專利名稱：生產(chǎn)彈性體膠料的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)彈性體膠料的方法與裝置。更特別地，本發(fā)明涉及生產(chǎn)彈性體膠料的方法，該方法包括在至少一個(gè)分批式混 煉器件中進(jìn)行的至少一步混煉步驟，和在至少一個(gè)連續(xù)混煉器件中進(jìn)行的至少一步混煉步 驟，所得彈性體膠料主要，但不僅僅打算用于制備輪胎。而且，本發(fā)明還涉及生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，該裝置包括至少一個(gè)分批式混煉器 件，和至少一個(gè)連續(xù)混煉器件。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，通過分批式混煉器件，例如密煉機(jī)，例如具有兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的
Banbury 混煉機(jī)，分批式進(jìn)行彈性體膠料的生產(chǎn)，其中所述逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生內(nèi)部混煉
作用，塑煉彈性體聚合物并在其內(nèi)摻入和徹底分散通常存在于彈性體膠料內(nèi)的其他組分， 例如增強(qiáng)填料、潤滑助劑、硫化劑和其他添加劑。使用密煉機(jī)生產(chǎn)彈性體膠料顯示出許多缺點(diǎn)，尤其差的熱耗散和因此不足的溫度 控制，這主要是由于不利的材料體積和混煉機(jī)表面積之比導(dǎo)致的。為了改進(jìn)在彈性體聚合 物內(nèi)的分散，通常在通過冷卻和儲存步驟隔開的多個(gè)混煉操作中分布的批次內(nèi)，將各種組 分，和尤其增強(qiáng)填料摻入到彈性體聚合物內(nèi)。通常溫度敏感組分，例如交聯(lián)劑和促進(jìn)劑僅僅 在最終的混煉步驟過程中，在低于預(yù)定溫度的彈性體膠料冷卻(通常低于110°c )，以避免 過早交聯(lián)(“焦燒”現(xiàn)象)之后添加。因此，使用分批式混煉器件生產(chǎn)彈性體膠料盡管仍然是橡膠工業(yè)中最廣泛使用的 生產(chǎn)方法，但耗時(shí)且耗能，并且保證不了有效地控制所得彈性體膠料的性能，尤其關(guān)于增強(qiáng) 填料在彈性體聚合物內(nèi)的分散均勻度。單獨(dú)組分添加量、添加時(shí)間和從混煉機(jī)中排放、原料 的起始溫度和在混煉過程中材料內(nèi)部的剪切力的波動(dòng)的變化全部導(dǎo)致批次之間的變化。為了克服以上公開的分批式工藝的局限性，橡膠工業(yè)進(jìn)行了許多嘗試，基于與熱 塑性聚合物材料的加工常用的那些類似的擠出技術(shù)構(gòu)建生產(chǎn)方法。通過擠出機(jī)進(jìn)行的生 產(chǎn)方法應(yīng)當(dāng)改進(jìn)所得彈性體膠料的性能均勻性，較好的熱量控制來自于改進(jìn)的表面與質(zhì)量 之比，和高度自動(dòng)化操作的開發(fā)可能性。關(guān)于這一目的的綜述，參見H.EllWood的文章"A tale of continuous development “由 European Rubber Journal 出片反，1987 年 3 月， P26-28。美國專利US4897236公開了連續(xù)生產(chǎn)橡膠混合物的方法與裝置，其中在雙螺桿擠 出機(jī)內(nèi)喂入混合物中的各成分，塑煉和均化。將所得混合物分成第一和第二部分。排放第一 部分，而第二部分循環(huán)以供進(jìn)一步均化和與待喂入到擠出機(jī)內(nèi)的各成分的新鮮批料混合。 循環(huán)的部分被循環(huán)到擠出機(jī)腔室中并從冷卻、環(huán)形腔室外部返回到擠出機(jī)腔室中，所述環(huán) 形腔室具有與擠出機(jī)的內(nèi)部連通的流出和流入通路。該部分循環(huán)的橡膠混合物應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償在 計(jì)量各成分時(shí)的波動(dòng)和可能出現(xiàn)的局部不均勻性。而且，在環(huán)形腔室內(nèi)強(qiáng)烈冷卻循環(huán)部分 應(yīng)當(dāng)校正升高的加工溫度，和應(yīng)當(dāng)改進(jìn)分散作用，這是因?yàn)闇囟认陆档慕Y(jié)果是剪切應(yīng)力增
5加。美國專利US5626420公開了連續(xù)混煉工藝，和裝置，其中基礎(chǔ)彈性體和其他組分 連續(xù)計(jì)量并引入到由定子和在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子形成的混煉腔室，優(yōu)選單螺桿擠出機(jī)內(nèi)。引 入的各組分在混煉腔室內(nèi)沿著推進(jìn)和混煉區(qū)域前進(jìn)。為了改進(jìn)橡膠組分的分散和均化，在 至少一些混煉區(qū)內(nèi)混煉腔室的填充比率低于1。為了合適地引入各組分和尤其橡膠基礎(chǔ)成 分到混煉腔室內(nèi)，使用強(qiáng)制喂料設(shè)備，例如容量泵(例如齒輪泵)。為了獲得不同組分的精 確計(jì)量，可希望在位于填充比率低于1的兩個(gè)混煉區(qū)之間的其中填充比率等于1的混煉區(qū) 內(nèi)添加組合物。美國專利US6726352公開了加工用于輪胎制造的橡膠混合物或膠料的方法，其中 包括相對于工藝參數(shù)的參考值，測定變化容限(tolerance)，測定該工藝參數(shù)值，比較工藝 參數(shù)的測定值與參考值和變化容限，取決于檢測值與參考值和變化容限的一致性或不一致 性，有助于評價(jià)半成品，基于特征評價(jià)分類半成品，和取決于半成品的分類，建立加工半成 品的成功步驟。加工包括獲得半成品的至少一個(gè)混煉循環(huán)和擠出循環(huán)。有利地在含相對于 彼此功向操作或者互穿的一對轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)混煉機(jī)，例如Banbury 或intermix 內(nèi)進(jìn) 行所述混煉循環(huán)。通過在各循環(huán)的執(zhí)行過程中檢測的工藝參數(shù)，控制各循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
在申請人看來，在通過連續(xù)混煉器件，例如擠出機(jī)生產(chǎn)彈性體膠料的最關(guān)鍵的方 面之一是將彈性體膠料中的所有組分喂入到連續(xù)混煉器件內(nèi)的喂料體系。事實(shí)上，所述組 分必須被加工(例如，造粒、?；⒓?xì)分等)且精確地計(jì)量，喂入到連續(xù)混煉器件內(nèi)。由于這 些原因，應(yīng)當(dāng)提供復(fù)雜的喂料系統(tǒng)，而復(fù)雜的喂料系統(tǒng)將引起總的生產(chǎn)工藝的時(shí)間增加以 及生產(chǎn)成本增加。另一方面，申請人注意到通常加入到彈性體膠料中的各組分的分散，尤其使用分 批式混煉器件分散增強(qiáng)填料，可能是令人不滿意的。然而，為了改進(jìn)各組分在彈性體膠料內(nèi)的分散，在分批式混煉器件中增加混煉步 驟的數(shù)量通?？梢鹪S多缺點(diǎn)，例如對彈性體聚合物的損害，使彈性體膠料的機(jī)械性能變 差，彈性體膠料的過早交聯(lián)(“焦燒”現(xiàn)象)。申請人:面對提供更加有效的生產(chǎn)彈性體膠料的方法的問題，該方法將減少當(dāng)使用 分批式混煉器件實(shí)施該方法時(shí)彈性體膠料通常要進(jìn)行的混煉步驟的數(shù)量，以及減少或者甚 至避免當(dāng)通過使用連續(xù)混煉器件進(jìn)行該工藝時(shí)可能出現(xiàn)的缺點(diǎn)。特別地，申請人面對提供生產(chǎn)彈性體膠料的方法的問題，其中可在沒有負(fù)面影響 所得彈性體膠料的機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài)二者)的情況下，獲得所述組分，尤其增強(qiáng)填料的 改進(jìn)的分散。申請人:現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，可通過采用在至少一個(gè)分批式混煉器件中進(jìn)行的至 少一步混煉步驟和在至少一個(gè)連續(xù)混煉器件中進(jìn)行的至少一步混煉步驟，生產(chǎn)彈性體膠 料，獲得上述報(bào)道的性能。而且，申請人已發(fā)現(xiàn)，所述方法允許降低混煉時(shí)間，從而增加生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成 本。對于本申請和隨后的權(quán)利要求的目的來說，術(shù)語“分批式混煉器件”是指彈性體膠
6料中的各組分以預(yù)定的用量周期性喂入到其內(nèi)(分批)并混煉預(yù)定時(shí)間，以便獲得彈性體 膠料的混煉器件。在混煉步驟最后，所得彈性體膠料從混煉器件中完全排放。對于本申請和隨后的權(quán)利要求的目的來說，術(shù)語“連續(xù)混煉器件”是指與周期性加 料/排放分批式混煉裝置相反，彈性體膠料中的各組分連續(xù)喂入其內(nèi)(除了由于維護(hù)或彈 性體膠料配方的變化導(dǎo)致的混煉器件可能的停工以外)且以連續(xù)物流排放彈性體膠料的 混煉器件。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及生產(chǎn)彈性體膠料的方法，該方法包括-喂料至少一種彈性體聚合物和至少一種增強(qiáng)填料到含至少一個(gè)分批式混煉器件 的混煉裝置內(nèi)；-在所述至少一個(gè)混煉裝置內(nèi)混煉并分散所述至少一種增強(qiáng)填料到所述至少一種 彈性體聚合物內(nèi)，以便獲得第一彈性體膠料；-從所述至少一種混煉裝置中排放所述第一彈性體膠料；-將所述第一彈性體膠料喂入到至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)，所述連續(xù)混煉器件包 括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿；-混煉所述第一彈性體膠料到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)，以便獲得第二彈性 體膠料；-從所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件中排放所述第二彈性體膠料。申請人:已發(fā)現(xiàn)，相對于所述第一彈性體膠料，所述第二彈性體膠料顯示出所述至 少一種增強(qiáng)填料顯著改進(jìn)的分散，而且機(jī)械性能基本上不受影響或者甚至得到改進(jìn)(靜態(tài) 和動(dòng)態(tài)二者)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述方法可連續(xù)或不連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)連續(xù)進(jìn)行所述方法時(shí)，在沒有儲存的情況下，將第一彈性體膠料直接喂入到所 述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)。當(dāng)不連續(xù)進(jìn)行所述方法時(shí)，所述第一彈性體膠料在儲存之后喂入到所述至少一個(gè) 連續(xù)混煉器件內(nèi)。根據(jù)進(jìn)一步的方面，本發(fā)明涉及生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，該裝置包括-含至少一個(gè)分批式混煉器件的至少一個(gè)混煉裝置，采用所述混煉裝置生產(chǎn)第一 彈性體膠料；-至少一個(gè)連續(xù)混煉器件，所述連續(xù)混煉器件包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿，采用所述連 續(xù)混煉器件接收所述第一彈性膠料并生產(chǎn)第二彈性體膠料。根據(jù)進(jìn)一步的方面，本發(fā)明涉及制備輪胎的方法，該方法包括-制造含多個(gè)結(jié)構(gòu)元件的生胎，所述結(jié)構(gòu)元件包括可交聯(lián)的彈性體膠料；-對生胎進(jìn)行模塑和交聯(lián)，獲得成品輪胎；其中所述結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)包括所述第二彈性體膠料，所述第二彈性體膠料 采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法生產(chǎn)。在前述方面的至少一個(gè)中，本發(fā)明可顯示出以下公開的優(yōu)選特征中的一個(gè)或更多 個(gè)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述分批混煉器件選自密煉機(jī)、開煉機(jī)。尤其優(yōu)選密煉 機(jī)。
通常所述分批混煉器件包括相對于彼此切向操作或者互穿的一對轉(zhuǎn)子。通常所述分批混煉器件包括內(nèi)部容納以相反方向旋轉(zhuǎn)的一對轉(zhuǎn)子的混煉腔室，以 便混合從其頂部引入到混煉腔室內(nèi)的各組分。對于這一目的來說，所述分批混煉器件通常配有位于混煉腔室上部的氣動(dòng)或液壓 圓柱體和可向上運(yùn)動(dòng)打開混煉腔室的活塞，從而允許通過特殊的負(fù)載料斗引入各組分，和 向下運(yùn)動(dòng)對通過轉(zhuǎn)子加工且位于其上的材料產(chǎn)生壓力。位于混煉腔室底部的液壓系統(tǒng)允許通過打開合適的出口在混煉循環(huán)最后排放彈 性體膠料。根據(jù)本發(fā)明可有利地使用的密煉機(jī)的具體實(shí)例是以商品名"Banbury ”或 “Intermix ”已知的那些，這取決于轉(zhuǎn)子相對于彼此切向操作還是互穿。尤其優(yōu)選 Banbury 混煉機(jī)。根據(jù)本發(fā)明可有利地使用的開煉機(jī)的具體實(shí)例是開放式煉膠機(jī)、曲拐式攪拌機(jī)。 尤其優(yōu)選開放式煉膠機(jī)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，可在約20rpm-約60rpm，優(yōu)選約30rpm_約50rpm的旋 轉(zhuǎn)速度下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)分批混煉器件中的混煉。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，可使用不高于約80%，優(yōu)選約55% -約70%的混煉 腔室填充因數(shù)(填充因數(shù)是被待混煉的材料占據(jù)的混煉腔室的全部自由體積部分)，進(jìn)行 在所述至少一個(gè)分批混煉器件內(nèi)的混煉。若選擇太高的填充因數(shù)，則缺少自由體積會妨礙 材料移動(dòng)，和交叉共混與充足混煉變得不可能。同樣，若選擇僅僅非常小的填充因數(shù)，則難 以確保采用高的剪切力充分混煉，和在混煉腔室內(nèi)的材料充分均化。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件具有至少兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的 螺桿。所述旋轉(zhuǎn)螺桿可包括高剪切混煉元件，例如捏合機(jī)；能使材料再分布的元件，例如 齒狀元件，齒輪或銷釘(Pin)；限流器，例如泡罩(blister)、可調(diào)節(jié)的或固定的節(jié)流設(shè)備， 或者具有低的螺紋深度的螺桿螺紋。這些元件可排列在兩個(gè)或更多個(gè)心軸上，所述心軸繞 其軸相對于彼此以相同方向(同向旋轉(zhuǎn))或者相反方向(逆向旋轉(zhuǎn))旋轉(zhuǎn)。螺桿心軸可以 平行、會聚或擴(kuò)散。所述心軸的旋轉(zhuǎn)速度可以相同或不同。螺桿心軸可彼此隔開不同的距 離設(shè)置，以便在每一心軸上該元件的組裝件能在各種程度上互嚙或者根本沒有互嚙。基于 反混和/或壓力梯度，以及沿著擠出機(jī)的長度方向要求的溫度/剪切歷史，進(jìn)行每一混煉元 件的取向選擇(其中包括元件左手還是右手布置)。捏合機(jī)設(shè)計(jì)的一些變化包括單一的凸 輪，雙或多葉設(shè)計(jì)。在齒輪或齒狀混煉機(jī)上的齒數(shù)也可以變化。優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿至少部分互嚙。更優(yōu)選，所述至少兩個(gè)同向 旋轉(zhuǎn)的螺桿基本上完全互嚙。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，所述連續(xù)混煉器件是混合擠出機(jī)。優(yōu)選地，所述混合擠出機(jī)包括-外殼，所述外殼包括至少一個(gè)原料開口和排放開口；-在所述外殼內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝的至少兩個(gè)螺桿。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，可從例如同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)；含大于兩個(gè)螺
桿的同向旋轉(zhuǎn)的多螺桿擠出機(jī)，例如環(huán)型擠出機(jī)、行星式輥筒擠出機(jī)中選擇所述混合擠出機(jī)。尤其優(yōu)選同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)，或環(huán)狀擠出機(jī)。甚至更優(yōu)選環(huán)型擠出機(jī)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)混合擠出機(jī)是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互 嚙多螺桿擠出機(jī)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)混合擠出機(jī)是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互 嚙雙螺桿擠出機(jī)。通常自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙多螺桿或雙螺桿擠出機(jī)包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿的混合 元件，它與相鄰的旋轉(zhuǎn)螺桿的混合元件基本上充分地互嚙，從而允許擠出機(jī)自清理。使用所述同向旋轉(zhuǎn)的基本上充分地互嚙的多螺桿或雙螺桿擠出機(jī)可允許獲得組 分，尤其增強(qiáng)填料在第二彈性體膠料內(nèi)非常好的分散。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，在約IOrpm-約600rpm，優(yōu)選約40rpm_約400rpm的螺 桿速度下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)的混煉。要注意，所述螺桿速度可允許獲得各組分，尤其增強(qiáng)填料在第二彈性體膠料內(nèi)非 常好的分散，以及避免若使用太高的螺桿速度可能出現(xiàn)的第二彈性體膠料的過早交聯(lián)(“焦 燒”現(xiàn)象)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，本發(fā)明的方法可包括在將第一彈性體膠料喂入到所述至 少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)之前，冷卻所述第一彈性體膠料。優(yōu)選地，可冷卻所述第一彈性體膠 料到約15°C -約40°C的溫度，更優(yōu)選約20°C -約25°C。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述混煉裝置包括至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，在喂入到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)之前，將所述 第一彈性體膠料喂入到所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)內(nèi)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)包括-外殼，所述外殼包括至少一個(gè)原料開口和排放開口；-在所述外殼內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝的至少一個(gè)傳輸元件。對于本發(fā)明和隨后的權(quán)利要求的目的來說，術(shù)語“傳輸元件”是指基本上沒有產(chǎn)生 混煉作用而是僅僅傳輸彈性體膠料通過擠出機(jī)長度的元件?？衫鐝闹饕铀俨牧陷S向運(yùn) 動(dòng)的元件，例如螺旋螺桿中選擇典型的傳輸元件。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，可在約IOrpm-約60rpm，優(yōu)選約20rpm_約35rpm的 傳輸元件速度下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)內(nèi)的傳輸。喂料到所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)內(nèi)可允許控制所述第一彈性體膠料喂入到所述 至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)的喂料速度。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)選自單螺旋螺桿擠出機(jī)，具有逆向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè) 螺旋螺桿的凸輪擠出機(jī)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述混煉裝置包括至少一個(gè)開煉機(jī)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述混煉裝置包括至少一個(gè)密煉機(jī)和至少一個(gè)開煉機(jī)， 所述開煉機(jī)優(yōu)選位于所述至少一個(gè)密煉機(jī)下游。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，本發(fā)明的方法可包括將所述第二彈性體膠料喂入到至少 一個(gè)進(jìn)一步的分批式混煉器件內(nèi)。所述至少一個(gè)進(jìn)一步的分批式混煉器件可選自以上公開 的那些。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，本發(fā)明的方法可包括將所述第二彈性體膠料喂入到至少一個(gè)進(jìn)一步的連續(xù)混煉器件內(nèi)。所述至少一個(gè)進(jìn)一步的連續(xù)混煉器件可選自以上公開的那些。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件可位于通過使用所述第二彈 性體膠料，制備半成品的器件上游。制備半成品的器件可選自本領(lǐng)域已知的那些，例如壓延器件、擠出機(jī)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件可配有輥模頭(roller die)。在這一情況下，半成品直接獲自于所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件可配有擠出模頭。在這一情 況下，半成品直接獲自于所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件。所述半成品可以是例如輪胎的不同結(jié)構(gòu)元件之一，例如胎體簾布層、帶層(belt layer)、填充膠條、胎側(cè)、胎面膠、襯里、內(nèi)襯里(imderliner)、耐磨層。根據(jù)本領(lǐng)域已知的方 法，可隨后使用合適的制造裝置，組裝所述結(jié)構(gòu)元件，得到成品輪胎。另一方面，在不使用半成品的情況下，制備輪胎的替代方法是本領(lǐng)域已知的。關(guān)于這一點(diǎn)，在基本上由彈性體膠料構(gòu)成輪胎結(jié)構(gòu)元件，例如填充膠條、胎側(cè)、胎 面膠、襯里、內(nèi)襯里、耐磨層的情況下，在支持待制造的輪胎的支持件上敷設(shè)連續(xù)伸長的條 狀元件，其中排列所述連續(xù)伸長的條狀元件，以便相并列地和/或以疊加的關(guān)系形成多個(gè) 連續(xù)相鄰的盤管(coil)，獲得最終結(jié)構(gòu)的輪胎。或者在基本上由彈性體膠料和至少一繩股 狀增強(qiáng)元件構(gòu)成結(jié)構(gòu)元件，例如胎體簾布層、帶層的情況下，所述連續(xù)的伸長條狀元件與至 少一個(gè)繩股狀增強(qiáng)元件結(jié)合，以便產(chǎn)生含至少一個(gè)繩股狀增強(qiáng)元件的橡膠化線材形式或條 狀元件形式的半成品，將其相并列地和/或以疊加的關(guān)系進(jìn)一步敷設(shè)在支持待制造的輪胎 的支持件上，獲得最終結(jié)構(gòu)的輪胎。所述支持件可以是硬質(zhì)支持件且可具有喇叭形狀。這 類工藝?yán)绻_于歐洲專利申請EP928680或EP928702中或者國際專利申請W001/36185 中。所述支持件可例如選自下述器件_支持至少一個(gè)胎體簾布層的具有基本上圓柱形結(jié)構(gòu)的建造轉(zhuǎn)鼓(building drum)；-具有基本上喇叭形結(jié)構(gòu)的成型轉(zhuǎn)鼓，所述成型轉(zhuǎn)鼓優(yōu)選支持在其上組裝了至少 一個(gè)帶層的至少一個(gè)胎體簾布層；-具有基本上圓柱形結(jié)構(gòu)的輔助轉(zhuǎn)鼓，所述輔助轉(zhuǎn)鼓優(yōu)選支持至少一個(gè)帶層；-硬質(zhì)支持件，優(yōu)選將其成型，以便基本上匹配待形成的成品輪胎的內(nèi)表面。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件可形成所述第二彈性體膠料 作為連續(xù)伸長的條狀元件，將其進(jìn)一步沉積在以上報(bào)道的支持件上，所述連續(xù)混煉器件優(yōu) 選配有輥模頭或擠出模頭?；蛘咚鲞B續(xù)伸長的條狀元件可與至少一個(gè)增強(qiáng)的繩股狀增強(qiáng)元件結(jié)合。含所述第二彈性膠料的所述連續(xù)的伸長條狀元件可具有平坦的截面，例如矩形、 橢圓形或透鏡狀或錐形形狀。所述連續(xù)的伸長條狀元件的截面尺寸顯著低于待制造的結(jié)構(gòu) 元件的截面尺寸。作為實(shí)例，連續(xù)伸長的條狀元件的寬度范圍可以是約3mm-約15mm，和厚 度范圍為約0. 5mm-約1. 2mm。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，彈性體膠料中的所有組分可喂入到所述至少一個(gè)混煉裝置中。特別地，除了所述至少一種彈性體聚合物和所述至少一種增強(qiáng)填料以外，可將至 少一種下述組分加入到彈性體膠料中-硫化劑，例如硫，或含硫的分子(硫供體)或其混合物；-活化劑，例如鋅化合物，和尤其ZnO，ZnCO3,含8_18個(gè)碳原子的飽和或不飽和脂 肪酸的鋅鹽，例如硬脂酸鋅，它優(yōu)選在彈性體膠料中由ZnO和脂肪酸就地形成，以及還有 BiO、PbO、Pb3O4, PbO2 或其混合物；-促進(jìn)劑，例如二硫代氨基甲酸酯，胍，硫脲，噻唑，磺酰胺，秋蘭姆，胺類，黃原酸類 或其混合物；-基于組合物打算的特定應(yīng)用而選擇的添加劑，例如抗氧化劑、抗老化劑、增塑劑 (例如增塑油)、粘合劑、抗臭氧劑、改性樹脂或其混合物。給出以上列舉的組分，僅僅闡述在彈性體膠料，尤其在用于輪胎制造的彈性體膠 料中常用的最常見的組分的一些實(shí)例，和不應(yīng)當(dāng)視為限制本發(fā)明的范圍。當(dāng)彈性體膠料中的所有組分被喂入到分批式混煉器件，例如密煉機(jī)，如Banbury 混煉機(jī)中時(shí)，可優(yōu)選在至少兩個(gè)不同的步驟中進(jìn)行混煉，其中第一步是非生產(chǎn)性步驟，其中 將除了能促進(jìn)交聯(lián)的那些(例如硫和促進(jìn)劑)以外的所有組分喂入到所述分批式混煉器件 內(nèi)，第二步是生產(chǎn)性步驟，其中將從所述第一步中獲得的彈性體膠料以及能促進(jìn)交聯(lián)的組 分喂入到所述分批式混煉器件內(nèi)。隨后將如此獲得的彈性體膠料，即第一彈性體膠料喂入 到連續(xù)混煉器件，例如擠出機(jī)內(nèi)，以便獲得第二彈性體膠料?；蛘撸瑢⒊四艽龠M(jìn)交聯(lián)的組分以外的彈性體膠料中的所有組分喂入到分批式混 煉器件，例如密煉機(jī)，例如Banbury 混煉機(jī)內(nèi)，獲得第一彈性體膠料，隨后將其喂入到連續(xù) 混煉器件，例如擠出機(jī)內(nèi)，以便獲得第二彈性體膠料。將如此獲得的第二彈性體膠料以及能 促進(jìn)交聯(lián)的組分隨后喂入到置于所述連續(xù)混煉器件，例如擠出機(jī)下游的進(jìn)一步的分批式混 煉器件，例如密煉機(jī)，例如Banbury 混煉機(jī)內(nèi)。或者，將除了能促進(jìn)交聯(lián)的組分以外的彈性體膠料中的所有組分喂入到分批式混 煉器件，例如密煉機(jī)，例如Banbury 混煉機(jī)內(nèi)，獲得第一彈性體膠料。將如此獲得的第一彈 性體膠料以及能促進(jìn)交聯(lián)的組分隨后喂入到連續(xù)混煉器件，例如擠出機(jī)內(nèi)，以便獲得第二 彈性體膠料。當(dāng)開煉機(jī)用作分批式混煉器件時(shí)，優(yōu)選將彈性體膠料中的所有組分喂入到所述開 煉機(jī)中，以便獲得第一彈性體膠料，隨后將其喂入到連續(xù)混煉器件，例如擠出機(jī)中，以便獲 得第二彈性體膠料。可使用本發(fā)明的方法，生產(chǎn)含任何種類彈性體聚合物，尤其在輪胎制造中常用的 彈性體聚合物，以及任何種類增強(qiáng)填料的彈性體膠料。優(yōu)選地，彈性體聚合物可例如選自二烯烴彈性體聚合物和單烯烴彈性體聚合物或 其混合物。二烯烴彈性體可例如選自玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)通常低于20°C，優(yōu)選范圍為約 o°c -約-110°c的具有不飽和鏈的彈性體聚合物或共聚物。這些聚合物或共聚物可以是天 然來源或者可通過任選地與選自單乙烯基芳烴和/或極性共聚單體中的至少一種共聚單體共混的一種或更多種共軛二烯烴的溶液聚合、乳液聚合或氣相聚合而獲得。優(yōu)選地，所得 聚合物或共聚物含有用量不大于60%重量選自單乙烯基芳烴和/或極性共聚單體中的所 述至少一種共聚單體。二烯烴彈性體聚合物的實(shí)例是順式-1，4-聚異戊二烯(或者天然橡 膠或者合成橡膠，優(yōu)選天然橡膠)，3，4-聚異戊二烯，聚-1,3-丁二烯(尤其具有約15% -約 85%重量1，2-聚合單元含量的高乙烯基的聚-1，3-丁二烯)、聚氯丁二烯，任選地鹵化的異 戊二烯/異丁烯共聚物，1，3- 丁二烯/丙烯腈共聚物，1，3- 丁二烯/苯乙烯共聚物，1，3- 丁 二烯/異戊二烯共聚物，異戊二烯/苯乙烯共聚物，異戊二烯/1，3- 丁二烯/苯乙烯三元聚 合物，或其混合物。關(guān)于單烯烴彈性體聚合物，它們可選自例如乙烯與具有3-12個(gè)碳原子的至少一 種α -烯烴和任選地與具有4-12個(gè)碳原子的二烯烴的共聚物；聚異丁烯；異丁烯與至少一 種二烯烴的共聚物。尤其優(yōu)選乙烯/丙烯共聚物(EPR)；乙烯/丙烯/ 二烯烴三元聚合物 (EPDM)；聚異丁烯；丁基橡膠；鹵代丁基橡膠；或其混合物。優(yōu)選地，所述至少一種增強(qiáng)填料可選自例如碳黑、二氧化硅、氧化鋁、硅鋁酸鹽、碳 酸鈣、高嶺土或其混合物。當(dāng)存在含二氧化硅的增強(qiáng)填料時(shí)，彈性體膠料可有利地?fù)饺肽芘c二氧化硅相互作 用且在硫化過程中將其連接到彈性體聚合物上的偶聯(lián)劑。尤其優(yōu)選的偶聯(lián)劑是雙(3-三乙 氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，或雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物。所述偶聯(lián)劑 可原樣地使用或者以與惰性填料(例如碳黑)的合適的混合物形式使用，以便加速其摻入 到彈性體膠料內(nèi)。


通過闡述的實(shí)施方案，參考附圖，進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的彈性體膠料的裝置的示意圖；圖2-8是生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案的彈性體膠料的裝置的示意圖；圖9a是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)的兩個(gè)螺桿的側(cè)面視圖；圖9b是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)的兩個(gè)螺桿的截面視圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(100)包括含密煉機(jī)(101)(例如 Banbury 混煉機(jī))的混煉裝置(ioia)，其中喂入彈性體聚合物(102)和增強(qiáng)填料(103)。優(yōu)選地，彈性體膠料中的所有其余組分(例如硫化劑、活化劑、促進(jìn)劑或任選地存 在的其他添加劑)可喂入到密煉機(jī)(ιο )中。在進(jìn)行混煉之后，將所得第一彈性體膠料(104)通過進(jìn)料斗(105)喂入到混合擠 出機(jī)(106)(例如，自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī))內(nèi)。圖1中的混合擠出機(jī)(106)示出了僅僅一個(gè)進(jìn)料斗(105)。然而，尤其在當(dāng)彈性體 膠料中的所有組分(例如，硫化劑、活化劑、促進(jìn)劑或任選地存在的其他添加劑)沒有喂入 到密煉機(jī)(101)內(nèi)的情況下，可沿著混合擠出機(jī)(106)存在超過一個(gè)以上的進(jìn)料斗(圖1 中沒有示出)。而且，混合擠出機(jī)(106)可配有重力控制的喂料泵(圖1中沒有示出)，所 述配有重力控制的喂料泵可用于向混合擠出機(jī)(106)內(nèi)引入液體組分，例如增塑油。
通?；旌蠑D出機(jī)(106)可任選地配有脫氣單元(110)，允許在彈性體膠料混煉過 程中可能產(chǎn)生的氣體離開?；蛘撸裳刂旌蠑D出機(jī)(106)存在超一個(gè)以上的脫氣單元(圖 1中沒有示出)。在進(jìn)行混煉之后，從混合擠出機(jī)(106)中例如通過將其泵送通過輥模頭(107)，例 如借助齒輪泵(圖1中沒有示出)，以連續(xù)帶狀物形式排放第二彈性體膠料(108)，和隨后 通過使其流經(jīng)冷卻器件(109)冷卻，優(yōu)選冷卻到室溫。或者，可通過齒輪泵(圖1中沒有示出)，將其泵送經(jīng)過擠出機(jī)模頭(圖1中沒有 示出)，以細(xì)分產(chǎn)品形式獲得第二彈性體膠料(108)，所述擠出機(jī)模頭具有配有刀片的多孔 模板。所得細(xì)分形式的產(chǎn)品隨后例如通過傳輸?shù)嚼鋮s器件(圖1中沒有示出)冷卻，優(yōu)選 冷卻到室溫。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(200)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1公開的所有替代方案 對于參考圖2也是有效的。根據(jù)所述實(shí)施方案，將第二彈性體膠料(108)喂入到進(jìn)一步的密煉機(jī)(201)(例 如，Banbury 混煉機(jī))中。當(dāng)彈性體膠料中的并非所有組分喂入到密煉機(jī)(ιο )中時(shí)，喂 入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(201)中可能是尤其有用的。在這一情況下，例如硫化劑和/或 活化劑和/或促進(jìn)劑可喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(201)中。根據(jù)圖2的特別的實(shí)施方案，通過使其流經(jīng)冷卻器件(109)，將第二彈性體膠料 (108)冷卻，優(yōu)選冷卻到室溫，之后喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(201)中?；蛘?，在沒有冷卻的情況下，可將第二彈性體膠料(108)直接喂入到所述進(jìn)一步 的密煉機(jī)(201)(圖2中沒有示出)中?；蛘?，可獲得以上公開的細(xì)分產(chǎn)品形式的第二彈性體膠料(108)，隨后將其喂入到 所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(201)(圖2中沒有示出)中。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(300)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1公開的所有替代方案 對于參考圖3也是有效的。在圖3的特別的實(shí)施方案中，示出了含密煉機(jī)(101)和傳輸擠出機(jī)(301)的混煉 裝置(IOla)0根據(jù)所述實(shí)施方案，將第一彈性體膠料(104)通過進(jìn)料斗(302)喂入到傳輸擠出 機(jī)(301)(例如，螺線型單螺桿擠出機(jī))中。喂入到所述一個(gè)傳輸擠出機(jī)(301)中可允許控制所述第一彈性體膠料(104)喂入 到所述混合擠出機(jī)(106)內(nèi)的喂料速度。根據(jù)圖3的特別的實(shí)施方案，將第一彈性體膠料(104)直接喂入到傳輸擠出機(jī) (301)中。根據(jù)圖3的特別的實(shí)施方案，通過將其泵送通過輥模頭(303)，例如通過齒輪泵 (圖3中未示出)，將第一彈性體膠料(104)直接從所述傳輸擠出機(jī)(301)通過進(jìn)料斗(105) 例如以連續(xù)帶狀物形式喂入到混合擠出機(jī)(106)中?；蛘撸鰝鬏敂D出機(jī)(301)而不是所述輥模頭(303)可配有-提供配有刀片的多孔模板的擠出機(jī)模頭，以便獲得細(xì)分產(chǎn)品形式的所述第一彈性體膠料，之后將其喂入到所述混合擠出機(jī)(106)(圖3中未示出)中；或者-敞口機(jī)頭(openhead)，以便允許所述第一彈性體膠料直接流入到所述混合擠出 機(jī)(106)(圖3中未示出)中?；蛘?，所述傳輸擠出機(jī)(301)可用開放式煉膠機(jī)(圖3中未示出)替代?；蛘呖稍谒雒軣挋C(jī)(101)和所述傳輸擠出機(jī)(301)(圖3中未示出)之間布置 開放式煉膠機(jī)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(400)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1和圖3所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1以及圖3公開 的所有替代方案對于參考圖4也是有效的。根據(jù)圖4的特別的實(shí)施方案，首先通過使其流經(jīng)冷卻器件(401)，冷卻在來自傳輸 擠出機(jī)(301)出口處的第一彈性體膠料(104)，優(yōu)選冷卻到室溫，之后將其喂入到混合擠出 機(jī)(106)中。所述冷卻可以是有用的，以便增加所述第一彈性體膠料的粘度，之后將其喂入 到所述混合擠出機(jī)(106)中，從而允許更好地混煉所述第一彈性體組合物到所述混合擠出 機(jī)(106)內(nèi)。或者，在通過使其流經(jīng)冷卻器件(401)之前，可在傳輸擠出機(jī)(301)的出口處通過 切割器件(例如，配有可旋轉(zhuǎn)刀片的研磨機(jī))，獲得細(xì)分產(chǎn)品形式的第一彈性體膠料(104)， 之后喂入到混合擠出機(jī)(106)(圖4中未示出)中。優(yōu)選地，在此情況下，可通過喂料器(例 如體積或重量損失喂料器)(圖4中未示出)，控制喂入到混合擠出機(jī)(106)內(nèi)的喂料。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(500)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1、圖3和圖4所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1、圖3以 及圖4公開的所有替代方案對于參考圖5也是有效的。根據(jù)圖5的特別的實(shí)施方案，將第二彈性體膠料(108)喂入到進(jìn)一步的密煉機(jī) (501)(例如Banbury 混煉機(jī))中。當(dāng)并非所有彈性體膠料中的組分喂入到密煉機(jī)(ιο ) 中時(shí)，喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501)中可以是尤其有用的。在這一情況下，例如硫化劑 和/或活化劑和/或促進(jìn)劑可喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501)中。根據(jù)圖5的特別的實(shí)施方案，通過使其流經(jīng)冷卻器件(109)，將第二彈性體膠料 (108)冷卻，優(yōu)選冷卻到室溫，之后喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501)中，所述冷卻可以是 有用的，以便增加所述第二彈性體膠料的粘度，之后將其喂入到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501) 中，從而允許更好地混煉所述第二彈性體組合物到所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501)中。或者，可在沒有冷卻的情況下，將第二彈性體膠料(108)直接喂入到所述進(jìn)一步 的密煉機(jī)(501)(圖5中未示出)中?；蛘?，可獲得以上公開的細(xì)分產(chǎn)品形式的第二彈性體膠料(108)，隨后將其喂入到 所述進(jìn)一步的密煉機(jī)(501)中。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(600)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1公開的所有替代方案 對于參考圖6也是有效的。根據(jù)圖6的特別的實(shí)施方案，將第二彈性體膠料(108)通過進(jìn)料斗(602)直接喂 入到擠出機(jī)(601)中以供制備半成品(例如短機(jī)筒的熱加料單螺桿擠出機(jī))。通過將其泵送通過擠出機(jī)模頭(圖6中未示出)，從擠出機(jī)(601)中以片材(603)形式(例如，在輪胎制備中有用的半成品形式)，排放第二彈性體膠料?；蛘?，通過將其泵送通過輥模頭(圖6中未示出)，從擠出機(jī)(601)中以片材(603) 形式(例如，在輪胎制備中有用的半成品形式)，排放第二彈性體膠料(108)。通常，隨后通常通過水和/或強(qiáng)制空氣，對所得片材(603)(例如，在輪胎制備中有 用的半成品形式)進(jìn)行冷卻處理。然后通常在臺架上或者在鼓輪(bobbin)上排列由此處 理的片材(603)等待以供進(jìn)一步加工?；蛘撸蓮臄D出機(jī)(601)中獲得連續(xù)伸長的條狀元件(圖6中未示出)，它可在沒 有儲存的情況下直接在如上公開內(nèi)容操作的輪胎制備中使用。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(700)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1和圖6所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1以及參考圖6 公開的所有替代方案對于參考圖7也是有效的。根據(jù)圖7的特別的實(shí)施方案，通過使其通過冷卻器件(109)，將第二彈性體膠料 (108)冷卻，優(yōu)選冷卻到室溫，之后通過進(jìn)料斗(602)，喂入到擠出機(jī)(601a)(例如，長機(jī)筒 的冷加料單螺桿擠出機(jī))中。通過將其泵送通過擠出機(jī)模頭(圖7中未示出)，從擠出機(jī)(601a)中以片材(603) 形式(例如，在輪胎制備中有用的半成品形式)，排放第二彈性體膠料(108)。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)彈性體膠料的裝置(800)的進(jìn)一步的實(shí)施方案；相同 的參考標(biāo)記具有與圖1和圖6所述的相同含義。必須推崇的是以上參考圖1以及參考圖6 公開的所有替代方案對于參考圖8也是有效的。根據(jù)圖8的特別的實(shí)施方案，通過將其泵送通過輥模頭(107)，從混合擠出機(jī) (106)中(例如，在輪胎制備中有用的半成品形式)，直接排放第二彈性體膠料?；蛘?，通過將其泵送通過擠出機(jī)模頭(圖8中未示出)，從混合擠出機(jī)(106)中以 片材(603)形式(例如，在輪胎制備中有用的半成品形式)，排放第二彈性體膠料(108)。圖9a是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)的兩個(gè)螺桿(900)的側(cè)面視圖。圖9b是本發(fā)明的自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)的螺桿(901)的截面視 圖。下面通過許多制備例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，這些制備例純粹為了闡述目的給出，決 不限制本發(fā)明。實(shí)施例1-3制備彈性體膠料表1中給出了所制備的彈性體膠料的配方(各組分的用量以phr給出)。表1
S-SBR 溶液制備的苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物，其中相對于共聚物的總重量， 苯乙烯含量為25%重量和乙烯基含量為50%重量，且含有37. 5phr的芳烴油(Buna VSL 5025-1 Lanxess)；BR -.MT^-M (Europrene NeOClS BR40-Polimeri Europa)；二氧化硅=ZeOS il 1165 MP(Rhodia)；X50S :含50%重量碳黑和50%重量雙(3_三乙氧基甲娃烷基丙基)四硫化物 (Degussa-Huls)的硅烷偶聯(lián)劑；抗氧化劑苯基-對苯二胺(6-PPD-Akzo Nobel)；DPG80(促進(jìn)劑)二苯胍(RheilOgran DPG80_Rhein Chemie)；CBS(促進(jìn)劑)N-環(huán)己基-2-苯并噻唑基-磺酰胺(Vulkacit CZ/C-Lanxess)。如下所述制備以上報(bào)道的彈性體膠料。實(shí)施例1(對比)第一步在于下述操作條件下操作的Banbury 混煉機(jī)(型號F270)內(nèi)，一起混煉除了硫和 促進(jìn)劑(DPG80和CBS)以外的表1列出的所有組分-進(jìn)料225kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間240秒;-填充因數(shù)68%-轉(zhuǎn)子速度50rpm-排放溫度150°C
第二步冷卻第一步中獲得的彈性體膠料到室溫(23°C )，隨后喂入到與以上公開相同的 Banbury 混煉機(jī)內(nèi)，在下述操作條件下操作，進(jìn)行進(jìn)一步的混煉-進(jìn)料215kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間195秒;-填充因數(shù)66%-轉(zhuǎn)子速度40rpm-排放溫度140°C第三步將冷卻到室溫(23°C )的第二步中獲得的彈性體膠料以及硫和促進(jìn)劑(DPG80和 CBS)喂入到與以上公開相同的Banbury 混煉機(jī)內(nèi)，在下述操作條件下操作，進(jìn)行進(jìn)一步 的混煉-進(jìn)料225kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間195秒;-填充因數(shù)66%-轉(zhuǎn)子速度40rpm-排放溫度110°C隨后將從Banbury 混煉機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室溫(23°c )。測試所得彈性體膠料，評價(jià)下述性能門尼粘度(ML1+4)，機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 二者)，以及填料的分散表2中給出了所得結(jié)果。實(shí)施例2 (本發(fā)明)通過使用圖4的裝置，生產(chǎn)彈性體膠料。為此，將根據(jù)實(shí)施例1獲得的彈性體膠料(在沒有冷卻的情況下)直接喂入到在 下述操作條件下操作的傳輸擠出機(jī)(即單螺桿擠出機(jī))內(nèi)-喂料速度4100kg/h-螺桿速度20rpm-溫度曲線30°C-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度110°C將從傳輸擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室溫(23°C )，隨后將其喂入到在下 述操作條件下操作的標(biāo)稱螺桿直徑為92mm和L/D比為32的自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺 桿擠出機(jī)Maris TM92HT中-喂料速度250kg/h-雙螺桿速度70rpm-扭矩63%-溫度曲線40-50-60-50-40-30-20-20°C-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度120°C
隨后將從自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室 溫(23 C ) ο測試所得彈性體膠料，評價(jià)下述性能門尼粘度(ML1+4)，機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 二者)，以及填料的分散表2中給出了所得結(jié)果。實(shí)施例3 (本發(fā)明)通過使用圖5的裝置，生產(chǎn)彈性體膠料。為此，將除了硫和促進(jìn)劑(DPG80和CBS)以外的表1報(bào)道的所有組分在下述操作 條件下操作的Banbury 混煉機(jī)(即型號F270)內(nèi)一起混合-原料225kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間240秒;-填充因數(shù)68%-轉(zhuǎn)于速度50rpm-排放溫度150°C為此，將從Banbury 混煉機(jī)中排放的彈性體膠料(在沒有冷卻的情況下)直接喂
入到在下述操作條件下操作的傳輸擠出機(jī)(即單螺桿擠出機(jī))內(nèi)-喂料速度3400kg/h-螺桿速度17rpm-溫度曲線30°C-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度145°C將從傳輸擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室溫(23°C )，隨后將其喂入到在下 述操作條件下操作的標(biāo)稱螺桿直徑為92mm和L/D比為32的自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺 桿擠出機(jī)Maris TM92HT中-喂料速度200kg/h-雙螺桿速度60rpm-扭矩80%-溫度曲線40-50-60-50-40-30-20-20°C-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度130°C隨后將從自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室 溫(23°C)，和隨后喂入到硫和促進(jìn)劑(DPG80和CBS)加入其內(nèi)的在下述操作條件下操作的 進(jìn)一步的Banbury 混煉機(jī)中-進(jìn)料225kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間195秒;-填充因數(shù)68%-轉(zhuǎn)子速度50rpm-排放溫度110°C隨后將從進(jìn)一步的Banbury 混煉機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室溫(23°c )。
測試所得彈性體膠料，評價(jià)下述性能門尼粘度(ML 1+4)，機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 二者)，以及填料的分散表2中給出了所得結(jié)果。門尼粘度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 289-1 :1994，在如上所述獲得的非交聯(lián)的彈性體膠料上，測量在 100°C下的門尼粘度ML (1+4)。機(jī)械性能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 37 :2005，在于170°C下硫化10分鐘的以上提及的彈性體膠料樣品 上測量模量(100%模量和300%模量)、斷裂應(yīng)力以及斷裂伸長率。表2中給出了所得結(jié)^ ο在于170°C下硫化10分鐘的以上提及的彈性體膠料樣品上，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS048 1994，測量硬度(IRHD度)(在23°C下)。表2中給出了所得結(jié)果。表2還示出了根據(jù)下述方法，以牽拉-壓縮模式(traction-compressionmode)，使 用Instron動(dòng)態(tài)裝置測量的動(dòng)態(tài)機(jī)械性能。具有圓柱體形式(長度=25mm ；直徑=12mm)， 相對于起始長度，壓縮預(yù)負(fù)載最多到7. 5%縱向變形率并在整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間過程中保持 在預(yù)定溫度(23°C和70°C )下的交聯(lián)的彈性體膠料樣片(在170°C下硫化10分鐘)，相對 于在預(yù)負(fù)載下的長度，采用IOHz的頻率，進(jìn)行振幅為士3. 5%的動(dòng)態(tài)正弦應(yīng)變。以動(dòng)態(tài)彈性 模量(E')和tg δ (損耗因子)值為單位表達(dá)動(dòng)態(tài)機(jī)械性能。以粘性模量(E")和彈性 模量(E')之比計(jì)算tgS值。填料的分散根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 11345 :2006，測量填料的分散(即二氧化硅分散)。為此，使用具有下述尺寸4mmX4mm的交聯(lián)的彈性體膠料的樣片(在170°C下硫化 10 分鐘)，通過使用放大 100 倍的 DisperGrader Model 1000NT (TECH PROCorp.)，評價(jià)二 氧化硅的分散(X值)和二氧化硅的分布(Y值)。這一模型具有供比較可獲得的數(shù)個(gè)標(biāo)度 (scale) 0這些試驗(yàn)所選擇的標(biāo)度為RCB標(biāo)度。這一標(biāo)度典型地用于測量用增強(qiáng)碳黑填充 的彈性體膠料。
0252]使用10幅參考圖片測定二氧化硅的分散(X值)。使用這些參考圖片推導(dǎo)對數(shù)， 然后應(yīng)用到未知的樣品上。然后DisperGrader分析未知樣品且自動(dòng)給予未知樣品分散值 (X值)。較高的分散值(X值)表示較好的分散。在計(jì)算機(jī)監(jiān)控器上觀察視覺比較。在一 半屏幕上顯示未知樣品，和參考圖片同時(shí)與其相鄰地展示。在屏幕上顯示分散值(X值)的 數(shù)值大小并輸出到單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上以供進(jìn)一步分析。Y值沒有基于對照片標(biāo)準(zhǔn)的視覺比較，而是基于大的聚集體的實(shí)際尺寸和數(shù)量。較 大比率的數(shù)值是指在測試的區(qū)域內(nèi)不存在平均直徑大于23微米的聚集體。表2 (*)對比上表2中報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)獲得的交聯(lián)的彈性體膠料(實(shí)施 例1)，根據(jù)本發(fā)明獲得的交聯(lián)的彈性體膠料(實(shí)施例2和3)具有改進(jìn)的斷裂應(yīng)力，且其余 性能沒有受到負(fù)面影響。而且，上表2中報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)獲得的交聯(lián)的彈性體膠料 (實(shí)施例1)，根據(jù)本發(fā)明獲得的交聯(lián)的彈性體膠料(實(shí)施例2和3)具有改進(jìn)的二氧化硅分散性。實(shí)施例4-5制備彈性體膠料表3中給出了所制備的彈性體膠料的配方(各組分的用量以phr給出)。表3
組分phrNR70BR30N32655
20 NR 天然橡膠(STR20-Taiteck Rubber)；BR:聚丁二烯(Europrene NeOClS BR40-Polimeri Europa)；N326 碳黑；抗氧化劑苯基-對苯二胺(6-PPD-Akzo Nobel)；HMMM 六甲氧基甲基三聚氰胺；PVI(延遲劑)n-環(huán)己基硫代鄰苯二甲酰亞胺(Santogard PVi-Fiexys)；DCBS(促進(jìn)劑)苯并噻唑基-2- 二環(huán)己基次磺酰胺(Vulkacit DZ/ EGC-Lanxess)0以上報(bào)道的彈性體膠料如下所述制備。實(shí)施例4 (對比)第一步在于下述操作條件下操作的Banbury 混煉機(jī)(型號F270)內(nèi)，一起混煉除了硫、 延遲劑(PVI)、六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)和促進(jìn)劑(DCBS)以外的表3列出的所有組 分-進(jìn)料225kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間200秒；-填充因數(shù)73%-轉(zhuǎn)子速度40rpm-排放溫度155°C第二步冷卻第一步中獲得的彈性體膠料到室溫(23°C )，隨后喂入到與以上公開相同的 Banbury 混煉機(jī)內(nèi)，在下述操作條件下操作，進(jìn)行進(jìn)一步的混煉
-進(jìn)料200kg;-溫度30°C-混煉時(shí)間130秒;-填充因數(shù)65%-轉(zhuǎn)子速度40rpm-排放溫度105°C隨后將所得彈性體膠料冷卻到室溫(23°C )。測試所得彈性體膠料，評價(jià)下述性能門尼粘度(ML 1+4)，機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 二者)，以及填料的分散表4中給出了所得結(jié)果。實(shí)施例5 (本發(fā)明)通過使用圖4的裝置，生產(chǎn)彈性體膠料。為此，將根據(jù)實(shí)施例4獲得的彈性體膠料(在沒有冷卻的情況下)直接喂入到在 下述操作條件下操作的傳輸擠出機(jī)(即單螺桿擠出機(jī))內(nèi)-喂料速度5500kg/h；-螺桿速度25rpm;-溫度曲線25°C;-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度105°C。將從傳輸擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室溫(23°C )，隨后將其喂入到在下 述操作條件下操作的標(biāo)稱螺桿直徑為92mm和L/D比為32的自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺 桿擠出機(jī)Maris TM92HT中-喂料速度250kg/h
-雙螺桿速度60rpm-扭矩75%-溫度曲線40-80-90-80-40-30-30-30V-在擠出機(jī)排放時(shí)測量的彈性體膠料溫度100°C隨后將從自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)中排放的彈性體膠料冷卻到室 溫(23 C ) ο測試所得彈性體膠料，評價(jià)下述性能門尼粘度(ML 1+4)，機(jī)械性能(靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 二者)，以及填料的分散表4中給出了所得結(jié)果。如上報(bào)道測量門尼粘度ML(l+4)、機(jī)械性能以及填料分散(即碳黑)。表 4
(*)對比上表4中報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)獲得的彈性體膠料(實(shí)施例4)，根 據(jù)本發(fā)明獲得的交聯(lián)的彈性體膠料(實(shí)施例5)具有改進(jìn)的斷裂應(yīng)力，且其余性能沒有受到 負(fù)面影響。而且，上表4中報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)獲得的交聯(lián)的彈性體膠料 (實(shí)施例4)，根據(jù)本發(fā)明獲得的交聯(lián)的彈性體膠料(實(shí)施例5)具有顯著改進(jìn)的碳黑分散 性。
權(quán)利要求
生產(chǎn)彈性體膠料的方法，該方法包括 將至少一種彈性體聚合物和至少一種增強(qiáng)填料喂料到含至少一個(gè)分批式混煉器件的混煉裝置內(nèi)； 在所述至少一個(gè)混煉裝置內(nèi)將所述至少一種增強(qiáng)填料混煉并分散到所述至少一種彈性體聚合物內(nèi)，以便獲得第一彈性體膠料； 從所述至少一個(gè)混煉裝置中排放所述第一彈性體膠料； 將所述第一彈性體膠料喂入到至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)，所述連續(xù)混煉器件包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿； 混煉所述第一彈性體膠料到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)，以便獲得第二彈性體膠料； 從所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件中排放所述第二彈性體膠料。
2.權(quán)利要求1的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中連續(xù)或不連續(xù)地進(jìn)行所述方法。
3.權(quán)利要求1或2的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述分批式混煉器件選自密煉機(jī)或 開煉機(jī)。
4.權(quán)利要求3的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述分批式混煉器件選自密煉機(jī)。
5.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約20rpm-約60rpm的轉(zhuǎn)子 速度下進(jìn)行在所述至少一個(gè)分批式混煉器件內(nèi)的混煉。
6.權(quán)利要求5的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約30rpm-約50rpm的轉(zhuǎn)子速度下進(jìn)行 在所述至少一個(gè)分批式混煉器件內(nèi)的混煉。
7.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中使用不高于約80%的混煉 腔室填充因數(shù)，進(jìn)行在所述至少一個(gè)分批式混煉器件內(nèi)的混煉。
8.權(quán)利要求7的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中使用約55%-約70%的混煉腔室填充因 數(shù)，進(jìn)行在所述至少一個(gè)分批式混煉器件內(nèi)的混煉。
9.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件 具有至少兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿。
10.權(quán)利要求9的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿至少部 分互嚙。
11.權(quán)利要求9的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿基本上完全互嚙。
12.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述連續(xù)混煉器件是混合 擠出機(jī)。
13.權(quán)利要求12的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述混合擠出機(jī)包括 -外殼，所述外殼包括至少一個(gè)進(jìn)料開口和排放開口 ；-在所述外殼內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝的至少兩個(gè)螺桿。
14.權(quán)利要求12或13的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述混合擠出機(jī)選自同向旋轉(zhuǎn) 的雙螺桿擠出機(jī)；含多于兩個(gè)螺桿的同向旋轉(zhuǎn)的多螺桿擠出機(jī)，如環(huán)型擠出機(jī)；行星式輥 筒擠出機(jī)。
15.權(quán)利要求12-14任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)混合擠出 機(jī)是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙多螺桿擠出機(jī)。
16.權(quán)利要求12-14任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)混合擠出 機(jī)是自清理的同向旋轉(zhuǎn)的互嚙雙螺桿擠出機(jī)。
17.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約IOrpm-約600rpm的螺 桿速度下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)的混煉。
18.權(quán)利要求17的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約40rpm-約400rpm的螺桿速度下， 進(jìn)行在所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)的混煉。
19.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述方法包括冷卻所述第 一彈性體膠料，之后將其喂入到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)。
20.權(quán)利要求19的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中冷卻所述第一彈性體膠料到約 15°C -約40°C的溫度。
21.權(quán)利要求20的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中冷卻所述第一彈性體膠料到約 20°C -約25°C的溫度。
22.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述混煉裝置包括至少一 個(gè)傳輸擠出機(jī)。
23.權(quán)利要求22的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中將所述第一彈性體膠料喂入到所述至 少一個(gè)傳輸擠出機(jī)中，之后將其喂入到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)。
24.權(quán)利要求22或23的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)包括-外殼，所述外殼包括至少一個(gè)原料開口和排放開口 ；-在所述外殼內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝的至少一個(gè)傳輸元件。
25.權(quán)利要求22-24任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約IOrpm-約60rpm的 傳輸元件速度下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)內(nèi)的傳輸。
26.權(quán)利要求25的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中在約20rpm-約35rpm的傳輸元件速度 下，進(jìn)行在所述至少一個(gè)傳輸擠出機(jī)內(nèi)的傳輸。
27.權(quán)利要求22-26任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)傳輸擠出 機(jī)選自螺線型單螺桿擠出機(jī)、具有逆向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)螺線型螺桿的排氣式(dump)擠出機(jī)。
28.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述混煉裝置包括至少一 個(gè)開煉機(jī)。
29.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述混煉裝置包括至少一 個(gè)密煉機(jī)和至少一個(gè)開煉機(jī)，所述開煉機(jī)位于所述至少一個(gè)密煉機(jī)下游。
30.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述方法包括將所述第二 彈性體膠料喂入到至少一個(gè)進(jìn)一步的分批式混煉器件內(nèi)。
31.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述方法包括將所述第二 彈性體膠料喂入到至少一個(gè)進(jìn)一步的連續(xù)混煉器件內(nèi)。
32.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器 件位于通過使用所述第二彈性體膠料，制備半成品用器件的上游。
33.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器 件配有輥模頭。
34.權(quán)利要求1-32任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的方法，其中所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器 件配有擠出模頭。
35.生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，該裝置包括-含至少一個(gè)分批式混煉器件的至少一個(gè)混煉裝置，采用所述混煉裝置生產(chǎn)第一彈性 體膠料；-至少一個(gè)連續(xù)混煉器件，所述連續(xù)混煉器件包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿，采用所述連續(xù)混 煉器件接收所述第一彈性體膠料并生產(chǎn)第二彈性體膠料。
36.權(quán)利要求35的生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，其中所述至少一個(gè)分批式混煉器件如權(quán)利 要求3或4所定義。
37.權(quán)利要求35或36的生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，其中所述混煉裝置包括至少一個(gè)傳輸 擠出機(jī)。
38.權(quán)利要求35-37任何一項(xiàng)的生產(chǎn)彈性體膠料的裝置，其中所述混煉裝置包括至少 一個(gè)開煉機(jī)。
39.制備輪胎的方法，該方法包括-制造含多個(gè)結(jié)構(gòu)元件的生胎，所述結(jié)構(gòu)元件包括可交聯(lián)的彈性體膠料；-對生胎進(jìn)行模塑和交聯(lián)，獲得成品輪胎；其中所述結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)包括所述第二彈性體膠料，所述第二彈性體膠料采用 權(quán)利要求1-34任何一項(xiàng)的方法生產(chǎn)。
全文摘要
生產(chǎn)彈性體膠料的方法，該方法包括將至少一種彈性體聚合物(102)和至少一種增強(qiáng)填料(103)喂料到含至少一個(gè)分批式混煉器件(101a)的混煉裝置內(nèi)；-在所述至少一個(gè)混煉裝置內(nèi)混煉并分散所述至少一種增強(qiáng)填料到所述至少一種彈性體聚合物內(nèi)，以便獲得第一彈性體膠料(104)；-從所述至少一個(gè)混煉裝置中排放所述第一彈性體膠料；-將所述第一彈性體膠料喂入到至少一個(gè)連續(xù)混煉器件(106)內(nèi)，所述連續(xù)混煉器件包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)螺桿；混煉所述第一彈性體膠料到所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件內(nèi)，以便獲得第二彈性體膠料(108)；-從所述至少一個(gè)連續(xù)混煉器件中排放所述第二彈性體膠料。
文檔編號B29B7/74GK101903145SQ200780102000
公開日2010年12月1日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者A·博頓利, G·曼西尼, S·特斯蒂, U·庫爾曼 申請人:倍耐力輪胎股份公司