187306. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oldhatatlan kén kezelésére használható olaj inhibitálására
I 187 306 2 A találmány tárgya eljárás olajjal kezelt oldhatatlan kén stabilitásának megőrzésére. A találmány szerinti eljárás eredményeként az oldhatatlan kén olajjal történő kezelése az oldhatatlan kén stabilitását nem befolyásolja károsan. Nevezetesen a találmány eljárást biztosít egy olajnak az olajjal kezelt oldhatatlan kén oldható kénné való vísszaalakulási folyamatára gyakorolt hatásának inhibitálására. Az oldhatatlan kén definíciószerűen olyan kén, amely szén-diszulfidban nem oldható. A kén ezen formája polimer jellegű, ahol a polimerláncokat több ezer kénatom alkotja. Az oldhatatlan kén különbözik az oldható kéntől, mely utóbbi kristályos. Gyakorlati tényként megemlítjük, hogy a legtöbb kereskedelmi minőségű oldhatatlan kén tartalmaz oldható és oldhatatlan ként is. A kereskedelmi oldhatatlan kéntermékek változó mennyiségű oldható kéntartalommal kaphatók. Az oldhatatlan kén legfontosabb felhasználási területe a gumiipar, ahol térhálósító szerként használják. Ebben az iparágban a ként keresztkötéseket létrehozó szerként (térhálósító szerként) használják a különböző gumikészítményekben. Jóllehet az oldható kén a gumikészítményeknél a térhálósítás fő követelményeinek megfelelne, az oldható kén jelenléte feldolgozási nehézségekhez vezet, ennek következtében termékhibákat okoz az ilyen alapanyagból előállított készítményekben. Az oldható kén használatából eredő két legáltalánosabb probléma a „kivirágzás” és a „beégés”. A kén „kivirágzása” a kénnek a gumitárgyak felületén való kikristályosodása. Ezt a kénnek a gumitárgy belsejéből a felületre történő kivándorlása okozza. Ez a jelenség azért lép fel, mert a kén a keverés (masztikálás) hőmérsékletén oldható a gumiban, de amikor a keveréket a keverés után lehűtjük, az oldhatósági határok csökkennek, ezáltal egy túltelített szilárd oldat képződik. Amint a keverék lehűl és az alacsonyabb oldhatósági határok érvényesülni kezdenek, megkezdődik a kén kiválása a szilárd oldatból. Ennek a kiválásnak a során a kén a gumitárgy felületére vándorol és kikristályosodik. Ez a felületi kivirágzás komoly problémát okoz, mivel az érintett területen lerontja a gumi természetes tapadósságát. Ha gumiabroncsok, övék, víztömlők és hasonló termékek gyártásakor több gumiréteget egyesítünk, a kén lerontja a természetes kohéziót az egymással határos rétegek között, így hibahelyek, például légbuborékok képződnek. Oldhatatlan kén használatakor azonban a felület kivirágzása megszűnik. Az oldhatatlan kén a keverés (masztikálás) során egyenletesen eloszlik a gumiban, de nem oldódik fel abban. Az oldhatatlan kén eloszlása ugyanolyan marad, mint amilyen a diszpergáláskor volt; nem lép fel koncentrációgradiens; és nem következik be migráció. Csak a végtermék térhálósításakor következik be az, hogy az oldhatatlan kén visszaalakul egy oldható formává és oldatba megy. A térhálósodási reakció egyazon időben bekövetkezik, és a kén egy nagy polimer termék részévé válik. Ily módon a kén kémiailag kötötté válik, igy a gumimassza lehűtésekor nem tud kivirágozni. Az oldható kén használata által előidézett másik komoly probléma a „beégés”. A beégés akkor következik be, amikor egy teljesen összeállított (azaz egy összekevert, megőrölt stb.) gumikészítményt raktározunk. A nem térhálósított gumikészítmény hőmérséklet-érzékeny, és ha a raktározási hőmérséklet nincs tökéletesen szabályozva, a térhálósodás - azaz a keresztkötések kialakulása - egy bizonyos mértékig idő előtt beindulhat. Ez a jelenség mint „beégés” ismeretes. Oldhatatlan kén használatakor a beégés oly mértékben gátolt, hogy többé nem okoz problémát. Minthogy az oldhatatlan kén csak akkor használható fel a reakcióhoz, amikor elérjük a térhálósodási hőmérsékletet, alacsonyabb hőmérsékletértékeken nem következik be lényegesebb reakció. Ezeken az alacsonyabb hőmérsékletértékeken az oldhatatlan kén a térhálósodás bekövetkeztéig csupán egy gumival körülvett, szuszpendált szilárd anyagként van jelen. Az oldható kénhez képest az oldhatatlan kénnek az alkalmazásával elérhető előnyök miatt komoly erőfeszítéseket tettek olyan eljárások kifejlesztésére, amelyek során oldható kén helyett inkább oldhatatlan ként állítanak elő. Ezek az erőfeszítések sikerrel jártak, így jelenleg a. szakmában számos eljárás ismert, amelyek révén 90% vagy annál magasabb oldhatatlan kéntartalmú termékek állíthatók elő.. Mindazonáltal a kén oldhatatlan formája metastabilis, és idővel hajlamos az oldható formába való visszaalakulásra. Egy 90% oldhatatlan ként tartalmazó nem stabilizált kénes termék körülbelül 60 °C-on és mintegy 20 órás rakt ározási idő alatt általában átalakul olyan termékké, amely oldhatatlan kéntartalma már csak 70-75%. Számos stabilizátort fejlesztettek ki az oldhatatlan kénnek oldható formává való átalakulásának a megfékezésére. Általában ezek a stabilizátorok képesek a visszaalakulás sebességének mintegy 80%-os csökkentésére. Az oldhatatlan ként - amellett, hogy a visszaalakulás megfékezésére egy stabilizátorral kezelik - általában valamilyen olajjal i s kezelik abból a célból, hogy csökkentsék a kénnek (gyakran finom szemcsés formájú) a porképzésre való hajlamát, valamint könnyebbé tegyék annak diszpergálását a későbbiekben hozzákeveredő szerves készítményekben. Az olajjal kezelt oldhatatlan kéntermékek körülbelül 1%-tól 30%-ig (súlyszázalék) terjedő mennyiségű olajat, valamint körülbelül 99%-tól 70%-ig (súlyszázalék) teijedő mennyiségű ként tárta Imazhatnak. Ilyen arányok mellett a termék lényegében száraz marad, így száraz porként kezelhető. Mindazonáltal néhány olaj hajlamos az oldhatatlan kén vísszaalakulási folyamatának gyorsítására még akkor is, ha „stabilizálást” hajtottunk végre. A mechanizmus, amellyel a stabilizált oldhatatlan kén olajos kezelése a vísszaalakulási sebesség növekedéséhez vezet, teljes mértékben nem ismeretes. Ezenkívül azt is nehéz megjósolni, hogy egy adott olaj lesz-e valamilyen hatással a stabilizált oldhatatlan kénre. A jelenlegi gyakorlatban szokássá vált minden tétel olaj megvizsgálása úgy, hogy az olajjal kis mennyiségű stabilizált oldhatat5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
