RU2107077C1

RU2107077C1 - Carbonate-containing filler for adhesives, rubber and friction materials

Info

Publication number: RU2107077C1
Application number: RU95119383A
Authority: RU
Inventors: В.М. Дудин; М.Л. Климовицкий
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Компания "Гамма-Н"; Дудин Владимир Михайлович; Климовицкий Михаил Леонидович
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1998-03-20

Abstract

FIELD: manufacturing adhesives, rubber and friction materials. SUBSTANCE: carbonate-containing filler is prepared of lake silt-sapropel which comprises CaCO₃, its content in ash (as calculated for CaO) is 0.1-53.0 mass %. Silt is preliminary prepared and then affected by final drying till its moisture content is 0.1-60.0 mass %. Drying is carried out at natural condition or at 46-520 C. EFFECT: improved strength characteristics of adhesives, rubber and friction materials. 5 tbl

Description

Изобретение относится к получению наполнителей, полученных из природного сырья используемых в качестве компонентов композиций на основе высокомолекулярных соединений, а именно карбонатсодержащего наполнителя для резины, полимерных фрикционных материалов (для дисковых тормозных узлов легковых и грузовых машин, тракторов) и клеев. The invention relates to the production of fillers obtained from natural raw materials used as components of compositions based on high molecular weight compounds, namely a carbonate-containing filler for rubber, polymer friction materials (for disk brake assemblies of cars and trucks, tractors) and adhesives.

В полимерных композиционных материалах, клеях, резиновых смесях широко используется в качестве наполнителя карбонат кальция (CaCO₃), благодаря своим ценным свойствам: нетоксичность, низкий показатель преломления, широкий интервал размеров частиц, легкость распределения частиц наполнителя в большинстве композиционных материалов (Справочное пособие под ред. Г.С.Каца Наполнители для полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1981, с. 108).In polymeric composite materials, adhesives, rubber compounds, calcium carbonate (CaCO ₃ ) is widely used as a filler, due to its valuable properties: non-toxicity, low refractive index, wide range of particle sizes, ease of distribution of filler particles in most composite materials (Reference Guide Ed. G.S. Katsa Fillers for polymer composite materials.M .: Chemistry, 1981, p. 108).

Природными источниками карбоната кальция являются мел, мрамор, известковый шпат, яичная скорлупа, горные породы, панцири молюсков, кораллы (см. там же, с. 116). Natural sources of calcium carbonate are chalk, marble, lime spar, egg shells, rocks, shells of mollusks, corals (see ibid., P. 116).

Известные наполнители на основе CaCO₃ получают дроблением больших кусков до частиц размером 75 мм, дальнейшим измельчением, флотацией для удаления примесей, последующим мокрым или сухим измельчением или тонким помолом, фракционированием (см. там же, с. 109-110).Known CaCO ₃ based fillers are prepared by crushing large pieces to particles of size 75 mm, further grinding, flotation to remove impurities, followed by wet or dry grinding or fine grinding, fractionation (see ibid., Pp. 109-110).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является наполнитель на основе карбоната кальция, полученный из природного карбонатного сырья, породы (мел, известняк) дроблением его до размера частиц 80 мм, сушкой дробленного продукта при 300-350^oC с последующим охлаждением перед дальнейшим измельчением до 115-130^oC, измельчением, выделением тонкой фракции и классификацией после охлаждения до 70-90^oC (авт. св. СССР N 1700025, БИ N 47, 1991).The closest in technical essence to the invention is a filler based on calcium carbonate, obtained from natural carbonate raw materials, rocks (chalk, limestone) by crushing it to a particle size of 80 mm, drying the crushed product at 300-350 ^o C, followed by cooling before further grinding to 115-130 ^o C, grinding, separation of the fine fraction and classification after cooling to 70-90 ^o C (ed. St. USSR N 1700025, BI N 47, 1991).

Однако сам процесс получения этого наполнителя является технологически сложным, само используемое сырье в настоящее время относится к числу дефицитных, а получаемый наполнитель, используемый часто для замены других более дорогих активных наполнителей, может ухудшать конечные технологические свойства композиционных материалов. However, the process of obtaining this filler is technologically complicated, the raw materials used are currently scarce, and the resulting filler, which is often used to replace other more expensive active fillers, can degrade the final technological properties of composite materials.

Технической задачей изобретения является устранение этих недостатков за счет использования более дешевого природного сырья, улучшение физико-химических характеристик карбонатсодержащего наполнителя, что в конечном итоге позволяет использовать его в различных полимерных композиционных материалах, клеях и резинах при замене более дорогих наполнителей без ухудшения свойств материалов. An object of the invention is to eliminate these disadvantages by using cheaper natural raw materials, improving the physicochemical characteristics of the carbonate-containing filler, which ultimately allows it to be used in various polymer composite materials, adhesives and rubbers when replacing more expensive fillers without compromising the properties of the materials.

Данная задач достигается тем, что карбонатсодержащий наполнитель получают из природного сырья, используя в качестве последнего озерный ил - сапропель, высушенный при 46-520^oC до влажности 0,1-60,0% и измельченной до размера частиц 1-200 мкм с содержанием карбоната кальция (CaCO₃) 0,1-53,0 мас.%, плотностью 1800-2200 кг/г³ и pH 6,0-9,0.This problem is achieved in that the carbonate-containing filler is obtained from natural raw materials, using as the last lake sludge - sapropel, dried at 46-520 ^o C to a moisture content of 0.1-60.0% and crushed to a particle size of 1-200 microns with a content calcium carbonate (CaCO ₃ ) 0.1-53.0 wt.%, a density of 1800-2200 kg / g ³ and a pH of 6.0-9.0.

При этом в качестве озерного ила используют ил органический, известковый, ил, органо-известковый ил, органо-глинистый ил, различающийся между собой содержанием карбоната кальция и органических веществ. At the same time, organic sludge, sludge, sludge, organo-sludge sludge, organo-clay sludge, differing in the content of calcium carbonate and organic substances, are used as lake sludge.

Из уровня техники известно использование в качестве глинистого связующего озерного ила - обогащенного сапропеля с влажностью 89% в сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных материалов совместно со вспученным перлитом, выполняющим роль наполнителя (авт. св. СССР N 885235, кл. C 04 B 43/00, 1980) или сапропеля с влажностью 97-99% (авт. св. N 1147706, кл. C 04 B 16/00, 1985). It is known from the prior art to use lake sludge as a clay binder — enriched sapropel with a moisture content of 89% in the raw material mixture for the manufacture of heat-insulating materials together with expanded perlite that acts as a filler (ed. St. USSR N 885235, class C 04 B 43/00 , 1980) or sapropel with a moisture content of 97-99% (ed. St. N 1147706, class C 04 B 16/00, 1985).

Известно использование сапропеля также в качестве глинистого связующего для изготовления древесноволокнистых материалов (плит), где сапропель используют в виде водной дисперсии (авт. св. N 1011656, кл. C 08 L 97/02, 1983, авт. св. N 844373 кл. C 08 L 97/08, авт. св. N 378331, кл. B 29 Y 5/00, 1968; авт. св. N 865672, кл. C 08 L 97/02, 1981). The use of sapropel is also known as a clay binder for the manufacture of wood-fiber materials (plates), where sapropel is used in the form of an aqueous dispersion (ed. St. N 1011656, class C 08 L 97/02, 1983, ed. St. N 844373 class. C 08 L 97/08, ed. St. N 378331, class B 29 Y 5/00, 1968; ed. St. N 865672, class C 08 L 97/02, 1981).

В табл. 1 представлены физико-химические характеристики карбонатсодержащего наполнителя, полученного из озерного ила - сапропеля. In the table. 1 shows the physicochemical characteristics of a carbonate-containing filler obtained from lake silt - sapropel.

Представленные далее конкретные примеры иллюстрируют изобретение в отношении карбонатсодержащего наполнителя, полученного из вышеперечисленных видов озерного ила (органического, известкового, органо-известкового, органо-глинистого), а также иллюстрирует утилитарные свойства этого наполнителя при использовании его в резиновых смесях, клеях, полимерных фрикционных материалах. The following specific examples illustrate the invention with respect to a carbonate-containing filler obtained from the above types of lake sludge (organic, calcareous, organo-calcareous, organo-clay), and also illustrates the utilitarian properties of this filler when used in rubber compounds, adhesives, and polymer friction materials .

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение. The following are examples illustrating the invention.

Пример 1. Добытый органический сапропель складируют в траншее-накопителе, после чего проводят предварительную подготовку и очищают сапропель от посторонних включений (камней, корней растений и т.п.), очистку осуществляют грохочением на виброгрохоте, после чего сапропель разравнивают слоем 0,2-0,4 м на бетонной производственной площадке и сушат при естественных условиях с периодическим ворошением бульдозером до влажности 60 мас.%. После сушки при естественных условиях сапропель измельчают до 10 мм и окончательно сушат при температуре 46^oC в ленточной сушилке до влажности 10 мас.%, после чего его дробят в дробилке до фракции менее 200 мкм, сепарируют на вибросепараторе и расфасовывают в бумажные мешки по 30 л.Example 1. The extracted organic sapropel is stored in a storage trench, after which preliminary preparation is carried out and the sapropel is cleaned of foreign impurities (stones, plant roots, etc.), cleaning is carried out by screening on a vibrating screen, after which the sapropel is leveled with a 0.2- 0.4 m on a concrete production site and dried under natural conditions with periodic tedding with a bulldozer to a moisture content of 60 wt.%. After drying under natural conditions, the sapropel is crushed to 10 mm and finally dried at a temperature of 46 ^o C in a belt dryer to a moisture content of 10 wt.%, After which it is crushed in a crusher to a fraction of less than 200 microns, separated on a vibratory separator and packaged in 30 paper bags l

Фракцию менее 60 мкм применяют при производстве клея, а фракцию от 60,0 до 200,0 мкм - при производстве фрикционных изделий. \
В мастику, клеящую гумилакс (ТУ 67 УССР 98-71) вводим вместо мела - сапропель органический.A fraction of less than 60 microns is used in the production of glue, and a fraction of 60.0 to 200.0 microns is used in the production of friction products. \
Instead of chalk, organic sapropel is introduced into the mastic gluing humilax (TU 67 of the Ukrainian SSR 98-71).

В табл. 2 приведены составы для получения клеящей мастики и их свойства. In the table. 2 shows the compositions for producing adhesive mastic and their properties.

Пример 2. Добытый известковый сапропель при влажности 75% складируют на производственной площадке, после чего проводят подготовку - очищают вручную сапропель от посторонних включений (корней растений, стеблей, камней и т.п. ), после чего сапропель сушат на производственной площадке при естественных условиях до влажности 40 мас.% и перемещают для временного хранения в склад сырья. Из склада сырья сапропель подают в барабанные сушилки, где окончательно сушат до влажности 1,5 мас.% при 250-300^oC высушенный сапропель дробят в дробилке до 1 мм, после чего сепарируют на сепараторе и фракцию мене 500 мкм измельчают на мельнице типа РИМ до фракции не более 50 мкм, готовый продукт расфасовывают и упаковывают. Наполнитель применяют при производстве клея или как заменитель цинковых белил в резиновых смесях.Example 2. Mined lime sapropel at a moisture content of 75% is stored at the production site, after which they are prepared - manually clean the sapropel from foreign matter (plant roots, stems, stones, etc.), after which the sapropel is dried at the production site under natural conditions to a moisture content of 40 wt.% and moved for temporary storage in a warehouse of raw materials. From the raw materials warehouse, sapropel is fed to drum dryers, where it is finally dried to a moisture content of 1.5 wt.% At 250-300 ^o C, the dried sapropel is crushed in a crusher to 1 mm, then it is separated on a separator and a fraction of less than 500 microns is crushed in a RIM mill to a fraction of not more than 50 microns, the finished product is packaged and packaged. The filler is used in the manufacture of glue or as a substitute for zinc white in rubber compounds.

В табл. 3 приведены составы для приготовления клея ВС-350 и их свойства. In the table. 3 shows the compositions for the preparation of glue BC-350 and their properties.

Пример 3. Добытый органо-известковый сапропель при влажности более 80% накапливают в отстойниках, после чего его подают в производственный цех, где производят предварительную подготовку - разжижают водой до нужной консистенции, отмучивают с целью отделения частиц песка и других инородных включений, фильтруют через фильтры грубой и тонкой очистки и пропускают через гомогенизатор с целью создания однородных свойств у сапропелевой пульпы. Подготовленную массу измельчают распылением через форсунки и сушат в распылительной сушилке при температуре 420-520^oC. Высушенный сапропель (до влажности ≈ 1%) дисперсностью около 60 мкм расфасовывают и упаковывают и используют при производстве клея или как заменитель цинковых белил в резиновых смесях.Example 3. The obtained organo-calcareous sapropel at a moisture content of more than 80% is accumulated in settling tanks, after which it is fed to a production workshop where preliminary preparation is carried out — it is diluted with water to the desired consistency, it is soaked to separate sand particles and other foreign inclusions, and filtered through filters coarse and fine cleaning and passed through a homogenizer in order to create uniform properties in sapropelic pulp. The prepared mass is ground by spraying through nozzles and dried in a spray dryer at a temperature of 420-520 ^o C. Dried sapropel (to a moisture content of ≈ 1%) with a dispersion of about 60 μm is packaged and packaged and used in the manufacture of glue or as a substitute for zinc white in rubber compounds.

Предлагаемый наполнитель вводили в качестве компонента во фрикционный материал - накладки дисковых тормозов. The proposed filler was introduced as a component into the friction material - disc brake linings.

В табл. 4 приведены составы композиций для приготовления фрикционных материалов. In the table. 4 shows the compositions for the preparation of friction materials.

В табл. 5 приведены составы резиновых смесей и свойства резин на их основе. In the table. 5 shows the compositions of rubber compounds and the properties of rubber based on them.

Claims

Carbonate-containing filler for rubber, polymer friction materials and adhesives, obtained from natural raw materials by preliminary preparation and final drying, characterized in that it is obtained from lake silt - sapropel with CaCO ₃ content in terms of CaO in ash - 0.1 - 53 , 0 wt.%, Which, after preliminary preparation, is dried under natural conditions or at 46 - 520 ^o C to a moisture content of 0.1 - 60 wt.%.