CN113646069B - 用于生产基于弹性体的复合物的强力混合工具 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于生产弹性体‑填料母料的系统。该系统包括以液相储存在乳液储存器中的弹性体乳液；以液相储存在浆料储存器中的浆料溶液；以及与乳液储存器和浆料储存器中的每一者流体连通的强力混合工具(10)。该强力混合工具包括混合单元(12)，该混合单元(12)具有中心体(14)和从中心体的一对相对侧表面(14c)中的每一个垂直延伸的注入器入口(22)，使得至少一对注入入口相对于中心体的中心轴线对称地且以相对的方式定位。每个注入器入口在弹性体乳液储存器和浆料溶液储存器中的一者之间建立流体连通，使得弹性体乳液和浆料溶液各自在压力下以连续流同时注入混合室并在混合室中形成涡流。

Description

用于生产基于弹性体的复合物的强力混合工具

技术领域

本发明涉及用于生产基于弹性体的复合物的设备和方法，具体地涉及生产弹性体-填料母料，该母料用于成品和半成品弹性橡胶产品，例如轮胎。

背景技术

在生产基于弹性体的复合物的领域中，术语“母料”是指已经引入填料(有机或无机)的基于弹性体的复合物。在一些母料中，填料与一种或更多种任选的添加剂一起被引入以在源自所选母料的橡胶产品中获得所需的性能(这些性能包括但不限于高耐磨性、高耐久性和低滞后性)。然后将母料用于制造增强二烯橡胶组合物，例如用于制造轮胎或轮胎的半成品(包括但不限于成型产品，例如胎面和增强帘布层)。

已知通过连续的液体混合获得母料。在这种情况下，在弹性复合物的实现过程中，液体混合物(例如，弹性体乳液和填充料或填料浆料的混合物)通过凝结作用成为粘弹性固体(如本文所用，术语“填充料”和“填料”可互换)。为了获得橡胶组合物中由填料赋予的最佳增强性质，已知通常建议这种填料以尽可能细分并尽可能均匀分布的最终形式存在于弹性体基质中。只有当这种填料在与弹性体混合期间可以很容易地结合到基质中并且也很容易解聚时，才能实现这种条件。这种填料还必须能够均匀地分散在该基质中。

存在多种用于生产弹性母料复合物的方法。例如，美国专利No.6,048,923(‘923专利)描述了一种连续制备加填料的橡胶母料的方法，该方法包括在混合区中使第一液相流与第二液相流接触。第一流是弹性体乳液，第二流是填料颗粒的水悬浮液。在非常高的压力下将第二流引入混合区中从而形成足够高能的流以夹带第一流并使弹性体与填料颗粒基本上完全凝结。所使用的填料颗粒是炭黑颗粒。

可以理解，炭黑与二氧化硅不同，表现出与天然橡胶的天然亲和力。二氧化硅颗粒在弹性体基质中具有团聚的趋势，从而限制了填料在弹性体基质中的分散。因此，二氧化硅需要定制的方法来生产具有有价值的材料性质的母料。美国专利No.10,000,612(‘612专利)公开了一种这样的方法，该专利描述了由‘923专利公开的方法对于“用于生产采用二氧化硅颗粒作为唯一或主要增强剂的弹性体复合物”是不起作用的(第1栏，第50-55行)。

迄今尚未确定强力混合工具的实施可应用于橡胶混合领域，特别是关于弹性体乳液与固体填料悬浮液的凝结。大多数强力混合工具依靠湍流混合(或“湍流涡流”)作为将溶液分散到足够小的体积元素中的有效机制。这些涡流的小尺寸使反应物能够在非常短的距离内快速扩散。已经构建了能够实现高效湍流混合的各种设计的强力混合工具，这些强力混合工具的范围从T型或Y型混合器到更复杂的几何形状，例如多喷射切向混合器。

切向喷射混合器提供了强力混合工具的一个例子，其中流体的高强度混合在团聚开始之前达到高过饱和度的几乎均匀的组成。在切向喷射混合器中，至少两种反应物作为两股流以完全相对但偏移的方式引入混合器中。这些混合器具有高吞吐量和廉价设置的优点，即使是小体积也是如此。它们的有效性依赖于混合时间需要短于平均停留时间。入口喷射速度的调节可以通过改变进入流速或通过改变内部注入通道直径同时保持相同的流速来实现。

这些混合器在快速反应系统上的实施已在橡胶混合领域之外的数个领域中建立起来。例如，美国公开No.2014/0205522公开了一种用于生产用于催化的组合物的方法，该组合物基于铈的氧化物、锆的氧化物和至少一种除铈之外的稀土金属的氧化物。可以使用快速混合器类型的反应器(参考该公开的图1所示和所描述的)，其可以选自T形或Y形混合器、切向喷射混合器、Hartridge-Roughton混合器或涡流混合器。

为了获得轮胎胎面中由填料赋予的最佳增强性质和因此获得高耐磨性，通常可取的是使该填料以尽可能细分并尽可能均匀分布的最终形式存在于弹性体材料中。为了推进该分布，所公开的发明以迄今为止未知的方式采用强力混合工具，确保在水性介质中的填料和弹性体乳液之间的有利混合条件，即使在选择二氧化硅作为填料时。

发明内容

本发明提供了一种生产弹性体-填料母料的系统。该系统包括以液相储存在乳液储存器中的弹性体乳液；以液相储存在浆料储存器中的浆料溶液；以及与乳液储存器和浆料储存器中的每一者流体连通的强力混合工具。该强力混合工具具有强力混合单元，该强力混合单元具有预定高度的中心体，该预定高度与入口范围和相对的出口范围有共同的边界(coextensive)，所述中心体包括外部四边形表面和环形内壁表面，所述环形内壁表面限定大致圆柱形的混合室，所述混合室相对于混合室的中心轴线具有预定的横截面直径并且具有的中心轴线与混合体的中心轴线同轴。混合室具有预定长度，该预定长度与混合室的入口范围和整体且大致圆柱形突出部的外出口范围有共同的边界，该突出部从中心体的出口范围垂直悬垂。强力混合工具还具有注入器入口，该注入器入口从中心体的一对相对侧表面中的每一个垂直延伸，使得至少一对注入入口相对于中心体的中心轴线对称地且以相对的方式定位，每个注入器入口包括限定在其中的供应导管，该供应导管在注入器进口和与注入器进口对齐的相应注入导管之间建立流体连通，弹性体乳液和浆料溶液中的一者经由该注入器进口进入混合单元，每个注入器入口在弹性体乳液储存器(预定体积的乳液在压力下以连续流从所述弹性体乳液储存器引入)和浆料溶液储存器(预定体积的浆料在压力下以连续流从所述浆料溶液储存器中引入)中的一者之间建立流体连通，使得弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室并在混合室中形成涡流。

在系统的一些实施方案中，每个供应导管包括具有预定长度的大致圆柱形的入口部分，该入口部分进料至供应导管的进料部分，进料部分具有大致截头圆锥形的几何形状，该几何形状具有的预定范围与邻近入口部分设置的底部和邻近相应注入导管的进料范围设置的顶部有共同的边界。每个进料部分的锥形壁相对于供应导管和相应注入导管的中心轴线以预定锐角限定。对于这样的实施方案，每个注入导管包括与其进料范围和将连续流从相应的供应导管输送到混合室的相对的输送范围有共同的边界的预定长度，每个注入导管具有沿其长度保持恒定的预定横截面直径，该预定横截面直径对应于供应导管的进料部分的相应顶部的横截面直径。对于这些实施方案中的一些，角度为约30°至约45°(包括端值)。

在该系统的一些实施方案中，强力混合工具的注入入口包括限定在每个注入器进口附近的凹部，从而由此容纳密封构件。

在该系统的一些实施方案中，强力混合工具进一步包括供应件，该供应件在其相应的注入器进口处与每个注入器入口可拆卸地固定。供应件具有与供应件的供应范围和输送范围有共同的边界的预定长度，并且供应件与乳液储存器和浆料储存器中的一者流体连通，以促进相应的连续流不间断地输送到混合单元。供应件具有限定在其中的大致截头圆锥形导管，该导管与供应件的供应范围和输送范围有共同的边界，供应件的导管从供应件的供应范围(在该处供应件的导管具有与流体连通的输送导管的横截面直径相当的横截面直径)至供应件的输送范围(具有与供应导管的进料段的横截面直径相当的横截面直径)具有可变的横截面直径。对于这些实施方案中的一些，强力混合工具进一步包括与中心体可拆卸地固定以便与其建立流体连通的混合物出口。混合物出口包括具有预定长度的细长圆柱形构件，该预定长度与布置在突出部的外出口范围处或附近的进口范围以及相对的外出口范围有共同的边界，混合物出口还包括沿其长度限定并具有恒定横截面直径的大致圆柱形导管。

在该系统的一些实施方案中，强力混合工具的中心体包括限定在中心体内的凹部，该凹部与混合室建立流体连通。凹部具有与中心体和混合室的中心轴线共同延伸的中心轴线。对于这些实施方案中的一些，强力混合工具进一步包括封闭件，所述封闭件沿着中心体的顶面设置并且具有的几何形状与封闭件插入其中的几何形状互补。

在该系统的一些实施方案中，弹性体乳液包含选自天然橡胶、至少一种合成弹性体和一种或更多种弹性体掺合物中至少一种的弹性体；浆料溶液包含填料颗粒分散在水性介质中的溶液，并且所述填料选自炭黑、二氧化硅、高岭土、白垩、合成有机填充料、天然有机填充料以及它们的等效物和组合中的至少一种。

在该系统的一些实施方案中，强力混合工具的中心体包括两对大致圆柱形的切向注入器入口，其中一对注入器入口相对于彼此并且相对于中心体的中心轴线对称地且以相对的方式定位，以便将弹性体乳液的连续流注入混合室，而另一对注入器入口相对于彼此并且相对于中心体的中心轴线对称地且以相对的方式定位，以便将浆料的连续流注入混合室，其中将浆料注入混合室的注入器入口与注入乳液的注入器入口垂直偏移。

本发明还提供了一种生产弹性体-填料母料的方法，包括以下步骤：

-提供如本文所公开的系统；

-将弹性体乳液在压力下以连续流引入至少一个注入器入口；

-将浆料溶液在压力下以连续流引入至少一个其他注入器入口；以及

-同时将预定体积的弹性体乳液和预定体积的浆料溶液注入混合室，使得分别注入的流相互碰撞并在混合室中形成涡流，从而从中获得作为母料的凝结材料的流。

在一些实施方案中，该方法还包括在将弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室的步骤期间引入至少一种盐的步骤。

在一些实施方案中，该方法还包括，在将弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室的步骤期间，引入一种或更多种组分的步骤，所述组分选自一种或更多种抗氧化剂、硫、一种或更多种树脂、一种或更多种催化剂、一种或更多种偶联剂、一种或更多种弹性体复合物以及它们的任何等效物和组合。

根据以下详细描述，所公开的发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

结合附图考虑以下详细描述，当前公开的发明的性质和各种优点将变得更加明显，其中相同的附图标记自始至终指代相同的部分，并且在附图中：

图1示出了本发明的强力混合设备的实施方案的正面立体图。

图2示出了图1的强力混合设备的混合单元的正面立体图。

图3示出了图2的混合单元沿线A-A的截面图，图4示出了图2的混合单元沿线B-B的截面图。

图5示出了图1的强力混合设备的供应件的侧面立体图。

图6示出了图5的供应件沿线A-A的截面图。

具体实施方式

现在进一步参考附图，其中相同的数字表示相同的元件，图1示出了形成用于根据本文公开的方法生产基于弹性体的母料的系统的一部分的强力混合设备10。混合设备10在母料生产周期期间实现连续液体混合，在该生产周期期间，根据从多个弹性体组合物配方中所选择的配方获得组合物。例如，弹性体组合物用于制造轮胎和轮胎的半成品(包括但不限于成型产品，例如胎面)。如本文所用，术语“弹性体母料组合物”、“基于弹性体的母料”、“母料组合物”和“母料”可互换。如本文所用，术语“组合物”和“复合物”可互换，各自指由所公开的发明在整个生产周期(包括中间凝结)生产的母料组合物。

使用强力混合工具10的系统包括至少一个用于储存液相弹性体乳液的乳液储存器(未示出)，如橡胶混合领域中已知的。弹性体选自天然橡胶、各种合成弹性体(例如SBR、BR等)和各种弹性体掺合物。如本文所用，术语“弹性体乳液”和“乳液”可互换。

该系统还包括用于储存溶液(其中填料颗粒分散在水性介质中)的浆料储存器(未示出)，如橡胶混合领域中已知的(如本文所用，诸如溶液被称为“浆料溶液”、“浆料”或“填料溶液”，这些术语被认为可互换)。填料选自一种或更多种已知材料，包括但不限于炭黑、二氧化硅、高岭土、白垩、合成有机填充料、天然有机填充料(例如木纤维、纤维素纤维等)以及它们的等效物和组合。因此，无论浆料溶液是否包含二氧化硅，强力混合工具10和使用它的系统都不需要更改。

仍然参照图1以及图2至图4，强力混合工具10是切向喷射混合器，其实现用于生产母料组合物的连续液体混合过程。强力混合工具10包括混合单元12，该混合单元12具有预定高度的中心体14，该预定高度与入口范围14a和相对的出口范围14b有共同的边界(如本文所用，术语“中心体”、“混合体”、“混合块”和“块”可互换)。中心体14包括与入口范围14a和出口范围14b有共同的边界的外表面14c。从中心体14的出口范围14b垂直悬垂的整体的且大致圆柱形的突出部16终止于外出口范围16a。

中心体还包括环形内壁表面18，其限定大致圆柱形混合室20，其相对于混合室的中心纵向轴线具有预定的横截面直径(参见图2和图3)。混合体14的中心纵向轴线相对于混合室20的中心轴线同轴。混合室20具有与混合室的入口范围20a和突出部16的外出口范围16a有共同的边界的预定长度，从而限定了沿着该长度的不间断的流体导管。在强力混合工具10的一些实施方案中，混合室20的入口范围20a设置在沿中心体14的预定长度的中间或大约沿中心体14的预定长度的中间。

在图中所示的实施方案中，中心体14的外表面14c限定了具有顶面14c^t、相对的底面14c^b和四个侧表面14c^s的大致四边形的几何形状。大致圆柱形的注入入口(或“入口”)22从一对相对的侧表面14c^s中的每一个垂直地延伸，使得一对注入入口相对于混合体14的中心纵向轴线对称地且以相对的方式定位。每个注入器入口22可以与中心体14成一体或通过已知的附接装置(包括但不限于相应的螺纹、凹口和凹部、摩擦配合以及它们的等效物)可移除地附接至中心体14。在提供包括中心体14的套件时，这种可移除的附接可能是合乎需要的，该中心体14具有适应多个橡胶生产装置的多个不同直径和长度的注入出口。

应理解，在不偏离本公开的范围的情况下，中心体14可以呈现其他几何形状(例如，大致圆柱形的几何形状)。

如图1至图4的实施方案所示，注入器入口22彼此具有相同的几何形状。每个注入器入口具有大致圆柱形的外部几何形状，其包括注入器进口22a，弹性体乳液和浆料溶液经由该注入器进口22a进入混合单元12。每个注入器入口22还包括限定在其中的供应导管24，该供应导管24在每个注入器进口22a和与其对齐的对应注入导管26之间建立流体连通。可以在每个注入器进口22a处或附近限定至少一个凹部，以便容纳本领域已知的密封构件。如图4所示，这种凹部被示为环形凹部22b。

仍然参照图1至图4，每个供应导管24包括预定长度的大致圆柱形的入口部分24a，其中入口部分的横截面直径相等。每个入口部分24a通向供应导管的进料部分24b，该进料部分24b具有预定范围的大致截头圆锥形的几何形状，该预定范围与邻近相应入口部分24a设置的底部24b'和邻近相应注入导管26的进料范围26a设置的顶部24b”有共同的边界。每个进料部分24b的锥形壁24w相对于供应导管24和相应注入导管26的中心轴线以预定锐角θ限定。在一些实施方案中，该角度θ为约30°至约45°(包括端值)。每个注入导管26具有与其进料范围26a和将连续流从相应的供应导管输送到混合室20的相对的输送范围26b有共同的边界的预定长度。每个注入导管26还具有沿其长度保持恒定的预定横截面直径，该预定横截面直径对应于供应导管的进料部分24b的相应顶部24b”的横截面直径。

在该构造中，供应导管24最初呈现恒定的横截面直径，该横截面直径使沿入口部分24a的预定长度进入的连续流稳定。此后，供应导管24沿进料部分24b的预定范围呈现可变的横截面直径，使得进料部分的直径从底部24b'到顶部24b”连续减小。沿供应导管24的流动路径的直径减小限制了不希望的压降对在两种注入流混合期间转换的能量的影响。每个供应导管24将来自与相应注入器进口22a流体连通的储存器的连续流供应至相应的注入导管26。一个注入器入口22，特别是其供应导管24，可以设置成与乳液储存器流体连通，以便将弹性体乳液的连续流从那里引入混合单元12。与相应的注入导管26对齐，供应导管24在压力下将乳液的连续流引入注入导管以输送到混合室20。类似地，另一个注入器入口22，特别是其供应导管24，可以设置成与浆料储存器流体连通，以便将浆料溶液的连续流从那里引入混合单元12。与注入导管26对齐，供应导管在压力下将浆料的连续流引入注入导管以输送到混合室20，同时通过相应的注入导管26实现将乳液输送到混合室。因此，乳液和浆料同时注入混合室20并在混合室20中形成涡流。

应理解，供应导管24的横截面直径(包括入口部分24a的恒定直径和进料部分24b的可变直径)和注入导管26的横截面直径可以根据所选的混合物配方和/或在混合室20中组合所注入的乳液和浆料时所需的冲击能量进行调整。选择这些尺寸以确保将目标量的能量转化为混合室20中混合效率的入口速度和/或压降。

应理解，强力混合工具10的替代实施方案可以包括两对大致圆柱形的切向注入器入口22。对于这样的实施方案，一对注入器入口22相对于彼此并相对于中心体14的中心轴线对称地且以相对的方式定位，有利于将弹性体乳液的连续流注入混合单元12(更具体地，混合室20)。另一对注入器入口22相对于彼此并相对于中心体14的中心轴线对称地且以相对的方式定位，有利于将浆料溶液的连续流注入混合单元12(更具体地，混合室20)。便于将浆料溶液注入混合室的注入器入口与注入弹性体乳液的注入器入口垂直偏移。在生产周期中，两股乳液流和两股浆料流分别但同时注入混合室20，以在混合室20中形成涡流。

仍然参照图1至图4并参照图5和图6，强力混合工具10可以包括供应件28，该供应件28在其相应的注入器进口22a处与每个注入器入口22可拆卸地固定。供应件28具有与供应件的供应范围28a和相对的输送范围28b有共同的边界的预定长度。供应范围28a与乳液储存器和浆料储存器中的一者流体连通以促进相应的连续流不间断地输送到混合单元12。这种流体连通可以通过一个或更多个输送导管(未示出)和或本领域已知的等效输送装置来实现。

每个供应件28包括沿供应件28的预定长度限定在其中的大致截头圆锥形的导管30(参见图6)。导管30具有与供应件28的供应范围28a和输送范围28b有共同的边界的预定范围。在该构造中，导管30具有可变的横截面直径，使得该直径从供应范围28a(具有与与其流体连通的输送导管的横截面直径相当的横截面直径)至输送范围28b(具有与供应导管24的入口部分24a的横截面直径相当的横截面直径)连续减小。在进入每个注入器入口22时实现来自相应储存器的进入流的所得稳定，从而进一步限制不希望的压降对在两种注入流混合期间转换的能量的影响。应理解，供应件28的导管30的可变横截面直径可以根据所选的混合物配方和/或在混合室20中组合注入的乳液和浆料时所需的冲击能量进行调整。每个供应件28与对应的注入器入口22的固定可以通过一个或更多个已知的紧固件来实现，包括但不限于紧固件32(参见图1)。

参照图1以及图2和图3，强力混合工具10可以包括任选的封闭件34，其允许完全进入中心体14的混合室20。封闭件34沿着中心体14的顶面14c^t设置并且可以可拆卸地固定在那里。封闭件34具有的几何形状与限定在中心体14内的凹部14d的几何形状互补。凹部14d具有与中心体14和混合室20的中心轴线共同延伸的中心轴线。凹部14d建立与混合室20的流体连通并促进一种或更多种添加剂和/或其他组分向其中的供应。这些添加剂包括但不限于一种或更多种离子盐溶液、一种或更多种酸溶液、一种或更多种无机碱或有机碱以及一种或更多种有机分子(包括硅烷)。封闭件34还可容纳插入一个或更多个传感器或探针(未示出)以产生超声波和/或用于实现本领域已知的一种或更多种测量(例如，温度和压力的测量、光学测量等)。

仍然参照图1，强力混合工具10可以包括混合物出口40，该混合物出口40与中心体14可拆卸地固定以便与其建立流体连通。混合物出口40包括预定长度的细长圆柱形构件，该构件与布置在突出部16的外出口范围16a处或附近的进口范围40a以及相对的外出口范围40b有共同的边界。混合物出口40包括沿其长度限定的导管42。在一些实施方案中，导管42可以具有大致恒定的横截面直径。在一些其他实施方案中，导管42可以具有变化的横截面直径(即，发散的或会聚的)。对于所有这样的实施方案，导管42具有与中心体14和混合室20的中心轴线同轴的中心轴线，从而确保从凹部14d通过混合室20和通过混合物出口40的不间断的流体路径。软管或等效导管(未示出)可安装至混合物出口40的外出口范围40b以将母料混合物传送到一个或更多个下游橡胶生产装置，同时确保混合室20的填充。

如图1所示，强力混合工具10可以另外包括一个或更多个固定法兰50，其实现混合单元12与混合物出口40的固定。固定可以通过本领域已知的一个或更多个紧固件55和/或其等效物来实现。类似地，可以采用一个或更多个其他固定法兰50，以实现强力混合工具10与其中采用强力混合工具的混合装置的另一元件(例如，用于接收从混合物出口40传送的混合物的容器)的固定。固定可以通过本领域已知的一个或更多个紧固件57和/或其等效物来实现。应理解，法兰50和相关的紧固件55、57可以由已知的等效物来代替(例如，混合物出口40的全部或部分可以由本领域已知的外部管道、软管和/或套环固定)。

现在描述由强力混合工具10执行的用于产生基于弹性体的母料的示例性方法。该方法包括提供用于生产弹性体-填料母料的系统的步骤，该系统包括强力混合工具10。这种系统还包括以液相储存在乳液储存器中的弹性体乳液和以液相储存在浆料储存器中的浆料溶液。在该系统中，提供的强力混合工具10与乳液储存器和浆料储存器中的每一者流体连通。在该方法的一些实施方案中，该系统包括具有两对注入器入口22的强力混合工具。

该方法还包括将弹性体乳液在压力下以连续流引入一个注入器入口的步骤(参见图1的箭头A)。在利用具有两对注入器入口的强力混合工具10的方法的实施方案中，该步骤包括将弹性体乳液在压力下以连续流引入一对注入器入口22中的一个，该对注入器入口相对于彼此并相对于中心体14的中心轴线对称地且以相对的方式定位。

该方法进一步包括，在引入弹性体乳液的步骤期间，同时将浆料溶液在压力下以连续流引入另一个注入器入口22的步骤(参见图1的箭头B)。在利用具有两对注入器入口的强力混合工具10的方法的实施方案中，该步骤包括将浆料溶液在压力下以连续流引入另一对的注入器入口22。第二对注入器入口相对于彼此并相对于中心体14的中心轴线对称地且以相对的方式定位，它们与注入弹性体乳液的注入器入口垂直偏移。

对于快速且浓缩的凝结，该方法的一些实施方案在同时引入浆料溶液的步骤期间使用二氧化硅浓度大于>5％的分散的(结构化的或球形的)水性二氧化硅的溶液。对于这些实施例中的一些，二氧化硅浓度为或约20％。

在引入弹性体乳液且同时引入浆料溶液的步骤期间，各自的流通过注入导管26注入混合室20。结果，注入的流相互碰撞，形成涡流并从中获得作为母料的凝结材料的流。两种流体之间的湍流区有助于混合，最终在扩散器中凝结，形成圆柱形粘弹性固体。将每个流引入混合室20通常是连续进行的，以保持乳液和浆料溶液之间接触的均匀性。

在现有技术的混合方法中，气穴现象通常限制了可以引起湍流的速率。如本文所公开的，强力混合工具10的使用能够同时加速乳液和浆料。乳液流和浆料流剪切水平的可比加速提高了分子水平的混合效率。

在所公开的方法的实施方案中，该方法还包括在同时引入浆料溶液的步骤期间引入至少一种盐的步骤。

在该方法的另一个实施方案中，该方法还包括将母料与一种或更多种附加组分掺合的步骤。这些组分可以选自一种或更多种抗氧化剂、硫、一种或更多种树脂、一种或更多种催化剂、一种或更多种偶联剂、一种或更多种弹性体复合物以及它们的任何等效物和组合。

在制造一种或更多种轮胎产品的方法中，过程包括根据本文公开的方法制备基于弹性体的母料的步骤。将母料制备为可硫化的配混物，其在随后的步骤中被硫化以形成一种或更多种轮胎产品。

因此，在快速化学反应的条件下产生基于弹性体的母料的过程可以概括如下：

·切向混合器几何形状适合于晶格和填充料悬浮液(炭黑、二氧化硅等)的液体混合，以实现它们的凝结。凝结可以由任选添加一种或更多种添加剂(例如，至少一种离子盐、至少一种有机分子、至少一种酸/碱组合等中的一种或更多种)而引起或受到影响。

·在实现所描述的过程中，可以在较温和的条件下(例如20-30m/s，而不是45-80m/s)在相同数量级的典型混合时间内获得相同水平的均质性(例如，变化系数(CoV)为或约为0.05)。因此，产生更温和的压降(例如，小于10巴，而不是20巴)。

本领域普通技术人员将理解，在没有过度的实验且没有脱离所公开的发明的范围的情况下可以应用各种修改和变体。

如本文所用，术语“方法”或“过程”可包括至少通过一个电子或基于计算机的装置(具有用于执行进行步骤的指令的处理器)进行的一个或更多个步骤。

术语“至少一个”和“一个或更多个”可互换使用。描述为“在a至b之间”的范围包括“a”和“b”的值。

尽管已经说明和描述了所公开装置的特定实施方案，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变、添加和修改。因此，除了在所附权利要求中列出的范围之外，不应对本公开的发明的范围施加限制。

Claims (12)

1.一种用于生产弹性体-填料母料的系统，所述系统包括：以液相储存在乳液储存器中的弹性体乳液；以液相储存在浆料储存器中的浆料溶液；与乳液储存器和浆料储存器中的每一者流体连通的强力混合工具(10)，所述强力混合工具包括：

强力混合单元(12)，所述强力混合单元(12)具有预定高度的中心体(14)，该预定高度与入口范围(14a)和相对的出口范围(14b)有共同的边界，所述中心体(14)包括外部四边形表面(14c)和环形内壁表面(18)，所述环形内壁表面(18)限定大致圆柱形的混合室(20)，所述混合室(20)相对于混合室的中心轴线具有预定的横截面直径并且具有的中心轴线与中心体(14)的中心轴线同轴，所述混合室(20)具有预定长度，该预定长度与混合室的入口范围(20a)和整体且大致为圆柱形的突出部(16)的外出口范围(16a)有共同的边界，所述突出部(16)从中心体(14)的出口范围(14b)垂直悬垂；

注入器入口(22)，所述注入器入口(22)从中心体的一对相对侧表面(14c)中的每一个垂直延伸，使得至少一对注入入口相对于中心体的中心轴线对称地且以相对的方式定位，每个注入器入口(22)包括限定在其中的供应导管(24)，所述供应导管(24)在注入器进口(22a)和与所述注入器进口(22a)对齐的相应注入导管(26)之间建立流体连通，弹性体乳液和浆料溶液中的一者经由所述注入器进口(22a)进入强力混合单元(12)，每个注入器入口在弹性体乳液储存器和浆料溶液储存器中的一者之间建立流体连通，预定体积的乳液在压力下以连续流从所述弹性体乳液储存器引入，预定体积的浆料在压力下以连续流从所述浆料溶液储存器引入，使得弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室并在混合室中形成涡流；以及

供应件(28)，所述供应件(28)在其相应的注入器进口(22a)处与每个注入器入口(22)可拆卸地固定，所述供应件(28)具有与供应件的供应范围(28a)和输送范围(28b)有共同的边界的预定长度，并且供应件与乳液储存器和浆料储存器中的一者流体连通，以促进相应的连续流不间断地输送到强力混合单元(12)，供应件具有限定在其中的大致截头圆锥形的导管(30)，该导管(30)与供应件的供应范围(28a)和输送范围(28b)有共同的边界，供应件的导管(30)从供应件的供应范围(28a)至供应件的输送范围(28b)具有可变的横截面直径，在供应件的供应范围(28a)处供应件的导管具有与流体连通的输送导管的横截面直径相当的横截面直径，供应件的输送范围(28b)具有与供应导管(24)的进料部分(24b)的横截面直径相当的横截面直径。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

每个供应导管(24)包括具有预定长度的大致圆柱形的入口部分(24a)，所述入口部分(24a)进料至供应导管的所述进料部分(24b)，进料部分具有大致截头圆锥形的几何形状，该几何形状具有的预定范围与邻近入口部分(24a)设置的底部(24b’)和邻近相应注入导管(26)的进料范围(26a)设置的顶部(24b”)有共同的边界，并且每个进料部分的锥形壁(24w)相对于供应导管和相应注入导管的中心轴线以预定锐角(θ)限定；

每个注入导管(26)具有与其进料范围和将连续流从相应的供应导管输送到混合室(20)的相对的输送范围(26b)有共同的边界的预定长度，每个注入导管(26)具有沿其长度保持恒定的预定横截面直径，该预定横截面直径对应于供应导管的进料部分(24b)的相应顶部(24b”)的横截面直径。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，角度(θ)为包括端值的约30°至约45°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述强力混合工具(10)的注入器入口(22)包括限定在每个注入器进口(22a)附近的凹部，从而由此容纳密封构件。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述强力混合工具(10)进一步包括与所述中心体(14)可拆卸地固定以便与其建立流体连通的混合物出口(40)，所述混合物出口包括具有预定长度的细长圆柱形构件，该预定长度与布置在突出部(16)的外出口范围(16a)处或附近的进口范围(40a)以及相对的外出口范围(40b)有共同的边界，所述混合物出口还包括沿其长度限定并具有恒定横截面直径的大致圆柱形导管(42)。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述强力混合工具(10)的中心体(14)包括限定在所述中心体内的凹部(14d)，所述凹部(14d)与所述混合室(20)建立流体连通，所述凹部具有与中心体(14)和混合室(20)的中心轴线共同延伸的中心轴线。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述强力混合工具(10)进一步包括封闭件(34)，所述封闭件(34)沿着中心体的顶面(14c^t)设置并且具有的几何形状与封闭件插入其中的几何形状互补。

8.根据权利要求1所述的系统，其中：弹性体乳液包含选自天然橡胶、至少一种合成弹性体和一种或更多种弹性体掺合物中至少一种的弹性体；并且浆料溶液包含填料颗粒分散在水性介质中的溶液，所述填料选自炭黑、二氧化硅、高岭土、白垩、合成有机填充料、天然有机填充料以及它们的等效物和组合中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，强力混合工具(10)的中心体包括两对大致圆柱形的切向注入器入口(22)，其中一对注入器入口相对于彼此并且相对于中心体(14)的中心轴线对称地且以相对的方式定位，以便将弹性体乳液的连续流注入混合室，而另一对注入器入口(22)相对于彼此并且相对于中心体(14)的中心轴线对称地且以相对的方式定位，以便将浆料的连续流注入混合室，其中将浆料注入混合室的注入器入口与注入乳液的注入器入口垂直偏移。

10.一种生产弹性体-填料母料的方法，包括以下步骤：

提供根据权利要求1至9中任一项所述的系统；

将弹性体乳液在压力下以连续流引入至少一个注入器入口(22)；

将浆料溶液在压力下以连续流引入至少一个其他注入器入口(22)；以及

同时将预定体积的弹性体乳液和预定体积的浆料溶液注入混合室，使得分别注入的流相互碰撞并在混合室中形成涡流，从而从中获得作为母料的凝结材料的流。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在将弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室(20)的步骤期间引入至少一种盐的步骤。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其进一步包括，在将弹性体乳液和浆料溶液同时注入混合室的步骤期间，引入一种或更多种组分的步骤，所述组分选自一种或更多种抗氧化剂、硫、一种或更多种树脂、一种或更多种催化剂、一种或更多种偶联剂、一种或更多种弹性体复合物以及它们的任何等效物和组合。