Substancje pomocnicze popraw iające właściwości przerobow e mieszanek kauczukow ych
Artykuł omawia zastosowanie substancji pomocniczych ułatwiających spo
rządzanie i przetwarzanie mieszanek kauczukowych (ang. processing aids, pro
cessing additives). Substancje te umożliwiają poprawę jakości i powtarzalność właściwości mieszanek kauczukowych oraz zmniejszenie zużycia energii po
trzebnej do ich wykonania i przetworzenia. Sposób działania dodatków popra
wiających właściwości przerobowe zależy od ich zdolności do jednorodnego mieszania się z kauczukiem. Istnieją tu trzy możliwości:
— produkt ma bardzo ograniczoną mieszalność z kauczukiem,
— produkt ma słabą do średniej mieszalność z kauczukiem,
— produkt bardzo dobrze miesza się z kauczukiem.
Słowa kluczowe: substancje pomocnicze, przerobowość, mieszalność, zastoso
wanie
Rubber processing aids
The paper refers to rubber processing agents facilitating mixing and pro
cessing o f rubber compounds. These additives enable to improve quality of rubber compounds and repeatability o f their properties and also reduce energy consumed during mixing and processing. The mode o f action o f rubber proces
sing aids depends on their ability to homogeneous mixing with rubbers. There are three possibilities:
— the substance has very limited compatibility with rubber,
— the substance has low to medium compatibility with rubber,
— the substance has high compatibility with rubber.
Key words: rubber additives, processability, compatibility, application
Leszek Pyskło*, Cezary Dębek*
1. K ryteria p od ziału i w łaściw ości sub stancji popraw iających właści
wości przerobowe
Substancje poprawiające właściwości przerobowe mieszanek kauczukowych (ang. processing aids, pro
cessing additives, processing promoters) odróżnia się od plastyfikatorów lub zmiękczaczy. Plastyfikatory de
finiowane są jako ciekłe lub stałe, obojętne substancje organiczne o małej prężności par, które działają jako modyfikatory przetwórstwa i właściwości (obniżają Tg polimeru) mieszanki kauczukowej. Aby uzyskać odpo
wiedni efekt zwykle dodaje się stosunkowo duże ilości plastyfikatorów. Do plastyfikatorów zalicza się m.in.:
oleje aromatyczne, naftenowe i parafinowe, są one po
wszechnie stosowane w przemyśle gumowym. Oleje
* Instytut Przemysłu Gumowego „Stomil”, Piastów
poprawiają właściwości przerobowe mieszanek, jednak mogą mieć niekorzystny wpływ na takie właściwości, jak: adhezja, wytrzymałość na rozdzieranie, naprężenie przy założonym wydłużeniu (moduły) i wytwarzanie ciepła.
Środki poprawiające właściwości przerobowe zos
tały zdefiniowane przez Kirchoffa i Trowmana jako substancje, które dodane do mieszanki kauczukowej w stosunkowo małej ilości poprawiają jej właściwości przerobowe, nie wywierając niekorzystnego wpływu na inne właściwości [1]. Ponieważ niektóre substancje zaliczane do dodatków poprawiających właściwości przerobowe mogą niekorzystnie wpływać na takie właściwości, jak kleistość konfekcyjna, odporność na podwulkanizowanie, szybkość sieciowania i powsta
wanie wykwitów, co w wielu zastosowaniach ma bar
dzo istotne znaczenie, podana definicja nie jest precy
zyjna.
Niekiedy stosuje się bardziej ogólną definicję: do
datki poprawiające właściwości przerobowe są to sub
stancje chemiczne, które ułatwiają lub wręcz umożli
wiają wykonanie i przetwarzanie mieszanek kauczuko
wych [2] (definicja ta obejmuje również piasty fika- tory).
TOM 10 lipiec - sierpień 2006 r. SteM&wt&Uf nr 4
Zalety stosowania substancji poprawiających prze- robowość mieszanek kauczukowych, zestawione na podstawie informacji publikowanych przez producen
tów, przedstawiono w tabeli 1, a w tabeli 2 podano podział dodatków na podstawie wykazywanego przez nie działania w mieszankach.
Tabela 1. Zalety substancji poprawiających właściwoś
ci przerobowe mieszanek kauczukowych Table 1. Advantages o f processing aids
Z a ie ty ! Jat ość
Poprawiona dyspersja napełniacza — X Skrócony czas wykonania mieszanek X —
Zmniejszona energia mieszania X —
Lepsze właściwości mieszanek
podczas walcowania X X
Szybsze wytłaczanie X —
Mniejsze wytwarzanie ciepła podczas
wytłaczania X X
Zmniejszone pęcznienie po wytłaczaniu X X
Lepsze właściwości podczas
kalandrowania X X
Krótszy czas wtrysku X X
Ułatwione wyjmowanie wyrobu z formy X X
Łatwiejsze konfekcjonowanie X —
Ładniejszy wygląd wyrobu X X
Tabela 2. Podział substancji poprawiających właści
wości przerobowe wg wykazywanego przez nie działa
nia
Table 2. The classification o f processing according to their mode o f action
D ziałanie P rzykłady . .
Peptyzatory che
miczne i fizyczne
pentachlorotiofenol, oleinian cynku, arylodisiarczki, sole cynkowe kwasów tłuszczowych
Dyspergatory
kwasy tłuszczowe, sole cynkowe kwasów tłuszczowych, estry kwasów tłuszczowych, alkohole tłuszczowe, silany
Smary wewnętrzne i zewnętrzne
stearyna, sole cynkowe kwasów tłuszczowych, amidy kwasów tłuszczowych, małocząsteczkowy polietylen, amorficzny polipropylen, woski naturalne i syntetyczne, napełniacze modyfikowane
Homogenizatory
mieszaniny żywic aromatycznych i alifatycznych, pochodne kwasów tłuszczowych, bitum (smoła ziemna), sole cynkowe kwasów tłuszczowych Środki zwiększające
kleistość
żywice fenolowe, żywice węglowodorowe Środki wzmacniające żywice fenolowe Środki spajające faktysy, oleje roślinne
Przemysł gumowy, zwłaszcza oponowy, stosuje znaczne ilości substancji poprawiających właściwości przerobowe. Wynika to z konieczności zmniejszenia kosztów produkcji, zwiększenia wydajności urządzeń oraz poprawy jakości wyrobów i ograniczenia ilości braków. W przypadku gumowych artykułów technicz
nych producenci mają bardzo zróżnicowany stosunek do dodatków poprawiających właściwości przerobowe.
Niektórzy stosują je jako standard w wybranych mie
szankach, inni uważają, że nie mają one żadnego wpły
wu, a jeszcze inni, że wpływ ten bardzo zależy od ro
dzaju mieszanki i stosowanych urządzeń produkcyj
nych. Panuje jednak jednomyślność, że ze względu na różnorodność substancji poprawiających właściwości przerobowe, ich złożony skład, dokonanie odpowied
niego wyboru jest bardzo trudne [1]. Tym bardziej, że korzyści wynikające ze stosowania dodatków popra
wiających właściwości przerobowe mają często cha
rakter subiektywny i trudno je czasami ocenić ilościo
wo.
Ze względu na skład chemiczny substancje popra
wiające właściwości przerobowe można podzielić na kilka grup (tabela 3).
Wyróżnia się trzy sposoby działania dodatków po
prawiających właściwości przerobowe, które wynikają z ich zdolności do mieszania się z kauczukami [1]:
• S ubstancja m a bardzo ogran iczon ą m ieszalność z k auczukiem
Substancja wykwita na powierzchnię mieszanki gumowej i w kontakcie z powierzchnią metalową działa jako smar zewnętrzny, zmniejszając tarcie mię
dzy mieszanką a powierzchnią urządzeń produkcyj
nych, np. wytłaczarki. W ten sposób działają przede wszystkim polimery fluorowe w postaci proszku i sili
kony.
Polimery fluorowe w postaci proszku są dodawane w celu nadania wyrobom gumowym dużej odporności na zużycie, poprawy właściwości przerobowych i ułat
wienia wyjmowania wyrobów z formy. Umożliwiają uzyskanie odpowiedniego współczynnika tarcia mie
szanek stosowanych na okładki taśm przenośnikowych.
Fluorowane polimery stosuje się również w uszczelnie
niach gumowych w celu zmiany współczynnika tarcia i poprawy smarowności. Nie ulegają one ekstrakcji przez oleje smarowe, płyny hydrauliczne i roztwory wodne. Nawet stosowane w znacznych ilościach (10 cz.
wag. na 100 cz. kauczuku) nie mają istotnego wpływu na właściwości fizyczne wulkanizatów [6]. Dyspergują się łatwo w większości elastomerów. Fluorowane poli
mery w postaci proszku stosuje się w mieszankach z kauczuków: poliuretanowego, butadienowo-styreno
wego, nitrylowego, butylowego, akrylowego, silikono
wego, epichlorohydrynowego, EPDM.
Silikony działają skutecznie przy bardzo małych stężeniach w zakresie 0,1-0,5 cz. wag., co zachęca do ich stosowania mimo stosunkowo wysokiej ceny. Sili
kony mają następujące zalety: bardzo dobrą odporność na starzenie cieplne i stabilność właściwości, brak bar
wienia i plamienia, dobrą smarowność oraz obojętność fizjologiczną.
StaAtcM i&ity nr 4 lipiec - sierpień 2006 r. TOM 10
Tabela 3. Podział substancji poprawiających przerobowość mieszanek kauczukowych wg ich składu chemicznego Table 3. The classification o f processing aids according to their chemical composition
Grupa S ubstan cje
1 Pochodne kwasów tłuszczowych
mieszaniny pochodnych naturalnie występujących nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych o długich łańcuchach, takich jak kwas stearynowy, palmitynowy, oleinowy lub linolowy (estry metylowe lub etylowe, sole sodowe, potasowe, cynkowe lub wapniowe, amidy, bisamidy i alkohole tłuszczowe)
2 Naturalne i syntetyczne żywice węglowodorowe
• mieszaniny żywic alifatycznych, naftenowych i aromatycznych
• mieszaniny żywic alifatycznych i aromatycznych
• żywice alifatyczne
• żywice aromatyczne
• żywice kumaronowo-indenowe
• smoła węglowa
3 Żywice fenolowe
• nowolakowe żywice p-alkilofenolowe
• rezolowe żywice p-alkilofenolowe
• nowolakowe żywice fenolowe
4 Polimery o małej masie cząsteczkowej
• małocząsteczkowy polietylen
• amorficzny polipropylen
• małocząsteczkowy polibutylen
• kauczuki małocząsteczkowe węglowodorowe
5 Polimery fluorowe proszki otrzymywane metodą kriogeniczna z polimerów zawierających fluor, np.
politetrafluoroetylenu
6 Silikony poli(dimetylosiloksany)
7 Usieciowane glicerydy (usieciowane oleje roślinne)
• faktysa brunatna
• faktysa jasna
8 Polarne środki powierzchniowo czynne
• np. sole barowe oleju talowego osadzone na nośnikach nieorganicznych
• polarne środki powierzchniowo czynne osadzone na krzemionce aktywnej
• metakrylan cynku
• mieszanina oleju parafinowego i kwasu sulfonowego
• mieszanina żywic węglowodorowych i soli cynkowych kwasów tłuszczowych (Struktol HP55) [3,4]
• wiele mieszanin o nieujawnionym składzie, np. Agent 1 1 0 9 firmy Uniroyal Chemical [5]
9 Inne
Oddzielną grupą, nie będącą przedmiotem niniejszej publikacji, stanowią peptyzatory chemiczne, do których należy m.in. pentachlorotiofenol i disiarczki arylowe. Peptyzatory chemiczne są akceptorami wolnych rodników lub katalizatorami utleniania, które skutecznie usuwają wolne rodniki powstające podczas mieszania kauczuku, zapobiegając rekombinacji makrorodników i ułatwiając w ten sposób uplastycznianie kauczuku.
• S u b stan cja m a słab ą do średniej m ieszaln ość z kauczu kiem
Do tej grupy należy większość dostępnych na ryn
ku dodatków poprawiających właściwości przerobowe.
Jeżeli stężenie takiego produktu jest poniżej poziomu mieszalności, działa on jako smar wewnętrzny, ułatwia
jąc poślizg między makrocząsteczkami kauczuku [1,7].
Po przekroczeniu granicy mieszalności spełnia również rolę smaru zewnętrznego.
W taki sposób działają sole cynkowe kwasów tłuszczowych, amidy i estry kwasów tłuszczowych, na
turalne i syntetyczne woski, małocząsteczkowe poliety
leny, amorficzne polipropyleny i wiele mieszanin o nie
ujawnionym składzie. Produkty należące do tej grupy mogą spełniać rolę peptyzatorów fizycznych (sole cyn
kowe kwasów tłuszczowych), homogenizatorów (np.
mieszaniny żywic aromatycznych i alifatycznych) lub dyspergatorów (np. estry kwasów tłuszczowych, sila
ny).
Sole cynkowe kwasów tłuszczowych stosowane są jako m.in. peptyzatory fizyczne kauczuku naturalnego (NR). Dodawanie ich w ilości 2-3 cz. wag. umożliwia
skuteczne zmniejszenie lepkości NR [8,9]. Uważa się, że skutecznymi peptyzatorami fizycznymi są przede wszystkim sole cynkowe nienasyconych kwasów tłusz
czowych [9]. Sole cynkowe skracają również czas po
trzebny do uplastycznienia mieszanki po składowaniu [10]. W porównaniu z peptyzatorami chemicznymi (do
dawanymi w małych ilościach, 0,05-0,2 cz. wag.), pro
ces uplastyczniania wykorzystujący peptyzatory fi
zyczne jest bardziej powtarzalny i łatwiejszy do kontro
lowania. Uplastyczniony kauczuk po wyrzuceniu z mi
ksera ma niższą temperaturę, a jego powierzchnia nig
dy nie jest klejąca, co zdarza się w przypadku złego zdyspergowania peptyzatorów chemicznych. Peptyza
tory chemiczne mogą mieć również niekorzystny wpływ na: naprężenie przy wydłużeniu 300%, histere- zę i rewersję wulkanizacji. Znane są mieszaniny soli cynkowych i peptyzatorów chemicznych, np. Struktol A82. Sole cynkowe kwasów tłuszczowych poprawiają dyspersję sadzy, powodują wydłużenie czasu podwul- kanizowania, zmniejszenie szybkości wulkanizacji, zwiększenie naprężenia przy wydłużeniu 300% i twar
dości oraz zmniejszenie rewersji wulkanizacji i histere-
TOM 10 lipiec - sierpień 2006 r. S ia A tM ten y nr 4
zy [2]. Jest to związane z ich zdolnością do tworzenia kompleksów koordynacyjnych z przyspieszaczami wulkanizacji zawierającymi siarkę oraz aminami wy
dzielającymi się podczas rozpadu sulfenamidów i in
nych przyspieszaczy. Sole te umożliwiają osiągnięcie bardziej homogenicznej dyspersji przyspieszaczy oraz efektywniejsze wykorzystanie siarki w procesie wulka
nizacji [11]. Sole cynkowe mają korzystny wpływ na właściwości przerobowe zarówno przy małych, jak i dużych szybkościach ścinania [2].
Sole cynkowe nasyconych kwasów tłuszczowych zalecane są do mieszanek kauczuku nitrylowego (NBR) i uwodornionego NBR (HNBR), a nienasyco
nych - do mieszanek kauczuku EPDM. Sole cynkowe są szczególnie przydatne w przypadku stosowania poli- butadienów otrzymywanych z udziałem katalizatorów zawierających kompleksy, w których skład wchodzi ne
odym. Kauczuki te odznaczają się dużą zawartością merów cis-1,4 (98%) i małym stopniem rozgałęzienia.
Charakteryzują się względnie szerokim rozrzutem cię
żaru cząsteczkowego, co powoduje dużą lepkość mie
szanek. Zaleca się stosowanie soli cynkowych w mie
szankach oponowych, przy czym sole cynkowe niena
syconych kwasów tłuszczowych dają lepsze rezultaty w mieszankach przeznaczonych na bieżniki opon do samochodów osobowych (SBR/BR - 50/50), bieżniki opon do samochodów ciężarowych (NR/BR-80/20), a sole cynkowe nasyconych kwasów tłuszczowych - w mieszankach na boki opon (NR/BR-70/30) [2]. Sole cynkowe stosuje się razem z mieszaninami żywic aro
matycznych i alifatycznych (homogenizatorami), np.
Poliplastolem RCB, Struktolem 40MS, Werba Blend H I00 [12,13]. Wcześniej wymieniony Struktol HP55 (mieszanina soli cynkowych i żywic) przeznaczony jest do mieszanek wykonywanych z rozpuszczalnikowego SBR i NR oraz mieszanek bieżnikowych z NR [3,4].
Homogenizatory zawierają składniki, które mogą two
rzyć mieszaniny z różnymi kauczukami, co poprawia jednorodność mieszanki zawierającej kilka kauczuków.
Wpływ homogenizatorów na proces dyspergowania kauczuków przedstawiono na rysunku 1.
Powodują one również łatwiejsze zwilżanie napeł- niaczy, ułatwiając ich dyspergowanie w kauczukach.
W rezultacie następuje skrócenie czasu i zmniejszenie energii potrzebnej do wykonania mieszanek, poprawa powtarzalności ich właściwości przerobowych, zwięk
szenie gładkości powierzchni mieszanek, zwłaszcza trudnych do wytłaczania, i zwiększenie kleistości.
Zwykle zaleca się stosowanie soli cynkowych i homo
genizatorów w proporcji 2/5 lub 2/3 cz. wag. Umożli
wia to wyeliminowanie plastyfikatorów.
Estry kwasów tłuszczowych stosuje się w mieszan
kach EPDM, NBR, SBR [14]. Dodaje się w ilości 1,5-3,0 cz. wag.
Silany powszechnie stosowane są w mieszankach napełnianych krzemionką. Działanie ich polega na hyd- rofobizacji polarnej powierzchni krzem ionki, co zmniejsza oddziaływania między cząstkami napełnia- cza powodując zmniejszenie wielkości ich agregatów i poprawę dyspersji napełniacza w kauczuku [20]. Sila-
Rys. 1. Wpływ Struktolu 60NS na homogenizację mie
szaniny kauczuków NBR/EPDM 70/30 [19]
Fig. 1. The influence o f Struktol 60NS on homogeniza
tion o f NBR/EPDM 70/30 mixture [19]
ny zawierające grupy zdolne do reakcji z makrocząs
teczkami kauczuków są dodatkowo środkami sprzęga
jącymi tworzącymi wiązania chemiczne na granicy faz napełniacz/kauczuk [21].
Małocząsteczkowe polietyleny (woski polietyleno
we, np. PAM VP, Deurex Micro Technologies) zapew
niają dobrą spoistość mieszanek, ułatwiają zwilżanie napełniaczy przez kauczuk i wyjmowanie wyrobów z formy. Po wulkanizacji migrują na powierzchnie, za
pewniając wyrobom połysk. W większości zastosowań woski polietylenowe działają skutecznie już przy za
wartości 2,5 cz. wag. Niekiedy, w celu uzyskania spe-
StaA& M t& iy nr 4 lipiec - sierpień 2006 r. TOM 10
cjalnych efektów, można je stosować nawet w ilości 10 cz. wag. nie przekraczając granicy mieszalności.
Stosowane w zwykłych ilościach woski polietylenowe nie wywierają niekorzystnego wpływu na właściwości typowych mieszanek gumowych. W przypadku mie
szanek gumowych z kauczuku butylowego lub SBR lepkość mieszanek maleje proporcjonalnie do ilości do
danego wosku.
W przypadku mieszanek NBR zawierających krze
mionkę dodatek wosku powoduje wzrost lepkości Mooney a w temperaturze 130°C [6]. Woski polietyle
nowe dodawane w ilości do 5 cz. wag. mają niewielki wpływ na właściwości wulkanizatów mieszanek NBR, SBR i kauczuku butylowego. Przy 10 cz. wag. obser
wuje się wyraźne zmniejszenie naprężenia przy wydłu
żeniu 300%. Woski polietylenowe są również dostępne w postaci 30-proc. emulsji wodnych.
Amorficzny polipropylen jest otrzymywany jako produkt uboczny przy produkcji polipropylenu. Ma on wygląd kauczuku o małej lepkości, łatwo wrąbią się do mieszanek gumowych i zapewnia podobne korzyści podczas przetwarzania mieszanek jak wosk polietyle
nowy. Cena amorficznego polipropylenu jest niższa niż wosku polietylenowego. Pewnym problemem jest pos
tać, ponieważ trudno go przygotować w wygodnej do stosowania formie [6].
• Prod uk t b ard zo d obrze m iesza się z kauczukiem W tej sytuacji następuje zmniejszenie lepkości kau
czuku, spowodowane działaniem dwóch mechaniz
mów:
• przez działanie międzycząsteczkowe, które powodu
je zmniejszenie liczby splątań między makrocząs
teczkami kauczuku,
• przez działanie wewnątrzcząsteczkowe, które powo
duje spęcznienie makrocząsteczek kauczuku i w konsekwencji ich zmiękczanie.
Produkty te nie tworzą wykwitów. Należą do nich m.in.
ciekły kauczuk naturalny i poliizopren o małej masie cząsteczkowej. Tego typu dodatki powodują zmniej
szenie pęcznienia mieszanek po wytłaczaniu, w przeci
wieństwie do smarów zewnętrznych, które zwiększają pęcznienie. Zwiększenie pęcznienia może wystąpić również w przypadku stosowania olejów [10]. Ciekłe polimery o małej masie cząsteczkowej pogarszają w niewielkim stopniu właściwości fizyczne wulkaniza
tów, np. przy zawartości 2 cz. wag. następuje zmniej
szenie naprężenia przy wydłużeniu 300% o ok. 5-8%
[1].
Obok stosowania środków poprawiających przero- bowość mieszanek kauczukowych istotny wpływ na re- ologię mieszanek ma dobór i postać składników mie
szanki. Zastępując np. tradycyjne postacie proszkowe przyspieszaczy i substancji sieciujących specjalnymi ich preperacjami w postaci granulek można uzyskać poprawę ich dyspersji i skrócenie czasu wykonywania mieszanek [19, 22, 23]. Na rys. 2 pokazano na przykła
dzie siarki rozpuszczalnej i nierozpuszczalnej, jaką po
prawę dyspersją siarki można osiągnąć stosując jej pre- paracje o nazwie Struktol SU, opracowane przez firmę Schill+Seilacher.
Rys. 2. Poprawa dyspersji siarki rozpuszczalnej i nie
rozpuszczalnej w wyniku zastosowanie jej preparacji o nazwie handlowej Struktol SU firmy Schill+Seilacher [19]
Fig. 2. Superior dispersion o f Struktol SU preparations o f soluble and insoluble sulphur [19]
2. O cena działania do
datków poprawiających właściwości przerobowe
Znajomość mechanizmu działania środków popra
wiających właściwości przerobowe mieszanek kauczu
kowych umożliwia wykonanie odpowiednich badań la
boratoryjnych, pozwalających na lepszą prognozę skut
ków ich zastosowania w skali produkcyjnej. Ocena lep
kości na podstawie pomiarów aparatem Mooneya jest niewystarczająca, ponieważ są one wykonywane przy szybkości ścinania ls ’1, podczas gdy procesy przetwór
cze mieszanek gumowych przebiegają przy szybkoś
ciach ścinania 100 - 1000 s '1; może to prowadzić do dużej rozbieżności wyników.
Badania przy dużych szybkościach ścinania można wykonywać za pomocą reometrów kapilarnych. Umo
żliwiają one również rozpoznanie mechanizmu działa
nia dodatków poprawiających właściwości przerobo
we. Badania te są jednak czasochłonne. Dokładne i szybkie zbadanie właściwości Teologicznych miesza
nek kauczukowych umożliwia aparat RPA (Rubber Process Analyser) firmy Alpha Technologies. Niestety, jest on bardzo drogi. Informacje na temat zachowania się mieszanek gumowych przy dużych szybkościach ścinania uzyskuje się również na podstawie pomiaru
TOM 10 lipiec - sierpień 2006 r. Sladfom&Uf, nr 4
relaksacji Mooney a. Automatyczny, szybki pomiar re
lak sac ji M ooneya u m o żliw ia a p a rat M ooneya MV2000E, produkowany przez tę samą firmę co RPA.
Przydatny jest także aparat Haak-BayerDEFO [15,16].
Do oceny właściwości mieszanek podczas wytłaczania wykorzystuje się wytłaczarki z odpowiednim oprzyrzą
dowaniem. W badaniach laboratoryjnych niezbędne są mieszarki laboratoryjne, wyposażone w systemy kom
puterowe do rejestracji i analizy przebiegu procesu mieszania [17,18]. Przejście ze skali laboratoryjnej do produkcyjnej związane jest ze zwiększeniem liczby zmiennych wpływających na przebieg procesów prze
twórczych, takich jak:
• jednostajność zasilania,
• zmienne szybkości ścinania,
• zmienna temperatura,
• różnice w geometrii dyszy,
• różnice w stanie powierzchni urządzeń.
Wpływ tych zmiennych na właściwości przerobowe mie
szanek gumowych zależy od mechanizmu działania sto
sowanych dodatków. Dlatego próby zastosowania nie
których z nich czasami kończą się niepowodzeniem.
Przeprowadzenie badań laboratoryjnych, które umożli
wiają rozpoznanie mechanizmu działania dodatków po
prawiających właściwości przerobowe, plus dobra znajo
mość urządzeń produkcyjnych i warunków przetwarza
nia oraz składu i właściwości mieszanek, pozwalają na lepszą selekcję dodatków do kosztownych prób produk
cyjnych. Wyniki badań laboratoryjnych muszą być anali
zowane w odniesieniu do warunków prowadzenia pro
cesów technologicznych w skali produkcyjnej.
3. Podsumowanie
Właściwe stosowanie substancji poprawiających przerobowość mieszanek kauczukowych nie jest zada
niem łatwym. Wynika to zarówno z niedostatecznego poznania mechanizmów ich działania, jak i braku pros
tych i szybkich metod oceny wpływu tych substancji na zachowanie mieszanek kauczukowych podczas proce
sów przetwórczych. Istotne jest również dodanie ich we właściwym momencie oraz uwzględnienie, że niektóre z nich mogą wpływać na kinetykę wulkanizacji [24].
Jednak z wielu obserwacji i doświadczeń wynika, że stosowanie tych substancji przynosi często pożądane efekty zarówno przy przetwarzaniu mieszanek, jak i korzystnie wpływa na właściwości gotowych wyro
bów, dlatego są one coraz częściej stosowane. Uznanie w ostatnich latach związków cynku za szkodliwe dla organizmów wodnych i wynikająca stąd konieczność ograniczenia ich zawartości w mieszankach kauczuko
wych spowodowało, że mydła cynkowe są zastępowa
ne przez nowo opracowane niezawierające cynku sub
stancje poprawiające właściwości przerobowe [25].
Literatura
1. Lloyd D. G.: Progress Rubb. Piast. Technol. 1988, 2 No A, 21
2. Steger L : Kautsch. Gummi Kunstst. 1990, 4 2 197 3. Crowther B. G. :„ High efficiency rubber additives ”,
Rubbercon '92, 15-19June, Brighton, UK
4. Schill und Seilacher News No. 14, June 1991,
„New product Struktol HP55 a new high perfor
mance processing additive ”
5. Sung W.H.: „New processing Agent 1109 in the tire compounds”, The 134th Meeting o f the Rubber Di
vision American Chemical Society, Cincinnati, Ohio, 18-21 October 1998
6. O'Connor F.M.: Slinger J.L.: Rubb.World 1982, 187. No. 1, 19
7. Crowther B. G.: „ Zinc soaps: A new examination o f their properties and applications in the rubber in
dustry”, IRC'89, 29 August - 1 September 1989, Praga
8. Chakravarty S.N., Pandit R.R.: Kautsch. Gummi Kunstst. 1976, 29. 676
9. Struktol processing additives in the modern rubber industry ”, Literatura techniczna firmy Schill und Seilacher, Hamburg, Paper No. 15
10. Morche K , Ehrend H.: Kautsch. Gummi Kunstst.
1989, 42 1015
11. „ The old and the new in processing aids fo r tyre ”, Literatura techniczna firmy EniChem Synthesis 12. Polyplastol 6/Polyplastol RCB NR/BR blends: A
proposal fo r a new compounding technology”, Li
teratura techniczna firm y EniChem Synthesis 09/91
13. Wolers M., Klingensmith W.H., Danilowicz PA., Howard B.C.: Kautsch. Gummi Kunstst. 1984, 22, 17
14. „Aflux 25 - a universal processing promoter o f Rhein Chemie”, Technical Report No. 40 firmy Rhein Chemie
15. Noordermeer J. W.M., America R.J.H., Visser G.W.:
„ Testing fo r processability ”, komunikat na konfe
rencji „ Standards and Quality in the Rubber Indus
try”, 20 November 1992, London, UK
16. Breemhaar W., Koopmann R., Market J., Noorder
meer J.: Kautsch. Gummi Kunstst. 1993, 4£L 957 17. Leblanc J.L., Chominiatycz M.: Kautsch. Gummi
Kunstst. 1989, 4 2 882
18. Gark K., Sharman S.: „ Using a personal computer to monitor and analyze the processing o f elasto
mers in an internal mixer”. The ACS Rubber Divi
sion Meeting, Detroit, Michigan, October 1989, Paper No. 46
19. „Rubber Handbook”, literatura techniczna firmy Schill+Seilacher
20. Mealey S., Stelandre L., Chevalier P, Smits V:
Rubber World, 2006, 214, No. 1, 27
21. Vander Kooi J.: Rubber World, 2005, 232. No. 1, 21 22. PL Patent P 311331
23. StehrJ.: Rubber World, 2005, 222 No. 2, 34 24. Johansson A.H: Rubber World, 2001, 223. No. 6,35 25. Menting K , R. Galle-Gutbrecht i inni: „Zinc-free
rubber processing additives matching the proper
ties o f traditional zinc soaps ”, referat - konferen
cja IRC 2002, 1-4 lipca 2002, Praga
S taafortt& iy nr 4 lipiec - sierpień 2006 r. TOM 10
