BRPI0814404B1 - negro de fumo, seus usos e seu processo de preparação - Google Patents
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Abstract
negro de carbono, processo para a sua preparação e uso do mesmo a presente invenção refere-se a negro de carbono com uma superfície ctab de 100- 160 m2/g, uma razão de quartil maior do que 1,60 e um índice fp > o. os negros de carbono são preparados em um reator de forno, sendo que 60 -90% em peso da matéria-prima de negro de carbono são introduzidos em bocal único no primeiro terço da zona de reação e a quantidade restante da matéria-prima de negro de carbono é introduzida em bocal único na direção de corrente em pelo menos um outro local no reator, e adicionalmente o combustível é conduzido de maneira tal que, quando da primeira ocorrência sobre a matéria-prima de negro de carbono, 90 - 100% em peso do combustível são vaporizados e 5 ms antes da ocorrência sobre a matéria-prima de negro de carbono, 80 - 99% em peso, do combustível são vaporizados. os negros de carbono podem ser utilizados em misturas de borracha.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para NEGRO DE FUMO, SEUS USOS E SEU PROCESSO DE PREPARAÇÃO. [001] A presente invenção se refere a um negro de fumo, a um processo para a sua preparação, assim como a sua aplicação.
[002] Negros de fumo são empregados usualmente como pigmentos, cargas, cargas reforçadoras e para inúmeras outras aplicações diferentes. Por exemplo, negros de fumo são empregados como cargas reforçadoras em misturas de borrachas, que podem encontrar aplicação como material de partida para bandas de rodagem de pneus de automóveis.
[003] Em geral, é conhecido que as superfícies específicas de negro de fumo apresentam uma considerável influência sobre o desempenho de reforço de negro de fumo em misturas de borracha. Quanto mais elevado for, nesse caso, a superfície específica, tanto melhor será o desempenho de reforço de bandas de rodagem de pneus [G. Kraus, Angewandte Makromolekulare Chemie, Volume 60/61 (1977), página 215]. Uma elevada superfície específica, no entanto, condiciona a desvantagem de que a histerese na mistura de borracha seja elevada, o que tem por consequência uma elevada resistência ao rolamento das bandas de rodagem dos pneus [W. M. Hess et al., Rubber Chemistry and Technology, Volume 56, página 390]. Uma resistência ao rolamento mais elevada de bandas de rodagem de pneus condiciona um consumo de combustível mais elevado e, com isso, elevado consumo de energia ou emissão de dióxido de carbono. Isso é indesejado dos pontos de vista econômico e ecológico.
[004] Dos pontos de vista econômico e ecológico, portanto, é desejável, no caso de determinada superfície específica, diminuir adicionalmente a histerese de misturas de gomas e, por conseguinte, a resistência ao rolamento de bandas de rodagem de pneus. Sabe-se que
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2/33 isso pode ser conseguido, no caso de determinada superfície específica, por um alargamento da distribuição de tamanhos de agregado [W. M. Hess et al., Rubber Chemistry and Technology, Volume 56, página 390]. Simultaneamente com o alargamento da distribuição de tamanhos de agregado, contudo, diminui-se a intensidade de cor do negro de fumo (resistência à tinta) [C;J. Stacy et al., Rubber Chemistry and Technology, Volume 48, página 538]. Além disso, sabe-se que uma distribuição de tamanhos de agregado alargada de negro de fumo, especialmente no caso de solicitação elevada, acarreta em prejuízo no desempenho de abrasão de misturas de borracha e, com isto, prejuízo no desempenho de abrasão de bandas de rodagem de pneus [W. M. Hess et al., Rubber Chemistry and Technology, Volume 56, página 390]. Um alargamento da distribuição de tamanhos de agregado é, portanto, favorável para a resistência ao rolamento, entretanto, via de regra, acoplada a uma piora do desempenho de abrasão.
[005] A partir do documento de número US 2005/0256249 é conhecido um material de carbono com um AD50/M superior a 0,9 e um índice de heterogeneidade superior a 2,3.
[006] A partir do documento de número EP 0754735, são conhecidos negros de fumo de forno, que se destacam, em face de negros de fumo de comparação com mesma superfície CTAB, no caso de incorporação em misturas de borracha SSBR/BR, por uma baixa resistência ao rolamento, com mesmo ou melhor desempenho de derrapagem a úmido. Eles podem ser preparados em reatores de negro de fumo convencionais, conduzindo-se a combustão na câmara de combustão de maneira tal que se formem germes de negro de fumo, que podem ser colocados em contato diretamente com a matéria-prima de negro de fumo.
[007] Desvantagem dos negros de fumo conhecidos a partir do documento de número EP 0754735 é a resistência à abrasão baixa
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3/33 demais, com resistência ao rolamento simultaneamente baixa (fator de perda tan δ) em misturas de borracha.
[008] A partir do documento de número EP 0949303, são conhecidos negros de fumo, que em face dos negros de fumo a partir do documento de número EP 0754735, apresentam uma distribuição de tamanhos de agregado com pequenas frações em agregados com diâmetros grandes. Isso conduz a um desempenho de abrasão aperfeiçoado de misturas de borracha. Os reatores de negro de fumo são conduzidos de maneira tal que se formem germes de negro de fumo, que sejam colocados em contato diretamente com a matéria-prima de negro de fumo e que seja elevada a adição de ar de combustão e matéria-prima de negro de fumo de maneira adequada.
[009] Desvantagem dos negros de fumo conhecidos a partir do documento de número EP 0949303, é a intensidade de cor diminuída e a resistência à abrasão aperfeiçoada em face dos negros de fumo a partir do documento de número EP 0754735 com simultaneamente baixa resistência ao rolamento (fator de perda tan δ), contudo com equilíbrio não ótimo entre a resistência à abrasão e a resistência ao rolamento.
[0010] A partir do documento de número EP 1783178, é conhecido um processo de negro de fumo de forno, no qual uma matéria-prima de negro de fumo é alimentada em um primeiro estágio e reunida com uma corrente de gases quentes, a fim de formar um precursor consistindo essencialmente em um negro de fumo em uma corrente de reação, e, a seguir, é alimentado outra matéria-prima de negro de fumo a esse precursor, a fim de reprimir parcialmente, com isso, a corrente de reação, e, a seguir, reprimir completamente toda a corrente de reação. A corrente de gases quentes, no documento de número EP 1783178, pode se originar como gás de combustão a partir da reação de um combustível com um meio oxidativo, por exemplo ar, sendo que a proPetição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 11/47
4/33 porção de ar em relação ao combustível pode ser variada de 1:1 (estequiométrica) até o infinito. O combustível pode ser sólido, líquido ou gasoso.
[0011] Tarefa da presente invenção é colocar à disposição um negro de fumo, que tenha, nas misturas de borracha, um bom equilíbrio de elevada resistência à abrasão (= baixa abrasão) e baixa resistência ao rolamento.
[0012] Objetivo da invenção é um negro de fumo, o qual é caracterizado pelo fato de que a superfície CTAB é de 100-160 m2/g, de preferência de 100-149 m2/g, especialmente de preferência de 100-144 m2/g, muitíssimo especialmente de preferência 105-140 m2/g, a razão de quartil é superior a 1,60, de preferência de 1,65-2,30, especialmente de preferência de 1,70-2,30, muitíssimo especialmente de preferência de 1,75-2,30, especialmente de preferência de 1,80-2,30, extraordinariamente de preferência de 1,85-2,25, e o índice FP > 0, de preferência > 0,5, especialmente de preferência > 1,0, muitíssimo de preferência > 1,5.
[0013] O índice FP é calculado de acordo com a equação Índice FP = Resistência de tinta-(65 + (1,057 g/m2) * CTAB-(0,002745 g2/m4) * CTAB * CTAB-(25,96 g/cm3) * COAN-(0,201 g/m2) * (NSA-CTAB)) + 6,57502-847817 * EXP (- 6,94397 * (Razão de Quartil)).
[0014] O valor CTAB é medido de acordo com ASTM D-3765-04.
[0015] O valor NSA é medido de acordo com ASTM D-6556-04, com os seguintes parâmetros: pressões relativas: seção 10.4.4.
[0016] O valor COAN é medido de acordo com ASTM D-3493-06, com os seguintes parâmetros: Óleo: parafina; método para determinação de ponto final: procedimento A.
[0017] A resistência de tinta é medido de acordo com ASTM D3265-06, com os seguintes parâmetros: Preparação de Pasta de
Hoover Muller, testador de tinta Erichsen-método de tiragem descenPetição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 12/47
5/33 dente de filme.
[0018] A razão de quartil é calculada a partir da distribuição de tamanhos de agregado.
[0019] A distribuição de tamanhos de agregado é determinada, nesse caso, de acordo com a norma ISO 15825, primeira edição, 2004-11-01, sendo que são utilizadas as seguintes modificações: [0020] Complemento no parágrafo 4.6.3 da norma ISO 15825: O modo se refere à curva de distribuição de massas (curva de distribuição de massas).
[0021] Complemento no parágrafo 5.1 da norma ISO 15825: Utiliza-se o aparelho BI-DCP Particle Sizer e o software de valoração correspondente dcplw32, Versão 3.81, todos obteníveis na Firma Brookhaven Instruments Corporation, 750 Blue Point Rd., Holtsville, NY, 11742. Complemento ao parágrafo 5.2 der Norm ISO 15825: utiliza-se o aparelho de controle de ultrassom GM2200, o transdutor de som UW2200, assim como o Sonotrode DH13G. O aparelho de controle, o transdutor de som e o Sonotrode são obteníveis na Firma Bandelin Electronic GmbH & Co. KG, Heinrichstrasse 3-4, D-12207 Berlin. Nesse caso, são ajustados os seguintes valores no aparelho de controle de ultrassom: % de potência = 50, ciclo = 8. Isso corresponde a uma saída nominal ajustada de 100 Watt e a um pulso ajustado de 80%.
[0022] Complemento ao parágrafo 5.2.1 da norma ISO 15825: o tempo de ultrassom é fixado em 4,5 minutos.
[0023] Desviando-se da definição indicada no parágrafo 6.3 da norma ISO 15825, define-se Surfactante tal como se segue: Surfactante é um tensoativo aniônico do tipo Nonidet P 40 Substitute da
Firma Fluka, obtenível em Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Industriestrasse 25, CH-9471 Buchs SG, Suíça.
[0024] Desviando-se da definição indicada no parágrafo 6.5 da norma ISO 15825 do líquido de rotação, define-se o líquido de rotação
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6/33 tal como se segue: para a preparação do líquido de rotação são preenchidos, para 1.000 mL, 0,25 g de tensoativo Nonidet P 40 Substitute de Fluka (parágrafo 6.3) com água desmineralizada (parágrafo 6.1). A seguir, ajusta-se o valor de pH da solução para 9-10, com solução de NaOH 0,1 mol/L. O líquido de rotação pôde ser utilizado, depois de sua preparação, por no máximo 1 semana.
[0025] Desviando-se da definição indicada no parágrafo do líquido de dispersão, define-se o líquido de dispersão tal como se segue: para a preparação do líquido de dispersão são preenchidos, para 1.000 mL, 200 mL de etanol (parágrafo 6.2) e 0,5 g de tensoativo Nonidet P 40 Substitute de Fluka (parágrafo 6.3) com água desmineralizada (parágrafo 6.1). A seguir, ajusta-se o valor de pH da solução para 9-10, com solução de NaOH 0,1 mol/L. O líquido de dispersão pôde ser utilizado, depois de sua preparação, por no máximo 1 semana.
[0026] Complemento ao parágrafo 7 da norma ISO 15825: utilizase exclusivamente negro de fumo peletizado.
[0027] As instruções nos parágrafos 8.1, 8.2, 8.3 da norma ISO 15825 são substituídas, de maneira resumida, pela seguinte instrução: o negro de fumo peletizado é facilmente esmagado em um almofariz de ágata. 20 mg de negro de fumo são, então, misturados, em um frasco de borda arredondada (diâmetro de 28 mm, altura de 75 mm, espessura de parede de 1,0 mm), com 20 mL de solução de dispersão (parágrafo 6.6) e tratados em um banho de resfriamento (16°C ± 1°C) durante o intervalo de tempo de 4,5 minutos (parágrafo 5.2.1) com ultrassom (parágrafo 5.2) e, com isso, suspensos na solução de dispersão. Depois do tratamento com ultrassom, a sonda foi medida dentro de 5 minutos na centrífuga.
[0028] Complemento ao parágrafo 9 da norma ISO 15825: o valor para a densidade a ser registrada do negro de fumo importa em 1,86 g/cm3. A temperatura para a temperatura a ser registrada é determinaPetição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 14/47
7/33 da de acordo com o parágrafo 10.11. Para o tipo de líquido de rotação, é selecionada a opção Aquoso. Com isso, para a densidade do líquido de rotação, origina-se um valor de 0,997 (g/cm3), e, para a viscosidade do líquido de rotação, um valor de 0,917 (cP). A correção de espalhamento de luz ocorre com as opções selecionáveis no programa de computador dcplw 32: Datai = carbon.prm; Mie-Correction.
[0029] Complemento ao parágrafo 10.1 da norma ISO 15825: a velocidade da centrifugação é fixada em 11.000 rpm.
[0030] Complemento ao parágrafo 10.2 da norma ISO 15825: no lugar de 0,2 cm3 de etanol (parágrafo 6.2), são injetados 0,85 cm3 de etanol (parágrafo).
[0031] Complemento ao parágrafo 10.3 da norma ISO 15825: são injetados exatamente 15 cm3 de líquido de rotação (parágrafo 6.5). [0032] A seguir, são injetados 0,15 cm3 de etanol (parágrafo 6.2). [0033] A indicação do parágrafo 10.4 da norma ISO 15825 é completamente dispensada.
[0034] Complemento ao parágrafo 10.7 da norma ISO 15825: imediatamente depois do início do registro dos dados, reveste-se o líquidos de rotação na centrífuga com 0,1 cm3 de dodecano (parágrafo 6.4).
[0035] Complemento ao parágrafo 10.10 da norma ISO 15825: para o caso em que a curva de medida não alcançar novamente a linha de base no prazo de uma hora, interrompe-se a medição precisamente depois de 1 hora de duração de medida. Não ocorre qualquer reinício com uma velocidade de rotação de centrífuga modificada.
[0036] Complemento ao parágrafo 10.11 da norma ISO 15825: no lugar do método descrito na indicação para a determinação da temperatura de medição, determina-se a temperatura de medição T, a qual deve ser introduzida no programa de computador, tal como se segue:
T = 2/3 (Te-Ta) + Ta
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8/33 [0037] sendo que Ta designa a temperatura da câmara de medição antes da medição e Te designa a temperatura da câmara de medição depois da medição. A diferença de temperatura não deve ultrapassar 4°C.
[0038] A fração das partículas > 150 nm da distribuição de tamanhos de agregado pode ser inferior a 20% em peso, de preferência, menos do que 14% em peso, especialmente de preferência, inferior a 10% em peso.
[0039] A fração > 150 nm designa a fração em peso dos agregados, que apresentam um diâmetro de Stokes superior a 150 nm, e é obtida igualmente a partir da distribuição de tamanhos de agregado de acordo com a norma acima descrita ISO 15825.
[0040] A razão a partir do valor de AD-50 e do modo pode ser superior a 1,0, de preferência, superior a 1,05, muitíssimo especialmente de preferência, superior a ou igual a 1,10.
[0041] O valor de AD-50 e o modo são igualmente obtidos a partir da distribuição de tamanhos de agregado de acordo com a norma acima descrita ISO 15825.
[0042] A força de tinta pode ser superior a 110, de preferência, superior a 114, especialmente superior a 117, muitíssimo de preferência superior a 120.
[0043] O valor de COAN pode ser de 90-130 cm3/100 g.
[0044] O negro de fumo pode ser um negro de fumo de vidro, de canal, de chama ou de forno.
[0045] O negro de fumo de acordo com a invenção pode ser não modificado em superfície ou não tratado previamente.
[0046] O valor de pH do negro de fumo de acordo com a invenção pode ser > 5.
[0047] Um outro objetivo da invenção é um processo para a preparação do negro de fumo de acordo com a invenção em um reator de
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9/33 forno, o qual contém, ao longo do eixo do reator, uma zona de combustão, uma zona de reação e uma zona de terminação, por geração de uma corrente de um gás de escape quente na zona de combustão, por queima de um combustível em um gás contendo oxigênio e condução do gás de escape da zona de combustão pela zona de reação para a zona de terminação, introdução sob mistura de uma matériaprima de negro de fumo no gás de escape quente na zona de reação e interrupção da formação de negro de fumo na zona de terminação por aspersão de água, o qual é caracterizado pelo fato de que 60 -90% em peso, de preferência, 75-85% em peso, da matéria-prima de negro de fumo são introduzidos em bocal único no primeiro terço da zona de reação e a quantidade restante da matéria-prima de negro de fumo é introduzida em bocal único na direção de corrente em pelo menos um outro local no reator, e o combustível é conduzido de maneira tal que, quando da primeira ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo, 90-100% em peso, de preferência 99-100% em peso, do combustível são vaporizados e 5 ms antes da ocorrência sobre a matériaprima de negro de fumo, 80-99% em peso, de preferência 90-99% em peso, especialmente de preferência 92-98% em peso, do combustível são vaporizados.
[0048] Como atomizador de combustível, podem ser empregados tanto atomizadores de pressão puros (vaporizadores de uma substância), como também vaporizadores de duas substâncias com mistura interna ou externa. A condução do combustível de acordo com a invenção pode ser conseguida tanto com vaporizadores de pressão puros (vaporizadores de uma substância), como também com misturadores de duas substâncias com mistura interna ou externa, escolhendose as condições de maneira tal que o tamanho de gotículas obtido quando da vaporização, o tempo de residência destas gotículas até a ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo e as temperaturas
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10/33 de reação sejam sintonizados sucessivamente. Especialmente pela utilização de vaporizadores duas substâncias e de combustível líquido, o tamanho de gotículas pode ser controlado em uma ampla faixa, independentemente da vazão de escoamento, e, com isto, pode ser sintonizado com o tempo de residência do combustível até a ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo, bem como as temperatura de reação.
[0049] A distribuição de tamanhos de gotículas pode ser determinada com auxílio de métodos ópticos. Diferentes fabricantes de bocais comerciais oferecem essas medições como serviço, por exemplo, Dusen-Schlick GmbH, Hutstrasse 4, D-96253 Untersiemau/Coburg, Deutschland (www.duesen-schlick.de). O tempo de residência das gotículas e as temperaturas de reação no processo podem ser determinadas com base em cálculos de simulação de mecânica dos fluidos suportados por computador. Por exemplo, o programa de computador comercial Fluent, Versão 6.3, da Firma Fluent (Fluent Deutschland GmbH, Birkenweg 14a, 64295 Darmstadt) oferece a possibilidade de formar uma imagem do reator de forno utilizado e, depois da entrada de todas as correntes de processo alimentadas, inclusive da distribuição de tamanhos de partículas com auxílio dos modelos químicos consignados, calcular os tempos de residência e as taxas de evaporação das gotículas de combustível e as temperaturas de reação.
[0050] O combustível pode ser líquido ou parcialmente líquido e parcialmente gasoso.
[0051] As matérias-primas de negro de fumo podem ser introduzidas em bocal único por meio de lanças radiais. Podem ser empregadas 2-32, de preferência 4-16, especialmente de preferência 4-8, lanças radiais.
[0052] A matéria-prima de negro de fumo pode ser atomizada por pressão, vapor, ar comprimido ou da matéria-prima de negro de fumo
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 18/47
11/33 gasoso.
[0053] Como matéria-prima de negro de fumo líquido, podem ser empregados hidrocarbonetos líquidos, alifáticos ou aromáticos, saturados ou insaturados ou misturas dos mesmos, destilados a partir do alcatrão de carvão betuminoso ou de resíduos de petróleo, que se originem do craqueamento catalítico de frações de petróleo ou da fabricação de olefinas por craqueamento de nafta ou de gasóleo.
[0054] Como matéria-prima de negro de fumo gasosa, podem ser empregados hidrocarbonetos gasosos, alifáticos, saturados ou insaturados, suas misturas ou gás natural.
[0055] Como estatística para a caracterização do excesso de ar, utiliza-se frequentemente o assim chamado fator K. Trata-se, no caso do fator K, da razão entre a quantidade de ar necessária para uma combustão estequiométrica do combustível e a quantidade de ar realmente alimentada à combustão. Um fator K de 1 significa, portanto, uma combustão estequiométrica. No caso de excesso de ar, o fator K é inferior a 1. Nesse caso, podem ser utilizados, como no caso de negros de fumo conhecidos, fatores K entre 0,2 e 0,9. De preferência, pode-se operar com fatores K entre 0,6 e 0,8.
[0056] O processo descrito não está limitado a uma determinada geometria de reator. pelo contrário, ele pode ser adaptado a diferentes tipos de reator e a diferentes tamanhos de reator.
[0057] Como atomizador de matéria-prima de negro de fumo, podem ser empregados tanto atomizadores de pressão (atomizador de uma substância), como também atomizadores de duas substâncias com mistura interna ou externa, sendo que, como meio de atomização, pode ser utilizada a matéria-prima de negro de fumo gasosa.
[0058] Para a atomização de matéria-prima de negro de fumo líquida, podem ser empregados atomizadores de duas substâncias. Enquanto que, no caso de atomizadores de uma substância, uma modifiPetição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 19/47
12/33 cação da vazão de escoamento pode conduzir a uma modificação do tamanho de gotículas, o tamanho de gotículas, no caso de atomizadores de duas substâncias, o tamanho de gotículas pode ser influenciado substancialmente, independentemente da vazão de escoamento.
[0059] No caso de utilização simultânea de óleo de negro de fumo e de hidrocarbonetos gasosos, tais como, por exemplo, metano, como matéria-prima de negro de fumo, podem ser injetados os hidrocarbonetos gasosos, de maneira separada do óleo de negro de fumo, por meio de uma carga própria de lanças de gás, na corrente do gás de escape quente.
[0060] Os negros de fumo de acordo com a invenção podem ser utilizados como carga, carga de reforçador, estabilizador UV, negro de fumo de condutividade ou pigmento. Os negros de fumo de acordo com a invenção podem ser empregados em borracha, plástico, tintas para impressão, tintas, tintas para impressão de jato de tinta, toners, lacas, tintas, papel, betume, concreto e outros componentes. Os negros de fumo de acordo com a invenção podem ser utilizados como agentes de redução na metalurgia.
[0061] Um outro objetivo da invenção são misturas de borracha, que são caracterizadas pelo fato de que elas contêm pelo menos uma borracha, de preferência, pelo menos uma borracha de dieno, especialmente de preferência, pelo menos borracha natural, e pelo menos um negro de fumo de acordo com a invenção.
[0062] O negro de fumo de acordo com a invenção pode ser empregado em quantidades de 10 até 150 pcb (partes por centena de borracha), de preferência 20 até 100 pcb, especialmente de preferência de 30 até 90 pcb, muitíssimo especialmente de preferência de 30 até 80 pcb, em relação à quantidade da borracha empregada.
[0063] A mistura de borracha de acordo com a invenção pode conter ácido silícico, de preferência ácido silícico precipitado. A mistura de
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13/33 borracha de acordo com a invenção pode conter organossilanos, por exemplo, poli (sulfeto de bis (trietóxi-silil-propila)) ou (mercapto-organil) alcóxi-silanos.
[0064] A mistura de borracha de acordo com a invenção pode conter agentes auxiliares de borracha.
[0065] Para a preparação das misturas de borracha de acordo com a invenção são adequadas, além de borracha natural, também borrachas sintéticas. Borrachas sintéticas preferidas são descritas, por exemplo, em W. Hofmann, Kautschuktechnologie, Genter Verlag, Stuttgart 1980. Elas compreendem, entre outras:
[0066] - Polibutadieno (BR), [0067] - Poli-isopreno (IR), [0068] - copolímeros de estireno / butadieno, por exemplo, de SBR de emulsão (E-SBR) ou SBR de solução (L-SBR), de preferência, com um teor em estireno de 1 até 60% em peso, especialmente de preferência de 2 até 50% em peso, em relação ao polímero total, [0069] - Cloropreno (CR), [0070] - Copolímeros de isobutileno / isopreno (IIR), [0071] - Copolímeros de butadieno / acrilonitrila, de preferência, com um teor em acrilonitrila de 5 até 60% em peso, de preferência de 10 até 50% em peso, em relação ao polímero total (NBR), [0072] - Borracha NBR parcialmente hidrogenada ou completamente hidrogena (HNBR), [0073] - Copolímeros de etileno / propileno / dieno (EPDM), [0074] - Copolímeros de etileno / propileno (EPM) ou [0075] - as borrachas mencionadas acima, que possuem adicionalmente grupos funcionais, tais como, por exemplo, grupos carbóxi, silanol ou epóxi, por exemplo, NR epoxidado, NBR funcionalizada com carbóxi ou SBR funcionalizada com silanol (-SiOH) ou funcionalizada com silóxi (-Si-OR), assim como misturas dessas borrachas.
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14/33 [0076] Para a preparação de bandas de rodagem de pneus para caminhões, pode ser empregada especialmente borracha natural, assim como sua mistura com borrachas de dieno.
[0077] Para a preparação de bandas de rodagem de pneus de automóveis, pode ser empregada especialmente borracha de SBR, assim como sua mistura com outras borrachas de dieno.
[0078] As misturas de borracha de acordo com a invenção podem conter outras substâncias auxiliares de borracha, tais como aceleradores de reação, agentes de proteção contra o envelhecimento, estabilizadores em face do calor, agentes de proteção contra a luz, agentes de proteção contra o ozônio, agentes auxiliares de processamento, plastificantes, adesivos, agentes propelentes, corantes, pigmentos, ceras, agentes extensores, ácidos orgânicos, retardadores, óxidos de metal, assim como ativadores, tais como difenil-guanidina, trietanolamina, polietilenoglicol, polietileno glicol terminados em alcóxi ou hexano-triol, que são conhecidos da indústria de borracha.
[0079] Os agentes auxiliares de borracha podem ser empregadas em quantidades usuais, que são se dirigem, entre outras, de acordo com a finalidade de utilização. Quantidades usuais podem ser, por exemplo, quantidades de 0,1 até 50 pcb, em relação à borracha.
[0080] Como reticulador, podem servir enxofre, consumidores de enxofre orgânicos ou formadores de radical livre. As misturas de borracha de acordo com a invenção podem conter, além disso, aceleradores de vulcanização.
[0081] Exemplos para aceleradores de vulcanização adequados podem ser mercapto-benzotiazóis, sulfenamidas, guanidinas, tiuramas, ditiocarbamatos, tioureias e tiocarbonatos.
[0082] Os aceleradores de vulcanização e reticuladores podem ser empregados em quantidades de 0,1 até 10 pcb, de preferência de 0,1 até 5 pcb, em relação à borracha.
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15/33 [0083] A misturação das borrachas com a carga, eventualmente, com agentes auxiliares de borracha e, eventualmente, com os organossilanos, pode ser realizada em agregados de mistura usuais, tais como cilindros, misturadores internos e extrusoras de mistura. Usualmente, podem ser preparadas aquelas misturas de borracha no misturador interno, sendo que, primeiramente, são introduzidos sob mistura em um ou mais estágios de mistura termomecânicos ligados em série, as borrachas, o negro de fumo de acordo com a invenção, eventualmente, o ácido silícico e eventualmente os organossilanos e os agentes auxiliares de borracha, em 100 até 170°C. Nesse caso, a sequência de adição e o instante de tempo de adição dos componentes individuais podem exercer efeito de maneira decisiva sobre as propriedades de mistura obtidas. A mistura de borracha assim obtida pode, então, ser misturada, usualmente em um misturador interno ou em um cilindro a 40-130°C, de preferência de 50-120°C, com os agentes químicos de reticulação e ser processada para formar a assim chamada mistura bruta para a etapa de processo subsequente, tal como, por exemplo, conformação e vulcanização.
[0084] A vulcanização das misturas de borracha de acordo com a invenção pode ocorrer em temperaturas de 80 até 200°C, de preferência de 130 até 180°C, eventualmente sob pressão de 1 até 20 MPa (10 até 200 bar).
[0085] As misturas de borracha de acordo com a invenção são adequadas para a preparação de artigos moldados, por exemplo, para a preparação de câmaras de ar, bandas de rodagem de pneus, envoltórios de cabos, mangueiras, correias, correias transportadoras, revestimentos de cilindros, pneus, solados de calçados, anéis de vedação, perfis e elementos de amortecimento.
[0086] O negro de fumo de acordo com a invenção tem a vantagem de uma boa resistência à abrasão com, simultaneamente, boa
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16/33 resistência ao rolamento nas misturas de borracha.
Exemplos
Exemplo 1 (Preparação de Negro de fumo):
[0087] Uma série de negros de fumo de acordo com a invenção é preparada no reator de negro de fumo representado na Figura 1.
[0088] A Figura 1 mostra um corte longitudinal pelo reator de forno. O reator de negro de fumo possui uma câmara de combustão 5, na qual o gás de processo quente, para a pirólise do óleo de negro de fumo, é gerado por queima de combustível sob adução de um excesso de oxigênio do ar. Para a preparação dos negros de fumo de acordo com a invenção, é utilizado óleo de negro de fumo como combustível. Para a preparação do negro de fumo de comparação, é utilizado gás natural como combustível.
[0089] A adução do gás de combustão ocorre por meio de aberturas 2, as quais são distribuídas de maneira concêntrica por sobre a parede terminal da câmara de combustão. O combustível é introduzido, por meio da lança de combustão axial 1, na câmara de combustão. A lança de combustão pode ser movimentada, para a otimização da condução do processo de acordo com a invenção, na direção axial. A câmara de combustão corre de maneira cônica na posição estreita 6. A matéria-prima de negro de fumo é introduzida em bocal único por meio de lanças radiais 3 no ou antes da posição estreita. Depois do cruzamento através da posição estreita, a mistura de gás de reação se expande para a câmara de reação 7.
[0090] Com A, B e C são designadas as diferentes posições para a injeção do óleo de negro de fumo no gás de processo quente, por meio das lanças de óleo 3. As lanças de óleo são dotadas, em suas cabeças, com bocais de aspersão adequados. Em cada posição de injeção, estão distribuídos pelo menos quatro injetores sobre a periferia do reator.
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17/33 [0091] Na zona de terminação, água é introduzida por aspersão pela lança de água de extinção 4.
[0092] A zona de combustão, a zona de reação e a zona de terminação são caracterizadas na Figura 1 pelos algarismos romanos I até
III. Sua extensão axial exata depende do respectivo posicionamento da lança de combustão, das lanças de óleo e da lança de água de extinção.
[0093] As dimensões do reator utilizado podem ser depreendidas da seguinte disposição:
I
Maior diâmetro da câmara de combustão: 930 mm
Comprimento da câmara de combustão até a posição 1.660 mm estreita:
Comprimento da parte cônica da câmara de combustão: 1.300 mm
Diâmetro da posição estreita: 114 mm
Comprimento da posição estreita: 80 mm
Diâmetro da câmara de reação: 240 mm
Posição das lanças de óleo1) A 40 mm
B - 215 mm
C - 500 mm
Posição máxima da(s) lança(s) de água de extinção1) 8.250 mm 1) medido na entrada na posição estreita (+: depois da entrada; -: antes da entrada) [0094] Para a preparação dos negros de fumo de acordo com a invenção, são empregados como combustível e matéria-prima de negro de fumo um óleo de negro de fumo com um teor em hidrocarboneto de 92% em peso e um teor em hidrogênio de 6% em peso. Para a preparação do negro de fumo de comparação, é empregado gás natural como combustível e, como matéria-prima de negro de fumo, um óleo de carbono com um teor de carbono de 92% em peso e um teor
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18/33 em hidrogênio de 6% em peso.
[0095] Os parâmetros de reator, para a preparação dos negros de fumo de acordo com a invenção, são mencionados na Tabela 1. São preparados 5 negros de fumo diferentes (negros de fumo de acordo com a invenção 1 a 4, assim como o negro de fumo de comparação 5). As condições de preparação se diferenciam especialmente com respeito à quantidade da matéria-prima de negro de fumo injetada na ou antes da posição estreita.
[0096] Os negros de fumo preparados são peletizados à úmido antes da caracterização e da incorporação nas misturas de borracha de acordo com os processos usuais.
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Tabela 1:
| Parâmetro do reator | Unidade | Negro de fumo 1 | Negro de fumo 2 | Negro de fumo 3 | Negro de fumo 4 | Negro de fumo de comparação 5 |
| Ar de combustão | Nm3/h | 2,800 | 2,800 | 2,601 | 2,803 | 3,301 |
| Temperatura do ar de combustão | °C | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 |
| Combustível (óleo de negro de fumo) | Kg/h | 199 | 201 | 220 | 202 | 0 |
| Combustível (gás natural) | Nm3/h | 0 | 0 | 0 | 0 | 238 |
| Ar de atomização | Nm3/h | 190 | 190 | 190 | 190 | 0 |
| Matéria-prima de negro de fumo Pos. A | Kg/h | 600 | 610 | 454 | 455 | 0 |
| Matéria-prima de negro de fumo Pos. B | Kg/h | 140 | 140 | 115 | 105 | 570 |
| Matéria-prima de negro de fumo Pos. C | Kg/h | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Temperatura de óleo de negro de fumo | °C | 117 | 119 | 120 | 118 | 120 |
| Aditivo (K2CO3) | g/h | 7 | 36 | 18 | 65 | 239 |
| Posição de extinção | mm | 1,095 | 1,960 | 1,960 | 1,095 | 1,095 |
| Combustível evaporado 5 ms antes da primeira ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo | % em peso | 98 | 98 | 92 | 98 | 100 |
| Combustível evaporado quando da ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo | % em peso | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
1)Medido do começo da posição estreita
19/33
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20/33 [0097] A fração do combustível evaporado 5 ms antes da primeira ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo e do combustível evaporado quando da ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo são calculadas com o programa Fluent, Versão 6.3, por cálculos de simulação de mecânica dos fluidos suportados por computador.
[0098] Os dados característicos analíticos de negro de fumo dos negros de fumo preparados são mencionados na Tabela 2:
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Tabela 2
| Dados caract. Analíticos | Grupo 1 | Grupo 2 | Grupo 3 | Grupo 4 | ||||||
| Negro de fumo | NC | NC | NC 1 | NC | NC 2 | NC | NC 3 | NC | NC 4 | |
| (NC) | Compara- | Comparação | Compara- | Compara- | Compara- | |||||
| ção 1 | 2 | ção 3 | ção 4 | ção 5 | ||||||
| N 121 | Ecorax 1720 | N 220 | N134 | |||||||
| Dados analíticos | ||||||||||
| CTAB | m2/g | 119,1 | 117,1 | 120,9 | 110,0 | 111,6 | 129,3 | 134,5 | 146,7 | 152,4 |
| COAN | cm3/100g | 111,9 | 109,6 | 118,5 | 102,5 | 102,1 | 101,8 | 112,7 | 109,3 | 100,8 |
| NSA | m2/g | 118,3 | 125,8 | 122,7 | 113,3 | 110,1 | 134,9 | 144,0 | 145,3 | 158,3 |
| Razão de quartil | 1,60 | 2,01 | 1,91 | 1,49 | 1,98 | 1,55 | 1,95 | 1,59 | 2,19 | |
| Resist. Tinta | 120,7 | 107,6 | 121,5 | 122,5 | 120,8 | 131,9 | 129,4 | 136,3 | 130,4 | |
| Indice FP | -8,47 | -7,49 | 5,06 | -18,93 | 3,90 | -7,69 | 8,52 | -3,61 | 1,79 | |
| Fração > 150 nm | % | 1,1 | 14,7 | 8,1 | 0,4 | 9,9 | 1,3 | 5,7 | 0,1 | 5,6 |
| Modo | nm | 73 | 68 | 58 | 74 | 57 | 64 | 54 | 60 | 43 |
| AD-50 | nm | 61 | 76 | 66 | 54 | 68 | 50 | 72 | 53 | 68 |
| Ad-50/modo | 0,84 | 1,12 | 1,14 | 0,73 | 1,19 | 0,78 | 1,33 | 0,88 | 1,58 |
21/33
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22/33 [0099] No caso do Negro de fumo de Comparação 1, trata-se de Corax® N 121 de Evonik Degussa GmbH. No caso do Negro de fumo de Comparação 2, trata-se de Ecorax® 1720 de Evonik Degussa GmbH. O Negro de fumo de Comparação 2 é preparado de acordo com o processo descrito no documento de número 0949303. No caso do Negro de fumo de Comparação 3, trata-se de Corax® N 220 de Evonik Degussa GmbH. No caso do Negro de fumo de Comparação 4, trata-se de Corax® N 134 de Evonik Degussa GmbH.
Exemplo 2 (Investigações técnicas de borracha em borracha natural): [00100] A formulação utilizada para as misturas de borracha está indicada na seguinte Tabela 3. Nesse caso, a unidade pcb significa partes em peso, em relação a 100 partes da borracha bruta empregada.
[00101] O processo geral para a preparação de misturas de borracha e seus vulcanizados estão descritos no livro: Rubber Technology Handbook, W. Hofmann, Hanser Verlag 1994.
Tabela 3:
| pcb | |
| Estágio 1 | |
| SMR 10 ML4=60-70 | 100,0 |
| Negro de fumo | 52,0 |
| Ácido esteárico | 3,0 |
| ZnO | 3,0 |
| Vulkanox® 4020 | 1,0 |
| Vulkanox® HS | 1,0 |
| Protektor® G3108 | 1,0 |
| Estágio 2 | |
| Estágio de batelada 1 | |
| Enxofre | 1,5 |
| Rhenogran®TBBS-80 | 1,2 |
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23/33 [00102] No caso da borracha natural SMR10 ML = 60-70, trata-se de SMR10, que é masticado, antes do processo de adição sob mistura, de acordo com processos usuais, em uma laminadora e, depois da masticação, é armazenado de maneira intermediária pelo menos horas, no máximo, contudo, 1 semana, à temperatura ambiente. O lor ML 1+4 (100°C) do SMR10 masticado se situa, nesse caso, uma faixa de 60-70. O valor ML 1+4 é medido de acordo com DIN vaem
53523/3.
[00103] No caso de Vulkanox® 4020, trata-se do agente de proteção contra o envelhecimento 6PPD da Firma Lanxess AG. No caso de Vul kanox® HS trata-se do agente de proteção contra o envelhecimento TMQ da Firma Lanxess AG. Protektor® G3108 é uma cera de proteção contra ozônio da Firma Paramelt B.V. Rhenogran® TBBS-80 é um acelerador de vulcanização do Tipo TBBS, que contém 80% de substância ativa, de Rhein-Chemie GmbH.
[00104] As misturas de borracha são preparadas em um misturador interno, de maneira correspondente à prescrição de mistura na Tabela 4.
Tabela 4
Estágio 1
Ajustes
Agregado de mistura
Velocidade de rotação
Pressão do estilete
Volume vazio
Nível de preenchimento
Temperatura de passagem
Werner & Pfleiderer GK 1,5 N rpm
0,5 Mpa (5,5 bar)
1,6 L
0,70
70°C
Processo de Mistura até 1 min borracha natural
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| 1 até 2 min | 1/2 negro de fumo |
| 2 até 5 min | 1/2 negro de fumo, ácido esteárico, |
| ZnO, Vulkanox, Protektor | |
| 5 min | Clarificação |
| 5 até 6 min | mistura e retirada |
| Temperatura de batelada | 145-155°C |
| Armazenamento | 24 h à temperatura ambiente |
| Estágio 2 | |
| Ajustes | |
| Agregado de mistura | Werner & Pfleiderer GK 1,5 N |
| Velocidade de rotação | 40 rpm |
| Pressão do estilete | 0,55 MPa (5,5 bar) |
| Volume vazio | 1,6 L |
| Nível de preenchimento | 0,68 |
| Temperatura de passagem | 60°C |
| Processo de mistura | |
| 0 até 2 min | Estágio de batelada 1, Enxofre, TBBS- |
| 80 | |
| Temperatura de batelada | 100-110°C |
| 2 min | retirada e formação de faixa sobre mo- |
inho de rolos abertos de mistura de laboratório Troester WNU 1 (Diâmetro de 150 mm, Comprimento de 350 mm, Temperatura de passagem de 40/50°C, RPM 17/21)
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Homogenização:
cortar e sacudir 3* esquerda, 3* direita, assim como correr 3* em fenda de cilindro larga (6 mm) e 3* em fenda de cilindro estreita (3 mm) tirar faixa
Temperatura de batelada < 110°C [00105] Na Tabela 5, estão reunidos os métodos para a testagem de borracha.
Tabela 5
Testagem física / Condições Norma
Teste de elongação no Anel 1,23°C DIN 53504, ISO 37
Resistência à tração (MPa)
Valor de tensão a 100% de estiramento (MPa)
Valor de tensão a 300% de estiramento (MPa)
Estiramento de ruptura (%)
Teste de flexômetro Goodrich, DIN 53533, ASTM D 623 A
Movimento de 4,445 mm (0,175 pol.), 2 h, 23°C
Temperatura de recesso (°C)
Dureza Shore, 23°C DIN 53505
Shore A
Abrasão DIN, 10 N, 23°C DIN 53516
Desgaste abrasivo (mm*mm*mm) [00106] A Tabela 6 mostra os resultados do teste técnico de borracha. O tempo de vulcanização das misturas importa em 17 minutos.
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Tabela 6
| Mistura de Borracha Natural | Grupo 1 | Grupo 2 | Grupo 3 | Grupo 4 | ||||||
| Negro de fumo (NC) | Mistura 1 | Mistura 2 | Mistura 3 | Mistura 4 | Mistura 5 | Mistura 6 | Mistura 7 | Mistura 8 | Mistura 9 | |
| (52 pcb) | NC | NC | NC 1 | NC | NC 2 | NC | NC 3 | NC | NC 4 | |
| Compara- | Compara- | Compara- | Compara- | Compara- | ||||||
| ção 1 | ção 2 | ção 3 | ção 4 | ção 5 | ||||||
| Dados técnicos de borracha Tempo de vulvanização | min | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 |
| Propriedade de Estiramento por tração | ||||||||||
| Resistência à tração | MPa | 23,6 | 21,8 | 21,6 | 23,8 | 23,6 | 25,6 | 24,0 | 25,7 | 24,7 |
| Valor de tensão a 100% | MPa | 2,7 | 2,4 | 2,8 | 2,3 | 2,4 | 2,3 | 2,4 | 2,6 | 2,4 |
| Valor de tensão a 300% | MPa | 15,0 | 13,6 | 15,5 | 12,3 | 13,6 | 12,9 | 13,2 | 14,0 | 12,6 |
| Estiramento de ruptura | % | 440 | 430 | 390 | 490 | 460 | 510 | 480 | 480 | 490 |
| Dureza Shore | Shore A | 69 | 66 | 69 | 67 | 66 | 67 | 68 | 70 | 68 |
| Abrasão DIN | mm3 | 80 | 87 | 79 | 102 | 99 | 96 | 93 | 97 | 96 |
| Índice de resist. Abrasão | 100 | 92 | 101 | 100 | 103 | 100 | 103 | 100 | 101 | |
| Propriedades Viscoelásticas | ||||||||||
| Flexômetro Goodrich - Temperatura de re- | °C | 106 | 92 | 93 | 104 | 86 | 105 | 100 | 117 | 99 |
| cesso | ||||||||||
| Índice de resist. rolamento | 100 | 115 | 114 | 100 | 121 | 100 | 105 | 100 | 118 |
26/33
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27/33 [00107] Quanto maior for o valor para a Abrasão DIN (mm3), tanto pior será a resistência à abrasão da mistura de borracha. O índice de resistência à abrasão, deste modo, é calculado, para cada negro de fumo dentro do respectivo grupo de negros de fumo, como se segue: [00108] Índice de resistência à abrasão = (Abrasão DIN do negro de fumo de referência no grupo / Abrasão DIN) x 100.
[00109] O Negro de fumo de Referência no Grupo 2 é o Negro de fumo de Comparação 3, o Negro de fumo de Referência no Grupo 3 é o Negro de fumo de Comparação 4 e o Negro de fumo de Referência no Grupo 4 é o Negro de fumo de Comparação 5.
[00110] Um índice de resistência à abrasão > 100 significa, deste modo, resistência à abrasão aperfeiçoada, valores < 100 significam resistência à abrasão piorada, relativamente ao respectivo negro de fumo de referência no grupo.
[00111] Quanto maior for o valor para a temperatura de recesso (°C), tanto mais elevada será a formação de calor e, com isso, a histerese quanto da solicitação mecânica na mistura de borracha e tanto pior, com isso, a resistência ao rolamento a ser esperada. O índice de resistência ao rolamento, deste modo, é calculado, para cada negro de fumo dentro do respectivo grupo de negros de fumo, tal como se segue:
Índice de Resistência ao Rolamento = (Temperatura de Recesso do Negro de fumo de Referência no Grupo / Temperatura de Recesso) x 100.
[00112] Um índice de resistência ao rolamento > 100 significa, desse modo, resistência ao rolamento aperfeiçoada e, com isto, diminuída, valores < 100 significam resistência ao rolamento piorada, relativamente ao respectivo negro de fumo de referência no grupo.
[00113] Os resultados da Tabela 6 mostram que os negros de fumo de acordo com a invenção, com um índice FP > 0, em cada caso, exiPetição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 35/47
28/33 bem um melhor equilíbrio com respeito à resistência à abrasão e à resistência ao rolamento, do que os negros de fumo de comparação com um índice FP < 0, com um quadro de valores técnicos de borracha geral ponderado.
Exemplo 3 (Investigações técnicas de borracha em E-SBR):
[00114] A formulação utilizada para as misturas de E-SBR está indicada na seguinte Tabela 7.
Tabela 7:
| pcb | |
| Estágio 1 | |
| Krynol® E-SBR 1712 | 137,5 |
| Negro de fumo | 80,0 |
| Ácido esteárico | 2,0 |
| ZnO | 3,0 |
| Vulkanox® 4020 | 1,5 |
| Protektor® G3108 | 1,0 |
| Estágio 2 | |
| Estágio de Batelada 1 | |
| Estágio 3 | |
| Estágio de Batelada 2 | |
| Enxofre | 1,75 |
| Vulkacit® CZ/EG-C | 1,50 |
| Perkazit TBZTD-PDR-D | 0,20 |
[00115] No caso do E-SBR Krynol® 1712, trata-se de uma borracha de E-SBR diluída com 37,5 pcb de óleo, da Firma Lanxess AG.
[00116] No caso do acelerador de vulcanização Vulkacit® CZ/EG-C, trata-se de CBS da Firma Lanxess AG. No caso do acelerador de vulcanização Perkacir TBZTD-PDR-D, trata-se de TBZTD da Firma Flexsys N.V.
[00117] As misturas de borracha são preparadas em um misturador
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 36/47
29/33 interno, de maneira correspondente à prescrição de mistura na Tabela
8.
Tabela 8
Estágio 1
| Ajustes Agregado de mistura Velocidade de rotação Pressão do estilete | Werner & Pfleiderer GK 1,5 N 60 rpm 0,55 MPa (5,5 bar) |
| Volume vazio | 1,6 L |
| Nível de preenchimento Temperatura de passagem | 0,70 60°C |
Processo de Mistura
| 0 até 1 min | borracha natural |
| 1 até 3 min | 1/2 negro de fumo |
| 3 até 4 min | 1/2 negro de fumo, Vulkanox, Protektor, ZnO, ácido esteárico |
| 4 min | classificação |
| 4 até 5 min | mistura e retirada |
| Temperatura de batelada Armazenamento | 145-155°C 24 h à temperatura ambiente |
Estágio 2
Ajustes
| Agregado de mistura Velocidade de rotação Pressão do estilete | Werner & Pfleiderer GK 1,5 N 70 rpm 0,55 MPa (5,5 bar) |
| Volume vazio | 1,6 L |
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 37/47
30/33
Nível de preenchimento 0,68 Temperatura de passa- 80°C gem
Processo de mistura até 2 min até 5 min min
Estágio de batelada 1
Manter a temperatura de batelada em 150°C por variação da velocidade de rotação
Retirada
Temperatura de batelada 145-155°C
Armazenamento h à temperatura ambiente
Estágio 3
Ajustes
Agregado de mistura
Velocidade de rotação
Pressão do estilete
Volume vazio
Werner & Pfleiderer GK 1,5 N rpm
0,55 MPa (5,5 bar)
1,6 L
Nível de preenchimento 0,66
Temperatura de passa- 40°C gem
Processo de mistura até 2 min
Estágio de batelada 2, Vulkacit, Perkazit,
Enxofre
Temperatura de batelada < 110°C min retirada e formação de faixa sobre moinho de rolos abertos de mistura de laboratório Troester WNU 1 (Diâmetro de 150 mm,
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 38/47
31/33
Comprimento de 350 mm, Temperatura de passagem de 40/50°C, RPM 17/21)
Homogeneização:
cortar e sacudir 3* esquerda, 3* direita, assim como correr 10* em fenda de cilindro larga (6 mm) tirar faixa
Temperatura de batelada < 110°C [00118] A Tabela 9 mostra os resultados do teste técnico de borracha. O tempo de vulcanização das misturas importa em 13 minutos.
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 39/47
32/2
Tabela 9
| Mistura de Borracha Natural Negro de fumo (NC) (80 pcb) Dados técnicos de borracha Tempo de vulvanização | min | Grupo 1 Mistura 10Mistura 11Mistura 12 | Grupo 2 | Grupo 3 | Grupo 4 | |||||
| Mistura 15 NC Comparação 4 13 | Mistura 16 NC 3 13 | |||||||||
| Mistura 13 NC Comparação 3 13 | Mistura 14 NC 2 13 | Mistura 17 NC Comparação 5 13 | Mistura 18 NC 4 13 | |||||||
| NC Comparação 1 13 | NC Comparação 2 13 | NC 1 13 | ||||||||
| Propriedade de Estiramen- | Anel | |||||||||
| to por tração | ||||||||||
| Resistência à tração | MPa | 18,8 | 196 | 19,8 | 16,9 | 18,0 | 17,9 | 19,4 | 18,5 | 20,5 |
| Valor de tensão a 100% | MPa | 2,3 | 2,0 | 2,1 | 1,8 | 2,0 | 1,9 | 2,0 | 2,1 | 1,8 |
| Valor de tensão a 300% | MPa | 12,3 | 11,6 | 11,7 | 9,6 | 10,8 | 10,0 | 10,3 | 10,4 | 9,0 |
| Estiramento de ruptura | % | 410 | 450 | 440 | 450 | 440 | 440 | 480 | 450 | 520 |
| Dureza Shore | Shore A | 70 | 66 | 69 | 67 | 67 | 68 | 69 | 72 | 68 |
| Abrasão DIN | mm3 | 68 | 70 | 66 | 74 | 75 | 81 | 77 | 104 | 101 |
| Índice de resist. Abrasão | 100 | 97 | 103 | 100 | 99 | 100 | 108 | 100 | 103 | |
| Propriedades Viscoelásti- | ||||||||||
| cas | ||||||||||
| Flexômetro Goodrich | ||||||||||
| - Temperatura de recesso | °C | 148 | 127 | 127 | 142 | 124 | 143 | 143 | 161 | 138 |
| Índice de resist. rolamento | 100 | 117 | 117 | 100 | 115 | 100 | 100 | 100 | 117 |
Petição 870190017276, de 20/02/2019, pág. 40/47
33/33 [00119] O Negro de fumo de Referência no Grupo 5 é o Negro de fumo de Comparação 1, o Negro de fumo de Referência no Grupo 6 é o Negro de fumo de Comparação 3, o Negro de fumo de Referência no Grupo 7 é o Negro de fumo de Comparação 4 e o Negro de fumo de Referência no Grupo 8 é o Negro de fumo de Comparação 5.
[00120] Os resultados da Tabela 9 mostram que os negros de fumo de acordo com a invenção, com um índice FP > 0, exibem, em cada caso, um equilíbrio melhor com respeito à resistência à abrasão e à resistência ao rolamento, do que os negros de fumo de comparação, com um índice FP < 0, com um quadro de valores técnicos de borracha geral ponderado.
Claims (8)
- reivindicações1. Negro de fumo, caracterizado pelo fato de que:a superfície CTAB é de 100 a 160 m2/g, a razão de quartil é superior a 1,60, e o índice FP > 0.
- 2. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o índice FP > 0,5.
- 3. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fração das partículas > 150 nm e a distribuição de tamanhos de agregado é inferior a 20% em peso.
- 4. Processo para a preparação do negro de fumo, como definido nem qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em um reator de forno, o qual compreende, ao longo do eixo do reator, uma zona de combustão, uma zona de reação e uma zona de terminação, por geração de uma corrente de um gás de escape quente na zona de combustão, por queima de um combustível em um gás contendo oxigênio e condução do gás de escape da zona de combustão pela zona de reação para a zona de terminação, introdução sob mistura de uma matéria-prima de negro de fumo no gás de escape quente na zona de reação e interrupção da formação de negro de fumo na zona de terminação por aspersão de água, o referido processo sendo caracterizado pelo fato de que 60 a 90% em peso da matéria-prima de negro de fumo são introduzidos em bocal único no primeiro terço da zona de reação e a quantidade restante da matéria-prima de negro de fumo é introduzida em bocal único na direção de corrente em pelo menos um outro local no reator, e o combustível é conduzido de maneira tal que, quando da primeira ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo, 90 a 100% em peso do combustível sejam vaporizados e 5 ms antes da ocorrência sobre a matéria-prima de negro de fumo, 80 a 99% em peso, do combustívelPetição 870190055571, de 17/06/2019, pág. 5/112/2 sejam vaporizados.
- 5. Uso do negro de fumo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é como carga reforçadora ou outra carga, estabilizador UV, negro de fumo de condutividade ou pigmento.
- 6. Uso do negro de fumo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é como negro de fumo reforçador em misturas de borracha.
- 7. Uso, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a borracha é uma borracha de dieno.
- 8. Uso, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a borracha de dieno é uma borracha natural.
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