PL210843B1 - Sadza piecowa, sposób jej wytwarzania, zastosowanie i mieszanki gumowe - Google Patents

Sadza piecowa, sposób jej wytwarzania, zastosowanie i mieszanki gumowe

Info

Publication number
PL210843B1
PL210843B1 PL352269A PL35226902A PL210843B1 PL 210843 B1 PL210843 B1 PL 210843B1 PL 352269 A PL352269 A PL 352269A PL 35226902 A PL35226902 A PL 35226902A PL 210843 B1 PL210843 B1 PL 210843B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carbon black
zone
furnace
reaction
dbp
Prior art date
Application number
PL352269A
Other languages
English (en)
Inventor
Burkhard Freund
Original Assignee
Degussa
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
Application filed by Degussa filed Critical Degussa
Publication of PL210843B1 publication Critical patent/PL210843B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT 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
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

Wynalazek dotyczy sadzy piecowej, sposobu jej wytwarzania oraz jej zastosowania jako sadzy aktywnej, oraz mieszanek gumowych zawierających sadzę piecową.
Najważniejsze przemysłowe sposoby wytwarzania sadzy polegają na utleniającej pirolizie surowców do wytwarzania sadzy zawierających węgiel. W tym przypadku, surowce do wytwarzania sadzy spala się niecałkowicie w wysokich temperaturach w obecności tlenu. Do tej klasy sposobów wytwarzania sadzy należą przykładowo piecowe sposoby wytwarzania sadzy, gazowe sposoby wytwarzania sadzy i płomieniowe sposoby wytwarzania sadzy. Jako surowce do wytwarzania sadzy zawierające węgiel stosuje się przeważnie wielopierścieniowe aromatyczne oleje sadzowe. Strumień produktu z pirolizy utleniającej składa się ze spalin zawierających wodór i tlenek węgla i zawieszonej w nich drobnocząsteczkowej sadzy, którą oddziela się od spalin w urządzeniu filtracyjnym. Tak otrzymaną sadzę, w celu ułatwienia obchodzenia się z nią, konfekcjonuje się następnie w większe cząstki do postaci sadzy w perełkach, wykorzystując przeważnie sposoby granulowania na sucho i na mokro. Zawartość wilgoci w sadzy, pochodzącą z procesu wytwarzania, obniża się poprzez końcowe suszenie do wartości poniżej 1% wagowego.
Sadze wytwarzane przemysłowo stosowane są w ponad 90% jako napełniacz i napełniacz wzmacniający przy wytwarzaniu mieszanek gumowych. Ważną dziedzinę zastosowania stanowią wysoko napełnione profile uszczelniające w budowie samochodów i bieżniki opon. Typowe mieszanki gumowe tego rodzaju zawierają 20 do 40% wagowych kauczuku syntetycznego, korzystnie EPDM, 20 do 50% wagowych sadzy, olej mineralny i dalsze substancje pomocnicze oraz siarkę lub nadtlenki, jako środek wulkanizujący.
Sadze, dzięki swoim szczególnym własnościom, wpływają na lepkość mieszanek, szybkość wtrysku i pęcznienie po wytłoczeniu, dyspersję napełniacza, twardość, odkształcenie trwałe po ściskaniu i wiele dalszych własności takich profili uszczelniających. Od takich mieszanek na profile uszczelniające wymaga się niskiego pęcznienia po wytłoczeniu, dużej szybkości wtrysku, dobrej zdolności do dyspergowania przy zadanej twardości. Umożliwia to szczególnie ekonomiczne wytwarzanie profili.
Ważnym parametrem wywierającym wpływ jest powierzchnia właściwa, w szczególności powierzchnia CTAB, która oznacza udział pola powierzchni sadzy współoddziałujący z kauczukiem. Ze zmniejszającą się powierzchnią CTAB wzrasta szybkość wtrysku i zdolność do dyspergowania.
Dalszy ważny parametr dla sadzy stanowią: absorpcja DBP (ftalanu dwubutylu), jako wielkość pomiarowa dla substancji wyjściowej i absorpcja 24-M4-DBP, jako miara struktury pozostałej po mechanicznym naprężeniu sadzy. Wysokie wielkości DBP prowadzą do dobrej zdolności do dyspergowania i niskiego pęcznienia po wytłaczaniu.
Do mieszanek na profile nadają się sadze, które wykazują powierzchnie CTAB między 10 a 50 m2/g i wartoś ci absorpcji DBP mię dzy 80 a 160 ml/100 g. Z opisu EP nr 0 609 433 znane są sadze piecowe o niskiej liczbie jodowej i wysokich wartościach DBP.
Wadą znanych sadzy, pomimo niskich powierzchni właściwych i dobrej struktury jest zła zdolność dyspergowania przy wzrastająco krytycznych recepturach, które bazują na częściowo krystalicznym EPDM i wciąż zmniejszających się czasach mieszania uwarunkowanych względami ekonomicznymi.
Zadaniem niniejszego wynalazku jest wytworzenie sadzy, która szybciej i lepiej będzie się dyspergowała przy wysokich stopniach napełnienia, niż zwykłe sadze i równocześnie będzie umożliwiała szybkie wytłaczanie i małe spęcznianie podczas wytłaczania.
Przedmiotem wynalazku jest sadza piecowa o powierzchni CTAB od 10 do 35 m2/g, korzystnie do 30 m2/g i absorpcji DBP od 40 do 180 ml/100 g, korzystnie 70 do 160 ml/g, odznaczająca się tym, że wartość ΔD50 rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 340 nm i wartość M rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 2.
Wszystkie wartości rozrzutu wielkości agregatów dotyczą rozrzutu wagowego.
Wartość M (iloraz wielkości Dw i Dmode) rozrzutu wielkości agregatów może być korzystnie większa niż 2,15, szczególnie korzystnie większa niż 2,3.
Wartość standardowego odchylenia rozrzutu wielkości agregatów korzystnie jest większa niż 300 nm.
Wartość stosunku D75%/25% rozrzutu wielkości agregatów korzystnie jest większa niż 2,4.
Wartość stosunku ΔDBP/DBP może być większa niż 0,35, korzystnie większa niż 0,35, szczególnie korzystnie większa niż 0,45.
PL 210 843 B1
Wartość stosunku ΔDBP x 100/DBP2 może być większa niż 0,29 (ml/100 g)-1, korzystnie większa niż 0,30 (ml/100 g)-1.
Dalszym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sadzy piecowej według wynalazku w reaktorze do wytwarzania sadzy piecowych, który wzdłuż osi reaktora zawiera strefę spalania, strefę reakcji i strefę zakończania reakcji, przez wytworzenie strumienia gorących spalin w strefie spalania poprzez całkowite spalenie paliwa w gazie zawierającym tlen i prowadzenie spalin ze strefy spalania przez strefę reakcji do strefy zakończenia reakcji, domieszanie surowca do wytwarzania sadzy do gorących spalin w strefie reakcji i zakończenie tworzenia sadzy w strefie przerywania reakcji przez wtrysk wody, charakteryzujący się tym, że w strefie zwężenia rozpyla się ciekły i gazowy surowiec do wytwarzania sadzy, przy czym jako ciekły surowiec wprowadza się ciekłe alifatyczne lub aromatyczne, nasycone lub nienasycone węglowodory lub ich mieszaniny, destylaty ze smoły węglowej lub oleje podestylacyjne, które powstają przy katalitycznym krakowaniu frakcji ropy naftowej, względnie podczas wytwarzania olefin przez krakowanie ropy naftowej lub oleju gazowego, a jako gazowy surowiec wprowadza się alifatyczne, nasycone lub nienasycone węglowodory, ich mieszaniny lub gaz ziemny.
Korzystny jest sposób, w którym surowiec do wytwarzania sadzy wtryskuje się za pomocą lanc umieszczonych promieniowo.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie sadzy piecowej określonej powyżej jako sadzy aktywnej do mieszanek gumowych.
Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie sadzy piecowej określonej powyżej jako sadzy aktywnej w profilach wytłaczanych.
Dalszym przedmiotem wynalazku są mieszanki gumowe, zawierające kauczuk, ewentualnie strącany kwas krzemowy, silan organiczny i/lub dalsze substancje pomocnicze dla kauczuku, w tym przyspieszacze reakcji, opóźniacze reakcji, środki chroniące przed starzeniem, stabilizatory, środki pomocnicze dla przetwórstwa, zmiękczacze, woski, tlenki metali oraz aktywatory, takie jak trietanoloamina, poli(glikol etylenowy), heksanotriol, charakteryzujące się tym, że zawierają sadzę piecową określoną powyżej.
Jak już podano, surowce do wytwarzania sadzy można rozpylać za pomocą lanc umieszczonych promieniowo. Można używać 2-64, korzystnie 8-32, szczególnie korzystnie 12-16 lanc umieszczonych promieniowo. Stosunek lanc promieniowych dla oleju do lanc promieniowych dla gazu może wynosić 4:1 do 1:4, korzystnie 1:1. Lance dla oleju i lance dla gazu mogą być umieszczone naprzemiennie. Głębokość zagłębienia lanc promienistych dla oleju i dla gazu może być przy tym różna.
Ciekły surowiec do wytwarzania sadzy może być rozpraszany działaniem ciśnienia, pary, sprężonego powietrza lub też gazowego surowca do wytwarzania sadzy.
Korzystnie, zarówno gazowy jak też ciekły surowiec do wytwarzania sadzy można wprowadzać równocześnie w miejscu zwężenia.
Dzięki temu występują udziały sadzy utworzonej z gazu i utworzonej z cieczy.
Niespodziewanie, udział stosunkowo niewielkich ilości gazu w miejscu zwężenia, jako surowca do tworzenia sadzy, powoduje znaczne obniżenie powierzchni właściwej sadzy. Można zatem uzyskać, według wynalazku, powierzchnie właściwe mniejsze niż 20 m2/g przy umiarkowanych ilościach oleju, stosunkowo prosto i bez stosowania piasku gruboziarnistego (gritu). Ponadto, dzięki stosowaniu gazu ziemnego, w następstwie innej kinetyki pirolizy w porównaniu do oleju do wytwarzania sadzy, można uzyskiwać szczególnie szeroki rozrzut wielkości agregatów.
Jako miarę dla wielkości znamionowej nadmiaru powietrza stosuje się często tak zwany współczynnik K. W przypadku współczynnika K stanowi on stosunek ilości powietrza potrzebnej do stechiometrycznego spalenia paliwa, do ilości powietrza wprowadzanej rzeczywiście do spalania. Współczynnik K równy 1 oznacza więc spalanie stechiometryczne. Przy nadmiarze powietrza współczynnik K jest mniejszy niż 1. W tym wypadku można stosować współczynniki K w zakresie 0,2 do 0,9, jak w przypadku znanych sadzy. Korzystnie, pracuje się przy współczynnikach K między 0,2 a 0,5.
Opisany sposób nie jest ograniczony do jednego typu reaktora. Może on być dopasowywany raczej do różnych typów reaktorów i wielkości reaktorów.
Jako urządzenie do rozpylania surowca do wytwarzania sadzy można stosować zarówno czyste rozpylacze ciśnieniowe (rozpylacze jednoskładnikowe), jak też rozpylacze dwuskładnikowe z mieszanką wewnętrzną lub zewnętrzną, przy czym jako ośrodek rozpylający można stosować gazowy surowiec do wytwarzania sadzy. Opisana poprzednio kombinacja surowca ciekłego z gazowym surowcem do wytwarzania sadzy może być uzyskiwana także, na przykład przez zastosowanie gazowe4
PL 210 843 B1 go surowca do wytwarzania sadzy jako ośrodka rozpylającego dla ciekłego surowca do wytwarzania sadzy.
Do rozpylania ciekłego surowca do wytwarzania sadzy można stosować rozpylacze dwuskładnikowe. Podczas gdy przy zastosowaniu rozpylaczy jednoskładnikowych zmiana natężenia przepływu może prowadzić także do zmiany wielkości kropel, w przypadku dwuskładnikowego rozpylacza, można wpływać na wielkość kropel niezależnie od natężenia przepływu.
Przy równoczesnym zastosowaniu oleju do wytwarzania sadzy i węglowodorów w postaci gazu, takich jak na przykład metan, jako surowców do wytwarzania sadzy, gazowe węglowodory można wtryskiwać do strumienia gorących spalin oddzielnie od oleju do wytwarzania sadzy.
Sadzę piecową według wynalazku można stosować jako sadzę aktywną w mieszankach gumowych, zwłaszcza na wytłaczane profile.
Do wytwarzania mieszanek gumowych według wynalazku nadają się, obok kauczuku naturalnego, także kauczuki syntetyczne. Korzystne kauczuki syntetyczne zostały opisane przykładowo przez Hofmanna, Kautschuktechnologie, wyd.: Center Verlag, Stuttgart 1980. Obejmują one m. in.: polibutadien (BR), poliizopren (IR), kopolimery butadien/styren o zawartości styrenu od 1 do 60, korzystnie 5 do 50% wagowych (SBR), kopolimery izobutylen/izopren (IIR), kopolimery butadien/akrylonitryl o zawartości akrylonitrylu od 5 do 60, korzystnie 10 do 50% wagowych (NBR), kopolimery etylen/propylen/dien (EPDM) oraz mieszaniny tych kauczuków.
Jak podano, mieszanki gumowe według wynalazku mogą zawierać dalsze substancje pomocnicze dla kauczuku, znane w przemyśle gumowym.
Środki pomocnicze dla kauczuku stosuje się w zwykłych ilościach, dopasowanych między innymi do celu zastosowania. Zwykłe ilości oznaczają, na przykład, ilości od 0,1 do 50% wagowych w stosunku do kauczuku.
Jako środek sieciujący może służyć siarka, organiczne związki oddające siarkę lub tworzące wolne rodniki. Mieszanki gumowe według wynalazku mogą ponadto zawierać przyspieszacze wulkanizacji.
Przykładami odpowiednich przyspieszaczy wulkanizacji są merkaptobenzotiazole, sulfenamidy, guanidyna, tiuram, ditiokarbaminiany, tiomoczniki i tiowęglany.
Przyspieszacz wulkanizacji i środek sieciujący można stosować w ilościach od 0,1 do 10% wagowych, korzystnie 0,1 do 5% wagowych w stosunku do kauczuku.
Mieszanie kauczuku z napełniaczem, ewentualnie środkami pomocniczymi i organosilanem można prowadzić w zwykłych urządzeniach mieszających, takich jak walcarki, mieszalniki wewnętrzne i wytł aczarki mieszaj ą ce. Takie mieszanki gumowe wytwarza się zwykle w mieszalnikach wewnę trznych, przy czym najpierw miesza się kauczuk, sadzę według wynalazku, ewentualnie kwas krzemowy i silan organiczny oraz środki pomocnicze dla kauczuku, w jednym lub więcej następujących po sobie etapach mieszania termomechanicznego w temperaturze 100 do 170°C. Przez kolejność dodawania i moment, w jakim dodaje się poszczególne składniki moż na w decydujący sposób oddziaływać na własności otrzymanej mieszanki. Tak uzyskane mieszanki gumowe zadaje się zwykle następnie w mieszalniku wewnę trznym lub na walcach w temperaturze 40-110°C chemikaliami do sieciowania i przerabia się w tak zwaną surową mieszankę dla następnych etapów procesu, takich jak na przykład formowanie i wulkanizacja.
Wulkanizację mieszanek gumowych według wynalazku można prowadzić w temperaturach od 80 do 200°C, korzystnie 130 do 180°C, ewentualnie pod ciśnieniem od 10 do 200 barów (1-20 MPa).
Mieszanki gumowe według wynalazku nadają się do wytwarzania kształtek, na przykład do wytwarzania opon pneumatycznych, bieżników opon, osłon kabli, węży, pasków napędowych, taśm przenośnikowych, okładzin walców, opon, podeszew, pierścieni uszczelniających, profili i elementów tłumiących drgania.
Sadza według wynalazku wykazuje korzyść polepszonego dyspergowania, zmniejszonego pęcznienia po wytłaczaniu i polepszonej opłacalności, dzięki wysokiemu stopniowi napełnienia.
Sadze według wynalazku odznaczają się właściwością nadawania niskiej lepkości mieszankom gumowym, dzięki szczególnie korzystnemu zachowaniu w czasie dyspergowania.
Przykłady
W reaktorze do wytwarzania sadzy przedstawionym na fig. 1 wytwarza się szereg sadz wedł ug wynalazku.
Figura 1 pokazuje przekrój wzdłużny przez piecowy reaktor do wytwarzania sadzy. Reaktor do wytwarzania sadzy zawiera komorę spalania, w której uzyskuje się gorący gaz procesowy dla pirolizy
PL 210 843 B1 oleju do wytwarzania sadzy przez spalanie gazu ziemnego z doprowadzaniem nadmiaru tlenu z powietrza.
Doprowadzanie powietrza do spalania i paliwa prowadzi się przez otwory 1 w ścianie przedniej komory spalania. Komora spalania biegnie stożkowe do miejsca zwężenia. Surowiec do wytwarzania sadzy jest rozpylany przez lance promieniowe 2 w najwęższym miejscu. Po przejściu najwęższego miejsca mieszanina reakcyjna rozpręża się w strefie reakcji.
W strefie zakończenia reakcji przez lance 3 do wody gaszącej wtryskuje się wodę.
Wymiary stosowanych reaktorów można znaleźć w następującym zestawieniu:
Większa średnica komory spalania I 930 mm II 1143 mm
Długość komory spalania do zwężenia 2127 mm 1985 mm
Długość części stożkowej komory spalania 1307 mm 1180 mm
Średnica zwężenia 114 mm 260 mm
Długość zwężenia 80 mm 320 mm
Średnica komory reakcyjnej 875 mm 1400 mm
Maksymalna położenie lanc(y) dla wody gaszącej1) 9705 mm 14750 mm
1) mierzona od wejścia do zwężenia (+: za wejściem, -: przed wejściem)
W celu wytworzenia sadzy według wynalazku, jako paliwo stosuje się gaz ziemny i olej do wytwarzania sadzy o zawartości węgla 91,3% wagowych i zawartości wodoru 7,87% wagowych.
Parametry reaktora do wytwarzania sadzy według wynalazku podane zostały w tabeli 1. Wytworzono 6 różnych sadzy (sadze R1 do R6). Warunki wytwarzania różniły się zwłaszcza pod kątem ilości oleju do wytwarzania sadzy i gazu ziemnego, wtryskiwanych w zwężeniu.
Wytworzone sadze przed oznaczaniem własności i wrabianiu do mieszanek gumowych poddawano perełkowaniu na mokro zwykłym sposobem.
T a b e l a 1
Reaktor I II
Parametry reaktora Jednostka R1 R2 R3 R4 R5 R6
Ilość powietrza do spalania Nm3/h 1800 1800 1800 1800 6800 5300
Temperatura powietrza do spalania °C 492 490 496 520 640 520
Paliwo (gaz ziemny) Nm3/h 67 67 67 67 108 155
Olej do wytwarzania sadzy kg/h 730 830 675 780 3950 3150
Temperatura oleju do wytwarzania sadzy °C 148 116 118 121 170 170
Ilość gazu ziemnego w zwężeniu Nm3/h 10 10 10 10 140 160
Dodatek (K2CO3) g/h - - 15 - - -
Pozycja gaszenia1) mm 9705 8290 9705 8290 14750 14750
1) mierzona od wejścia do zwężenia
Dane techniczne analizy sadzy dla wytworzonych sadzy oznaczano według podanych dalej norm i przytoczone one zostały w tablicy 2.
Powierzchnia CATB Liczba jodowa
STSA
Absorpcja DBP Absorpcja 24M4-DBP
ASTM D-3765 ASTM D 1510 ASTM D 4820/5816 ASTM D-2414 ASTM D-3493
Wielkość ADBP wyliczona została przez odjęcie wielkości absorpcji 24M4-DBP od absorpcji
DBP.
W celu oznaczenia krzywych rozrzutu wielkości agregatów zastosowano wirówkę tarczową BI-DCP z diodą światła czerwonego firmy Brookhaven. Aparat ten opracowano specjalnie do określania
PL 210 843 B1 krzywych rozrzutu wielkości agregatów dla drobnocząsteczkowych materiałów stałych na podstawie pomiarów ekstynkcji i wyposażono go w program automatycznego pomiaru i oceny do określania rozrzutu wielkości cząstek. W celu przeprowadzenia pomiarów sporządza się najpierw roztwór dyspersyjny z 200 ml etanolu, 5 kropel roztworu amoniaku i 0,5 g Triton X-100 i dopełnia wodą demineralizowaną do 1000 ml. Następnie, sporządza się ciecz spinową z 0,5 g Triton X-100, 5 kropel roztworu amoniaku, z dopełnieniem wodą demineralizowaną do 1000 ml. Następnie, 20 mg sadzy zadaje się 20 ml roztworu dyspersyjnego i sporządza zawiesinę, stosując kąpiel chłodzącą, napromieniowując ultradźwiękami o mocy 100 watów (80% pulsowania) przez 4,5 minuty. Przed rozpoczęciem właściwego pomiaru włącza się wirówkę na 30 minut przy liczbie obrotów 11000 min-1. Do obracającej się tarczy wtryskuje się 1 ml etanolu, a następnie uważnie pokrywa się 15 ml cieczy spinowej. Po około jednej minucie wtryskuje się 250 μΐ zawiesiny sadzy i włącza program pomiarowy aparatu, a ciecz spinową w wirówce pokrywa się 50 μl dodekanu. Dla każdej mierzonej próbki prowadzi się podwójne oznaczenie.
Ocenę krzywej surowych danych prowadzi się następnie za pomocą programu rachunkowego aparatu z uwzględnieniem korekty światła rozproszonego i automatycznego dopasowania linii bazowej.
Wielkość ΔD5o stanowi szerokość krzywej rozrzutu wielkości agregatów przy połowie wysokości piku. Wartość Dw stanowi wartość średniej wagowej rozrzutu wielkości agregatów. Wielkość Dmode stanowi wielkość agregatów o największej częstości (maksimum piku krzywej rozrzutu wielkości agregatów). Wielkość M stanowi iloraz z Dw i Dmode. Stosunek D75%/25% wylicza się z ilorazów średnicy cząsteczek, dla których 75% cząstek jest mniejsze, a 25% jest większe i średnicy cząsteczek, dla której 25% cząstek jest mniejsze, a 75% jest większe, w przeliczeniu na sumaryczny wagowy rozrzut wielkości cząstek.
T a b e l a 2
I II
Sadza R1 R2 R3 R4 R5 R6
CTAB m2/g 20 17 19 25 18 18
Liczba jodowa m2/g 18 16 16 24 14 14
STSA m2/g 19 16 18 24 16 16
DBP ml/100 g 141 118 79 149 131 138
CDBP ml/100 g 76 76 60 79 73 75
ADBP ml/100 g 65 42 19 70 68 73
ADBP/DBP ml/100 g 0,46 0,36 0,24 0,47 0,52 0,53
ADBP x 100 DBP2 (ml/100 g)-1 0,33 0,30 0,30 0,32 0,40 0,38
Dw nm 523 555 558 429 511 497
Dmode nm 153 161 317 195 223 213
Wartość M 3,42 3,45 2,2 2,94 2,29 2,33
AD5q nm 576 621 512 437 398 350
s nm 307 326 287 267 304 317
D75%/25% 2,54 2,57 2,58 2,48 2,45 2,49
Przykład stosowania
Receptura wykorzystywana do wytworzenia mieszanek gumowych podana jest w następującej dalej tabeli 3. Jednostka phr oznacza przy tym części wagowe dodawanej substancji w przeliczeniu na 100 części stosowanego surowego kauczuku. Ogólny sposób wytwarzania mieszanek gumowych i ich wulkanizatów podany został w następującej książce: „Rubber Technology Handbook/Podręcznik technologii gumy”, W. Hofmann, Wyd.: Hanser Verlag, 1994.
Sadza porównawcza 1 wykazuje liczbę jodową 21,7 mg2/g, CTAB wynoszącą 24,3 m2/g, DBF wynoszące 115,9 ml/100 g, CDBP wynoszące 78,0 ml/100 g i wartość ΔD50 wynoszącą 296 nm.
PL 210 843 B1
T a b e l a 3
Substancja C1 (phr) C2 (phr)
1. Etap
Buna EP G 5455 150 150
Sadza porównawcza 1 130 -
Sadza R1 - 130
ZnO 5 5
Kwas stearynowy 2 2
Lipoxol 4000 (PEG) 5 5
Olej parafinowy 50 50
2. Etap
Szarża z etapu 1
MBT 1 1
TBzTD 1,2 1,2
Renocure TP/S 2 2
Siarka 1,5 1,5
W przypadku polimeru EP G 5455 firmy Bayer AG chodzi o polimer EPDM.
Sadzą porównawczą 1 jest sadza EB 160, konwencjonalnie wytwarzana sadza piecowa firmy
Degussa AG.
Lipoxol 4000 (PEG) firmy Huels AG stanowi aktywator w postaci poli(glikolu etylenowego).
Olej parafinowy firmy Sun Oil Company (Belgia) N. V. stanowi olej zmiękczający. MBT/merkaptobenzotiazol (Vulkazit Mercapto C) firmy Bayer AG stanowi przyspieszacz wulkanizacji.
TBzTD/dwusiarczek czterobenzylotiuramu (PerKacit TBzTD) firmy Akzo Chemie GmbH stanowi drugi przyspieszacz wulkanizacji.
Renocure TP/S firmy Rhein Chemie Rheinau GmbH stanowi przyspieszacz wulkanizacji. Mieszanki gumowe wytwarza się w mieszalniku wewnętrznym zgodnie z przepisem mieszania podanym w tabeli 4.
T a b e l a 4
Etap 1
1 2
Ustawienia
Agregat mieszający Werner & Pfleiderer GK 1,5 E
Ilość obrotów 60 min-1
Ciśnienie tłoka 5,5 bara (5,5 ·102 kPa)
Wolna objętość 1,58 L
Stopień napełnienia 0,54
Temperatura strumienia cieczy 70°C
Przebieg mieszania
0 do 1 minuty Buna EP G 5455, sadza, ZnO, kwas stearynowy, olej parafinowy
1 minuta Czyszczenie, Lipoxol 4000
PL 210 843 B1 cd. tabeli 4
1 2
1 do 5 minuty Mieszanie
5 minuta Wyładowywanie
Temperatura wsadu 110-130°C
Leżakowanie 24 h w temperaturze pokojowej
Etap 2
Ustawienia
Agregat mieszający Werner & Pfleiderer GK 1,5 E
Ilość obrotów 50 min-1
Ciśnienie tłoka 5,5 bara (5,5 · 102 kPa)
Wolna objętość 1,58 L
Stopień napełnienia 0,54
Temperatura strumienia cieczy 70°C
Przebieg mieszania
0 do 2 minuty Wsad z etapu 1, MBT, TBzTD, siarka, Rhenocure TP/s
2 minuta Wyładowanie
Temperatura wsadu 90-105°C
W tabeli 5 zestawione zostały sposoby badań gumy.
T a b e l a 5
Badanie własności fizycznych Norma/warunki
Lepkość ML 1 + 4, 100°C DIN 53523/3, ISO 667
Badanie rozrywania na próbce pierścieniowej, 23°C DIN 53504, ISO 37
Wytrzymałość na rozrywanie (MPa) Naprężenie przy danym wydłużeniu Wydłużenie przy zerwaniu (%) (MPa)
Twardość Shore'a, 23°C, (SH) DIN 53505
Odbojność metodą kulki, 23°C (%) ASTM D 5308
Dyspersja metodą Phillips'a () ISO/DIS 11345
Dyspersja, topografia szorstkości Według DE-PS 19917975
W przykładzie porównuje się mieszankę porównawczą C1 z mieszanką C2, która zawiera sadze R1 według wynalazku.
Tabela 6 podaje wyniki badania własności fizycznych gumy. Mieszanki wulkanizuje się przez 12 minut w temperaturze 170°C.
T a b e l a 6
C1 C2
1 2 3 4
Lepkość ML (1 + 4) (MU) 48 49
Twardość Shore'a (SH) 56 56
Wytrzymałość na rozerwanie (MPa) 8,7 8,2
Naprężenie przy 100% wydłużenia (MPa) 2,3 2,1
PL 210 843 B1 cd. tabeli 6
1 2 3 4
Naprężenie przy 300% wydłużenia (MPa) 7,3 6,7
Wydłużenie przy zerwaniu (%) 380 390
Odbojność (%) 59,3 60,1
Dyspersja metodą Phillips'a () 6 8
Dyspersja - topografia szorstkości
Ra [pm] 0,764 0,234
Pc [1/cm] 30 1
Ilość pików 2-5 μιτι [-] 224 16
Ilość pików 5-10 μm [-] 71 5
Ilość pików 10-15 μm [-] 10 0
Ilość pików > 15 μm [-] 5 0
Powierzchnia pików [%] 9 0,8
Jak to można wyraźnie zauważyć z danych z tabeli 6 dyspersja mieszanki C2 z sadzą według wynalazku jest znacznie polepszona w stosunku do mieszanki porównawczej C1.

Claims (10)

1. Sadza piecowa z powierzchnią CTAB od 10 do 35 m2/g i absorpcji DBP od 40 do 180 ml/100 g, znamienna tym, że wartość ΔD5o rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 340 nm i wartość M rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 2.
2. Sadza piecowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wartość standardowego odchylenia rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 300 nm.
3. Sadza piecowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wartość stosunku D75%/25% rozrzutu wielkości agregatów jest większa niż 2,4.
4. Sadza piecowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wartość stosunku ΔDBP/DBP jest większa niż 0,35.
2
5. Sadza piecowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wartość stosunku ΔDBP x 100/DBP jest większa niż 0,29 (ml/100 g)-1.
6. Sposób wytwarzania sadzy piecowej określonej w zastrz. 1 w reaktorze piecowym, który wzdłuż osi reaktora zawiera strefę spalania, strefę reakcji i strefę zakończenia reakcji, poprzez wytwarzanie strumienia gorących spalin w strefie spalania, przez całkowite spalanie paliwa w gazie zawierającym tlen i prowadzenie spalin ze strefy spalania przez strefę reakcji do strefy zakończenia reakcji, domieszanie do gorących spalin w strefie reakcji surowców do wytwarzania sadzy i zatrzymanie tworzenia sadzy w strefie zakończenia reakcji przez wtrysk wody, znamienny tym, że w strefie zwężenia rozpyla się ciekły i gazowy surowiec do wytwarzania sadzy, przy czym jako ciekły surowiec wprowadza się ciekłe alifatyczne lub aromatyczne, nasycone lub nienasycone węglowodory lub ich mieszaniny, destylaty ze smoły węglowej lub oleje podestylacyjne, które powstają przy katalitycznym krakowaniu frakcji ropy naftowej, względnie podczas wytwarzania olefin przez krakowanie ropy naftowej lub oleju gazowego, a jako gazowy surowiec wprowadza się alifatyczne, nasycone lub nienasycone węglowodory, ich mieszaniny lub gaz ziemny.
7. Sposób wytwarzania sadzy piecowej według zastrz. 6, znamienny tym, że surowiec do wytwarzania sadzy wtryskuje się za pomocą lanc umieszczonych promieniowo.
8. Zastosowanie sadzy piecowej określonej w zastrz, 1, jako sadzy aktywnej do mieszanek gumowych.
9. Zastosowanie sadzy piecowej określonej w zastrz. 1, jako sadzy aktywnej w profilach wytłaczanych.
PL 210 843 B1
10. Mieszanki gumowe, zawierające kauczuk, ewentualnie strącany kwas krzemowy, silan organiczny i/lub dalsze substancje pomocnicze dla kauczuku, w tym przyspieszacze reakcji, opóźniacze reakcji, środki chroniące przed starzeniem, stabilizatory, środki pomocnicze dla przetwórstwa, zmiękczacze, woski, tlenki metali oraz aktywatory, takie jak trietanoloamina, poli(glikol etylenowy), heksanotriol, znamienne tym, że zawierają sadzę piecową określoną w zastrz. 1.
PL352269A 2001-02-16 2002-02-15 Sadza piecowa, sposób jej wytwarzania, zastosowanie i mieszanki gumowe PL210843B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10107228A DE10107228A1 (de) 2001-02-16 2001-02-16 Ruß, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL210843B1 true PL210843B1 (pl) 2012-03-30

Family

ID=7674258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL352269A PL210843B1 (pl) 2001-02-16 2002-02-15 Sadza piecowa, sposób jej wytwarzania, zastosowanie i mieszanki gumowe

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6762236B2 (pl)
EP (1) EP1233042B8 (pl)
JP (1) JP3839330B2 (pl)
KR (1) KR100815066B1 (pl)
AT (1) ATE489434T1 (pl)
BR (1) BR0200478B1 (pl)
CA (1) CA2372135C (pl)
CZ (1) CZ302574B6 (pl)
DE (2) DE10107228A1 (pl)
ES (1) ES2356231T3 (pl)
HU (1) HUP0200589A3 (pl)
PL (1) PL210843B1 (pl)
PT (1) PT1233042E (pl)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7776603B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of specifying or identifying particulate material
US7776604B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of selecting and developing a particulate material
US7776602B2 (en) 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of providing product consistency
US7000457B2 (en) * 2003-04-01 2006-02-21 Cabot Corporation Methods to control and/or predict rheological properties
DE10351737A1 (de) * 2003-11-06 2005-06-16 Degussa Ag Ruß
US20050100502A1 (en) * 2003-11-06 2005-05-12 Kai Krauss Carbon black
TWI354649B (en) * 2005-04-06 2011-12-21 Cabot Corp Method to produce hydrogen or synthesis gas and ca
US7722713B2 (en) * 2005-05-17 2010-05-25 Cabot Corporation Carbon blacks and polymers containing the same
DE102005037336A1 (de) * 2005-08-04 2007-02-08 Degussa Ag Kohlenstoffmaterial
BRPI0810563B1 (pt) * 2007-04-24 2017-12-12 Cabot Corporation Smoke black and process for the production of a smoke black product
DE102007026214A1 (de) * 2007-06-05 2008-12-11 Evonik Degussa Gmbh Flammruß
DE102008049313A1 (de) * 2008-09-29 2010-04-01 Continental Reifen Deutschland Gmbh Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen mit verbesserter Luftdichtigkeit und verbesserter Ermüdungsbeständigkeit
DE102008043641A1 (de) 2008-11-11 2010-05-20 Evonik Degussa Gmbh Rußgranulat, Verfahren zur Herstellung von Rußgranulat und dessen Verwendung
DE102008044116A1 (de) 2008-11-27 2010-06-02 Evonik Degussa Gmbh Pigmentgranulat, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
DE102010002244A1 (de) 2010-02-23 2011-08-25 Evonik Carbon Black GmbH, 63457 Ruß, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
CN102910454A (zh) * 2012-10-22 2013-02-06 新乡市华音再生能源设备有限公司 一种真空炭黑提升机
US20170218186A1 (en) * 2014-08-01 2017-08-03 Bridgestone Corporation Rubber mixture comprising pyrolysis carbon black, a method to prepare the mixture and use of said mixture
DE102016201801A1 (de) 2015-11-21 2017-05-24 Suncoal Industries Gmbh Partikelförmiges Kohlenstoffmaterial herstellbar aus nachwachsenden Rohstoffen und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3632973A1 (en) * 2018-10-01 2020-04-08 Trinseo Europe GmbH Method of preparing vulcanizable rubber composites
WO2020169809A2 (de) 2019-02-21 2020-08-27 Suncoal Industries Gmbh Verfahren zur geruchsreduktion partikelförmiger kohlenstoffmaterialien
EP3757172B1 (en) 2019-06-25 2023-08-09 Orion Engineered Carbons GmbH A process for producing carbon black and related furnace reactor
CA3145637A1 (en) 2019-07-10 2021-01-14 Suncoal Industries Gmbh Method for producing stabilized lignin having a high specific surface
JP7568747B2 (ja) * 2020-12-04 2024-10-16 デンカ株式会社 カーボンブラック、スラリー及びリチウムイオン二次電池
CN117136219A (zh) 2021-04-13 2023-11-28 欧励隆工程炭知识产权有限两合公司 基于可再生炭黑原料的炭黑
EP4514904A1 (en) 2022-04-29 2025-03-05 Orion Engineered Carbons IP GmbH & Co. KG Carbon blacks based on renewable carbon black feedstocks

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69334319D1 (de) * 1992-08-27 2010-03-25 Cabot Corp Russe
DE4427136A1 (de) * 1994-07-30 1996-02-01 Degussa Rußreaktor und Verfahren zur Herstellung von Ofenruß
DE19521565A1 (de) * 1995-06-19 1997-01-16 Degussa Verbesserte Furnaceruße und Verfahren zu ihrer Herstellung
CZ298774B6 (cs) * 1998-04-09 2008-01-23 Degussa Ag Inverzní saze a způsob jejich výroby
US6056933A (en) * 1998-04-09 2000-05-02 Degussa-Huls Aktiengesellschaft Inversion carbon blacks and method for their manufacture
DE19839925A1 (de) * 1998-04-09 1999-10-14 Degussa Verbesserte Inversionsruße und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6391274B1 (en) * 1998-09-05 2002-05-21 Degussa Huls Aktiengesellschaft Carbon black

Also Published As

Publication number Publication date
DE10107228A1 (de) 2002-09-05
HUP0200589A2 (hu) 2002-11-28
EP1233042A2 (de) 2002-08-21
PT1233042E (pt) 2011-02-09
CA2372135A1 (en) 2002-08-16
ATE489434T1 (de) 2010-12-15
ES2356231T3 (es) 2011-04-06
JP3839330B2 (ja) 2006-11-01
KR20020067675A (ko) 2002-08-23
DE50214782D1 (de) 2011-01-05
JP2002322386A (ja) 2002-11-08
US6762236B2 (en) 2004-07-13
US20020156177A1 (en) 2002-10-24
CZ302574B6 (cs) 2011-07-20
EP1233042B8 (de) 2011-02-02
HU0200589D0 (en) 2002-04-29
HUP0200589A3 (en) 2003-12-29
BR0200478B1 (pt) 2011-04-05
CZ2002549A3 (cs) 2002-10-16
BR0200478A (pt) 2002-10-08
EP1233042B1 (de) 2010-11-24
EP1233042A3 (de) 2003-10-01
KR100815066B1 (ko) 2008-03-19
CA2372135C (en) 2009-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL210843B1 (pl) Sadza piecowa, sposób jej wytwarzania, zastosowanie i mieszanki gumowe
RU2572321C2 (ru) Сажа, способ ее получения и ее применение
US4500672A (en) Rubber composition comprising furnace carbon black
US4360627A (en) Rubber composition comprising furnace carbon black
JP3810098B2 (ja) ゴム組成物
US5859120A (en) Carbon black and processes for manufacturing
CA2904178C (en) Carbon black compositions
AU622324B2 (en) Carbon black having a high specific surface area
US6391274B1 (en) Carbon black
JPH11505879A (ja) ケイ素処理カーボンブラックを含有するエラストマーのコンパウンド
CA2342928C (en) Carbon black, method for producing carbon black and use of the same
CN101815756A (zh) 炭黑、其生产方法和用途
EP0509018A1 (en) CARBON BLACKS GUARANTEED, WHEN USED IN TIRES, BETTER WEAR RESISTANCE AND LOWER HYSTERESIS AND PROCESS FOR PRODUCING THESE CARBON BLACKS.
CZ285224B6 (cs) Saze vykazující zlepšené vlastnosti při opotřebení běhounu a hysterézní vlastnosti, použití
JPH0649802B2 (ja) ゴム組成物
WO2017141452A1 (ja) カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物
JP5672427B2 (ja) カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物
CN103443192B (zh) 橡胶组合物和轮胎
JP2607393B2 (ja) ゴム組成物
US5320820A (en) Carbon black for tire tread rubber
JPH02129242A (ja) タイヤトレッドゴム用カーボンブラック
JP2006143822A (ja) タイヤ用ゴム組成物
JP3434359B2 (ja) 耐疲労性ゴム組成物
JPH0471950B2 (pl)
JPH072863B2 (ja) ゴム組成物