FR 2535732 A1 19840511 FR 8317875 A 19831110 2535732, La présente invention concerne une composition de caoutchouc, renfermant plus particulièrement du noir de carbone, dotée de propriétés choisies et présentant à la fois une faible accumulation de chaleur et une caractéris- tique de renforcement élevée. Jusqu'à ce jour, pour le noir de carbone utili- sé dans les composés de caoutchouc, les caractéristiques de diamètre de particule (ou surface spécifique) déterminé par un procédé de microscopie électronique, un procédé d' adsorption d'azote BET ou un procédé d'adsorption d'iode, et de structure, donnée par un indice d'absorption de phta- late de dibutyle, s'avéraient très avantageuses Cepen- dant, il existait une relation contradictoire entre ces propriétés caractéristiques, c'est-à-dire le diamètre de particule et la structure, et les propriétés d'une composi- tion de caoutchouc, en particulier la faible accumulation de chaleur et le renforcement élevé, nécessaires pour une composition de caoutchouc utilisable dans les carcasses de pneu automobile et les chapes, du fait que l'accumulation de chaleur est abaissée et améliorée, alors que le renfor- cement est altéré lorsque la dimension de la particule de noir de carbone augmente ou la structure devient plus fine. C'est pourquoi on considère comme très difficile d'abaisser l'accumulation de chaleur dans une composition de caout- chouc, tout en obtenant une caractéristique de renforcement élevé. Il résulte d'uneétude réalisée par la demande- resse, tenant-compte du fait que l'interaction entre le constituant caoutchouc et le noir de carbone incorporé est fortement influencée par des facteurs autres que le diamè- tre de particule et la structure du noir de carbone; on constate qu'un accroissement du pouvoir de coloration con- tribue efficacement à une augmentation du renforcement, sur la base de cette constatation, la demanderesse a anté- rieurement réussi à réaliser une composition de caoutchouc dotée à la fois des caractéristiques de faible accumula- tion de chaleur et de renforcement élevé, en communiquant une caractéristique choisie de pouvoir de coloration supé- rieur à 175 à un noir de carbone tendre dans une gamme donnant une faible accumulation de chaleur; le diamètre moyen de particule (dn), au microscope électronique, est supérieur à 31 millimicrons, l'indice d'adsorption d'iode est de 40 à 60 mg/g et l'indice d'absorption de DBP est faible, 90 à 130 ml/100 g (brevet japonais no 1 032 175). Cependant, le comportement de ce noir de carbone entraîne une augmentation de la viscosité Mooney de la composition de caoutchouc, qui dépend des conditions dans lesquelles cette dernière est réalisée et présente dans la pratique l'inconvénient d'empêcher parfois un broyage régulier ou une extrusion. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients de l'art antérieur, et d'obtenir une composi- tion de caoutchouc, présentant, à la fois, une faible accu- mulation de chaleur et un renforcement élevé, avec en plus maintien d'une faible viscosité Mooney Une telle composi- tion montre d'excellentes aptitudes au cours de procédés de broyage ou d'extrusion tels que pétrissage, extrusion ou moulage, et se révèle intéressante pour la production d'un grand nombre d'articles en caoutchouc, comme les pneus d'automobiles. La nouvelle composition selon l'invention est réalisée par mélange de 100 parties en poids d'un consti- tuant caoutchouc avec 25 à 250 parties en poids de noir de carbone, appartenant à la catégorie de noir de carbone de fourneau présentant la gamme de propriété d'un diamètre moyen de particule (dn) au microscope électronique supé- rieur à 31 millimicrons, d'un indice d'adsorption d'iode de à 60 mg/g, et d'un indice d'absorption de phtalate de dibutyle (DBP) de 90 à 150 ml/100 g, caractérisé en ce que le diamètre mode Dst (m y) est inférieur à la valeur obte- nue dans l'équation suivante: Dst = ( 2,65 x dn) + ( 0,64 x DBP) 27,56 Lorsque le dn est inférieur à 31 millimicrons, il en résulte un abaissement de l'aptitude'à être travail- lé ou une augmentation de la viscosité, un abaissement des propriétés dynamiques, c'est pourquoi une valeur su- périeure à 31 millimicrons est préférée En outre, lors- que l'indice d'adsorpti Qn d'iode est inférieur à 35 mg/g, la baisse de la caractéristique de renforcement s'accrolt, tandis que lorsque cet indice dépasse 60 mg/g, c'est au contraire l'abaissement du pouvoir d'accumulation de cha- leur qui est touché, bien que le renforcement puisse être fortement amélioré; c'est pourquoi on évite ces condi- tions. D'autre part, lorsque le DBP est inférieur à ml/100 g, il se produit l'inconvénient de l'abaissement de l'aptitude à être dispersé et à être travaillé d'un po- lymère, tandis que, si cette valeur est supérieure à ml/100 g, l'aptitude au broyage du caoutchouc est al- térée. Ces noirs de carbone de fourneau appartiennent à la gamme des noirs de carbone tendre de la classe usuelle FEF ou MAF Bien qu'ils puissent donner une faible accumula- tion de chaleur, qui convient pour une composition de caout- chouc destinée à être utilisée pour les carcasses de pneus automobiles et les chapes, ils ont tendance à abaisser la caractéristique de renforcement. Conformément à l'invention, on utilise un noir de carbone de fourneau dont le diamètre mode Dst (m >) est in- férieur à la valeur obtenue grâce à l'équation donnée plus haut, qui présente en plus les caractéristiques précitées. Lorsque le diamètre mode Dst est supérieur à la valeur indiquée par cette-équation, on ne peut obtenir d'ac- croissement de la caractéristique de renforcement. Les noirs de carbone de fourneau capables de sa- tisfaire toutes ces caractéristiques, donnent une compo- sition de caoutchouc ayant une dureté et une résistance à la traction comparables à celles que l'on obtient par mélange avec un noir de carbone dur, de classe HAF. C'est dire que la dimension de l'agrégat de noirs de carbone classiques augmente en même temps que le diamètre de particule (dn) et l'indice d'absorption de DBP, et l'équation indiquée tient compte de la relation existant entre le diamètre mode Dst, qui représente la di- mension de l'agrégat, dn et DPP. Toutefois, le diamètre mode Dst du noir de car- bone selon l'invention est nettement inférieur à la valeur donnée par cette équation. Autrement dit, l'agrégat de noir de carbone se- lon l'invention est de beaucoup inférieur à celui qui dé- rive de façon empirique des dn et indice d'absorption de DBP des noirs de carbone classiques Le fait que la dimen- sion d'un agrégat correspondant à ces diamètre de parti- cule et indice d'absorption de DBP soit inférieure à celle d'un agrégat classique, contribue directement à augmenter la caractéristique de renforcement du caoutchouc. Le noir de carbone doté de toutes les caractéris- tiques décrites plus haut, peut être produit au moyen d'un procédé à four à pétrole, qui est pratiquement identique à celui qui est décrit dans le brevet japonais mentionné plus haut, NO 1 032 175 C'est-à-dire que la vapeur d'une matière première d'hydrocarbure est pyrolysée rapidement dans un courant de gaz de combustion à température élevée, obtenu par combustion d'un combustible hydrocarboné avec un agent oxydant approprié, renfermant 'de l'air ou de l' oxygène, le produit de pyrolyse est immédiatement refroidi par pulvérisation d'eau, et le noir de carbone formé, qui flotte, est séparé et récupéré. Dans ce cas, la chambre de combustion pour la pro- duction d'un gaz de combustion à température élevée, compor- te une construction résistant à la chaleur, qui peut résis- ter à une charge thermique éventuellement supérieure à 17000 C, mais la forme du fourneau et les conditions de réaction diffèrent par les points suivants A savoir, la chambre de combustion se rétrécit en aval et est reliée de façon contigte à une partie relativement courte de dia- mètre réduit, et la zone de réaction est un tube effilé s'élargissant graduellement à partir de la partie à dia- mètre réduit. La condition de réaction la plus distinctive est la formation d'un flux d'air très turbulent dans le four- neau, par maintien du pouvoir de brassage de l'air de com- bustion introduit dans la chambre de combustion, à un in- dice de brassage supérieur à 0,6 Lorsque cet indice est inférieur à 0,6, la formation du flux gazeux turbulent de- vient, de façon désavantageuse, insuffisante. Cette condition se situe dans un intervalle très élevé de pouvoir de brassage, puisque l'indice de brassage dans le procédé de production de l'art antérieur (brevet japonais No 1 032 175) est de l'ordre de 0,3. Lors de l'utilisation du fourneau et des condi- tions de réaction décrits plus haut, on injecte au moyen d'un ajutage d'atomisation, introduit dans la tête du four- neau, en direction de l'axe de celui-ci, une matière pre- mière à teneur élevée en produits aromatiques, tels que essence de créosote ou essence de queue d'éthylène, dans le gaz de combustion à température élevée, passant à gran- de vitesse la partie à diamètre réduit Dans ce cas, le noir de carbone formé est obtenu avec des caractéristiques com- prenant un diamètre moyen de particule (dn) au microscope électronique supérieur à 31 millimicrons, un indice d'ad- sorption de l'iode de 40 à 60 mg/g et un indice d'absorp- tion DBP de 90 à 150 ml/100 g, par réglage du taux de la totalité de l'air introduit par rapport à la somme de l'hui- le matière première et de l'huile combustible, du taux de combustion de l'huile combustible, du taux d'écoulement du gaz de combustion au point d'introduction de l'huile ma- tière première, etc. En outre, le noir de carbone formé est obtenu avec un diamètre mode Dst inférieur à la valeur calculée à partir de l'équation mentionnée plus haut, par mise en contact de l'intermédiaire de noir de carbone formé lors de la pyrolyse de la matière première, avec un flux ga- zeux turbulent formé à partir de l'air de combustion d'un pouvoir de brassage élevé, de manière à éviter son dépôt impropre et non nécessaire dans la-zone réactionnelle ef- filée, et à l'arrêter de manière que la durée de séjour du courant gazeux de produit de pyrolyse dans le fourneau soit de 340 à 380 millisecondes. Lorsque la durée de séjour du courant gazeux de produit de pyrolyse dans le fourneau est inférieure à 340 millisecondes, la qualité du noir de carbone formé s' appauvrit du fait de la déposition de coke, etc,tandis que lorsqu'elle dépasse 380 millisecondes, le diamètre mode Dst ne peut pas être inférieur à la valeur donnée par l'équation citée plus haut, et c'est la raison pour laquelle ces conditions ne peuvent être privilégiées. La proportion dans la composition du noir de car- bone ayant ces propriétés est telle que 25 à 250 parties en poids de ce noir de carbone sont présentes pour 100 parties en poids d'un constituant caoutchouc, ou de préférence, 40 à 80 parties en poids de noir de carbone pour 100 parties de constituant caoutchouc. Lorsque la proportion de noir de carbone est in- férieure à 25 parties en poids, on ne peut obtenir du noir de carbone aucun effet suffisant de renforcement du caout- chouc, et le précieux effet d'amélioration, dû au noir de carbone, est désavantageusement affaibli. Lorsque cette proportion est supérieure à 250 par- ties en poids, l'effet de renforcement est très diminué, et -35 on ne peut également dans ce cas obtenir un effet de renfor- cement dû au noir de carbone. Conviennent comme constituant caoutchouc, caout- chouc naturel ou synthétique comme styrène-butadiène, poly- butadiène, isoprène ou isoprène-isobutylène De plus, des additifs habituels, notamment agents de vulcanisation,, ac- célérateurs de vulcanisation, antioxydants, assistants de vulcanisation, plastifiants, etc sont ajoutés Ainsi qu'il est mentionné plus haut, la composi- tion de caoutchouc selon l'invention, n'accumule que fai- blement la chaleur et présente une élasticité comparable à celle que l'on obtient par incorporation d'un noir de carbone tendre, de classe usuelle FEF(N 550), et en même temps présente une caractéristique de renforcement de ni- veau relativement élevé, bien meilleur que celle que l'on obtient par incorporation de noir de carbone tendre, de classe usuelle FEF (N 550). En outre, la viscosité Mooney de la composition de caoutchouc selon l'invention peut toujours être réglée à un faible niveau, de sorte que broyage, extrusion et mou- lage peuvent être réalisés très régulièrement. En conséquence, étant donné l'amélioration men- tionnée plus haut des techniques de broyage et d'extrusion, la composition de caoutchouc selon l'invention est très in- téressante pour la production de différents articles en caoutchouc, y compris les pneus d'automobiles. On décrit ci-après les mesures des propriétés du noir de carbone selon l'invention, ainsi que la détermina- tion d'une composition de caoutchouc. 1) Diamètre moyen de particule au microscope électronique- (dn) Un échantillon de noir de carbone est dispersé dans du chloroforme pendant 30 minutes, dans une machine à nettoyage ultrasonique, à une fréquence de 28 k Hz, et l'é- chantillon dispersé est fixé sur une pellicule du type à grille pour supporter le carbone La micrographie de cet échantillon est prise par un microscope électronique (gros- sissement direct x 20 000, grossissement total 80 000 à 000) On mesure le diamètre de plus de 1 000 particu- les de noir de carbone choisies au hasard dans cette mi- crographie électronique Puis, la moyenne arithmétique des diamètres des particules (dn) est déterminée à partir d'un histogramme à intervalles de 3 mm. 2) Indice d'adsorption d'iode Cette valeur est déterminée conformément au procédé d'essai pour les combinaisons caoutchouc-noir de carbone, JIS K 6221 ( 1975), article 6 1 1 (correspondant à ASTM D 1510-81). 0,5 0,0005 g d'un échantillon séché de noir de carbone est pesé avec précision dans un Erlenmeyer de 200 ml muni d'un bouchon, et on y ajoute 25 ml d'une solution d'iode 0,0473 N, puis le mélange est secoué pendant 1 minute à température ambiante à un indice d'agitation supérieur à coups/minute On sépare le noir de carbone et on titre ml du filtrat avec une solution 0,0394 N de thiosulfate de sodium (a ml) On réalise séparément, selon le même mo- de opératoire, un essai témoin (b ml) L'indice d'adsorp- tion de l'iode, par gramme de noir de carbone séché, est calculé à l'aide de l'équation suivante: b a V IA = _bb ax W x N x 126,91 x f dans laquelle IA est l'indice d'adsorption de l'iode (mg/g) WD est le poids de noir de carbone sec (g) V est la quantité de solution d'iode ajoutée (ml) N est la normalité de la solution d'iode ( 0,047) f est le facteur de la solution d'iode 3) Indice d'absorption du phtalate de dibutyle Cette valeur est déterminée conformément au procé- dé d'essai pour les combinaisons caoutchouc-noir de carbo- ne, JIS K 6221 ( 1975), article 6 1 2 Indice d'absorption procédé A (correspondant à ASTM D 2414-82). Une quantité définie de noir de carbone séché est placée dans une chambre dé mélange d'un appareil à mesurer l'ab- sorption ("absorptometer") Lorsque le moment d'un rotor situé dans la chambre de mélange atteint une valeur pré- déterminée, un interrupteur limite est actionné pour ar- rêter automatiquement l'écoulement des gouttes de phtalate de dibutyle provenant d'une burette L'indice d'absorption est calculé à partir de la lecture de l'échelle de la bu- rette (V) selon l'équation suivante DBP No = V x 100 dans laquelle DBP No est l'indice d'absorption (ml/100 g) WD est le poids de noir de carbone sec (g). 4) Diamètre mode Dst Un échantillon de noir de carbone est séché con formément à JIS K 6221 ( 1975), article 6 2 1 Procédé B, puis il est pesé avec précision et mélangé avec une solu- tion d'éthanol aqueux à 20 %, renfermant une petite quan- tité d'un produit tensio-actif (agent dispersant), afin d'obtenir une dispersion de noir de carbone à la concentra- tion de 100 mg/litre On réalise vigoureusement cette dis- persion au moyen d'ondes ultrasoniques, pour obtenir une solution d'échantillon pour la mesure. Un disque centrifuge (fabriqué par Joyes Loebl Co) est réglé à une vitesse de 6 000 tours/minute On verse dans cet appareil un liquide, notamment une solution de glypérol aqueux à 2 %, à raison de 10 à 20 ml, puis 1 ml de solution tampon d'éthanol aqueux. Puis, 0,5 à 1 ml de solution ci-dessus d'échantillon prépa- ré pour la mesure, est injecté au moyen d'une seringue; on fait démarrer la centrifugation du mélange, et en même temps l'enregistrement est mis en marche, pour tracer une courbe de répartition des agrégats Le diamètre mode Dst est défini comme le diamètre équivalent Stokes (m i) du mode (capacité d'absorption maximale) de la courbe de ré- partition des agrégats. ) Dureté (composition de caoutchouc) JIS K 6301 La dureté est déterminée à l'aide d'un appareil de mesure à ressort de type A, dans les conditions suivan- tes Epaisseur de la pièce d'essai: supérieure à 12 mm Dimension d'aiguille: diamètre de la portion droite 1,3 0,1 mm Diamètre de pointe: 0,79 0,02 mm Angle de cône vertical: 350 0,250 Distance de la pointe à la surface recevant la pression: 2,54 0,00 + 0,05 mm Caractéristiques de ressort: 00 C, 0,539 N 1000 C, 8,38 N La surface à laquelle on communique la pression est mise en contact parallèlement avec la surface à essayer, la lecture de l'échelle est immédiatement enregistrée, et c' est cette lecture qui est adoptée en tant que dureté de la -20 pièce à essayer. 6) Résistance à la traction (composition de caoutchouc) Cette résistance est mesurée conformément à ASTM D 412-80. 7) Résistance à l'abrasion (composition de caoutchouc) On utilise un appareil à mesurer l'abrasion de Lambourn,et la mesure s'effectue dans les conditions suivan- tes Pièce d'essai: épaisseur 10 mm, diamètre externe 44 mm Roue d'émeri: type GC, finesse 80, dureté H, Poudre de carborundum ajoutée: finesse " 80, vitesse d'addition environ 9 g/minute. Vitesse de révolution de l'échantillon: 660 tours/minute Poids de la pièce d'essai: 4 kg. Les valeurs de la résistance à l'abrasion sont représen- tées par des indices (%) de noir de carbone IRB A 5 à un taux de glissement relatif de 24 ou 60 %. 8) Degré d'accumulation de chaleur (composition de-caout- chouc) Ce degré est mesuré à l'ide d'un Flexomètre Good- rich, conformément au procédé ASTM 623-67 A. 9) Elasticité (composition de caoutchouc) (JIS K 6301) On mesure l'élasticité à l'aide d'un appareil de type Lipke (Rubber Chem Technol 7, 59 1934) Les con- ditions de mesure sont les suivantes: Pièce d'essai: épaisseur 12 mm, diamètre exter- ne 28 mm- Température de mesure: 25 C 10) Elongation (composition de caoutchouc) On la mesure conformément à ASTM D 412-80. L'invention est décrite plus en détail avec réfé- rence aux exemples suivants. EXEMPLES Du noir de carbone est produit au moyen d'un four- neau qui comprend une chambre de combustion, une partie de diamètre réduit contig Ue à cette chambre, une zone de ré- action effilée, s'élargissant graduellement, contig Ue à cette partie de diamètre réduit, et une chambre à air cy- lindrique, revêtoede brique réfractaire, contigte à cette zone réactionnelle. La chambre de combustion se rétrécit à sa partie de sortie en aval et a un diamètre interne de 700 mm et une longueur de 1000 mm; La partie de diamètre réduit a un diamètre interne de 150 mm et une longueur de 200 mm, et la chambre de réaction effilée a une longueur de 9000 mm La tête du fouirneau comporte une entrée d'arrivée d'air montée tan- gentiellement, et la partie aval de la zone réactionnelle présente un ajutage de trempe à position réglable En outre, dans la partie en amont de la chambre de combustion, sont placés, suivant la direction de l'axe du fourneau, un brûleur à combustion et un ajutage de pulvérisation pour l'huile matière première. * L'ajutage de pulvérisation de l'huile matière première est introduit de façon à ce que sa partie extrême soit logée à l'entrée de la partie de diamètre réduit. Le noir de carbone est produit dans le fourneau à réac- tion décrit ci-dessus, en respectant les conditions indi- quées dans le tableau 1 Le combustible utilisé est un hy- drocarbure de poids spécifique 0,903 ( 15/40 C), de viscosi- té 16,1 (c St) à 50 'C), à teneur en carbone résiduaire de ,4 %, à teneur en soufre de 1,8 %, et à point éclair de 960 C, et l'huile matière première utilisée est un hydrocar- bure fortement aromatique, de poids spécifique 1,0703 ( 15/40 C), de viscosité 2,1 (Engler, 40/20 'C>, avec une te- neur en substance insoluble dans le benzène de 0,03 %, un Indice de Correlation du Bureau des Mines (BMCI) de 140 et un point de début d'ébullition à 1030 C. Voir Tableau 1 à la page 14. Les propriétés de chacun des noirs de carbone obtenus sont comparées à celles d'un noir de carbone ten- dre classique de la classe FEF (N 550), d'un noir de car- bone dur de la classe HAF (N 330), ou d'un noir de carbone étalon IRB e' 5 (exemple d'un noir de carbone classique), et les résultats sont reportés dans le tableau 2 Les essais N 05 et N 06 ne sont pas satisfaisants quant aux exigences du diamètre mode Dst, selon l'invention, et ne doivent être pris en considération qu'à titre de comparaison. Voir Tableau 2 à la page 15. Chacun des échantillons de noir de carbone du Tableau 2 est combiné avec un constituant-de caoutchouc na- turel et un constituant synthétique, dans des proportions indiquées dans le Tableau 3. Voir Tableau 3 à la page 16. Les compositions de caoutchouc sont obtenues par vulcanisation des constituants combinés du Tableau 3, à 1450 C On mesure leurs propriétés de caoutchouc Les ré- sultats sont reportés dans le Tableau 4,dans lequel les numéros d'essai correspondent à ceux des échantillons de noir de carbone du Tableau 2. Voir Tableau 4 aux pages 17 et 18. Il ressort des résultats du Tableau 4 que les compositions de caoutchouc selon l'invention (essais no 1 à 4) présentent des propriétés de faible accumulation de chaleur comparables et de meilleure élasticité et élonga- tion, comparées aux caoutchoucs combinés avec un noir de carbone tendre classique de classe FEF (N 550), et en même temps, montrent des propriétés élevées de renforcement, comme dureté, résistance à la traction et résistance à-l'a- brasion, bien meilleures que celles du composé FEF-caout- chouc, et en particulier la dureté et la résistance à la traction qui sont presque comparables à celles que l'on obtient avec du noir de carbone dur de classe HAF (N 330). Parmi les exemples comparatifs, l'essai N 05 correspond à l'incorporation, comme dans le brevet japonais No 1 032 175, d'un noir de carbone à haut pouvoir colorant Dans cet exem- ple, on obtient une faible accumulation de chaleur et une propriété de renforcement élevée comparables à ce que l'on obtient conformément à l'invention Cependant, comme le diamètre mode Dst est supérieur à la valeur définie par l' équation ( 2,65 x dn) = ( 0,64 x DBP) 27,56 la viscosité Mooney, en tant que caractéristique d'un caout- chouc non vulcanisé, devient supérieure à celle des exemples selon l'invention (cf essai N 04), de sorte que la détermi- nation par une filière d'extrusion de Garvey, qui constitue un indice de broyage et d'extrusion, devient faible De plus, au cours de l'essai N 06, on ne peut obtenir aucune augmentation du renforcement, car le diamètre mode Dst ne satisfait pas aux exigences de l'invention et en plus, le niveau du pouvoir colorant est faible. TABLEAU 1 Essai N O Essai n' | 1 2 3 4 5 6 Conditions de production _ I Appjrt total d'air '2100 1900 1950 2340 2550 2000 (Nm /hr) Alimentation en huile com- bustible (kg/hr) 119 108 111 143 145 91 Apport d'air de pulvérisa- tion du combustible (Nm 3/hr) 100 100 100 140 100 100 Taux de combustion du combus | tible (%) 160 160 160 150 160 200 I Alimentationen huile matière première (kg/hr) 581 566 612 765 766 606 Apport d'air de pulvérisa tion de la matière première |(Nm 3/hr) 220 200 200 210 220 190 Vitesse d'injection initiale de la matière première (m/sec) 260 245 251 240 250 220 Vitesse d'écoulement du gaz de combustion*(m/sec) 220 197 201 262 289 95 Durée de séjour dans le fourneau** (ms) 348 370 364 3401 220 498 Force de brassage de l'air de combustion (indice de bras- sage) 0,68 0,65 0,65 0,60 0,35 0,3 Notes: * Vitesse d'écoulement du gaz de combustion au lieu d'introduction de l'huile matière première **Durée de séjour, au point de refroidissement par l'eau, du gaz renfermant le noir de carbone formé. TABLEAU 2 Essai n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 de carbone Exemple S selon l'inven Exemples Exemples de produits tion comparatifs classiques Propriétes FEFM 1 HAF ( 2)IRB ( 3) _ __ l___' (N 550)(N 330) 45 Diamètre de particule moyen au microscope électronique I dn ( _ ___ __ I _ _, ___ _ Indice d'absorption de DBP (ml/100 g) 123 130 110 108 105 125 115 101 100 Pouvoir de coloration (%) 153 139 144 175 178 138 130 210 211 Diamètre mode Dst (m>) 149 161 159 139 149 186 176 115 111 2,65 x dn + 0,64 x DBP 27,56 166,7 172,2 164,7 144,6 141,7 169,0 158,9 16,1 113,3 -i __Il __ 27 ___,__ 56_ _tsw B =sjs Notes: ( 1 "Seast SO" fabrique par Carbon Co, Ltd; ( 3) Noir Tokai Carbon Co,Ltd; ( 2) de Référence Industriell E "Seast 3 " fabriqué par étalon ASTM N 5 Tokai Ln tu Ln q-f Lq ru TABLEAU 3 Constituants (parties en poids) Caoutchouc naturel ( RSS ' 1) Caoutchouc au styrène/butadiène (JSR 1712)* Noir de carbone Huile aromatique (plastifiant) Acide stéarique (dispersant pour aider la vulcanisation) Oxyde de zinc (pour aider la vulcanisation) Disulfure de dibenzothiazyle (accélérateur de vulcanisation) N-cyclohexyl benzothiazole-2-sul- fenamide Soufre (agent de vuicanisation) Caout- chouc naturel 4,0 3,0 ,0 1,0 2,5 Caout- chouc synthé- tique _ 137,5 68,75 1,0 3,0 1,25 1,75 I Note: * Déterminé conformément à ASTM D 2230-78 Procédé A. - i i i i i Ij - TABLEAU 4 ( 1) Propriétés de composition de caoutchouc naturel Type d'exemple Exemples selon l'in Exemples Exemples vention 4 comparatifs traditionnels sai___ __ __ __ __ __ __ _ à_____ _ _ j (FEF) (HAF) (IRB 45) Dureté (JIS, Hs) 70 70 69 69 69 69 68 70 70 Résistance à la traction ( 10 e Pa) 268 269 262 271 270 252 250 281 282 Résistance à l'abrasion ( 24 % | de glissement) 76,9 ' 76,4 75,4 76,5 75,4 74,9 73,5 101,2 100 Résistance à l'abrasion ( 60 % de glissement 80,9 82,9 77,9 83,0 83,51 75,0 74,9 102,1 100 Degré d'accumulation de cha I 7 leur ( C) 1255 26,0 26, 27,1 26,2 26, 8 32,3 32,5 Elasticité %) 594 59,4 60,8 59,6 57,0 61,3 61,8 54,3 54,7 Elongation (%) 1460 455 460 460 450 451 455 490 485 _ _ __ _ _ I _ _ _ _I _ _ i Viscosité Mooney (ML 1 41 à 125 o C) 76,776,875,7 76,9 80,3 75,3 74,6 81, 0 80,0. 1 1, Ln t A ru r 4 TABLEAU 4 (Suite) ( 2) Propriétés de composition de caoutchouc synthétique \Type d'exemple Exemples selon l'in Exemples Exemples vention comparatifs traditionnels sain 1 2 3 4 5 6 7 8 9 \__ (FEF) (HAF) (IRB#5) Dureté (JIS, Hs) 60 60 58 60 59 58 58 61 60 Résistance à la traction (i O Pt'a) 213 204 202 215 215 195 196 220 230 ( 1 05 Pa) Résistance à l'abrasion ( 24 % de glissement) 77 75 73 77 78 69 68 98 100 Résistance à l'abrasion ( 60 % de glissement) 77 78 73 77 77 72 64 99 100 Degré d'accumulation de chaleur ( Viscosité Mooney(M Ll+ 4, à 125 C) 38,5 38,6 37,7 38,7 40,0 37,8 36,0 41, 5 41,0- Détermination globale par fi- lière d'extrusion Garvey* 7 A 7 A 7 A 6 A 5 A 7 A 7 A 5 A 5 A Note:*Déterminé conformément à ASTM D 2230-78 P:océdé A. 11 %> t N Vl r 4 Revendications 1 Composition de caoutchouc réalisée par mélange de parties en poids d'un constituant caoutchouc, avec à 250 parties en poids de noir de carbone appartenant à la catégorie de noir de carbone de fourneau, présentant un diamètre moyen de particule (dn), au microscope élec- tronique, supérieur à 31 millimicrons, un indice d'ad- sorption d'iode de 35 à 60 mg/g, et un indice d'absorp- tion de phtalate de dibutyle (DBP) de 90 à 150 ml/100 g, caractérisé en ce que son diamètre mode Dst (m JJ) est in- férieur à la valeur obtenue dans l'équation: Dst = ( 2,65 x dn) + ( 0,64 x DBP) 27,56. 2 Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on combine 40 à 80 parties en poids de noir de carbone avec 100 parties de caoutchouc. 3 Composition Jselon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le constituant caoutchouc est le caoutchouc naturel ou synthétique, en particulier styrène- butadiène, polybutadiène, polyisoprène ou butyle. 4 Composition selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le noir de carbone a été obtenu par pyrolyse d'une matière première hydrocarbonée, dans une zone de réaction, avec un courant de gaz de combustion produit par combustion d'un combustible hydrocarboné dans une chambre, dans des conditions telles que le pouvoir de brassage de l'air de combustion, insufflé dans la zone de réaction, soit de l'ordre de 0,6, en terme d'indice de bras- sage, et la durée de séjour du produit de pyrolyse dans le fourneau soit comprise entre 340 et 380 millisecondes. Composition selon une des revendications 1 à 4, ca- ractérisée en ce que le noir de carbone a été obtenu dans un fourneau qui comprend une chambre de combustion cylin- drique, avec un côté se rétrécissant en aval, une partie à diamètre réduit contig Ue au côté aval de la chambre de combustion, une zone de réaction effilée, s'élargissant graduellement, contigile à la partie de diamètre réduit, et une chambre à air cylindrique, contig Ue à la zone de réaction.