PL191404B1 - Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku, zawierająca sadzę - Google Patents

Abstract

1. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierajaca sadze i ewentualnie zawie- rajaca dowolna substancje wybrana z grupy skladajacej sie z oleju, dwusiarczku tetrametylotiu- ramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutio- dwumorfoliny, srodków sieciujacych, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, ze zawiera substancje wybrana z grupy skladajacej sie z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilosci 100 czesci wagowych, i sadze o J 2 No. 12 - 18 mg/g i DBP 28-33 cm 3 /100 g w ilosci od 10 do 300 czesci wagowych. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy kompozycji z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierającej sadzę

Sadze można wykorzystywać jako pigmenty, wypełniacze, środki wzmacniające, i w różnych innych zastosowaniach. Są one szeroko stosowane do sporządzania mieszanek gumowych i kompozycji z tworzyw sztucznych, gdy pożądane jest uzyskanie optymalnego połączenia właściwości przetwórczych mieszanki i właściwości fizycznych wytwarzanych z niej części.

Sadze charakteryzuje się zwykle na podstawie ich właściwości, włącznie z ich powierzchnią właściwą, budową chemiczną powierzchni, rozmiarami agregatów i rozmiarami cząstek, lecz nie ograniczonymi tylko do nich. Właściwości sadzy oznacza się analitycznie w znanych próbach, obejmujących liczbę jodową oznaczaną metodą adsorpcji (J2No.), adsorpcję ftalanu butylu (DBP), moc barwienia (TINT), Dst, Dmode i Stosunek-M, który określa się jako średnią średnicę Stokesa podzieloną przez wartość modalną średnicy Stokesa (Stosunek M = Dst/Dmode).

Ze stanu techniki znanych jest kilka publikacji. Obejmują one opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4366139; opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4221772; opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3799788; opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3787562; radziecki opis patentowy nr 1279991; kanadyjski opis patentowy nr 455504; japoński opis patentowy nr 61-047759; brytyjski opis patentowy nr 1022088 japoński opis patentowy nr 61-283635. Żadna ze wspomnianych publikacji nie ujawnia produktów sadzowych według wynalazku. Co więcej, żadna ze wspomnianych publikacji nie opisuje zastosowania, do którego są przeznaczone kompozycje według wynalazku.

Japoński opis patentowy nr 01229074 (JP '074) ujawnia sadze termiczne mające J2No 8-15 mg/g i DBP 35-45 cc/100 g. Szczególnym problemem technicznym napotykanym przez fachowców w technice poprzedzającej niniejszy wynalazek było posiadanie sadz piecowych, sadz wytwarzanych za pomocą sposobu piecowego, które mogły zastąpić w kompozycjach kauczukowych sadze termiczne, sadze wytwarzane za pomocą sposobu termicznego. Jak wiedzą to fachowcy z dziedziny techniki sposób piecowy, z powodu łatwości w adaptacji i względnie niskiego kosztu w porównaniu z innymi sposobami wytwarzania sadzy, jest być może najbardziej, wykorzystywanym sposobem wytwarzania sadz. Dlatego też korzystne jest posiadanie sadz piecowych, które można by wykorzystywać w kompozycjach kauczukowych zamiast sadz termicznych.

Japoński opis patentowy nr 02011664 (JP '664) ujawnia sadzę piecową mającą następujące własności:

absorpcja jodu (IA) 15-25 mg/g,

DBP 100-150 cc/100 g, dominanta średnicy Stokes'a przynajmniej DBP - 7,5 (IA) +350 i zdolność barwienia nie większa niż IA + 25.

Ujawnia się sadzę użyteczną przy wzmacnianiu gąbczastych wytłaczanych produktów kauczukowych, miękkich produktów kauczukowych i wibroizolacyjnych produktów kauczukowych i ujawnia się sadzę nadającą tym typom produktów kauczukowych lepszą własność wytłaczającą i lepszą sprężystość po sprężaniu. Sadza ujawniona w JP '664 nie wchodzi w zakres właściwości sadzy, którą zawiera kompozycja według niniejszego zgłoszenia.

Japoński opis patentowy nr 2308835 (JP '835) ujawnia kompozycję kauczukową, która zawiera sadzę mającą J2No 20-100 mg/g i DBP 50-120 cm³/100 g. Ujawnia się kompozycję kauczukową mającą lepsze własności pełzania, małą zależność od temperatury i odporność na uszkodzenia. Sadza ujawniona w JP'835 nie wchodzi w zakres właściwości sadzy, którą zawiera kompozycja według niniejszego zgłoszenia.

Polski opis patentowy nr 108421 (POL '421), który odpowiada patentowi Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,952,087, dotyczy sposobu wytwarzania sadz. POL '421 ujawnia sadzę Sterling MT (Średnia Termiczna), która jest ujawniona jako mająca J2No 5,0 mg/g i DBP 33,6 cm³/100 g i sadzę Sterling FT (Drobna Termiczna), która jest ujawniona jako mająca J2No 8,4 mg/g i DBP 35,9 cm³/100 g. J2No obu, sadz Sterling nie wchodzi w zakres określony w kompozycji według niniejszego zgłoszenia. Ponadto obie sadze Sterling są sadzami termicznymi.

Polski opis patentowy nr 108321 (POL '321), odpowiadający patentowi kanadyjskiemu nr 1081433 ujawnia w tabelach I i III szeregi przykładowych sadz mających analityczne własności nie wchodzące w zakresy sadzy, którą zawiera kompozycja określona, w zastrzeżeniach według niniejszego zgłoszenia.

PL 191 404 B1

Poradnik Inżyniera i Technika pt. „Guma zawiera tekst ASTM D-1765-77, który ujawnia różne klasy porównawczych sadz określonych jako sadze N###. Poradnik „Guma nie ujawnia ani nie proponuje Stosunku M sadz N### w nim ujawnionych, ani nie omawia ani nie proponuje stosownej własności Stosunku M. Żadna z sadz ujawnionych w poradniku „Guma nie wchodzi w zakres sadzy, którą zawiera kompozycja według niniejszego zgłoszenia.

Zgłaszający dokonali wynalazku obejmującego osiem nowych kompozycji kauczukowych i z tworzyw sztucznych, w przypadku których ważne są właściwości przetwórcze i właściwości fizyczne, takie jak energia mieszania, lepkość, szybkość sieciowania, skurcz po wytłaczaniu, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na zmęczenie, odkształcenie trwałe przy ściskaniu, twardość, oporność i wygląd powierzchni. Stwierdzono, że kompozycje te zapewniają unikalne połączenie właściwości, które czynią je szczególnie odpowiednimi do stosowania w wyrobach wytłaczanych, formowych, wężach i taśmach przenośnikowych.

Według wynalazku kompozycja ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wago₃ wych, i sadzę o J2No. 12-18 mg/g i DBP 28-33 cm³/100 g w ilości od 10 do 300 części wagowych.

W drugim wykonaniu wynalazku kompozycja ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 33 - 70 mg/g, DBP 28 - 60 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

W kolejnym wykonaniu wynalazku kompozycja ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych i sadzę o J2No. 42-50 mg/g, DBP 61 - 105 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 -2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

W dalszym wykonaniu wynalazku kompozycja ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 51 - 62 mg/g, DBP 61 - 125 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

Kolejne wykonanie wynalazku obejmuje kompozycję ewentualnie zawierającą dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzującą się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 63-70 mg/g, DBP 61 - 105 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 -2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

Kompozycja w kolejnym wykonaniu wynalazku, ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4, 4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych i sadzę o J2No. 8-17 mg/g, DBP 45 - 55 cm³/100 g w ilości od 10 do 300 części wagowych.

Kompozycja w kolejnym aspekcie wynalazku, ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu

PL 191 404 B1 stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 8 - 22 mg/g, DBP 54 - 70 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

W jeszcze jednym wykonaniu wynalazku kompozycja ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4, 4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, charakteryzuje się tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 8 - 32 mg/g, DBP 71 - 150 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

Sadzę stosowaną w kompozycji według wynalazku można wytwarzać w reaktorze do wytwarzania sadzy piecowych, zawierającym strefę spalania, strefę przejściową i strefę reakcji. Surowiec do wytwarzania sadzy wtryskuje się do gorącego strumienia gazów spalinowych. Powstała mieszanina gorących gazów spalinowych i surowca przepływa do strefy reakcji. Pirolizę surowca dającego sadzę zatrzymuje się przez chłodzenie mieszaniny po utworzeniu sadzy. Korzystnie, pirolizę przerywa się przez wtryskiwanie cieczy chłodzącej. Sposób wytwarzania sadzy którą zawiera kompozycja według wynalazku opisano bardziej szczegółowo dalej.

Według wynalazku kauczuki i tworzywa sztuczne, w których skuteczne są sadze, obejmują kauczuki naturalne i syntetyczne i tworzywa sztuczne. Zwykle, produkt sadzowy można stosować w ilości od około 10 do około 300 części wagowych na każde 100 części wagowych kauczuku lub tworzywa sztucznego.

Do kauczuków i tworzyw sztucznych nadających się do stosowania w niniejszym wynalazku należą kauczuk naturalny, kauczuk syntetyczny i ich pochodne, takie jak chlorowane kauczuki; kopolimery od około 10 do około 70% wagowych styrenu z od około 90 do około 30% wagowymi butadienu, takie jak kopolimer 19 części styrenu z 81 częściami butadienu, kopolimer 30 części styrenu z 70 częściami butadienu, kopolimer 43 części styrenu z 57 częściami butadienu i kopolimer 50 części styrenu z 50 częściami butadienu; polimery i kopolimery dienów sprzężonych, takie jak polibutadien, poliizopren, polichloropren i podobne, i kopolimery takich sprzężonych dienów z dającym się z nimi kopolimeryzować dienami zawierającymi grupę etylenową, takimi jak styren, metylostyren, chlorostyren, akrylonitryl, 2-winylopirydyna, 5-metylo-2-winylopirydyna, 5-etylo-2-winylopirydyna, 2-metylo-5-winylopirydyna, alkilopodstawione akrylany, keton winylowy, keton metylowoizopropenylowy, eter metylowowinylowy, kwasy alfametylenokarboksylowe i ich estry i amidy, takie jak kwas akrylowy i amid kwasu dwualkiloakrylowego; a także odpowiednie do stosowania są kopolimery etylenu i innych wyższych alfa-olefin, takich jak propylen, buten-1 i penten-1; zaś szczególnie korzystne są kopolimery etylenowo-propylenowe o zawartości etylenu od 20 do 90% wagowych, a także polimery etylenowo-propylenowe, zawierające dodatkowo trzeci monomer, taki jak dwucyklopentadien, heksadien-1,4 i metylenonorbornen. Ponadto, korzystnymi kompozycjami polimerycznymi są olefiny, takie jak polipropylen i polietylen.

Zaletą kompozycji według wynalazku zawierających sadze jest to, że sadze te są przydatne do wprowadzania do kauczuków naturalnych, kauczuków syntetycznych, tworzyw sztucznych lub ich mieszanin do zastosowań przemysłowych, zwłaszcza gdy ważne są właściwości przetwórcze mieszanin i część właściwości użytkowych.

Dalszą zaletą kompozycji według wynalazku zawierających sadze jest to, że pewne sadze zastępują mieszaniny sadz w zastosowaniach, obecnie wymagających stosowania mieszanin sadz dla osiągnięcia pożądanych właściwości użytkowych.

Inne zalety niniejszego wynalazku staną się oczywiste na podstawie bardziej szczegółowego opisu wynalazku.

Krótki opis rysunków

Figura 1 przedstawia przekrój części jednego typu reaktora do wytwarzania sadzy piecowej, który można wykorzystać do wytwarzania sadzy, którą zawiera kompozycja według wynalazku.

Figura 2 przedstawia histogram zależności frakcji wagowej agregatów próbki sadzy od średnicy Stokesa w danej próbce.

Właściwości określone analitycznie dla każdej z sadzy, którą zawiera kompozycja według wynalazku podano niżej w tabeli 1:

PL 191 404 B1

T ab e l a 1

Kompozycja	J2NO	DBP	Stosunek M	Zastrzeżenia
Sadza
Pierwsza	12-18	28-33	-	1
Druga	33-70	28-60	1,25-2,00	2
Trzecia	42-50	61-105	1,25-2,00	3
Czwarta	51-62	61-125	1,25-2,00	4
Piąta	63-70	61-105	1,25-2,00	5
Szósta	8-17	45-55	-	6
Siódma	8-22	54-70	1,25-2,00	7
Ósma	8-32	71-150	1,25-2,00	8

Sadzę którą zawiera, kompozycja według wynalazku można wytwarzać w modułowym reaktorze do wytwarzania sadzy piecowej, określanym często jako „stopniowy”. Sekcję typowego reaktora modułowego do wytwarzania sadzy piecowej, który można wykorzystywać do wytwarzania sadzy do kompozycji według wynalazku przedstawiono na fig. 1.

Inne szczegóły dotyczące typowego reaktora modułowego do wytwarzania sadzy piecowej można znaleźć, np., w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3922335, którego ujawnienie włączono tu jako odnośnik. Reaktor do wytwarzania sadzy, szczególnie dobrze nadający się do wytwarzania sadzy mającej zastosowanie w kompozycji według wynalazku opisano w zwyczajowo scedowanym opisie zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 07/818943, dokonanym 10 stycznia 1992 r, którego ujawnienie włączono tu jako odnośnik. Sadze z opisanych tu przykładów wytwarzano sposobem opisanym w opisie zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 07/818943.

W opisie zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 07/818943 opisano sposób wytwarzania sadzy, w którym do strefy reakcji wielostopniowego reaktora dodaje się pomocniczy węglowodór a pierwotne spalanie i całkowite spalanie w reakcji dostosowuje się tak, aby SSI procesu było mniejsze niż zero. SSI procesu można określić następującą zależnością:

gdzie

SAS mf

D(DBP)mf .

D (Liczba jodowa )_mf = SASmf - SASah (SASmf)

SASah (1)

A(DBP )a,

Δ (Liczba jodowa)_ah (2)

SASmf = bezwzględna wartość SASmf;

D (DBP)mf = zmiana DBPA sadzy spowodowana zmianą szybkości przepływu surowca, podczas gdy wszystkie inne warunki prowadzenia procesu są stałe

D (Liczba jodowa)mf = zmiana liczby jodowej sadzy oznaczanej metodą adsorpcji spowodowana zmianą szybkości przepływu surowca, podczas gdy wszystkie inne warunki prowadzenia procesu są stałe;

D (DBP)ah = zmiana DBPA sadzy spowodowana zmianą szybkości przepływu węglowodoru pomocniczego, podczas gdy wszystkie inne warunki prowadzenia procesu są stałe; a

D (Liczba jodowa)ah = zmiana liczby jodowej sadzy oznaczanej metodą adsorpcji spowodowana zmianą szybkości przepływu węglowodoru pomocniczego, podczas gdy wszystkie inne warunki prowadzenia procesu są stałe

Określenie węglowodór pomocniczy obejmuje wodór lub dowolny węglowodór o stosunku molowym wodoru do węgla większym niż stosunek molowy wodoru do węgla w surowcu.

PL 191 404 B1

Odnośnie fig. 1, sadze można wytwarzać w reaktorze do wytwarzania sadzy piecowej 2 mającym strefę spalania 10, która ma strefę o zbieżnej średnicy 11, strefę przejściową 12, sekcję wlotową 18, i strefę reakcji 19. Średnicę strefy spalania 10, aż do punktu, w którym rozpoczyna się strefa o zbieżnej średnicy 11, oznaczono jako D-1; średnicę strefy 12, jako D-2; średnice schodkowej sekcji wlotowej, 18, jako D-4, D-5, D-6 i D-7; a średnicę strefy 19, jako D-3. Długość strefy spalania 10, aż do punktu, w którym rozpoczyna się strefa o zbieżnej średnicy 11, oznaczono jako L-1; długość strefy o zbieżnej średnicy oznaczono jako L-2, długość strefy przejściowej oznaczono jako L-3; a długości stopni w schodkowej sekcji wlotowej reaktora 18, oznaczono jako L-4, L-5, L-6 i L-7.

Aby wytwarzać sadzę, w strefie spalania 10 wytwarza się gorące gazy spalinowe, kontaktując ciekłe lub gazowe paliwo ze strumieniem odpowiedniego utleniacza, takiego jak powietrze, tlen, mieszaniny powietrza z tlenem, i podobne. Do paliw, odpowiednich do kontaktowania ze strumieniem utleniacza w strefie spalania 10 w celu wytwarzania gorących gazów spalinowych należą dowolne łatwo spalające się gazy, pary lub ciecze, takie jak gaz ziemny, wodór, tlenek węgla, metan, acetylen, alkohol lub nafta. Zwykle korzystnie stosuje się jednak paliwa o dużej zawartości składnika zawierającego węgiel, a zwłaszcza węglowodory. Stosunek powietrza do gazu ziemnego stosowanego do wytwarzania sadzy może korzystnie wynosić od około 10 : 1 do około 100 : 1. Aby ułatwić wytwarzanie gazów spalinowych, strumień utleniacza może być wstępnie ogrzany.

Strumień gorących gazów spalinowych przepływa w kierunku od stref 10 i 11 do stref 12, 18 i 19. Kierunek przepływu gorących gazów spalinowych pokazano na rysunku strzałką. Surowiec do wytwarzania sadzy 30 wprowadza się w punkcie 32 (znajdującym się w strefie 12), i/lub w punkcie 70 (znajdującym się w strefie 11). Odpowiednie do stosowania tu jako surowiec węglowodorowy dający sadzę, łatwo ulatniający się w warunkach reakcji, są nienasycone węglowodory, takie jak acetylen; olefiny, takie jak etylen, propylen, butylen; związki aromatyczne, takie jak benzen, toluen i ksyleny; pewne węglowodory nasycone; i inne węglowodory, takie jak nafty, naftaleny, terpeny, smoły etylenowe, aromatyczne produkty krakowania i podobne.

Odległość od końca strefy o zbieżnej średnicy 11 do punktu 32 przedstawiono jako F-1. Zwykle surowiec dający sadzę 30 wtryskuje się w postaci licznych strumieni przenikających do wewnętrznych regionów strumienia gorących gazów spalinowych, aby zapewnić dużą szybkość mieszania i ścinanie surowica dającego sadzę przez gorące gazy spalinowe po to, by gwałtownie i całkowicie rozłożyć i przekształcić surowiec w sadzę.

Węglowodór pomocniczy wprowadza się w punkcie 70 przez sondę 72 lub przez kanały 75 węglowodoru pomocniczego w ściankach, tworzących granice strefy 12 procesu tworzenia się sadzy lub przez kanały 76 węglowodoru pomocniczego w ściankach, tworzących granice stref 18 i/lub 19 procesu tworzenia się sadzy. Węglowodór pomocniczy można wprowadzać w dowolnym miejscu pomiędzy punktem znajdującym się zaraz za miejscem początkowej reakcji spalania paliwa z pierwszego etapu, a punktem znajdującym się bezpośrednio przed końcem tworzenia się sadzy, o ile tylko nieprzereagowany węglowodór pomocniczy rzeczywiście wpływa do strefy reakcji.

Odległość od punktu 32 do punktu 70 przedstawiono jako H-1.

W opisanych tu przykładach, węglowodór pomocniczy wprowadza się przez trzy albo cztery otwory w tej samej płaszczyźnie osiowej co strumienie surowca węglowodorowego dającego sadzę. Otwory są rozmieszczone według przemiennego wzoru, jeden otwór surowca, następny węglowodoru pomocniczego, rozmieszczonych równomiernie dookoła zewnętrznego obrzeża sekcji 12. Należy jednak uważać, że jest to tylko rozmieszczenie przykładowe i nie stanowi zamierzonego ograniczenia sposobów stosowanych do wprowadzania węglowodoru pomocniczego.

Mieszanina surowca dającego sadzę i gorące gazy spalinowe wpływają przez strefę 12 do strefy 18 i następnie do strefy 19. Urządzenie chłodzące 60, umieszczone w punkcie 62, wtryskujące ciecz chłodzącą 50, którą może być woda, jest stosowane do zatrzymania reakcji chemicznej gdy powstaje sadza. Punkt 62 można określić w dowolny sposób, znany w technice do wyboru miejsca chłodzenia w celu zatrzymania pirolizy. Jednym ze sposobów określania miejsca urządzenia chłodzącego do przerywania pirolizy jest oznaczenie punktu, w którym dla sadzy osiąga się dający się przyjąć poziom ekstraktu toluenowego. Poziom ekstraktu toluenowego sadzy można oznaczać, stosując próbę ASTM Test D1618-83 „Carbon Black Extractables - Toluene Discoloration”. Q oznacza odległość od początku strefy 18 do punktu chłodzenia 62, i zmienia się w zależności od położenia urządzenia chłodzącego 60.

Po ochłodzeniu mieszaniny gorących gazów spalinowych i surowca dającego sadzę, ochłodzone gazy przepływają do dowolnych znanych urządzeń chłodzących i rozdzielających, w których odzyPL 191 404 B1 skuje się sadzę. Oddzielanie sadzy od strumienia gazu osiąga się łatwo w znanych urządzeniach, takich jak urządzenie strącające, odpylacz cyklonowy lub filtr workowy. Po oddzielaniu może następować granulowanie przy użyciu np., urządzenia do granulowania na mokro.

Do oceny właściwości analitycznych i fizycznych sadzy stosowanej w kompozycji według wynalazku stosowano następujące procedury badawcze.

Liczbę jodową sadzy, oznaczaną metodą adsorpcji, (J2No.), oznaczano według ASTM Test Procedure D 1510. Moc barwienia (Tint) sadzy oznaczano według ASTM Test Procedure D3265-85a. DBP (liczbę adsorpcji ftalanu butylu) sadzy oznaczano według sposobu postępowania podanego w ASTM D3493-86. Liczbę absorpcji bromku cetylotrójmetyloamoniowego sadzy (CTAB) oznaczano według ASTM Test Procedure D3765-85.

Dmode i Dst sadzy oznaczano z histogramu zależności frakcji wagowej sadzy od średnicy Stokesa agregatów sadzy, jak przedstawiono na Fig. 2. Dane użyte do stworzenia histogramu oznaczano przy użyciu wirówki talerzowej, takiej jak wytwarzana przez firmę Joyce Loebl Co. Ltd of Tyne and Wear, United Kingdom. Następujący sposób postępowania stanowi modyfikację sposobu postępowania opisanego w instrukcji obsługi wirówki talerzowej Joyce Loebl, nr akt DCF 4.008, opublikowanej 1 lutego 1985 r., której ujawnienie włącza się tutaj jako odnośnik, i stosowano go do oznaczania danych.

Sposób postępowania jest następujący. W naczynku wagowym odważa się próbkę 10 mg (mili₃ gramów) sadzy, po czym dodaje się ją do 50 cm³ roztworu 10% absolutnego etanolu i 90% wody destylowanej uzupełnionego 0,05% środka powierzchniowo czynnego (NONIDET P-40 jest zarejestrowanym znakiem towarowym środka powierzchniowo czynnego) wytwarzanego i sprzedawanego przez firmę Shell Chemical Co.). Powstałą zawiesinę dysperguje się w ciągu 15 minut za pomocą energii ultradźwiękowej przy użyciu urządzenia i Sonifer Model No. w 385, wytwarzanego i sprzedawanego przez firmę Heat Systems Ultrasonics Inc., Farmingdale, New York.

Przed rozpoczęciem pracy wirówki talerzowej do komputera, rejestrującego dane z wirówki talerzowej, wprowadza się następujące dane:

₃

1. Ciężar właściwy sadzy, przyjęty jako 1,86 g/cm³;

2. Objętość roztworu sadzy zdyspergowanej w roztworze wody i etanolu, która w tym przypadku wynosi 0,5 cm³;

₃

3. Objętość wirowanego płynu, którym w tym przypadku jest 10 cm³;

4. Lepkość wirowanego płynu, którą w tym przypadku 'przyjęto jako wynoszącą 0,933 centypuazy w temperaturze 23°C.

₃

5. Gęstość wirowanego płynu, która w tym przypadku wynosi 0,9975 g/cm³ w temperaturze 23°C.

6. Prędkość talerza, która w tym przypadku wynosi 8000 obrotów/minutę;

7. Odstęp czasowy pobierania próbek, który w tym przypadku wynosi 1 sekundę.

8. Wirówka talerzowa pracuje z prędkością 8000 obrotów/minutę podczas działania stroboskopu. Na talerz wirujący wtryskuje się 10 cm³ wody destylowanej jako wirowany płyn. Poziom zmętnienia ustawia się na 0; a jako ciecz buforująca wtryskuje się 1cm roztworu 10% absolutnego etanolu i 90% wody destylowanej. Następnie operuje się przyciskami przyspieszania i zwalniania wirówki talerzowej tak aby otrzymać gładki gradient stężenia pomiędzy wirowanym płynem, a cieczą buforującą i gradient ten kontroluje się wizualnie. Gdy gradient staje się gładki tak, że nie ma dostrzegalnej granicy pomiędzy dwoma płynami, na talerz wirujący wtryskuje się 0,5 cm³ sadzy zdyspergowanej w wodnym roztworze etanolu i natychmiast rozpoczyna się gromadzenie danych. Jeśli powstają strugi, próbę przerywa się. Talerz wiruje w ciągu 20 minut po wtryśnięciu sadzy zdyspergowanej w wodnym roztworze etanolu. Po 20 minutach wirowania talerz zatrzymuje się, mierzy się temperaturę wirowanego płynu, i temperaturę wirowanego płynu zmierzoną na końcu próby wprowadza się do komputera, który rejestruje dane z wirówki talerzowej. Dane te analizuje się zgodnie ze standardowym równaniem Stokesa i przedstawia, stosując następujące definicje:

Agregat sadzy - osobna, sztywna jednostka koloidalna, będącą najmniejszą jednostką ulegającą dyspersji; składa się ona z wydłużonych skoagulowanych cząstek;

Średnica Stokesa - średnica kuli, osiadającej w lepkim środowisku w polu działania sił odśrodkowych lub w polu grawitacyjnym według równania Stokesa. Przedmioty niekuliste, takie jak agregaty sadzy, mogą być także przedstawiane za pomocą średnicy Stokesa jeśli uważa się, że zachowują się jak gładkie, sztywne kule o tej samej gęstości i szybkości osadzania się co przedmiot. Zwyczajowymi jednostkami określania średnicy są nanometry.

Wartość modalna (Dmode dla celów opisu) - średnica Stokesa w miejscu piku (punkt A na fig. 2) krzywej rozkładu średnicy Stokesa.

PL 191 404 B1

Średnia średnica Stokesa (Dst dla celów opisu) - punkt na krzywej rozkładu średnicy Stokesa, w którym 50% wagowych próbki jest albo mniejsza albo większa. Dlatego przedstawia on wartość średnią oznaczenia.

Moduł, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D412-87.

Twardość Shore'a A kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D-224-86.

Dane dotyczące odbojności kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D1504, stosując aparat Zwick Rebound Resilience Tester, Model 5109, wytwarzany przez firmę Zwick of America, Inc., Post Office Box 997, East Windsor, Connecticut 06088. Instrukcje dotyczące oznaczania wartości odbojności są załączane do aparatu.

Odkształcenie trwałe po ściskaniu kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D395, w którym kompozycje bada się w temperaturze 150°F w ciągu 70 godzin.

Skurcz po wytłoczeniu kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D-3674. Skurcz po wytłoczeniu oznaczano na wytłaczarce Brabender w temperaturze 100°C i przy 50 obrotach/minutę, stosując matrycę o średnicy 5 mm.

Lepkość kompozycji z EPDM oznaczano sposobem podanym w ASTM D-1646, stosując reometr kapilarny Monsanto MPT, utrzymywany w temperaturze 100°C, przy użyciu matrycy o stosunku L/D'=16 i D=0,0787 mm (milimetrów). Szybkość ścinania zmieniała się od 10 do 150 1/sekundę.

Energia mieszania oznacza całkowitą ilość energii, włożoną w sporządzenie kompozycji, oznaczaną przez całkowanie krzywej momentu obrotowego mieszania w trakcie cyklu mieszania, opisane dalej.

Właściwości wulkanizacyjne kompozycji z EPDM oznaczano, stosując wulkametr Monsanto MDR, utrzymywany w temperaturze 160°C. Czas do osiągnięcia 90% reakcji wulkanizacji (t' 90), całkowitą zmianę momentu obrotowego podczas reakcji (DL) i wskaźnik szybkości wulkanizacji [CRI; (CRI = 1/(t'90-ts1)x100], gdzie ts1= czas, po którym wartość momentu obrotowego wynosi 1 jednostkę powyżej minimalnego momentu obrotowego (ts1 określa się także jako czas podwulkanizacji) podano na przykładzie kompozycji z EPDM. Próby prowadzono zgodnie z instrukcjami dostarczanymi z wulkametrem Monsanto MDR.

Oporność właściwą kompozycji oznaczano na próbkach w kształcie płytek o szerokości 5,08 x 10^-2m i długości 15,24 x 10^-2m oraz grubości 0,215 x 10^-2m. Płytki z obu stron na szerokości 1,27 cm (pół cala) i malowano na obu końcach farbą srebrną.

Próbkę kondycjonowano, aby uzyskać trwały odczyt przy cyklicznym ogrzewaniu i chłodzeniu od temperatur pokojowej do temperatury 100°C i ponownie do temperatury pokojowej, z następnym starzeniem w ciągu 24 godzin w temperaturze 24°C.

Ustaloną oporność właściwą oznaczano po zakończeniu cyklu starzenia, i ponownie po pozwoleniu próbce na ostygnięcie do temperatury pokojowej.

Skuteczność i zalety wynalazku zilustrowano dalej następującymi przykładami.

Przykłady 1-8

Przykładowe sadze wytwarzano w reaktorze zasadniczo jak opisany tutaj, i jak przedstawiony na fig. 1, stosując warunki pracy i geometrię reaktora jak podano w tabeli 3. Paliwem, stosowanym w reakcji spalania był gaz ziemny. Jako węglowodór pomocniczy również stosowano gaz ziemny. Stosowany płynny surowiec miał właściwości podane niżej w tabeli 2:

Tabe l a 2

	Własności surowca
	Serie 1-8	Seria 9
1	2	3
Stosunek Wodór/Węgiel	0,93	1,00
Wodór (% wag.)	7,19	7,71
Węgiel (% wag.)	92,1	91,94
Siarka (% wag.)	0,3	0,23
Azot (% wag.)	0, 41	0,22
Gęstość mierzona w stopniach A.P.I. 15,6/15,6°C 60/60°F) [ASTM D-287]	-1,6	+ 6,4

PL 191 404 B1 cd. tabeli 2

1	2	3
Ciężar właściwy 15,6/1516°C (60/60°F) [ASTM D-287]	1,092	1,026
Lepkość, sekundy Saybolta	2, 6 x10-5	1, 3 x10-5
Uniwersalne (54,4°C) m2/s [ASTM D-88]
Lepkość, sekundy Saybolta uniwersalne (98,9°C) m2/s [ASTM D-88]	5,2 x 10'5	4,8 x 10'5
BMCI (Lepk-Gęst)	133	niemierzony

Warunki pracy i geometrię reaktora niżej podano w tabeli 3. T ab el a 3

Geometria reaktora i warunki pracy

Przykład nr	1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	3	4	5	6	7	8	9
D-1 (m)	0,18	0, 18	0,18	0,18	0, 18	0,18	0,18	0,18
D-2 (m)	0,11	0,11	0,11	0,11	0, 13	0,11	0,13	0,13
D-3 (m)	0,69	0,69	0,69	0,69	0,91	0,69	0,69	0,69
D-4 (m)	0,25	0,25	0,25	0,25	0,26	0,25	0,25	0,36
D 5 (m)	0,69	0,69	0,69	0,69	0,33	0,69	0,69	0,69
D 6 (m)	0,69	0,69	0,69	0,69	0,91	0,69	0,69	0,69
D 7 (m)	0,69	0,69	0,69	0,69	0,91	0,69	0,69	0,69
L-1 (m)	0,61	0,61	0, 61	0,61	0,61	0,61	0,61	0,61
L-2 (m)	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
L-3 (m)	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23
L-4 (m)	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,14
L-5 (m)	0,10	0,10	0,10	0,10	0,23	0,10	0,10	0,10
L-6 (m)	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
L-7 (m)	0,00	0, 00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
F-1	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
Q (m)	7,93	7,93	7,93	7,93	7,93	7,93	19,8	7,93
Powietrze do spalania (SCMS)	0,634	0,634	0,634	0,634	0,643	0,634	0,448	0,634
Temperatura wstępnie grzanego powietrza do spalania (K)	755	755	755	755	755	755	755	755
Palnik gazu ziemnego (102x SCMS)	0,9	2,0	2,0	2,0	1,8	2,5	1,4	2,0
Średnica otworu wtrysku surowca (cm)	0,198	0,218	0,198	0,198	0,185	0,198	0,198	0,206
Ilość otworów wtrysku surowca	3	3	3	3	4	3	4	4
Szybkość doprowadzania surowca (104 x m3/s)	1,3	2,1	1,9	2,3	1,3	1,9	1,6	2,1
Temperatura surowca (K)	483	463	451	438	467	439	467	415

PL 191 404 B1 cd. tabeli 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Stężenie K+(g/m3)	0,0	87,1	81,0	0,0	388,0	11,4	0,8	20,3
Średnica otworu wtrysku pomocniczego HC (cm)	0,635	0,635	0,635	0,635	0,635	0,635	0,635	0,635
Ilość otworów wtrysku pomocniczego HC (*)	3	3	3	3	4	3	4	4
Szybkość doprowadzania pomocniczego HC (102x SCMS)	2,4	3, 5	2,1	3,9	3,1	2,1	1,7	0,0
Pierwsze spalanie (%)	400	400	400	400	300	325	400	400
Całkowite spalanie (5)	21,7	22,5	25,4	21,5	22,9	25,5	21,4	25,8

(*) - Otwory do zasilania surowcem i węglowodorem pomocniczym są rozmieszczone w tej samej płaszczyźnie osiowej kolejno na przemian dookoła obrzeża reaktora.

HC = węglowodór

Sadze wytwarzano w próbach 1-8 i następnie poddawano analizie zgodnie z opisanymi tu sposobami postępowania. Oznaczone analitycznie właściwości sadzy podano w tabeli 4.

T ab e l a 4

Własności analityczne sadzy

Przykład	1	2	3	4	5	6	7	8	9
J2No (mg/g)	22,1	13,6	28,0	16,3	40,7	28,8	28,7	57,9	16,5
DBP cm3/100g)	132,5	37,1	35,8	84,6	43,1	64,5	119,5	95,8	30,0
CTAB (m2/g)	25,3	17,3	29,8	18,7	45,1	28,7	27,8	53,1	18,3
Moc barwienia (5)	33,0	33,4	54,7	37,5	85,6	45,7	33,5	74,2	31,1
Dmode (nm)	289	246	212	276	176	212	279	140	242
Dst (nm)	459	390	300	492	240	312	486	180	310
Stosunek M	1,59	1,58	1,42	1,78	1,36	1,47	1,74	1,29	1,28

Sadze te i cztery sadze kontrolne stosowano w następujących przykładach. Stosowane cztery sadze kontrolne, A - D, miały właściwości oznaczone analitycznie przedstawione niżej w tabeli 5:

T ab e l a 5

Własności analityczne kontrolnej sadzy

Kontrolna sadza	A	B	C	D
Typ	GPF	FEF	Termiczny	SRF
J2No (mg/g)	35,4	40,0	8,2	29,9
DBP (cm3/100g)	91,0	111,7	37,5	68,5
CTAB (m2/g)	35,9	44,3	9,9	30,1
Moc barwienia (%)	57,8	64,6	21,7	51,6
Dmode (nm	206	144	416	256
Dst (nm)	220	186	492	288
Stosunek M	1,07	1,29	1,18	1,12

GPF = sadza piecowa ogólnego przeznaczenia

FEF = sadza piecowa szybko-wytłaczająca

Termiczny = sadza wytwarzana za pomocą sposobu termicznego SRF = sadza piecowa półwzmacniająca

PL 191 404 B1

P r z y k ł a d 9

Sadze wytworzone w przykładach w próbach 1-8 wprowadzano do kompozycji z EPDM (kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowo-polimetylenowy) i porównywano z kompozycjami z EPDM, zawierającymi cztery sadze kontrolne. Kompozycje z EPDM sporządzano, stosując każdą z próbek sadzy w ilości 200 części wagowych w mieszance z EPDM o składzie podanym w tabeli 6.

T ab e l a 6

Skład kompozycji z EPDM

Składnik	Części wagowe
EPDM	100
Sadza	200
Olej Sunpar 2280	100
Tlenek cynku	5
Kwas stearynowy	1
TMTDS	2,7
Butyl Zimate	2,7
Methyl Zimate	2,7
Siarka	0,5
Sulfasan R	1,7

EPDM -	Exxon VISTALON®, wytwarzany i sprzedawany przez EXXON tion, Houston, Texas;	Corpora-
Sunpar 2280	Nazwa handlowa oleju wytwarzanego i sprzedawanego przez Company	Sun Oil
TMTDS	Dwusiarczek czterometylotiuramu
Butyl Zimate	Nazwa handlowa dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, wytwarzanego wanego przez R.T. Vanderbilt Co.;	i sprzeda-

Methyl Zimate Nazwa handlowa dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, wytwarzanego i sprzedawanego przez R.T. Vanderbilt Co.;

Sulfasan R Nazwa handlowa 4,4'-dwutiodwumorfoliny, wytwarzanej i sprzedawanej przez

Monsanto Co., St. Louis, Missouri

Kompozycje z EPDM wytwarzano następująco.

Uruchomiono mieszalnik Banbury BR i utrzymywano w temperaturze 45°C przy szybkości obrotów rotora 77 obrotów/minutę. Do mieszalnika dodano EPDM i mieszano go w ciągu około 30 sekund. Do EPDM dodano olej Sunpar 2280, tlenek cynku i kwas stearynowy, i mieszano dalej w ciągu dalszych 2 minut. Do mieszanki dodano sadzę i komorę mieszalnika chłodzono i utrzymywano w temperaturze poniżej około 135°C. Mieszankę z EPDM zawierającą sadzę mieszano w ciągu około 4,5 minuty, i następnie do mieszanki dodano środki wulkanizujące, TMTDS, Butyl Zimate, Methyl Zimate, siarkę i Sulfasan R. Powstałą mieszankę mieszano w ciągu około 1,5 minuty, utrzymując temperaturę poniżej 135°C. Następnie mieszankę wyładowano z mieszalnika i poddawano analizie opisanymi tu sposobami.

Według wynalazku kompozycje z EPDM, sporządzone z zastosowaniem sadzy, wytworzonej w opisanych tu próbach 1-8, miały właściwości przerobowe podane niżej w tabeli 7.

Kompozycje z EPDM, zawierające kontrolne sadze A - D również oceniano zgodnie z opisanymi tu sposobami. Wyniki podano niżej w tablicach 8 - 13, w których dokonano porównania kompozycji z EPDP według wynalazku, zawierających sadze z kompozycjami z EPDM, zawierającymi najbardziej odpowiednią sadzę kontrolną.

PL 191 404 B1

T ab e l a 7

Porównanie parametrów kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego

Przykład nr	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Liczba jodowa (mg/g)	22,1	13,6	28,0	16,3	40,7	28,8	28,7	57,9	16,5
DBP (cm3/100g)	132,5	37,1	35,8	84,6	43,1	64,5	119,5	95,8	30,0
CTAB (m2/g)	25,3	17,3	29,8	18,7	45,1	28,7	27,8	53,1	18,3
Moc barwienia (%)	33,0	33,4	54,7	32,5	85,6	45,7	42,3	74,2	31,1
Śred. Stokes'a dominanta (nm)	289	246	212	276	176	212	252	10	242
Śred. Stokes'a mediana (nm)	459	390	300	492	240	312	348	180	310
Stosunek M (Mediana/ Dominanta Stokes)	1,59	1,58	1,42	1,78	1,36	1,47	1,38	1,29	1,28
Parametry kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego przy 200 częściach na 100 części kauczuku
Lepkość (Pa-s) @ 10 s-1	16300	12100	10900	18000	14100	16000	22900	23700	9300
Lepkość (Pa-s) @ 150 s-1	2600	1540	1590	1920	1720	1790	2790	3130	1310
Energia mieszania (M J/m3)	1300	918	876	1110	943	1139	1348	1571	687
Szybkość wytłaczania (g/min)	37,0	35,3	42,3	40,0 0	34,8	34,2	47,1	50,6	41,6
Kurczenie przy wytłaczaniu %	12,5	37, 6	43,0	21,7	41,1	27,1	13,8	12,5	45,5
t' 90 (min)	8,23	11,8	11, 9	9,7	9,6	10,2	10,5	9,9	13,7
DL (g-m)	238	234	206	272	271	247	308	218	164
Twardość (Shore A)	79	57	65	69	65	67	76	79	50
E 100 (104x N/m2)	662	184	175	392	192	299	540	628	112
Rozciąganie (104 x N /m2)	1069	779	974	925	1009	977	929	1268	740
Wydłużenie przy przerwaniu próbki %	243	592	623	389	595	397	232	237	724
Odbojność (%)	39	51,7	43,7	47,4	34,2	44,2	40,0	30,5	51, 8
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godz., 150°C)	55	56	50	52	65	54	54	58	51
Opór właściwy (W · cm) @ 25°C	72	94800	-	106	208	83	24	-	-
Opór właściwy (W, · cm) @ 90°C	121	18200	-	153	178	104	43	-	-

- = wartość niewyznaczona

T ab e l a 8

Porównanie parametrów kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego

Przykład nr	1	7	Kontrolna sadza B
1	2	3	4
Własności analityczne sadzy:
Liczba jodowa (mg/g)	22,1	28,7	40,0
DBP (cm3/100g)	132,5	119,5	111,7
CTAB (m2/g)	25,3	27,8	44,3
Moc barwienia (%)	33, 0	42,3	64,6

PL 191 404 B1 cd. tabeli 8

1	2	3	4
Śred. Stokes'a dominanta (nm)	289	252	144
Śred. Stokes'a mediana (nm)	459	348	186
Stosunek M (Mediana/ Dominanta Stokes)	1,59	1,38	1,29
Zastrzeżenie	Brak	9,17	Kontrolne
Parametry kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego przy 200 częściach na 100 części kauczuku:
Lepkość (Pa-s) @ 10 s1	16300	22900	30700
Lepkość (Pa-s) @ 150 s1	2600	2790	3450
Energia mieszania (MJ/m3)	1300	1348	1561
Szybkość wytłaczania (g/min)	37,0	47,1	44,7
Kurczenie przy wytłaczaniu (%)	12,5	13,8	18,2
t' 90 (min)	8,23	10,5	7,45
DL (g-m)	238	308	293
Twardość (Shore A)	79	76	82
E 100 (104x N/m2)	662	540	650
Rozciąganie (104x N/m2)	1069	929	1103
Wydłużenie przy przerwaniu próbki (%)	243	232	184
Odbojność (%)	39	40,0	31,0
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godz., 150°C)	55	54	57
Opór właściwy (W · cm) @ 25°C	72	24	43
Opór właściwy (W · cm) @ 90°C	127	43	69

Wyniki podane w tabeli 8 wskazują, że przy poziomie zawartości sadzy w kompozycjach z EPDM wynoszącej 200 części na 100 części EPDM, kompozycje według wynalazku zawierające sadze miały niższą lepkość i niższą energię mieszania.

Dlatego według wynalazku kompozycje z EPDM zawierające sadze wykazują lepsze właściwości przetwórcze niż kompozycje z EPDM zawierające sadze kontrolne.

T ab e l a 9

Porównanie właściwości kompozycji z EPDM

Przykład nr	1	Kontrola B
1	2	3
Właściwości sadzy oznaczone analitycznie:
Liczba jodowa (mg/g)	22,1	40
DBP (cm3/100 g)	132,5	111,7
CTAB (m2/g)	25,3	44,3
Moc barwienia (%)	33,0	64,6
Modalna średnica Stokesa (nm)	289	144
Średnia średnica Stokesa (nm)	459	186

PL 191 404 B1 cd. tabeli 9

1	2	3
Stosunek M (średnia średnica Stokesa/średnica modalna Stokesa)	1,59	1,29
Właściwości kompozycji z EPDM przy zawartości 150 części sadzy na 100 części EPDM:
Lepkość (Pa · s) @10 s-1	12500	22200
Lepkość (Pa · s) @150 s-1	1900	1940
Energia mieszania (MJ/m)	1010	1222
Szybkość wytłaczania (g/min)	39	37,4
Skurcz po wytłoczeniu (%)	17,2	19,8
t' 90 (min)	9,25	8,33
DL (g-m)	200	249
Twardość (Shore'a A)	69	71
E100 (104x N/m2)	407	376
Wytrzymałość na rozciąganie (104 x N/m2)	1145	1179
Wydłużenie przy zerwaniu (%)	436	370
Odbojność (%)	46,1	35,8
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godzin, 150°C	57	57
Oporność właściwa (W- cm) @25°C	400	88
Oporność właściwa (W · cm) @90°C	640	118

Wyniki podane w tabeli 9 pokazują zalety, będące rezultatem, stosowania sadzy w kompozycjach z EPDMV według wynalazku, dla których istotnym wymogiem jest oporność właściwa. Jak pokazano w tablicy, przy obciążeniu sadzą wynoszącym 150 części sadzy na 100 części EPDM, które jest typowe w kompozycjach przeznaczonych do wytwarzania węży stosowanych w chłodnictwie, kompozycje z EPDM według wynalazku zawierające sadze wykazują wyższą oporność właściwą niż kompozycje z EPIM zawierające sadzę kontrolną.

Ponadto, według wynalazku kompozycja z EPDM zawierająca sadzę ma niższą lepkość i niższą energię mieszania niż kompozycja z EPDM zawierająca sadzę kontrolną. Wskazuje to, że według wynalazku kompozycje z EPDM zawierające sadzę będą mieć lepsze właściwości przerobowe w porównaniu z kompozycjami z EPDM zawierającymi sadzę kontrolną.

Tabe l a 10

Porównanie parametrów kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego

Przykład nr	6	Kontrolna sadza D
1	2	3
Własności analityczne sadzy:
Liczba jodowa (mg/g)	28,8	29,9
DBP (cm3/100g)	64,5	68,5
CTAB (m2/g)	28,7	30,1
Moc barwienia (%)	45,7	51,6
Śred. Stokes'a dominanta (nm)	212	256
Śred. Stokes'a mediana (nm)	312	288

PL 191 404 B1 cd. tabeli 10

1	2	3
Stosunek M (Mediana/dominanta Stokes)	1,47	1,12
Zastrzeżenie	Brak	Kontrolne
Parametry kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego przy 200 częściach na 100 części kauczuku:
Lepkość (Pa-s) @ 10 s-1	16000	16600
Lepkość (Pa-s) @ 150 s-1	1790	1880
Energia mieszania (MJ/m3)	1139	1091
Szybkość wytłaczania (g/min)	34,2	36,8
Kurczenie przy wytłaczaniu (%)	27,1	23,8
t' 90 (min)	10,2	11,2
DL (g-m)	247	270
Twardość (Shore A)	67	69
E 100 (104x N/m2)	299	338
Rozciąganie (104x N/m2)	9775	9899
Wydłużenie przy przerwaniu próbki %	397	421
Odbojność (%)	44,2	40,6
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godz., 150°C)	54	57

Wyniki podane w tabeli 10 wskazują, że odkształcenie trwałe po ściskaniu kompozycji z EPDM według wynalazku zawierających sadzę jest niższe niż odkształcenie trwałe po ściskaniu kompozycji z EPDM zawierających sadzę kontrolną. I tak, kompozycja z EPDM według wynalazku zawierająca sadzę jest bardziej odporna na odkształcenie trwałe. W rezultacie, kompozycje te będą szczególnie korzystne do stosowania jako uszczelnienia, takie jak uszczelki do drzwi i taśmy do uszczelniania okien i drzwi.

Tabe l a 11

Porównanie właściwości kompozycji z EPDM

Przykład nr	2	Kontrola termiczna C
1	2	3
Właściwości sadzy oznaczone analitycznie:
Liczba jodowa (mg/g)	13,6	8,2
DBP (cm3/100 g)	37,1	37,5
CTAB (m2/g)	17,3	9,9
Moc barwienia (%)	33,4	21,7
Modalna średnica Stokesa, (nm)	246	416
Średnia średnica Stokesa (nm)	390	492
Stosunek M (średnia średnica Stokesa/średnica modalna Stokesa)	1,58	1,18
Właściwości kompozycji z EPDM przy zawartości 200 części sadzy na 100 części EPDM:
Lepkość (Pa-s) @10 s-1	12100	10400
Lepkość (Pa-s) @150 s-1	1540	1490
Energia mieszania (MJ/m3)	918	799

PL 191 404 B1 cd. tabeli 11

1	2	3
Szybkość wytłaczania (g/min)	35,3	32,0
Skurcz po wytłoczeniu (%)	37,6	43,5
t' 90 (min)	11,8	13,2
DL (g-m)	234	220
Twardość (Shore'a A)	57	53
E100 (104x N/m2)	184	109
Wytrzymałość na rozciąganie (104 x N/m2)	779	933
Wydłużenie przy zerwaniu (%)	592	794
Odbojność (%)	51,7	55,0
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godzin, 150°C)	56	54

Wyniki podane w tabeli 11 wskazują kompozycje według wynalazku zawierające sadze zapewniają poprawę właściwości wzmacniających, zwłaszcza wyższy moduł i wyższą twardość, kompozycji z EPDM, w porównaniu z sadzami termicznymi. I tak, sadze stosowane w kompozycji według wynalazku korzystnie zapewniają zastąpienie sadzą piecową sadzy termicznych lub mieszanin sadz zawierających sadzę termiczną.

Tabel a 12

Porównanie parametrów kompozycji kauczukuetylenowo-propylenowego

Przykład nr	3	4	5	Kontrolna sadza C	Kontrolna sadza D
1	2	3	4	5	6
Własności analityczne sadzy:
Liczba jodowa (mg/g)	28,0	16,3	40,7	8,2	29,9
DBP (cm3/100g)	35,8	84,6	43,1	37,5	68,5
CTAB (mVg)	29,8	18,7	45,1	9,9	30,1
Moc barwienia (%)	54,7	32,5	85,6	21,7	51,6
Śred. Stokes'a dominanta (nm)	212	276	176	416	256
Śred. Stokes'a mediana (nm)	300	492	240	492	288
Stosunek M (Mediana/ Dominanta Stokes)	1,42	1,78	1,36	1,18	1,12
Zastrzeżenie	Brak	9,17	3,11	Kontrolne	Kontrolne
Parametry kompozycji kauczuku etylenowo-propylenowego przy 200 częściach na 100 części kauczuku
Lepkość (Pa-s) @ 10 s-1	10900	18000	14100	10400	16600
Lepkość (Pa-s) @ 150 s-1	1590	1920	1720	1490	1880
Energia mieszania (MJ/m3)	876	1110	943	799	1091
Szybkość wytłaczania (g/min)	42,3	40,0	34,8	32,0	36,8
Kurczenie przy wytłaczaniu (%)	43,0	21,7	41,1	43,5	23,8
t' 90 (min)	11,9	9,7	9,6	13,2	11,2
DL (g-m)	206	272	271	220	270
Twardość (Shore A)	65	69	65	53	69
E 100 (104x N/m2)	175	392	192	109	338

PL 191 404 B1 cd. tabeli 12

1	2	3	4	5	6
Rozciąganie (104x N/m2)	974	925	100 9	933	989
Wydłużenie przy przerwaniu próbki (%)	623	389	595	794	421
Odbojność (%)	43,7	47,4	34,2	55,0	40,6
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godz., 150°C)	50	52	65	54	57

Wyniki podane w tabeli 12 wskazują, że sadze stosowane w kompozycji według wynalazku mogą zastępować mieszaniny sadzy termicznej i sadzy SRF, stosowane dla zapewnienia zadawalającego stopnia właściwości przerobowych. Kompozycje z EPDM zawierające sadze z przykładu 5, wytłaczane lub kształtowane, również dają profile o teksturowanym matowym wykończeniu.

Tabe l a 13

Porównanie właściwości kompozycji z EPDM

Przykład nr	8	Kontrola A	Kontrola B
Właściwości sadzy oznaczone analitycznie:
Liczba jodowa (mg/g)	57,9	35,4	40,0
DBP (cm3/100 g)	95,8	91,0	111,7
CTAB (m2/g)	53,1	35,9	44,3
Moc barwienia (%)	74,2	57,8	64,6
Modalna średnica Stokesa (nm)	140	206	144
Średnia średnica Stokesa (nm)	180	220	186
Stosunek M (średnia średnica Stokesa/średnica modalna Stokesa)	1,29	1,07	1,29
Właściwości kompozycji z EPDM przy zawartości 200 części sadzy na 100 części EPDM
Lepkość (Pa-s) @10 s-1	23700	24000	30700
Lepkość (Pa-s) @150 s-1	3130	2850	3450
Energia mieszania (MJ/m3)	1581	1252	1561
Szybkość wytłaczania (g/min)	50, 6	41,1	44,7
Skurcz po wytłoczeniu (%)	12,5	15,9	18,2
t' 90 (min)	9,9	7,41	7,45
DL (g-m)	218	299	293
Twardość (Shore'a A)	79	75	82
E100 (104x N/m2)	628	493	650
Wytrzymałość na rozciąganie (104 x N/m2)	1268	1030	1103
Wydłużenie przy zerwaniu (%)	237	288	184
Odbojność (%)	30,5	34,5	31,0
Odkształcenie trwałe po ściskaniu (%) (70 godzin, 150°C)	58	50	57

Wyniki podane w tabeli 13 wskazują, że kompozycja z EPDM według wynalazku zawierająca sadzę wykazuje większą szybkość wytłaczania niż kompozycja z EPDM zawierająca sadzę kontrolną. Tak więc, kompozycje z EPDM według wynalazku zawierające sadze można wytłaczać z większą wydajnością niż kompozycje z EPDM zawierające sadze kontrolne.

PL 191 404 B1

Kompozycja z EPDM według wynalazku zawierająca sadzę wykazuję również mniejszy skurcz po wytłaczaniu, i dlatego ma lepszą regularność wymiarów podczas operacji wytłaczania niż kompozycje z EPDM zawierające sadze kontrolne.

Wyniki te wskazują także, że kompozycja z EPDM według wynalazku zawierająca sadzę ma dobre ogólne, właściwości fizyczne. Ponadto, sadze stosowane w kompozycjach według wynalazku wykazują unikalne połączenie powierzchni właściwej i struktury co powoduje, ze sadze te są przydatne do sporządzania kompozycji z EPDM, wulkanizowanych przez UHF.

Należy wyraźnie rozumieć, że opisane tu postacie wynalazku mają tylko charakter ilustracyjny i nie są zamierzone jako ograniczanie zakresu wynalazku.

Claims (8)

1. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 12-18 mg/g i DBP 28-33 cm³/100 g w ilości od 10 do 300 części wagowych.

2. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadze o J2No. 33-70 mg/g, DBP 28 - 60 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

3. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych i sadze o J2No. 42-50 mg/g, DBP 61-105 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

4. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 51-62 mg/g, DBP 61-125 cm³/100 g i stosunku M 1,25 -2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

5. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 63-70 mg/g, DBP 61-105 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 -2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych,

6. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych i sadzę o J2No. 8-17 mg/g, DBP 45-55 cm³/100 g w ilości od 10 do 300 części wagowych.

PL 191 404 B1

7. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucz₃ nego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 8-22 mg/g, DBP 54-70 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 - 2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.

8. Kompozycja z tworzywa sztucznego i kauczuku zawierająca sadzę i ewentualnie zawierająca dowolną substancję wybraną z grupy składającej się z oleju, dwusiarczku tetrametylotiuramu, dwubutylodwutiokarbaminianu cynku, dwumetylodwutiokarbaminianu cynku, 4,4'-dwutiodwumorfoliny, środków sieciujących, kwasu stearynowego, siarki, tlenku cynku, znamienna tym, że zawiera substancję wybraną z grupy składającej się z naturalnego kauczuku, syntetycznego kauczuku i tworzywa sztucznego w ilości 100 części wagowych, i sadzę o J2No. 8-32 mg/g, DBP 71-150 cm³/100 g i Stosunku M 1,25 -2,00 w ilości od 10 do 300 części wagowych.