Spôsob výroby plneného kaučukového prášku a použitie tohto prášku

Číslo patentu: 287903

Dátum: 16.02.2012

Autori: Görl Udo, Stober Reinhard, Lauer Hartmut, Ernst Uwe

Je ešte 1 strana.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob výroby kaučukového prášku obsahujúceho s kaučukovou matricou pevne spojené plnivo, modifikované organokremičitou zlúčeninou pridaním kyseliny na vyvolanie zrážania z vodnej zmesi, ktorá obsahuje plnivo vo forme suspenzie, vo vode rozpustnú soľ kovu skupiny IIa, IIb, IIIa alebo VIII periodickej sústavy prvkov a kaučukový latex alebo vodnú emulziu kaučukového roztoku, pričom => 50 % hmotnosti jemnozrnného plniva, ktoré bolo aspoň do určitej miery modifikované na svojom povrchu organokremičitou zlúčeninou, sa zmieša s 0,1 až 6,5 hmotnostného dielu uvedenej vo vode rozpustnej soli na 100 hmotnostných dielov kaučuku a s kaučukovým latexom alebo s vodnou emulziou kaučukového roztoku, pH zmesi sa v prvom stupni zníži na hodnotu v rozmedzí od 5,5 do 4,4, pridá sa zvyšok jemnozrnného, prípadne rovnako modifikovaného bieleho plniva alebo prípadne zvyšok čierneho plniva vo forme suspenzie a pH sa v druhom stupni zníži na hodnotu asi 3,2, takže sa kaučuk prítomný v zmesi úplne vyzráža spoločne s plnivom. Opísané je tiež použitie takto vyrobeného kaučukového prášku na výrobu vulkanizovateľných kaučukových zmesí.

Text

Pozerať všetko

Predložený vynález sa týka spôsobu výroby plneného kaučukovćho prášku obsahujúceho s kaučukovou matrícou pevne spojené plnivo, modifikované organokremičitou zlúčeninou a použitia tohto plneného kaučukového prášku.O cieli a účele použitia práškových kaučukov a o možných spôsoboch ich výroby bol vydaný celý rad publikácií.Vysvetlenie záujmu o práškové kaučuky vyplýva nepochybne zo spracovateľskej techniky gumárenskćho priemyslu. Tam sa vyrábajú kaučukové zmesi za vynaloženia vysokých nákladov na čas, energiu a personál. Hlavným dôvodom toho je to, že surovina kaučuk je vo forme balíkov.Rozdrvenie balíkov, dôkladné premiešanie s plnivami, zmákčovadlami na báze minerálnych olejov a s vulkanizačnými pomocnými prostriedkami sa uskutočňuje na valcoch alebo v miesičoch vo viacerých stupňoch spôsobu. Medzi stupňami sa zmes všeobecne skladuje. Za miesičmi alebo valcami je zaradený výtlačovací lis - peletizačné zariadenie alebo vytlačovací lís - navíj acie zariadenie.Z problémov tejto veľmi nákladnej spracovateľskej techniky kaučuku môže vyviesť len celkom nová spracovateľská technológia.Preto sa už dlho diskutuje o použití sypkých práškových kaučukov, pretože tým sa umožní, že sa kaučukové zmesi môžu spracovávať jednoducho a rýchlo ako termoplastické práškové plasty.Z DE-PS 2822 148 je známy spôsob výroby práškového kaučuku obsahujúceho plnivo.Podľa tohto patentovćho spisu sa ku kaučukovému latexu, roztoku kaučuku alebo vodnej emulzii kaučuku pridáva vodná emulzia plniva a vyzráža sa požadovaný práškový kaučuk. Aby sa vyhlo obsahom plnív, získaným podľa tohto spôsobu, závislým od veľkosti zma, prihlásili sa varianty, ktoré patria k doterajšiemu stavu techniky ako DE-PS 3723 213 a DE-PS 3723 214.Podľa DE-PS 3723213 sa pri dvojstupňovom spôsobe integruje najskôr mnoütvo z 50 plniva do častíc práškového kaučuku. V druhom kroku sa zvyšok plniva natiahne na takzvané kaučukové základné zrno.Na to je možné hľadieť ako na jeden variant práškovania, pretože medzi plnivom a kaučukom nevzniká žiadna väzba.Ako ale konštatuje E. T. Italiaander (Vortrag 15 l, Technische Tagung der Rubber Div. der ACS, Anaheim, Kalifomia, 6. až 9. máj 1997 (GAK 6/1997 (50) 456 - 464), že nehľadiac na veľkú budúcnosť, ktorá bola predpovedaná v Delphi-Report (Delphi Report Künftige Herstellverfahren in der Gummiindustrie, Rubber Joumal, zv. 154, č. ll, 20 - 34 (1972 práškovému a granulovanému kaučuku, a početným pokusom, ktoré boli uskutočňované významnými výrobcami polymérov od polovice sedemdesiatych rokov až do začiatku osemdesiatych rokov na účely výroby práškových NBR, SBR-sadzových predzmesí a granulovaného NR,zostala štandardná dodávateľská forma polymérov balíkov kaučuku zachovaná.Nedostatok známych spôsobov spočíva jednak v tom, že na nastavenie priemeru veľkosti zma častíc plniva 10 m, ktorý sa pokladá za nutný pre kvalitu konečného produktu, je potrebné mletie.Toto mletie vyžaduje ale nielen vysoké náklady na energiu, ale spôsobuje aj poškodenie štruktúry plniva,ktorá vedľa aktívneho povrchu predstavuje dôležitú charakteristickú veličinu pre účinnosť pri použití gumy.Po druhé trpí manipulácia s produktmi podľa stavu techniky tým, že sa častice pri skladovaní navzájom zlepujú.Úlohou vynálezu je preto dať k dispozícii práškový kaučuk obsahujúci plnivo, s ktorým sa dá ľahko manipulovať, a taktiež spôsob jeho výroby.Podstata vynálezu Predmetom vynálezu je spôsob výroby plneného kaučukového prášku, obsahujúceho s kaučukovou mat ricou pevne spojené plnivo, modifikované organokremičitou zlúčeninou všeobecného vzorca (I), (II) alebo. R a R znamenajú rozvetvenú alebo nerozvetvenú alkylovú skupinu obsahujúcu 1 až 4 uhlíkové atómy alebofenylovú skupinu, pričom R a R môžu byť rovnaké alebo odlišné, R znamená rozvetvenú alebo nerozvetvenú C 1-C 4-alkylovú skupinu alebo Cl-Cľalkoxyskupinu, n znamená 0, 1 alebo 2, Alk znamená dvojvalenčnú priamu alebo rozvetvenú uhlíkovú skupinu obsahujúcu l až 6 uhlíkových atómov, m znamená 0 alebo l, Ar znamená arylénovú skupinu obsahujúcu 6 až 12 uhlíkových atómov, p znamená 0 alebo l s výhradou, že p a n súčasne neznamenajú 0, X znamená číslo od 2 do 8.Alkenyl znamená monovalenčnú, priamu alebo rozvetvenú, nenasýtenú uhľovodíkovú skupinu obsahujúcu 2 až 20 uhlíkových atómov,alebo plnivo modifikované bis(trialkoxysilylpropybtetrasulfánom alebo bis(trialkoxysilylpropyndisulfánom,pridaním kyseliny na vyvolanie zrážania z vodnej zmesi, ktorá obsahuje plnivo vo forme suspenzie, vo vode rozpustnú soľ kovu skupiny IIa, IIb, IIIa alebo VIII periodickej sústavy prvkov a kaučukový latex alebo vodnú emulziu kaučukového roztoku, ktorého podstata spočíva v tom, že 50 hmotnosti jemnozrnného plniva, ktoré bolo aspoň do určitej miery modifikované na svojom povrchu organokremíčitou zlúčeninou všeobecného vzorca (I), (II) alebo (III), sa zmieša s 0,1 až 6,5 hmotnostného dielu uvedenej vo vode rozpustnej(I), (Il) alebo (III), sa zmieša s 0,1 až 6,5 hmotnostného dielu uvedenej vo vode rozpustnej soli na 100 hmotnostných dielov kaučuku a s kaučukovým latexom alebo s vodnou emulziou kaučukového roztoku, pH zmesi sa V prvom stupni zníži na hodnotu v rozmedzí od 5,5 do 4,4, pridá sa zvyšok jemnozmného prípadne rovnako modifikovaného bieleho plniva alebo prípadne zvyšok čierneho plniva vo forme suspenzie a pH sa v druhom stupni zníži na hodnotu asi 3,2, takže sa kaučuk prítomný V zmesi úplne vyzráža spoločne s plnivom.Výhodne plnený kaučukový prášok obsahuje 20 až 250 hmotnostných dielov moditikovaného a nemodifikovaného plniva na 100 hmotnostných dielov kaučuku.Výhodne plnený kaučukový prášok obsahuje ako plnivo 5 až 200 hmotnostných dielov zrážanej siliky modiñkovanej organokremičitou zlúčeninou na 100 hmotnostných dielov kaučuku.Výhodne plnený kaučukový prášok obsahuje ako plnivo 20 až 250 hmotnostných dielov organokremičitou zlúčeninou modifikovaných alebo nemodiñkovaných sadzí na 100 hmotnostných dielov kaučuku.Výhodne plnený kaučukový prášok obsahuje ako plnivo celkom 5 až 250 hmotnostných dielov modifikovanej siliky, sadzí a nemodiñkovanej siliky na 100 lunomostných dielov kaučuku.Výhodne je podiel použitého plniva z 80 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov kaučuku, pričom l až 10 hmotnostných dielov z tohto množstva sa pridá ako zvyšok v druhom stupni, alebo je výhodný podiel použitého plniva 80 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov kaučuku, pričom 10 až 20 hmotnostných dielov z tohto množstva sa pridá ako zvyšok V druhom stupni.Výhodné sadze majú strednú veľkosť od 1 do 9 m. Silika sa výhodne používa vo fonne tiltračného koláča premytého až do neprítomnosti solí.Obvyklé spracovateľské prísady alebo iné obvykle Vulkanizačné prísady sa prednostne pridávajú v priebehu zrážania kaučukového prášku.Výhodne sa ako vo vode rozpustná sol použije siran hlinitý.Operácie sa prednostne uskutočňujú v prítomnosti kremičitanu alkalického kovu, pričom výhodne sa až 15 hmotnostných dielov SiO 2 na 100 hmotnostných dielov kaučuku pridá vo forme roztoku kremičitanu alkalického kovu.Výhodne sa pri príprave kaučukového prášku s obsahom plniva 2 100 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov pred rozdelením fáz zníži pH na hodnotu 2,5.Predmetom vynálezu je tiež použitie práškového plneného kaučukového prášku defmovaného skôr na výrobu vulkanizovateľných kaučukových zmesi.Prášky podľa vynálezu majú užšie a k menším veľkostiam častíc posunuté spektrum, v porovnaní s tým,ktoré vyplýva zo známeho stavu techniky (Kautschuk Gummi Kunststoffe 7, 28 (1975) 397 - 402). Táto okolnosť uľahčuje spracovanie prášku. Na základe spôsobu výroby nevzniká ani v jednotlivých časticiach žiadny podiel plniva, ktorý by bol závislý od veľkosti zrna.Práškové kaučuky obsahujú 20 až 250 dsk (phr) a najmä 50 až 100 dsk plniva (dsk diely na sto dielov kaučuku (phr parts per hundred parts of rubber, z ktorého aspoň časť bola modifikované na povrchu použitím organokremičitých zlúčenín vzorca (l), známych v oblasti kaučuku.Vhodnými typmi kaučukov sa ukázali nasledujúce druhy, jednotlivé alebo vo vzájomnej zmesi prírodný kaučuk, emulzia SBR s podielom styrénu 10 až 50 , butylakxylonitrilový kaučuk, butylkaučuky, terpolyméry etylénu, propylénu (EPM) a nekonjugované diény (EPDM), butadiénové kaučuky, SBR, vyrobené polymerizáciou v roztoku, s obsahmi styrénu 10 až 25 , ako i obsahmi l,2-vinylových zložiek 20 až 55 a izoprénové kaučuky, najmä 3,4-polyizoprén.Okrem uvedených kaučukov prichádzajú do úvahy nasledujúce elastoméry, jednotlivé alebo v zmesikarboxylove kaučuky, epoxidové kaučuky, trans-polypentenamér, halogenované butylkaučuky, kaučuky z Z-chlórbutadiénu, etylén-vinylacetátové kopolyméry, epichlórhydriny, prípadne i chemicky modiñkovaný prírodný kaučuk, ako napríklad epoxidované typy.Ako plnivá sa všeobecne prídavne používajú sadze známe zo spracovania kaučuku a biele plnivá syntetickej povahy, ako napriklad vyzrážané kremičité kyseliny alebo prírodné plnivá, ako napríklad kremičitá krieda, í 1 y(clays) atď.Obzvlášť vhodné sú sadze, ktoré sa všeobecne pri spracovaní kaučuku používajú.K nim patria retortové sadze, Žplynové sadze a lampove sadze so súčiniteľom absorpcie jódu 5 až 1000 mZ/g, číslom CTAB 15 až 600 m /g, absorpcíou DBP 30 až 400 ml/IOO g a číslom 24 M 4 DBP S 0 až 370 ml/IOO g v množstve 5 až 250 dielov, najmä 20 až 150 dielov na 100 dielov kaučuku, najmä 40 až 100 dielov.Vhodné sú aj zo sektora kaučuku známe vyzrážané kremičité kyseliny.Tieto majú všeobecne NrPOVYCh stanovený podľa známej metódy BET 35 až 700 mz/g, povrch CTAB 30 až 500 mZ/g, číslo DBP 150 až 400 ml/IOO g.Produkt podľa vynálezu obsahuje tieto kremičité kyseliny V množstve 5 až 250 dielov, najmä 20 až 100 dielov vzhľadom na 100 dielov kaučuku.Ak ide o biele prírodné plnivo, ako íly (clays) alebo kremičité kriedy s Nz-povrchom 2 až 35 mZ/g, potom sa tieto používajú v množstve 5 až 350 dielov vzhľadom na 100 dielov kaučuku.Vhodné sú i kaučukové prášky obsahujúce plnivá, ktoré obsahujú kremičité kyseliny zmiešané so sadzami.Nemodifikované plnivá uvedeného druhu sú V tu nárokovaných kaučukových zmesiach obsiahnuté len dophikovo k plnivám modifikovaným podľa vynálezu. Podiel nemodifikovaných plniv závisí od špeciálne vyrábaných zmesi. V každom prípade celkové množstvo plniva je 20 až 250 dsk. Toto sa všeobecne skladá z 30 až 100 , prednostne 60 až 100 z modifikovaných plniv kyseliny kremičitej a/alebo prípadne sadzí. Na modifikáciu povrchov sa používajú všeobecne organokremičité zlúčeniny všeobecného vzorcaB znamená -SCN, -SH, -Cl, -NHZ (keď q 1) alebo -Sx- (keď q 2) , R a R znamená rozvetvenú alebo nerozvetvenú alkyskupinu s 1 až 4 atómami uhlíka, fenylový zvyšok, pričom všetky zvyšky R a R 1 môžu mať rovnaký alebo odlišný význam, prednostne znamenajú alkylskupinuR znamená. rozvetvený alebo nerozvetvený C 1-C 4-alky 1, rozvetvenú alebo nerozvetvenú Cl-CralkoxyskuplnuAlk znamená dvojmocný priamy alebo rozvetvený uhlíkový zvyšok s l až 6 atómami uhlíka, m znamená 0 alebo 1Ar mamená arylénový zvyšok so 6 až 12 atómami uhlíkax znamená číslo 2 až 8, alkyl znamená jednomocný priamy alebo rozvetvený nenasýtený uhľovodíkový zvyšok s l až 20 atómami uhlíka, prednostne 2 až 8 atómami uhlíka, alkenyl znamena jednomocný priamy alebo rozvetvený nenasýtený uhľovodikový zvyšok s 2 až 20 atómami uhlíka, prednostne 2 až 8 atómami uhlíka.Príkladmi prednostne používaných organosilánov sú napríklad podľa BE-PS 787 691 vyrobiteľne bis(trialkoxysilylalkyboligosulñdy, ako napriklad bis(trimetoxy-, trietoxy-, -trimetoxyetoxy-, -tripropoxy-, -tributoxy-, -triizopropoxy- a triizobutoxy-silylmetyl)oligosulñdy, a to najmä di-, tri-, tetra-, penta-, hexasulñdy atď., ďalej bis(2-trimetoxy-, -trietoxy-, -trimetoxyetoxy-, -tripropoxy- a -tri-n- a -izobutoxyetyDoligosulñdy,a to najmä di-, tri-, tetra-, penta-, hexasulñdy atď., ďalej bis(3-trimetoxy-, -trietoxy-, -trimetoxyetoxy-, -tripropoxy-, tri-n-butoxy- a triizobutoxysilyl-propyl)- oligosulfidy, a to zase di-, tri-, tetrasulñdy atď. až oktasulñdy, ďalej príslušné bis(3-trialkoxysilylizobutyD- oligosulñdy, príslušné bis(4-trialkoxysilylbutyl)oligosulñdy. Z týchto zvolených, relatívne jednoducho vystavaných organosilanov všeobecného vzorca (I) sú zasa prednostné bis(3-trimetoxy-, -trietoxy- a tripropoxysilylpropyD-oligosulñdy, a to di-, tri-, tetra- a pentasulfidy, najmä trietoxyzlúčeniny s 2, 3 alebo 4 atómami síry a ich zmesí. Alk znamená vo všeobecnom vzorci (I) dvojmocný priamy alebo rozvetvený uhľovodikový zvyšok, najmä nasýtený alkylénový zvyšok s priamym uhlíkovým reťazcom s 1 až 4 atómami uhlíka.Špeciálne vhodné sú aj silány s nasledujúcim štruktúmym vzorcomAko povrchovo aktívne látky sa používajú prípadne prednostne neiónogénne, katiónové a aniónové tenzidy. lch koncentrácia v suspenzii je 0,5 až 15 hmotn., prednostne 0,5 až 5 hmotn. vzhľadom na množstvo plniva.Príkladmi takých tenzidov sú alkylfenolpolyglykolétery, alkylpolyglykolétery, polyglykoly, alkyltrimetylamóniové soli, dialkyldimetylamóniové soli, alkylbenzyltrimetylamóniove soli, alkylbenzénsulfonáty, alkylhydrogénsulfáty, alkylsulfáty.Týmto spôsobom sa môže celkové množstvo organokremičitých zlúčenín, potrebné na výrobu výhodných kaučukových zmesí a vulkanizátov, zapracovať s modifikovaným plnivom. Sú však uskutočniteľné aj spôsoby, pri ktorých sa jedna časť organokremičitých zlúčenín vnesie týmto spôsobom a druhá časť sa pridá do kaučukovej zmesi ako obvykle.Takto modifikované plnivá. sa opisujú napríklad v EP-B 0442 143, EP-B 0177 674 a najmä vo forme granulátov v EP-A 0795 579 (biele plnivo), prípadne v EP-B 0519 188 (sadze).Ako vhodné sa osvedčilí najmä bis(alkoxysiIyIaIkyD-olígosulfány typu bis(trialkoxysily 1 propy 1)tetrasu 1 fán a -disulfán.Modiñkované plnivá, známe z uvedených prihlášok, prípadne patentov, prípadne tam uvedene organokremičité zlúčeniny sa doslova preberajú ako súčasť nárokovaných kompozícii do predloženej prihlášky.Kaučukové prášky podľa vynálezu obsahujú okrem už uvedených plnív prípadne i známe pomocné prostriedky na spracovanie a Vulkanizačné pomocné prostriedky, ako napríklad oxid zinočnatý, stearát zinočnatý, kyselinu stearovú, polyalkoholy, polyamíny, zmäkčovadlá, prostriedky na ochranu proti starnutiu, teplu,svetlu alebo kyslíku a ozónu, stužujúce živice, ohňovzdomé prostriedky, ako napríklad Al(OH)3 a Mg(OH)z,pigmenty, rôzne sieťovacie prostriedky a prípadne síru v koncentráciách obvyklých V gumárenskej technológu.Kaučukovć prášky podľa vynálezu sa v porezovej schéme odlišujú od produktov známych zo stavu techniky.V závislosti od stupňa plnenia sú do povrchu viazané častice plniva tak, aby nedošlo k zlepeniu častíc ani pod tlakom, ked napríklad na sebe leží viac vriec.Táto inertizácia povrchu sa nedá zameniť so známym práškovaním lepivých práškov s plnivami. Tieto len povrchovo lipnúce plnivá sa pri mechanickom namáhaní, napríklad v dopravných zariadeniach alebo pri stláčaní, rýchlo odlučujú. K zlepovaniu alebo hrudkovaniu jemnozmného prášku, ktorému sa má zabrániť,dochádza potom napriek práškovaniu. Na rozdiel od lepivých častíc povrchovo potiahnutých podľa známeho stavu techniky plnivami, ako prostriedkami napomáhajúcimi sypkosti, ide podľa vynálezu o inkorporáciu častíc plniva do povrchu V priebehu procesu zrážania na výrobu práškového kaučuku. V závislosti od stupňa naplnenia jedným alebo niekoľkými uvedenými plnivami sa nastaví zmysluplné rozdelenie medzi vnútrajškom častíc a s týmto spoj enou vonkajšou okrajovou oblasťou.V produkte s vysokým stupňom plnenia (z 80 dielov plniva na sto dielov kaučuku) je vo vonkajšej oblasti zrna viazaný prednostne len 1 až l 0 dielov tohto množstva plniva.Ak práškový kaučuk obsahuje však celkom 80 dielov plniva na sto dielov kaučuku, je z toho prednosme 10 až 20 dielov viazaných vo vonkajšej oblasti zma (okrajovej oblasti), to znamená, nelipnúcich menej v dôsledku menej účinných adhéznych sil.Medzi týmito podielmi sa všeobecne pohybujú rozdelenia plniva vnútri častíc a V takzvanej okrajovej oblasti.Čím vyšší je celkový obsah plniva, tým menej je treba zabraňovať lepivosti prášku zvýšenou koncentráciou plniva v okrajovej oblastí.Predmetom vynálezu je i spôsob výroby jemnozmných práškových kaučukov (kaučukových práškov) obsahujúcich plnivá vyzrážaním vodných zmesí, ktoré obsahujú plnivo vo forme suspenzií, vo vode rozpustné soli kovu skupín IIa, llb, IIIa a Vlll periodického systému prvkov a kaučukový latex alebo vodné emulzie roztoku kaučuku, pomocou prídavku kyseliny, ktorý je charakterizovaný tým, že sa z 50 hmotn. jemnozmného plniva, ktoré bolo na povrchu aspoň čiastočne modifikované organokremičitou zlúčeninou vzorca(I), (II) alebo (III), zrnieša s 0,1 až 6,5 dielov hmotn, uvedených vo vode rozpustných solí na 100 dielov

MPK / Značky

MPK: C08L 21/00, C08K 9/06, C08J 3/215

Značky: použitie, plněného, spôsob, prášků, kaučukového, výroby, tohto

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/9-287903-sposob-vyroby-plneneho-kaucukoveho-prasku-a-pouzitie-tohto-prasku.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby plneného kaučukového prášku a použitie tohto prášku</a>

Podobne patenty