專利名稱：連續(xù)混合系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及輪胎制造，和更具體地說涉及常規(guī)橡膠混合物的連續(xù)生產(chǎn)。
背景技術：
由于進步技術以及高度競爭的工業(yè)環(huán)境，輪胎制造商已經(jīng)進展到更復雜的設計。 特別地，輪胎設計者設法在輪胎中使用多種橡膠復合物，以便滿足用戶需求。每個輪胎使用多種橡膠復合物能夠?qū)е略谏a(chǎn)商的各個輪胎生產(chǎn)線中需要準備極大量的化合物。因為成本和效率的原因，輪胎制造商設法限制可利用的化合物的數(shù)量，這歸因于與各化合物相關的廣泛成本。各化合物典型地需要班伯里密煉機的使用，這涉及昂貴的資本支出。此外，班伯里密煉機很難充分混合有韌性或勁度的橡膠復合物。從班伯里密煉機生產(chǎn)的復合物典型地運輸?shù)捷喬?gòu)造車間，因此需要附加的運輸成本。復合物的儲存期限不是有限的，并且如果不在一定的時間內(nèi)使用，會報廢。因此希望有改進的方法和裝置，它基本上減少了班伯里密煉機的使用的需要，同時提供裝置和方法，以便在輪胎構(gòu)造機(tire building machine)中通過兩種或多種復合物一起的共混以及控制該復合物和其它添加劑的比率來提供常規(guī)的混合作用。非生產(chǎn)性的 (non-productive)復合物和生產(chǎn)性的(productive)復合物兩者能夠共混在一起。進一步希望在輪胎構(gòu)造機上具有系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提供用促進劑制造可定制的復合物的能力。仍然需要解決的另外問題是在輪胎構(gòu)造機上連續(xù)產(chǎn)生復合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在第一個方面提供用于施加第一種復合物和第二種復合物的混合物的裝置，該裝置包括用于第一種復合物的第一擠出機和第一齒輪泵；用于第二種復合物的第二擠出機和第二齒輪泵，其中第二齒輪泵的輸出物被加入到第一擠出機的(進料)口中。該裝置進一步包括用于促進劑混合物的第三泵。定義
“長寬比”是指輪胎斷面高度與輪胎斷面寬度的比率?！拜S向，，和“軸向地”是指平行于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸的線或方向?！疤ト?bead)”或“胎圈芯” 一般是指包括環(huán)形承拉構(gòu)件(annular tensile member)的輪胎的部分，在有或沒有其它增強元件如鋼絲圈包布(flippers)、簾布線增強層(chippers)、三角膠條(apexes)或填料(fillers)、護趾板(toe guards)和胎圈包布的情況下，徑向內(nèi)部胎圈通過握持該輪胎而被結(jié)合到被簾布層簾線(Ply cord)包裹的并且已成形的輪輞(rim)上。
“帶結(jié)構(gòu)”或“增強帶”是指織造的或非織造的、在胎面(tread)之下的、未錨固到胎圈上的和具有相對于輪胎赤道面在17° — 27°范圍內(nèi)的左和右簾線角度的平行簾線的至少兩個環(huán)形層或簾布層。“斜交輪胎”是指在胎體簾布層中的增強簾線在相對于輪胎赤道面的約25-65° 角度下以對角線方式從胎圈-到-胎圈延伸跨越輪胎，簾布層簾線在交替層(alternate layers)中以對角作為走向?！熬彌_層(breaker)”或“輪胎緩沖層”是指與帶或帶結(jié)構(gòu)或增強帶同意?！疤ンw(carcass) ”是指已切成適合于拼接或已拼接成圓柱形或環(huán)面形狀的的長度的輪胎簾布層材料和其它輪胎組件的層壓件。在輪胎被硫化以產(chǎn)生模塑輪胎之前可將附加組件添加到胎體中。“圓周”是指沿著與軸向垂直的環(huán)形胎面的表面的圓周延伸的線或方向；它還可以指成組的相鄰圓曲線的方向，該圓曲線的半徑確定了在橫斷面上所看到的胎面的軸向曲度。“簾線”是指增強股線(包括纖維)的一種，它用來增強該簾布層?！皻饷軐?innerliner)”是指形成無內(nèi)胎(tubeless)輪胎的內(nèi)表面并且含有在輪胎內(nèi)的膨脹流體的彈性體或其它材料的層?！安迦爰笔侵傅湫偷赜糜谠鰪姟胺辣?rimflat)”-型輪胎的側(cè)壁的增強材料； 它也指在胎面之下的彈性體插入件?！昂煵紝印笔侵竿坑袕椥泽w的、徑向展開的或另外平行的簾線的簾線增強層。“徑向的”和“徑向地”是指沿徑向指向輪胎的旋轉(zhuǎn)軸或沿徑向遠離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸的方向?！皬较蚝煵紝咏Y(jié)構(gòu)”是指一個或多個胎體簾布層或其至少一個簾布層具有以相對于輪胎赤道面在65°和90°之間的角度取向的增強簾線。“徑向簾布層輪胎”是指帶狀或圓周限制的充氣輪胎，其中從胎圈延伸到胎圈的簾布層簾線是以相對于輪胎赤道面在65°和90°之間的簾線角度鋪設的?！皞?cè)壁”是指輪胎的在胎面和胎圈之間的部分?！皩訅后w結(jié)構(gòu)”是指由一層或多層的輪胎或彈性體組件如氣密層、側(cè)壁和任選的簾布層組成的未硫化結(jié)構(gòu)?！吧a(chǎn)性的復合物”是指包括促進劑、硫和為硫化(cure)該橡膠所需要的其它材料的橡膠復合物?！胺巧a(chǎn)性的復合物”是指不具有一種或多種的下列物質(zhì)的橡膠復合物1)促進劑；2)硫；或3)硫化劑。


本發(fā)明將利用實施例并參考附圖來描述，在附圖中 圖1是本發(fā)明的混合系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的第二個實施方案的示意圖。
具體實施例方式圖1舉例說明了連續(xù)混合系統(tǒng)的方法和裝置10的第一實施方案，該系統(tǒng)適合用于制造為輪胎或輪胎組件所用的橡膠組合物。該連續(xù)混合系統(tǒng)不局限于輪胎應用并且可以用于例如制造與輪胎無關的其它橡膠組件如傳送帶、軟管、帶等等。該混合系統(tǒng)可以直接提供在輪胎構(gòu)造機上以便橡膠組合物直接施加于輪胎成型鼓(tire building drum)或其它輪胎構(gòu)造裝置如支管(manifold)中。如圖1所示，顯示了連續(xù)混合裝置10和它包括主擠出機20。主擠出機20具有接受第一復合物A的入口 22，該復合物可以是生產(chǎn)性或非生產(chǎn)性的橡膠組合物。該主擠出機可以包括適合于橡膠或彈性體復合物的加工的任何商購擠出機。該擠出機可以包括本領域中的那些技術人員通常已知的商購擠出機，如銷型擠出機(pin type extruder)、雙螺桿或單螺桿擠出機、或環(huán)型擠出機。適合使用的一種可商購擠出機是由VMI Holland BV, The Netherlands銷售的多流道傳遞混合螺桿(multicut transfermix) (MCT)擠出機。優(yōu)選，該擠出機具有約8的L/D，但是可以是約5 —約25，優(yōu)選10-15。環(huán)型、銷型或MCT型的擠出機是優(yōu)選的，但不限于它們。主擠出機20用于將復合物A升溫至在約80°C至約150°C之間，優(yōu)選約90°C—約120°C之間的溫度，并且根據(jù)需要來塑煉該橡膠組合物。第二種復合物，稱為“復合物B”，進入擠出機20中并與復合物A混合。復合物B也可包括生產(chǎn)性的或非生產(chǎn)性的橡膠組合物。復合物B組合物的例子更詳細地描述在下面。 復合物B首先被第二擠出機40和任選的第二泵42 (優(yōu)選齒輪泵)擠出。該擠出機40可以是普通的銷型、環(huán)型、雙螺桿型或單螺桿型的擠出機。該泵42用作計量設備和泵并且可具有齒輪，如行星齒輪、錐齒輪(bevel gear)或其它齒輪。該擠出機40和齒輪泵42也可以是聯(lián)合裝置。優(yōu)選，復合物B在入口和從該入口 22測量的擠出機長度的約1/3處之間進入主擠出機中。該主擠出機20以精確控制的量將復合物A和復合物B共混在一起。油可以任選地經(jīng)由油泵60被注入到主擠出機22中。該油泵可以位于任何所需的位置。該油控制復合混合物的粘度。該裝置10可以進一步包括用于泵送一種或多種添加劑如主促進劑的第一添加劑泵70，該添加劑可以在主擠出機22或在齒輪泵25處被添加到該混合物中。該裝置可以進一步包括用于將一種或多種添加劑如第二種促進劑泵送到主擠出機20或齒輪泵25中的第二添加劑泵送設備80。該裝置可以進一步包括用于將一種或多種添加劑如第三種促進劑泵送到主擠出機20或齒輪泵25中的第三添加劑泵送設備90。該添加劑泵70，80，90可以是齒輪泵、齒輪泵擠出機、文丘里泵或本領域中的那些技術人員已知的其它泵送設備。如果使用多于一種的促進劑，則它們可以單獨或一起添加到混合物中。例如，主促進劑和第二種促進劑可以同時添加。促進劑用來控制硫化所需的時間和/或溫度以及用于改進橡膠的性能。該促進劑可以是粉末形式或包封在樹脂或橡膠基質(zhì)(rubber base)中的粉末。促進劑組合物的例子在下面更詳細地描述。其它添加劑包括固化劑或固化劑前體，它們也可經(jīng)由添加劑泵90被添加到混合器中。固化劑的一個例子是硫。該硫能夠以固態(tài)添加。主擠出機20生產(chǎn)復合物C的輸出混合物，它是A和B復合物、任選的油該任選的促進劑和任選的添加劑的精確混合物。復合物C的輸出混合物離開主擠出機和進入齒輪泵25。該齒輪泵25優(yōu)選位于輪胎構(gòu)造站95附近，以便直接施加于芯(core)、修補的輪胎 (retreaded tire)的輪胎坯拋光的胎體(tire blank buffed carcass)或輪胎成型鼓上， 如圖1中所示。齒輪泵25優(yōu)選具有特殊的噴嘴92或成形口模，它們將從齒輪泵25輸出的復合物制劑以條的形式直接施加到輪胎構(gòu)造機95中，該帶條被卷繞到輪胎成型鼓或芯上。復合物A的體積流量與復合物B的體積流量的比率通過用于復合物A的齒輪泵25 的速度與用于復合物B的齒輪泵42的速度的比率來精確控制。例如，從系統(tǒng)10輸出的復合物可以包括20體積％的復合物A和80體積％的復合物B的比率，如圖3中所示。另外， 從系統(tǒng)輸出的復合物可以包括混合物D，其具有35體積％的復合物B和65體積％的復合物A的比率。另外，從系統(tǒng)輸出的復合物可以包括混合物Z，它具有10體積％的復合物B和 90體積％的復合物A的比率。復合物A與復合物B的比率能夠因此是在0 100% - 100%: 0 范圍。該比率可以通過計算機控制器100改變齒輪泵25和42的速度來瞬間調(diào)節(jié)。計算機控制器100可以另外控制該擠出機和齒輪泵工作參數(shù)，如操作壓力，操作溫度，泵或螺桿速度。優(yōu)選，計算機控制器100為各擠出機的出口壓力設定壓力目標值。擠出機速度通過該控制器來控制，并且變化直到滿足壓力目標值為止。壓力目標值通過引起在該擠出機中物料的回流來影響混合的質(zhì)量。下面是與本發(fā)明相關所使用的組合物。促講劑組合物
在一個實施方案中，可以使用單種促進劑體系，即，主促進劑。該主促進劑能夠以約 0.5-約4 phr，可選擇地約0.8-約1.5phr的總量使用。在另一個實施方案中，可以使用主促進劑和第二種促進劑的結(jié)合物，其中第二種促進劑以較少的量例如約0. 05 一約3 phr的量使用，以便活化硫化橡膠和改進硫化橡膠的性能。這些促進劑的結(jié)合物可以預期對最終性能產(chǎn)生協(xié)同效應并且略微優(yōu)于通過任一種促進劑的單獨使用所產(chǎn)生的那些性能。另外， 可以使用延遲作用促進劑，它不受常規(guī)加工溫度影響但是在常規(guī)的硫化溫度下產(chǎn)生令人滿意的硫化效果。也可使用硫化延遲劑?？捎糜诒景l(fā)明中的合適類型的促進劑是胺，二硫化物，胍，硫脲，噻唑，秋蘭姆，亞磺酰胺，二硫代氨基甲酸酯和黃原酸酯。在一個實施方案中， 主促進劑是亞磺酰胺。如果使用第二種促進劑，則第二種促進劑可以是胍，二硫代氨基甲酸酯或秋蘭姆化合物。合適的胍包括二苯基胍等。合適的秋蘭姆包括二硫化四甲基秋蘭姆， 二硫化四乙基秋蘭姆，和二硫化四芐基秋蘭姆。橡膠組合物
可用于橡膠復合物中的代表性橡膠包括丙烯腈/二烯共聚物，天然橡膠，鹵化丁基橡膠，丁基橡膠，順式-1，4-聚異戊二烯，苯乙烯一丁二烯共聚物，順式-1，4-聚丁二烯，苯乙烯-異戊二烯-丁二烯三元共聚物，乙丙三元共聚物，它也已知為乙烯/丙烯/ 二烯烴單體 (EPDM)，和特別地乙烯/丙烯/雙環(huán)戊二烯三元共聚物?？梢允褂靡陨舷鹉z的混合物。各橡膠層可以由相同的橡膠組合物組成或各交替層可以具有不同的橡膠組成。該橡膠復合物可以含有片狀(platy)填料。片狀填料的代表性例子包括滑石，粘土，云母和它們的混合物。當使用時，片狀填料的量是約25-150份/每100重量份的橡膠 (以下簡稱phr)。優(yōu)選，在橡膠復合物中片狀填料的水平是約30-約75 phr。各種橡膠組合物可以與普通的橡膠配混成分進行配混。通常使用的普通成分包括炭黑，硅石，偶聯(lián)劑，增粘劑樹脂，加工助劑，抗氧化劑，抗臭氧劑，硬脂酸，活化劑，蠟，油，硫硫化劑和膠溶劑。正如本領域中的那些技術人員所已知，取決于所希望的耐磨程度和其它性能，以上提及的某些添加劑常常以普通量使用。炭黑的典型添加量占橡膠的約10 - 150 重量份，優(yōu)選50到100 phr.硅石的典型量是10 — 250重量份，優(yōu)選30 — 80重量份，并且硅石和炭黑的共混物也包括在內(nèi)。增粘劑樹脂的典型量包括約2-10 phr0加工助劑的典型量包括1 一 5 phr.抗氧化劑的典型量包括1 一 10 phr.抗臭氧劑的典型量包括1 一 10 phr。硬脂酸的典型量包括0. 50 一約3 phr。促進劑的典型量包括1 一 5 phr。蠟的典型量包括1 一 5 phr。油的典型量包括2 — 30 phr。硫硫化劑，如元素硫、胺二硫化物、聚合物多硫化物、硫烯烴加合物和它們的混合物，是以約0.2 — 8 phr范圍內(nèi)的用量使用。膠溶劑的典型量包括約0. 1-1 phr。廸
該橡膠組合物也可包括至多70 phr的加工油。加工油可以作為典型用于填充彈性體的增量油被包括在橡膠組合物中。通過在橡膠配混過程中直接添加油，加工油也可包括在橡膠組合物中。所使用的加工油可以同時包括在彈性體中存在的增量油和在配混過程中添加的加工油。合適的加工油包括現(xiàn)有技術中已知的各種油，其中包括芳族烴、鏈烷烴、環(huán)烷烴、植物油、和低PCA油，如MES，TDAE, SRAE和重質(zhì)環(huán)烷烴油。合適的低PCA油包括，根據(jù)IP346方法測定，具有低于3wt%的多環(huán)芳族烴含量的那些。IP346方法的程序可以見于 Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts, 2003， 62nd edition, published by the Institute of Petroleum, United Kingdom。根據(jù)這里提供的敘述，在本發(fā)明中的各種變化是可能的。盡管為了舉例說明本發(fā)明已經(jīng)給出了某些代表性的實施方案和細節(jié)，但是對于本領域中那些技術人員來說顯而易見的是在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下能夠作各種變化和改進。因此可以理解的是，在所述的具體實施方案中能夠作各種變化，這些變化是在由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的全部預期范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.施加第一種復合物和第二種復合物的混合物的裝置，其特征在于該裝置包括用于加工第一種復合物的與第一齒輪泵流體連通的主擠出機；用于加工第二種復合物的第二擠出機和第二齒輪泵，其中來自第二齒輪泵的輸出物料被進給到該主擠出機中，以及計算機控制器，該控制器用于通過第一齒輪泵與第二齒輪泵的速度比率來控制第一種復合物與第二種復合物的混合比率。
2.權(quán)利要求的裝置，進一步體現(xiàn)特征于包括用于將促進劑混合物注入該主擠出機中的與該主擠出機流體連通的第三齒輪泵。
3.權(quán)利要求2的裝置，其特征在于該控制器與該第一，第二和第三齒輪泵和該第一和第二擠出機之間實現(xiàn)電連接。
4.權(quán)利要求1的裝置，進一步體現(xiàn)特征于包括用于將油泵送到該主擠出機中的泵。
5.權(quán)利要求1的裝置，進一步體現(xiàn)特征于包括第四齒輪泵和第四擠出機。
6.將共混的橡膠組合物直接施加到輪胎成型鼓或芯上的方法，其特征在于該方法包括以下步驟提供用于第一種復合物的第一擠出機和第一齒輪泵；提供用于第二種復合物的第二擠出機和第二齒輪泵，將該第二齒輪泵的輸出物料引入到該主擠出機中；提供用于促進劑混合物的第三擠出機和第三齒輪泵；將該第一種復合物和該第二種復合物和該促進劑混合物混合在一起。
7.權(quán)利要求5的方法，進一步提供在混合下游的第三擠出機和第三齒輪泵，和將該共混的橡膠組合物的一個或多個條直接施加到輪胎成型鼓或芯上。
全文摘要
描述了將共混的橡膠組合物直接施加到輪胎成型鼓或芯上的方法和裝置。提供用于第一種復合物的第一擠出機和第一齒輪泵。提供用于第二種復合物的第二擠出機和第二齒輪泵。第二個齒輪泵的輸出物料被加入主擠出機中。提供第三齒輪泵來添加促進劑混合物；將第一種復合物和第二種復合物和促進劑混合物混合在一起。
文檔編號B29C47/36GK102152463SQ20101060193
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者C.恩德里斯, G.R.伯格 申請人:固特異輪胎和橡膠公司