用於製造輪胎的方法和設備的製作方法

2023-12-03 03:38:51 2

專利名稱：用於製造輪胎的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造輪胎的方法和設備。更加具體地，本發明涉及這樣的方法和設備，在所述方法和所述設備中，通過至少一個連續混合步驟，製造在製造輪胎的一個或多種結構元件使用的至少一種彈性體複合物。
背景技術：
混合處理基於根據預定處方或者配方將聚合物基體與其它組成成分(配料)混合在一起，用於獲得在輪胎生產循環的後續步驟中待使用的半成品。通常利用連續式或者非連續式混合機來執行該處理。連續式混合機或者擠出機主要包括筒狀腔室，蝸杆或者多個螺杆在所述筒狀腔室內部旋轉，用於以連續的方式將正在被加工的材料從所述腔室的一個端部傳送至另一個端部；材料在筒狀腔室內部行進的同時被混合。不連續式(閉合)混合機主要包括混合室，所述混合室包含一對轉子，所述一對轉子相對於彼此以相反的方式轉動；以預定離散量(批次)處理材料，所述批次在處理結束時並且在開始處理新批次之前從混合機完全卸載下來。文獻US2004/0094862公開了一種多軸擠出機，用於使彈性體與尤其是橡膠的某些填料相混合，並且與軟化劑(例如油)和/或添加劑相混合。擠出機包括沿著產品的傳送方向依次設置的以下區域:供給區域，在所述供給區域中，供給具有填料、軟化劑、添加劑和可能的水的彈性體；具有至少一個捏煉元件的捏煉/塑化區域，在所述區域中，具有添加劑的彈性體被轉變成流體，並且壓實混合；具有至少一個額外的捏煉元件的分散區域，在所述分散區域中，使填料成碎 片並且分配所述填料。在捏煉和分散區域中，擠出機主體具有相應的通風口，軟化劑和在供給區域中的計量的水在從更下遊處的出口處離開擠出機之前通過所述通風口從所述產品移除。文獻US7654725公開了一種環形擠出機和在設置有多個處理室的環形擠出機中為粘性和粘彈性材料脫氣的方法。在擠出機的脫氣區域中，存在至少一個處理室，所述處理室設置有脫氣開口。文獻EP1252999公開了一種用於橡膠基組分的捏煉設備。所述設備包括鼓，所述鼓具有圓柱狀腔室。螺杆組件在腔室中旋轉，使得待捏煉的材料通過螺杆的旋轉而被沿著軸向方向擠出。螺杆具有包括螺旋葉片的區段和包括捏煉葉片的區段，由此使得材料能夠流動通過介於腔室的內壁和設置有捏煉葉片的區段之間的空間，並且使得能夠將剪切力施加到材料自身。分批送料器將材料供給到腔室。注入裝置將冷卻水注入到腔室中。包括抽吸泵的排放裝置使冷卻水與材料分離並且從腔室排放水。泵連接到在具有螺旋葉片的某些區段處形成在鼓上的抽吸口並減小壓力，以霧化並且去除事先引入的冷卻水。文獻US03683511、US03932115、US04168799、US04565512、US05205972、US05283021、US5836682、US06613128、US07407611、US2002186612、US2004094862、US2004222543、US2006034147、US2007121421、US2008310251、TO2000059988、TO2000178967公開了擠出裝置，這些擠出裝置設置有通風口，用於從複合物中去除氣體和/或水(排氣、排水)。

發明內容
本申請人已經發現，設置在混合機中用於移除在複合物中所含有的流體(氣體、水、溶劑等)的系統在略小於大氣壓力的壓力值的條件下工作。在提及的已知領域中，可能不認為用於移除汙染物的特定壓力值是至關重要，因此沒有明確指出所述特定壓力值。特別參照混合擠出機中的混合而言，本申請人實際上發現，如果抽吸壓力保持在介於約700mbar和約200mbar之間值的範圍內，則可以在整個壓力範圍內以有效的方式移除不期望的物質。例如，本申請人已經發現，在表明的抽吸壓力範圍內，混合擠出機的機頭處的複合物的溫度和壓力具有規則進程(course )，即，它們基本保持恆定。然而，本申請人意外並且驚奇地發現，當在連續式混合機中在混合處理期間在非常低的壓力值下實施抽吸複合物以提取不期望的物質時，彈性體複合物的可加工特徵、彈性體複合物的經過硫化的樣品的靜態和動態特徵以及通過由彈性體複合物製成的半成品獲得的輪胎的性能以急劇並且突然的方式發生變化。在第一方面中，本發明涉及一種用於生產輪胎的方法，所述方法包括:-生產至少一種彈性體複合物；-生產所述輪胎的多個結構元件，其中，所述多個結構元件中的至少一個結構元件包括所述至少一種彈性體複合物。
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生產所述彈性體複合物包括:i)通過混合擠出機的至少一個供給開口引入所述彈性體複合物的至少一個前體；ii)沿著包含至少一根擠出螺杆的混合擠出機的腔室混合併且推進所述至少一個前體；iii)在混合期間，通過將不期望的流體從所述室中抽吸出而消除所述不期望的流體；iv)從混合擠出機中排出彈性體複合物。流體抽吸在低於約150mbar的抽吸壓力下實施。根據本發明的方法還能夠包括使用多個結構元件組裝生輪胎，其中，所述多個結構元件中的至少一個結構元件包括所述彈性體複合物。根據本發明的方法可以還包括使生輪胎經受模製和交聯，以獲得成品輪胎。根據另一個方面，本發明涉及一種用於生產彈性體複合物的設備，其包括至少一個混合擠出機，用於生產至少一種彈性體複合物。混合擠出機包括至少一個抽吸泵，所述抽吸泵與所述混合擠出機的內室流體連通。所述抽吸泵在優選地小於約150mbar的抽吸壓力下操作。本發明還涉及一種用於輪胎生產的裝置，所述裝置包括用於生產彈性體複合物的設備。所述設備包括至少一個混合擠出機，用於生產至少一種彈性體複合物。混合擠出機包括至少一個抽吸泵，所述抽吸泵與所述混合擠出機的內室流體連通，所述抽吸泵適於在優選地低於約150mbar的抽吸壓力下操作。所述裝置還設置有:用於生產輪胎的多個結構元件的裝置；用於使用所述多個結構元件組裝生輪胎的裝置；用於使生輪胎經受模製和交聯以獲得成品輪胎的裝置。優選地，抽吸壓力小於或者等於約140mbar，更加優選地其小於或者等於約IOOmbar,最為優選地所述抽吸壓力小於或者等於約40mbar。根據優選的實施例，在從混合擠出機排出彈性體複合物的附近實施流體抽吸。優選地，混合擠出機包括擠出機機頭。優選地，抽吸泵在所 述擠出機機頭附近與內室流體連通。優選地，在不再需要可能的添加劑或冷卻水來處理複合物的位置，和/或在待消除的流體的生產(由於混合期間複合物的成分之間的相互反應)已經結束時，實施抽吸。在混合擠出機中，彈性體複合物的前體受經受與運送步驟交替的捏煉步驟，並且優選地，在運送步驟中的至少一個期間抽吸流體。根據優選的實施例，混合擠出機包括:保持體，所述保持體限定內室；和至少一個擠出螺杆，所述擠出螺杆位於內室中。擠出螺杆和內室包括捏煉區域，所述捏煉區域沿著內室的縱向軸線與複合物的前體的推進區域交替。抽吸使得能夠消除在前述捏煉步驟中產生的不期望的流體。優選地，產生的彈性體複合物適於生產胎面。優選地，彈性體複合物前體包括至少一種彈性體二烯烴聚合物和至少一種增強填料。優選地，所述增強填料是所謂的白色填料(white filler)，所述白色填料選自氫氧化物、氧化和含水氧化物、鹽和含水金屬鹽或它們的複合物。優選地，所述增強填料是二氧化矽基填料。複合物前體中的二氧化矽能夠在混合期間與矽烷偶聯劑相發生反應，添加所述矽烷偶聯劑的目的是使二氧化矽能夠在彈性體聚合物中相容並且分散。通常,這種反應產生乙醇,通過高真空抽吸有效抽取並且消除所述乙醇。根據本發明的實施例，混合擠出機包括心軸，所述心軸插入在保持體中並且沿著縱向軸線延伸。所述心軸和保持體限定了優選為環形的內室。混合擠出機包括多根擠出螺杆，所述擠出螺杆布置在內室中並且平行於所述縱向軸線。混合擠出機是由環形室構成的類型的，並且也稱作「環式擠出機」。根據變形方案，內室具有雙裂片橫截面，並且混合擠出機包括兩根擠出螺杆，所述擠出螺杆以相互並排關係布置，並且每個擠出螺杆均位於相應的凸起處。優選地，保持體包括多個環形區段，所述環形區段沿著縱向方向對準，並且其中，抽吸泵與所述環形區段中的至少一個流體連通。分成環形區段允許根據生產複合物的具體要求規劃構造混合擠出機。根據一個實施例，所述環形區段包括至少一個抽吸管道，所述抽吸管道的一個端部連接到內室，所述抽吸管道的相對的端部連接到抽吸泵。優選地，所述環形區段包括連接到抽吸泵的兩個徑向對置的抽吸管道。使用兩根管道使得能夠更有效且均勻地從複合物抽取不期望的流體。抽吸泵能夠優選地是乾式的、液環或者油型的。優選地，乾式抽吸泵的額定抽吸能力介於約IOOmVh和約450m3/h之間。優選地，乾式抽吸泵的功率介於約2kW和約15kW之間。通過根據本發明的方法和設備的優選但不排外的實施例的詳細描述，其它特徵和優勢將變得更為顯而易見。


下面參照作為非限制性示例給出的附圖闡釋本說明，其中:圖1是根據本發明的用於生產輪胎的裝置的示意性平面視圖；圖2示出了屬於圖1中的裝置的混合擠出機的示意性側視圖；圖3是圖2的混合擠出機的截面的示意性正視圖；圖4是能夠利用圖1中的裝置獲得的用於車輛車輪的輪胎的徑向截面的示意圖；圖5示意性示出了能夠利用圖1中的裝置獲得的用於車輛車輪的另一種輪胎的徑向截面；

圖6a_6b示出了與對複合物樣本實施的測試相關的圖表；圖7是「雷達」圖表，示出了對根據本發明的複合物樣本和比較或者對照複合物樣本實施的比較性測試。
具體實施例方式參照所提及的附圖，整體用附圖標記I表示一種多螺杆混合擠出機，所述多螺杆混合擠出機屬於一種用於生產用於製造用於車輛車輪的輪胎的彈性體複合物的設備。在本說明書的上下文中，術語「複合物(compound)」應理解為表示在處理循環的任意步驟期間獲得的通用中間材料或者將交聯繫統添加到中間材料以準備好隨後進行硫化而獲得的半成品。用於生產彈性體複合物的設備是用於生產整體用2表示且在圖1中示意性示出的輪胎的設備的一部分。圖4中的附圖標記3表示根據按照本發明的方法和設備生產的用於車輛車輪的輪胎。輪胎3通常包括胎體結構4，所述胎體結構4包括至少一個胎體層5，所述胎體層5具有相應的相對的端部折片，所述端部折片與相應的環形錨固結構6相接合，所述環形錨固結構6可能與彈性體填充件6a相連，整體形成通常稱為「胎圈」的區域7。胎體層5包括多個織物或者金屬增強簾線，所述織物或者金屬增強簾線布置成互相平行並且至少部分嵌入在彈性體材料層中。帶束結構8與胎體結構4相聯，所述帶束結構8包括相互並且與胎體結構4成疊置關係的一個或多個帶束層，所述胎體結構4具有通常為金屬的增強簾線。這些增強簾線能夠相對於輪胎3的圓周延伸方向成交叉定向。在帶束結構8的徑向外部位置，施加有胎面帶9。胎面帶9能夠由兩個部分製成，S卩，用於與路面相接觸的徑向的更靠外部部分，和與帶束結構8相接觸的徑向更靠內的部分9b或者底層。另外，相應的側壁10施加在胎體結構4的側表面的軸向外部位置，每個所述側壁10均從胎面帶9的側邊緣中的一個延伸直到靠近胎圈7的相應的環形錨固結構6。輪胎3的徑向內表面還優選地在內部塗敷有氣密彈性體材料層或者所謂的襯裡U。在圖4示出的實施例中，輪胎3是用於機動車輛的類型的輪胎。通常在這種情況下，帶束結構8還包括至少一個徑向外部層，所述徑向外部層包括織物簾線，所述織物簾線鋪設成相對於輪胎3的圓周延伸方向成大體零度。根據圖5中示出的實施例，輪胎3是與重型車輛一起使用的類型的輪胎。術語「重型車輛」通常理解為表示屬於在「車輛構造統一規範(Consolidated resolution of theConstruction of Vehicles) (R.E.3) (1997)」，附件 7，第 52-59 頁「機動車輛和拖車的分類和定義(Classification and Definition of Power-Driven Vehicle and Trailers)，，中定義的類別M2 M3、N1 N3和02 04的車輛，例如卡車、具有拖車的卡車、牽引車、公共汽車、廂式貨車和這種類型的其它車輛。參照圖5，輪胎3包括胎體結構102，所述胎體結構102包括至少一個優選地兩個胎體層103，所述胎體層103由嵌入在彈性體基材中的通常金屬製成的增強簾線形成。胎體層(或者多個胎體層)103具有與相應的胎圈芯104相接合的相對的端部折片103a。所述胎圈芯104放置在輪胎3的通常稱作「胎圈」的區域105中。彈性體填充件104a施加到胎圈芯104的外周邊緣，所述彈性體填充件104a佔據限定在胎體層103和胎體層103的相應端部折片103a之間的空間。在胎圈105處，能夠設置特別的增強結構(未示出)，其功能是改進向輪胎3傳遞轉矩的能力。在徑向外部位置，帶束結構106與胎體結構2相聯，所述帶束結構106優選地包括若干帶束層(在具體示例中示出了三個層106a、106b、106c)，所述帶束層放置成相互成徑向疊置關係並且設置有通常由金屬製成的增強簾線，所述增強簾線具有交叉定向和/或大體平行於輪胎3的圓周延伸方向的定向。特別地，用於重型車輛的輪胎的帶束結構106通常包括稱作「礫石防護帶束」的帶束層，其可以是帶束結構的徑向最外層106c，並且作為防止石頭和細沙礫侵入到輪胎結構的最內層的防護層。胎面帶107施加在帶束結構106的徑向外部位置。在另一個實施例中，胎面帶107包括疊置在底層107b上 的徑向更靠外的部分107a。底層疊置在帶束結構上並且優選地在基本對應於胎面帶的徑向外部部分的延伸表面的表面上延伸。可替代地，例如，所述底層僅在胎面帶的徑向外部部分的延伸部的一部分上延伸，例如在其相對的側部部分上延伸。另外，彈性體材料的相應側壁108施加到胎體結構102的側表面，每個所述側壁108均從胎面帶107的相對的側邊緣IOOa中的一個延伸直到靠近相應的胎圈105。優選地，用於重型車輛的輪胎的帶束結構包括側向增強條帶106d，所述側向增強條帶106d在第二帶束層106b的軸向端部中的一個處能夠徑向疊置在第二帶束層106b上。側向增強條帶包括多個增強元件，優選地為高伸長率金屬簾線。另外，優選地，插入件大體布置在胎肩部分處，即，胎面帶的側端連接到側壁的部分。特別地，插入件具有:大體徑向插置在帶束結構和胎面帶之間的部分；和大體軸向插置在胎體和側壁之間的部分。根據其它實施例，輪胎是用於摩託車的輪胎。用於摩託車的輪胎的剖面輪廓(未示出)具有高橫向曲率，原因在於其在摩託車的所有傾斜狀況下均必須確保足夠的胎印區域。橫向曲率由在輪胎的赤道面上測量的胎面中心與通過胎面自身的側向相對的端部的線之間的距離和胎面自身的側向相對且軸向以最大間距間隔開的端部之間的距離限定的最大弦的寬度之間的比值限定。「具有高橫向曲率的輪胎」指的是橫向曲率至少為0.20的輪胎。優選地，對於後輪胎而言橫向曲率介於0.20和0.5之間，並且對於前輪胎而言所述橫向曲率介於0.35和0.6之間。在用於摩託車的輪胎中，帶束結構能夠包括具有金屬簾線(優選地高伸長類型的金屬簾線)的層，所述層以相對於輪胎的圓周方向成大體零度的方式布置。在圖4或圖5示出的輪胎3能夠由本領域中已知的任何處理製造而成。通常，所使用的傳統處理製備處於未處理狀態的半成品形式的上述不同輪胎3的部件，在一個或多個構造鼓上組裝半成品以形成生輪胎，並且在設置在硫化處理中的適當的模具中硫化和模製。為此，設備2包括:用於生產半產品的裝置12 ;通過組裝所述多個半成品來構造生輪胎3'的裝置13;和用於使生輪胎3'經受硫化和交聯的裝置14。通常，在本發明中用於生產上述半成品的複合物可以包括彈性體材料，所述彈性體材料包括(a)至少一種彈性體聚合物和(b)至少一種增強填料。包括在輪胎中的彈性體材料中所含的增強填料的數量小於或等於120phr，優選地介於約IOphr至約IOOphr的範圍中，最為優選地處於從約15phr至約70phr的範圍中。優選地，至少一種增強填料是所謂的白色填料，其選擇自氫氧化物、氧化和含水氧化物、鹽和含水金屬鹽或者它們的混合物。在能夠應用在本發明中的增強填料的具體示例中，可以包括:二氧化矽、氧化鋁、矽酸鹽、碳酸鈣、高嶺土、二氧化鈦和它們混合物。在二氧化娃的具體示例中，具體指的是火成二氧化娃(pyrogenic silica)、沉澱非晶形二氧化娃(precipitated amorphous silica)、溼二氧化娃(含水娃酸)「鍛制二氧化娃(fumedsilica)」或者它們的混合物。優選地，使用二氧化矽，更優選地使用沉澱非晶形二氧化矽，其具有如在IS05794-1:2005標準中描述的約lm2/g至約300m2/g的表面積。優選地，包括在根據本發明的輪胎中的彈性體材料包括從約15phr至約70phr的二氧化矽基的增強填料。能夠根據本發明使用的二氧化矽基增強填料的在售產品的示例為PPG Industries提供的 H1-Sill90、H1-Sil210、H1-Sil215、H1-Sil233、H1-Sil243 ；Degussa 提供的 UltrasilVN2,UltrasiI VN3、Ultrasil7000 ;Rhodia 提供的 Zeosilll65MP。矽酸鹽的具體示例是諸如蒙脫石的頁矽酸鹽、膨潤土、綠脫石、貝得石、鉻膨潤石(volkonskoite)、鋰蒙脫石、皂石、鋅蒙脫石、蛭石、埃洛石、絲雲母或者它們的混合物。尤為優選的是蒙脫石。這些分層的材料通常包括存在於層之間表面上的可互換離子，例如鈉(Na+)、鈣(Ca2+)、鉀(K+)、鎂(Mg2+)、氫氧化物(0H-)或者碳酸鹽(C032-)。包括在根據本發明的輪胎中的彈性體材料的聚合組成分能夠由任何彈性體聚合物或者彈性體聚合物的混合物構成，所述彈性體聚合物或者彈性體聚合物的混合物通常用於生產輪胎並且尤其適於用於生產胎面。根據本發明的優選的實施例，彈性體聚合物(a)是二烯烴聚合物，所述二烯烴聚合物能夠選擇自那些通常應用在能夠與硫磺交聯的彈性體材料的尤其適於生產輪胎的二烯烴聚合物，即，選自這樣的彈性體聚合物或者共聚物，其具有不飽和鏈並且玻璃轉化溫度(Tg)通常低於20°C，優選地介於從0°C至-110°C的範圍中。這些聚合物或者共聚物能夠是天然來源，或者能夠通過一種或多種共軛二烯的溶液聚合作用、乳液聚合作用或者氣相聚合作用獲得，所述一種或多種共軛二烯任選地以不超過60%的質量與選擇自單乙烯基芳烴(monovinylaren)和/或極性單體的至少一種共聚用單體混合。共軛二烯通常 包括4至12，優選地4至8個碳原子並且能夠例如選自:1，3_ 丁二烯、異戍二稀、2，3- 二甲基-1，3- 丁二稀、I, 3-戍二稀、I, 3-己二稀、3- 丁基_1，3-羊二稀、2-苯基-1，3-丁二烯或者它們的混合物。1，3-丁二烯和異戊二烯尤為優選。能夠任選地用作共聚用單體的單乙烯基芳烴通常包括8至20，優選地8至12的碳原子，並且能夠例如選自:苯乙烯、1-乙烯萘酯(l_vinylnaphthalene)、2-乙烯基萘(2-vinylnaphthalene)、多種燒基、環烷基、芳基、烷基芳香基或者芳烷基(arylalkyl)的苯乙烯衍生物，例如，α -甲基苯乙烯(a-metylstyrene)、3_甲基苯乙烯、4_丙基苯乙烯(4-propylstyrene)、4_環己基苯乙烯(4-cyc 1hexy I styrene) >4-十二燒基苯乙烯(4_dodecylstyrene)、2-乙基-4-節基苯乙烯(2-ethyl-4-benzylstyrene)>4-對甲苯基苯乙烯(4-p_tolylstyrene)、4- (4_ 苯基丁基)苯乙烯(4-4(4_fenylbutyl) styrene)或者其混合物。苯乙烯尤為優選。能夠任選地使用的極性共聚單體能夠例如選自:乙烯基卩比唳、乙烯基喹啉(vinylquinoline)、丙烯酸和燒基基丙烯酸酯(alkylacrylic acid esters)和腈或者它們的混合物,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈或者它們的混合物。優選地，能夠在本發明中使用的彈性體二烯烴聚合物(a)能夠例如選自:順式1，4-聚異戊二烯(天然或合成橡膠，優選地為天然橡膠)、3，4-聚異戊二烯、聚丁二烯(尤其是具有高1，4-順式含量的聚丁二烯)、任選地滷代異戊二烯/異丁烯共聚物、1，3- 丁二烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/1，3- 丁二烯共聚物、苯乙烯/異戊二烯/1，3- 丁二烯共聚物、苯乙烯/1，3- 丁二烯/丙烯腈共聚物或者它們的混合物。根據優選的實施例，所述彈性體材料包括相對於所述至少一種彈性體二烯烴單體Ca)的總質量至少佔質量10%的天然橡膠，優選地按質量計佔20%至100%的天然橡膠。所述彈性體材料能夠包括一種或多種單烯烴與烯烴共聚單體或者它們的衍生物(a')的至少一種彈性體聚合物。單烯烴可選自:乙烯和通常含有3至12個碳原子的α-單烯烴，例如，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或者它們的混合物。以下為優選的:乙烯和α-單烯烴的共聚物，任選地與二烯烴的共聚物；異丁烯均聚物或它們的共聚物，具有減少的二烯烴的量，其任選地至少部分滷化。任選的二烯烴一般含有4至20個碳原子，並且優選地選自:1，3- 丁二烯、異戍二烯、1，4-己二烯、1，4-環己二烯、5-亞乙基(ethylidine) ~2~降冰片烯、5-亞甲基-2-降冰片烯、乙烯基降冰片烯或者它們的混合物。其中，特別地，下面的是優選的:乙烯-丙烯共聚物(ERP)或乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM);聚異丁烯、丁基橡膠；滷化丁基橡膠，特別是氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠，或它們的混合物。而且，能夠使用的彈性體二烯烴聚合物(a)或 者彈性體聚合物(a')，其通過與合適的終止劑或者偶聯劑反應產生功能。通過存在有機金屬引發劑(尤其是有機鋰引發劑)的陰離子聚合獲得的彈性體二烯烴聚合物，能夠通過使得來自引發劑的剩餘的有機金屬基團與適當的終止劑或者偶聯劑(例如，亞胺、碳化二亞胺、烷基-錫滷化物、替代苯甲酮、烷氧基矽烷或者芳香基矽烷)反應而產生功能。可能地，所述彈性體材料還能夠包括至少一種增強碳黑填料(C)。根據優選的實施例，能夠使用在本發明中的增強碳黑填料能夠選自表面面積不小於20m2/g的那些碳黑增強填料(STSA (根據 IS018852:2005Statistical Thickness Surface Area)規定的)。根據優選的實施例，所述增強碳黑填料(c)以介於0.1phr和90phr，優選地介於約3phr和約50phr之間的量存在於彈性體材料中。彈性體材料還能夠包括至少一種矽烷偶聯劑⑷。根據優選的實施例，矽烷偶聯劑(d)能夠選自那些具有至少一種水解矽烷基團，所述水解矽烷基團能夠例如由以下通式(I)來確定:
(R, ) 3S1-CnH2n-X (I)其中，能夠彼此相同或者彼此不同的基團R'選自:烷基、烷氧基或者芳氧基基團或者選自滷素原子，只要基團R,中的至少一個是烷氧基基團或者芳氧基基團；n是介於I和6之間且包括端值的整數；X是從以下選擇的基團:亞硝基、巰基、氨基、環氧化物、乙烯基、醯亞胺、氯、-(S)mCnH2n-S1- (R' )3*-S-C0R'，其中，m和η是介於I和6之間且包括端值的整數，並且基團R,是如以上所定義的。矽烷偶聯劑中的優選的是雙-[3-(三乙氧基矽)丙基]-四硫化物和雙_[3-(三乙氧基矽)丙基]-二硫化物。所述偶聯劑能夠獨自使用或者以與惰性填料(例如，碳黑)混合的適當混合物的形式使用，以有助於使得所述偶聯劑能夠結合在彈性體材料中。根據優選的實施例，所述矽烷偶聯劑(d)以介於約0.0lphr和約IOphr,優選地介於約0.5phr和約5phr之間的量存在於彈性體材料中。能夠按照已知的技術硫化上述再造的彈性體材料，特別是使用通常用於彈性體二烯烴聚合物的硫基硫化系統。為此，在材料中，在一個或多個熱機械處理步驟之後，硫基硫化劑與硫化促進劑合併在一起。在最後處理步驟中，溫度通常保持低於150°C，優選地低於120°C並且更加優選地低於100°C，以便避免出現任何不理想的預交聯現象。最有利地使用的硫化劑是硫或含硫分子(給硫體)，與本領域的技術人員已知的促進劑和活化劑。特別有效的活化劑是鋅化合物，特別是Zn0、ZnC03、含有8至18個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸的鋅鹽，例如硬脂酸鋅,優選地在彈性體組合物中由ZnO和脂肪酸以及Bi0、Pb0、Pb304、Pb02或者它們的混合物在現場形成。通常使用的促進劑能夠選自二硫代氨基甲酸鹽、胍、硫脲(thiourea)、噻唑、亞磺醯胺、(thiourame)、胺、黃原酸鹽或者它們的混合物。所述彈性體材 料可以包括通常使用和基於材料旨在的特定應用選取其它添加劑。例如，能夠添加到所述材料中的是:抗氧化劑、抗老化劑、增塑劑、粘合劑、抗臭氧劑、改性樹脂、纖維(例如，Kev丨ar 漿)或者它們的混合物。特別地，為了進一步提高可加工性，通常選自礦物油、植物油、合成油或它們的混合物(例如，芳香油、環烷油、鄰苯二甲酸鹽、豆油或者它們的混合物)的增塑劑可以被添加到所述彈性體材料中。增塑劑量通常介於約Ophr和70phr,優選地介於5phr和約30phr之間。混合擠出機I包括(圖2和圖3)大體筒狀的保持體15，所述筒狀保持體15主要沿著縱向方向延伸，並且在其室的內部承載心軸16。環形內室17 (圖3)限定在心軸16的徑向外表面和保持體5的徑向內表面之間，室17與保持體15的室部分重合。心軸16沿著縱向軸線「X-X」延伸，並且以固定的方式同軸地安裝在保持體15中。保持體15在其側壁中具有至少一個供給口 18，所述供給口 18徑向開口，並且優選地具有料鬥18a，以例如使得能夠將複合物前體引入到環形室17中，或者可替代地之前在不連續的混合機中生產的複合物。可替代地，待生產的複合物的成分能夠引入到其中。保持體15還具有放置在擠出機機頭19處的保持體15的遠端處的用於成品複合物的排放口。優選地六個或者更大數量(在示出的實施例中為十二)的擠出螺杆20圍繞心軸16並且平行於縱向軸線「X-X」布置在環形室17中。螺杆20貫穿到彼此中並且自清潔；所述擠出螺杆由保持體15可旋轉支撐，並且大體沿著環形室17的整個縱向延伸部延伸。擠出螺杆20由未示出的電動機驅動旋轉，並且沿著它們的縱向延伸部具有包括不同結構特徵的區域，以使複合物經受不同的處理步驟。擠出螺杆20的旋轉致使複合物組分沿著預定傳送方向前進，並且同時使得能夠對複合物組分進行處理，以便生產複合物自身，使其在通過排放口排出所述複合物之前具有期望的物理化學特徵。例如，沿著複合物的所述傳送方向，擠出裝置I具有材料供給區域、捏煉(mastication)區域、混合區域和所述排放口附近的傳送區域。不考慮具有不同處理的區域的特定順序，設置有強捏煉區域、傳送區域和混合區域。在強捏煉區域中，材料受到剪切和軸向應力，並且由於所處理的材料的粘性而產生熱量。在這些區域中，環形室部分17基本被完全填充，並且所處理的材料基本與保持體15的所有對應徑向內表面和心軸16的對應徑向外表面相接觸。在傳送區域中，環形室17的填充包括在約20%和50%之間，並且所述材料承受顯著減小的應力/變形。保持體15在其徑向內表面(圖3)處設置有凹腔，所述凹腔平行於縱向軸線「X-X」延伸並且具有圓弧形式的截面。心軸16在其徑向外表面(圖3)處設置有對應的凹腔，所述凹腔平行於縱向軸線「X-X」延伸並且具有圓弧形式的截面。螺杆20容置在這些凹腔中。保持體15 (圖2)呈管狀並且由多個環形區段21形成，所述環形區段21沿著縱向軸線「X-X」對準。相對於複合物的前進方向位於更下遊的環形區段21包括料鬥18a，所述料鬥18a通向供給口 18。如圖2和圖3所示，從供給開口 18向擠出機機頭19的倒數第二個環形區段21設置有通向環形內室17的一對徑向相對的管道22。所述管道22中的每一個均通過適當的管路23與一個或多個真空泵24流體連通。

真空泵24優選地是乾式的，並且具有以下特徵:-介於約IOOmVh和約450m3/h之間的額定抽吸能力；-電動機所需的功率介於約2kW和約15kW之間。 優選地，可以在混合擠出機I的上遊和/或下遊處可以設置有例如Banbury的至少一個不連續式混合機。在使用過程中，根據本發明的方法，能夠通過供給口 18引入通過在不連續式混合機(例如，Banbury)中實施的一個或多個混合操作事先獲得的複合物。可替代地，能夠將複合物前體引入到混合擠出機I中，所述複合物前體除了其它可能的成分之外還包括事先在在不連續式混合機中的混合處理中獲得的至少一種增強填料和至少一種彈性體聚合物。作為替代方案，能夠將設計成被混合以形成彈性體複合物的成分引入到混合擠出機中。擠出螺杆20驅動前體向前朝向擠出機機頭19運動，並且同時被以生產複合物自身並且在通過排放口排出所述複合物之前使該複合物具有期望的物理和化學特徵的方式進行處理。在從擠出機機頭19噴出複合物之前，在設置有管道22的區段21處實施從內室17向外的抽吸操作，以從複合物提取流體狀態(氣體、流體、蒸汽)的物質。特別地，抽吸提取提高複合物前體的可加工性但希望出現在成品中的可能的添加劑(例如，塑化油)，和/或溶劑和/或冷卻水和/或在混合(反應性混合)期間產生的物質。例如，在用於生產輪胎胎面且設置有二氧化矽基增強填料和矽烷偶聯劑(d)的複合物的情況下，抽吸提取由二氧化矽-矽烷相互反應產生的乙醇。使泵24工作以產生低於150mbar的高真空或者抽吸壓力Pa，高真空或者抽吸壓力Pa優選地低於IOOmbar,並且最優選地低於40mbar。然後,將泵24抽取出的物質發送到未示出的適當的過濾裝置中。本申請人意外地發現，通過使擠出機內的彈性體複合物在非常低的壓力下經受抽吸，彈性體複合物的加工性和所述彈性體複合物的硫化樣品的靜態和動態機械特徵，以及由使用所述彈性體複合物生產的半成品獲得的輪胎的性能，以急劇並且突然的方式變化。本申請人發現，特性的這種變化是完全沒有預料到的，原因在於對於從大氣壓開始的較大的抽吸壓力值範圍而言，複合物沒有發生可值得重視的變化。儘管已經參照設置有布置在環形內室17中的擠出螺杆20的混合擠出機I (環式擠出機)詳細描述了本發明，但是本發明還能夠應用於未示出的其它類型的擠出機，例如單螺杆或者雙螺杆擠出機。在雙螺杆擠出機中，兩根擠出螺杆布置成並排關係，共同旋轉，貫穿到彼此中和/或自清潔並且容納在內室中，所述內室的橫截面具有雙凸起形狀，並且每根螺杆容置在所述兩個凸起中的一個中。測試本申請人已經實施了測試，以評估抽吸壓力Pa對所獲得的複合物的特徵、混合處理的參數、硫化產品的機械特徵和利用這種複合物生產的輪胎的性能的影響。示例在以下表格中複製的彈性體材料已經準備好進行混合；所述彈性體材料涉及用於機動車的輪胎胎面的彈性體複合物(不同複合物的數量以Phr表示)。表格I
權利要求
1.一種生產輪胎的方法，包括: -生產至少一種彈性體複合物； -生產所述輪胎的多個結構元件，其中，所述多個結構元件中的至少一個結構元件包括至少一種彈性體複合物； 其中，生產所述彈性體複合物包括: i)通過混合擠出機(I)的至少一個供給口(18)引入所述彈性體複合物的至少一種前體； )沿著容納有至少一個擠出螺杆(20)的所述混合擠出機(I)的室(17)混合併且供給所述至少一種前體； iii)在混合期間，通過將不期望的流體從所述室(17)中抽吸出而消除所述不期望的流體； iv)通過擠出機機頭(19)從所述混合擠出機(I)排出所述彈性體複合物； 其中，在低於約150mbar的抽吸壓力(Pa)下實施流體抽吸。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述抽吸壓力(Pa)低於或者等於約140mbar。
3.根據權利要求1所 述的方法，其中，所述抽吸壓力(Pa)低於或者等於約40mbar。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其中，在即將開始排出所述彈性體複合物之前實施流體抽吸。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的方法，其中，在所述混合擠出機(I)中，使所述彈性體複合物的前體經受與傳送步驟交替的捏煉步驟。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，在所述傳送步驟中的至少一個傳送步驟期間實施流體抽吸。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，生產出的彈性體複合物用於生產胎面。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述彈性體複合物的前體包括至少一種二烯烴彈性體和至少一種二氧化矽基增強填料。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，所述方法包括: -使用所述多個結構元件組裝生輪胎； -使所述生輪胎經受模製和交聯，以獲得成品輪胎。
10.一種用於生產彈性體複合物的設備，所述設備包括: -至少一個混合擠出機(I)，用於生產至少一種彈性體複合物； 其中，所述混合擠出機(I)包括至少一種抽吸泵(24)，所述抽吸泵與所述混合擠出機Cl)的內室(17)流體連通； 其中，所述抽吸泵(24)在低於約150mbar的抽吸壓力(Pa)下操作。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述抽吸泵(24)在低於或等於約140mbar的抽吸壓力(Pa)下操作。
12.根據權利要求10所述的設備，其中，所述抽吸泵(24)在低於或等於約40mbar的抽吸壓力(Pa)下操作。
13.根據權利要求10所述的設備，其中，所述混合擠出機(I)包括:保持體(15)，所述保持體限定所述內室(17);和至少一根擠出螺杆(20)，所述擠出螺杆位於所述內室(17)中；所述內室(17)和所述至少一根擠出螺杆(20)沿著縱向軸線(X-X)延伸；其中，所述擠出螺杆(20)和所述內室(17)包括沿著所述縱向軸線(X-X)與複合物前體的供給區域交替的捏煉區域。
14.根據權利要求13所述的設備，其中，所述混合擠出機(I)包括擠出機機頭(19)，並且其中，所述抽吸泵(24 )在所述擠出機機頭(19 )附近與所述內室(17 )流體連通。
15.根據權利要求13所述的設備，其中，所述混合擠出機(I)包括:心軸(16)，所述心軸插入在所述保持體(15)中並且沿著所述縱向軸線(X-X)延伸，所述心軸(16)和所述保持體(15)在它們之間限定所述內室(17)，並且所述內室(17)具有環形構造；和多根擠出螺杆(20)，所述多根擠出螺杆布置在所述內室(17)中，並且平行於所述縱向軸線(X-X)。
16.根據權利要求10所述的設備，其中，所述內室(17)具有雙凸起截面，並且所述混合擠出機(I)包括兩根擠出螺杆(20)，所述兩根擠出螺杆相互以並排關係布置，並且每根擠出螺杆均位於相應的凸起中。
17.根據權利要求10所述的設備，其中，所述保持體(15)包括沿著縱向軸線(X-X)對準的多個環形區段(21)，並且其中，所述抽吸泵(24)與所述環形區段(21)中的至少一個流體連通。
18.根據權利要求17所述的設備，其中，所述環形區段(21)包括至少一根抽吸管道(22)，所述抽吸管道的一個端部連接到所述內室(17)，並且所述抽吸管道的相對的端部連接到所述抽吸泵(24)。
19.根據權利要求17所述的設備，其中，所述環形區段(21)包括連接到所述抽吸泵(24)的兩個徑向相對的抽吸管道(22)`。
20.根據權利要求10所述的設備，其中，所述抽吸泵(24)的額定抽吸能力介於約100m3/h 和約 450m3/h 之間。
21.根據權利要求10所述的設備，其中，所述抽吸泵(24)的功率介於約2kW和約15kW之間。
22.一種用於製造輪胎的裝置，所述裝置包括根據權利要求10至21中的任一項所述的用於生產彈性體複合物的設備，其中，所述裝置還設置有:用於生產輪胎的多個結構元件的裝置(12)，其中，所述多個結構元件中的至少一個結構元件包括所述彈性體複合物；用於使用所述多個結構元件組裝生輪胎(3')的裝置(13);用於使所述生輪胎(3')經受模製和交聯以獲得成品輪胎(3)的裝置(14)。
全文摘要
本發明涉及一種用於生產輪胎的方法和設備。所述設備包括混合擠出機(1)，所述混合擠出機包括抽吸泵(24)，在混合擠出機(1)的靠近擠出機機頭(19)的區段處，所述抽吸泵(24)與混合擠出機(1)的內室(17)流體聯通，所述抽吸泵(24)適於在優選地低於約150mbar的抽吸壓力(Pa)條件下操作。這種抽吸壓力使得能夠改進彈性體複合物的加工能力特徵、以及在由利用所述彈性體複合物生產的半成品獲得的輪胎的性能。
文檔編號B29C47/64GK103249534SQ201180058848
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月28日 優先權日2010年12月22日
發明者A·博頓利, S·泰斯蒂, T·哈內爾 申請人:倍耐力輪胎股份公司