SK2522001A3 - Carbon black, method for producing carbon black and use of the same - Google Patents
Carbon black, method for producing carbon black and use of the same Download PDFInfo
- Publication number
- SK2522001A3 SK2522001A3 SK252-2001A SK2522001A SK2522001A3 SK 2522001 A3 SK2522001 A3 SK 2522001A3 SK 2522001 A SK2522001 A SK 2522001A SK 2522001 A3 SK2522001 A3 SK 2522001A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- carbon black
- oil
- silicon
- soot
- fuel
- Prior art date
Links
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007353 oxidative pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 67
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 claims description 24
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 17
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006235 reinforcing carbon black Substances 0.000 claims description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001367 organochlorosilanes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 3
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 133
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 23
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 22
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 17
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 9
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 4
- 229920006978 SSBR Polymers 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 3
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000010692 aromatic oil Substances 0.000 description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000001781 Xanthosoma sagittifolium Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229920003193 cis-1,4-polybutadiene polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000010771 distillate fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 description 1
- VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyltetrasulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
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
- C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- 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
- 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
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
-
- 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
- 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
Abstract
Description
Sadze, spôsob ich prípravy a použitiaCarbon black, process for their preparation and use
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka sadzí, spôsobu prípravy týchto sadzí ako aj ich použitia, najmä ako stužovacích sadzí v gumárskych zmesiach.The present invention relates to carbon black, to a process for the preparation of such carbon blacks and to their use, in particular as reinforcing carbon blacks in rubber compositions.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Sadze sú známe z Ullmanovej encyklopédie Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. vyd. (1977), Zv. 14, str. 633 648.Carbon blacks are known from Ullman's Encyclopedia Enzyklopädie der technischen Chemie, 4th ed. (1977) Vol. 14, p. 633 648.
Najdôležitejšie spôsoby prípravy sadzí spočívajú na oxidačnej pyrolýze sadzových surovín obsahujúcich uhlík. Pritom sa sadzové suroviny za prítomnosti kyslíka za vysokých teplôt neúplne spaľujú. K týmto spôsobom prípravy patrí napríklad spôsob pomocou retortových, plynových alebo lampových sadzí. Ako surovina na sadze sa prevažne používajú viacjadrové aromatické sadzové oleje.The most important methods of preparing carbon black are based on the oxidative pyrolysis of carbon-containing carbon black feedstocks. The carbon black raw materials are incomplete combustion in the presence of oxygen at high temperatures. These methods of preparation include, for example, retort, gas or lamp black. Multicore aromatic soot oils are predominantly used as the feedstock on carbon black.
Sadze sa používajú ako plnidlo a ako stužovadlo pri príprave gumárskych zmesí v priemysle pneumatík. Typické gumárenské zmesi obsahujú okrem prírodného a/alebo syntetického kaučuku sadze, minerálny olej a ďalšie pomocné látky ako síru ako vulkanizačný prostriedok.Carbon black is used as a filler and as a reinforcing agent in the preparation of rubber compounds in the tire industry. Typical rubber compositions contain carbon black, mineral oil and other excipients such as sulfur as a vulcanizing agent in addition to natural and / or synthetic rubber.
Sadze ovplyvňujú oteruvzdurnosť, valivý odpor, ako aj sklzové chovanie pneumatík za mokra, zhotovených z týchto gumárskych zmesí. Na gumárske zmesi, ktoré slúžia ako obežný povrch, takzvané zmesi obežného povrchu, sa vyžaduje vysoká oteruvzdornosť pri súčasne čo možno malom valivom odpore a dobrom sklzovom chovaní za mokra.The carbon black affects the abrasion resistance, the rolling resistance as well as the slip behavior of the tires made of these rubber compounds. Rubber compositions which serve as a raceway surface, the so-called raceway surface mixtures, require high abrasion resistance while at the same time having low rolling resistance and good wet slip behavior.
Malý valivý odpor vedie na malú spotrebu pohonnej látky dopravného prostriedku.Low rolling resistance leads to low fuel consumption of the vehicle.
Valivý odpor a vlastnosti sklzu za mokra sú ovplyvnené viskoelastickým chovaním zmesi obežného povrchu. Pri periodickom deformovaní sa môže viskoelastické chovanie opísať mechanickým stratovým faktorom tand5 a v prípade rozťahovania alebo zmršťování dynamickým modulom pružnosti / E7. Obidve veličiny silno závisia na teplote.The rolling resistance and wet slip properties are influenced by the viscoelastic behavior of the running surface mixture. During periodic deformation, the viscoelastic behavior can be described by the mechanical loss factor tand5 and in the case of expansion or contraction by the dynamic modulus of elasticity / E7. Both variables strongly depend on temperature.
Sklzové chovanie obežného povrchu zmesi za mokra sa koreluje so stratovým faktorom tand pri 0eC a valivý odpor so stratovým faktorom tan pri 60 °C. Čím vyšší je stratový faktor pri nízkej teplote, tým lepšie má obvykle pneumatiková zmes sklzové chovanie za mokra. Na zmenšenie valivého odporu sa naproti tomu požaduje čo možno malý stratový faktor pri vysokej teplote.The wet slip behavior of the mixture surface is correlated with a loss factor tand at 0 e C and a rolling resistance with a loss factor tan at 60 ° C. The higher the loss factor at low temperature, the better the tire compound typically has a wet slip behavior. On the other hand, a small loss factor at high temperature is required to reduce the rolling resistance.
Oteruvzdornosť a viskoelastické vlastnosti, teda tiež stratový faktor zmesí na obežné plochy, sú určené hlavne vlastnosťami použitých stužovacích sadzi.Abrasion resistance and viscoelastic properties, thus also the loss factor of mixtures for running surfaces, are mainly determined by the properties of the reinforcing carbon blacks used.
Dôležitá charakteristika kaučukovo pôsobiaceho podielu povrchu sadzí je špecifický povrch, najmä CTAB-povrch respektíve STSA-povrch. S rastúcim CTAB-povrchom respektíve STSA-povrchom stúpa valivý odpor a tan£.An important characteristic of the rubber-active fraction of the carbon black surface is the specific surface, in particular the CTAB surface and the STSA surface, respectively. As the CTAB surface area and the STSA surface area increase, the rolling resistance and the tan.
Ďalší dôležitý parameter sadzí je DBP-absorpcia ako miera východzej štruktúry a 24M£DBP-absorpcia ako miera podľa mechanickej požiadavky sadzí ešte zostávajúcej zvyškovej štruktúry.Another important parameter of the carbon black is DBP-absorption as a measure of the initial structure and 24M DB DBP-absorption as a measure according to the mechanical requirement of the carbon black still remaining.
Na zmesi obežných plôch sú vhodné sadze, ktoré vykazujú CTAB-povrchy medzi 80 a 180 rrfrg a 24M4-DBP-hodnoty absorpcie medzi 80 a 140 ml/100g.Carbon blacks having a CTAB surface area of between 80 and 180 rrfrg and a 24M4-DBP absorption value of between 80 and 140 ml / 100g are suitable for mixtures of impurities.
Je známe, že ASTM-sadze nemôžu ovplyvňovať teplotnú závislosť stratového faktora taná tak, aby zmesi obežných plôch pri rovnakom alebo lepšom chovaní pri sklze za mokra vykazovali menší valivý odpor. Požadované zmenšenie valivého odporu je známym spôsobom priamo spojené so zhoršením sklzového chovania za mokra. Sadze, ktoré vykazujú malý valivý odpor, sa označujú ako takzvané “low hysteresis, sadze.It is known that ASTM carbon black cannot influence the temperature dependence of the loss factor so that the runway mixtures exhibit less rolling resistance with the same or better wet slip behavior. The desired reduction in rolling resistance is directly associated with a deterioration of the wet slip behavior in a known manner. Carbon blacks that exhibit low rolling resistance are referred to as so-called "low hysteresis, carbon blacks."
Ďalej je známe, že valivý odpor pneumatík sa môže zmenšiť náhradou sadzí za kyselinu kremičitú (EP 0 447 066 A1). Aby sa kyselina kremičitá zviazala so stavebnými elementárni polymérov kaučuku, používajú sa spájacie silanové činidlá. Gumárske zmesi obsahujúce kyselinu kremičitú vykazujú stratový faktor tan£<ozmenšený až o 50%.It is further known that the rolling resistance of tires can be reduced by substituting soot for silicic acid (EP 0 447 066 A1). Coupling silane reagents are used to bind the silicic acid to the building blocks of the rubber polymers. Rubber mixtures containing silica have a loss factor tan £ <a reduced by 50%.
Úlohou predkladaného vynálezu je dať k dispozícii sadze, ktoré požičiavajú gumárskym zmesiam z gumárskeho kaučuku alebo prírodného kaučuku alebo ich zmesiam zmenšený valivý odpor pri súčasne zlepšenom alebo rovnakom sklzovom chovaní za mokra a oteruvzdornosti.It is an object of the present invention to provide carbon blacks that lend rubber compounds of rubber or natural rubber or mixtures thereof with reduced rolling resistance while improving or equal wet slip behavior and abrasion resistance.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Predmetom vynálezu sú sadze, ktoré vykazujú STSApovrch medzi 20 a 180 m)g, 24M4-DBP-absorpciu medzi 40 a 140 ml/100g, špecifický povrch BET medzi 20 a 250 m7g a obsah kremíka 0,01 až 20 % hmôt., vztiahnuté na ich celkovú hmotnosť, ktoré sa vyznačujú tým, že v gumárskych zmesiach vykazujú pomer tan£/ tan$ť0 väčší ako 3,37 - 0,0068.STSA.The present invention relates to carbon black having a STSA surface of between 20 and 180 µg, a 24M4-DBP absorption of between 40 and 140 ml / 100g, a BET surface area of between 20 and 250 µg and a silicon content of 0.01 to 20% by weight. to their total weight, characterized in that they have a tan / tan ratio of greater than 3.37-0.0068.STSA in rubber blends.
V jednej forme uskutočnenia vynálezu môžu sadze okrem kremíka obsahovať ešte 0, 01 až 1 % hmotn. dusíka.In one embodiment of the invention, in addition to silicon, the carbon black may contain from 0.01 to 1 wt. nitrogen.
Kremík sa vnáša do sadzových agregátov v procese prípravy. Na tento účel sa môžu napríklad vmiesiť do sadzovej suroviny zlúčeniny obsahujúce kremík. Vhodné zlúčeniny obsahujúce kremík môžu byť organokremičité zlúčeniny ako organosilany, organochlórsilany, siloxany a silazany. Obzvlášť môžu byť použité silikónové oleje, chlorid kremičitý, siloxany a silazany. Výhodne môžu byť použité silany a silikónové oleje.Silicon is introduced into the soot aggregates in the preparation process. For this purpose, for example, silicon-containing compounds may be incorporated into the carbon black feedstock. Suitable silicon-containing compounds may be organosilicon compounds such as organosilanes, organochlorosilanes, siloxanes and silazanes. In particular, silicone oils, silicon tetrachloride, siloxanes and silazanes may be used. Preferably, silanes and silicone oils may be used.
Východzia zlúčenina má iba malý vplyv na naviazanie kremíkových atómov do sadzových agregátov. Pomocou rôntgenovej fotoelektrónovej spektrometrie (XPS) a sekundárnej iontovej hmotnostnej spektrometrie (SIMS) je možné ukázať, že kremíkové atómy sú viazané oxidačné a sú rozdelené do sadzových agregátov. Kyslíková väzba pozostáva prevažne z oxidu kremičitého. Ďalší podiel tvoria silanolové skupiny. Zatiaľ čo silanolové skupiny sa nachádzajú hlavne na povrchu sadzových agregátov, je oxid kremičitý rovnomerne rozdelený v priereze agregátu.The starting compound has little effect on the binding of silicon atoms to the soot aggregates. By means of X-ray photoelectron spectrometry (XPS) and secondary ion mass spectrometry (SIMS) it is possible to show that the silicon atoms are bound by oxidation and are divided into soot aggregates. The oxygen bond consists predominantly of silica. Another proportion is the silanol groups. While the silanol groups are mainly found on the surface of the carbon black aggregates, the silica is uniformly distributed across the cross-section of the aggregate.
r rr r
V jednej forme uskutočnenia vynálezu je možné kremíkom obohacovať v oblastiach blízkych povrchom sadzových agregátov.In one embodiment of the invention, the silicon may be enriched in areas close to the surfaces of the carbon black aggregates.
Kremík obsahujúce skupiny na povrchu sadzových agregátov ovplyvňujú po zapracovaní do gumárskych zmesí interakcie plnidla s polymérnymi kaučukovými komponentmi. Na kovalentnú väzbu silanolových skupín sadzí na zmesné polyméry môžu byť primiešané do gumárskych zmesí bifunkčné silany, ako napríklad Si69® (bis(3trietoxysilylpropyl)-tetrasulfan) od firmy Degussa, ako silanové spájacie činidlo.The silicon-containing groups on the surface of the carbon black aggregates affect the interaction of the filler with the polymeric rubber components when incorporated into the rubber compositions. Bifunctional silanes, such as Si69® (bis (3-triethoxysilylpropyl) -tetrasulfan) from Degussa, as a silane coupling agent, can be admixed to the rubber mixtures to covalently bind the silanol groups of the carbon blacks to the blended polymers.
Zmesi na obežné plochy pripravené zo sadzí s obsahom kremíka podľa vynálezu vykazujú bez pridania spájacieho činidla zvýšenú hodnotu tan<foa zníženú hodnotu tanc^0 oproti známym sadziam rovnakého špecifického povrchu a štruktúry. Tieto hodnoty zodpovedajú značne zlepšenému sklzovému chovaniu za mokra pri súčasne značne zmenšenom valivom odpore obežnej plochy. Pridaním bifunkčných silanov je možno ďalej zlepšiť valivý odpor gumárskych zmesí, to znamená ďalej ho zmenšiť.The mixtures prepared at the bearing surfaces of the carbon black containing silica of the invention show without the addition of a coupling agent increased the value of tan <f and impairment of dances ^ 0 compared to known carbon black of the same surface area and structure. These values correspond to a significantly improved wet slip behavior with a significantly reduced rolling resistance of the running surface. By adding bifunctional silanes, the rolling resistance of the rubber mixtures can be further improved, i.e. further reduced.
Sadze podľa vynálezu môžu byť pripravené metódou retortových sadzi podľa DE 195 21 565 A1.The carbon black according to the invention can be prepared by the retort carbon black method according to DE 195 21 565 A1.
Metódou retortových sadzí sa uskutočňuja oxidačná pyrolýza sadzovej suroviny v reaktore vyloženom vysoko nehorľavým materiálom. V takomto reaktore môžu byť rozlišované tri zóny, ktoré prebiehajú jedna za druhou pozdĺž osi reaktora a postupne nimi prúdi reakčné médium.The retorting soot method is used to oxidize pyrolysis of a carbon black feedstock in a reactor lined with highly non-combustible material. In such a reactor, three zones can be distinguished, which run one after the other along the reactor axis and gradually flow through the reaction medium.
Prvá zóna, takzvaná spaľovacia zóna, zahŕňa hlavne spaľovaciu komoru reaktora. Tu sa vyrába horúci procesný plyn, v ktorom sa palivo, spravidla uhlovodíky, spaľuje s prebytkom predhriateho spaľovacieho vzduchu alebo s inými plynmi obsahujúcimi kyslík. Ako palivo môže byť použitý zemný plyn. Kvapalné uhlovodíky ako ľahký a ťažký vykurovací olej je možno tiež použiť.The first zone, the so-called combustion zone, mainly comprises the reactor combustion chamber. Here, a hot process gas is produced in which the fuel, typically hydrocarbons, is combusted with an excess of preheated combustion air or other oxygen-containing gases. Natural gas may be used as fuel. Liquid hydrocarbons such as light and heavy fuel oil can also be used.
V jednej zvlášť výhodnej forme vynálezu sa môže ako palivo použiť tiež sadzová surovina (sadzový olej).In one particularly preferred embodiment of the invention, a carbon black feedstock (carbon black oil) may also be used as a fuel.
Spaľovanie paliva sa uskutočňuje obvykle za prebytku kyslíka. Prebytok vzduchu pritom vyžaduje úplnú konverziu paliva a slúži na riadenie kvality sadzí. Palivo sa vnáša do spaľovacej komory obvykle pomocou jednej alebo viacerými palivovými rúrkami dopravujúcimi palivo do spaľovacej komory.The combustion of fuel is usually carried out in excess of oxygen. The excess air requires a complete conversion of the fuel and serves to control the soot quality. The fuel is introduced into the combustion chamber usually by means of one or more fuel pipes conveying the fuel to the combustion chamber.
V druhej zóne sadzového reaktora, takzvanej reakčnej alebo pyrolytickej zóne, nastáva tvorba sadzi. Preto sa do prúdu horúceho procesného plynu vstrekuje a vmiešava sadzová surovina, väčšinou takzvaný sadzový olej. Vztiahnuté na neúplne zreagované množstvo kyslíka v spaľovacej zóne je privádzané množsvo uhlovodíkov v reakčnej zóne v prebytku. Preto tu normálne nastáva tvorba sadzí.In the second zone of the carbon black reactor, the so-called reaction or pyrolytic zone, soot formation occurs. Therefore, a soot feedstock, usually a so-called soot oil, is injected and mixed into the hot process gas stream. Based on the incompletely reacted amount of oxygen in the combustion zone, a plurality of hydrocarbons are fed in the reaction zone in excess. Therefore, soot formation normally occurs here.
Ak sa sadzový olej použije tiež ako palivo, môže sa vyskytovať tvorba sadzí už v spaľovacej zóne. V reakčnej zóne sa môžu potom k časticiam sadziam, ktoré vznikli v spaľovacom priestore privádzať ďalšie sadze.If the soot oil is also used as a fuel, soot formation can already occur in the combustion zone. Additional soot particles can then be fed to the soot particles formed in the combustion chamber in the reaction zone.
Sadzový olej môže byť do reaktora vstrekovaný rôznym spôsobom. Vhodná je napríklad axiálna injekčná rúrka na olej alebo jedna, prípadne viac radiálnych olejových rúrok, ktoré sú umiestnené v rovine kolmej na smer prúdenia na r r obvod reaktora. Reaktor môže vykazovať pozdĺž smeru prúdenia viac rovín s radiálnymi olejovými rúrkami. Na hlave olejovej rúrky sa nachádzajú rozstrekovacie alebo rozprašovacie trysky, ktorými sa sadzový olej vmiešava do prúdu procesného plynu.The soot oil can be injected into the reactor in various ways. For example, an axial oil injection tube or one or more radial oil tubes, which are located in a plane perpendicular to the direction of flow on the r r of the reactor perimeter, is suitable. The reactor may have multiple planes with radial oil tubes along the flow direction. At the head of the oil pipe there are spray or spray nozzles through which the soot oil is mixed into the process gas stream.
Pri súčasnom použití sadzového oleja a plynných uhlovodíkov ako napríklad metanú ako sadzovej suroviny, sa môžu plynné uhlovodíky vstrekovať oddelene od sadzového oleja vlastnou sadou rúrok s plynom do prúdu horúceho odpadného plynu.By using soot oil and gaseous hydrocarbons such as methane as the soot feedstock, gaseous hydrocarbons can be injected separately from the soot oil by a custom set of gas tubes into the hot waste gas stream.
V treťej zóne sadzového reaktora, takzvanej zhášacej (“quench) zóne, sa rýchlym ochladením procesného plynu obsahujúceho sadze tvorba sadzí preruší. Tým sa zabráni nežiadúcim následným reakciám. Prerušením reakcie sa dosahuje obvykle kropením vodou pomocou vhodných rozprašovacích trysiek. Väčšinou sadzový reaktor vykazuje viac miest pozdĺž reaktora na vstrekovanie vody, respektivne “zhášanie”, takže dobu oddialenia sadzí v reakčnej zóne je možno meniť. V ďalej zaradenom tepelnom výmeníku sa využíva zvyškové teplo procesného plynu na predohrievanie spaľovacieho vzduchu a sadzového oleja.In the third zone of the soot reactor, the so-called quench zone, the formation of soot is interrupted by the rapid cooling of the soot-containing process gas. This prevents unwanted subsequent reactions. The interruption of the reaction is usually achieved by sprinkling water with suitable spray nozzles. Typically, the soot reactor has more sites along the water injection reactor, or "quenching", respectively, so that the soot delay time in the reaction zone can be varied. In the downstream heat exchanger, the residual heat of the process gas is used to preheat the combustion air and soot oil.
Zatiaľ čo známe metódy retortových sadzí majú za cieľ pokiaľ možno úplné spaľovanie paliva v spaľovacej komore, respektíve v spaľovacej zóne, spočíva spôsob podľa vynálezu na príprave sadzí v tom, že sa neúplným spaľovaním paliva v spaľovacej zóne vytvárajú zárodky uhlíka, ktoré sú transportované prúdom horúceho odpadného plynu do reakčnej zóny a tu dochádza na tvorbu sadzí indukovanej zárodkami s privádzanou sadzovou surovinou. Žiadúce neúplne spaľovanie paliva však neznamená, že palivo sa spaľuje za nedostatku kyslíka.While the known retort carbon black methods aim to achieve complete combustion of the fuel in the combustion chamber or combustion zone, respectively, the method according to the invention is based on the preparation of carbon black in that incomplete combustion of fuel in the combustion zone generates carbon embryos. of the off-gas into the reaction zone, and there is the formation of soot-induced soot with the feedstock soot. However, the desirable incomplete combustion of fuel does not mean that the fuel is combusted in the absence of oxygen.
r r r · ^ *r r r ^ ^
Ďaleko viac vychádza spôsob podľa vynálezu takisto z prebytku vzduchu alebo kyslík obsahujúcich plynov v spaľovacej komore. Pritom môžu byť aplikované ako pri konvenčných sadziach K-faktory medzi 0,3 a 1,2. Výhodne sa však pracuje s K- faktormi medzi 0,6 a 0,7.The process according to the invention is also based on the excess of air or oxygen-containing gases in the combustion chamber. Here, K-factors between 0.3 and 1.2 can be applied as at conventional rates. Preferably, however, K-factors between 0.6 and 0.7 are used.
Na to, aby sa bez ohľadu na prebytok vzduchu vyrobili zárodky sadzí je možno použiť rôzne cesty. Pri jednom výhodnom variante spôsobu podľa vynálezu sa vychádza z kvapalných uhlovodíkov ako paliva, ktoré sa spaľujú miesto zemného plynu v spaľovacej komore reaktora v prebytku vzduchu alebo plynov obsahujúcich kyslík. Kvapalné uhlovodíky sa spaľujú pomalšie ako plynné, pretože sa najskôr prevádzajú do plynnej formy, to znamená musia sa previesť na pary. Aj cez prebytok kyslíka sa môžu teda s kvapalnými uhlovodíkmi okrem spaľovania tiež produkovať uhlikaté zárodky, ktoré - pokiaľ je k dispozícii dostatok času a dostatočne vysoká teplota - sa tiež ďalej spaľujú, alebo však pri rýchlom ochladení môžu viesť na nárast väčších sadzových častíc. Tvorba sadzí indukovaná zárodkami spočíva v tom, že sa privedú pri spaľovaní kvapalných uhlovodíkov za prebytku kyslíka vytvorené zárodky bezprostredne do kontaktu so sadzovým olejom a tým sa zaháji rast zárodkov.Different routes can be used to produce soot germs regardless of excess air. In one preferred variant of the process according to the invention, starting from liquid hydrocarbons as fuel, the fuel is combusted instead of natural gas in the reactor combustion chamber in an excess of air or oxygen-containing gases. Liquid hydrocarbons burn more slowly than gaseous because they are first converted into a gaseous form, that is, they must be converted into vapors. Thus, despite the excess oxygen, liquid hydrocarbons can also produce carbonaceous germs which, as long as sufficient time and a sufficiently high temperature are available, can also be further burned or, if cooled rapidly, can lead to an increase in larger carbon black particles. The formation of soot induced by the germs consists in bringing the germs formed immediately into contact with the carbon black oil during the combustion of the liquid hydrocarbons at an excess of oxygen, and thus starting the growth of the germs.
Ďalší variant spôsobu podľa vynálezu používa ako palivo zemný plyn. Tvorba zárodkov sa dosahuje tým, že rýchlosť prúdenia plynu z palivovej rúrky respektíve palivových rúrok sa zvolí taká nízka, aby sa úmyselne dosiahlo zlé vmiesenie zemného plynu do horúceho prúdu spaľovaného vzduchu. Tvorba zárodkov sadzí pri zle premiešavaných plameňoch je známa, pričom sa kvôli rozžiareniu vytvorených čiastočiek tiež hovorí o svietivých plameňoch. Pri tomto spôsobe procesu je takisto dôležité ako pri spaľovaní kvapalných uhlovodíkov, aby vytvorené zárodky boli privedené bezprostredne po vzniku do kontaktu sa sadzovým olejom. Ak zariadime väčšou spaľovacou komorou, respektíve spaľovacou zónou to, aby zárodky v prebytku existujúceho kyslíka mohli reagovať v spaľovacej zóne, a ak sa dovolí úplné spaľovanie v spaľovacej zóne sadzového reaktora, tak nedochádza na žiadnu tvorbu sadzí indukovanú zárodkami.Another variant of the process according to the invention uses natural gas as fuel. The formation of the germs is achieved by selecting a gas flow rate from the fuel pipe or fuel pipes, respectively, so low as to deliberately achieve a poor mixing of natural gas into the hot combustion air stream. The formation of soot germs in poorly mixed flames is known, and luminous flames are also referred to because of the particles formed. In this process, it is also important, as with the combustion of liquid hydrocarbons, that the germs formed are brought into contact with the carbon black oil immediately after formation. If a larger combustion chamber or combustion zone is provided so that the germs in excess of existing oxygen can react in the combustion zone, and if full combustion is allowed in the combustion zone of the carbon black reactor, no germ-induced soot formation occurs.
Sadze podľa vynálezu môžu byť pripravené tým, že sa opísané zlúčenny obsahujúce kremík primiešajú do sadzovej suroviny a oddelene sa vstrekujú do spaľovacej komory alebo pyrolytickej zóny reaktora. Primiešanie zlúčenín obsahujúcich kremík zo sadzového oleja sa môže uskutočňovať formou roztoku, ak sú zlúčeniny v sadzovom oleji rozpustné alebo vo forme emulzie. Týmito opatreniami sa dosiahne zabudovanie atómu kremíka do primárnych častíc sadzí. Na oddelené vstrekovanie zlúčenín obsahujúcich kremík do pyrolytickej zóny sadzového reaktora sa môže použiť jedna alebo viac olejových rúrok používaných normálne na vstrekovanie.The carbon black of the invention can be prepared by mixing the silicon-containing compounds described above into the carbon black feedstock and separately injecting them into the combustion chamber or pyrolysis zone of the reactor. The admixture of silicon oil containing compounds from the carbon black oil may be carried out in the form of a solution if the compounds are soluble in the carbon black oil or as an emulsion. These measures achieve the incorporation of the silicon atom into the primary carbon black particles. One or more oil pipes normally used for injection may be used to separately inject the silicon-containing compounds into the pyrolysis zone of the carbon black reactor.
Na prípravu inverzných sadzí sa modifikuje spôsob retortových sadzí. Zatiaľ čo konvenčný spôsob retortových sadzi má za cieľ pokiaľ možno úplné spaľovanie paliva v spaľovacej komore, respektíve v spaľovacej zóne, spočíva spôsob podľa DE 195 21 565 na prípravu inverzných sadzí v tom, že sa tvoria uhlíkaté zárodky neúplným spaľovaním paliva v spaľovacej zóne, ktoré sú transportované horúcim odpadným plynom do reakčnej zóny a tam nastáva tvorba sadzí indukovaná zárodkami s privádzanou sadzovou surovinou. Žiadúce neúplné spaľovanie paliva však neznamená, že palivo sa spaľuje v nedostatku kyslíku. Ďaleko viac sa vychádza spôsobom podľa r r vynálezu tiež z prebytku vzduchu alebo plynov obsahujúcich kyslík v spaľovacej komore. Pritom môžu byť použité ako pri konvenčných sadziach K-faktory medzi 0,3 a 0,9.The retort carbon black method is modified to prepare inverse carbon black. While the conventional retort carbon black method aims to completely burn fuel in the combustion chamber or combustion zone, respectively, the method according to DE 195 21 565 for preparing inverse carbon black consists in the formation of carbonaceous germs by incomplete combustion of the fuel in the combustion zone. they are transported by the hot off-gas into the reaction zone and there is the formation of soot induced by the germs with the soot feed. However, the desirable incomplete combustion of the fuel does not mean that the fuel is burned in the absence of oxygen. The process according to the invention is also much more based on an excess of air or oxygen-containing gases in the combustion chamber. In this case, K-factors between 0.3 and 0.9 can be used as with conventional soot rates.
Aby sa vyrobili sadzové zárodky bez ohľadu na prebytok vzduchu, môžu sa použiť rôzne cesty podľa DE 195 21 565. Pri výhodných variantoch procesu sa vychádza z kvapalných uhlovodikov ako paliva, ktoré sa spaľujú miesto zemného plynu v spaľovacej komore reaktora s prebytkom vzduchu alebo plynov obsahujúcich kyslík.Different routes according to DE 195 21 565 can be used to produce carbon blacks regardless of the excess air. In the preferred process variants, liquid hydrocarbons are used as fuels which are combusted instead of natural gas in the combustion chamber of the reactor with excess air or gases containing oxygen.
Kvapalné uhlovodíky sa spaľujú pomalšie ako plynné, pretože sa najskôr prevádzajú do plynnej formy, takže musia byť za horúca prevedené na paru. Aj cez prebytok kyslíku sa môžu teda s kvapalnými uhlovodíkmi okrem spaľovania tiež produkovať uhlíkaté zárodky, ktoré - pokiaľ je dostatok času a dostatočne vysoká teplota k dispozícii - sa tiež ďalej spaľujú, alebo ináč pri rýchlom ochladení môžu viesť na nárast väčších sadzových častíc. Tvorba sadzi indukovanými zárodkami spočíva v tom, že sa privedú pri spaľovaní kvapalných uhlovodikov za prebytku kyslíka vytvorené zárodky bezprostredne do kontaktu so sadzovým olejom a tým sa zaháji tvorba zárodkov.Liquid hydrocarbons burn more slowly than gaseous because they are first converted into a gaseous form, so they must be converted to steam when hot. Thus, in spite of the excess oxygen, liquid hydrocarbons can also produce carbonaceous germs which, as long as sufficient time and a sufficiently high temperature are available, can also be further burned or otherwise lead to an increase in the larger soot particles when rapidly cooled. The formation of carbon black induced by germs consists in bringing the germs formed immediately into contact with the carbon black oil during the combustion of the liquid hydrocarbons with an excess of oxygen, and thus the formation of the germs.
Ďalší variant spôsobu podľa DE 195 21 565 používa zemný plyn ako palivo. Tvoba zárodkov sa dosiahne tým, že rýchlosť prúdenia plynu z palivovej rúrky respektíve palivových rúrok sa zvolí taká nízka, aby sa úmyselne dosiahlo zlé vmiesenie zemného plynu do horúceho prúdu spaľovacieho vzduchu Tvorba zárodkov sadzi pri zle premiešaných plameňoch je známa, pričom sa vzhľadom na rozžiarenie vytvorených čiastočiek tiež hovorí o svietivých plameňoch. Pri tomto spôsobe procesu je tiež ako pri spaľovaní kvapalných uhlovodikov dôležité, aby vytvorené zárodky boli privedené bezprostredne po vzniku do kontaktu so sadzovým olejom. Ak zriadime väčšou spaľovacou komorou, respektíve spaľovacou zónou to, aby zárodky v prebytku kyslíka mohli reagovať v spaľovacej zóne, dovolí sa úplné spaľovanie v spaľovacej zóne sadzového reaktora, takže nedochádza na tvorbu sadzí indukovanú zárodkami.Another variant of the method according to DE 195 21 565 uses natural gas as a fuel. The formation of the germs is achieved by selecting a gas flow rate from the fuel pipe or fuel pipes, respectively, so low as to deliberately achieve a poor mixing of natural gas into the hot combustion air stream. The formation of soot germs in poorly mixed flames is known. particles also speaks of luminous flames. In this process, it is also important, as in the combustion of liquid hydrocarbons, that the germs formed are brought into contact with the carbon black oil immediately after formation. If a larger combustion chamber or combustion zone is set up so that the germs in excess oxygen can react in the combustion zone, complete combustion in the combustion zone of the soot reactor is allowed, so that germ-induced soot formation does not occur.
Obidva opísané varianty je možno tiež spolu kombinovať . V tom prípade sa privádzajú kvapalné uhlovodíky a zemný plyn alebo iné plynné paliva vo vhodných pomeroch súčasne do spaľovacej zóny. Ako kvapalné uhlovodíky môžu byť použité výhodne oleje, napríklad sadzový olej jako taký.The two variants described can also be combined together. In this case, liquid hydrocarbons and natural gas or other gaseous fuels are fed in appropriate proportions simultaneously to the combustion zone. As liquid hydrocarbons, preferably oils, for example carbon black oil per se, may be used.
Spôsob podľa DE 195 21 565 spočíva teda v tom, že sa v spaľovacej zóne, v ktorej je kyslík v prebytku vztiahnuté na použité uhlovodíky - použijú kvapalné a / alebo plynné uhlovodíky ako palivá a zariadi sa, aby sa napríklad nedostatočnou dobou oddialenia kvapalných uhlovodíkov alebo nedostatočným premiešaním plynných uhlovodíkov so spaľovacím vzduchom tvorili zárodky sadzí, ktoré sa bezprostredne po ich vzniku privádzajú do kontaktu v reakčnej zóne so sadzovou surovinou, ktorá vztiahnuté na množstvo kyslíka - sa používa v prebytku; vznikajúca reakčná zmes plyn-sadze sa potom ochladí tryskujúcou vodou v zóne zhášania a takto vzniknuté sadze sa ďalej spracovávajú obvyklým spôsobom.The process according to DE 195 21 565 therefore consists in using liquid and / or gaseous hydrocarbons as fuels in a combustion zone in which the oxygen is in excess relative to the hydrocarbons used, and is arranged, for example, to prevent the liquid hydrocarbon delay time or Insufficient mixing of gaseous hydrocarbons with combustion air produced soot germs, which are immediately contacted in the reaction zone with a carbon black feedstock, which is used in excess of oxygen; the resulting gas-carbon black reaction mixture is then cooled with jet water in the quenching zone and the carbon black thus formed is further processed in a conventional manner.
Palivo prispieva podľa DE 195 21 565 rozhodujúcim spôsobom na tvorbu sadzí a označuje sa preto v nasledujúcom ako primárna sadzová surovina. Do reakčnej zóny primiešavaná sadzová surovina sa tak označuje ako sekundárna sadzová surovina a prispieva čo do množstva na najväčšiu časť vytvorených sadzí.According to DE 195 21 565 the fuel contributes decisively to the formation of carbon black and is therefore referred to as the primary carbon black raw material in the following. The carbon black feedstock admixed to the reaction zone is thus referred to as a secondary carbon black feedstock and contributes in quantity to the largest portion of the carbon black formed.
Inverzné sadze podľa DE 195 21 565 prepožičiavajú zmesiam sadzi oproti zodpovedajúcim konvenčným sadziam zmenšený valivý odpor a zrovnateľnú priľnavosť za mokra. Ďalej bolo pomocou štúdia AFM (AFM = Atomic Force Microscopy) zistené, že inverzné sadze vykazujú signifikantne drsnéjší povrch ako zodpovedajúce štandardné ASTMsadze a umožňujú tým zlepšené naviazanie kaučukového polyméru na častice sadzí (pozri W. Grónski et. al. “NMR Relaxation - A Method Relevant for Technical Properties of Carbon Black Filled Rubbers; International rubber conference 1997, Numberg, s. 107). Zlepšené naviazanie kaučukového polyméru vedie na zníženie valivého odporu.The inverse carbon black according to DE 195 21 565 imparts a reduced rolling resistance and a comparable wet grip compared to the corresponding conventional carbon black. Furthermore, an AFM study (Atomic Force Microscopy) found that inverse carbon black exhibited a significantly rougher surface than the corresponding standard ASTM carbon black, thereby allowing improved bonding of the rubber polymer to the carbon black particles (see W. Gronski et al. "NMR Relaxation - A Method Relevant for Technical Properties of Carbon Black Filled Rubbers; International Rubber Conference 1997, Numberg, p. 107). Improved bonding of the rubber polymer leads to a decrease in rolling resistance.
Štúdie oteru gumárskych zmesí za použitia inverzných sadzí ukázali, že tieto sadze gumárskym zmesiam pri malých zaťaženiach požičiavajú zlepšený valivý odpor. Pri vysokých zaťaženiach, ktoré sa vyskytujú pri pneumatikách nákladných vozidiel, vykazujú tieto gumárske zmesi zvýšený oter.Studies of abrasion of rubber compounds using inverse carbon blacks have shown that these carbon blacks provide improved rolling resistance under low loads. These rubber compounds exhibit increased abrasion under the high loads occurring on truck tires.
V jednej forme uskutočnenia vynálezu sa môžu použiť zlepšené inverzné sadze, ktoré sa vyznačujú obzvlášť zmenšeným oterom pri vysokým zaťaženiach.In one embodiment of the invention, improved inverse carbon blacks may be used which are characterized by particularly reduced wear under high loads.
Tak je možné použiť retortové sadze s CTAB-hodnotami medzi 20 a 190 m1/g a 24M4-DBP absorpciou medzi 40 a 140 ml/100g s pomerom tanJc/ tanJ^, ktorý pri zapracovaní do SSBR/BR-gumárskej zmesi vyhovuje vzťahu.Thus, retort carbon black with CTAB values of between 20 and 190 m 1 / g and 24M4-DBP absorption between 40 and 140 ml / 100g with a tan / c / tan ratio which can be incorporated into the SSBR / BR rubber mixture can be used.
tanfy tan^ >2,76 - 6,7 x 10* x CTAB, pričom hodnota tan^je stále nižšia aho hodnota ASTMsadzí s rovnakým CTAB-povrchom a 24M4-DBP-absorpciou.tan y tan>> 2.76-6.7 x 10 * x CTAB, the tan je value being constantly lower than that of the ASTM carbon black with the same CTAB surface area and 24M4-DBP absorption.
Tieto sadze a vyznačujú tým, že distribučná krivka priemerov častíc sadzových agregátov vykazuje absolúutny koeficient šikmosti menší ako 400 000 nm.These carbon blacks are characterized in that the distribution curve of the particle diameter of the carbon black aggregates exhibits an absolute skew coefficient of less than 400,000 nm.
Tieto podľa vynálezu používané sadze spĺňajú čo sa týka pomeru tand0 / tanutie isté požiadavky ako známe inverzné sadze a požičiavajú preto pri zapracovaní do gumárskych zmesí z nich pripraveným pneumatikám zmenšený valivý odpor. Vyznačujú sa však oproti známym inverzným sadziam užším rozdelením veľkosti častíc agregátov. Na opis rozdelenia veľkosti častíc agregátov sa preto používa zo štatistiky známa miera “absolútneho koeficientu šikmosti (pozri : Lothar Sachs: “StatistischeThese carbon blacks used according to the invention meet the same requirements as the known inverse carbon blacks in terms of the tand 0 / tantalizing ratio and therefore lend a reduced rolling resistance when incorporated into rubber compounds prepared therefrom. However, they are characterized by a narrower particle size distribution of the aggregates compared to the known inverse carbon blacks. For the description of the particle size distribution of aggregates, the known rate of 'absolute skew coefficient (see: Lothar Sachs:' Statistische
Auswertungsmethoden, Springer-Verlag Berlín, 3. vyd., s.81 83). Predstavuje primeranejší opis predloženého problému tvaru distribučnej krivky veľkosti agregátov ako obmedzenie veľkosti agaregátov maximálnymi a minimálnymi hodnotami.Auswertungsmethoden, Springer-Verlag Berlin, 3rd ed., P.81 83). It represents a more appropriate description of the present problem of the aggregate size distribution curve shape as a limitation of the aggregate size by maximum and minimum values.
Pod pojmom “absolútny koeficient šikmosti” sa rozumie odchýľka od symetrického rozdelenia veľkosti agregátov. Šikmá distribučná krivka je, ak je jedna z obidvoch klesajúcich vetví distribučnej krivky predĺžená. Ak je predĺžená ľavá časť krivky, hovorí sa o zápornej šikmosti, to znamená stanovenie absolútnej šikmosti poskytuje hodnoty pod nulou. Ak je predĺžený pravý úsek krivky, existuje kladná šikmosť s hodnotami väčšími ako nula. Známe ASTM-sadze ako aj inverzné sadze a sadze podľa vynálezu vykazujú kladnú šikmosť rôzneho formovania.The term "absolute skew" refers to a deviation from the symmetrical size distribution of the aggregates. The oblique distribution curve is when one of the two descending branches of the distribution curve is elongated. If the left part of the curve is elongated, it is referred to as negative skew, that is, determining the absolute skew gives values below zero. If the right stretch of the curve is extended, there is a positive skew with values greater than zero. The known ASTM carbon black as well as the inverse carbon black and the carbon black according to the invention exhibit a positive skew of various molding.
Prekvapivo sa zistilo, že pojatie akceptované stavom techniky, rozšírená distribúcia veľkosti agregátov stužených sadzí požičiavajúce kaučukovým zmesiam zmenšený valivý odpor, nemá obecnú platnosť. Zlepšenie valivého odporu kaučukových zmesí pozorované pri inverzných sadziach nie r r je zrejme závislé na šírke distribúcie agregátu, ale je zapríčinené predovšetkým väčším zdrsnením povrchu inverzných sadzí a s tým spojeným lepším naviazaním kaučukového polyméru na povrch sadzí.Surprisingly, it has been found that the concept accepted by the prior art, the widespread size distribution of solidified carbon black aggregates lending rubber compositions with reduced rolling resistance, has no general validity. The improvement in the rolling resistance of the rubber compositions observed at inverse carbon blacks not r r is obviously dependent on the width of the aggregate distribution, but is mainly due to a greater roughening of the surface of the inverse carbon black and the associated bonding of the rubber polymer to the carbon black surface.
Oproti známym inverzným sadziam s ich relatívne širokým rozdelením veľkosti agregátov je možné teraz podľa vynálezu túto oteruvzdornosť zlepšiť tým, že sa obmedzí šírka rozdelenia agregátov. Najmä sa musí zmenšiť podiel sadzových agregátov s veľkými priemermi častíc, ak majú sadze kaučukovým zmesiam požičiavať okrem zmenšeného valivého odporu súčasne zlepšenú oteruvzdornosť. To je potom ten prípad, keď koeficient absolútnej šikmosti rozdelenia veľkosti agregátov je menší ako 400 000 nm* výhodne menší ako 200 000 nm. Koeficient absolútnej šikmosti inverzných sadzí známych z DE 195 21 565 leží nad 400 000 nm' zatiaľ čo koeficient absolútnej šikmosti štandrardných sazí leží pod 100 000 nm*In contrast to the known inverse carbon blacks with their relatively wide aggregate size distribution, this abrasion resistance can now be improved according to the invention by limiting the width of the aggregate distribution. In particular, the proportion of carbon black aggregates with large particle diameters must be reduced if the carbon black is to lend, at the same time, an improved abrasion resistance in addition to the reduced rolling resistance. This is then the case where the absolute slant coefficient of the aggregate size distribution is less than 400,000 nm *, preferably less than 200,000 nm. The coefficient of absolute inclination of the inverse carbon black known from DE 195 21 565 lies above 400 000 nm ', while the coefficient of absolute inclination of standard carbon blacks is below 100 000 nm *
Koeficient absolútnej šikmosti rozdelenia veľkosti agregátov sadzí je možno sprostredkovať pomocou kotúčovej centrifúgy a zodpovedajúceho vyhodnotenia nameraných hodnôt. Vzorky sadzí, ktoré majú byť skúmané, sa tu dispergujú vo vodnom roztoku a v kotúčovej centrifúge sa rozdeľujú podľa veľkosti ich častíc: čím väčšie sú častice, tým je teda väčšia ich hmotnosť, tým rýchlejšie sa pohybujú častice sadzí smerom von v dôsledku odstredivej sily vo vodnom roztoku. Prechádzajú pritom svetelnou uzáverou, pomocou ktorej sa sníma extinkcia ako funkcia času. Z týchto dát sa vypočíta rozdelenie veľkosti agregátov, to znamená početnosť ako funkcia priemeru častíc. Z toho sa vypočíta koeficient absolútnej šikmosti AS nasledovne :The coefficient of absolute inclination of the soot aggregate size distribution can be mediated by means of a disk centrifuge and a corresponding evaluation of the measured values. The soot samples to be investigated are dispersed in aqueous solution and are distributed according to the particle size of the disk centrifuge: the larger the particles, the greater their mass, the faster the soot particles move outwards due to centrifugal force in the aqueous solution. In doing so, they pass through a light shutter, by means of which the extinction is recorded as a function of time. From these data, the aggregate size distribution is calculated, i.e. the abundance as a function of the particle diameter. From this, the absolute skew factor AS is calculated as follows:
* , -^15*, - ^ 15
Hi P)Hi P)
AS= ___________ kAS = ___________ k
Σ H< i·/Σ H <i · /
Tu označuje H ^početnosť, s ktorou sa vyskytuje priemer častíc xó. x je pritom priemer tých častíc, ktorých hmotnosť zodpovedá strednej hmotnosti častíc sadzových agregátov, x sa takisto vypočíta pomocou rozdelenia veľkosti agregátov. Sumácie v zhora zmienenom vzorci musia byť uskutočnené v oblasti od 1 nm do 3000 nm v ekvidistantných odstupoch vždy jedného nanometra. Eventuálne chýbajúce namerané hodnoty sa vypočítajú lineárnou interpoláciou.Here, H 1 denotes the frequency with which the particle diameter x 6 occurs. x is the diameter of those particles whose mass corresponds to the average particle weight of the carbon black aggregates, x is also calculated by the aggregate size distribution. The summations in the above formula must be made in the range from 1 nm to 3000 nm at equidistant intervals of one nanometer each. Any missing measured values are calculated by linear interpolation.
Inverzné sadze podľa vynálezu môžeme pripraviť metódou generácie opísanou v DE 195 21 565. Podľa tejto metódy sa pripravujú inverzné sadze v sadzovom reaktore, ktorý obsahuje pozdĺž osi reaktora spaľovaciu zónu, reakčnú zónu a zhášaciu zónu. V spaľovacej zóne sa vyrábajú spaľovaním primárne sadzové suroviny v plynoch obsahujúcich kyslík prúd horúcich odpadových plynov. Tento horúci prúd plynov sa vedie zo spaľovacej zóny cez reakčnú zónu do zhášacej zóny. V reakčnej zóne sa vmieša sekundárna sadzová surovina do horúceho odpadového plynu. Tvorba sadzí sa zastaví v zhášacej zóne rozprašovaním vody. Pritom sa ako primárna sadzová surovina používa olej, zmes olej / zemný plyn alebo zemný plyn samotný. Spaľovanie primárnej sadzovej suroviny v spaľovacej zóne sa uskutočňuje tak, aby sa tvorili zárodky sadzí, s ktorými môže bezprostredne vojsť do styku sekundárna sadzová surovina.Inverse carbon black according to the invention can be prepared by the generation method described in DE 195 21 565. According to this method, inverse carbon black is prepared in a soot reactor comprising a combustion zone, a reaction zone and a quench zone along the reactor axis. In the combustion zone, primary soot feedstocks are produced in the oxygen-containing gases by a stream of hot waste gases. This hot gas stream is passed from the combustion zone through the reaction zone to the quench zone. In the reaction zone, the secondary carbon black feedstock is mixed into the hot waste gas. The formation of soot is stopped in the quench zone by spraying water. The primary carbon black feedstock used is oil, an oil / natural gas mixture or natural gas itself. The combustion of the primary carbon black in the combustion zone is carried out so as to form germs of soot with which the secondary carbon black can be brought directly into contact.
Aby sa získali sadze podľa vynálezu, musí sa táto metóda uskutočňovať tak, aby tvoriace sa sadze vykazovali distribúciu veľkosti agregátov s absolútnym koeficientom —/IC— ·.In order to obtain the carbon black according to the invention, this method must be carried out in such a way that the carbon black formed exhibits an aggregate size distribution with an absolute coefficient - / IC -.
šikmosti menej ako 400 000 nnČ To sa dosiahne napríklad zvýšením prísunu spaľovacieho vzduchu, primárnej alebo sekundárnej suroviny.This is achieved, for example, by increasing the supply of combustion air, primary or secondary raw material.
Opísaný spôsob nie je obmedzený určitou geometriou reaktora. Môže sa naopak adaptovať na rôzne typy reaktorov a veľkosti reaktorov. Žiadúcu tvorbu zárodkov v spaľovacej zóne si odborník môže nastaviť rôznymi opatreniami. Možné veličiny ovplyvňujúce optimalizáciu tvorby zárodkov pri použití oleja ako paliva sú hmotnostný pomer spaľovací vzduch/olej, druh použitého rozprašovača na palivo a veľkosť rozprašovaných olejových kvapiek. Ako rozprašovač paliva sa môžu použiť jako tlakové rozprašovače (jednolátkové rozprašovače), taktiež dvojlátkové rozprašovače s vnútorným alebo vonkajším miešaním, pričom ako rozprašovacie médium sa môže použiť tlakový vzduch, vodná para, vodík, inertný plyn alebo tiež uhľovodíkový plyn. Skôr opísaná kombinácia kvapalného paliva s plynným sa môže tiež realizovať použitím plynného paliva ako rozprašovacieho média na kvapalné palivo.The process described is not limited by the particular geometry of the reactor. It can in turn be adapted to different types of reactors and reactor sizes. The desired formation of germs in the combustion zone can be set by the skilled person by various measures. Possible variables affecting the optimization of seed formation when using oil as a fuel are the combustion air / oil ratio, the type of fuel atomizer used and the size of the oil droplets to be sprayed. As fuel atomizers, pressure atomizers (single-atomizers) can also be used, as well as two-component atomizers with internal or external mixing, and the atomizing medium used can be compressed air, water vapor, hydrogen, inert gas or also hydrocarbon gas. The above-described combination of liquid fuel and gaseous fuel can also be realized by using gaseous fuel as a liquid fuel atomizing medium.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude bližšie vysvetlený prostredníctvom príkladu uskutočnenia znázorneného na výkrese, na ktorom predstavuje:The invention will be explained in more detail by way of an example of embodiment shown in the drawing, in which:
obr. 1 Pozdĺžny rez reaktora použitého na prípravu sadzí podľa vynálezu obr. 2 Pomer tanJ/ tand^versus STSA-povrch pričom b znamená ASTM-sadze; * znamená inverzné sadze; A znamená Si-sadze; o znamená inverzné Si-sadze; aFig. 1 shows a longitudinal section through a reactor used for preparing carbon black according to the invention, FIG. 2 The ratio tan / tand versus STSA surface where b is ASTM carbon black; * means inverse carbon black; A is Si-carbon black; o is inverse Si-carbon black; and
... znamená medznú priamku inverzných Si-sadzí.... means the boundary line of inverse Si-carbon black.
-vPríklady uskutočnenia vynálezuExamples of the invention
Sadze podľa vynálezu boli prapravené v reaktore znázornenom na obrázku 1. Tento sadzový reaktor 1 sa skladá zo spaľovacej v ktorej sa vyrába horúci pyrolýzu sadzového oleja 13 prísunu prebytku vzdušného sa privádza axiálnou spaľovacej môže na komory odpadový plyn spaľovaním oleja kyslíka. Palivo palivovou Palivová rúrkou 3 zárodkami komory 2optimalizáciu posunovať v axiálnom smere.The carbon black according to the invention has been prepared in the reactor shown in Figure 1. This soot reactor 1 consists of a combustion plant in which hot soot oil pyrolysis 13 is produced; the excess air flow is fed through the axial combustion can to the waste gas chambers by combustion of oxygen oil. Fuel Fuel Pipeline 3 germ chamber 2 to optimize in the axial direction.
rúrka 3pipe 3
Prísun uskutočňuje spaľovacej prebieha preniknutíThe inflow is carried out by combustion penetration takes place
2, na za do sa tvorby sadzí indukovanej spaľovacieho vzduchu sa otvorem komory kónický zúženým na čelnej stene2, on and off the formation of soot-induced combustion air with a conical aperture tapered at the front wall
Spaľovacia komora 2 zúženémuCombustion chamber 2 tapered
2.Second
miestom 5 miestu 5. Po expanduje reakčná zmes do reakčnej komory 6. A, rôzne pozície na vstrekovanieAfter 5, the reaction mixture expands into the reaction chamber 6.A, various injection positions
B a C označujú sadzového oleja do horúceho procesného plynu prostredníctvom olejových rúrok 2· Olejové rúrky T_ vykazujú na svojich hlavách vhodné rozprašovacie trysky. Na každej vstrekovacej pozícii sú po obvode reaktora 2 rozmiestnené štyri injektory.B and C designate soot oil into the hot process gas by means of oil tubes 2. Oil tubes T have suitable spray nozzles on their heads. At each injection position, four injectors are disposed around the perimeter of reactor 2.
Na spôsob podľa vynálezu dôležité zóny spaľovacia zóna, reakčná zóna a zhášacia zónaFor the process according to the invention, the important zones are the combustion zone, the reaction zone and the quench zone
- sú charakterizované na obrázku 1 rímskymi číslicami I až III. Nie je možné ich od seba ostro oddeliť. Ich axiálne roztiahnutie závisí vždy od polohy palivovej rúrky 3,olejových rúrok 7 a rúrok 8 s quench vodou 15.- are characterized in figure 1 by the Roman numerals I to III. They cannot be sharply separated. Their axial expansion always depends on the position of the fuel pipe 3, the oil pipes 7 and the quench water pipes 15.
r «r «
-4fRozmery použitého reaktora 1 sú kThe dimensions of reactor 1 used are k
A: + 110 mmA: + 110mm
B: - 150 mmB: - 150mm
C: - 410 mmC: - 410mm
2: 2900 mm u merané pred vstupom do zúženého miesta (+: po vstupu, pred vstupom).2: 2900 mm u measured before entering the restricted area (+: after entering, before entering).
Všetky sadze pripravené v opísanom reaktore boli pred charakterizáciou a zapracovaním známym postupom perlované.All the carbon black prepared in the described reactor was pearled prior to characterization and incorporation in a known manner.
Na prípravu sadzí podľa vynálezu sa ako palivo 9 používal zemný plyn a sadzový olej 13 s obsahom uhlíka 91,4 % hmotn. a obsahom vodíkaNatural gas and carbon black oil 13 with a carbon content of 91.4% by weight were used as fuel 9 for the preparation of the carbon black according to the invention. and hydrogen content
6,1 % hmotn.6.1 wt.
Reakčné parametre na prípravu sadzí podlá vynálezu sú uvedené v tabúlke sadze Ri,R2 a R3 ako ajThe reaction parameters for the preparation of the carbon black according to the invention are shown in the carbon black table R 1, R 2 and R 3 as well as
1. Boli pripravené porovnávacie sadze1. Comparative carbon black was prepared
A4496. Pri príprave bol k sadziam primiešaný silikónový olej 14 ako zlúčenina obsahujúca kremík.A4496. In preparation, silicone oil 14 was added to the carbon black as a silicon-containing compound.
Na sadze podľa dávkovanie volené vynálezu R . až aby hotové tak,On the carbon black according to the dosage of the present invention R. to be done so
R3 bolo sadze obsahovali 5,6 % hmotn. kremíkaR3 was carbon black containing 5.6 wt. silicon
Tabuľka T.Table T.
Parametre reaktora na prípravu sadzíParameters of the carbon black reactor
injektora sadzového olejasoot oil injector
Merané pred vstupom do zúženého miesta. Saze R7 , Rz a A4496 sa dodatočne perlia. Sadze R sa perlia za sucha.Measured before entering the restricted area. Carbon black R 7 , R z and A4496 are additionally beaded. Carbon black R is dry beaded.
Analytické charakteristiky sadzi na pripravené sadze boli zistené podľa nasledujúcich noriem a sú uvedené v tabuľke 2:The analytical characteristics of the carbon black on the prepared carbon black were determined according to the following standards and are shown in Table 2:
Tabuľka 2:Table 2:
Analytické charakteristiky sadziAnalytical characteristics of carbon black
DBP 24M-DBP Si STSADBP 24M-DBP Si STSA
Sadze fml/100g] [ml/100g] [% hmotn] [rn/g]Carbon black fml / 100g] [ml / 100g] [wt%] [rn / g]
CTAB [rrf/h]CTAB [rrf / h]
Príklad použitiaExample of use
Sadze Rz R3 ako aj porovnávacie sadze N220 a A4496 boli použité na prípravu gumárskych zmesí. Pri gumárskych zmesiach boli okrem iného určené viskoelastické vlastnosti.R Carbon black from R 3 and the comparative carbon black N220 and A4496 were used in the preparation of rubber compositions. The viscoelastic properties of rubber compounds were determined.
Viskoelastické vlastnosti gumárskych zmesí stužených týmito sadzami boli stanovené podľa DIN 53513. Najmä boli zisťované stratové faktory tanS pri 0°C a pri 60° C. Použitá testovacia receptúra na gumárske zmesi je uvedené v tabuľke 3.The viscoelastic properties of the rubber compounds reinforced with these carbon blacks were determined according to DIN 53513. In particular, the loss factors tanS at 0 ° C and at 60 ° C were determined.
Tabuľka 3:Table 3:
Testovacia receptúra SSBR/BRTest formula SSBR / BR
silanové spojovacie činidlo Si 69 voliteľnýsilane coupling agent Si 69 optional
Pri SSBR kaučukovom komponente ide o roztok polymérizovaného SBR-kopolyméru s obsahom styrénu 25 % hmotn. a obsahom butadiénu 75 % hmotn. Obsah vinylov butadiénu obnáša 67 %. Kopolymér obsahujeThe SSBR rubber component is a polymerized SBR copolymer solution having a styrene content of 25 wt. and a butadiene content of 75 wt. The vinyl content of butadiene is 67%. The copolymer contains
37,5 phr oleja a predáva sa pod obchodným názvom Buna VSL 5025-1 firmou Bayer AG. Jeho Mooney-viskozita (ML 1+4/100'C) činí cca 50.37.5 phr of oil and sold under the trade name Buna VSL 5025-1 by Bayer AG. Its Mooney viscosity (ML 1 + 4/100 ° C) is about 50.
Pri BR kaučukovom komponente ide o cis 1,4polybutadien (Neodymtyp) s obsahom cis 1,4 aspoň 96 % hmotn., obsahom trans 1,42 % hmotn., obsahom 1,21 % hmotn. a Mooney-viskozitou 44+5. Tento komponent sa predáva pod obchodným názvom Buna CB 24 firmou Bayer AG.The BR rubber component is cis 1,4 polybutadiene (Neodymtype) having a cis content of at least 96% by weight, a trans content of 1.42% by weight, a content of 1.21% by weight. and Mooney viscosity 44 + 5. This component is sold under the trade name Buna CB 24 by Bayer AG.
Ako aromatický olej sa používa Naftolen © ZD, Chemmetall, Pri PPD-podielu testovacej receptúry ide o Vulkanox@4020 a pri CBS-podielu o Vulkacit@CZ, pri DPG o VulkacitOD a pri TMTD o Vulkacit® Thiuram,. všetky od firmy Bayer AG. Ako vosk sa používa protektor G35 firmy HB-Fuller GmbH. ZnO RS je oxid zinočnatý firmy Carl Ansperger GmbH a Co.The aromatic oil used is Naftolen (R) ZD, Chemmetall. The PPD content of the test formulation is Vulkanox (R) 4020 and the CBS content is Vulkacit (R). all from Bayer AG. The wax used is a G35 protector from HB-Fuller GmbH. ZnO RS is zinc oxide manufactured by Carl Ansperger GmbH and Co. KG.
Zapracovanie sadzí do gumárenskej zmesi sa uskutočňuje v troch stupňoch ako zodpovedá nasledujúcemu tabelárnemu prehľadu.The incorporation of the carbon black into the rubber mixture is carried out in three stages as in the following tabular overview.
Stupeň 1Stage 1
Zapracovanieincorporation
Postup miešania až 1 min až 3 min až 4 min minStirring procedure up to 1 min to 3 min to 4 min min
Buna VSL 5025-1 + Buna CB 24 % sadze + ZnO RS + kyselina stearová + Naftolen ® ZD + pripadne Si 69® sadze, Vulkano?4020 + protektor G35 čistenie až 6 min miešanie a vychádzanieBuna VSL 5025-1 + Buna CB 24% carbon black + ZnO RS + stearic acid + Naftolen ® ZD + Si 69® carbon black, Vulcan 4020 + protector G35 cleaning up to 6 min.
Stupeň 2Stage 2
Zapracovanie miešací agregát stupeň plnenia prietoková teplota Postup miešania 0 až 2 min 2 až 5 min min ako pre stupeň 1 až naIncorporation Mixing unit Filling level Flow temperature Stirring procedure 0 to 2 min 2 to 5 min min as for stage 1 up to
0,71 °C prerušiť batch stupne 1 udržať batch teplotu 160°C menením počtu otáčok vychádzanie batch teplota 160 °C skladovanie 4 h/RT0.71 ° C interrupt batch stages 1 maintain batch temperature 160 ° C by varying the speed of the exit batch temperature 160 ° C storage 4 h / RT
Pripojené stanovenie gumárskych technologických vlastností, to je Shoreovej tvrdosti, hodnoty napätia M100 a M300, rebound pri 0 a 60 ° C ako aj stratového faktora tan pri 0*0 a pri 60 °C a dynamického modulu rozťažnosti /E*/ pri 0 °C, sa uskutočňujú podľa uvedených noriem. Podmienky merania na viskoelastické vlastnosti sú zhrnuté v tabuľke 4.Attached determination of rubber technological properties, ie Shore hardness, voltage values M100 and M300, rebound at 0 and 60 ° C as well as the loss factor tan at 0 * 0 and at 60 ° C and the dynamic modulus of expansion / E * / at 0 ° C are carried out according to the above standards. The measurement conditions for viscoelastic properties are summarized in Table 4.
r t r · r e ·r t r · r e ·
Tabuľka 4:Table 4:
Stanovenie viskoelastických vlastností podľa DIN 53513 vulkanizácia skúšobných teliesok teplota vulkanizácieDetermination of viscoelastic properties according to DIN 53513 vulcanization of test specimens vulcanization temperature
Doba vulkanizácieVulcanization time
Forma skúšobných teliesok tvar dĺžka priemer početForm test pieces shape length diameter number
Skúšobný strojTesting machine
Typ/výrobcaType / manufacturer
Druh zaťaženiaType of load
Stredná silová amplitúda Dynamická silová amplitúda Skúšobná frekvencia Skúšobný priebehMean force amplitude Dynamic force amplitude Test frequency Test run
165 °C165 [deg.] C
T+ 5 min (T: DIN 53529) « fď valcovitý mm mmT + 5 min (T: DIN 53529) «fd cylindrical mm mm
830/MTS roztiahnutie830 / MTS stretching
N + 25 NN + 25 N
Hz min temperovať, potom dynamické zaťaženie pri 16 Hz po dobu 2 min a následné meranieHz min, then dynamic load at 16 Hz for 2 min and subsequent measurement
Na piatich skúšobných telieskach bola použitá vždy hodnota mediánu merania.The median value was always used on five test pieces.
Výsledky gumárskych technologických skúmaní sú vypísané v tabuľke 5. Oproti porovnávacím sadziam požičiavajú sadze podľa vynálezu gumárskym zmesian zmenšený stratový faktor pri 60°C a zvýšený stratový faktor pri 0°C bez spájacieho činidla. Pridaním Si69@ sa môže stratový faktor pri 60 *C ďalej znížiť. Od pneumatík, ktoré sa pripravujú z gumárskych zmesí tohto druhu, sa teda očakáva zlepšené chovanie pri sklze za mokra pri súčasnom zmenšení valivého odporu.The results of the rubber technology examinations are shown in Table 5. Compared to the comparative carbon blacks, the carbon blacks of the present invention lend a reduced loss factor at 60 ° C and an increased loss factor at 0 ° C without a binder to the rubber blend. Addition of Si69® can further reduce the loss factor at 60 ° C. Thus, tires prepared from rubber compounds of this kind are expected to have improved wet slip behavior while reducing rolling resistance.
Za sucha perlené sadze R vedú na ďalší pokles tan pri 60 °C oproti za mokra perleným sadziam R.Dry carbon black R leads to a further decrease in tan at 60 ° C compared to wet carbon black R.
Výhodné chovanie sadzí podľa vynálezu ukazuje grafické znázornenie na obrázku 2.The preferred behavior of the carbon black according to the invention is shown in Figure 2.
Na obrázku 2 je na tieto sadze vynesený ich pomer taní0 / tanc£oversus STSA - povrch. Obidvoje sadze podľa vynálezu ukazujú pri rovnakom STSA - povrchu výrazne väčší pomer tan , teda strmší teplotný profil stratového faktora.Figure 2 shows these carbon blacks refused their relationship Tania 0 / dances £ o versus STSA - surface. Both carbon blacks according to the invention show a significantly higher tan ratio, i.e. a steeper temperature profile of the loss factor, for the same STSA surface.
Oblasť sadzí podľa vynálezu sa dá jasne rozlíšiť od konvenčných sadzí. Leží na obrázku 2 nad znázornenou medznou priamkou, ktorá je daná výpočtom tanJ / tan/ = 3,37 - 0.0068.STSA.The soot area according to the invention can be clearly distinguished from conventional soot. It lies in Figure 2 above the cut-off line, which is given by the calculation tanJ / tan / = 3.37 - 0.0068.STSA.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19840663A DE19840663A1 (en) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | soot |
| PCT/EP1999/006365 WO2000014162A1 (en) | 1998-09-05 | 1999-08-28 | Carbon black, method for producing carbon black and use of the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK2522001A3 true SK2522001A3 (en) | 2002-03-05 |
Family
ID=7880005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK252-2001A SK2522001A3 (en) | 1998-09-05 | 1999-08-28 | Carbon black, method for producing carbon black and use of the same |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1109866B1 (en) |
| JP (1) | JP4452407B2 (en) |
| KR (1) | KR100583551B1 (en) |
| CN (1) | CN1210352C (en) |
| AT (1) | ATE225832T1 (en) |
| AU (1) | AU5742799A (en) |
| BR (1) | BR9914483B1 (en) |
| CA (1) | CA2342928C (en) |
| CZ (1) | CZ301448B6 (en) |
| DE (2) | DE19840663A1 (en) |
| EG (1) | EG22239A (en) |
| ES (1) | ES2185398T3 (en) |
| HU (1) | HUP0103961A3 (en) |
| ID (1) | ID29878A (en) |
| PL (1) | PL198902B1 (en) |
| PT (1) | PT1109866E (en) |
| SK (1) | SK2522001A3 (en) |
| TR (1) | TR200100599T2 (en) |
| WO (1) | WO2000014162A1 (en) |
| ZA (1) | ZA200100808B (en) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069237A (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | Bridgestone Corp | Rubber composition |
| US20040071626A1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-04-15 | Smith Thomas Dale | Reactor and method to produce a wide range of carbon blacks |
| JP4602654B2 (en) * | 2003-08-29 | 2010-12-22 | 株式会社フルヤ金属 | Thin film layer forming elastomer molding |
| JP4780941B2 (en) * | 2004-08-03 | 2011-09-28 | 富士化学株式会社 | Method for producing silica-treated carbon black, carbon black obtained by the method, and rubber composition containing the same |
| JP4909517B2 (en) * | 2005-02-03 | 2012-04-04 | 株式会社ブリヂストン | Rubber composition for tire |
| AR068839A1 (en) * | 2007-10-09 | 2009-12-09 | Cbp Carbon Ind Inc | PROCESOPARA CLASSIFY PARTICLES IN PIROLIZED CARBON |
| MX2010005125A (en) | 2007-11-07 | 2010-10-20 | Cbp Carbon Ind Inc | Asphalt composition using pyrolysed carbonaceous materials. |
| RU2512349C2 (en) * | 2008-10-01 | 2014-04-10 | Бриджстоун Корпорейшн | Rubber mix and air tire made therewith |
| DE102009027043B4 (en) * | 2009-06-19 | 2019-05-09 | Evonik Carbon Black Gmbh | Process for producing carbon black |
| BR112012013471A2 (en) * | 2009-12-03 | 2018-04-03 | Michelin & Cie | filler mixture for rubber formulations |
| CA2788081C (en) | 2010-02-19 | 2018-09-04 | Serguei Nester | Method for carbon black production using preheated feedstock and apparatus for same |
| JP2012077133A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Rubber composition and pneumatic tire |
| FR2995559B1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-09-05 | Michelin & Cie | TIRE WITH TREAD COMPRISING A THERMOPLASTIC ELASTOMER AND CARBON BLACK |
| HU230948B1 (en) | 2013-03-15 | 2019-05-28 | Cabot Corporation | A method for producing carbon black using an extender fluid |
| CN103613959B (en) * | 2013-12-12 | 2015-10-21 | 云南大为制焦有限公司 | Black reactor |
| JP6959861B2 (en) * | 2014-08-29 | 2021-11-05 | オリオン エンジニアード カーボンズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | The process of controlling the porosity of carbon black |
| DE102016201801A1 (en) * | 2015-11-21 | 2017-05-24 | Suncoal Industries Gmbh | Particulate carbon material producible from renewable raw materials and process for its preparation |
| US11459428B2 (en) | 2017-12-26 | 2022-10-04 | Toyo Tire Corporation | Method for producing rubber wet masterbatch and method for producing rubber composition |
| EP3894483A4 (en) * | 2018-12-14 | 2022-09-21 | Ray W. Chrisman | Carbon black from biomass |
| PL3757172T3 (en) * | 2019-06-25 | 2023-12-04 | Orion Engineered Carbons Gmbh | A process for producing carbon black and related furnace reactor |
| CN111690272B (en) * | 2020-06-18 | 2021-08-17 | 浙江工业大学 | Method for improving specific surface area of rubber pyrolysis carbon black by using simulated flue gas |
| CN113402905A (en) * | 2021-06-28 | 2021-09-17 | 青岛黑猫新材料研究院有限公司 | High-porosity carbon black, preparation method and preparation device thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MY121960A (en) * | 1995-05-22 | 2006-03-31 | Cabot Corp | Elastomeric compounds incorporating silicon-treated carbon blacks |
| DE19521565A1 (en) * | 1995-06-19 | 1997-01-16 | Degussa | Improved Furnaceruße and process for their preparation |
| DE19613796A1 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-09 | Degussa | Carbon black and process for its preparation |
-
1998
- 1998-09-05 DE DE19840663A patent/DE19840663A1/en not_active Ceased
-
1999
- 1999-08-28 AT AT99944554T patent/ATE225832T1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-08-28 JP JP2000568914A patent/JP4452407B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-28 PT PT99944554T patent/PT1109866E/en unknown
- 1999-08-28 CZ CZ20010642A patent/CZ301448B6/en not_active IP Right Cessation
- 1999-08-28 CA CA002342928A patent/CA2342928C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-28 CN CNB998106224A patent/CN1210352C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-28 SK SK252-2001A patent/SK2522001A3/en unknown
- 1999-08-28 PL PL346421A patent/PL198902B1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-08-28 BR BRPI9914483-2A patent/BR9914483B1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-08-28 DE DE59903057T patent/DE59903057D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-28 HU HU0103961A patent/HUP0103961A3/en unknown
- 1999-08-28 TR TR2001/00599T patent/TR200100599T2/en unknown
- 1999-08-28 ID IDW20010764A patent/ID29878A/en unknown
- 1999-08-28 WO PCT/EP1999/006365 patent/WO2000014162A1/en active IP Right Grant
- 1999-08-28 EP EP99944554A patent/EP1109866B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-28 AU AU57427/99A patent/AU5742799A/en not_active Abandoned
- 1999-08-28 ES ES99944554T patent/ES2185398T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-28 KR KR1020017002878A patent/KR100583551B1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-09-02 EG EG109999A patent/EG22239A/en active
-
2001
- 2001-01-29 ZA ZA200100808A patent/ZA200100808B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL346421A1 (en) | 2002-02-11 |
| PL198902B1 (en) | 2008-07-31 |
| DE59903057D1 (en) | 2002-11-14 |
| ES2185398T3 (en) | 2003-04-16 |
| CN1210352C (en) | 2005-07-13 |
| HUP0103961A2 (en) | 2002-02-28 |
| BR9914483A (en) | 2001-10-30 |
| ATE225832T1 (en) | 2002-10-15 |
| EP1109866B1 (en) | 2002-10-09 |
| ID29878A (en) | 2001-10-18 |
| JP2002524602A (en) | 2002-08-06 |
| CZ301448B6 (en) | 2010-03-03 |
| AU5742799A (en) | 2000-03-27 |
| CZ2001642A3 (en) | 2001-06-13 |
| KR20010079746A (en) | 2001-08-22 |
| JP4452407B2 (en) | 2010-04-21 |
| CA2342928A1 (en) | 2000-03-16 |
| TR200100599T2 (en) | 2001-07-23 |
| HUP0103961A3 (en) | 2003-05-28 |
| PT1109866E (en) | 2003-02-28 |
| ZA200100808B (en) | 2002-05-07 |
| EP1109866A1 (en) | 2001-06-27 |
| CA2342928C (en) | 2008-05-06 |
| WO2000014162A1 (en) | 2000-03-16 |
| KR100583551B1 (en) | 2006-05-26 |
| DE19840663A1 (en) | 2000-03-09 |
| CN1317037A (en) | 2001-10-10 |
| BR9914483B1 (en) | 2009-05-05 |
| EG22239A (en) | 2002-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3938415B2 (en) | Carbon black, process for producing the same, and rubber compound for tires containing the carbon black | |
| SK2522001A3 (en) | Carbon black, method for producing carbon black and use of the same | |
| US6391274B1 (en) | Carbon black | |
| KR101861360B1 (en) | Carbon black, method for the production thereof, and use thereof | |
| JP6936211B2 (en) | A method for obtaining a carbon black composition, and a furnace reactor used in this method. | |
| KR101460394B1 (en) | Black, Method for the Production Thereof and Use Thereof | |
| CZ302574B6 (en) | Carbon black, process of its preparation, use and rubber mixtures | |
| AU756346B2 (en) | Improved inversion carbon blacks and method for their manufacture | |
| US6248808B1 (en) | Process for preparing surface-treated carbon black and rubber composition | |
| JPH05222245A (en) | Rubber composition | |
| JP3635856B2 (en) | Method for producing surface-treated carbon black, and rubber composition | |
| JP3551691B2 (en) | Method for producing surface-treated carbon black, and rubber composition | |
| JP2012136711A (en) | Furnace carbon black, preparation method thereof, and tire comprising the carbon black | |
| JP2003292822A (en) | Carbon black and rubber composition | |
| JPH1030065A (en) | Production of carbon black and rubber composition | |
| KR100494216B1 (en) | Process for preparing surface-treated carbon black and rubber composition | |
| MXPA01002038A (en) | Carbon black, method for producing carbon black and use of the same | |
| JPH10306231A (en) | Carbon black and rubber composition |