CN100439061C - 连续生产弹性混合物的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连续生产弹性混合物的方法。所述方法包括以下步骤：a)计量至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种少量组分；b)把所述至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种少量组分投入至少一个挤压机；c)用所述至少一个挤压机把所述至少一种填料、至少一种少量组分混炼并散布到所述至少一种弹性物内；d)从所述至少一个挤压机排出的产出弹性混合物中获取更细的产品；e)积累大量所述更细的产品；f)对所述积累的大量更细的产品进行搅拌。而且，本发明还涉及连续生产弹性混合物的设备。所述设备包括：a)至少一个挤压机；b)至少一个计量装置；c)至少一个从产出的弹性混合物获取更细产品的装置；d)至少一个对积累的更细产品混炼的积累与搅拌装置。

Description

连续生产弹性混合物的方法与设备

技术领域

本发明涉及连续生产弹性混合物的方法与设备。更具体地说，本发明涉及至少使用一台挤压机连续生产弹性混合物的方法与设备，产出的弹性混合物主要用于，但不仅仅用于，生产轮胎。

背景技术

按照传统方法，生产弹性混合物(以下亦称橡胶混合物)是用内部混炼器断续进行的，通常是用具有两个相对转动的滚筒的密闭式混炼器断续进行的，所述两个相对转动的滚筒强烈混炼，以素炼橡胶成分并在其中混入及完全散开诸如填料、润滑剂、固化剂和辅助材料之类的其它成分。

用内部混炼器的混炼方法显现许多缺点，特别是，主要因为材料体积与混炼器表面积之比不适当，所以散热差，从而难以控制温度。为了改善橡胶基内的散布，各种成分，特别是填料，要分批地混入橡胶基，在由冷却与装料步骤隔开的多个混炼作业中予以散布。诸如交联剂、加速剂之类的热敏成分只能在橡胶混合物冷却到低于预定温度(通常在110摄氏度以下)后的最后混炼步骤中加入，以免过早硫化。

因此，用内部混炼器的混炼法虽然在橡胶业内仍然是最广泛使用的混炼方法，可是既费时又耗能，并且不能保证有效控制产出的弹性混合物的性能，特别是，填料不能均匀散布到橡胶基内。加入的各成分的量的变化、加入和退出混炼器的时机、原料的初始温度和混炼期间材料内剪切力的变化都会引起批与批之间的不同。

为了克服断续方法的缺点，橡胶业界已经根据类似处理热塑聚合材料通常使用的挤压法作了许多创立连续混炼法的尝试。用挤压机进行的连续混炼法会提高橡胶混合物性能中的均匀度，由于表面与质量之比提高而热控制得以改善，并可能开发出高度自动化的作业方法。要概括地了解这方面的情况，请看埃尔伍德发表于《欧洲橡胶杂志》1987年3月出版的26-28页题为《连续开发的故事》一文。

US4,897,236号美国专利透露了一种连续生产橡胶混合物的方法与设备，使用这种方法与设备时把混合物的各种成分加入双螺旋挤压机内并在其内素炼搅匀。产出的混合物分为第一部分和第二部分。第一部分排出，而第二部分则进行再循环与新加入挤压机批次的各成分进一步搅匀混炼。进入再循环的部分循环到挤压机外部的冷却环形室并从该室返回，所述环形室有与挤压机室联通的流出与流入通道。橡胶混合物的部分再循环会补偿可能发生的成分计量波动与局部不均匀。而且，再循环部分在环形室的剧烈冷却会制止加工温度的上升，并由于温度下降剪应力增加而会提高散布作用。

US5,302,635号美国专利披露了连续生产橡胶混合物的一种方法与设备。在第一步里，把生橡胶连续投入双螺旋挤压机，添加不起反应的添加剂(油和填料)，产出的混合物为挤压机的螺杆所塑炼并搅匀。在所述第一步期间，混合物保持于100到160摄氏度的温度。然后，在第二步，把产出的混合物冷却到100到120摄氏度并把活性添加剂(特别是硫磺和硫化加速剂)加入并使之包含于橡胶混合物内。然后，搅匀的橡胶混合物通过挤压机出口离开挤压机。

这种方法可以根据不同的挤压机的结构使用。例如，两个混炼步骤可以在具有两个不同的混炼区在两种不同温度下作业的一个双螺旋挤压机内进行。另外，第一步可以在作业温度为100到160摄氏度的第一双螺旋挤压机内进行；然后，把产出的基底混合物直接投入作业温度为100到120摄氏度的第二双螺旋挤压机内。根据另一实施例，这种方法可以使用于具有两个作业温度不同的螺杆对，在挤压机相对的两端驱动的一个挤压机。

US5,158,725号美国专利披露了一种连续生产弹性混合物的方法，这种方法包括：把弹性物供入双螺旋挤压机；把至少一种填料，油和/或其它弹性物供入挤压机；对各种成分进行混炼以提供在混炼期间在100摄氏度下穆尼粘滞度ML(1+4)保持在20到250之间的均匀混合物；把产出的混合物从挤压机内排出。使用精确计量体积或重量损失的投料器计量供入挤压机内的弹性物和其它成分。橡胶混合物离开挤压机后可以通过模具或轮压机挤压成片、条或索，或者可以制成丸状。这种连续的方法比业界目前使用的多步分批方法开支少，需要的人力少，材料搬运少。而且，产出的弹性混合物在散布均匀度上得到提高。

US5,262,111号美国专利透露了一种用双螺旋挤压机连续生产弹性混合物的方法。把橡胶与加工辅料一起加入双螺旋挤压机并素炼到120到180摄氏度。然后，把第一部分碳黑，优选方案为占碳黑总量的40-80％，供入已加热的压出物。之后，再在把剩下的那部分碳黑加入之前把增塑油加入压出物，并在120到180摄氏度的温度下混入所述压出物。然后再把所有压出物冷却到100到120摄氏度，加入交联剂，把混合物搅匀并挤压。这种方法会改善碳黑的散布同时又会减少单位能耗。

US5,626,420号美国专利披露了一种连续混炼的方法与设备，使用这种方法与设备时连续投配基体弹性体和其它成分并引入混炼室，所述混炼室由固定部和在其内转动的转动部组成，按优选方案为一个单螺旋挤压机。引入的各种成分在混炼室内沿推进区和混炼区的方向前进。为了提高橡胶各成分的散布均匀度，混炼室内至少某些混炼区的装料速率要低于1。为了稳妥地把各种成分，特别是橡胶基引入混炼室，要使用诸如容积泵(例如，齿轮泵)之类的压力进料装置。为了各成分的剂量准确，可能需要在两个进料速率低于1的混炼区之间的进料速率等于1的混炼区给料。

US5,374,387号美国专利说明了一种使用双螺旋挤压机连续生产弹性混合物的方法。这种方法包括以下顺序的步骤。把弹性材料加入挤压机的第一混炼区剪切并加热到第一作业温度(一般为130到220摄氏度)，同时降低粘滞度。然后，把弹性材料转移到第二混炼区，至少加入增强填料和加工辅料的第一部分，同时把橡胶混合物冷却到第二作业温度(一般为110到160摄氏度)。然后把产出的混合物转移到任选的第三混炼区，把诸如粘着促进剂、抗臭氧剂、颜色添加剂和防火剂之类的少量化合物组分加入橡胶混合物。按照优选方案，在所述第三混炼区加入加强填料和加工辅料的第二部分，从而达到第三作业温度(一般为85到130摄氏度)。然后橡胶混合物在第四混炼区在第四作业温度(一般为115到150摄氏度)下添加硫化剂。之后，所述混合材料流流经输送区(第五区)，通过某种模具槽或类似的装置把所述混合材料流挤压成所需的形状。加入挤压机的橡胶混合物的各种成分用失重送料器，按优选方案，在微粒形式和/或液态下连续地各别地计量。

US5,711,904号美国专利披露了一种连续混炼用硅土增强的弹性混合物的方法。把弹性材料加入双螺旋挤压机，然后再把硅土和包括硅土联接剂在内的其它组分加入。沿挤压机的温度与压力控制到能使硅土联接剂与硅土和弹性材料作出反应。然后加入固化剂和加速剂，同时把在100摄氏度的混合物的穆尼粘滞度ML(1+4)保持在20与250之间。所述混炼继续一段时间，足以使固化剂和加速剂彻底混合。然后迫使产出的弹性混合物经过安装于挤压机出口的适当模具。整个过程可以使用一个或一系列挤压机完成。按照优选方案，增加在第一双螺旋挤压机内的滞留时间，然后使混合物冷却、研碎并排入第二双螺旋挤压机，在此挤压机内所述混合物与固化剂和其它组分一起混炼成橡胶混合物。各个不同的挤压机可以是分开的独立实体，也可以互相连接，形成一个连续的流程。各个挤压机可以紧密连接于一个十字头挤压机架内，也可以较松散地连接，例如，通过铁丝网或带子把材料从一个部分传送到另一个部分。

本申请人注意到使用至少一个挤压机连续生产弹性混合物时，因为要计及挤压期间非常好地控制加工条件，产出的弹性混合物的性能可能不稳定。

换言之，本申请人发现用现有工艺连续生产的弹性混合物在物理化学性能的稳定性上不令人满意，所述性能在各样品之间不同，甚至在同一生产周期内也不一样。

因为上述同一生产周期内性能不一引起成品性能相应不一，这种情况特别重要。

本申请人发觉上述不稳定主要是由于生产弹性混合物时加入的许多组分计量不稳定造成的。

特别是本申请人注意到加入的配方组分的量即使变化很小也可能引起成品弹性混合物性能的显著变化。

上述问题在涉及所谓“少量组分”，即，那些不同于橡胶、加强填料和增塑剂，加入以改变和或提高弹性混合物性能的成分时特别有意义。所述少量组分包括：硫化剂、硫化加速剂、阻滞剂、防护剂、硬化树脂。

橡胶基的少量组分的种类和量根据所要生产的弹性混合物而有所不同，它们的加入特别关键，因为所述少量组分的种类繁多(通常在一种弹性混合物中至少有5-15种)且用量很少(一般不多于橡胶总重量的5％)。因此，很准确地计量所述少量组分相当难以实现。

而且，本申请人还发现计量系统在复杂过程中发生的任何不稳定都不可能在挤压步骤中克服，因为弹性混合物各单元部分滞留时间的分布宽度不足以用机械方法使生产过程不同时候产生的不同单元部分均匀。

本申请人从上述感觉开始，发现有可能在挤压阶段下游方向为生产过程提供一个搅拌步骤补偿计量系统产生的供料速率误差(即，补偿各配方组分测出的流速值与规定的值之间的偏差)。

更详细地说，本申请人发现产出的弹性混合物物理化学性能的上述稳定可以通过把弹性挤压物再变为更细的产品的办法实现，把所述更细的产品大量积累起来并将其搅拌一段时间足以补偿计量步骤中任何可能的不稳定以及生产过程中发生的局部不均匀。

本申请人发现所述积累与搅拌步骤可以使生产过程不同时间生产的更细的产品用机械的办法使之均匀从而计量步骤中发生的不稳定可以顺利得到补偿。

发明内容

因此，本发明在第一方面涉及一种连续生产弹性混合物的方法，所述方法包括以下步骤：

-计量至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种少量组分；

-把所述至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种少量组分投入至少一个挤压机；

-用所述至少一个挤压机把至少一种填料、至少一种少量组分混炼并散布于所述至少一种弹性物内；

-从所述至少一个挤压机排出的产出弹性混合物中获取更细的产品；

-积累大量所述更细的产品；

-对所述积累的大量更细的产品进行搅拌。

根据本发明，“更细的产品”一语指的是离散颗粒产品。按照优选方案，所述颗粒的平均边长为从0.5mm到15mm，优选地为从1mm到10mm，更优选地为从3mm到7mm更好。按照优选方案，所述颗粒为粒状、丸状、小球状或珍珠状。

根据一个优选实施例，本发明的方法包括两个混炼与散布步骤，从而从第一混炼与散布步骤(在第一挤压机内进行)生产出没有温度敏感的少量组分的中间橡胶混合物，然后，与温度敏感的少量组分一起转入第二混炼与散布步骤(在第二挤压机内进行)以生产出完成的橡胶混合物(即，完成的弹性混合物)。

根据一个优选实施例，在所述第一混炼与散布步骤之后对更细的中间橡胶混合物实施积累与搅拌步骤。

根据另一实施例，积累与搅拌步骤在所述第二混炼与散布步骤之后对更细的完成橡胶混合物进行。

根据另一实施例，本发明的方法包括两个混炼与散布步骤以及两个积累与搅拌步骤，从而各个混炼与散布步骤之后都有相应的积累与搅拌步骤。

本发明在第二方面涉及一种连续生产弹性混合物的设备，所述设备包括：

-至少一个包括壳的挤压机，至少一个安装于所述壳内的可旋转螺杆，所述壳包括至少一个进料开口和至少一个排出开口；

-至少一个第一计量装置，用于计量至少一种弹性物和一种填料并将其通过所述至少一个进料开口加入所述至少一个挤压机；

-至少一个第二计量装置，用于计量至少一种少量组分并将其加入所述至少一个挤压机；

-至少一个从所述排出开口获取产出弹性混合物的更细产品的装置；

-至少一个用于混炼所述积累的更细产品的积累与混炼装置。

根据本发明的一个优选实施例，获取更细产品的装置位于所述至少一个挤压机的排出开口从而可以直接获取更细形状的挤压物。

根据本发明的一个优选实施例，排出搅拌过的更细产品是连续进行的。

根据另一优选实施例，排出搅拌过的更细产品是在搅拌步骤结束时用至少两个串联的搅拌装置分批进行的，从而在第一搅拌装置搅拌的同时第二搅拌装置装入或排出更细产品。

根据另一优选实施例，本发明的设备至少有两个挤压机，第一挤压机对没有热敏少量组分的中间橡胶混合物进行混炼与散布，而第二挤压机则对所述中间橡胶混合物与热敏少量组分一起进行混炼与散布以获得完成的弹性混合物。

根据一个优选实施例，本发明的搅拌装置位于所述第一挤压机的下游方向。

根据另一优选实施例，本发明的搅拌装置位于所述第二挤压机的下游方向。

根据另一优选实施例，本发明的设备包括两个搅拌装置，第一搅拌装置位于所述第一挤压机的下游方向，第二搅拌装置位于所述第二挤压机的下游方向。

根据本发明的一个优选实施例，所述设备的所述至少一个第一计量装置和至少一个第二计量装置是重力进料器。

根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个获取更细产品的装置是制粒器或敞开式研磨器。

根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个搅拌装置是旋转筒。

附图说明

现在参照附图进一步说明本发明，附图中：

图1是根据本发明连续生产弹性混合物的设备的示意图；

图2是图1的连续生产设备另一实施例的示意图；

图3-5是本发明生产中间弹性混合物的连续生产设备另外实施例的示意图。

具体实施方式

为了说明简单起见，在附图中相同或类似的部件使用相同的注记。

图1示出的是根据本发明连续生产弹性混合物的生产设备100第一实施例的示意图。

根据所述第一实施例，生产设备100包括：适于生产所需弹性混合物连续条E的挤压机110；适于把所述连续条E变为更细产品F的研磨装置120；对所述更细状态的弹性混合物F搅拌的搅拌装置130。

正如图1示意地示出的那样，挤压机110用进料斗111收进生产所需弹性混合物必须的配方组分，所述组分一般包括本说明书下面规定的橡胶基础材料、加强填料和少量组分。

配方组分一般投入所述挤压机的不同区域。例如，图1示出了3个主要的材料流A、B、C，相应于挤压机110的3个不同区域，所述材料流的数目决定于所生产的弹性混合物。

而且，一般地说，有些配方组分不只供入一次，例如，同一配方组分可以投入挤压机的不同区域，这也决定于所生产的弹性混合物。因此。图1的各个材料流A、B、C可以包括不只一种配方组分。例如，加强填料(例如，碳黑、硅土)就是这样，按照优选方案，这些填料投入挤压机的不同区域从而改善其在橡胶基内的散布。

为了简单起见，图1示出各材料流A、B、C有一个计量装置112。然而，在各个材料流包括不只一种配方组分的情况下，按优选方案，要为各种配方组分提供一个专用计量装置。这样，由于计量各种不同比重的配方组分可能产生的计量误差就可顺利减少。

另外，若干不同的配方组分也可以用同一个计量装置。

按优选方案，计量装置112是一种失重重力进料器。

一般地说，橡胶基础材料，通常由制造商成包地提供，例如用刀片粉碎为不规则的小时(平均边长为大约3-50mm)颗粒(屑粒)，然后添加抗粘剂(例如，白垩、硅土或其它粉末)以避免重新结块。

此外，还安装重力控制给料泵以便把增塑油和其它可能的液体组分，例如，硅土联接剂(例如，硅烷)和粘附促进剂(例如，钴盐)，供入挤压机110，所述液体组分是一般加入橡胶基中的。

图1还示出了从挤压机110排出的材料流D。所述挤压机一般安装脱气装置，用标号114注记。

按优选方案，所述挤压机110是共同旋转的双螺旋挤压机。

按优选方案，弹性混合物在离开挤压机110之前要进行过滤以清除任何可能的聚集物、金属颗粒或其它杂质。为了达到这一目的，在挤压机螺杆(未示出)的下游方向放置过滤体115(例如，过滤网)。

为了对挤压材料施加足够的压力使之通过所述过滤体115，按优选方案，挤压机110安装齿轮泵116。按优选方案，所述齿轮泵116置于过滤体的上游方向。

参看图1，从挤压机110排出的弹性混合物通过挤压机模具117以便获得具有连续弹性条E形状的弹性混合物。

根据图1所示的本发明的实施例，弹性条E用适当的装置(例如，传送带)送到研磨装置120，所述研磨装置把弹性条E变成更细的弹性产品F。

按照优选方案，所述研磨装置是磨碎机或制粒器。

按照优选方案，所述更细的产品F要经过冷却步骤。

参看图1所示的实施例，根据本发明连续生产弹性混合物的设备100还包括以更细的产品F为进料的搅拌装置130。

按照优选方案，所述搅拌装置130是旋转筒。

根据本发明，从研磨装置120出来的大量的更细产品F在搅拌装置120内积累并搅拌。

按照优选方案，所述搅拌步骤是用连续旋转所积累的大量更细产品的办法进行的(例如，通过旋转所述筒)，从而不同时间从研磨装置120出来的更细产品混合在一起。

更细产品(例如，颗粒)的单元部分在搅拌装置内的滞留时间决定于许多参数，例如：a)搅拌装置的容积；b)更细产品F的流速；c)筒的转速，如果所述搅拌装置是旋转筒；d)搅拌装置装料的多少。

例如，在搅拌装置是旋转筒的情况下，更细产品的流速为大约50千克/小时到5,000千克/小时，搅拌装置装料大约二分之一，筒的容积大约为1-5立方米，旋转速度每分钟大约为5-15转(例如，每分钟6转)，优选方案为更细产品在旋转筒内滞留时间在5-15分钟的范围内。

如图1内所示，在搅拌步骤结束时搅拌过的更细产品G从搅拌装置130内排出。

图2绘制的是本发明连续生产设备的另一实施例200，根据此实施例获取更细形状的弹性混合物这一步骤直接在挤压机110的排出开口进行，从而图1的研磨装置120可以取消。

例如，根据所述实施例，在挤压头安装多孔模板210，使弹性混合物通过该板就可以在挤压步骤结束时使弹性混合物成为颗粒。

所述模板210一般配备切割装置(图2中未示出)从而可以获得颗粒状的弹性混合物。

为了对挤压的材料施加的压力足以使之穿过所述模板210，在挤压机螺杆的下游方向为挤压机110安装齿轮泵116。

按照优选方案，弹性混合物在穿过所述模板210之前用位于所述齿轮泵116下游方向的过滤体115(例如，过滤网)过滤。

与图1内所示的生产设备100类似，更细的弹性混合物F供入搅拌装置130从而获得搅拌过的更细产品G。

根据图3内示意示出的本发明的另一实施例，连续生产弹性混合物的设备300包括生产中间弹性混合物的第一挤压机110和用所述中间弹性混合物生产最终可固化的弹性混合物的第二挤压机320。

根据所述另一实施例，中间弹性混合物是通过给第一挤压机110供送橡胶基础材料、加强填料和非温度敏感的少量组分而获得的，因而，不会分解并/或不会在工作状况下过早硫化并或不会干扰混合过程。

一般地说，所述非温度敏感的少量组分是除了交联剂、交联加速剂、交联阻滞剂、交联活化剂以外的所有少量组分。

例如，可能妨碍所述第一挤压机110内第一混炼与散布步骤可能发生反应的那些少量组分应避免向第一挤压机110供送。例如，在用硅土填充橡胶混合物的情况下，不可在所述第一步骤添加锌衍生物(例如，氧化锌)和氨基化合物，因为这些物质会妨碍联接剂与硅土之间的硅烷化反应。

正如参照图2所作的说明那样，中间弹性混合物在离开第一挤压机之前用位于挤压机螺杆(未示出)下游方向的过滤体115(例如，过滤网)过滤。

为了给挤压材料施加足以使之通过所述过滤体115的压力，在所述过滤体115的上游方向为第一挤压机110安装齿轮泵116。

从第一挤压机出来的中间弹性混合物，正如参照图2的实施例的说明那样，通过在挤压头安装多孔模板210，而变为更细产品H。

根据示于图3的所述另一实施例，生产设备300还包括以更细形状的中间弹性混合物H为进料的搅拌装置130。

因此，把搅拌装置130的输出物，即，搅拌过的中间弹性混合物供入第二挤压机320，所述第二挤压机还供以温度敏感的少量组分。

所述中间弹性混合物可以用任何现有方法从第一挤压机输送到第二挤压机。

按照优选方案，所述中间弹性混合物在上述输送过程中冷却以免在第二挤压机320内的第二混炼与散布步骤中橡胶过早硫化。

搅拌过的粒状中间弹性混合物I，例如，用传送带，送到失重重力进料器212，所述进料器212对其进行计量并经进料斗211送到第二挤压机320。

制成弹性混合物必需的少量组分，即，诸如交联剂、交联加速剂和阻滞剂、活化剂之类的温度敏感的少量组分用重力进料器212计量并经一个或数个进料斗211供入挤压机320。

按照优选方案，各少量组分用专用的重力进料器单独计量。

如同参照第一挤压机110所作的说明那样，第二挤压机320也可以安装重力控制进料泵113把附加的增塑油或诸如液态树脂(例如，酚醛树脂)和抗返原剂(例如，硅烷)之类的其它液态组分投入第二挤压机320。

与上面说明的各实施例类似，完成的弹性混合物可以用过滤体115有选择地过滤以清除任何可能的聚集物、金属微粒或其它杂质。

优选方案是在所述过滤装置115的上游方向安装齿轮泵116。在所述完成的弹性混合物的这一可选择的过滤阶段应特别注意避免温度上升，因为这可能使弹性混合物过早硫化。

根据图3内示出的所述另一实施例，第二挤压机320的头部安装多孔模板210，从而可以获得更细形状的最终的弹性混合物的。

根据又一实施例(未示出)，与图1内示意示出的生产设备类似，完成的弹性混合物是穿过挤压机模具从第二挤压机320排出的，从而可以获得连续条形的弹性混合物。

根据图4内示出的根据本发明的生产设备400的另一实施例，把根据图3的示意图获得的颗粒形完成的弹性混合物L投入搅拌装置130’，从而获得更细形状的完成的弹性混合物M。

根据图5内示出的根据本发明的生产设备500的另一实施例，把从第一挤压机110出来的更细形状的中间弹性混合物H直接投入第二挤压机320，在两个挤压机110、320之间不安装搅拌装置130。

根据本发明的一个优选实施例，更细形状的一种或数种配方组分是投入各自的计量装置的。

优选方案是各少量组分以更细形状送入计量装置。

根据本发明的另一实施例，一种或数种配方组分是用气动传送线送到各自的计量装置的。

使用气动传送线时，优选方案是至少有一种少量组分以特别适合气动转送的更细的自由流动形状供给所述生产设备的。

按照优选方案，所述自由流动性能以及尺寸的高度均匀性和高度稳定性是通过把所述至少一种少量组分散布于热塑粘合剂内获得的。

而且，所述热塑粘合剂在投入挤压机后易于融化从而起帮助加工及显著改善所述至少一种少量组分散布于橡胶基内的作用，不使最终弹性混合物在性能上有任何重大改变。

可以计量并以更细形状投入挤压机的少量组分，例如，可以从以下材料中选择：

(a1)交联剂，例如：硫(通常为可溶晶态或不可溶聚合态，可选择地散布于油相中)，施主硫(例如，二硫化烷基秋兰姆)，有机过氧化物；

(a2)交联加速剂，例如：噻唑，亚磺酰胺，胍，秋兰姆，二硫代氨基甲酸酯，胺，黄原酸盐；

(a3)合成树脂，例如：α-甲基苯乙烯树脂，氧茚树脂；

(a4)交联活化剂，例如，锌化合物(例如：氧化锌、碳酸锌、脂肪酸锌盐)；

(a5)交联阻滞剂，例如：羧酸，酞酰亚胺衍生物，二苯胺衍生物；

(a6)粘附促进剂，例如：乌洛托品(HMT)，resocinol；

(a7)防护剂，例如：芳香二胺(例如，N-(1，3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺(6PPD))，二氢喹啉衍生物，咪唑衍生物；

(a8)连接剂，例如：硅土连接剂，特别是含硫可水解硅烷(例如，3，3’双(三乙氧基-甲硅烷基丙基)四硫化物(TESPT))；

(a9)冷凝触媒，例如，金属羰化物(例如，二月硅酸二丁锡(DBTL))。

上面所列各项只是用于说明使用于橡胶混合物特别是轮胎用橡胶混合物的最普通的少量组分的一些例子，没有限定本发明范围的意思。

可以使用根据本发明的方法生产任何种类的弹性橡胶混合物，特别是，轮胎业使用的。弹性基一般可以从二烯烃弹性聚合物、单烯烃弹性聚合物和这两者的混合物中选择。

二烯烃弹性聚合物一般是天然产品，或者用聚合的办法获得，溶解的或乳化的，至少有一共轭二烯烃，任选地带有不超过50％重量的至少一种1-丁烯-芳烃。二烯烃弹性聚合物有：顺式-1，4聚异戊二烯(天然的或合成的，优选方案为天然橡胶)；3，4-聚异戊二烯；聚-1，3丁二烯(特别是内含1，2聚合单位重量占15％到85％的高乙烯聚-1，3丁二烯)；氯丁橡胶；可选择的有：卤化异戊二烯/异丁烯共聚物；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/异戊二烯共聚物；异戊二烯/苯乙烯共聚物；异戊二烯/1，3丁二烯/苯乙烯共聚物；或上述材料的混合物。

至于单烯烃弹性聚合物，则可以选自：乙烯与至少一个具有3到12个碳原子的α烯烃，可选择地与具有4到12个碳原子的二烯烃的共聚物；聚异丁烯；异丁烯与至少一个二烯烃的共聚物。特别优选的是：乙烯/丙烯共聚物(EPR)；乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)；聚异丁烯；丁基橡胶；卤化丁基橡胶；或上述材料的混合物。

橡胶混合物还包含至少一种填料，例如：碳黑；硅土；氧化铝；铝硅酸盐；碳酸钙；高岭土；二氧化钛，或上述材料的混合物。特别优选的是，碳黑、硅土或这两者的混合物。加强填料的重量一般可以为弹性基总重量的0.1-120％，优选方案为20-90％。

按照优选方案，为了提高成型性能，在橡胶混合物中至少添加一种增塑剂。增塑剂一般选自矿物油、植物油、合成油等等，或上述油的混合物，例如：芳香油；环烷油；邻苯二甲酸酯；豆油；或上述油的混合物。增塑剂重量为弹性基总重量的2-100％，优选方案为5-50％。

现在用以下的工作实例进一步说明本发明。

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

例1(发明)

根据图1的连续生产方法生产弹性混合物。

所述弹性混合物是用天然橡胶和聚丁橡胶作弹性基体，用碳黑作加强填料生产出来的。

所述弹性混合物的配方用下面的表1报告。

表1

“phr”表示与橡胶总重量的百分比。

用安装刀片的两台研磨机研磨得到的天然橡胶和聚丁橡胶为颗粒状，平均边长大约1cm。

为了防止再结块，给获得的两种橡胶的颗粒掺了硅土。

对两种不同橡胶的颗粒不断进行机械混合；把混合完的两种不同橡胶的颗粒投入互相咬合共同旋转的双螺旋挤压机的第一进料斗(主进料斗)。所述挤压机的圆筒直径为58mm，长与直径之比为48∶1。

所述混合过的颗粒是用重力进料器投入双螺旋挤压机的。

各种粉状少量组分投入双螺旋挤压机的不同区域。

加强填料，即，碳黑的重量的50％与橡胶颗粒一起用专用的重力进料器送入双螺旋挤压机的第一进料斗。

碳黑的剩余部分以及氧化锌、蜡和硬脂酸用不同的专用重力进料器，即，各组分的重力进料器加入双螺旋挤压机的第二进料斗。

不溶解硫、N-环己基thiophtaloimide(PVI)和N-特丁基硫醇苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)，即，固化剂，用各个专用重力进料器加入双螺旋挤压机的另一进料斗。

融化状态的抗氧化剂(6PPD)用重力控制送料泵注入。

为了决定重力进料系统引入生产过程的物料重量误差，各个重力进料器都安装在线电子控制装置，测定并显示配方组分的瞬时流量。如果必要，所述控制装置可以操纵重力进料器的进料机构纠正瞬时流量。

本申请人从控制装置测定的各配方组分的值计算出了各流量值对规定值的偏差范围。

所述计算的结果列于表2内。

表2

组分	进料流速(千克/小时)	偏差系数v％
			天然橡胶与聚丁橡胶的颗粒混合	93.74	0.85
填料的第一部分	32.77	1.05
			添加剂(氧化锌、蜡、硬脂酸)	9.31	8.21
填料的第二部分	14.01	2.45
			固化剂	6.95	6.85
总计	157

其中，偏差系数的计算如下：

$V=\frac{\mathrm{\σ}}{\stackrel{\‾}{x}}---\left(1\right)$

或

$V\%=100\×\frac{\mathrm{\σ}}{\stackrel{\‾}{x}}---\left(2\right)$

其中：

x是所有样品组性能x所有测定值的算术平均数，即：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i$

2N是已经测定的样品组的总数；

3σ是均方根偏差，计算方法如下：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}{N-1}}$

因为偏差系数V与均方根偏差σ成正比，所以V的值越大，σ的值也越大，即，以相应的X平均值为中心的高斯曲线幅度也越大。当然，V的值越大，用进料系统投入生产过程的物料重量的误差也越大。

如表2所示，偏差系数V的值最大的是少量组分(添加剂+固化剂)，因此所述组分的重力进料系统特别关键。挤压的弹性混合物是连续的长条，宽大约10cm，厚大约2cm。

所述长条投入装有旋转刀片的研磨机从而使所述长条变为平均尺寸为1cm的弹性颗粒。

生产出了100千克颗粒状弹性混合物，为了防止重新结块掺入了硅土。

把所述量的颗粒不断地投入容量为1500升的旋转筒并以每分钟25转的转速搅拌10分钟，把颗粒状挤压物搅匀。

搅拌步骤结束时旋转筒停止转动并排出搅拌物。在排出步骤中共收集7组颗粒样品(每组样品500克重)并装入敞开式研磨机内以便获得长条形弹性混合物。

有些样品组从所述长条获得并投入10分钟170摄氏度的固化步骤。接着对所述样品进行检测，以测定下列性能：

-根据ISO 289/1标准100摄氏度时穆尼粘滞度ML(1＝4)；

-根据ISO标准37的机械性能(100％模数、300％模数、断裂应力、断裂伸长)；

-动态弹性性能；

-根据ISO标准48温度为23到100摄氏度的国际橡胶硬度数。

表3内报告的是检测的各样品组的各项性能的算术平均值。

动态弹性性能用动力英斯特朗(Instron)装置在压缩状态下根据以下方法测定。把上述交联材料的筒形(长25mm，直径14mm)检测物预负荷压缩到为原长度的90％，然后经受频率100赫兹，幅度为预负荷下长度的±3.33％的动力正弦拉伸压缩，并在整个检测期间保持于预定温度(70或23摄氏度)。动态弹性性能用动力弹性模数(E’)和介质损耗角正切(损耗系数)值表示。介质损耗角正切值为粘滞模数(E”)与弹性模数(E’)之比，这两者都经上述检测决定。

为了用平均值量化各测定值的偏差，本申请人参照上述样品组计算出了检验的各项性能的均方根偏差σ和偏差系数V。

表3

检测项目	平均值	均方根偏差σ	偏差系数V(％)
				粘滞度(ML 1+4,100℃)	45.20	0.705	1.56
100％模数(MPa)	1.50	0.017	1.13
				300％模数(MPa)	7.04	0.031	0.44
断裂应力(MPa)	14.65	0.363	2.48
				断裂伸长(％)	548.90	11.582	2.11
E’(23℃)(MPa)	4.83	0.066	1.37
				E’(70℃)(MPa)	3.89	0.04	1.03
介质损耗角正切(23℃)	0.154	0.001	0.65
				介质损耗角正切(70℃)	1.117	0.009	0.85
国际橡胶硬度数(23℃)	55.00	0.209	0.38
				国际橡胶硬度数(100℃)	55.60	0.245	0.44

＊＊＊＊＊

例2(比较)

用与例1同样的生产步骤同样的作业条件计量例1的弹性混合物并将其投入共同旋转的双螺旋挤压机。

与例1类似，弹性混合物挤压成连续的条形，从其中获取7组样品，投入固化并进行检验以测定上述性能。

因此，例2的步骤与例1步骤的不同在于从挤压机出来的弹性混合物条没有研细，没有引入搅拌装置。

表4报告其结果。

表4

检测项目	平均值	均方根偏差σ	偏差系数V(％)
				粘滞度(ML 1+4,100℃)	40.932	1.533	3.75
100％模数(MPa)	1.529	0.149	9.74
				300％模数(Mpa)	7.113	0.652	9.17
断裂应力(Mpa)	14.772	0.661	4.47
				断裂伸长(％)	546.190	36.070	6.60
E‘(23℃)(Mpa)	4.99	0.123	2.46
				E‘(70℃)(Mpa)	3.96	0.128	3.23
介质损耗角正切(23℃)	0.161	0.004	2.48
				介质损耗角正切(70℃)	1.130	0.009	6.92
国际橡胶硬度数(23℃)	56.070	1.818	3.24
				国际橡胶硬度数(100℃)	52.260	1.891	3.62

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

比较表3与表4内报告的各项值可以指出用本发明的生产方法获得的样品测定的物理化学性能相对的偏差系数比用传统生产方法，即，没有根据本发明安装的积累与搅拌装置，获得的样品相对应的偏差系数小。

如上所述，可以显著减少偏差系数具有特别的优点，因为偏差系数很小意味着根据本发明生产方法生产的弹性混合物的物理化学性能在整个生产周期中基本稳定。

这意味着生产过程不同时刻用同一配方生产的弹性体产品可望性能一致，从而可以保证同一生产周期内的产品性能一样。

本发明的另一优点在于在生产弹性混合物的过程中有至少一套搅拌装置可以避免生产废品，甚至在配方改变时也可避免，因为所述废品可以顺利再利用。

Claims (23)

1.一种连续生产弹性混合物的方法，它包括以下步骤：

-计量至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种从不同于橡胶、加强填料和增塑剂的成分中选取的少量组分；

-把所述至少一种弹性物，至少一种填料，至少一种少量组分投入至少一个挤压机(110和/或320)；

-用所述至少一个挤压机(110和/或320)把所述至少一种填料、至少一种少量组分混炼和散布到所述至少一种弹性物内；

-从所述至少一个挤压机(110和/或320)排出的产出弹性混合物中获取更细的产品；

-积累一定量所述更细的产品；

-在至少一个搅拌装置(130和/或130’)中对所述积累的一定量更细的产品进行搅拌；以及

-从所述至少一个搅拌装置(130和/或130’)中排出所述被搅拌的更细产品。

2.根据权利要求1的方法，包括第一混炼和散布步骤与第二混炼和散布步骤，其中，所述第一混炼和散布步骤与所述第二混炼和散布步骤分别用第一挤压机(110)与第二挤压机(320)实施。

3.根据权利要求2的方法，其特征为积累一定量所述更细产品并对所述积累的一定量更细产品搅拌的所述步骤是在所述第一混炼和散布步骤的下游方向实施的。

4.根据权利要求2的方法，其特征为积累一定量所述更细产品并对所述积累的一定量更细产品搅拌的所述步骤是在所述第二混炼和散布步骤的下游方向实施的。

5.根据权利要求2的方法，其特征为积累一定量更细产品并对所积累的一定量更细产品进行搅拌的第一步骤在所述第一挤压机的下游实施。

6.根据权利要求2的方法，其特征为积累一定量更细产品并对所述积累的一定量更细产品搅拌的第二步骤在所述第二挤压机的下游实施。

7.根据权利要求1的方法，其特征为所述积累所述更细产品的步骤是在所述至少一个搅拌装置(130和/或130’)中实施的。

8.根据权利要求1的方法，其特征为所述排出步骤连续进行。

9.根据权利要求1的方法，其特征为所述排出步骤分批进行。

10.根据权利要求1的方法，其特征为所述至少一种少量组分选自：交联剂；交联加速剂；合成树脂；交联活化剂；交联阻滞剂；粘附促进剂；防护剂；联接剂；凝聚催化剂。

11.一种连续生产弹性混合物的设备，包括：

-至少一个包括壳的挤压机(110和/或320)，至少一个可旋转地安装于所述壳内的螺杆，所述壳包括至少一个进料开口(111)和一排出开口；

-至少一个第一计量装置(112)，用于计量至少一种弹性物和至少一种填料并将其通过所述至少一个进料开口(111)加入所述至少一个挤压机(110和/或320)；

-至少一个第二计量装置(112)，用于计量至少一种从不同于橡胶、加强填料和增塑剂的成分中选取的少量组分并将其加入所述至少一个挤压机(110和/或320)；

-至少一个从所述排出开口排出的产出弹性混合物中获取更细产品(F)的装置(120、210)；

-至少一个用于以更细形式混炼所述积累的更细产品(F)的积累与搅拌装置(130和/或130’)。

12.根据权利要求11的设备，其特征为所述至少一个获取更细产品的装置(120、210)位于所述至少一个挤压机(110和/或320)的所述排出开口。

13.根据权利要求12的设备，其特征为所述至少一个获取更细产品的装置(120、210)是设有切割工具的多孔模板(117)。

14.根据权利要求11的设备，其特征为所述至少一个获取更细产品的装置(120、210)是制粒器。

15.根据权利要求11的设备，其特征为包括第一挤压机(110)和第二挤压机(320)，所述第一挤压机(110)生产不包含温度敏感的少量组分的中间橡胶混合物，所述第二挤压机(320)生产包括所述温度敏感的少量组分的完成的橡胶混合物。

16.根据权利要求15的设备，其特征为所述至少一个对积累的更细产品混炼的积累与搅拌装置(130和/或130’)位于所述第一挤压机(110)的下游方向。

17.根据权利要求15的设备，其特征为所述至少一个对积累的更细产品混炼的积累与搅拌装置(130和/或130’)位于所述第二挤压机(320)的下游方向。

18.根据权利要求11的设备，它包括对积累的更细产品混炼的第一积累与搅拌装置(130)和第二积累与搅拌装置(130’)。

19.根据权利要求18的设备，其特征为对积累的更细产品混炼的所述第一积累与搅拌装置(130)位于第一挤压机(110)的下游方向。

20.根据权利要求18的设备，其特征为对积累的更细产品混炼的所述第二积累与搅拌装置(130’)位于第二挤压机(320)的下游方向。

21.根据权利要求11的设备，其特征为所述至少一个第一计量装置(112)和所述至少一个第二计量装置(112)是重力进料器。

22.根据权利要求11的设备，其特征为所述至少一个积累与搅拌装置(130和/或130’)是旋转筒。

23.根据权利要求11的设备，它还包括至少一个过滤从所述至少一个挤压机(110和/或320)排出的弹性混合物的过滤体(115)。

Images