonym roztworem wodnym otrzymujac roz¬ twór zawierajacy czastki kauczuku, z którego wy¬ dziela sie je, przemywa i suszy a odzyskane se¬ rum zawraca do cieczy koagulujacej.

W dotychczasowych sposobach wytwarzania przedmieszek wystepuje szereg trudnych proble¬ mów zwiazanych z zageszczaniem sadzy i lateksu jak równiez z mieszaniem zageszczonej mieszani¬ ny sadzowo^lateksowej z ciecza koagulujaca. Na przyklad, znane (metody koagulacji przedmieszek lateksowych kwasem sa trudne do kontrolowania, poniewaz trudno jest regulowac czas zetkniecia stalych czastek kauczuku z koagulujacym kwa¬ sem.

Sposób wedlug wynalazku eliminuje trudnosci napotykane w realizacji znanych sposobów i li¬ moziliwia wytwarzanie przedmieszek zawierajacych sadze i kauczuk naturalny lub syntetyczny w pro¬ cesie latwym do kontrolowania. Wymaga on wy¬ tworzenia w znany sposób wodnej zawiesiny sadzy, w której zawartosc sadzy w wodnym srodowisku wynosi do 30% wagowych, korzystnie od co naj¬ mniej 5 do 20% wagowych. Sadze korzystnie sto¬ suje sie w postaci gestych, wysoce upakowanych granulek, które stosunkowo malo pyla i sa latwe w operowaniu. Przy wytwarzaniu przedmieszek sadzowych ilosc sadzy wprowadzanej do mieszan¬ ki kauczukowej okresla ilosc stosowanej zawiesi¬ ny sadzy. Zwykle mieszanki kauczukowe zawie¬ raja od 10 do 250 czesci wagowych sadzy na 100 io czesci wagowych kauczuku naturalnego lub syn¬ tetycznego. Stosowany lateks kauczukowy, zarów¬ no kauczuku naturalnego jak i syntetycznego, mo¬ ze stanowic dowolny rodzaj lateksu stosowany dotychczas. Moga to wiec byc lateksy kauczuków nitrylowych, chlorowcowanego kauczuku, ipolichlo- roprenu, kauczuku butadienowo^styrenowego (SBR/, kauczuków akrylowych i podobnych, jak równiez rózne lateksy kauczuku naturalnego.

Sposób wytwarzania przedmieszek wedlug wy- nalazku jest prosty i wydajny. Zapewnia on je¬ dnolite kontaktowanie uzyskanych czastek kauczu¬ ku z kwasna ciecza koagulujaca jak równiez wlasciwe wymieszanie 'mieszaniny sadza-lateks z ciecza koagulujaca. Zasadniczo sposób ten sklada sie z szeregu operacji podobnych jak w sposo¬ bach znanych. Nalezy do nich sporzadzenie wod¬ nej zawiesiny sadzy i zageszczanie mieszaniny sadza-lateks przez odstawanie, stosujac w miare potrzeby dowolny srodek ulatwiajacy odstawanie taki jak: chlorek sodu, chlorek cynku, alun i 105 3663 105 366 4 podobne. W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie ta'kie znane ciecze koagulujace, jak rozcien¬ czone roztwory wodne kwasów organicznych lub nieorganicznych stosowane zwykle do tego celu, w zwykle stosowanych ilosciach i stezeniach. 5 Szczególnie korzystny jest lodowaty kwas octo¬ wy. Kwas'stosuje sie w ilasci wystarczajacej do zapewnienia wlasciwej koagulacji mieszaniny sa¬ dza-lateks, korzystnie takiej, aby utrzymac pH strumienia cieczy koagulujacej w zakresie od 10 okolo 2,5 do 3,0.

Do pozostalych operacji procesu wytwarzania przedmiesze'k, nastepujacych po operacji koagula¬ cji, nalezy operacja oddzielania czastek kauczu¬ ku cd serum. Tak otrzymane czastki przemywa 15 sie i odzyskuje z wydajnoscia prawie 100%, a se¬ rum zawraca sie do ponownego uzycia w stru¬ mieniu cieczy koagulujacej.

Prowadzac proces sposobem wedlug wynalazku wazne jest ,aby zawiesine sadzy i lateksu wpro- 20 wadzac w postaci dwóch oddzielnych, ciaglych strumieni i w pozadanym stosunku, stosujac od¬ powiednie urzadzenia dozujace. Najdogodniej oba strumienie, to znaczy strumien zawiesiny sadzy i strumien lateksu, wprowadza sie do rury ze stali 25 nierdzewnej w kontrolowanych warunkach, dzieki czemu uzyskuje sie jednorodna dyspersje sadzy i lateksu. Rura ze stali nierdzewnej, stanowiaca tylko korzystne stosowane urzadzenie, sluzy do zapewnienia wlasciwego okresu czasu, w którym 30 nastepuje operacja zageszczania przez odstawanie mieszaniny sadza-lateks. Stwierdzono, ze podczas operacji odstawania lagodne warunki scinajace po¬ woduja powstawanie czastek kauczuku o optymal¬ nych wlasciwosciach. 35 Po operacji odstawania mieszaniny sadza-lateks, nalezy przeprowadzic koagulacje mieszaniny, i w sposobie wedlug wynalazku dokonuje sie tego w szczególny sposób. Mianowicie, zageszczona mie¬ szanine sadza-lateks wprowadza sie w postaci co 40 najmniej jednego koherentnego strumienia do rdze¬ niowej czesci strumienia cieczy koagulujacej. Sta¬ ly strumien zageszczonej przez odstawanie miesza¬ niny sadza-lateks wprowadza sie do strumienia cieczy koagulujacej w kierunku w zasadzie po- 45 przeczriym do osi strumienia cieczy koagulujacej, przez có najmniej jeden otwór, znajdujacy sie na obwodzie strumienia cieczy koagulujacej. Ten no¬ wy sposób prowadzenia koagulacji zapewnia sci¬ nanie i rozpylanie /atomizacje/ strumienia zagesz- 50 czonej mieszaniny sadza-lateks przez strumien cie¬ czy koagulujacej przed nastapieniem koagulacji.

Mieszanine, powstala przez zetkniecie zageszczo¬ nego lateksu zawierajacego sadze i cieczy koagu¬ lujacej, kieruje sie nastepnie do odpowiedniej 55 strefy reakcji, w której koagulacja zachodzi do konca. Jak juz wspomniano, pozostale operacje przeprowadzane po zakonczeniu koagulacji sa ty¬ powe i obejmuja oddzielanie serum od czastek kauczuku. Czastki kauczuku przemywa sie i su- 6Q szy, a mozliwie jak najwiecej serum zawraca sie do cieczy 'koagulujacej do ponownego uzycia.

Przygotowujac ciecz koagulacyjna korzystnie do¬ daje sie do niej srodek koagulujacy, poniewaz nie tylko zmniejsza to zapotrzebowanie na kwas, 65 lecz takze powoduje powstanie bardziej klarow? nego, nie zawierajacego sadzy serum. Przykla¬ dowym takim srodkiem koagulujacym jest iPoljo, stanowiacy rozpuszczalna w wodzie zywice. Zy¬ wica taka jest znana i opisana w literaturze jako polieter o przyblizonym ciezarze czasteczkowym 000000. i W wielu przypadkach moze byc pozadane wpro¬ wadzanie do przedmieszek kauczukowych otrzy¬ mywanych sposobem wedlug wynalazku innych znanych dodatków do kauczuku. Przykladowymi takimi dodatkami sa inne srodki, wzmacniajace, takie jak dwutlenek tytanu, dwutlenek krzemu, tlenek cyriku, uwodniony tlenek glinu i kalcyno- wany tlenek magnezu, stosowane jako dodatki zy¬ wice termoplastyczne takie jak polichlorek winy¬ lu, zywice kumaronowoindenowe, polistyren, ko¬ polimer styrenu, z izobutylenem, produkty kondensacji fenoli z aldehydami i zywice epoksy¬ dowe, srodki wulkanizujace, przyspieszacze wilka- nizacji, aktywatory przyspieszaczy, siarkowe srod¬ ki wulkanizujace, antyutleniacze, srodki zapobie¬ gajace starzeniu pod wplywem ciepla, plastyfika¬ tory i podobne. Wytwarzanie kompozycji, zawie¬ rajacych te dodatki, wchodzi w zakres sposobu wedlug wynalazku.

Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasnio¬ ny w nastepujacych przykladach, opisujacych do¬ kladniej wytwarzanie przykladowych przedmieszek kauczukowo-sadzowych.

Przyklad I. Sposobem podanym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 214 7(33 sporzadza sie wodna zawiesine sadzy, zawierajaca ll,8°/o wagowych granulowanej sadzy Regal 300/produkcji firmy Cafoot Corporation/. Do urzadzenia nadajacego sie do prowadzenia operacji odstawania mieszaniny sadza-lateks wprowadza sie lateks kauczuku naturalnego o zawartosci kauczuku 28,7% wagowych z szybkoscia 527 g/ /minute. Operacje odstawania prowadzi sie w rurze ze stali nierdzewnej o gladkich sciankach we¬ wnetrznych, srednicy zewnetrznej 1,27 cm i dlu¬ gosci 1,924 m, wystarczajacej do wlasciwego prze¬ prowadzenia odstawania mieszaniny sadza-lateks.

Do tego urzadzenia do odstawania, stanowiacego rure z nierdzewnej stali, zawierajacego lateks kauczuku naturalnego wprowadza sie nastepnie 11,8% wagowych zawiesiny sadzy w ilosci 771 g/ /minute. Zawiesine sadzy wprowadza sie w kie¬ runku osiowym tak, aby pomagac podczas ope¬ racji odstawania w utrzymywaniu slabych sil sci¬ najacych. Pomaga to w uzyskaniu czastek przed- mieszki o optymalnej jakosci. Nastepnie w ciagu zadanego okresu czasu prowadzi sie operacje od¬ stawania mieszaniny sadza-lateks. Na ogól odsta¬ wanie zostaje zakonczone w ciagu 2 minut, a w warunkach stosowanych w tym przykladzie w ciagu 7 sekund.

W celu koagulacji zageszczonej przez odstawa¬ nie mieszaniny sadza-lateks stosuje sie odpowied¬ nie urzadzenie mieszajace o srednicy wewnetrz¬ nej 1,905 cm do mieszania odstawanej mieszaniny z ciecza koagulujaca. Odstawana mieszanine sadza lateks wprowadza sie w postaci koherentnego stru¬ mienia do urzadzenia mieszajacego w kierunku105 366 poprzecznym do osi strumienia cieczy koagulu¬ jacej plynacej w urzadzeniu mieszajacym. W wy¬ niku takiego sposobu zetkniecia strumienia od- stawanej mieszaniny sadza^lateks ze strumieniem cieczy koagulujacej uzyskuje sie wlasciwe scina¬ nie i rozpylanie strumienia odstawanej miesza¬ niny i rozpoczecie koagulacji. Tak prowadzona operacje mieszania mozna dokladnie kontrolowac.

Jako ciecz koagulujaca stosuje sie zakwaszony roztwór wodny o pH 2,5—3,5. Sporzadza sie go, dodajac lodowaty kwas octowy w ilosci 525 g/mi¬ nute do wody i ewentualnie wodny roztwór srod¬ ka koagulujacego o stezeniu 1% wagowy w ilosci 74 cm8/!minute.

Mieszanine reakcyjna powstala po operacji mie¬ szania wprowadza sie do odpowiedniego reakto¬ ra, w tym przypadku rury o srednicy wewnetrz¬ nej 2,54 cm i dlugosci wystarczajacej do zapew¬ nienia calkowitej koagulacji mieszaniny sadza- la¬ teks, co nastepuje w ciagu 15^-30 sekund. Nastep¬ nie od czastek kauczuku w znany sposób oddziela sie serum. Czastki kauczuku, które otrzymuje sie z wydajnoscia wynoszaca w przyblizeniu 100% w ilosci 242,2 g/minute przemywa sie woda i su¬ szy. Serum zawraca sie do strumienia cieczy ko¬ agulujacej w jak najwiekszej mozliwej ilosci. Nad¬ miar serulm usuwa sie jako scieki.

Przyklad II. W celu oceny wlasciwosci przedmieszek wytworzonych sposobem wedlug wynalazku z wlasciwosciami przedmieszek wy¬ tworzonych przez suche mieszanie stosuje sie mie¬ szanki 'kauczukowe o nastepujacym skladzie /w czesciach wagowych/.

Przedmieszka wytworzona jak w przykladzie I 155 — Kauczuk naturalny — 100 Sadza Regal 300 — 55 Tablica 4 2 2,5 0,875 4 2 2,5 0,87& Wytrzymalosc na rozciaganie kg/cm2 Modul 300% kg/cm2 Wydluzenie przy zerwaniu % Twardosc, Shore'a, skala A2 Próba scieralnosci metoda Akron, Angle Abrasion /straty po 106 obrotów/ zas wulkani- icji minut U S 40 4C 40 40 50 Przedmieszka ' wytwo¬ rzona jak w przy¬ kladzie I 298 282,6 160,3 151,8 500 480 63 63 320 wytwo¬ rzona przez suche mieszanie 285,4 281,2 171,5 175,8 460 440 67 67 476 | 40 45 50 55 1 Tlenek cynku Kwas stearynowy Siarka Utwardzacz /N-cyklohexylo-2- -benzotiazolosulfonamid/ Santocure Antyutleniacz Agerite Resin D /Spolilmeryzowana trójmetylo-dwu- wodorochinolina/ Mieszanki o powyzszym skladzie wulkanizowa¬ ne w temperaturze 145°C wykazuja nastepujace wlasciwosci, podane w tablicy.

Powyzsze wyniki wskazuja na wyrazna popra¬ we odpornosci na scieranie mieszanek z przed¬ mieszek wytworzonych sposobem wedlug wyna¬ lazku. Ponadto, przedmieszki te maja lepsza cha¬ rakterystyke dyspergowania niz przedmieszki o- trzymane przez suche mieszanie.

Claims (7)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania przedmieszek sadzowo- -kauczukowych, w którym wodna zawiesine sadzy miesza sie z lateksem kauczukowym, otrzymana jednorodna mieszanine zageszcza sie przez odsta- wanie i koaguluje zakwaszonym roztworem wod¬ nym, otrzymujac roztwór zawierajacy czastki kauczuku z którego wydziela sie je, przemywa i suszy a odzyskane serum zawraca do cieczy ko¬ agulujacej, znamienny tym, ze zawiesine sadzy i lateks wprowadza sie w postaci oddzielnych ciag¬ lych strumieni, tworzac jednorodna mieszanine sadzy z lateksem, która nastepnie zageszcza sie przez odstawanie i koaguluje, przy czym zagesz¬ czona mieszanine wprowadza sie w postaci co najmniej jednego koherentnego strumienia do ply¬ nacego strumienia zakwaszonej cieczy koaguluja¬ cej od strony obwodu strumienia cieczy koagulu¬ jacej w kierunku w zasadzie poprzecznym do osi strumienia cieczy koagulujacej powodujac scina¬ nie i rozpylanie strumienia zageszczonej miesza¬ niny sadza-lateks przed zajsciem koagulacji.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako lateks kauczukowy stosuje sie lateks kauczu¬ ku syntetycznego lub naturalnego.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wodna zawiesine sadzy zawierajaca do 10% wagowych sadzy.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie sadze w postaci granulowanej.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do strumienia zakwaszonej cieczy koagulujacej, dodaje sie srodek koagulujacy.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do sporzadzenia cieczy koagulujacej stosuje sie lodowaty kwas octowy.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze utrzymuje sie pH strumienia zakwaszonej cieczy koagulujacej w zakresie od 2,5 do 3,0.