CN1092350A - 连续混炼橡胶的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于制备橡胶组合物的连续混炼装置，具有一个 混炼腔(11)，该腔包含至少一个在定子(2)内旋转的、 在上游端(12)和下游端(13)之间(在其间材料逐渐通 过)延伸的转子(1)。基本弹性体通过在压力下能够 输送所述基本聚合物的容积泵(55)在混炼腔的上游 端(12)被引入。该装置具有沿混炼腔(11)在位于上 游端(12)和下游端(13)之间的至少两个纵向分开位 置设置的用于其它组分的配料和强制引入元件。

Description

本发明涉及橡胶的混炼，尤其是橡胶的连续混炼。

在橡胶工业中，目前对于混炼广泛使用的技术仍要求使用密炼机，这种技术根本上讲是批量式的;为了生产给定量的橡胶组合物，首先称出所有构成这种组合物不同组分，然后将这些组分或它们之中的至少某些引入到密炼机中，该密炼机保证了所需的分散和机械作用，以便制造尽可能均匀的所得最终混合物。组合物的生产（同时也可称作混炼）需要多个连续的通过一个密炼机或各不同密炼机的通道，并还可要求圆筒混炼机。

所有上述的操作都是独立的操作，连续的操作（如果存在）仅存在于在压出半成品（例如：胎面或胎壁，或置于钢丝圈上的填料）时的后续生产步骤中。

由连续方法代替非连续方法一直是扩大研究的目的，并且对转化工业在非常长的时间是长期不变的任务，因为不连续系统的缺点是如此之大。尽管如此，到目前为止还没有建议出令人满意的制造橡胶组合物的方法。如果橡胶组合物包含所有的预定的组分（包括硫化体系），并且所得的胶料可直接用于压出或成型步骤（续之以硫化步骤），该橡胶组合物被认为是能制备的。

连续制备方法的失败似乎是由于混炼橡胶比混炼其它材料（例如塑料）更困难的缘故，最终组合物的性能事实上不仅取决于含在组合物中的组分，而且还取决于混炼完成的方式，这就是说，它们取决于混炼进行时混合物所经受的机械作用。

通常已知的连续混炼作用要求压出螺杆的混炼作用，已建议了各种螺杆压出机：单螺杆压出机、平行或不平行的多螺杆压出机，以及各种为获得好的混炼效果和/或足够机械作用而设计的各种形状的螺杆。

对于橡胶混炼，已知不同的前基本组分之配料必须非常准确，这种准确的配料当由连续批量式进行时，即在分批工艺中，未增加任何特殊的问题。另一方面，当它是提出的连续混炼的议题时，能够连续地完成不同组分所需的配料是必要的。此外，在粉末产品情况下，除了配料的困难之外，输送产品（尤其是配料下游的）也存在困难。

通常配料装置将所需的组分以固定的间距放到给混合装置本身供料的带式输送器上。近来进行连续橡胶混炼的尝试描述于公开在1987年3月的“European    Rubber    Journal”的文章中，题目为“A    Tale    of    Continuous    Development”。

这种在现有技术中已经建议的连续混炼方法，通过称重进行组分的配料，然后将各种不同组分引入到预混装置中，这是在混炼过程的不同地方进行的。因此，这使它必须建立多个单独的装置。每个完成非常精确的功能-称重、输送、预混。然后最好不同的组分通过重力作用引入到供料孔中，例如在专利申请EP0490056中所描述类型的混炼机上的供料孔中。

现有技术建议的连续混炼方法未曾在橡胶工业成功地获得承认，对此的原因是由于使用螺杆混炼机技术难于混合橡胶，并且当必须连续进行时，各组分的配料又极其复杂。简而言之，连续处理方法至今从未能够获得在最终混合物方面所希望的性能，甚至不能使橡胶组合物的配方达到足够的精确。

已知为了获得良好的混炼，必须引起组分的无规则运动，即：造成定紊乱。但当混炼机是连续型的时候（例如上述EP0490056的那种），除了紊乱之外，在混炼机内的局部料流必须是基本上稳定的，这意味着，优化混炼作用的努力越多，流量出现不稳定的风险就越大，这与严格符合不同组分的比例是不一致的。

本发明的目的是成功地连续进行任何类型的橡胶组合物中的基础组分的配料，然后进行能够获得最终混合物所希望的所有性能的彻底混炼。

本发明的另一目的是使用需要尽可能少的预调整的原料，尤其是对用量非常大的组分（例如基本弹性体和增强填料）。因此，本发明的目的是提供一种混炼装置，所述的组分（尤其是上面所述的）可以尽可能容易地无任何前配料地引入其中，并且该装置可完全独立和连续地处理这些组分，以便获得所希望的混合物。

本发明的另一目的是改进所制橡胶组合物的均匀性和其时间上的稳定性，同时减少制造费用。

根据本发明，连续制备橡胶组合物的方法包含，使用至少一个由定子所形成的混合腔，该定子中有至少一个转子在旋转，转子的旋转不仅保证了该组合物组分从上游至下游（以转子轴的大致方向）的前进，还保证了它们的逐渐混合。该方法还包含混合物中的基本弹性体的连续配料和引入，及将该组合物的所有其它组分的连续配料和引入。在混合腔内将已经引入其中的各组分沿推进和混合段推进，同时保证在至少某些混合段的混合腔内的填充率小于1。

当混合腔的容积由待混合的组分完全占满时，按惯例一般认为混合腔的填充率等于1。当待混合组分的容积少于混合腔可用的容积时，作为密炼机操作的通常情况，则被称为填充率小于1。

事实上已经发现既使对于连续式混炼机，为了完成混合物的分散和均化作用，也希望在混炼腔内存在空的地方，这就是说至少混炼腔的某些段，其中的填充率少于1。这取决于被混炼的各组分的性质，并由实践观察所证实。在现有技术中，该参数的重要性似乎未被足够认识，当使用在套筒中运转进行混合的螺杆时，在螺杆和套筒之间存在的空间允许填满或者未采取特殊的手段去控制这一参数。

通过选择（传送混合）工具的不同形状，这就是说通过选择转子的表面形状和定子的内表面形状，在一个或同一个混合腔中制造相互不同的段是可能的。

考虑到混炼腔给定点的料流（其本身取决于由上游配料和引入元件引来的料流），（传送混合）工具有不同形状来保证使填充率少于1或达到1。换一种说法就是在混炼腔中对于该材料存在着推进段和压缩段-即其中混合物的推进作用较少的段。由此，混炼腔趋向于填满并沿着这些段保持填充。

当选择好（传送混合）工具的形状后，就可以保证材料沿着整个混炼腔输送的同时控制该腔的填充率，该腔的填充率可通过腔壁的温度控制。这改进了橡胶与金属的粘结。

为了保证该配方的组分以精确和均匀的量适当地引入到混炼机中，最好它们的大部分强制性地确切地引入到腔内。为此，人们应避免采用重力引入，尤其是万一一部分组合物不能到达该腔内部时。为了通过控制混炼工艺以保证所期待的所有组分实际上是所生产组合物的一部分，希望在配料后，这些组分仍保持包含在一个确定的密封中，例如管线中，直到它们达到混炼腔。容积泵尤其有助于组分的被迫引入。

已发现容积泵进一步还能充分地塑化弹化体，后者将热（通常是在高于40℃的温度）引入到腔室中，在这一条件下，可以允许迅速地引入碳黑或其他粉末填料。

为了获得橡胶混合物不同组分的非常精确的配料，根据所用的弹性体和/或填料和/或添加剂，希望将它们在第一混合段的下游在填加各组分的地方添加，此处腔内的填充率等于1，因为腔内料流的其他方面是可变的，而各组分的比例不能考虑。作为一种替代或者此外为了更好地保证精确地配料，通过对刚好到达引入点前面的材料流进行容积推进，而保证此处的料流是合适的。“容积推进”可以理解为混合材料量的新容积配料。

但是，已观察到许多情况，其中流速的较大稳定性在腔填充率连续少于1或甚至远少于1时更容易获得，这使得在添加进一步组分之前，避免材料的再压制成为可能。

本发明建议的连续混炼概念，能够协调这些矛盾的需求（严格不变的混合物配方关系及由此每种组分的相对比例关系，和有利于良好混炼的少于1的比率）。

根据本发明的另一方面，在组分或组分一部分配料之后，通过加速组分的输送或通过增加通道截面在混合腔内形成了空位，然后通过改变转子和/或定子的形状或通过减少通道的截面或通过控制用于引入其它组分的壁温（取决于所生产的橡胶组合物）减少了由转子旋转所造成的推进作用。在此可以注意的是“空位”实际上可以理解为混炼腔的容积未由所注入的各组分完全占满，而与真空无关。而为了排气的目的沿着混炼腔在多处设置空位是所希望的，这正如其本身所公知的。

这样，根据本发明的混合方法的一个非常有意义的变例，至少基本弹性和增强填料的一部分在腔上游的一段被引入，然后在刚好位于下游的第一混炼段被混炼，接着到达引入其他组分的引入点，全部量在第二混炼段混炼。人们可以将所有基本弹性体在混合腔的上游点引入，也可以仅仅引入其一部分，并在更远处，即：移向下游的点，例如第二混合段的前面引入其另一部分或更多的基本弹性体。

本发明还建议了一个连续混合装置，它特别涉及用来完成所述的方法，但它也可具有更广泛的使用。例如，如果组合物的预期精确度水平和所需的性能水平要求不是那么高的话。

用于制备橡胶组合物的连续混炼机具有一个混炼腔，该腔包含至少一在定子内旋转的转子，该转子在上游端至下游端间延伸，在这两端之间材料逐渐通过，至少组合物的一个组分在混合腔的所述上游端引入，橡胶组合物从下游端挤出，该装置具有用于基本弹性体的配料和强制引入装置，该装置能够在压力下输送所述的基本弹性体，由此将它们引入到混炼腔中，该装置还具有用于其他组合物的配料和引入元件，所有这些配料和引入元件在上游端和下游端之间的纵向间隔的至少两点接入混合腔。

如下描述的混合装置包括在定子内的单转子，这意味着涉及一个单螺杆型的混炼机，而不是在同一腔中具有两个平行运转螺杆的混炼机，这也不包括具有连续两个或多个螺杆的装置，其中每个螺杆在其单独套筒内运转，而且在给定的一个腔内仅有一个螺杆。这里还与橡胶混炼领域现有技术中所出现的相反，在现有技术中，近来建议的连续混炼机使用两个在定子内旋转的转子，而本发明所指定的任务通过在所用定子的全长内使用单转子而令人惊奇地解决。为此，本发明还涉及一种混炼方法，其中使用了在定子中旋转的单转子。

有转子在其中旋转的定子是一个纯圆筒状的套筒，或者是其表面还具有特别设计用来与转子形状配合以助于混炼或推进作用的形状的另外的套筒。

对于混炼腔的分析，人们根据转子和定子的表面形状沿着腔划分了不同的接续段：混炼段和推进段。给一给定段赋予混炼腔特征的是定子径向内壁形状和转子径向外壁形状的组合。转子径向外表面的形状和定子径向内表面的形状保证了在混炼腔的至少某一区域内混炼腔的填充率少于1。

混炼作用主要是通过成功地在材料流上产生无规则性实现的，而这种无规则性是由赋予转子表面和/或定子表面上的任何特殊形状（腔、障碍物）、在设置于转子和/或定子上的螺纹顶与相对壁之间的滚压和塑炼以及在固定的障碍物和可动的障碍物之间的剪切造成的。间隙，即：固定障碍物（定子的）和可动障碍物（转子的）间的距离，是能够调整混炼作用的一个重要参数，这意味着混炼机的设计人员可以为了控制作为所得结果函数的混炼质量而改变该间隙的尺寸。

从混炼腔上游端至下游端的材料推进主要是由于螺纹的作用，该螺纹既可以设置在旋转轴上，也可以设置在套筒的内表面上（在一或两个面上）。该螺纹可以是与能拧上螺母的螺杆上的螺纹相似的真正螺纹，或者是由扭转和为了几何上确定定子或转子壁的封闭线的变换形成的“螺纹”效果。

材料的推进还可由引入组分的容积泵产生，或者在将材料在混炼腔的上游端和下游端之间的输送过程中，由容积泵的推进产生。

最好使刚引导组分进入混炼腔之前的区域主要是推进区（稍有或没有混炼作用），该区域例如是由光滑的圆柱套筒和具有沿垂直于转子轴的方向延伸的等厚螺纹的转子形成的。

该混炼装置最好包含用于基本弹性体的在配料和强制引入装置内的容积泵，优选所有的基本弹性体以同样的方式引入，更优选的是用于弹性体的容积泵由一个塑化和填塞元件供料。就这种机器来说，既使供应给机器的弹性体被处理成颗粒，也不必用抗粘剂涂覆它们。

尽管现有技术通常建议由称重配料几乎所有组分，但我们建议最好使用容积泵对大部分组分配料，优选是所有组分，包括粉末形状的，至少包含基本弹性体。

不管如何，某些组分是难于容积配料的，通过称重可以将它们强制配料。根据本发明，优选保证将所有组分强制引入，即：不再由重力引入。在一定量配制之后，必须将它们强制和确定地引入到混炼腔中。当使用容积泵时，不必根据所确定的参数例如腔内的例如压力或温度再将组分输送到混合腔内。

为了能够保证严格符合所制橡胶组合物配方的较小误差要求，希望配料和强制引入元件将组分引入到混炼腔内处的填充率是1。当然这不包括引入第一组分的情况，这种情况料流的控制仅仅取决于配料和引入元件本身的精度。另一方面，在下游，在填充率等于1的段引入组分是有利的，以便保证组分的相对比例被严格遵守。至少在第一混炼段的下游为了保证组合物配方的较小误差的关系，将其它组分引入填充率等于1或由容积泵推进整个料流的段是可取的。

如果第一组分之后的组分在填充率小于1的地方引入，则混合物配方的严格关系要求在混炼腔内的料流是很稳定的，以便所有点的所述填充率是相同的。

下面的图及其相应说明使得对本发明的理解更为清楚，并且说明了其所有的优点：

图1是根据本发明的混炼装置的纵剖面图，其外部移去。

图2是同一混炼装置的侧视图。

图3是一混炼装置的平面图，其外部移去。

图4是沿图3的Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。

图5示出了一种变形例。

图6显示了对比结果。

显示在不同的图中的混炼装置包含一个混炼腔11，其中有一个可旋转的转子2，混炼腔的上游端由标号12标示，下游端由标号13标示。

在机器的一侧，可看到两个加料斗5，构成橡胶混合物的基本弹性体引入其中，这些加料斗可以盛放至少一种具有通常用于橡胶转化工业形式的弹性体胶片，当然也可以将弹性体以粉碎的形式引入加料斗。柱塞51可以在每个加料斗5内从一个升高位置（在此柱塞从加料斗5露出，至一个降低位置（在此柱塞到达加料斗5的底部）垂直滑动。加料斗与一个封腔52连通，一螺旋扭曲刀53在其中运转。该刀53构成了用于粉碎弹性体的装置，将置于加料斗内的弹性体胶片变成碎片。

容积泵由一个保证输送颗粒或碎片的机械装置供料。在此例中，可以看出形成刀53的螺旋的间距逐渐缩小于54，以便将碎片的输送和塑化作用（它们随着向图1右边的运动越来越强烈）添加至不需要螺旋弯曲的粉碎作用中，由此确保了齿轮泵55的填充。

齿轮泵55（是容积泵）连接至管线56，这些管线合并入单管线57，以与混合腔连接。

图1和图3除去了外部，使得能够观察混炼腔11的内部，混炼腔由转子2和定子1之间的空间形成。

沿着转子可以看到三个其作用基本上是用于推进混合物组分的段（段P），在这些段之间可以看到两个单独段，其作用基本上用于混炼（段M），在混炼腔上游侧12基本弹性体受到作用而进入推进段。

其它配料和引入元件沿混炼腔布置，以便在在沿基本组分通道的不同位置上引入最后组合物的其它组分，粉末组分优选由容积泵在第一M段的上游引入。例如可以使用描述于EP0465981中的泵，或者其它描述于EP0465980中具有输送活塞的改进泵。液体组分可由液体用的容积泵（可以是活塞型的或其它能保证良好容积精度的泵如齿轮泵或叶片泵）非常容易地引入。液体的容积配料并不增加任何问题，不同的装置在现有技术中都是已知的。液体在第一M段的开始被引入。

抗氧剂、增塑剂、硫和活性剂优选单独或少量油（在橡胶组合物配方中规定百分之几的量）预混，例如非常简单地在一个其中有螺旋体运转的桶中进行预混。该操作使得这些混合物成为糊状。如果需要，在室温下是固相的产品中的某些可以首先被加热以液化。这些糊状混合物象其它任何可以接受的糊状组分一样，优选用容积泵（例如齿轮泵或柱塞泵）引入。在一个上述混合配方中，当使用的组分种类较多而每一组分的量又很小时，实行预混或者更准确地说是组分重组是非常有利的，这就是说，当每种均为少于弹性体总重的10%的比例时利用预混是非常有利的。这导致了混炼装置上配料元件数的减少。该预混可连续或依次分批进行。当然在选择进行上述混合的产品时，必须考虑任何可能的化学不相容性。

在所描述的例子中，配料和引入元件71和72是用于粉末产品的容积泵，在这些泵和混炼腔之间可看到连接通道710和720。泵73可以使用于橡胶混合物中油在压力下通过通道730进行容积配料及被导入。

最后泵74和75用来分别通过管740和750引入促进剂和已经预混的抗氧剂、增塑剂和硫。管740和750合并形成一个单管（750），该单管将组分引导入混炼腔11。重要的是第二P段的质量流量应等于所有位于上游的配料和引入元件的质量流量的总和，因为如果它较小，则第一M段将逐渐被全部填满（填充率为1），而使该M段将不能再起到作为混炼段的作用。

如果选择一个与过流和流速相比足够小的单位容积排量，既使那些输送脉冲流的容积泵也会使混炼装置进行一个大致上连续的操作。

该装置装备有至少一个除气装置76，这些装置如图3所示靠近泵74的前端，即位于填充率少于1的段。在图1中填充率等于1的段由平行于装置轴线的线标示，这些平行的线相对于所述的段用圆圈环绕的数字1表示。

在图4中，可以看出排气装置76具有一个开口通向周围空间，该开口形成于通向混炼腔11的管762上，其目的是防止除气时让包含在混炼腔内的材料同时逸出。

为此，提供了一个装置，它不断地将所述的孔763盖住然后打开，并连续地重复这个循环过程。由此空气能靠这个暂短的时间逸出，而使材料没有时间被带出腔11。这一操作是由活塞760完成的，该活塞通过一个由设置在枢轴6上的偏心块带动的连杆761驱动。该装置可以这种调节：在盖住开口763之后，活塞760可以将已经开始进入管762的材料推回入腔11中。

在各个泵71、72、73、74、75之上，可以看到，对于每个组分来说，都设有一个柱（图2），柱中设有一缓冲储料区61，在储料区顶部有一供料管62，管62被连接到分配网上，该分配网由对液体可调整温度、对粉末可由已知系统运送（例如气力输送）以及其它系统的管子组成。一个合适的装置控制缓冲储料区61内的组分水平，以便保持它们的填充量在所希望的最小和最大水平之间。

从图中（图1）可以看出，混炼腔从上游至下游包括填充率等于1的段，然后是填充率小于1的段，这是由这样的事实造成的，各组分通过管750引入，这样在此处，为了保证完全与所生产的组合物符合，通过使填充率达到1可保证流动的稳定性，因此刚好在这段之前设置了推进段P。

该混炼装置的结构可制造成标准模块式的，可以看到，在本发明图示的一个变形例中，它包含两个混炼步骤。根据进行橡胶混炼的难度，可以使用一或多个混炼步骤，所有这些步骤是以同样方式设置的，它们包含一个单一的推进段和然后是一或多个混炼段。为了形成不同的混炼元件，可使用一个支撑保持轴，根据所要求的混炼的需要可用不同的键将（传送混合）工具锁定在支撑保持轴上。

在图1中可以看出对于所有段P，定子1是光滑的，转子具有一中心推进螺杆（在图中概略地示出的）。还可以看到，对于第一M段和第二M段的一部分，定子1具有与设置在段P转子上的螺纹相对的螺纹，以便促进混合物的推进，并且转子的表面为具有螺旋形扭曲的三角形截面。最后，可以看到对于第二M段的一小部分，转子和定子都有WO83/03222或EP4859O所描述类型的腔。

但是，我们可以指出，关于用于橡胶混炼装置的转子和定子的形状设计的知识主要依靠经验。从实验入手是必须的。至于这些混炼工具的形状，本发明仅要求它们被选择成：在构成的推进段P和混炼段M中，包括具有多个填充率小于1的段和多个分开的填充率可以等于1的物料输送段（见图1中用圆圈环绕的1）。

用于对混炼腔的不同段的有效填充率值进行测量的一个非常简单的方法包括同时停止转子的旋转和所有配料和引入元件的操作，然后将转子从定子中取出，这样可将沿螺杆的材料带出。然后在需要进行测量的段内将材料的体积与理论容积进行对比。理论容积是存在于定子和转子之间的。通过简单的对螺杆的肉眼观察就能够立即看出在哪一段填充率小于1。

这种模块化结构的原理可以很容易地将混炼机优化成所要生产的混合物所需的类型。而且既使在单转子混炼机的情况，也可以设计一个多叶的（传送混合）工具。

当然，混合装置包含有加热系统，该系统由在转子内部的通过旋转连接4的流体循环和由定子内的以及环绕导管55和56并环绕封腔52的流体循环控制。最好是各独立段能分别进行调整，因为相关的温度值取决于在所到达的混炼步骤中所希望的优化粘度，还取决于不同组分对温度的反应性，例如不能将硫化体系引入温度高于硫化温度的混合物中。此外，沿壁料流的控制和最终分析的所得混合物的质量取决于在不同段内对壁的确切温度控制。

混炼装置作为一个整体由单一电动机8驱动，在框架10的左侧可以看到这个电动机。该电动机驱动转子2以及驱动轴6旋转，配料和强制引入元件可与驱动轴6啮合或脱离啮合，每个配料和强制引入元件包含一个调整装置，该装置可相对于给定的驱动轴的速度改变配料量。

为了生产橡胶组合物，必须选择设置在轴和套筒上的（传送混合）工具的类型。然后为了获得所希望的组合物，还必须借助于安装在每个配料元件上的料流控制装置调整相互之间的料流。有效地利用机械方法对料流进行调整是预先可设定的，这对使组合物符合配方要求和其在时间上的稳定性方面提供了很大的保证。由于这些所需的调整仅需在组合物发生变化时进行，这就证明了其是一种非常有意义的解决方法。在柱塞泵的情况下，可以通过改变行程，调整其缸筒的排量。对于任何类型的泵，还可以改变建立在驱动轴6和每个泵之间的减速比。在所有情况下，不存在对各料流的单独调整。混炼机由单电动机整体驱动，它既保证了混炼所需的功率，还保证了由所有配料装置承担的转动力矩。

在另一实施例中，每个配料和引入元件具有它自己的电动机，或者一组元件具有它们自己的电动机，该装置的所有电动机的操作作为所生产的组合物数据的函数由计算机控制。

由本发明建议的连续混炼机的一个令人感兴趣的方面在于有非常大的便利性，利用这种混炼机，人们可以沿着其轴向优化填充率，以便随着粉末组分被引入弹性体，充分地考虑到由弹性体和粉末组分占据的体积上的极大变化。这可利用控制材料的通过截面积和/或流速获得，该截面识由在转子和定子之间在与转子轴垂直的截面上所包含的表面确定。

在开始时，人们首先通过开动电动机开始使杆2转动，然后接通容积泵55，以确保基本弹性体的引入。然后最简单的方法是等候，以便弹性体到达混炼腔的下游端。随后所有的配料元件71、72、73、74和75同时啮合。然后在输送材料通过整个混炼机之后，获得了一需要的最终组合物。与所生产的量相比，材料的损耗极小。当停止混合物的生产时，除了一种或多种基本弹性体的那些配料元件之外，停止其它配料元件的动作，于是这一种或多种基本弹性体被允许穿过混炼机，起清洁胶的作用。这种或这些弹性的注入泵然后停止，转子2继续转动，确保混炼腔尽可能完全变空。

在混炼机操作过程中，每个加料斗5当然总要盛放着所要求的基本弹性体，为了确保装置的均匀供料，活塞51以合适的形式放在加料斗所盛弹性体上。当活塞到达接近底部的位置时，可以将它升起，完全打开加料斗的顶部，以便能够再次引入一或多个胶片，这样做实际上没有中断混炼腔的实际供料。还可以将橡胶颗粒加入到这种加料斗中，甚至是没有用抗粘剂涂复的。

图5部分显示了该混炼装置的一个变形例：一个容积泵9沿该腔在位于上游端和下游端之间的至少一个排出点设置，在此排出点的整个料流通过所述的容积泵。该容积泵以这样的方式设置，在刚好添加混合物的一或多种其它组分之前，给通过该装置的整个料流产生一个容积推动。该容积流动必须被调整，以顾及上述的流动质量速率相等的条件。人们可以通过采用合适尺寸的所述容积泵9获得这个结果。人们还可以通过建立在两个压力传感器基础上的调整来准确地控制速度，这两个传感器中的一个位于段P的开始处，另一个位于末端，刚好在排出点之前，藉此，容积泵9既不会被供料不足，也不会因它的不足流动造成上游混炼段的充满。但是，重要的是仅仅在容积泵正常速度左右引入非常小的容积泵9的速度变量。

转子2具有一个光滑的表面19，与定子1形成了一个功能性间隙，以此方法产生了一个相对于混合材料是严密的轴承。这些材料穿过连接管91，穿过容积齿轮泵9，然后穿过输送管92，该管将它带入光滑表面19后面的混炼腔11。人们可以注意到在第二M段开始处有一个导管750通入混炼腔11。该导管相应于位于所述排出点的刚好下游的配料和强制引入元件。容积齿轮泵9由轴6通过一功率输出装置（未示）驱动。

本发明可用于所有的橡胶组合物。对用于由硫固化的、具有SBR基本组分、聚丁二烯、碳黑、氧化锌、油和蜡的轮胎胎面的组合物进行了分散质量评价。在光学显微镜下，可以看到用本组合物制备的硫化薄皮层内存在的聚集体。这些聚集体相应于填料分散中的疵点。图6在横坐标上显示了聚集体的尺寸大小，在纵坐标上显示了它的数量，并给出了两个相同试验对三个聚集体尺寸范围所测得的结果。在密炼机上生产的组合物用由画阴影线的柱显示结果。可以看出在根据本发明的混炼之后保留的聚集体具有非常小的平均尺寸，其较大的数量显示了较好的分散作用。

参考Cabot试验（例如见ASTM标准D-2663），对于一种难于生产的混合物，在密炼机内加工之后，得到标称值D3，当使用本发明时得到标称值C2。对于一种通用的混合物，当使用密炼机时得到标称值C2，当使用本发明时得到标称值B1。

可以看出这个非常紧凑的装置不需要对难处理的组分（即弹性体和增强材料）进行任何预先的处理或配料，它可以接收处于未加工状态的粗原料，并在它的出口输出最后的混合物，该最后组合物的配制和它的性能完全令人满意。除了连续加工的优点之外，所得的混合物的质量至少等于或甚至于好过在密炼机中得到的混合物的质量。

Claims (35)

1、用于制备橡胶组合物的连续混炼装置，其特征在于，它具有一个混炼腔(11)，该腔包含至少一个在定子(2)内旋转的、在上游端(12)和下游端(13)之间延伸的转子(11)，在这两端之间材料逐渐运动，所述的上游端(12)用来接收组合物的至少一个组分的至少一部分，橡胶组合物由下游端(13)挤出，该装置还包含用于基本弹性体的配料和强制引入元件，该元件能够在压力下输送所说的弹性体，以便将它们引入混炼腔(11)，还包含用于其它组分的配料和引入元件，所有的配料和引入元件在上游端(12)和下游端(13)间的纵向间隔的至少两个位置上通入混炼腔(11)。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于对于所有组分，它包含在压力下能输送每个组分至密闭混炼腔（11）的配料和强制引入元件。

3、根据权利要求1或2的装置，其特征在于用于将橡胶组合物的基本弹性体引入的配料和强制引入元件包含容积泵（55）。

4、根据权利要求1或2的装置，其特征在于橡胶组合物的每种基本弹性体由一个包含容积泵（55）的配料和强制引入元件引入。

5、根据权利要求3或4的装置，其特征在于容积泵（55）由塑化和填塞元件（54）供料。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于该装置包含一个能盛有至少一种基本弹性体胶片的加料斗（5），一个设置在加料斗（5）内的活塞（51）压在弹性体胶片上，该加料斗的底部与一个封闭腔（52）相通，在该腔内作用着一个粉碎装置以便移动碎片使其然后经受塑化和填塞元件的作用。

7、根据权利要求6的装置，其特征在于所述的粉碎装置由在所述封闭腔（52）中旋转的螺旋扭曲刀（53）组成。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于所述的螺旋扭曲刀（53）是以这样方式扭曲的，所述的螺旋的间距逐渐减少，以便在一端形成一个粉碎段，而在另一端形成一个碎片塑化段。

9、根据权利要求1至8之一的装置，其特征在于腔（11）包含至少一个刚好设置在填充率等于1的段下游的填充率少于1的段。

10、根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于用于所有糊状组分的配料和强制引入元件是容积泵。

11、根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于用于所有粉末组分的配料和强制引入元件是容积泵。

12、根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于所有组分的配料和强制引入元件是容积泵。

13、根据权利要求1至12之一的装置，其特征在于该装置包含至少两个分开的混炼段（M），并且设置在第一混炼段（M）下游的配料和强制引入元件将各组分引入混炼腔的填充率等于1的段。

14、根据权利要求1至13之一的装置，其特征在于它包含用于各配料元件的单驱动轴（6）。

15、根据权利要求14的装置，其特征在于啮合/脱离啮合机构安装在配料和引入元件与所述的驱动轴（6）之间。

16、根据权利要求14或15的装置，其特征在于每个配料和引入元件包含一个用于调整流量的装置，该装置能够分别调整不同的配料的流量，以使它们适合不同的橡胶组合物。

17、根据权利要求16的装置，其特征在于至少某些配料和引入元件是柱塞泵，并且料流的调整由改变泵的容积排量完成。

18、根据权利要求16的装置，其特征在于料流的调整由改变减速比获得。

19、根据权利要求1至13之一的装置，其特征在于每个配料和引入元件包含它自己的电动机，并且所有这些装置的电动机的操作作为所生产的组合物数据的函数由计算机控制。

20、根据权利要求1至19之一的装置，其特征在于一个容积推进泵（9）设置在沿着腔（11）的至少一个位于上游端和下游端之间的排出点的位置上，在该排出点处的整个流量均通过所述容积泵（9）。

21、根据权利要求20的装置，其特征在于该装置包含至少两个分开的混炼段（M），并且排出点位于两个混炼段（M）之间，在一个配料和强制引入元件之前。

22、根据权利要求1至21之一的装置，其特征在于定子（2）在其全长上具有一个单转子（1）。

23、根据权利要求1至22之一的装置，其特征在于该装置包含至少一个嵌入填充率少于1的段内的排气装置（76）。

24、根据权利要求23的装置，其特征在于所述的装置（76）包含一个通向周围（763）的开口和一个不断连续封闭然后打开所述开口的装置。

25、连续制备橡胶组合物的方法，包含使用至少一个由定子形成的混炼腔，在定子中至少一个转子在旋转，转子的旋转保证了从上游至下游的推进及组分的混炼;还包含将组合物的基本弹性体引入;将组合物的所有其它组分配料和引入;沿着推进和混炼段将引入至混炼腔内的各组分推进穿过混炼腔，在至少某些混炼段内的混炼腔的填充率小于1。

26、根据权利要求25的方法，其特征在于弹性体在高于40℃的温度引入混炼腔。

27、根据权利要求25或26的方法，其特征在于大多数组分被强制引入混炼腔。

28、根据权利要求25或26的方法，其特征在于大多数组分由容积泵强制配料和引入。

29、根据权利要求25至28之一的方法，其特征在于基本弹性体的至少一部分和增强填料在腔的上游段引入，并在第一混炼段混炼，然后到达其它组分引入的点，该混合物在第二混炼段混炼。

30、根据权利要求29的方法，其特征在于在第一混炼段和引入点之间，对通过腔的材料流动实行容积推进。

31、根据权利要求29或30的方法，其特征在于在第一混炼段和引入点之间，腔的填充率等于1。

32、根据权利要求25至31之一的方法，其中使用单转子在定子内旋转。

33、根据权利要求25至32之一的方法，使用包含数个组分的配方制备橡胶混合物，每种以至少弹性体总重10%的比例存在，该方法至少包含使所述各组分的至少某些进行预混并由此得到一糊状物，然后以所希望的量与其他组分一起引入到混合炼腔中。

34、根据权利要求33的方法，使用含有油的配方制备一混合物，其特征在于使用很少量的油制备预混物。

35、根据权利要求33或34的方法，其特征在于在常温以固态存在的那些所述组分在进行预混前被加热直到它们转化成液态。

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