PL202602B1 - Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie - Google Patents

Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie

Info

Publication number
PL202602B1
PL202602B1 PL373048A PL37304803A PL202602B1 PL 202602 B1 PL202602 B1 PL 202602B1 PL 373048 A PL373048 A PL 373048A PL 37304803 A PL37304803 A PL 37304803A PL 202602 B1 PL202602 B1 PL 202602B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
silicic acid
group
surface area
acid
precipitated
Prior art date
Application number
PL373048A
Other languages
English (en)
Other versions
PL373048A1 (pl
Inventor
Stefan Uhrlandt
André Wehmeier
Detlef Luginsland
Oleg Stenzel
Original Assignee
Degussa
Degussa Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10330222A external-priority patent/DE10330222A1/de
Application filed by Degussa, Degussa Ag filed Critical Degussa
Publication of PL373048A1 publication Critical patent/PL373048A1/pl
Publication of PL202602B1 publication Critical patent/PL202602B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3009Physical treatment, e.g. grinding; treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C1/3018Grinding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/187Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
    • C01B33/193Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3009Physical treatment, e.g. grinding; treatment with ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest strąceniowy kwas krzemowy (łatwo ulegający dyspersji o duż ej powierzchni wł a ś ciwej), sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie.
Zastosowanie strąceniowych kwasów krzemowych w mieszankach elastomerów, przykładowo w procesie wytwarzania opon, znane jest od dawna. Wobec kwasów krzemowych stosowanych w produkcji opon stawiane są wysokie wymogi.
Powinny się charakteryzować korzystnymi właściwościami rozpuszczania w kauczuku, zapewniać wiązanie z łańcuchami polimerów zawartymi w kauczuku, względnie z pozostałymi wypełniaczami, a ponadto wykazywać odporność na ścieranie zbliżoną do sadzy.
W związku z tym obok właściwości dyspersji kwasów krzemowych istotne znaczenie mają również między innymi powierzchnia właściwa (BET lub CTAB) oraz współczynnik absorpcji oleju (DBP).
Właściwości powierzchniowe kwasów krzemowych decydują w znaczącym stopniu o możliwościach ich zastosowania; innymi słowy, określone zastosowania kwasów krzemowych (przykładowo układy nośnikowe lub wypełniacze na potrzeby mieszanek elastomerów) wymagają wybranych właściwości powierzchniowych.
Opis US 6 013 234 ujawnia sposób wytwarzania strąceniowego kwasu krzemowego o powierzchniach właściwych BET i CTAB od 100 do 350 m2/g.
Kwas krzemowy tego rodzaju znajduje w szczególności zastosowanie w mieszankach elastomerów, przy czym stosunek BET/CTAB wynosi między 1 a 1,5.
W opisie EP 0 937 755 ujawniono z kolei różne strąceniowe kwasy krzemowe, charakteryzujące się powierzchnią właściwą BET od około 180 do około 430 m2/g oraz powierzchnią właściwą CTAB od około 160 do 340 m2/g.
Kwasy krzemowe tego rodzaju znajdują w szczególności zastosowanie jako substancja nośnikowa, przy czym charakteryzują się stosunkiem BET/CTAB od 1,1 do 1,3. EP 0 647 591 ujawnia natomiast strąceniowy kwas krzemowy, który odznacza się stosunkiem powierzchni właściwych BET/CTAB w wysokości od 0,8 do 1,1, przy czym powierzchnie właściwe mogą wynosić do 350 m2/g.
W opisie EP 0 643 015 ujawniono strą ceniowy kwas krzemowy, jaki znajduje zastosowanie jako składnik ścierający i/lub zagęszczający past do zębów, a który charakteryzuje się powierzchnią właściwą BET od 10 do 130 m2/g oraz powierzchnią właściwą CTAB od 10 do 70 m2/g, to jest stosunkiem
BET/CTAB około 1 do 5,21.
Kwasy krzemowe, jakie znajdują zastosowanie w szczególności jako wypełniacz mieszanek elastomerów - zwłaszcza w procesie produkcji opon samochodów osobowych - opisano w EP 0 901 986, gdzie przedstawiono ich charakterystykę :
Powierzchnia właściwa BET
Powierzchnia właściwa CTAB
Stosunek BET/CTAB
Liczba Searsa V2 (zużycie 0,1 N NaOH) Liczba DBP Współczynnik WK
Wielkość cząstki poddanej rozkładowi
Wielkość cząstki nie poddanej rozkładowi
120-300 m2/g
100-300 m2/g
0,8-1,3
6-25 ml/(5 g)
150-300 g/(100 g) < 3,4 < 1,0 μ m
1,0-100 μm
Opony pojazdów - w zależności od ich zastosowania - winny spełniać określone wymogi. W przypadku prostego podziału na opony dla pojazdów osobowych oraz opony dla pojazdów ciężarowych należy uwzględnić przynajmniej te różnice, które zaprezentowano poniżej:
Wymogi dot. opon pojazdów osobowych (wytyczne) Wymogi dot. opon pojazdów ciężarowych (wytyczne)
1 2 3
główny składnik bieżnika mieszanki E- i L-SBR/BR NR, częściowo jako mieszanka BR
bieżnikowanie nieistotne przynajmniej 3 razy
przebieg 40000 km (Europa) 64000 km (USA) 3 x 200000 km
prędkość maksymalna 160-240 km/h i więcej 100 km/h (max 140 km/h)
PL 202 602 B1 cd. tabeli
1 2 3
ciśnienie powietrza 0,22 MPa 0,85 MPa
nośność osi 1000 kg 6300 kg (ogumienie pojedyncze)
wykorzystanie w terenie w niewielkim stopniu wysokie
wzrost temperatury w niewielkim stopniu bardzo istotne
opór toczenia bardzo istotne istotne
wytrzymałość na rozciąganie w niewielkim stopniu istotne
W rozumieniu niniejszego wynalazku pojazdy osobowe oznaczają pojazdy przeznaczone do przewozu osób, w szczególności na prywatny użytek, Nie są to pojazdy użytkowe, przykładowo pojazdy dostawcze. Kategorią tą nie są objęte pojazdy, jakie w zwykłych warunkach poruszałyby się z wysoką prędkością, nawet wówczas, gdy z uwagi na ich sposób konstrukcji można by je było uznać za pojazdy osobowe. Pojazdy tego typu charakteryzują odmienne wymogi dotyczące opon niż te, jakie zestawiono w powyższej tabeli dla pojazdów osobowych.
Opony stosowane w motocyklach oraz pojazdach przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością również muszą sprostać wysokim obciążeniom przy wysokich prędkościach, jak również odznaczać się korzystnymi właściwościami poślizgu na suchej i mokrej nawierzchni (trakcja). Dobra trakcja nie powinna się jednak łączyć z intensywnym ścieraniem, względnie wysokim oporem toczenia.
Zróżnicowane wymogi dotyczące opon dla poszczególnych typów pojazdów decydują o zastosowaniu określonych wypełniaczy. Od dawna już powszechnie uznane zastosowanie jako domieszki w produkcji opon pojazdów osobowych, kwasów krzemowych oraz związków krzemoorganicznych jako układów wypełniaczy, pozwala uzyskać ograniczony opór toczenia, korzystniejsze właściwości trakcji oraz ograniczone ścieranie. Uzyskanie tych korzystnych właściwości w przypadku opon pojazdów użytkowych, takich jak pojazdy ciężarowe, byłoby wysoce pożądane, jako że ze zmniejszonym oporem toczenia wiąże się niższe zużycie energii. Niemniej zróżnicowane wymogi odnośnie opon poszczególnych typów pojazdów prowadzą w efekcie do zróżnicowanych wymogów odnośnie stosowanych wypełniaczy.
Okazuje się, że kwasy krzemowe stosowane w produkcji opon pojazdów osobowych, nie mogą być wykorzystywane w produkcji opon dla pojazdów ciężarowych, motocykli oraz pojazdów przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością ze względu na odmienne wymogi stawiane przed nimi. W związku z tym celem niniejszego wynalazku jest przedstawienie strąceniowych kwasów krzemowych o określonej charakterystyce odpowiadającej tym pojazdom.
Specjalistom jest wiadome, że w przypadku zastosowania sadzy aktywnej jako wypełniacza w produkcji opon wraz ze zwiększeniem powierzchni właściwej uzyskuje się zwiększenie wytrzymałości, a tym samym odporności na ścieranie opony.
2
Zastosowanie sadzy o dużej powierzchni właściwej (powierzchnia właściwa CTAB > 130 m2/g) jest jednak ograniczone ze względu na gwałtowny wzrost ciepła (histereza opisywana i mierzona zgodnie z DIN 53535, względnie w oparciu o źródła podane w tej normie).
EP 1 186 629 ujawnia kwasy krzemowe o dużej powierzchni właściwej CTAB, jakie znajdują zastosowanie jako wypełniacz w procesie wytwarzania opon.
Danych na temat liczby Searsa, względnie stężenia grup hydroksylowych nie ujawniono w EP 1 186 629.
Tymczasem stwierdzono, że szczególnie korzystnie jako wypełniacz mieszanek elastomerów w procesie wytwarzania opon pojazdów uż ytkowych, motocykli oraz pojazdów przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością stosowany jest strąceniowy kwas krzemowy o dużej powierzchni właściwej CTAB.
Tak więc, według wynalazku strąceniowy kwas krzemowy, charakteryzuje się tym, że 2 powierzchnia właściwa BET 170-380 m2/g 2 powierzchnia właściwa CTAB > 170 m /g liczba DBP 305-400 g/(100 g) liczba Searsa V2 23-35 ml/(5 g)
PL 202 602 B1
Korzystnie powierzchnia właściwa CTAB wynosi maksymalnie 300 m2/g.
Współczynnik WK strąceniowego kwasu krzemowego korzystnie wynosi < 3,4 (stosunek wysokości piku cząsteczek nie rozkładalnych pod wpływem ultradźwięków, o wielkości 1,0-100 μm, względem wysokości piku cząsteczek rozłożonych z zastosowaniem ultradźwięków, o wielkości < 1,0 μm).
Korzystnie powierzchnia strąceniowego kwasu krzemowego modyfikowana jest organosilanami o wzorze I-III:
[SiR1n(RO)r(Alk)m(Ar)p]q[B] [I]
SiR1n(RO)3-n(alkil) [II] lub
SiR1n(RO)3-n(alkenyl) [III] przy czym
B oznacza: -SCN, -SH, -Cl, -NH2, -OC(O)CHCH2, -OC(O)C(CH3)CH2 (gdzie: q = 1) lub -Sw- (gdy q = 2), przy czym B związany jest chemicznie z Alk;
R i R' oznaczają: grupę alifatyczną, olefinową, aromatyczną lub aryloaromatyczną o 2-30 atomach C, jaką można zgodnie z opcjonalnym rozwiązaniem podstawić następującymi grupami: hydroksylową, aminową, alkoholanową, cyjanidową, tiocyjanidową, halogenową, grupą kwasu sulfonowego, grupą estru kwasu sulfonowego, tiolową, grupą kwasu benzoesowego, grupą estru kwasu benzoesowego, grupą kwasu węglowego, grupą estru kwasu węglowego, akrylanową, metakrylanową, grupą organosilanową, przy czym R i R1 posiadają to samo lub różne znaczenie lub możliwość podstawienia;
n oznacza: 0, 1 lub 2;
Alk oznacza: dwuwartościową nierozgałęzioną lub rozgałęzioną grupę węglowodorową o 1-6 atomach węgla;
m oznacza: 0 lub 1;
Ar oznacza: grupę arylową o 6-12 atomach węgla, korzystnie 6 atomach węgla, jaką można podstawić następującymi grupami: hydroksylową, aminową, alkoholanową, cyjanidową, tiocyjanidową, halogenową, grupą kwasu sulfonowego, grupą estru kwasu sulfonowego, tiolową, grupą kwasu benzoesowego, grupą estru kwasu benzoesowego, grupą kwasu węglowego, grupą estru kwasu węglowego, akrylanową, metakrylanową, organosilanową;
p oznacza: 0 lub 1, z zastrzeżeniem, że p i n nie może oznaczać jednocześnie 0; q oznacza: 1 lub 2; w oznacza: liczbę od 2 do 8;
r oznacza: 1, 2 lub 3, z zastrzeżeniem, że r + n + m + p = 4;
alkil oznacza: jednowartościową nie rozgałęzioną lub rozgałęzioną nasyconą grupę węglowodorową o 1-20 atomach węgla, korzystnie 2-8 atomach węgla;
alkenyl oznacza: jednowartościową nie rozgałęzioną lub rozgałęzioną nienasyconą grupę węglowodorową o 2-20 atomach węgla, korzystnie 2-8 atomach węgla.
Według wynalazku opracowano sposób wytwarzania strąceniowego kwasu krzemowego o następujących właściwościach:
powierzchnia właściwa BET 170-380 m2/g powierzchnia właściwa CTAB > 170 m2/g liczba DBP 305-400 g/(100 g) liczba Searsa V2 23-35 ml/(5 g), przy czym:
a) sporządza się wodny roztwór krzemianu metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych i/lub zasady organicznej i/lub nieorganicznej o pH > 9;
b) do sporządzonej mieszaniny dozuje się, stale mieszając, w temperaturze 55-95°C przez 10-120 minut, a korzystnie 10-60 minut, jednocześnie szkło wodne i środek zakwaszający, korzystnie kwas siarkowy;
c) zatrzymuje się etap dozowania na 30-90 minut z zachowaniem temperatury na stałym poziomie;
d) jednoczesne dozuje się, stale mieszając, szkło wodne oraz środek zakwaszający w stałej temperaturze przez 20-120 minut, korzystnie 20-80 minut, przy czym środek zakwaszający i/lub szkło wodne na etapie b) i d) odznaczają się tym samym stężeniem lub prędkością dopływu;
e) całość zakwasza się z zastosowaniem środka zakwaszającego do uzyskania pH około 3,5, a następnie
f) filtruje i suszy.
PL 202 602 B1
W celu suszenia korzystnie stosuje się suszarkę pneumatyczną, suszarkę rozpryskową , suszarkę półkową, suszarkę taśmową, suszarkę obrotową, suszarkę strumieniowo-wirową lub suszarkę taśmową z dyszowym nadmuchem gazu suszącego.
Korzystnie po suszeniu przeprowadza się granulację z zastosowaniem zagęszczarki.
Korzystnie jest, gdy na etapie b) i/lub d) dodaje się sól organiczną lub nieorganiczną.
Granulowane lub nie granulowane strąceniowe kwasy krzemowe korzystnie modyfikuje się organosilanami w mieszance w ilości 0,5 do 50 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, w szczególności 1-15 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, przy czym reakcja przeprowadzana jest między strąceniowym kwasem krzemowym a organosilanem podczas procesu wytwarzania mieszaniny (na miejscu) lub na zewnątrz poprzez natryskiwanie, a nastę pnie wygrzewanie mieszaniny lub poprzez mieszanie organosilanu i zawiesiny kwasu krzemowego oraz następcze suszenie i wygrzewanie.
Określony powyżej strąceniowy kwas krzemowy znajduje zastosowanie do produkcji mieszanek elastomerów, wulkanizowanych mieszanek gumowych i/albo wulkanizowanych kauczuków.
Określony powyżej strąceniowy kwas krzemowy znajduje również zastosowanie do produkcji opon stosowanych w pojazdach użytkowych, motocyklach i/albo w pojazdach przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością.
Ze względu na znacznie obniżoną histerezę w przypadku zastosowania jako wypełniacza kwasu krzemowego według wynalazku uzyskać można powierzchnie właściwe, które ze względu na wyższą histerezę w przypadku zastosowania sadzy nie są możliwe. W efekcie odporność na ścieranie ulega poprawie.
Strąceniowe kwasy krzemowe według wynalazku mogą się charakteryzować, jak było powyżej podane, maksymalną powierzchnią właściwą CTAB 300 m2/g, a w szczególności powierzchnią właściwą 170-220 m2/g lub 245-300 m2/g.
Strąceniowe kwasy krzemowe według wynalazku mogą się charakteryzować niezależnie następującymi właściwościami w korzystnym zakresie:
Absorpcja oleju DBP Współczynnik WK
Liczba Searsa V2
BET
335-380 g/(100 g), w szczególności 335-360 > 3,4, korzystnie > 3,0, w szczególności > 2,5
23-35, korzystnie 26-35, w szczególności 30-35 ml/(5 g)
170-350 m2/g, korzystnie 200-300 m2/g, w szczególności 200-250 m2/g
Współczynnik WK oznacza stosunek wysokości piku cząsteczek nie rozkładalnych pod wpływem ultradźwięków, o wielkości 1,0-100 μm, względem wysokości piku cząsteczek rozłożonych z zastosowaniem ultradźwięków, o wielkości < 1,0 μm (patrz fig. 1).
Strąceniowe kwasy krzemowe wytwarzane w sposób według wynalazku cechować mogą właściwości w wymienionych wyżej korzystnych zakresach.
Mieszanka stanowić może około 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 lub 90% objętości końcowej osadu. Związki zasadowe dodane do mieszanki wybierane są w szczególności z grupy obejmującej wodorotlenki metali alkalicznych, wodorotlenki metali ziem alkalicznych, węglany metali alkalicznych, wodorowęglany metali ziem alkalicznych oraz krzemiany metali alkalicznych. Korzystnie stosowane jest szkło wodne lub ług sodowy. Wartość pH mieszanki wynosi > 9, korzystnie między 9,0 a 12, a w szczególności między 9,0 a 10,5.
Jak podano wyżej, zgodnie z opcjonalnym rozwiązaniem podczas etapu b) i d) dodawać można dodatkowo sole organiczne lub nieorganiczne. Mogą być one podawane w postaci roztworu lub w postaci stałej, w sposób ciągły - podczas dodawania szkła wodnego oraz środka zakwaszającego - lub porcjami. Możliwe jest również rozpuszczenie soli w jednym lub obu składnikach, a następnie jednoczesne podawanie z nimi.
Jako sole nieorganiczne stosowane są korzystnie sole metali alkalicznych lub sole metali ziem alkalicznych. W szczególności zastosować można kombinacje następujących jonów: Li+, Na+, K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, H+, F, Cl, Br, I, SO32, SO42, HSO4, PO33, PO43, NO3', NO2', CO32, HCO3', OH, TiO32, ZrO32, ZrO44, AIO2, AI2O42, BO43.
Jako sole organiczne zastosowanie znajdują sole kwasu mrówkowego, octowego i propionowego. Jako kationy stosowane są wymienione jony metali alkalicznych i jony metali ziem alkalicznych. Stężenie tych soli w dodawanym roztworze może wynosić 0,01 do 5 mol/l. Korzystnie jako sól nieorganiczną stosuje się Na2SO4. Możliwe jest podawanie środka zakwaszającego na etapie b) oraz d)
PL 202 602 B1 w ten sam lub różny sposób, to jest z zastosowaniem tego samego lub różnego stężenia i/lub prędkości dopływu.
Analogicznie - także i szkło wodne można podawać na etapie b) i d) w ten sam lub zróżnicowany sposób.
Zgodnie ze szczególnym rozwiązaniem na etapie b) i d) te dwa składniki, środek zakwaszający i szkło wodne, podawane są w taki sposób, że prędkość dopływu na etapie d) stanowi 125-140% prędkości dopływu na etapie b), przy czym składniki na obydwu etapach podawane są w stężeniu równomolowym. Korzystnie składniki te podawane są w równym stężeniu i z zachowaniem jednakowej prędkości dopływu.
Oprócz szkła wodnego (roztwór krzemianu sodu) zastosowanie znajdują również inne krzemiany, takie jak krzemian potasu oraz krzemian wapnia. Jako środek zakwaszający oprócz kwasu siarkowego można również zastosować inne środki zakwaszające, takie jak HCI, HNO3, H3PO4 lub CO2.
Sposoby filtrowania i suszenia kwasów krzemowych według wynalazku znane są specjalistom; informacje na ich temat można uzyskać w wymienionej dokumentacji. Jak podano wyżej, korzystnie strąceniowy kwas krzemowy suszony jest w suszarce pneumatycznej, suszarce rozpryskowej, suszarce półkowej, suszarce taśmowej, suszarce obrotowej, suszarce strumieniowo-wirowej lub suszarce taśmowej z dyszowym nadmuchem gazu suszącego. Przedstawione warianty suszarek obejmują napęd wraz z rozpylaczem, dyszą hydrauliczną lub dyszą rozpyłową pneumatyczną, względnie zintegrowanym złożem fluidalnym.
Korzystnie strąceniowy kwas krzemowy według wynalazku po przeprowadzeniu etapu suszenia charakteryzuje się postacią cząstki o średniej średnicy powyżej 15 μm, korzystnie powyżej 80 μm, zaś szczególnie korzystnie powyżej 200 μm. Średnia średnica definiowana jest w taki sposób, że 50% wag. cząstek charakteryzuje się wyższą lub niższą wartością średnicy.
Po etapie suszenia można również przeprowadzić granulację z zastosowaniem zagęszczarki. Średnia wielkość średnicy cząstki wynosi tu > 1 mm.
Kwas krzemowy według wynalazku stosowany jest, jak podano wyżej, w oponach pojazdów użytkowych, pojazdów ciężarowych, pojazdów osobowych przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością oraz motocykli.
Pojazdy użytkowe w rozumieniu niniejszego wynalazku stanowią wszystkie pojazdy, których opony sprostać muszą wysokim wymogom odnośnie przebiegu, względnie zużycia. Wysokim wymogom odnośnie przebiegu muszą przy tym sprostać w szczególności opony stosowane w autobusach, pojazdach ciężarowych i/lub pojazdach dostawczych, jak również naczepach. Wysokim wymogom odnośnie zużycia - przy czym mowa przykładowo o oporze przedarcia, przeciwdziałaniu odpryskiwaniu i drobnym uszkodzeniom - sprostać powinny opony pojazdów terenowych, maszyn budowlanych i rolniczych, pojazdów kopalnianych i traktorów. Mowa tu w szczególności o pojazdach o obciążeniu osi powyżej 1 tony, względnie o dopuszczalnym ciężarze całkowitym w wysokości 2, 4, 7,5 lub 15 ton. Kwasy krzemowe według wynalazku znajdują w szczególności zastosowanie w przypadku opon przeznaczonych dla ciężkich pojazdów ciężarowych lub naczep. Pojazdy tego typu odznaczają się często obciążeniem osi powyżej 5 ton, względnie średnicą opony powyżej 17 cali.
Opony stosowane w pojazdach użytkowych, takich jak pojazdy ciężarowe, opisywane są na podstawie klasy prędkości. Kwasy krzemowe według wynalazku znajdują zastosowanie w szczególności w procesie produkcji opon pojazdów ciężarowych, dopuszczanych do ruchu z prędkością między 80 a 140 km/h, przy czym oznaczane są symbolami F, G, J, K, L, M lub N.
Pojazdy przystosowane do jazdy z wysoką prędkością (motocykle lub pojazdy osobowe) stosują opony dopuszczone do ruchu z prędkością powyżej 180 km/h. Stanowią je opony pojazdów osobowych oznaczone symbolami S, T, U, H, V, W, Y i ZR.
Kwas krzemowy według niniejszego wynalazku stosuje się w mieszankach elastomerów, wulkanizowanych mieszankach gumowych i/lub innych kauczukach wulkanizowanych, przykładowo w kształtkach, takich jak opony pneumatyczne, bieżniki opon, powłoki kabli, węże gumowe, pasy napędowe, taśmy przenośników, okładziny walców, opony, podeszwy butów, pierścienie uszczelniające i elementy tłumiące.
Ponadto kwasy krzemowe według wynalazku można również stosować wszędzie tam, gdzie stosowane są zazwyczaj kwasy krzemowe, przykładowo w separatorach akumulatorów, w środkach przeciwdziałających blokowaniu (sklejaniu), jako środki matujące w farbach i lakierach, jako nośniki produktów rolnych i środków spożywczych, w powłokach, w farbach drukarskich, w proszkach gaśniPL 202 602 B1 czych, w tworzywach sztucznych, w technologii druku bezuderzeniowego, w masie papierniczej, w dziedzinie pielę gnacji i higieny osobistej oraz w zastosowaniach specjalnych.
W przypadku zastosowania w technologii druku bezuderzeniowego, przykładowo w druku atramentowym, wykorzystanie kwasów krzemowych według wynalazku należy rozumieć w następujący sposób:
- w przypadku farb drukarskich do zagęszczania lub przeciwdziałania rozbryzgiwaniu i odciąganiu farby;
- w przypadku papieru jako wypełniacz, pigment powlekający, w produkcji papieru do światłokopii, papieru termicznego, w przypadku termosublimacji w celu zabezpieczenia przebijania farby drukarskiej, w celu poprawy kontrastu, poprawy ostrości punktowej obrazu oraz jaskrawości barw;
- w przypadku wykorzystania w dziedzinie pielę gnacji i higieny osobistej zastosowanie kwasów krzemowych według wynalazku należy rozumieć jako zastosowanie wypełniacza lub środka zagęszczającego, przykładowo w dziedzinie farmacji lub do pielęgnacji ciała.
Jak podano wyżej, zgodnie z opcjonalnym rozwiązaniem kwas krzemowy według wynalazku może być modyfikowany silanami lub organosilanami.
Kwas krzemowy według wynalazku można również modyfikować z zastosowaniem związków krzemoorganicznych o wzorze SiR24-nXn (gdzie n = 1,2, 3), [SiR24-nXyO]z (gdzie 0 < x < 2; 0 < y < 2; 3 < z < 10, gdzie x + y = 2), [SiR2xXyN]z (gdzie 0 < x < 2; 0 < y < 2; 3 < z 10, gdzie x + y = 2),
SiR2nXmOSiR2oXp (gdzie 0 < n < 3; 0 < m < 3; 0 < o 3; 0< p < 3; gdzie n + m = 3, o + p = 3),
SiR2nXmNSiR2oXp (gdzie 0 < n < 3; 0 < m < 3; 0 < o 3; 0 < p 3; gdzie n + m = 3, o + p = 3),
SiR2nXm[SiR2xXyO]zSiR2oXp (gdzie 0 < n < 3; 0 < m < 3; 0 < x 2; 0 < y 2;0 < o < 3; 0 < p 3; 1 < z < 10000;
gdzie n + m = 3, x + y = 2, o + p = 3).
W przypadku powyższych związków mowa może być o liniowych, cyklicznych i rozgałęzionych związkach silanu, silazanu i siloksanu, R2 może oznaczać grupę alkilową i/lub arylową o 1-20 atomach węgla, jakie można podstawiać grupami funkcyjnymi, takimi jak grupa hydroksylowa, grupa aminowa, polieterami, takimi jak tlenek etylenu i/lub tlenek propylenu, oraz grupami halogenków, takimi jak fluorek. R2 może również obejmować takie grupy, jak grupa alkoksylowa, alkenylowa, alkinylowa i arylowa oraz grupy zawierające atom siarki. W przypadku X mowa być może o grupach reaktywnych, takich jak grupy silanolowe, aminowe, tiolowe, halogenkowe, alkoksylowe, alkenylowe i grupy wodorkowe.
Korzystnie stosowane są liniowe polisiloksany o wzorze [SiR2xXyO]zSiR2oXp (gdzie 0 < n < 3; 0 < m < 3; 0 < x 2; 0 < y 2;0 < o < 3; 0 < p 3; 1 < z < 10000; przy czym n + m = 3, x + y = 2, o + p = 3), gdzie R2 oznacza korzystnie metyl.
Szczególnie korzystnie stosowane są polisiloksany o wzorze SiR2nXm[SiR2xXyO]zSiR2oXp (gdzie 0 < n < 3; 0 < m < 3; 0 < x 2; 0 < y 2;0 < o < 3; 0 < p 3; 1 < z < 10000, przy czym n + m = 3; x + y = 2; o + p = 3), gdzie R2 oznacza korzystnie metyl.
Modyfikowanie strąceniowego kwasu krzemowego - zgodnie z opcjonalnym rozwiązaniem granulowanego, nie granulowanego, mielonego i/lub nie mielonego - z zastosowaniem jednego lub więcej spośród wymienionych organosilanów odbywać się może w mieszaninach od 0,5 do 50 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, w szczególności 1 do 15 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, przy czym reakcja między strąceniowym kwasem krzemowym a organosilanem może być przeprowadzana podczas procesu wytwarzania mieszaniny (na miejscu) lub na zewnątrz poprzez natryskiwanie, a następnie wygrzewanie mieszaniny, poprzez mieszanie organosilanu i zawiesiny kwasu krzemowego oraz następcze suszenie i wygrzewanie (przykładowo zgodnie z DE 3 437 473 i DE 19 609 619) lub zgodnie ze sposobem opisanym w DE 19 609 619 lub DE-PS 4 004 781.
Jako związki krzemoorganiczne zastosowanie znajdują zasadniczo wszystkie silany dwufunkcyjne, jakie z jednej strony zapewniają połączenie z wypełniaczem obejmującym grupy silanolowe, zaś z drugiej strony pozwalają na utworzenie połączenia z polimerem. Powszechnie stosowane ilości związków krzemoorganicznych wynoszą od 1-10% wag. w stosunku do całkowitej ilości strąceniowego kwasu krzemowego.
Przykłady związków krzemoorganicznych stanowią: bis(3-trietoksysililopropylo)tetrasulfan, bis(3-trietoksysililopropylo)disulfan, winylotrimetoksysilan, winylotrietoksysilan, 3-merkaptopropylotrimetoksysilan, 3-merkaptopropylotrietoksysilan, 3-aminopropylotrimetoksysilan, 3-aminopropylotrietoksysilan. Dalsze związki krzemoorganiczne opisano w WO 99/09036, EP 1 108 231, DE 101 37 809,
DE 101 63 945, DE 10 22 3658.
PL 202 602 B1
Zgodnie z korzystnym sposobem wykonania wynalazku jako silan zastosować można bis(trietoksysililopropylo)tetrasulfan.
Kwasy krzemowe według wynalazku stosować można w mieszankach elastomerów, w produkcji opon lub wulkanizowanych mieszankach gumowych jako wypełniacz wzmacniający w ilości od 5 do 200 części w stosunku do 100 części kauczuku w postaci proszku, w postaci kuleczek lub granulatu zarówno z uwzględnieniem modyfikacji silanem lub bez modyfikacji tego rodzaju. Mieszanki gumowe i mieszanki elastomerów w rozumieniu niniejszego opisu stanowią odpowiedniki.
Oprócz mieszanek, które jako wypełniacze zawierają wyłącznie kwasy krzemowe według wynalazku wraz z wymienionymi organosilanami, mieszanki elastomerów oraz mieszanki gumowe mogą ponadto obejmować jeden lub więcej wypełniaczy o właściwościach w mniejszym lub większym stopniu wzmacniających.
Jako dalsze wypełniacze stosować można następujące substancje:
- sadze: sadze, jakie znajdują tu zastosowanie, wytwarzane są w procesie wytwarzania sadzy płomieniowej, sadzy piecowej lub sadzy gazowej, przy czym charakteryzują się powierzchnią właściwą BET 20 do 200 m2/g, przykładowo sadze SAF, ISAF, HSAF, HAF, FEF, GPF; sadze mogą przy tym obejmować heteroatomy, takie jak krzem;
- pirogeniczne kwasy krzemowe łatwo ulegające dyspersji, wytwarzane przykładowo na drodze hydrolizy płomieniowej halogenków krzemu; kwasy krzemowe występować mogą również jako tlenki mieszane z innymi tlenkami metali, takimi jak AI-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn- i tlenek tytanu;
- dalsze kwasy krzemowe dostępne na rynku;
- krzemiany syntetyczne, takie jak krzemian glinu, krzemiany metali ziem alkalicznych, takie jak krzemian magnezu i krzemian wapnia, o powierzchni właściwej BET 20 do 400 m2/g oraz średnicy cząstek pierwotnych 10 do 400 nm;
- syntetyczne lub naturalne tlenki i wodorotlenki glinu;
- naturalne krzemiany, takie jak kaolin;
- inne związki dwutlenku krzemu występujące w sposób naturalny;
- włókna szklane oraz produkty zawierające włókna szklane (maty, pasma) lub mikrokulki szklane;
- skrobia i skrobie modyfikowane;
- wypełniacze naturalne, przykładowo gliny i kreda krzemionkowa.
Stosunek zawartości składników mieszanki uzależniony jest przy tym - podobnie jak w przypadku dozowania organosilanów - od pożądanej charakterystyki wytwarzanej mieszanki gumowej. Możliwe jest rozwiązanie, zgodnie z którym stosunek zawartości kwasów krzemowych według wynalazku względem innych wymienionych wyżej wypełniaczy (również w postaci mieszaniny) wynosi 5-95%.
Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem w procesie wytwarzania mieszanin zastosować można 10-150 części wag. kwasów krzemowych, w całości lub w części obejmujących kwasy krzemowe według wynalazku, ewentualnie w połączeniu z 0-100 częściami wag. sadzy, jak również 1-10 częściami wag. związku krzemoorganicznego (w każdym z przypadków w stosunku do 100 części wag. kauczuku).
Kolejny istotny składnik mieszanki gumowej oprócz kwasów krzemowych według wynalazku, organosilanów oraz innych wypełniaczy stanowią elastomery. Należy tu wymienić elastomery naturalne oraz syntetyczne, modyfikowane olejem lub nie, w postaci pojedynczego polimeru lub mieszaniny z innymi kauczukami, przykładowo kauczuki naturalne, polibutadien (BR), poliizopren (IR), kopolimer styrol/butadien o zawartości styrolu 1-60, a korzystnie 2-50% wag. (SBR), wytwarzane w szczególności z zastosowaniem sposobu polimeryzacji w roztworze, kauczuki butylowe, kopolimery izobutylen/izopren (NR), kopolimery butadien/akrylonitryl o zawartości akrylonitrylu od 5 do 60, korzystnie 10 do 50% wag. (NBR), częściowo lub całkowicie uwodorniony kauczuk NBR (HNBR), kopolimery etylen/propylen/dien (EPDM), jak również mieszaniny tych kauczuków.
Ponadto w przypadku mieszanek gumowych ze znanymi kauczukami stosować można następujące dodatkowe kauczuki: kauczuki karboksylowe, kauczuki epoksydowe, transpolipentenamer, halogenowane kauczuki butylowe, kauczuki uzyskiwane z 2-chloro-butadienu, kopolimery etylen-octan winylu, kopolimery etylen-propylen, ewentualnie również pochodne chemiczne kauczuku naturalnego, jak również modyfikowane kauczuki naturalne. Korzystne kauczuki syntetyczne opisano przykładowo w W. Hofmann „Kautschuktechnologie”, wyd. Genter, Stuttgart 1980.
Na potrzeby wytwarzania opon według wynalazku szczególnie korzystnie stosowane są poddane polimeryzacji anionowej kauczuki L-SBR (roztwór SBR) o temperaturze zeszklenia powyżej -50°C, jak również ich mieszaniny z kauczukami dienowymi.
PL 202 602 B1
Kwasy krzemowe według wynalazku, w połączeniu z silanem lub bez niego, mogą być wykorzystywane w przypadku wszystkich zastosowań produktów gumowych, przykładowo w kształtkach, oponach, bieżnikach opon, taśmach przenośników, uszczelkach, paskach napędowych, wężach gumowych, podeszwach butów, powłokach kabli, okładzinach walców, elementach tłumiących i innych.
Zastosowanie kwasu krzemowego tego rodzaju oraz wytwarzanie mieszanin zawierających kwas krzemowy tego rodzaju odbywa się w sposób znany w przemyśle gumowym z pomocą mieszarki zamkniętej lub walcarki, korzystnie w temperaturze 80-200°C. Postać podawania lub zastosowania kwasów krzemowych stanowić może proszek, produkt w postaci kulek lub granulat. Także pod tym względem kwasy krzemowe według wynalazku nie różnią się od znanych jasnych wypełniaczy.
Wulkanizowane kauczuki, stosujące strąceniowy kwas krzemowy według wynalazku, mogą również zawierać dalsze substancje pomocnicze do gumy w ilości typowej dla znanych rozwiązań, to jest katalizatory, środki przeciwstarzeniowe, środki przeciwstarzeniowe zabezpieczające przed działaniem ciepła, środki zabezpieczające przed działaniem światła, środki zabezpieczające przed działaniem ozonu, środki wspomagające obróbkę, zmiękczacze, środki antypoślizgowe, środki porotwórcze, barwniki, pigmenty, woski, rozcieńczalniki, kwasy organiczne, środki opóźniające, tlenki metali, jak również środki aktywujące, takie jak trietanoloamina, glikol polietylenowy, heksanotriol. Związki te znane są w przemyśle gumowym.
Środki pomocnicze do gumy stosować można w znanych proporcjach, zależnych między innymi od celu zastosowania. Ilości te wynoszą przykładowo od 0,1 do 50% wag. w stosunku do zawartości kauczuku. Jako środki sieciujące stosować można siarkę lub donatory siarki. Ponadto w skład mieszanek gumowych mogą wchodzić środki przyspieszające przebieg wulkanizacji. Przykładowe środki przyspieszające znajdujące tu zastosowanie stanowi merkaptobenzotiazol, sulfenoamid, tiokarbamyl, ditiokarbaminian, jakie dodaje się w ilości 0,5 do 3% wag. Przykładowe dodatkowe środki przyspieszające stanowią guanidyna, tiomocznik oraz tritiowęglan, jakie dodaje się w ilości 0,5 do 5% wag. Siarka może być zwykle stosowana w ilości od 0,1 do 10% wag., a korzystnie 1-3% wag. w stosunku do zawartości kauczuku.
Kwasy krzemowe według wynalazku mogą być stosowane w kauczukach, jakie sieciowane są z zastosowaniem środków przyspieszających i/lub siarki, jak również nadtlenków.
Wulkanizacja mieszanek gumowych według wynalazku może się odbywać w temperaturze 100 do 200°C, korzystnie 130 do 180°C, ewentualnie w warunkach ciśnienia 1 MPa do 20 MPa. Dodanie do kauczuku wypełniacza oraz ewentualnie środków pomocniczych oraz związku krzemoorganicznego przeprowadzić można w znanych agregatach mieszających, takich jak walce, mieszarki zamknięte oraz wytłaczarki mieszające.
Zastosowanie kwasów krzemowych łatwo ulegających dyspersji charakteryzujących się dużą powierzchnią właściwą wiąże się z tą korzyścią, że dzięki nim kauczuki wulkanizowane uzyskują wyższą odporność na ścieranie ze względu na większą powierzchnię właściwą CTAB. Ponadto poprawiono własności jezdne na suchej nawierzchni ze względu na wyższą sztywność dynamiczną w temperaturze 0-60°C, jak również charakterystykę oporu toczenia, na co wskazuje obniżona wartość tan δ (60°C). W zestawieniu z sadzą węglową, w przypadku zastosowania kwasów krzemowych łatwo ulegających dyspersji charakteryzujących się dużą powierzchnią właściwą według wynalazku, uzyskiwana jest korzystniejsza charakterystyka Cut & Chip oraz Chunking (wyjaśnienia terminów oraz dalsze rozwiązania patrz: „New insights into the tear mechanizm” oraz podana tam bibliografia, materiały pokonferencyjne Tire Tech 2003, Hamburg, dr W. Niedermeier).
Mieszanka gumowa według wynalazku znajduje w szczególności zastosowanie w procesie wytwarzania bieżników opon o korzystnie obniżonym oporze toczenia, zwiększonej odporności na ślizganie na wilgotnej nawierzchni, korzystniejszych właściwościach jezdnych dla suchej nawierzchni oraz wysokiej odporności na ścieranie w zestawieniu z podobną mieszanką gumową, zawierającą znane kwasy krzemowe. Mieszanki na potrzeby produkcji bieżników opon znajdują w szczególności zastosowanie w przypadku opon pojazdów osobowych przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością oraz motocykli, jak również w przypadku opon pojazdów użytkowych o obniżonym oporze toczenia przy korzystnej odporności na ścieranie oraz korzystnej charakterystyce Cut & Chip oraz Chunking (przeciwdziałanie odpryskiwaniu i drobnym uszkodzeniom).
Co więcej, kwasy krzemowe według wynalazku znajdują zastosowanie bez dodatku związków krzemoorganicznych, w mieszaninie z typową sadzą stosowaną w bieżnikach w celu uzyskania korzystniejszej charakterystyki Cut & Chip opon pojazdów stosowanych w budownictwie, rolnictwie oraz górnictwie.
PL 202 602 B1
Aby uzyskać korzystne właściwości mieszaniny polimerowej, decydujące znaczenie ma dyspersja strąceniowego kwasu krzemowego w matrycy, polimerze. Można ją ocenić z zastosowaniem współczynnika WK.
Figura 1 przedstawia schematycznie wartości stanowiące podstawę dla obliczania współczynnika WK.
Krzywe prezentują w obszarze 1,0-100 μ^ι pierwsze maksimum rozkładu wielkości cząsteczek; kolejne maksimum odnotowano dla obszaru < 1,0 μm. Pik w obszarze 1,0-100 μm wskazuje na zawartość nierozłożonych cząstek kwasu krzemowego po przeprowadzeniu obróbki z zastosowaniem ultradźwięków. Te, stosunkowo duże, cząstki słabo ulegają dyspersji w mieszankach gumowych. Z kolei drugi pik dla znacznie mniejszych cząstek (< 1,0 μm) wskazuje na tę część spośród cząsteczek kwasu krzemowego, jaka w czasie obróbki z zastosowaniem ultradźwięków uległa rozłożeniu. Te bardzo drobne cząstki bardzo dobrze ulegają dyspersji w mieszankach gumowych.
Współczynnik WK opisuje tymczasem stosunek wartości piku cząstek, jakie nie uległy rozłożeniu (B), których maksimum znajduje się w obszarze 1,0-100 μm (B'), względem piku cząstek, jakie uległy rozłożeniu (A), a których maksimum znajduje się w obszarze < 1,0 μm (A').
Tym samym współczynnik WK stanowi miarę zdolności dyspersji strąceniowego kwasu krzemowego. Im łatwiej strąceniowy kwas krzemowy ulega dyspersji, tym niższy jest współczynnik WK, to jest tym więcej cząstek podczas wprowadzania do kauczuku ulega rozłożeniu.
Kwasy krzemowe według wynalazku charakteryzują się współczynnikiem WK < 3,4, korzystnie < 3,0, a szczególnie korzystnie < 2,5. Znane strąceniowe kwasy krzemowe charakteryzują inne współczynniki WK oraz odmienne maksima w rozkładzie wielkości cząstek w pomiarze z zastosowaniem Coulter LS 230; tym samym trudniej ulegają dyspersji.
Właściwości fizyczne/chemiczne strąceniowych kwasów krzemowych określane są z zastosowaniem opisanych niżej metod:
Badanie zawartości wilgoci w kwasach krzemowych
Z zastosowaniem tej metody w oparciu o standard ISO 787-2 określana jest część lotna (poniżej dla uproszczenia określana zawartością wilgoci) kwasu krzemowego po 2 godzinach suszenia w temperaturze 105°C. Utratę wilgoci stanowi z głównej mierze utrata wody.
Postępowanie
Do suchego naczyńka wagowego z pokrywką szlifowaną (średnica 8 cm, wysokość 3 cm) odważono 10 g sproszkowanego, kulkowego lub granulowanego kwasu krzemowego z dokładnością 0,1 mg (ciężar E). Próbkę suszono przy zdjętej pokrywce przez 2 h w temperaturze 105 ± 2°C w suszarce szafkowej. Następnie naczyńko wagowe zamknięto i schłodzono w eksykatorze z zastosowaniem żelu krzemionkowego jako środka chłodniczego do temperatury pokojowej. Ciężar A wyznaczany jest w sposób grawimetryczny.
Zawartość wilgoci wyznaczana jest w% zgodnie ze wzorem ((E [g] - A [g] * 100%)/(E [g]).
Badanie modyfikowanej liczby Searsa kwasów krzemowych
Modyfikowaną wartość Searsa (zwaną dalej wartością Searsa V2) wyznaczyć można na drodze miareczkowania z zastosowaniem roztworu wodorotlenku potasu w przedziale pH 6-9 jako miarę zawartości wolnych grup hydroksylowych.
U podstaw tej metody badania leżą następujące reakcje chemiczne, przy czym „Si”-OH oznacza grupę silanolową kwasu krzemowego:
„Si”-OH + NaCI „Si”-Ona + HCI
HCI + KOH KCI + H-O
Postępowanie g sproszkowanego, kulkowego lub granulowanego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 5 ± 1% rozdrabniano przez 60 sekund z zastosowaniem młyna uniwersalnego IKA M 20 (550 W; 20000 U/min). Zawartość wilgoci w substancji wyjściowej należy regulować poprzez suszenie w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej lub równomierne nawilżenie, a następnie powtórzyć operację rozdrabniania. 2,5 g kwasu krzemowego poddanego obróbce tego rodzaju umieszczono w temperaturze pokojowej w zbiorniku do miareczkowania o pojemności 250 ml, po czym dodano 60,0 ml metanolu cz. da. Po całkowitym usieciowaniu próbki dodano 40,0 ml wody dejonizowanej i całość poddano dyspersji z zastosowaniem mieszadła Ultra Turrax T 25 (wał mieszadła KV-18G, średnica 18 mm) przez 30 sekund przy prędkości obrotowej 18000 obr./min. Cząstki próbki przywierające do krawędzi zbiornika oraz do mieszadła spłukano do zawiesiny z zastosowaniem 100 ml dejonizowanej wody,
PL 202 602 B1 a następnie wyrównano temperaturę zawartości z zastosowaniem termostatyzowanej łaźni wodnej do poziomu 25°C.
Miernik pH (producent: Knick, model: 766 pH-Meter Calimatic z czujnikiem temperatury) oraz elektroda pH (łańcuch pomiarowy, producent: Schott, model: N7680) kalibrowane są w temperaturze pokojowej z zastosowaniem roztworów buforowych (pH 7,0 i 9,0). Z pomocą miernika pH mierzona jest najpierw wartość wyjściowa pH zawiesiny w temperaturze 25°C, następnie - w zależności od wyniku - wartość pH ustalana jest na poziomie 6,0 z zastosowaniem roztworu wodorotlenku potasu (0,1 mol/l), względnie roztworu kwasu solnego (0,1 mol/l). Zużycie roztworu KOH, względnie HCI w ml do momentu uzyskania pH na poziomie 6,0 odpowiada wartości V1'.
Następnie dodano 20,0 ml roztworu wodorotlenku sodu (250 g NaCI cz. da. dopełniono do 1 I dejonizowaną wodą). Następnie przeprowadzono miareczkowanie z zastosowaniem 0,1 mol/l KOH do momentu, gdy wartość pH wyniosła 9,0. Zużycie roztworu KOH w ml do chwili, gdy wartość pH wyniosła 9,0, odpowiada V2'. Następnie objętości V1' i V2' znormalizowano dla odważki teoretycznej w wysokości 1 g i rozszerzono dla 5 g, w wyniku czego uzyskano V1 i wartość Searsa V2 w ml/(5 g).
Badanie powierzchni właściwej BET
Powierzchnia właściwa tworzywa sztucznego (zwana dalej powierzchnią właściwą BET) dla sproszkowanego, kulkowego lub granulowanego kwasu krzemowego wyznaczana jest zgodnie z ISO 5794-1/Aneks D z zastosowaniem miernika AREA (producent: Strohlein, JUWE).
Badanie powierzchni właściwej CTAB
Metoda opiera się na adsorpcji CTAB (bromek N-heksadecylo-N,N,N-trimetyloamoniowy) na powierzchni „zewnętrznej” kwasu krzemowego, jaka określana jest również mianem powierzchni skutecznej kauczuku, w oparciu o ASTM 3765, względnie NFT 45-007 (rozdz. 5.12.1.3). Adsorpcja CTAB odbywa się w roztworze wodnym przy ciągłym mieszaniu i obróbce z zastosowaniem ultradźwięków. Nadmiarowy, nie adsorbowany CTAB badany jest na drodze odmiareczkowywania nadmiaru z zastosowaniem NDSS (roztwór dokusanu sodu, roztwór AOT) oraz urządzenia do miareczkowania, przy czym zakończeniu towarzyszy maksymalne zmętnienie roztworu, ustalane z pomocą fototrody. Temperatura w czasie całego procesu wynosi 23-25°C, co pozwala przeciwdziałać wykrystalizowaniu CTAB. Odmiareczkowywanie nadmiaru opisuje następujące równanie:
(C20H37O4)SO3Na [to jest NDSS] + BrN(CH3)3(C16H33) [to jest CTAB] (C2cH37O4)SO3N(CH3)3(C16H33) + NaBr
Aparatura
Urządzenie do miareczkowania METTLER Toledo, model DL 55 oraz urządzenie do miareczkowania METTLER Toledo, model DL 70, wyposażone w: elektrodę pH, Fabrikat Mettler, model DG 111 i fototrodę, Fabrikat Mettler, model DP 550.
Zbiornik do miareczkowana, 100 ml, z polipropylenu
Szklany zbiornik do miareczkowania, 150 ml, z pokrywą
Ciśnieniowe urządzenie filtrujące, zawartość 100 ml
Filtr membranowy z azotanu celulozy, wielkość porów 0,1 μ^ι, 47 mm 0, przykładowo Whatman (nr zamówienia 7181-004)
Odczynniki
Roztwory CTAB (0,015 mol/l w wodzie dejonizowanej) oraz NDSS (0,00423 mol/l w wodzie dejonizowanej) gotowe do użytku (producent: Kraft, Duisburg, nr zamówienia 6056.4700, roztwór CTAB 0,015 mol/l; nr zamówienia 6057.4700 roztwór NDSS 0,00423 mol/l), przechowywane w temperaturze 25°C i zużywane w przeciągu jednego miesiąca.
Postępowanie
Miareczkowanie z zastosowaniem ślepej próby
Raz dziennie, przed każdą serią pomiarów należy zbadać zużycie roztworu NDSS na potrzeby miareczkowania 5 ml roztworu CTAB. W tym celu fototroda ustawiana jest przed rozpoczęciem miareczkowania na poziomie 1000 ± 20 mV (co odpowiada przejrzystości 100%).
Do zbiornika do miareczkowania podaje się pipetą dokładnie 5,0 ml roztworu CTAB, po czym dodaje 50,0 ml wody dejonizowanej. Miareczkowanie z zastosowaniem roztworu NDSS odbywa się przy stałym mieszaniu - w oparciu o metodę pomiarową znaną specjaliście z wykorzystaniem urządzenia do miareczkowania DL 55 do chwili, gdy uzyskane zostanie maksymalne zmętnienie roztworu. Określa się zużycie VI roztworu NDSS w ml. Każde miareczkowanie należy przeprowadzić trzykrotnie.
PL 202 602 B1
Adsorpcja
10,0 g sproszkowanego, kulkowego lub granulowanego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 5 ± 2% (ewentualnie zawartość wilgoci ustalana jest na drodze suszenia w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej lub na drodze równomiernego nawilż ania) rozdrabniano przez 30 sekund z pomocą młyna (producent: Krups, model KM 75, artykuł nr 2030-70). Dokładnie 500,0 mg rozdrobnionej próbki przeprowadzono do zbiornika do miareczkowania (pojemność: 150 ml) z pomocą mieszadła magnetycznego, po czym dodano dokładnie 100,0 ml roztworu CTAB. Zbiornik do miareczkowania zamknięto z pomocą pokrywki, po czym zawartość mieszano 15 minut z pomocą mieszadła magnetycznego. Hydrofobowe kwasy krzemowe mieszano z zastosowaniem mieszadła Ultra Turrax T 25 (wał mieszadła KN/-18G, średnica 18 mm) maksymalnie przez 1 minutę do chwili pełnego usieciowania, przy prędkości obrotowej 18000 obr./min. Zbiornik do miareczkowania przykręcono do urządzenia do miareczkowania DL 70, po czym wartość pH zawiesiny ustalono na poziomie 9 ± 0,05 z pomocą KOH (0,1 mol/l). Zawiesinę wewnątrz zbiornika do miareczkowania poddawano przez 4 minuty obróbce na drodze nadźwiękowiania w łaźni ultradźwiękowej (producent: Bandelin, Sonorex RK 106 S, 35 kHz) w temperaturze 25°C. Następnie przeprowadzono proces filtrowania ciśnieniowego z zastosowaniem filtra membranowego oraz przy ciśnieniu atmosfery azotu 120 kPa. Pierwsza część mieszaniny w ilości 5 ml jest odrzucana.
Miareczkowanie
5,00 ml pozostałego przesączu podawana jest pipetą do wnętrza zbiornika do miareczkowania 100 ml, po czym dopełniana wodą dejonizowaną do zawartości 50,0 ml. Zbiornik do miareczkowania przykręcany jest do urządzenia do miareczkowania DL 55, po czym - przy ciągłym mieszaniu - odbywa się miareczkowanie z zastosowaniem roztworu NDSS do chwili uzyskania maksymalnego zmętnienia. Zużycie VII roztworu NDSS wyznacza się w ml. Proces zmętniania należy przeprowadzić trzykrotnie.
Obliczenia
Na podstawie wartości pomiarów VI = zużycie roztworu NDSS w ml podczas miareczkowania ślepej próby, VII zużycie roztworu NDSS w ml podczas miareczkowania przesączu obliczono: VI/VII = ilość CTAB w ślepej próbie/ilość CTAB jeszcze obecnego w próbce przesączu.
Z powyższego wynika adsorbowana ilość substancji N w CTAB [g]:
N = ((VI-VII) * 5,5 g * 5 ml) / (VI * 1000 ml)
Jako że ze 100 ml przesączu miareczkowano jedynie 5 ml, zastosowano 0,5 g kwasu krzemowego o określonej zawartości wilgoci, zaś 1 g CTAB zajmuje 578435 * 103: powierzchnia właściwa CTAB (nie korygowana z zastosowaniem wody) [m2/g] = (N * 20 * * 578,435 m2/g) / (0,5 g) i powierzchnia właściwa CTAB (nie korygowana z zastosowaniem wody) [m2/g] = ((VI - VII) * 636,2785 m2/g) / VI.
Powierzchnia CTAB odnosi się do kwasu krzemowego pozbawionego zawartości wody, w związku z czym należy uwzględnić następującą poprawkę: powierzchnia CTAB [m2/g] = (powierzchnia CTAB (nie korygowana z zastosowaniem wody) [m2/g] * 100%) / (100% - zawartość wilgoci w%).
Badanie absorpcji oleju (DBP)
Współczynnik absorpcji oleju DBP (liczba DBP), który stanowi miarę zdolności pochłaniania strąceniowego kwasu krzemowego, wyznaczany jest w oparciu o DIN 53601 w następujący sposób.
Postępowanie
12,5 g sproszkowanego lub kulkowego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 0-10% (ewentualnie zawartość wilgoci ustalana jest poprzez suszenie w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej) wprowadzono do komory ugniatania (artykuł nr 279061) miernika absorpcji (producent: Brabender) „E”. W przypadku granulatów stosowana jest frakcja przesiewowa 3,15 do 1 mm (sita ze stali szlachetnej, producent: Retsch), przy czym na granulat wywierany jest delikatny nacisk z zastosowaniem łopatki laboratoryjnej z tworzywa sztucznego, w wyniku czego granulat przepuszczany jest przez sito o wielkości porów 3,15 mm. Stale mieszając (prędkość obrotowa łopatki zagniatającej 125 obr./min), wkraplano do mieszaniny z zastosowaniem „Dosimaten Brabender T 90/50” ftalan dibutylu z prędkością 4 ml/min w temperaturze pokojowej. Mieszanie przeprowadzono przy niewielkim nakładzie energii, przy czym jego przebieg śledzono z zastosowaniem wskaźników cyfrowych. Pod koniec badania mieszanina stała się pastowata, na co wskazywał gwałtowny wzrost zapotrzebowania na energię. Przy wskazaniu na poziomie 600 (moment obrotowy 0,6 Nm) z zastosowaniem przełącznika elektrycznego wyłączana jest zagniatarka, oraz system dozowania DBP. Silnik synchroniczny na potrzeby zasilania DBP sprzężono z cyfrowym mechanizmem pomiarowym, co pozwala na odczyt zużycia DBP w ml.
PL 202 602 B1
Analiza
Współczynnik absorpcji oleju DBP podawany jest w g/(100 g) i obliczany z poniższego wzoru na podstawie pomiaru zużycia DBP. Gęstość DBP w w temperaturze 20°C wynosi zwykle 1,047 g/ml.
Absorpcja oleju DBP [w g/(100 g)] = ((zużycie DBP [ml]) * (gęstość DBP [g/ml]) * 100) / (12,5 g). Współczynnik absorpcji oleju DBP wyznacza się dla suchego kwasu krzemowego pozbawionego zawartości wody. W przypadku zastosowania wilgotnych strąceniowych kwasów krzemowych należy skorygować tę wartość w oparciu o poniższą tabelę prezentującą sposób korygowania. Wartość skorygowana, odpowiednio do zawartości wody, dodawana jest do wyznaczonej eksperymentalnie wartości DBP; przykładowo zawartość wody na poziomie 5,8% oznacza dodatek 33 g/(100 g) w przypadku absorpcji oleju DBP.
T a b e l a k o r y g u j ą c a
Chłonność ftalanu dibutylu pozbawionego zawartości wody
% wody 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
0 0 2 4 5 7
1 9 10 12 13 15
2 16 18 19 20 22
3 23 24 26 27 28
4 28 29 29 30 31
5 31 32 32 33 33
6 34 34 35 35 36
7 36 37 38 38 39
8 39 40 40 41 41
9 42 43 43 44 44
10 45 45 46 46 47
Badanie współczynnika WK: rozkład wielkości agregatów z zastosowaniem ugięcia wiązki lasera
Przygotowanie próbki
W przypadku, gdy badany kwas krzemowy stanowi granulat, 5 g granulowanego kwasu krzemowego wprowadza się do szklanego zbiornika, gdzie gruboziarniste cząstki granulatu są rozgniatane z pomocą tłuczka, nie moździerza. 1,0 g rozgniecionego sproszkowanego lub granulowanego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 5 ± 1% (ewentualnie zawartość wilgoci ustalana jest na drodze suszenia w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej lub na drodze równomiernego nawilżania), uzyskanego najwyżej 10 dni wcześniej, odważono w probówce wirówkowej o wypukłym dnie o pojemności 30,0 ml (wysokość 7 cm, 0 3 cm, głębokość wypukłej części 1 cm) i zmieszano z 20,0 ml roztworu dyspersyjnego (hydrofilowe kwasy krzemowe: 20,0 g heksametafosforanu sodu (producent: Baker) dopełniono do 1000 ml z zastosowaniem wody dejonizowanej; hydrofobowe kwasy krzemowe: 200,0 ml etanolu cz. da. z 2,0 ml roztworu amoniaku 25% oraz 0,50 g Triton X-100 (producent: Merck) dopełniono do 1000 ml z zastosowaniem wody dejonizowanej).
Następnie probówkę wirówkową umieszczono w naczyniu chłodzącym o podwójnych ściankach (pojemność: 80 ml, wysokość 9 cm, 0 3,4 cm), dysponującym przyłączami wody chłodzącej (20°C), a następnie próbkę poddawano obróbce przez 270 s z zastosowaniem generatora ultradźwięków (producent: Bandelin, model: UW 2200 z tubą DG 13 G oraz talerzem diamentowym 0 13 mm). W przypadku homogenizatora (Sonoplus, producent: Bandelin, model: HD 2200) generatora ultradźwięków ustawiana jest moc 50% i generowanie impulsów 80% (co odpowiada 0,8 s czasu zasilania oraz 0,2 s przerwy). W wyniku zastosowania układu chłodzenia wodą dochodzi do podgrzania zawiesiny o maksymalnie 8°C.
Zanim w przeciągu 15 min próbka podana zostanie do modułu płynu w urządzeniu wykorzystującym ugięcie wiązki lasera, zawiesina mieszana będzie z zastosowaniem mieszadła magnetycznego, co ma przeciwdziałać ewentualnemu powstawaniu osadu.
PL 202 602 B1
Postępowanie
Przed przystąpieniem do pomiarów urządzenie wykorzystujące zjawisko ugięcia wiązki lasera LS 230 (producent: Coulter) oraz moduł płynu (LS Variable Speed Fluid Module Plus ze zintegrowanym generatorem ultradźwięków CV 181, producent: Coulter) pracują w stanie nagrzanym przez 2 godziny, a moduł przez 10 minut działa w trybie płukania (menu: „Sterowanie/Płukanie”). W panelu sterowania w oprogramowaniu urządzenia wybierana jest opcja „Pomiary”, a następnie „Obliczenie modelu optycznego”, po czym ustalany jest wskaźnik załamania w bazie .rfd w następujący sposób: współczynnik załamania dla cieczy, rzeczywisty = 1,332; współczynnik załamania dla materiału, rzeczywisty = 1,46; możliwy = 0,1. W oknie „Cykl pomiarowy” ustalana jest prędkość pompy na poziomie 26% oraz wybierany tryb pracy „3” zintegrowanego generatora ultradźwięków CV 181. Należy aktywować opcje generowania ultradźwięków „przed dodaniem próbki”, „10 sekund przed każdym pomiarem” oraz „podczas pomiaru”. W tym samym oknie należy również zaznaczyć następujące opcje: pomiar przesunięcia, justowanie, pomiar tła, ustalenie gęstości pomiarów; wprowadzenie danych na temat próbki, rozpoczęcie dwóch pomiarów, autom, spłukiwanie, z uwzględnieniem danych PIDS.
Po zakończeniu pomiaru kalibracyjnego z zastosowaniem LS Size Control G15 Standard (producent: Coulter) oraz pomiaru tła dodawana jest próbka. Zawiesinę kwasu krzemowego dodaje się do momentu, gdy uzyskana zostanie absorpcja światła na poziomie 45-55%, zaś urządzenie wyemituje komunikat „OK.”.
Pomiar przeprowadzany jest w temperaturze pokojowej z zastosowaniem modelu analitycznego zapisanego w bazie .rfd. Dla każdej próbki kwasu krzemowego przeprowadzane są trzy podwójne pomiary, każdy w czasie 60 sekund, z uwzględnieniem czasu oczekiwania 0 sekund.
Na podstawie krzywej danych pierwotnych oprogramowanie oblicza w oparciu o rozkład objętościowy przy uwzględnieniu teorii Mie oraz modelu optycznego Fraunhofera rozkład wielkości cząstek. Zwykle uzyskiwana jest krzywa rozkładu, obejmująca moduł A między 0-1 μm (maksimum dla około 0,2 μm) oraz moduł B między 1-100 μm (maksimum dla około 5 μm). Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 1, na tej podstawie obliczyć można współczynnik WK, stanowiący wartość średnią sześciu pomiarów.
Wyznaczenie wartości pH
Metoda oparta na DIN EN ISO 787-9 służy do wyznaczania wartości pH wodnej zawiesiny kwasów krzemowych w temperaturze 20°C. W tym celu sporządzana jest wodna zawiesina badanej próbki. Po krótkotrwałym wstrząsaniu zawiesiny wartość pH ustalana jest z pomocą skalibrowanego uprzednio miernika PH.
Postępowanie
Przed przystąpieniem do pomiaru pH urządzenie do pomiaru pH (producent: Knick, model: 766 pH-Meter Calimatic z czujnikiem temperatury) oraz elektroda pH (łańcuch pomiarowy, producent: Schott, model: N7680) kalibrowane są codziennie z zastosowaniem roztworów buforowych w temperaturze 20°C. Kalibrację przeprowadzić należy w taki sposób, aby dwa zastosowane roztwory buforowe zawierały w sobie oczekiwaną wartość pH próbki (roztwory buforowe o pH 4,0 i 7,0, pH 7,0 i 9,0 oraz ewentualnie pH 7,0 i 12,0). W przypadku zastosowania granulatów 20,0 g kwasu krzemowego poddawane jest najpierw przez 20 s procesowi rozdrabniania z zastosowaniem młyna (producent: Krups, model: KM 75, artykuł nr 2030-70).
5,0 g sproszkowanego lub kulkowego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 5 ± 1% (ewentualnie zawartość wilgoci ustalana jest na drodze suszenia w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej lub na drodze równomiernego nawilżania przed ewentualnym rozdrabnianiem) odważono na wadze precyzyjnej z dokładnością 0,01 g do wnętrza starowanej szklanej butelki o szerokiej szyjce. 95,0 ml wody dejonizowanej dodano do próbki. Następnie zawiesinę umieszczoną wewnątrz zamkniętego zbiornika wstrząsano przez 5 minut z zastosowaniem wstrząsarki (producent: Gerhardt, model: LS10, 55 W, stopień 7) w temperaturze pokojowej. Pomiar wartości pH przeprowadzono bezpośrednio po etapie wstrząsania. W tym celu spłukano najpierw elektrodę z zastosowaniem wody dejonizowanej, a następnie części zawiesiny, po czym zanurzono ją w zawiesinie. Po umieszczeniu mieszadła magnetycznego w zawiesinie przy stałej prędkości mieszania z uzyskaniem nieznacznego leja na powierzchni cieczy przeprowadzany jest pomiar wartości pH. Wówczas, gdy miernik pH wskazuje stałą wartość, wartość tę można odczytać na wskaźniku.
W przypadku zastosowania hydrofobowego kwasu krzemowego procedura jest analogiczna, niemniej wówczas odważane jest 5,0 g ewentualnie rozdrobnionej próbki o zawartości wilgoci 5 ± 1% z zastosowaniem wagi precyzyjnej, z dokładnością do 0,01 g, do wnętrza uprzednio starowanej szklaPL 202 602 B1 nej butelki o szerokiej szyjce. Następnie dodaje się 50,0 ml metanolu cz. da. oraz 50,0 ml wody dejonizowanej, po czym zawiesinę wstrząsano w zamkniętym zbiorniku przez 5 minut z zastosowaniem wstrząsarki (producent: Gerhardt, model: LS10, 55 W, stopień 7) w temperaturze pokojowej. Pomiar wartości pH przeprowadzono, również stale mieszając zawartość, niemniej dokładnie po 5 minutach.
Badanie zawartości ciał stałych w placku filtracyjnym
W oparciu o tę metodę badana jest zawartość ciał stałych w placku filtracyjnym poprzez usuwanie części lotnej w temperaturze 105°C.
Postępowanie
Do wnętrza suchej, starowanej miski porcelanowej (średnica 20 cm) odważono 100,0 g placka filtracyjnego (ciężar E). Ewentualnie placek filtracyjny rozdrobniono z pomocą łopatki w celu uzyskania luźnych kawałków o wielkości maksymalnie 1 cm3. Próbkę suszono w temperaturze 105 ± 2°C w suszarce szafkowej do chwili ustabilizowania jej ciężaru. Następnie próbkę schładzano w eksykatorze z zastosowaniem żelu krzemionkowego w roli środka suszącego do temperatury pokojowej. Ciężar A wyznaczono w sposób grawimetryczny.
Zawartość ciał stałych w % wyznaczono ze wzoru: 100% - (((E [g] - A [g]) * 100%) / (E[g])).
Badanie przewodnictwa elektrycznego
Badanie przewodnictwa elektrycznego (LF) kwasów krzemowych przeprowadzane jest w wodnej zawiesinie.
Postępowanie
W przypadku zastosowania granulatów najpierw 20,0 g kwasu krzemowego poddawano przez 20 s procesowi rozdrabniania z zastosowaniem młyna (producent: Krups, model: KM 75, artykuł nr 2030-70). 4,0 g sproszkowanego lub kulkowego kwasu krzemowego o zawartości wilgoci 5 ± 1% (ewentualnie zawartość wilgoci ustalana jest na drodze suszenia w temperaturze 105°C w suszarce szafkowej lub na drodze równomiernego nawilżania przed ewentualnym rozdrabnianiem) przeprowadzono w zawiesinę z zastosowaniem 50,0 ml wody dejonizowanej, po czym całość podgrzewano 1 minutę do temperatury 100°C. Schłodzoną do 20°C próbkę dopełniono jest dokładnie do 100 ml, po czym homogenizowano na drodze wstrząsania.
Komórkę pomiarową miernika przewodności LF 530 (producent WTW) spłukano z zastosowaniem niewielkiej ilości próbki przed zanurzeniem komórki pomiarowej LTA01 w zawiesinie. Wartość widoczna na wyświetlaczu odpowiada przewodności w temperaturze 20°C, jako że zewnętrzny czujnik temperatury TFK 530 przeprowadza automatyczną kompensację temperatury. Ten współczynnik temperatury, jak również stałą komórki k należy sprawdzić przed każdą serią pomiarową. Jako roztwór kalibracyjny stosowany jest roztwór chlorku potasu 0,01 mol/l (LF w temperaturze 20°C = 1278 μS/cm).
Poniższe przykłady zamieszczono celem wyjaśnienia istoty niniejszego wynalazku, przy czym nie stanowią one ograniczenia dla jego zakresu.
P r z y k ł a d 1
W reaktorze z nierdzewnej stali szlachetnej wyposażonym w mieszadło śmigłowe oraz ogrzewanie z zastosowaniem płaszcza podwójnego umieszczono 43,8 I wody oraz 0,01 kg szkła wodnego (gęstość 1,348 kg/l, 27,1% SiO2, 8,0% Na2O).
Następnie, intensywnie mieszając zawartość w temperaturze 63°C przez 22 minuty, dodawano 14,21 l/h szkła wodnego oraz około 3,24 l/h kwasu siarkowego (gęstość 1,4 kg/l, 50,6% H2SO4). Dozowanie kwasu siarkowego odbywa się przy tym w taki sposób, że w środowisku reakcji utrzymywana jest wartość pH 9,0 (pomiar w temperaturze pokojowej). Następnie przerwano dodawanie surowców na 60 minut, utrzymywano temperaturę na stałym poziomie, po czym przez kolejne 45 minut podawano szkło wodne z prędkością 14,21 l/h oraz kwas siarkowy z prędkością około 3,241/h. Kwas siarkowy podawano w taki sposób, że uzyskano pH środowiska reakcji na poziomie 9,0 (w temperaturze pokojowej). Zaprzestano podawania szkła wodnego, zaś nadal podawano kwas siarkowy do chwili uzyskania pH w wysokości 3,3 (pomiar w temperaturze pokojowej).
Uzyskaną w ten sposób zawiesinę filtrowano w zwykły sposób i przemywano wodą. Placek filtracyjny o zawartości ciał stałych 18% przeprowadzono w stan ciekły z zastosowaniem wodnego kwasu siarkowego oraz agregatu do ścinania. Następnie produkt na bazie kwasu krzemowego o zawartości ciał stałych 16% suszono rozpryskowo.
2
Uzyskany sproszkowany produkt charakteryzuje się powierzchnią właściwą BET 215 m2/g, powierzchnią właściwą CTAB 188 m2/g, współczynnikiem absorpcji oleju DBP 306 g/(100 g), liczbą Searsa V2 23,1 ml/(5 g) oraz przewodnością 590 μS/cm.
PL 202 602 B1
P r z y k ł a d 2
W reaktorze z nierdzewnej stali szlachetnej wyposażonym w mieszadło śmigłowe oraz ogrzewanie z zastosowaniem płaszcza podwójnego umieszczono 1415 I wody oraz 0,67 kg szkła wodnego (gęstość 1,343 kg/l, 27,3% SiO2, 7,99% Na2O).
Następnie, intensywnie mieszając zawartość w temperaturze 56°C przez 45 minut, dodawano 4,715 kg/min szkła wodnego oraz około 0,598 kg/min. kwasu siarkowego (gęstość 1,84 kg/l, 96% H2SO4). Dozowanie kwasu siarkowego odbywa się przy tym w taki sposób, że w środowisku reakcji utrzymywana jest wartość pH 9,0 (pomiar w temperaturze pokojowej). Następnie przerwano dodawanie surowców na 60 minut, utrzymywano temperaturę na stałym poziomie, po czym przez kolejne 80 minut podawano szkło wodne z prędkością 4,715 kg/min oraz kwas siarkowy z prędkością 0,598 kg/min. Kwas siarkowy podawano w taki sposób, że uzyskano pH środowiska reakcji na poziomie 9,0 (w temperaturze pokojowej). Zaprzestano podawania szkła wodnego, zaś nadal podawano kwas siarkowy do chwili uzyskania pH w wysokości 3,3 (pomiar w temperaturze pokojowej). Uzyskaną w ten sposób zawiesinę filtrowano w zwykły sposób i przemywano wodą. Placek filtracyjny o zawartości ciał stałych 21% suszono z zastosowaniem suszarki strumieniowo-wirowej i poddano granulacji. Uzyskany produkt charakteryzuje się powierzchnią właściwą BET 250 m2/g, powierzchnią właściwą CTAB 190 m2/g, współczynnikiem absorpcji oleju DBP 313 g/(100 g), liczbą Searsa V2 25,2 ml/(5 g) oraz przewodnością 480 μS/cm.
P r z y k ł a d 3
Analiza strąceniowego kwasu krzemowego według wynalazku, przedstawionego w przykładzie 1, w mieszance gumowej na bazie emulsji kauczuku SBR. Jako rozwiązania znane ze stanu techniki wybrano kwas krzemowy łatwo ulegający dyspersji, stosowany w produkcji bieżników Ultrasil 7000 GR oraz kwas krzemowy o dużej powierzchni właściwej Zeosil 1205 MP. Ultrasil 7000 GR stanowi łatwo rozpuszczalny strąceniowy kwas krzemowy, producent: Degussa AG, o powierzchni właściwej CTAB 160 ± 10 m2/g. Z kolei Zeosil 1205 MP stanowi kwas krzemowy o dużej powierzchni właściwej, producent: Rhodia, o powierzchni właściwej CTAB 200 ± 10 m2/g.
Zastosowany skład kompozycji mieszanek gumowych zestawiono w poniższej tabeli 1. Jednostka phr oznacza tu części wag. w stosunku do 100 części zastosowanego kauczuku surowego. Porównawczy kwas krzemowy Ultrasil 7000 GR w mieszance R1 modyfikowano z zastosowaniem 6,4 phr Si69. Aby dostosować się do dużej powierzchni właściwej porównawczego kwasu krzemowego Zeosil 1205 MP oraz kwasu krzemowego według wynalazku, ilość silanu w mieszankach R2 i A zwiększono do 8 phr i odpowiednio zmniejszono ilość siarki. Konieczna jest korekta zawartości siarki (H.-D. Luginsland, J. Frohlich, A. Wehmeier, paper No. 59 presented at the ACS-Meeting, April 24-27, 2001, Providence/Rhode Island, USA). Zasadniczy sposób postępowania w przypadku wytwarzania mieszanek gumowych oraz kauczuków wulkanizowanych przedstawiono w „Rubber Technology Handbook”, W. Hofmann, wyd. Hanser 1994.
T a b e l a 1
1. etap -R1- -R2- -A-
1 2 3 4
Buna VSL 5025-1 96 96 96
Buna CB 24 30 30 30
Ultrasil 7000 GR 80
Zeosil 1205 MP 80
Kwas krzemowy, przykład 1 80
Si 69 6,4 8,0 8,0
ZnO 2 2 2
Kwas stearynowy 2 2 2
Naftolen ZD 10 10 10
Vulkanox4020 1,5 1,5 1,5
Protektor G35P 1 1 1
PL 202 602 B1 cd. tabeli 1
1 2 3 4
2. etap
Porcja 1
3. etap
Porcja 2
Vulkacit D/C 2,0 2,0 2,0
Vulkacit CZ/EG 1,5 1,5 1,5
Perkazit TBZTD 0,2 0,2 0,2
Siarka 1,51 1,33 1,33
W przypadku polimeru VSL 5025-1 chodzi o kopolimer SBR polimeryzowany w roztworze, producent: Bayer AG, o zawartości styrolu 25% wag. oraz zawartości butadienu 75% wag. Kopolimer zawiera 37,5 phr oleju i charakteryzuje się lepkością wg Mooney'a (ML 1 + 4/100°C) na poziomie 50 ± 4. W przypadku polimeru Buna CB 24 chodzi o cis-1,4-polibutadien (Neodymtyp), producent: Bayer AG, o zawartości cis-1,4-polibutadienu przynajmniej 97% i lepkości wg Mooney'a na poziomie 44 ± 5. Jako olej aromatyczny stosowany jest Naftolen ZD, producent: Chemetall. Vulkanox 4020 oznacza 6PPD, producent: Bayer AG, zaś Protektor G35P stanowi wosk zabezpieczający przed działaniem ozonu, producent: HB-Fuller GmbH. Vulkacit D/C (DPG) oraz Vulkacit CZ/EG (CBS) stanowią produkty handlowe firmy Bayer AG. Perkazit TBZTD oferowany jest przez Akzo Chemie GmbH.
T a b e l a 2
Etap 1
1 2
Ustawienia
Agregat mieszalnikowy Werner & Pfleiderer, model E
Prędkość obrotowa 70 min1
Nacisk stempla 0,55 MPa
Objętość 1,58 I
Stopień napełnienia 0,56
Temperatura przepływu 80°C
Mieszanie
0-1 min Buna VSL 5025-1 + Buna CB 24
1-3 min 1/4 wypełniacza, ZnO, kwas stearynowy, Naftolen ZD, Si 69
3-4 min 1/2 wypełniacza, Vulkanox 4020, Protektor G35P
4 min czyszczenie
4-5 min mieszanie i wyprowadzenie
Składowanie 24 g w temperaturze pokojowej
Etap 2
Ustawienia
Agregat mieszalnikowy jak w etapie 1
Prędkość obrotowa 80 min1
Stopień napełnienia 0,53
PL 202 602 B1 cd. tabeli 2
1 2
Mieszanie
0-2 min rozbijanie porcji 1
2-5 min utrzymywanie temperatury na poziomie 140-150°C poprzez zmiany prędkości obrotowej
5 min wyprowadzenie
Składowanie 4 g w temperaturze pokojowej
Etap 3
Ustawienia
Agregat mieszalnikowy jak w etapie 1
Prędkość obrotowa 40 min'1
Stopień napełnienia 0,51
Temperatura przepływu 50°C
Mieszanie
0-2 min. Porcja 2, Vulkacit D/C, Vulkacit CZ/EG, Perkazit TBZTD, siarka
2 min wyprowadzenie i utworzenie warstwy na laboratoryjnej walcarce mieszankowej (średnica 200 mm, długość 450 mm, temperatura przepływu 50°C)
Homogenizowanie naciąć 3 x z lewej, 3 x z prawej i złożyć, 8 x przeprowadzić przy wąskiej szczelinie walca (1 mm) oraz 3 x przy szerokiej szczelinie walca (3,5 mm) i wyciągnąć
T a b e l a 3
Badanie właściwości fizycznych Norma/wymogi
ML 1 + 4, 100°C, 3. etap (-) DIN 53523/3, ISO 667
Badanie wulkametrem, 165°C Różnica prędkości obrotowych Dmax - Dmin (dNm) t10% i t90% (min) DIN 53529/3, ISO 6502
Próba rozciągania na pierścieniu, 23°C Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) Naprężenie (MPa) Wydłużenie przy zerwaniu (%) DIN 53504, ISO 37
Wytrzymałość wg Shore'a, 23°C (-) DIN 53 505
Elastyczność przy odbiciu (%) DIN EN ISO 8307 kula stal. 19 mm, 28 g
Współczynnik dyspersji (%) patrz: tekst
Właściwości lepkosprężyste, 0 i 60°C, 16 Hz, 50 N siła wstępna i 25 N amplituda sił pomiar po 2 min okresu próby, 2 min kondycjonowanie Kompleksowy moduł E* (MPa) Współczynnik strat tan δ (-) DIN 53 513, ISO 2856
Współczynnik dyspersji ustalany jest w sposób fotooptyczny. Badanie tego rodzaju przeprowadzić może Deutsches Institut far Kautschuktechnologie e. V., Niemcy, Hanower. Ponadto postępowanie tego rodzaju opisano w: H. Geisler, „Bestimmung der Mischgute”, (materiały pokonferencyjne, DIK, 27-28. listopada 1997, Niemcy, Hanower). Mieszanki wulkanizowano przez 15 minut w temperaturze 165°C. Tabela 4 przedstawia wyniki badania technicznego gumy.
PL 202 602 B1
T a b e l a 4
Dane dotyczące surowych mieszanek -R1- -R2- -A-
ML 1+4 60 82 69
Dmax-Dmin 16,4 19,0 17,8
t10% 1,5 0,7 1,5
t90% 7,4 6,7 8,6
Dane dotyczące kauczuków wulkanizowanych
Wytrzymałość na rozciąganie 13,3 15,4 11,9
Naprężenie 100% 1,8 3,0 2,2
Naprężenie 300% 10,4 12,1 10,4
Wydłużenie przy zerwaniu 350 350 330
Wytrzymałość wg Shore'a 60 71 64
Elastyczność przy odbiciu 60°C 60,9 56,2 60,6
E* (0°C) 18,0 26,4 21,3
E * (60°C) 7,7 8,8 8,9
tan δ (0°C) 0,458 0,527 0,425
tan δ (60°C) 0,122 0,145 0,118
Współczynnik dyspersji 98 81 98
Jak widać na podstawie danych zebranych w tabeli 4, ze względu na większą powierzchnię kwasu krzemowego według wynalazku mieszanka A charakteryzuje się nieznacznie wyższą lepkością wg Mooney'a niż mieszanka porównawcza R1, lecz i tak korzystniejszą niż mieszanka R2 znana ze stanu techniki, z trudem poddająca się obróbce i charakteryzująca się zwiększoną lepkością. Charakterystyka procesu wulkanizacji (Dmax-Dmin, t90%, t10%)mieszanek R1 i A jest bardzo podobna, co wskazuje na możliwość przeprowadzenia wulkanizacji bez większych trudności, zaś mieszanka R2 odznacza się znacznie krótszym czasem podwulkanizowania t10%. Naprężenie w przypadku R1 i A są porównywalne, zaś R2 odznacza się znacznie wyższą twardością i wartością naprężenia 100%, co wskazuje na znacznie wyższy stopień usieciowania kwasu krzemowego ze względu na niższą jakość dyspersji. Korzyści płynące z zastosowania mieszanki A w zestawieniu z mieszanką porównawczą R1 stanowią wyższe moduły dynamiczne E* 0°C i 60°C. Ta wyższa sztywność ma szczególne znaczenie w przypadku opon pojazdów przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością oraz motocykli, jako że wiąże się ona z korzystniejszymi własnościami jezdnymi na suchej nawierzchni oraz wyższą stabilnością przy pokonywaniu zakrętów. Pomimo zastosowania w mieszance A kwasu krzemowego o dużej powierzchni właściwej CTAB współczynnik tan δ (60°C) pozostał korzystnie niemal niezmieniony względem mieszanki R1, co pozwala przewidywać, że mieszanki te uzyskają podobny opór toczenia; z kolei mieszanka R2 znana ze stanu techniki odznacza się znacznie wyższym współczynnikiem δ (60°C), a tym samym wyższym oporem toczenia.
Dobre wzmocnienie w połączeniu z dużą powierzchnią właściwą CTAB kwasu krzemowego według wynalazku pozwala na uzyskanie korzystniejszej odporności na ścieranie mieszanki A. Tę poprawę odporności na ścieranie uzyskać można również w przypadku zastosowania kwasów krzemowych o dużej powierzchni właściwej według wynalazku w mieszankach kauczuku naturalnego, jakie znajdują zastosowanie w produkcji mieszanek na potrzeby bieżników opon pojazdów ciężarowych. W szczególności w połączeniu z sadzą o rozbudowanej strukturze, odznaczającą się dużą powierzchnią właściwą, taką jak N 121, uzyskać można znakomitą odporność na ścieranie w przypadku opon pojazdów ciężarowych. W przypadku zastosowania tego rodzaju szczególne znaczenie ma również poprawa właściwości Cut & Chip oraz Chunking (przeciwdziałanie odpryskiwaniu i drobnym uszkodzeniom), co można uzyskać z wykorzystaniem kwasów krzemowych o dużej powierzchni właściwej według wynalazku.

Claims (11)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Strąceniowy kwas krzemowy, znamienny tym, że powierzchnia właściwa BET 170-380 m2/g powierzchnia właściwa CTAB > 170 m2/g liczba DBP 305-400 g/(100 g) liczba Searsa V2 23-35 ml/(5 g).
  2. 2. Strąceniowy kwas krzemowy według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia właściwa CTAB wynosi maksymalnie 300 m2/g.
  3. 3. Strąceniowy kwas krzemowy według zastrz. 1, znamienny tym, że współczynnik WK strąceniowego kwasu krzemowego wynosi > 3,4 (stosunek wysokości piku cząsteczek nie rozkładalnych pod wpływem ultradźwięków, o wielkości 1,0-100 μ^ι, względem wysokości piku cząsteczek rozłożonych z zastosowaniem ultradźwięków, o wielkości < 1,0 μm).
  4. 4. Strąceniowy kwas krzemowy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że jego powierzchnia modyfikowana jest organosilanami o wzorze I-III:
    [SiR1n(RO)r(Alk)m(Ar)p]q[B] [I]
    SiR1n(RO)3-n(alkil) [II] lub
    SiR1n(RO)3-n(alkenyl) [III] przy czym
    B oznacza: -SCN, -SH, -Cl, -NH2, -OC(O)CHCH2, -OC(O)C(CH3)CH2 (gdzie: q = 1) lub -Sw- (gdy q = 2), przy czym B związany jest chemicznie z Alk;
    R i R' oznaczają: grupę alifatyczną, olefinową, aromatyczną lub aryloaromatyczną o 2-30 atomach C, jaką można zgodnie z opcjonalnym rozwiązaniem podstawić następującymi grupami: hydroksylową, aminową, alkoholanową, cyjanidową, tiocyjanidową, halogenową, grupą kwasu sulfonowego, grupą estru kwasu sulfonowego, tiolową, grupą kwasu benzoesowego, grupą estru kwasu benzoesowego, grupą kwasu węglowego, grupą estru kwasu węglowego, akrylanową, metakrylanową, grupą organosilanową, przy czym R i R1 posiadają to samo lub różne znaczenie lub możliwość podstawienia;
    n oznacza: 0, 1 lub 2;
    Alk oznacza: dwuwartościową nierozgałęzioną lub rozgałęzioną grupę węglowodorową o 1-6 atomach węgla;
    m oznacza: 0 lub 1;
    Ar oznacza: grupę arylową o 6-12 atomach węgla, korzystnie 6 atomach węgla, jaką można podstawić następującymi grupami: hydroksylową, aminową, alkoholanową, cyjanidową, tiocyjanidową, halogenową, grupą kwasu sulfonowego, grupą estru kwasu sulfonowego, tiolową, grupą kwasu benzoesowego, grupą estru kwasu benzoesowego, grupą kwasu węglowego, grupą estru kwasu węglowego, akrylanową, metakrylanową, organosilanową;
    p oznacza: 0 lub 1, z zastrzeżeniem, że p i n nie może oznaczać jednocześnie 0; q oznacza: 1 lub 2; w oznacza: liczbę od 2 do 8;
    r oznacza: 1, 2 lub 3, z zastrzeżeniem, że r + n + m + p = 4;
    alkil oznacza: jednowartościową nie rozgałęzioną lub rozgałęzioną nasyconą grupę węglowodorową o 1-20 atomach węgla, korzystnie 2-8 atomach węgla;
    alkenyl oznacza: jednowartościową nie rozgałęzioną lub rozgałęzioną nienasyconą grupę węglowodorową o 2-20 atomach węgla, korzystnie 2-8 atomach węgla.
  5. 5. Sposób wytwarzania strąceniowego kwasu krzemowego o następujących właściwościach:
    powierzchnia właściwa BET 170-380 m2/g powierzchnia właściwa CTAB > 170 m2/g liczba DBP 305-400 g/(100 g) liczba Searsa V2 23-35 ml/(5 g), przy czym:
    a) sporządza się wodny roztwór krzemianu metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych i/lub zasady organicznej i/lub nieorganicznej o pH > 9;
    b) do sporządzonej mieszaniny dozuje się, stale mieszając, w temperaturze 55-95°C przez 10-120 minut, a korzystnie 10-60 minut, jednocześnie szkło wodne i środek zakwaszający, korzystnie kwas siarkowy;
    PL 202 602 B1
    c) zatrzymuje się etap dozowania na 30-90 minut z zachowaniem temperatury na stałym poziomie;
    d) jednoczesne dozuje się, stale mieszając, szkło wodne oraz środek zakwaszający w stałej temperaturze przez 20-120 minut, korzystnie 20-80 minut, przy czym środek zakwaszający i/lub szkło wodne na etapie b) i d) odznaczają się tym samym stężeniem lub prędkością dopływu.
    e) całość zakwasza się z zastosowaniem środka zakwaszającego do uzyskania pH około 3,5, a następnie
    f) filtruje i suszy.
  6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w celu suszenia stosuje się suszarkę pneumatyczną, suszarkę rozpryskową, suszarkę półkową, suszarkę taśmową, suszarkę obrotową, suszarkę strumieniowo-wirową lub suszarkę taśmową z dyszowym nadmuchem gazu suszącego.
  7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że po suszeniu przeprowadza się granulację z zastosowaniem zagęszczarki.
  8. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na etapie b) i/lub d) dodaje się sól organiczną lub nieorganiczną.
  9. 9. Sposób według zastrz. 5 albo 7, albo 8, znamienny tym, że granulowane lub nie granulowane strąceniowe kwasy krzemowe modyfikuje się organosilanami w mieszance w ilości 0,5 do 50 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, w szczególności 1-15 części w stosunku do 100 części strąceniowego kwasu krzemowego, przy czym reakcja przeprowadzana jest między strąceniowym kwasem krzemowym a organosilanem podczas procesu wytwarzania mieszaniny (na miejscu) lub na zewnątrz poprzez natryskiwanie, a następnie wygrzewanie mieszaniny lub poprzez mieszanie organosilanu i zawiesiny kwasu krzemowego oraz następcze suszenie i wygrzewanie.
  10. 10. Zastosowanie strąceniowego kwasu krzemowego określonego zastrz. 1-4 do produkcji mieszanek elastomerów, wulkanizowanych mieszanek gumowych i/albo wulkanizowanych kauczuków.
  11. 11. Zastosowanie strąceniowego kwasu krzemowego określonego zastrz. 1-4 do produkcji opon stosowanych w pojazdach użytkowych, motocyklach i/albo w pojazdach przystosowanych do jazdy z wysoką prędkością.
PL373048A 2002-08-03 2003-07-24 Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie PL202602B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10235561 2002-08-03
DE10330222A DE10330222A1 (de) 2002-08-03 2003-07-04 Hochdispersible Fällungskieselsäure mit hoher Oberfläche

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL373048A1 PL373048A1 (pl) 2005-08-08
PL202602B1 true PL202602B1 (pl) 2009-07-31

Family

ID=31716597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL373048A PL202602B1 (pl) 2002-08-03 2003-07-24 Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20060137575A1 (pl)
EP (1) EP1525158B1 (pl)
JP (1) JP4587293B2 (pl)
KR (1) KR100972948B1 (pl)
AT (1) ATE372960T1 (pl)
AU (1) AU2003246733A1 (pl)
BR (2) BR0313213B1 (pl)
DE (1) DE50308181D1 (pl)
ES (1) ES2291723T3 (pl)
MX (1) MXPA05001194A (pl)
PL (1) PL202602B1 (pl)
TW (1) TWI276605B (pl)
WO (1) WO2004014796A1 (pl)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146325A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-10 Degussa Fällungskieselsäure mit hohem BET/CTAB-Verhältnis
US20090127801A1 (en) * 2003-11-14 2009-05-21 Wild River Consulting Group, Llc Enhanced property metal polymer composite
US9105382B2 (en) 2003-11-14 2015-08-11 Tundra Composites, LLC Magnetic composite
US20110236699A1 (en) * 2003-11-14 2011-09-29 Tundra Composites, LLC Work piece comprising metal polymer composite with metal insert
EP1559744A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-03 Rhodia Chimie Use of a pretreated precipitated silica as a reinforcing filler for silicone elastomer and curable compositions thus obtained
EP1951803B1 (en) * 2005-04-11 2018-09-12 PPG Industries Ohio, Inc. Treated filler and process for producing
DE102005043201A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-15 Degussa Ag Fällungskieselsäuren mit einer besonderen Porengrößenverteilung
DE102005043202A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-15 Degussa Ag Fällungskieselsäuren mit besonderer Porengrößenverteilung
KR101597068B1 (ko) * 2006-02-09 2016-02-24 와일드 리버 컨설팅 그룹 엘엘씨 증강된 점탄성 및 열적 특성을 갖는 금속 중합체 복합물
MY150827A (en) * 2007-08-01 2014-02-28 Denki Kagaku Kogyo Kk Silica powder, process for its production, and composition employing it
CN101959946B (zh) 2008-01-18 2012-11-21 瓦尔德瑞沃咨询集团公司 熔融模塑聚合物复合材料及其制备方法和应用
FR2928363B1 (fr) 2008-03-10 2012-08-31 Rhodia Operations Nouveau procede de preparation de silices precipitees, silices precipitees a morphologie, granulometrie et porosite particulieres et leurs utilisations, notamment pour le renforcement de polymeres
DE102008041466A1 (de) * 2008-08-22 2010-02-25 Wacker Chemie Ag Wäßrige Dispersionen hydrophober Kieselsäuren
US9249283B2 (en) 2009-04-29 2016-02-02 Tundra Composites, LLC Reduced density glass bubble polymer composite
US8114935B2 (en) 2009-05-04 2012-02-14 Ppg Industries Ohio, Inc. Microporous precipitated silica
BRPI1002041A2 (pt) * 2009-07-07 2011-07-05 Goodyear Tire & Rubber sìlica especializada, composição de borracha contendo sìlica especializada e produtos com componentes da mesma
US8609068B2 (en) * 2010-02-24 2013-12-17 J.M. Huber Corporation Continuous silica production process and silica product prepared from same
JP5468507B2 (ja) * 2010-09-29 2014-04-09 本田技研工業株式会社 自動二輪車用タイヤ組成物、および、自動二輪車用タイヤ
JP5615737B2 (ja) * 2011-03-01 2014-10-29 東洋ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5758195B2 (ja) * 2011-05-25 2015-08-05 東洋ゴム工業株式会社 シリカ含有ゴムマスターバッチ及びその製造方法
JP6295374B2 (ja) * 2014-08-11 2018-03-14 クーパー タイヤ アンド ラバー カンパニーCooper Tire & Rubber Company エラストマー結合剤を含む機能化シリカ
US10538600B2 (en) 2015-01-12 2020-01-21 Cooper Tire And Rubber Company Natural rubber compounds with silica and use with tires
JP6701982B2 (ja) * 2016-06-02 2020-05-27 住友ゴム工業株式会社 ラグ付きタイヤ
WO2018232212A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Polypentenamer-silica composite
JP6811751B2 (ja) 2018-08-10 2021-01-13 東ソー・シリカ株式会社 ゴム補強充填用含水ケイ酸
JP6811750B2 (ja) 2018-08-10 2021-01-13 東ソー・シリカ株式会社 ゴム補強充填用含水ケイ酸
JP7473350B2 (ja) 2020-02-05 2024-04-23 東ソー・シリカ株式会社 ゴム補強充填剤用含水ケイ酸および含水ケイ酸含有ゴム組成物
EP3954743A1 (de) 2020-08-12 2022-02-16 Evonik Operations GmbH Verwendung von siliziumdioxid zur verbesserung der leitfähigkeit von beschichtungen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427137B4 (de) * 1993-10-07 2007-08-23 Degussa Gmbh Fällungskieselsäure
IN188702B (pl) * 1995-06-01 2002-10-26 Degussa
DE19740440A1 (de) * 1997-09-15 1999-03-18 Degussa Leicht dispergierbare Fällungskieselsäure
DE19840153A1 (de) * 1998-09-03 2000-04-20 Degussa Fällungskieselsäure
KR100812415B1 (ko) * 2000-03-03 2008-03-10 그라세 게엠베하 운트 캄파니 카게 붕소를 포함하는 비정질 실리카 입자
DE10112441A1 (de) * 2001-03-15 2002-09-19 Degussa Kieselsäure durch Fällung mit konstanter Alkalizahl und deren Verwendung
DE10112651A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-19 Degussa Inhomogene Kieselsäuren als Trägermaterial
DE10112650A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-19 Degussa Inhomogene Kieselsäuren in Zahnpflegemittel
DE10112652A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-19 Degussa Inhomogene Kieselsäuren für Elastomerenmischungen
DE10146325A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-10 Degussa Fällungskieselsäure mit hohem BET/CTAB-Verhältnis

Also Published As

Publication number Publication date
TWI276605B (en) 2007-03-21
PL373048A1 (pl) 2005-08-08
JP2005534609A (ja) 2005-11-17
ATE372960T1 (de) 2007-09-15
EP1525158A1 (de) 2005-04-27
TW200420495A (en) 2004-10-16
BR0313213A (pt) 2005-06-14
US20060137575A1 (en) 2006-06-29
BR0313418A (pt) 2005-07-05
EP1525158B1 (de) 2007-09-12
KR20050035258A (ko) 2005-04-15
WO2004014796A1 (de) 2004-02-19
JP4587293B2 (ja) 2010-11-24
ES2291723T3 (es) 2008-03-01
MXPA05001194A (es) 2005-05-16
KR100972948B1 (ko) 2010-07-30
BR0313213B1 (pt) 2012-09-04
AU2003246733A1 (en) 2004-02-25
DE50308181D1 (de) 2007-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL202604B1 (pl) Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie
PL202602B1 (pl) Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie
US7855248B2 (en) Highly dispersible precipitated silica
US7628971B2 (en) Highly dispersible precipitated silica having a high surface area
US9540247B2 (en) Higly dispersible silica for using in rubber
PL210478B1 (pl) Strącane kwasy krzemowe, sposób wytwarzania strącanych kwasów krzemowych, ich zastosowanie oraz wulkanizowane mieszanki gumowe albo kauczuki
JP2011001265A (ja) 高表面積沈降珪酸
JP4898422B2 (ja) ゴムに使用するための高分散可能なシリカ
JP4898421B2 (ja) ゴムに使用するための特殊な沈降珪酸