TWI601790B - 乳膠凝結物複合物之形成 - Google Patents

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Description

乳膠凝結物複合物之形成
本發明係關於向乳膠凝結物複合物中引入額外彈性體乳膠。
許多商業意義之產品係由彈性體組合物形成，其中粒子填充劑分散於各種合成彈性體、天然橡膠或彈性體摻合物中的任一者中。舉例而言，碳黑廣泛用作天然橡膠及其他彈性體中的強化劑。通常生產母料，亦即由填充劑、彈性體及各種可選添加劑(諸如增量油)構成之預混合物。碳黑母料係由不同等級的市售碳黑製備，該碳黑在表面積/單位重量及結構兩方面均不同，此係對藉由初級碳黑微粒彼此融合所形成之碳黑聚集體之大小及複雜性之闡述。許多商業意義之產品係由碳黑粒子填充器分散於天然橡膠中的此等彈性體組合物形成。此等產品包括(例如)車輛輪胎，其中可使用不同彈性體組合物用於胎面部、側壁、鋼絲覆層及/或外胎。其他產品包括(例如)引擎支腳襯套、傳送帶、擋風玻璃雨刷器等。
生產碳黑母料之方法有很多種。在美國專利第6,841,606(「'606專利」)號中所揭示之一種方法中，使碳黑漿液與彈性體乳膠在大桶中合併，且然後藉由添加凝結劑(諸如酸)而凝結。在日本專利公開案第2005220187號中所揭示之此製程之變化形式中，將天然橡膠乳膠稀釋至20%的橡膠含量(自約24%橡膠)且與蛋白酶合併以解離該乳膠之非橡膠成份之醯胺鍵。據信，解離改良最終橡膠產品之效能。在美國專利第6,048,923號中所揭示之另一種方法中(其內容以引用方式併入本文中)，將包括彈性體乳膠之第一流體之連續流饋送至凝結物反應器之混合區中。在壓力下將包括碳黑漿液之第二流體之連續流饋送至該混合區以與彈性體乳膠形成混合物。兩種流體混合係充分有利的以使彈性體乳膠與碳黑在凝結物反應器之出料端之前大致完全凝結。如美國專利第6,075,084號中所揭示，可將額外彈性體添加至自該凝結物反應器之該出料端出現之材料。如美國專利第6,929,783號中所揭示，然後可將該凝結物饋送至脫水擠出機。
在碳黑裝載量高時，該凝結物不以碳黑-彈性體複合物之連續流之方式自凝結物反應器出現，而是以由大致不含凝結物之水相攜帶之複數個離散碳黑-彈性體複合物區域之方式出現。此不連續材料通常不易穿過該脫水擠出機且可在該脫水擠出機內回流，從而造成阻塞。因此期望製備可更易於在諸如脫水擠出機之設備中處置之含有高體積分數之碳黑之凝結物連續流。
在一個實施例中，本發明係生產經凝結乳膠複合物之方法。該方法包括使包含第一彈性體之第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物沿管道流動，及經包含第二彈性體之第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物之流中。該方法進一步包括，在使該凝結混合物流動之前，藉由將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將包含粒子填充劑之流體之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物而產生該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區且包含該管道。
包含粒子填充劑之該流體之該連續流可具有自約30 m/s至約250 m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流可具有最多約10 m/s之速度，且在此等條件下在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間可係自1×10-2 s至約6×10-2 s。
該管道可包括具有第一直徑之第一管道部分、具有比該第一直徑大之第二直徑之第二管道部分及其間之具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區，且流動可包括使該凝結混合物自該第一管道部分流動至該第二管道部分中，且引入可包括在該過渡區域中將該第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物中。
使該凝結混合物流動可包括在湍流條件下使該凝結混合物流動穿過該過渡區域。該複合物中該第二彈性體之量可係自約0.5 wt%至約50 wt%，例如自約16 wt%至約38 wt%。該第二彈性體可係合成彈性體或天然橡膠乳膠。該天然橡膠乳膠可包括生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。該天然橡膠乳膠之成分可已經以化學方式或酶促方法改良。
該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少95 m2/g之表面積及至少80 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該經凝結乳膠複合物可包括至少65 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少68 m2/g(例如，至少75 m2/g)之表面積及至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該經凝結乳膠複合物可包括至少70 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該碳黑可具有某一表面積且以滿足L-0.26*S+94之量存在於該經凝結乳膠複合物中，其中L係該經凝結乳膠複合物中該碳黑之以每一百份橡膠中之份數(phr)計之該量且S係如藉由STSA量測之以m2/g計之該表面積。
在另一實施例中，本發明係藉由以下方法形成之彈性體複合物，該方法為使第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物沿管道流動及將第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物之流中。
該方法可進一步包括，在使該凝結混合物流動之前，藉由將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將包含粒子填充劑之流體之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物而產生該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區且包含該管道。
包含粒子填充劑之該流體之該連續流可具有自約30 m/s至約250 m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流可具有最多約10 m/s之速度，且在此等條件下，在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間可係自1×10-2 s至約6×10-2 s。
該管道可包括具有第一直徑之第一管道部分、具有比該第一直徑大之第二直徑之第二管道部分及其間之具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區，其中流動可包括使該凝結混合物自該第一管道部分流動至該第二管道部分中，且引入可包括在該過渡區域中將該第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物中。使該凝結混合物流動可包括在湍流條件下使該凝結混合物流動穿過該過渡區域。
該複合物中該第二彈性體之量係自約0.5 wt%至約50 wt%，例如自約16 wt%至約38 wt%。該第二彈性體可係合成彈性體或天然橡膠乳膠。該天然橡膠乳膠可包括生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。該天然橡膠乳膠之成分可已經以化學方式或酶促方法改良。
該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少95 m2/g之表面積及至少80 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該彈性體複合物可包括至少65 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少68 m2/g(例如，至少75 m2/g)之表面積及至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該彈性體複合物可包括至少70 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且此碳黑可具有某一表面積且以滿足L-0.26*S+94之量存在於該彈性體複合物中，其中L係該彈性體複合物中該碳黑之以每一百份橡膠中之份數(phr)計之該量且S係如藉由STSA量測之以m2/g計之該表面積。
在另一實施例中，本發明係用於生產經凝結乳膠複合物之方法。該方法包括產生包含第一彈性體之第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物之具有第一湍急度值流，致使該第一湍急度改變至第二湍急度，及在該凝結物流已具有該第二湍急度之位置處將第二彈性體乳膠引入至該凝結物中。
產生流可包括將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將該粒子填充劑漿液之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區。包含粒子填充劑之該流體之該連續流可具有自約30 m/s至約250 m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流可具有最多約10 m/s之速度，且在此等條件下，在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間可係自1×10-2 s至約6×10-2 s。
該複合物中該第二彈性體之量可係自約0.5 wt%至約50 wt%，例如自約16 wt%至約38 wt%。該第二彈性體可係合成彈性體或天然橡膠乳膠。該天然橡膠乳膠可包括生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。該天然橡膠乳膠之成分可已經以化學方式或酶促方法改良。
該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少95 m2/g之表面積及至少80 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該經凝結乳膠複合物可包括至少65 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有如藉由STSA量測之至少68 m2/g(例如，至少75 m2/g)之表面積及至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且該經凝結乳膠複合物可包括至少70 phr之此碳黑。該粒子填充劑可包括具有至少60 mL/100 g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且此碳黑可具有某一表面積且以滿足L-0.26*S+94之量存在於該經凝結乳膠複合物中，其中L係該經凝結乳膠複合物中該碳黑之以每一百份橡膠中之份數(phr)計之該量且S係如藉由STSA量測之以m2/g計之該表面積。
在另一實施例中，本發明係一種包含凝結物反應器之設備，其具有混合部分及以逐漸增加的橫截面積自進料端延伸至打開的出料端之大體管狀擴散器部分。該設備之進一步特徵在於終止於注射孔中之遞送管，該遞送管經調試及構造以在安置在該進料端與該打開的出料端之間的入口處將流體遞送到該擴散器部分。
該擴散器部分可包括：具有第一直徑之第一擴散器區段；具有第二直徑之第二擴散器區段，該第二直徑比該第一直徑大；及該第一與第二區段之間且具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區域，其中該入口安置在該過渡區域中。
該設備可進一步包括安置在該第二擴散器區段之下游處且具有比該第二直徑大之直徑之至少一個額外擴散器區段。該設備可進一步包括安置在該混合部分與該第一擴散器部分之間且具有比該第一直徑小之直徑之至少一個額外擴散器區段。
應瞭解，先前一般闡述及以下詳細闡述兩者僅係說明性及闡釋性且意欲提供對所主張本發明之進一步闡釋。
儘管通常期望在連續濕母料製程中生產具有較高填充劑(諸如碳黑)裝載量之彈性體複合物，但含有較高填充劑裝載量之經凝結橡膠有時難以穿過下游處理裝備。吾人已意外發現將額外彈性體乳膠添加至具有高填充劑重量分數之凝結混合物中造成連續母料糰粒(稱作「連貫凝結物」)之形成。由於該連貫凝結物係黏著團，因此當處置時其不破碎且可使用標準裝備(諸如自French Oil Machinery公司(Piqua，OH，USA)購得之脫水擠出機)容易地進行脫水。此使得能夠連續生產具有高填充劑裝載量且可用於生產具有優良性質之硫化橡膠之彈性體複合物。相反，非黏著母料糰粒可在下游裝備中回流，從而導致其阻塞或變得在脫水時無效。
在一個實施例中，生產經凝結乳膠複合物之方法包括使第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物沿管道流動及將第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物之流中。
如圖1中所顯示，粒子填充劑漿液經由填充劑饋送線路12饋送至凝結物反應器11之混合部分10中。彈性體乳膠經由乳膠饋送線路14饋送至混合部分10中。該乳膠開始在混合部分10中凝結，且包括彈性體及粒子填充劑之凝結混合物繼續行進穿過凝結物反應器11之擴散器部分16。如圖1中所顯示，擴散器部分16具有一系列區段18a至18d，每一區段具有比前一區段18逐漸變大的直徑。較佳地，過渡區域20a至20c提供自一個區段18至下一區段直徑上之漸增。熟習此項技術者將認識到擴散器部分可具有比該圖中所顯示之更多或更少之區段18。
第二彈性體乳膠經由注射系統22引入。注射系統22包括貯留槽24及將該第二彈性體乳膠經由注射線路28引導至凝結物反應器11中之幫浦26。較佳地，幫浦26運作以產生充足壓力以防止凝結混合物回流至注射線路28中。可採用其他適合的設備(例如，不同類型之抽送或壓縮裝備)將該第二彈性體乳膠引入至凝結混合物中。如圖1中所顯示，該第二彈性體乳膠在過渡區域20a中注射至凝結混合物中。熟習此項技術者將認識到該第二彈性體乳膠之最佳注射位置可相依於凝結混合物及第二彈性體乳膠之組成而變化。
彈性體乳膠係橡膠微粒在水中之乳液。呈微粒形式之橡膠係由穩定橡膠微粒以使其不聚集及不聚結之天然物質之殼包圍之高黏性橡膠分子流體。破壞該乳膠之穩定導致其凝結，亦即，橡膠微粒彼此聚集及聚結。在較佳實施例中，粒子填充劑漿液之速度比第一彈性體乳膠之速度顯著高。所產生之高剪切力破壞乳膠之穩定。在不受任一特定理論之束縛下，據信，粒子漿液與乳膠之快速混合造成橡膠微粒表面被粒子鑲嵌，此亦破壞乳膠之穩定。填充劑微粒彼此碰撞亦形成可與乳膠微粒碰撞並破壞乳膠微粒之穩定之凝聚塊。此等因素之組合導致彈性體乳膠之穩定被破壞；橡膠微粒係藉由形成橡膠-橡膠接觸或藉由透過其等表面上之填充劑微粒橋接以形成橡膠-填充劑複合物聚集體而聚集。
在不受任一特定理論束縛下，據信，在存在過量粒子填充劑之情形下，橡膠微粒或橡膠微粒之小聚集體變得完全鑲滿填充劑，幾乎沒有或完全沒有任何自由橡膠表面積以與其他橡膠微粒形成橡膠-橡膠接觸。此限制該橡膠-填充劑複合物聚集體可進一步聚集以形成連續網路之程度。替代地，母料糰粒呈分散於水相中之不連續複合物結構域之形式，而非形成連貫凝結物。該第二彈性體乳膠引入新鮮乳膠微粒，由於該等新鮮乳膠微粒還未被填充劑微粒鑲嵌，因此可與離散橡膠-填充劑複合物聚集體結合在一起以形成呈連貫凝結物形式之連續橡膠微粒複合物。
對於類似於圖1中所顯示之設備，影響凝結物連貫性之因素包括注射至混合區塊中之粒子填充劑之量(例如，目標填充劑裝載量)、填充劑形態(例如，表面積、結構)、在引入該第二彈性體乳膠之前該第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之混合物之滯留時間及該第二彈性體乳膠至該混合物中之適當混合。
根據以上理論，存在若超過其則引入額外乳膠將不會使得離散橡膠-填充劑複合物聚集體能夠形成連貫凝結物之限制。亦即，若橡膠微粒已被完全鑲嵌之後該混合物中仍存在過量填充劑，則第二彈性體乳膠流中之橡膠微粒將變得被該過量填充劑鑲嵌而非與現存橡膠-填充劑聚集體結合在一起。因此，儘管使用第二彈性體乳膠流可增加在仍生產連貫凝結物時可獲得之填充劑裝載量位準，但潛在增加並非無限的。該漿液中填充劑之濃度、填充劑漿液至該混合區中之饋送速率及速度及隨第二彈性體乳膠引入之橡膠相對於最終複合物中總橡膠之比例可全部經最佳化以最大化該第二彈性體乳膠之效力。
在某些實施例中，相對於在連續濕母料製程中在沒有次級乳膠之情形下所生產之彈性體複合物，該次級乳膠使可達成之填充劑裝載量(例如，用此量之填充劑所生產之彈性體複合物具有連貫凝結物之形態)改良至少0.5 phr，例如，自0.5 phr至約15 phr，自約1 phr至約14 phr，自約2 phr至約13 phr，自約3 phr至約12 phr，自約4 phr至約11 phr，自約5 phr至約10 phr，自約6 phr至約9 phr，自約7 phr至約8 phr，自約1 phr至約7 phr，自約1 phr至約6 phr或自約1 phr至約5 phr。
在某些較佳實施例中，使用次級乳膠使得能夠使用連續濕母料製程生產具有至少65 phr(例如，至少70 phr或自65 phr至75 phr)之以下碳黑之彈性體複合物：該碳黑具有至少95 m2/g(如根據ASTM D6556(STSA)中所陳述之程序藉由統計厚度方法(STSA)所量測，表達為平方米/克之碳黑)之表面積及藉由鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸附作用(ASTM D6854)量測之至少80 mL/100g(例如，自80 mL/100g至160 mL/100 g)之結構。另一選擇為或另外，使用次級乳膠可使得能夠使用連續製程生產具有至少70 phr(例如至少75 phr或自70 phr至80 phr)之以下碳黑之彈性體複合物：該碳黑具有如藉由STSA量測之至少68 m2/g(例如，至少75 m2/g)之表面積及如藉由DBP吸附作用量測之至少60 mL/100 g(例如，自60 mL/100 g至160 mL/100 g)之結構。另一選擇為或另外，使用次級乳膠使得能夠使用連續濕母料製程生產含有具有至少60 mL/100 mg(例如，至少80 mL/100 mg、至少100 mL/100 mg或自60 mL/100 mg至160 mL/100 mg)之DBP吸附作用及具有表面積且以滿足L-0.26*S+94(例如，L-0.26*S+97或L-0.26*S+100或L-0.26*S+104或-0.26*S+94L-0.26*S+110)之量存在之碳黑之彈性體複合物，其中L係彈性體複合物中以每一百份橡膠之份數(phr)計之碳黑量且S係按照STSA(ASTM D6556)所量測之以m2/g計之表面積，其中S視情況為至少65 m2/g、至少95 m2/g、至少110 m2/g或自65 m2/g至400 m2/g，例如自65 m2/g至220 m2/g、自95 m2/g至200 m2/g或自110 m2/g至180 m2/g。
此外，根據以上理論，若直到大致全部填充劑已被吸附至該第一彈性體乳膠中之橡膠微粒上才引入該第二彈性體乳膠，則將最大化該第二彈性體乳膠之效力。否則，該次級乳膠微粒變得被該填充劑鑲嵌而非結合現存橡膠填充劑聚集體。填充劑漿液與彈性體乳膠混合在一起且允許該等填充劑微粒吸附至該等橡膠微粒上所需要之時間部分地相依於該兩種流體多有力地混合在一起。對於類似於圖1中所繪示之設備，當該第一彈性體乳膠以小於約10 m/s(例如，自約1 m/s至約10 m/s、自約1.5 m/s至約8 m/s、自約2 m/s至約6 m/s、自約3 m/s至約5 m/s或約4 m/s至約7 m/s)之速度饋送至混合部分10中且粒子填充劑漿液以至少30 m/s(例如，約30 m/s至約250 m/s或約60 m/s至約150 m/s)之速度饋送至混合部分10中時，在注射該第二乳膠之前之較佳滯留時間(亦即，粒子漿液之混合物自混合部分10行進至注射該次級乳膠之位置所需要之時間)係自約1×10-2 s至約6×10-2 s，例如，自1.5×10-2 s至約5.5×10-2 s、自約1.85×10-2 s至約5×10-2 s、自約2×10-2 s至約4×10-2 s、自約2.25×10-2 s至約3.5×10-2 s、自約2.1×10-2 s至約3×10-2 s或自約2.25×10-2 s至約2.9×10-2 s。吾人亦已發現引入該第二彈性體乳膠之前過分的滯留時間減小所產生之凝結物係不連續而非連貫之前的最大填充劑裝載量。不受任一特定理論束縛，此可係由於該第二彈性體乳膠至該第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物的不完全混合，從而減小該次級乳膠之效力。吾人已發現若該第二彈性體乳膠於擴散器中下游過遠處注射，則其無法徹底摻合至凝結混合物之流中。該滯留時間可經變化以最佳化各種操作條件；適合的範圍可隨生產率而變化。
注射系統22之實體組態亦可經調整以最佳化該第二彈性體乳膠至該混合物之混合。通過該擴散器之上游部分之凝結混合物之初始流係相對湍急的。此湍急性隨著該凝結混合物向下游繼續行進而逐漸平息，且來自該擴散器之出口34之凝結物之流大體上係分層的。不受任一特定理論束縛，據信，與第一與第二區段18a及18b之間的流橫截面在過渡20a處之擴張有關聯之湍急性便於在彼點處所注射之第二彈性體乳膠混合至凝結橡膠-填充劑複合物。影響混合及湍急性之其他因素包括距漿液注射點之距離、注射速度、第一與第二擴散器區段之間的橫截面積之差、次級乳膠流之注射速度及次級乳膠流之注射角度。
舉例而言，擴散器之第二區段18b可具有係擴散器之第一區段18a之橫截面積之自約1.2倍至3.5倍大之橫截面積，例如，自約1.2倍至約1.4倍、自約1.4倍至約1.6倍、自約1.5倍至約1.7倍、自約1.7倍至1.9倍、自約1.9倍至約2.1倍、自約2.1倍至約2.3倍、自約2.3倍至約2.5倍、自約2.5倍至約2.7倍、自約2.7倍至約2.9倍、自約2.9倍至約3.1倍、自約3.1倍至約3.3倍或自約3.3倍至約3.5倍。在具體實例中，區段18b與18a之橫截面積之比可係約2、約2.5或約3。擴散器之各個區段18a至18d之長度及下游區段18c及18d之尺寸可如美國專利第6,048,923號中所闡述，該美國專利之內容以引用之方式併入本文中。在某些實施例中，第一區段18a之長度可係自約2英吋(5.08 cm)至約9英吋(35.8 cm)，例如自約2英吋(5.08 cm)至約3英吋(7.62 cm)、自約3英吋(7.62 cm)至約4英吋(10.2 cm)、自約4英吋(10.2 cm)至約5英吋(12.7 cm)、自約5英吋(12.7 cm)至約6英吋(15.2 cm)、自約6英吋(15.2 cm)至約7英吋(17.8 cm)、自約7英吋(17.8 cm)至約8英吋(20.3 cm)或自約8英吋(20.3 cm)至約9英吋(35.8 cm)。最佳長度可變化且通常隨著生產率而增加。
圖2中圖解說明將該第二彈性體乳膠引入至凝結混合物之實例性方法。如圖2中所顯示，該第二彈性體乳膠經由噴嘴40引入至凝結混合物中，該噴嘴將注射線路28連接至具有注射孔42a之注射器42。O型環44可用以改良噴嘴40內之密封。儘管顯示注射器42以與凝結物反應器之軸成45度角將第二彈性體乳膠注射至凝結混合物中，但熟習此項技術者將認識到該角度及注射器大小可相依於凝結混合物之組成及第二彈性體乳膠之組成而變化。舉例而言，當注射器42與過渡區域20a之壁成直角時，過渡區域20a之角α可係自0.5°至25°，例如，自0.5°至1°、自1°至2°、自2°至3°、自3°至4°、自4°至5°、自5°至6°、自6°至7°、自7°至8°、自8°至9°、自9°至10°、自10°至11°、自11°至12°、自12°至13°、自13°至14°、自14°至15°、自15°至16°、自16°至17°、自17°至18°、自18°至19°、自19°至20°、自20°至21°、自21°至22°、自22°至23°、自23°至24°、或自24°至25°。在另一實例中，注射孔42a之內徑可相依於擴散器部分16之大小自0.045英吋至0.25英吋或甚至更大地變化。舉例而言，注射孔42a之內徑可係自0.045英吋(0.11 cm)至0.055英吋(0.14 cm)、自0.055英吋(0.14 cm)至0.06英吋(0.15 cm)、自0.06英吋(0.15 cm)至0.065英吋(0.17 cm)、自0.065英吋(0.17 cm)至0.07英吋(0.18 cm)、自0.07英吋(0.18 cm)至0.075英吋(0.19 cm)、自0.075英吋(0.19 cm)至0.08英吋(0.20 cm)、自0.08英吋(0.20 cm)至0.09英吋(0.23 cm)、自0.09英吋(0.23 cm)至0.1英吋(0.25 cm)、自0.1英吋(0.25 cm)至0.125英吋(0.32 cm)、自0.125英吋(0.32 cm)至0.15英吋(0.38 cm)、自0.15英吋(0.38 cm)至0.175英吋(0.44 cm)、自0.175英吋(0.44 cm)至0.2英吋(0.51 cm)、自0.2英吋(0.51 cm)至0.225英吋(0.57 cm)、或自0.225英吋(0.57 cm)至0.25英吋(0.64 cm)。熟習此項技術者將認識到注射孔之大小可相依於(例如)期望流速及壓力而變化。舉例而言，注射壓力可係自2巴至8巴(0.2 MPa至0.8 MPa)、自3巴至8巴(0.3 MPa至0.8 MPa)、4巴至7巴(0.4 Mpa至0.7 MPa)或5巴至6巴(0.5 Mpa至0.6 MPa)。亦可採用其他適合的設計。舉例而言，注射孔可相對於注射器42向內逐漸變細或可具有與注射器42相同之直徑。
該第二彈性體乳膠可具有與用於製備凝結混合物之彈性體乳膠相同的組成或其可在某一方面不同。舉例而言，該第二彈性體乳膠可係來自不同源或具有不同橡膠及流體濃度之彈性體乳膠。另一選擇為或另外，其可經受與該第一彈性體乳膠不同的化學改良(包括不經受改良)。
在某些實施例中，該第一彈性體乳膠(亦即，凝結混合物中之彈性體乳膠)及該第二彈性體乳膠中之至少一者且較佳地兩者係由天然橡膠乳膠製備。實例性天然橡膠乳膠包括但不限於生膠、乳膠濃縮物(例如藉由蒸發、離心或膏化製得)、膠清(對天然橡膠乳膠之離心之副產品)及此等天然橡膠乳膠中之任何兩者或三者以任一比例之摻合物。乳膠應適用於所選濕母料製程及最終橡膠產品之預期目的或應用。乳膠通常提供於水性載劑液體中。若工業上已普遍充分認識到本發明之益處及選擇準則之知識，則熟習此項技術者將能夠較好地選擇適合的乳膠或乳膠摻合物。
亦可以某一方式對天然橡膠乳膠進行化學改良。舉例而言，其可經處理以化學方式或酶促方式改良或減少各種非橡膠成份，或可用各種單體或其他化學基團(諸如氯)來改良橡膠分子本身。歐洲專利公開案第1489102、1816144及1834980號、日本專利公開案第2006152211、2006152212、2006169483、2006183036、2006213878、2006213879、2007154089及2007154095號、美國專利第6841606及7312271號及美國專利公開案第2005-0148723號中揭示化學改良天然橡膠乳膠之實例性方法。亦可採用熟習此項技術者所習知之其他方法。
在替代性實施例中，使用合成彈性體乳膠來製備第一彈性體乳膠(亦即，凝結混合物中之彈性體乳膠)及第二彈性體乳膠中之至少一者。合成彈性體乳膠之彈性體可具有如藉由差示掃描熱量測定法量測之在自約-120℃至約20℃範圍中的玻璃態轉變溫度(Tg)。該合成乳膠可係橡膠或「二烯」彈性體之乳膠。習知地，術語「二烯」彈性體或橡膠應理解為意指至少部分地(亦即，均聚物或共聚物)由二烯單體(攜帶可或可不共軛之兩個碳-碳雙鍵之單體)生成之(理解為一個或多個)彈性體。
此等二烯彈性體可分成兩類：「基本上不飽和的」或「基本上飽和的」。術語「基本上不飽和的」應理解為通常意指至少部分地由具有大於15%(mol%)之二烯源單元(共軛二烯)含量之共軛二烯單體生成之二烯彈性體；因此二烯彈性體(諸如丁基橡膠或二烯與α-烯烴之EPDM型共聚物)不在前述定義內且可特別闡述為「基本上飽和的」二烯彈性體(低或極低二烯源單元含量，總是小於15%)。在「基本上不飽和的」二烯彈性體類別中，術語「高度不飽和的」二烯彈性體應理解為特定意指具有大於50%之二烯源單元(共軛二烯)含量之二烯彈性體。
根據本發明之第一彈性體乳膠或第二彈性乳膠之合成二烯彈性體較佳地係自由以下組成之高度不飽和的二烯彈性體群組中選出：聚丁二烯(縮寫為「BR」)、合成的聚異戊二烯(IR)、丁二烯共聚物、異戊二烯共聚物及此等彈性體之混合物。此等共聚物較佳地係自由丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)、異戊二烯/丁二烯共聚物(BIR)、異戊二烯/苯乙烯共聚物(SIR)及異戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBIR)組成之群組中選出。
該等彈性體可係(例如)嵌段彈性體、無規彈性體、循序彈性體或微循序彈性體且可以分散液形式或溶液形式製備；其等可與偶合劑偶合及/或可用星形支化劑亦或官能化劑使其等星形支化或官能化。對於與碳黑之偶合而言，(例如)可提及(例如)包含C-Sn鍵之官能團或胺化官能團(諸如苯甲酮)；對於與強化無機填充劑(諸如二氧化矽)之偶合而言，(例如)可提及具有矽烷醇末端之矽烷醇官能團或聚矽氧烷官能團(諸如(例如)US 6 013 718中所闡述)、烷氧矽烷基團(諸如(例如)US 5 977 238中所闡述)、羧基基團(諸如(例如)US 6 815 473或US 2006/0089445中所闡述)或聚醚基團(諸如(例如)US 6 503 973中所闡述)。作為此等官能化彈性體之其他實例，亦可提及環氧化型彈性體(諸如SBR、BR、NR或IR)。
以下係較佳適合的：聚丁二烯，特別係具有自4%至80%的1，2單元含量之彼等聚丁二烯或具有大於80%之順-1，4單元含量之彼等聚丁二烯；聚異戊二烯；丁二烯/苯乙烯共聚物，特別係具有按重量計自5%至70%(更特定而言自10%至50%，例如按重量計自20%至40%或按重量計自約23%至約28%)的苯乙烯含量、自4%至65%的丁二烯部分之1，2-鍵含量及自20%至80%的反-1，4-鍵含量之彼等丁二烯/苯乙烯共聚物；丁二烯/異戊二烯共聚物，特別係具有按重量計自5%至90%的異戊二烯含量及-40℃至-80℃之玻璃態轉變溫度(「Tg」-根據ASTM D 3418-82所量測)之彼等丁二烯/異戊二烯共聚物或異戊二烯/苯乙烯共聚物，特別係具有按重量計自5%至50%的苯乙烯含量及自-25℃與-50℃的Tg之彼等異戊二烯/苯乙烯共聚物。
在丁二烯/苯乙烯/異戊二烯共聚物之情形中，具有按重量計自5%至50%(且更特定而言自10%至40%)的苯乙烯含量，按重量計自15%至60%(且更特定而言自20%至50%)的異戊二烯含量，按重量計自5%至50%(且更特定而言自20%至40%)的丁二烯含量，自4%至85%的丁二烯部分之1，2-單元含量，自6%至80%的丁二烯部分之反-1，4-單元含量，自5%至70%的異戊二烯部分之1，2-加3，4-單元含量及自10%至50%的異戊二烯部分之反-1，4-單元含量之丁二烯/苯乙烯/異戊二烯共聚物，且更一般而言具有自-20℃至-70℃的Tg之任何丁二烯/苯乙烯/異戊二烯共聚物係特別適合。
實例性合成彈性體包括(但不限於)橡膠及1,3-丁二烯、苯乙烯、異戊二烯、異丁烯、2,3-二烷基-1,3-丁二烯(其中烷基可係甲基、乙基、丙基等)、丙烯腈、乙烯、及丙烯之聚合物(例如均聚物、共聚物及/或三聚物)及諸如此類。實例包括但不限於：苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、共軛二烯(例如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚氯丁二烯及諸如此類)之聚合物與共聚物及該等共軛二烯與可與其共聚之含乙烯系基團單體(例如苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、丙烯腈、2-乙烯基吡啶、5-甲基-2-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、經烯丙基取代之丙烯酸酯、乙烯基酮、甲基丙烯酸甲酯、甲基乙烯基醚、α亞甲基羧酸及其酯及醯胺(例如丙烯酸及二烷基丙烯醯胺))之共聚物。亦可使用本文所論述彈性體中之任一者之摻合物及/或充油衍生物。亦適合用於本文者係乙烯與其他高α烯烴(例如，聚丙烯、丁烯-1及戊烯-1)之共聚物。
在某些實施例中，可期望連同彈性體乳膠流注射凝結劑(例如鹽或酸溶液)以促成該彈性體之凝結。
粒子填充劑流體可係適合的載劑流體中之碳黑漿液或任一其他適合填充劑。載劑流體之選擇很大程度上將相依於粒子填充劑之選擇及系統參數。可使用水性及非水性液體二者，考慮到其成本、有效性及生產碳黑及某些其他填充劑漿液之適用性，在諸多實施例中較佳地採用水。水性載劑流體中亦可包括少量水混溶有機溶劑。
粒子填充劑或粒子填充劑混合物之選擇在很大程度上將相依於彈性體母料產品之預期用途。如本文所使用，粒子填充劑可包括適用於供生產母料糰粒所使用之母料製程中使用之任何材料。適合的粒子填充劑包括(例如)導電填充劑、強化填充劑、包含短纖維(通常具有小於40之L/D縱橫比)之填充劑、絮片等。除下文更詳細論述之碳黑及氧化矽型填充劑之外，填充劑可由黏土、玻璃、諸如芳族聚醯胺纖維等之聚合物形成。預計任何適合用於彈性體組合物之填充劑均可併入根據本發明之各個實施例之彈性體複合物中。當然，亦可使用本文所論述之各種粒子填充劑之摻合物。
當使用碳黑填充劑時，碳黑之選擇在很大程度上將相依於彈性體母料產品之預期用途。視需要，碳黑填充劑亦可包括可製成漿液且在技術人員所選擇之特定濕母料製程中與乳膠合併之任一材料。實例性粒子填充劑包括但不限於以下物質中之單種物質或彼此之組合：碳黑、煙霧狀二氧化矽、沉澱二氧化矽、經塗佈碳黑、經化學方式官能化碳黑(諸如彼等連接有機基團之碳黑)及經矽處理碳黑。實例性碳黑包括ASTM N100系列-N900系列碳黑，例如N100系列碳黑、N200系列碳黑、N300系列碳黑、N700系列碳黑、N800系列碳黑、或N900系列碳黑。含有具有類似高或較高表面積(例如，根據ASTM D6556(STSA)中所陳述之程序，藉由統計厚度方法(STSA)量測、表達為平方米/克之碳黑之68 m2/g或更大(例如，75 m2/g或更大，或95 m2/g或更大(例如自68 m2/g至400 m2/g))之表面積)之ASTM N100、N200及/或N300系列黑色顏料及/或碳黑之彈性體複合物可尤其受益於本文之教示。在某些較佳實施例中，此等碳黑具有如藉由鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用量測之至少60 mL/100 g(例如至少80 mL/100 g或自60 mL/100 g至160 mL/100 g)之結構。以商標、Black 、、及出售可自Cabot公司購得、以商標、及及CD及HV品係出售可自Columbian Chemicals購得、及以商標及及CK品係出售可自Evonik(Degussa)Industries購得之碳黑，及適用於橡膠或輪胎應用之其他填充劑亦可用於各個實施例中。適合的經化學方式官能化碳黑包括國際申請案第PCT/US95/16194(WO 96/18688)號中所揭示之彼等碳黑，其揭示內容以引用之方式併入本文中。
在各種實施例中可採用經矽塗佈之碳黑及經矽處理之碳黑兩者。在經矽處理之碳黑中，含矽之物質(諸如矽之氧化物或碳化物)分佈於碳黑聚集體之至少一部分中作為碳黑之固有部分。習用碳黑以聚集體形式存在，其中每一聚集體由單一相(其係碳)組成。此相可以石墨晶體及/或非晶形碳形式存在，且通常係兩種形式之混合物。可藉由在碳黑聚集體之表面之至少一部分上沈積含矽物質(諸如二氧化矽)來改良碳黑聚集體。該結果可闡述為經矽塗佈之碳黑。
本文闡述為經矽處理之碳黑之材料並非已經塗佈或以其他方式經改良之碳黑聚集體，而實際上表示具有兩個相之不同種類聚集體。一個相係碳，其將仍以石墨晶體及/或非晶形碳存在，而第二相係二氧化矽(及可能其他含矽物質)。因此，經矽處理之碳黑之含矽物質相係聚集體之固有部分；其分佈於聚集體之至少一部分中。各種各樣經矽處理之黑色顏料可以EcoblackTM名稱自Cabot公司購得。將瞭解，多相聚集體完全不同於上文所提及之經二氧化矽塗佈之碳黑，其由表面上沈積有含矽物質之預成形單相碳黑聚集體組成。可對此等碳黑進行表面處理以在碳黑聚集體之表面上安置二氧化矽官能性，如(例如)美國專利第6,929,783號中所述。
若適合，亦可將一種或多種添加劑與粒子漿液或與彈性體乳膠流體預混合，或可在凝結期間與此等物質之混合物合併。亦可將添加劑混合至凝結混合物中。許多添加劑已為熟習此項技術者所熟知，且包括(例如)抗氧化劑、抗臭氧劑、增塑劑、處理輔劑(例如液體聚合物、油及諸如此類)、樹脂、阻燃劑、增量油、潤滑劑、偶合劑及其任何混合物。實例性添加劑包括但不限於氧化鋅及硬脂酸。此等添加劑之一般用途及選擇為熟習此項技術者所熟知。應理解，本文所揭示之彈性體複合物包括硫化組合物(VR)、熱塑性硫化橡膠(TPV)、熱塑性彈性體(TPE)及熱塑性聚烯烴(TPO)。根據TPV、TPE及TPO材料受擠壓及模塑若干次而不損失效能特性之能力將其等進一步分類。
可(例如)藉由調整該兩種彈性體乳膠之相對流速來調整第二彈性體相對於該複合物中總橡膠之分數(亦即，該第二彈性體乳膠貢獻至該凝結物之橡膠量相對於該凝結物中之總橡膠量)。可經操縱以最佳化填充劑裝載量之其他變量包括該第一彈性體乳膠及填充劑漿液之絕對流速(例如，生產速率)、該第一彈性體乳膠及填充劑漿液之相對流速(例如，填充劑裝載量)、注射該第二彈性體乳膠之位置及注射器42之大小。該第二彈性體相對於總橡膠之分數可係自約0.5 wt%至約50 wt%，例如自約1 wt%至約45 wt%，自約5 wt%至約40 wt%，自約10 wt%至約15 wt%，自約15 wt%至約20 wt%，自約20 wt%至約25 wt%，自約25 wt%至約30 wt%，自約30 wt%至約35 wt%，自約35 wt%至約40 wt%或自約40 wt%至約45 wt%。在某些實施例中，該分數可係自約16 wt%至約38 wt%。可使用之該第二彈性體之比例部分地相依於期望組成但可相依於應注射至混合部分10中以產生初始凝結混合物之該第一彈性體乳膠之量而在實體上受限。
彈性體複合物中填充劑之量可係用以製作彈性體複合物之任一填充劑量。舉例而言，橡膠可經生產具有至少約10 phr(以重量計之每一百份橡膠中之份數)、至少約20 phr、至少約30 phr、至少約40 phr、至少約50 phr、至少約55 phr、至少約60 phr、至少約65 phr、至少約70 phr、至少約75 phr、至少約80 phr、至少約85 phr、至少約90 phr、至少約95 phr或至少約100 phr之填充劑。然而，相對於其他濕母料方法，本文之教示在較高填充劑裝載量(例如，自約40 phr至約100 phr，自約50 phr至約95 phr，自約55 phr至約90 phr，自約60 phr至約85 phr，自約60 phr至約80 phr，自約65 phr至約75 phr或自約45 phr至約70 phr)下將提供更大優勢。熟習此項技術者將認識到，構成「高裝載量」者將相依於填充劑之形態，包括(例如)其表面積及結構。
在某些實施例中，相對於在不使用次級乳膠之情形下生產連貫凝結物時之最大填充劑裝載量，使用次級乳膠使最大填充劑裝載量(例如，生產連貫凝結物時之最大填充劑裝載量)增加約3%至約30%，例如，自約3%至約5%，自約5%至約10%，自約10%至約15%，自約15%至約20%，自約20%至約25%或自約25%至約30%。
由該第一彈性體乳膠、粒子填充劑漿液及該第二彈性體乳膠生產之母料糰粒作為大致恆定之凝結物流與彈性體乳膠及粒子填充劑漿液流持續饋送至凝結物反應器11中同時自該凝結物反應器之出料端出現。較佳地，該母料糰粒係成「連貫凝結物」-其中碳黑分散於經凝結乳膠內之連續複合物─之形式而不是成其中經凝結乳膠之離散小球由水性載劑分隔之不連續複合物流之形式。儘管如此，可藉由手動或分批脫水方法然後進行熱乾燥來處理不連續凝結物。較佳地，產生連續凝結物且然後形成(例如)具有約70%至85%含水量之期望擠出物。調配之後，可將所得母料糰粒傳遞至適合的乾燥及混煉設備中。
在一個實施例中，該母料糰粒經由簡單重力下降或熟習此項技術者所習知之其他適合的設備自凝結物反應器11傳遞至脫水擠出機。脫水擠出機可使彈性體複合物自(例如)大約70%至85%含水量至期望含水量(例如，大約1%至20%含水量)。最佳含水量可隨所採用之彈性體、填充劑類型及期望下游處理程序而變化。適合的脫水擠出機眾所周知且可自(例如)French Oil Mill Machinery公司(Piqua,Ohio,USA)購得。
脫水之後，可將所得經脫水凝結物進行乾燥。在某些實施例中，對該經脫水凝結物僅實施熱乾燥。較佳地，乾燥時對自該脫水擠出機出現之經脫水凝結物進行機械素煉。舉例而言，可用連續混合機、內部混合機、雙螺杆擠出機、單螺杆擠出機、或滾磨機中之一者或多者來機械處理經脫水凝結物。適合的素煉裝置眾所周知且可購得，包括(例如)自Farrel Corporation of Ansonia,Conn.購得之Unimix連續混合機及MVX(混合、排出、擠出)機、自Pomini公司購得之長型連續混合機、Pomini連續混合機、雙轉子共旋轉嚙合擠出機、雙轉子對旋轉非嚙合擠出機、Banbury混合機、Brabender混合機、嚙合型內部混合機、捏合型內部混合機、連續混煉擠出機、由Kobe Steel有限公司生產之雙軸研磨擠出機、及Kobe連續混合機。適用於本發明之各種實施例之替代性素煉設備為熟習此項技術者所熟知。用於機械素煉經脫水複合物之實例性方法揭示於美國專利第6,929,783及6,841,606號及PCT申請案第US09/000732號中，該等專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
在某些實施例中，添加劑可與經脫水凝結物在機械混合機中合併。具體而言，可將諸如填充劑(其可與凝結物反應器中所用之填充劑相同或不同；實例性填充劑包括二氧化矽及氧化鋅，其中氧化鋅亦充當固化劑)、其他彈性體、其他或額外母料、抗氧化劑、抗臭氧劑、增塑劑、處理輔劑(例如硬脂酸，其亦可用作固化劑、液體聚合物、油、蠟及諸如此類)、樹脂、阻燃劑、增量油、潤滑劑及其任何混合物之添加劑添加於機械混合機中。在某些其他實施例中，可使額外彈性體與經脫水凝結物合併以生產彈性體摻合物。實例性彈性體包括(但不限於)橡膠，1,3-丁二烯、苯乙烯、異戊二烯、異丁烯、2,3-二烷基-1,3-丁二烯(其中烷基可係甲基、乙基、丙基等)、丙烯腈、乙烯、及丙烯之聚合物(例如均聚物、共聚物及/或三聚物)及諸如此類。生產母料摻合物之方法揭示於吾人共同擁有之美國專利第7,105,595、6,365,663及6,075,084號中。另一選擇為或另外，傳統混煉技術可端視期望用途用以將硫化劑及此項技術中所熟知之其他添加劑與經脫水凝結物或(在使用素煉設備乾燥該材料之情形下)所得經素煉母料合併。
在某些實施例中，彈性體複合物可用於或經生產供用於輪胎的各種部分，舉例而言，輪胎、胎面、輪胎側壁、輪胎之鋼絲覆層及用於經翻新輪胎之緩衝膠。此外，此等彈性體複合物之非輪胎應用包括但不限於：引擎支架、坦克履帶、採礦帶之橡膠組件；液壓懸置、橋樑支座、隔震支座、履帶及用於履帶推進設備(諸如推土機等)之履帶塊之橡膠組件；諸如螢幕、採礦設備襯套、傳送帶、溜槽襯墊、漿液幫浦襯墊之採礦設備；諸如葉輪、閥座、閥體、活塞輪轂、活塞杆及柱塞之泥漿幫浦組件；用於各種應用之葉輪，諸如混合漿液及漿液幫浦葉輪；研磨機襯墊、氣旋及旋液分離器及膨脹接頭；諸如用於幫浦(例如，舷外馬達幫浦、挖泥幫浦)之襯墊、軟管(例如，挖泥軟管及弦外馬達軟管)之船用設備及其他船用設備；用於船舶、油、航空及其他應用之軸封、推進器軸、用於管送以傳送(例如)油砂及/或焦油砂之襯墊；及其中期望耐磨性之其他應用。
以下實例將進一步闡明本發明，此等實例實質上僅欲具有實例性。
實例 實例1 碳黑漿液製備
將幹碳黑(下文表1中所指示之等級，自Cabot公司獲得)與水混合且研磨形成濃度約為10 wt%至15 wt%之漿液。在大約3000 psig之操作壓力下將該漿液饋送至均化器以生產精細分散之碳黑漿液，且將該漿液以射流形式引入至混合區中。將碳黑流速調整至約690 kg/hr至960 kg/hr(濕基)以修改用生膠生產的複合物中最終碳黑裝載量值且當採用乳膠濃縮物時將碳黑流速調整至約1145 kg/hr(濕基)。
初 級乳膠遞送
將表2中所闡述之天然橡膠乳膠材料(除非表2中另外指示否則係生膠)泵送至凝結物反應器之混合區。將乳膠流速調整於約320 kg/h至790 kg/h之間(濕基)以修改最終碳黑裝載量值。
碳黑與乳膠混合
藉由在類似於圖1中所顯示之凝結物反應器之混合部分(例如，混合部分10)中將該乳膠輸送至碳黑漿液中而將該碳黑漿液與乳膠混合。在該輸送過程期間，碳黑親密混合至該乳膠且混合物凝結。
次級乳膠遞送
以約80 kg/時之速率(濕基)開始在3巴至8巴之壓力下將表2中所闡述之天然橡膠乳膠材料泵送至凝結物反應器之混合部分下游之各個位置中。在與凝結物反應器之壁成直角處注射該乳膠，注射線路(例如，元件28)附接至該壁。泵送速率逐漸增加至最多300 kg/hr(濕基)直到自擴散器出現之凝結物展現期望形態。於該混合部分下游，擴散器部分具有一系列區段，每一區段具有比前一區段逐漸變大的直徑，區段之間具有傾斜過渡部分。擴散器之第一區段(例如，圖1中之18a)係4英吋(10.2 cm)長；第二區段(例如，圖1中之18b)係3英吋(7.6 cm)長。過渡區域之角度(例如，圖2中之α)係7度。第二區段(例如，圖1中之18b)對第一區段(例如，圖1中之18a)之直徑比係約1.7。下文表2中指示次級乳膠泵送至的位置及來自次級乳膠之橡膠在最終產品中之分數(亦即，來自次級乳膠之橡膠相對於來自初級及次級乳膠流之總橡膠之比)。以粗體字顯示之資料反映針對次級乳膠注射之特定位置(下文表3中所列出)所達成之最大裝載量。
對於根據本發明之實施例併入次級乳膠之成功實例而言，母料糰粒作為連貫凝結物之連續流退出凝結物反應器。可將採用次級乳膠之不成功實例與具有類似操作條件之成功實例作對比；一般而言，自此等實例重新獲得之橡膠含有較高的碳黑裝載量。此等樣本作為致使脫水擠出機支援之不連續、沙質凝結物自凝結物反應器出現。下文之表3顯示最大裝載量，亦即彈性體複合物中生產連貫凝結物之最大填充劑含量，以每一百份橡膠中之份數計(phr)(亦即，生產具有較高填充劑含量之母料糰粒之嘗試不產生連貫凝結物)。
結果顯示諸如初級及次級乳膠流之流速、生產率、次級橡膠之比例及碳黑裝載量之操作變量可相對於彼此最佳化以改良可加工性及增加填充劑裝載量。圖3顯示針對上文所闡述之三個等級之碳黑在具有及沒有次級乳膠之情形下所達成之最高裝載量。結果顯示儘管碳黑之形態影響可在生產連貫凝結物時達成之最大裝載量，但使用次級乳膠在可達成之裝載量方面提供清晰及恆定改良。
脫水
用脫水擠出機(The French Oil Machinery公司)將自凝結物反應器排出之母料糰粒脫水至含10%至20%水分。在該擠出機中，壓縮母料糰粒，且自該糰粒擠出之水經由擠出機之開縫筒噴射。
乾燥及冷卻
將經脫水之凝結物滴加至連續混煉機(Farrel連續混合機(FCM)，Farrel公司)中，在其中對其進行素煉並將其與1 phr之抗氧化劑(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-對苯二胺(6PPD，Flexsys，St. Louis，MO)混合。退出FCM之經素煉母料之水分含量係大約1%至2%。在開煉機上對經素煉母料進行進一步素煉並冷卻以形成經乾燥彈性體複合物。由經乾燥產品上之氮熱解(表2A至表2E上所列出之值)或TGA(表2F上所列出之值)確定實際碳黑裝載量值。對經乾燥彈性體複合物進行硫化；經硫化之彈性體複合物之機械性質(例如，tanδ、在300%及100%應變下之應力比)展現類似於具有較低填充劑裝載量且使用相同技術製備但不具有次級乳膠之經硫化彈性體複合物之隨著裝載量之變化。使用次級乳膠注射使得能夠製造更高裝載之彈性體複合物而又不犧牲最終橡膠化合物之效能。
實例2 填充劑漿液製備
將經矽處理之碳黑(CRXTM 2000 經矽處理之碳黑，自Cabot公司購得)與水混合並研磨以形成濃度約為10 wt%至15 wt%之漿液。在大約3000 psig之操作壓力下將該漿液饋送至均化器以生產精細分散之碳黑漿液，且將該漿液以射流形式引入至混合區中。將漿液流速調整至約690 kg/hr至960 kg/hr(濕基)以修改用生膠生產的複合物中之最終填充劑裝載量值且當採用乳膠濃縮物時將該漿液流速調整至約1145 kg/hr(濕基)。
初級乳膠遞送
將具有約27%至31%之幹橡膠含量之生膠或天然橡膠乳膠濃縮物泵送至凝結物反應器之混合區。將乳膠流速調整於約320 kg/h至790 kg/h之間(濕基)以修改最終填充劑裝載量值。
填充劑與乳膠混合
藉由在類似於圖1中所顯示之凝結物反應器之混合部分(例如，混合部分10)中將該乳膠輸送至填充劑漿液中而將該填充劑漿液與乳膠混合。在該輸送過程期間，該填充劑親密混合至該乳膠且該混合物凝結。於該混合部分下游，擴散器部分具有一系列區段，每一區段具有比前一區段逐漸變大的直徑，區段之間具有傾斜過渡部分。
次級乳膠遞送
以約80 kg/時之速率(濕基)開始在3巴至8巴之壓力下在第一與第二區段之間的過渡處(例如，圖1中之20a)將生膠泵送至填充劑漿液與乳膠之凝結混合物中。在與該凝結物反應器之壁成直角處注射該乳膠。泵送速率逐漸增加至最多300 kg/hr(濕基)直到自擴散器出現之凝結物展現期望形態。
脫水
用脫水擠出機(The French Oil Machinery公司)將自凝結物反應器排出之母料糰粒脫水至含10%至20%水分。在該擠出機中，壓縮母料糰粒，且自該糰粒擠出之水經由擠出機之開縫筒噴射。
乾燥及冷卻
將經脫水之凝結物滴加至連續混煉機(Farrel連續混合機(FCM)，Farrel公司)中，在其中對其進行素煉並將其與1 phr之抗氧化劑(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-對苯二胺(6PPD，Flexsys，St. Louis，MO)及1.5 phr之偶合劑(雙-(三乙氧基甲矽烷基丙基)四硫化物(TESPT，Si-69，自德國埃森Evonik Industries購得))混合。退出FCM之經素煉母料之水分含量係大約1%至2%。在開煉機上對該產品進行進一步素煉並冷卻以形成經乾燥彈性體複合物。
實例3 填充劑漿液製備
將碳黑與二氧化矽(自Cabot公司購得之N234碳黑，及自PA，匹茲堡，PPG Industries購得之 233二氧化矽)之混合物與水混合並研磨以形成濃度約為10 wt%至15 wt%之漿液，其中碳黑對二氧化矽之比介於60:40至80:20之間(按質量計)。在大約3000 psig之操作壓力下將該漿液饋送至均化器以生產精細分散之碳黑漿液，且將該漿液以射流形式引入至混合區中。將漿液流速調整至約690 kg/hr至960 kg/hr(濕基)以修改用生膠生產的複合物中之最終填充劑裝載量值且當採用乳膠濃縮物時將該漿液流速調整至約1145 kg/hr(濕基)。
初級乳膠遞送
將具有約27%至31%之幹橡膠含量之生膠或天然橡膠乳膠濃縮物泵送至凝結物反應器之混合區。將乳膠流速調整於約320 kg/h至790 kg/h之間以修改最終填充劑裝載量值。
填充劑與乳膠混合
藉由在類似於圖1中所顯示之凝結物反應器之混合部分(例如，混合部分10)中將該乳膠輸送至填充劑漿液中而將該填充劑漿液與乳膠混合。在該輸送過程期間，該填充劑親密混合至該乳膠且該混合物凝結。
次級乳膠遞送
以約80 kg/時之速率(濕基)開始在3巴至8巴之壓力下在第一與第二區段之間的過渡處(例如，圖1中之20a)將生膠泵送至填充劑漿液與乳膠之凝結混合物中。在與該凝結物反應器之壁成直角處注射該乳膠。泵送速率逐漸增加至最多300 kg/hr(濕基)直到自擴散器出現之凝結物展現期望形態。
脫水
用脫水擠出機(The French Oil Machinery公司)將自凝結物反應器排出之母料糰粒脫水至含10%至20%水分。在該擠出機中，壓縮母料糰粒，且自該糰粒擠出之水經由擠出機之開縫筒噴射。
乾燥及冷卻
將經脫水之凝結物滴加至連續混煉機(Farrel連續混合機(FCM)，Farrel公司)中，在其中對其進行素煉並將其與1 phr之抗氧化劑(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-對苯二胺(6PPD，Flexsys，St. Louis，MO)及1.5 phr之偶合劑(雙-(三乙氧基甲矽烷基丙基)四硫化物(TESPT，Si-69，自德國埃森Evonik Industries購得))混合。退出FCM之經素煉母料之水分含量係大約1%至2%。在開煉機上對該產品進行進一步素煉並冷卻以形成經乾燥彈性體複合物。
實例4
將幹碳黑(自Cabot公司獲得之N234)與水混合並研磨以形成濃度約為10wt%至15 wt%之漿液。在大約3000 psig之操作壓力下將該漿液饋送至均化器以生產精細分散之碳黑漿液，且將該漿液以射流形式引入至混合區中。下文表4中詳細說明該碳黑流速(幹基)。
初級乳膠遞送
將具有約27%至31%之幹橡膠含量之生膠泵送至凝結物反應器之混合區。下文表4中列出初級橡膠至混合區中的遞送速率(幹橡膠基)。
碳黑與乳膠混合
藉由在類似於圖1中所顯示之凝結物反應器之混合部分(例如，混合部分10)中將該乳膠輸送至碳黑漿液中而將該碳黑漿液與乳膠混合。在該輸送過程期間，碳黑親密混合至該乳膠且混合物凝結。
次級乳膠遞送
將生膠於擴散器之第一與第二區段之間的過渡處(例如，圖1上之20a)泵送至下游，凝結物反應器之擴散器部分，且角度α(參見圖2)係7度。該擴散器之第一區段(例如，圖1中之18a)之長度在4英吋與8.5英吋之間變化；表4中列出在引入次級乳膠流之前所得滯留時間，以及次級橡膠之遞送速率(幹橡膠基)。比較性實例之對應滯留時間(亦即，在擴散器之第一區段中之滯留時間)係1.8*10-2 s。初級及次級乳膠之泵送速率及碳黑漿液之泵送速率經調整以達成450 kg/hr至500 kg/hr之生產率(幹基)。
圖4中顯示來自實例4-1到實例4-4之結果。圖4清晰顯示用於最大化填充劑裝載量之最佳滯留時間。此最大值與上文所闡述之理論一致。根據該理論，在乳膠微粒之大量鑲嵌之前引入次級乳膠流致使次級乳膠流中之該等橡膠微粒亦被鑲嵌，而非與橡膠-填充劑聚集體結合在一起，但若該次級乳膠流在下游過遠處引入，則其無法完全與凝結混合物混合。在實例4-5及實例4-6中，在維持類似於實例4-3之彼滯留時間之滯留時間的同時變化次級橡膠流之注射速率。該等結果與上文所闡述之理論一致；僅需要某一量之次級乳膠與離散橡膠-填充劑聚集體結合在一起成連貫凝結物，且額外次級乳膠僅稀釋最終產品裝載量。
脫水
用脫水擠出機(The French Oil Machinery公司)將自凝結物反應器排出之母料糰粒脫水至含10%至20%水分。在該擠出機中，壓縮母料糰粒，且自該糰粒擠出之水經由擠出機之開縫筒噴射。
乾燥及冷卻
將經脫水之凝結物滴加至連續混煉機(Farrel連續混合機(FCM)，Farrel公司)中，在其中對其進行素煉並將其與1 phr之抗氧化劑(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-對苯二胺(6PPD，Flexsys，St. Louis，MO)混合。退出FCM之經素煉母料之水分含量係大約1%至2%。在開煉機上對該產品進行進一步素煉並冷卻以形成經乾燥彈性體複合物。由經乾燥彈性體複合物上之TGA確定實際碳黑裝載量值且在表4中列出。對經乾燥彈性體複合物進行硫化；經硫化之彈性體複合物之機械性質(例如，tanδ、在300%及100%應變下之應力比)展現類似於具有較低填充劑裝載量且使用相同技術製備但不具有次級乳膠之經硫化彈性體複合物之隨著裝載量之變化。使用次級乳膠注射使得能夠製造經更高裝載之彈性體複合物而又不犧牲最終橡膠化合物之效能。
實例5
此實例證明相比於基於藉由實例4中用以製備控制樣本之濕混合方法製備之具有較小體積分數之碳黑的彈性體複合物之經硫化橡膠組合物之已經改良之性質及相比於藉由幹混合製備的經硫化橡膠組合物，用根據本發明之實例性實施例製備之具有高體積分數之碳黑之彈性體複合物之經硫化橡膠組合物性質之改良。
母料之製備
如下根據實例1製備母料A：
-　母料A1對應於表2D之N234，66.1 phr之所量測之CB裝載量，
-　母料A2對應於表2F之實例性黑色顏料1，59 phr之所量測之CB裝載量，
-　母料A3對應於表2F之N134，64.4 phr之所量測之CB裝載量
根據實例4中所使用之濕混合方法用相同的碳黑及相同的生膠製備母料B以如下製備控制樣本：
-　母料B1包括50 phr之N234，
-　母料B2包括49 phr之實例性黑色顏料1，
-　母料B3包括50 phr之N134，
橡膠組合物之製備
以以下方式實施隨後之測試：將二烯彈性體及強化填充劑或包括二烯彈性體及強化填充劑之母料引入至經70%填充且具有大約50℃之初始容器溫度之內部混合機中，捏合一分鐘之後隨後添加除硫及亞磺醯胺初級促進劑之外的各種其他配料。然後在一個或兩個階段中實施熱機械處理(非生產性階段)(總捏合持續時間等於大約5分鐘)，直到達到大約165℃之最大「滴加」溫度為止。
重新獲得並冷卻如此獲得之混合物且然後在30℃下在外部混合機(均化精整器)上添加硫及亞磺醯胺促進劑，將經合併之混合物混合(生產性階段)達3分鐘至4分鐘。
隨後將該組合物用砑光機砑光成板形狀(厚度為2 mm至3 mm)以用於其實體或機械性質之量測。
橡膠組合物
橡膠組合物CA1至CA3及CB1至CB3係分別用母料A1至A3及B1至B3生產的。比較性橡膠組合物CD1至CD3及CE1至CE3係使用幹混合製程由相同的成幹形式之碳黑及固體天然橡膠製造而成。
因此所有組合物包括100 phr之天然橡膠(不管是以母料形式還是以固體形式引入)及以下表5中所顯示之不同等級之碳黑。
所有此等組合物亦包括表6中所顯示之額外配料。
*N-環己基-2-苯并噻唑基亞磺醯胺(Flexsys：「Santocure」CBS)
橡膠組合物之特性
二烯橡膠組合物在固化之前及之後具有如下文所指示之特性。
1.木尼塑性
如法國標準NF T 43-005(1991)中所闡述，使用振盪稠度計。根據以下原則實施木尼塑性量測：在加熱至100℃之圓柱形室內模製未加工狀態(亦即，固化之前)之組合物。在預加熱一分鐘之後，轉子在測試樣品內以2轉/分鐘旋轉且在旋轉4分鐘之後量測用於維持此運動之工作扭矩。木尼塑性(ML 1+4)以「木尼單位」表達(MU，其中1 MU=0.83牛頓‧米)。
2 分散
根據S. Otto等人在Kautschuk Gummi Kunststoffe，58 Jahrgang，NR 7-8/2005中標題為「New Reference value for the description of Filler Dispersion with the Dispergrader 1000NT」之文章中根據標準ISO 11345所闡述之方法，填充劑在橡膠基質中之分散可以已知方式由龜裂之後所量測之Z值表示。
Z值之計算係基於未分散區之百分比，如由Dynisco公司提供其步驟及其操作軟體「disperDATA」之設備「disperGRADER+」根據以下方程式所量測：
Z=100-(未分散區之百分比)/0,35
使用具有相對於觀測表面成30°之角之光源之相機來量測未分散區之百分比。光斑與填充劑及凝聚塊相關聯，而暗背景與橡膠基質相關聯；數字處理將影像轉換成黑白影像，且允許確定未分散區之百分比，如S.Otto在上文所提及之檔案中所闡述。
值Z越高，填充劑在橡膠基質中之分散越好(Z值100對應於完美混合且Z值0對應於較拙劣混合)。
3流變測定
根據標準DIN 53529-部分3(1983年6月)，用振盪圓盤流變儀在150℃下實施量測。流變扭矩依據時間之改變闡述由於硫化反應所致組合物之硬化之改變。根據標準DIN 53529-部分2(1983年3月)處理該等量測：「ti」係感應週期，亦即硫化反應起始所必需之時間；tα(例如t90)係達成α%之轉換所必需之時間，亦即最小與最大扭矩之間的差之α%(例如90%)。亦量測轉換率常數，其由係一階之K指示(以min-1表達)，在30%與80%轉換之間計算出，其使得評估硫化動力成為可能。
4 .拉伸測試
此等拉伸測試使得確定彈性應力及斷裂處之性質成為可能。除非另外指示，否則根據1988年9月之法國標準NF T 46-002實施該等拉伸測試。在10%伸長(由M10指示)、100%伸長(由M100指示)及300%伸長(由M300指示)下之第二伸長中(亦即，在適應期望用於量測本身之延伸程度之一循環之後)量測標稱割線模數(或視應力，以Mpa為單位)。
在150℃下固化40分鐘之前及之後所量測之性質在表7、8及9中給出(每一表對應於一個具體碳黑等級)。
可見，由濕混合方法製備之所有組合物(CA1至CA3及CB1至CB3)與具有相同配料但由幹混合方法製備之組合物(CD1至CD3及CE1至CE3)作比較時，其展現上文所提及之所有性質之改良：分散(由Z值顯示)、可加工性(木尼)、流變性(T99及K)及強化性(M300及M300/M100)。因此，由本發明之製程實現之較高裝載量的碳黑保存美國專利6,048,923號中所闡述類型之濕混合機械凝結方法所獲得之改良。
此外，當將由濕混合方法製備之化合物與由幹混合方法製備之彼等化合物作比較時，在高裝載量之碳黑下獲得之改良百分比(針對上文所論述之所有性質)比在較低裝載量之碳黑下所獲得之改良百分比高。
前文已出於圖解說明及闡述之目的呈現對本發明較佳實施例之闡述。本文不意欲包羅無遺或將本發明限制於所揭示的精確形式。鑒於以上教示，可能存在修改形式及變化形式或可自本發明之實踐獲得該等修改形式及變化形式。選擇及闡述該等實施例以闡釋本發明原理及其實際應用，從而使熟習此項技術者能夠以適於預期特定用途之各種實施例形式及各種修改形式來利用本發明。本發明之範圍意欲由隨附申請專利範圍及其等效項來界定。
10．．．混合部分
11．．．凝結物反應器
12．．．填充劑饋送線路
14．．．乳膠饋送線路
16．．．擴散器部分
18a．．．區段
18b．．．區段
18c．．．區段
18d．．．區段
20a．．．過渡區域
20b．．．過渡區域
20c．．．過渡區域
22．．．注射系統
24．．．貯留槽
26．．．幫浦
28．．．注射線路
34．．．出口
40．．．噴嘴
42．．．注射器
42a．．．注射孔
44．．．O型環
參照圖式中之若干個圖闡述本發明，其中：
圖1係根據本發明之實例性實施例用於生產乳膠凝結物複合物之設備之示意圖。
圖2係根據本發明之實例性實施例用於將第二彈性體乳膠注射至凝結物中之設備之示意圖。
圖3係將在根據本發明之實例性實施例藉助次級乳膠(正方形)與不藉助次級乳膠(鑽石形)生產彈性體複合物期間所達成之依據表面積(STSA)的最高碳黑裝載量作比較之圖表。
圖4係顯示所達成之最高N234碳黑裝載量相對於根據本發明之各種實施例用於生產彈性體複合物之滯留時間之關係之圖表(正方形-自450 kg/hr至500 kg/hr之生產率(幹基)；鑽石形-自約200 kg/hr至275 kg/hr之生產率(幹基，僅基於初級乳膠及碳黑))。
10．．．混合部分
11．．．凝結物反應器
12．．．填充劑饋送線路
14．．．乳膠饋送線路
16．．．擴散器部分
18a．．．區段
18b．．．區段
18c．．．區段
18d．．．區段
20a．．．過渡區域
20b．．．過渡區域
20c．．．過渡區域
22．．．注射系統
24．．．貯留槽
26．．．幫浦
28．．．注射線路
34．．．出口

Claims (43)

  1. 一種生產經凝結乳膠複合物的方法，其包括：使包含第一彈性體之第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物沿管道流動；及將包含第二彈性體之第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物之流中。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含，在使該凝結混合物流動之前，藉由將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將包含粒子填充劑之流體之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物而產生該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區且包含該管道。
  3. 如請求項2之方法，其中包含粒子填充劑之該流體之該連續流具有自約30m/s至約250m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流具有最多約10m/s之速度，且在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間係自1×10-2s至約6×10-2s。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該管道包含具有第一直徑之第一管道部分、具有比該第一直徑大之第二直徑之第二管道部分及其間之具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區域，其中流動包含使該凝結混合物自該第一管道部分流動至該第二管道部分中，且引入包含在該過渡區域中將該第二彈性體乳膠引入至該凝 結混合物中。
  5. 如請求項4之方法，其中使該凝結混合物流動包含在湍流條件下使該凝結混合物流動穿過該過渡區域。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該複合物中該第二彈性體之該量係自約0.5wt%至約50wt%。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該複合物中該第二彈性體之該量係自約16wt%至約38wt%。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第二彈性體係合成彈性體。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第二彈性體乳膠係天然橡膠乳膠。
  10. 如請求項9之方法，其中該天然橡膠乳膠包含生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。
  11. 如請求項9之方法，其中該天然橡膠乳膠之成份已經以化學方式或酶促方式改良。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少95m2/g之表面積及至少80mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該經凝結乳膠複合物包含至少65phr之該碳黑。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少68m2/g之表面積及至少60mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該經凝結乳膠複合物包含至少70phr之該碳黑。
  14. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含 具有至少60mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，其中該碳黑具有某一表面積且以滿足L-0.26*S+94之量存在於該經凝結乳膠複合物中，其中L係該經凝結乳膠複合物中該碳黑之以每一百份橡膠中之份數(phr)計之該量且S係藉由STSA量測之以m2/g計之該表面積。
  15. 一種彈性體複合物，藉由以下方法形成之：使第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物沿管道流動；及將第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物之流中；其中該第二彈性體乳膠具有不同於該第一彈性體乳膠之組成。
  16. 如請求項15之彈性體複合物，其中該方法進一步包含，在使該凝結混合物流動之前，藉由將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將包含粒子填充劑之流體之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物而產生該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區且包含該管道。
  17. 如請求項16之彈性體複合物，其中包含粒子填充劑之該流體之該連續流具有自約30m/s至約250m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流具有最多約10m/s之速度，且在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間係自1×10-2s至約6×10-2s。
  18. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該管道 包含具有第一直徑之第一管道部分、具有比該第一直徑大之第二直徑之第二管道部分及其間之具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區域，其中流動包含使該凝結混合物自該第一管道部分流動至該第二管道部分中，且引入包含在該過渡區域中將該第二彈性體乳膠引入至該凝結混合物中。
  19. 如請求項18之彈性體複合物，其中使該凝結混合物流動包含在湍流條件下使該凝結混合物流動穿過該過渡區域。
  20. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該複合物中該第二彈性體之該量係自約0.5wt%至約50wt%。
  21. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該複合物中該第二彈性體之該量係自約16wt%至約38wt%。
  22. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該第二彈性體係合成彈性體。
  23. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該第二彈性體乳膠係天然橡膠乳膠。
  24. 如請求項23之彈性體複合物，其中該天然橡膠乳膠包含生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。
  25. 如請求項23之彈性體複合物，其中該天然橡膠乳膠之成份已經以化學方式或酶促方式改良。
  26. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少95m2/g之表面積 及至少80mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該彈性體複合物包含至少65phr之該碳黑。
  27. 如請求項15至17中任一項之彈性體複合物，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少68m2/g之表面積且其中該彈性體複合物包含至少70phr之該碳黑。
  28. 一種用於生產經凝結乳膠複合物之方法，該方法包含：產生包含第一彈性體之第一彈性體乳膠與粒子填充劑漿液之凝結混合物之具有第一湍急度之流；致使該第一湍急度改變至第二湍急度；及在該凝結物流具有該第二湍急度之位置處將第二彈性體乳膠引入至該凝結物中。
  29. 如請求項28之方法，其中產生流包含將該第一彈性體乳膠之連續流饋送至凝結物反應器之混合區及在壓力下將該粒子填充劑漿液之連續流饋送至該凝結物反應器之該混合區以形成該凝結混合物，該凝結物反應器界定自該混合區延伸至出料端之延長凝結物區。
  30. 如請求項29之方法，其中包含粒子填充劑之該流體之該連續流具有自約30m/s至約250m/s之速度，該第一彈性體乳膠之該連續流具有最多約10m/s之速度，且在引入該第二彈性體乳膠之前該凝結混合物在該凝結物反應器中之滯留時間係自1×10-2s至約6×10-2s。
  31. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該複合物中該第二彈性體之該量係自約0.5wt%至約50wt%。
  32. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該複合物中該第 二彈性體之該量係自約16wt%至約38wt%。
  33. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該第二彈性體係合成彈性體。
  34. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該第二彈性體乳膠係天然橡膠乳膠。
  35. 如請求項34之方法，其中該天然橡膠乳膠包含生膠、乳膠濃縮物、膠清或此等物質之兩者或更多者之組合。
  36. 如請求項34之方法，其中該天然橡膠乳膠之成份已經以化學方式或酶促方式改良。
  37. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少95m2/g之表面積及至少80mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該經凝結乳膠複合物包含至少65phr之該碳黑。
  38. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含具有藉由STSA量測之至少68m2/g之表面積及至少60mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，且其中該經凝結乳膠複合物包含至少70phr之該碳黑。
  39. 如請求項28至30中任一項之方法，其中該粒子填充劑包含具有至少60mL/100g之鄰苯二甲酸二丁酯吸附作用之碳黑，其中該碳黑具有某一表面積且以滿足L-0.26*S+94之量存在於該經凝結乳膠複合物中，其中L係該經凝結乳膠複合物中該碳黑之以每一百份橡膠中之份數(phr)計之該量且S係藉由STSA量測之以m2/g計之該表面積。
  40. 一種包含凝結物反應器之設備，其具有混合部分及以逐 漸增加的橫截面積自進料端延伸至打開的出料端之大體管狀擴散器部分，該設備之進一步特徵在於終止於注射孔中之遞送管，該遞送管經調試及構造以在安置在該進料端與該打開的出料端之間的入口處將流體遞送到該擴散器部分。
  41. 如請求項40之設備，其中該擴散器部分包含：具有第一直徑之第一擴散器區段；具有第二直徑之第二擴散器區段，該第二直徑比該第一直徑大；及在該第一與第二區段之間且具有自該第一直徑增加至該第二直徑之直徑之過渡區域，其中該入口安置在該過渡區域中。
  42. 如請求項41之設備，其進一步包含安置在該第二擴散器區段之下游處且具有比該第二直徑大之直徑之至少一個額外擴散器區段。
  43. 如請求項41或42之設備，其具有安置在該混合部分與該第一擴散器部分之間且具有比該第一直徑小之直徑之至少一個額外擴散器區段。
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