RU2462358C2 - Method and plant for producing elastomer compound - Google Patents
Method and plant for producing elastomer compound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462358C2 RU2462358C2 RU2010123880/05A RU2010123880A RU2462358C2 RU 2462358 C2 RU2462358 C2 RU 2462358C2 RU 2010123880/05 A RU2010123880/05 A RU 2010123880/05A RU 2010123880 A RU2010123880 A RU 2010123880A RU 2462358 C2 RU2462358 C2 RU 2462358C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing device
- elastomeric compound
- mixing
- producing
- tire according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения эластомерного компаунда.The present invention relates to a method and apparatus for producing an elastomeric compound.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения эластомерного компаунда, включающему по меньшей мере одну стадию смешения, проводимую по меньшей мере в одном смесительном устройстве периодического действия, и по меньшей мере одну стадию смешения, проводимую по меньшей мере в одном смесительном устройстве непрерывного действия, причем полученный эластомерный компаунд главным образом, но не исключительно, предназначен для использования в изготовлении шин.More specifically, the present invention relates to a method for producing an elastomeric compound comprising at least one mixing step carried out in at least one batch mixing device, and at least one mixing step carried out in at least one continuous mixing device, moreover, the resulting elastomeric compound is mainly, but not exclusively, intended for use in the manufacture of tires.
Более того, настоящее изобретение также относится к установке для получения эластомерного компаунда, включающей по меньшей мере одно смесительное устройство периодического действия и по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия.Moreover, the present invention also relates to a plant for producing an elastomeric compound comprising at least one batch mixing device and at least one continuous mixing device.
Уровень техникиState of the art
Традиционно получение эластомерных компаундов выполняют в периодическом режиме с помощью смесительных устройств периодического действия, например внутренних смесителей, например, таких, как смесители Banbury®, имеющих два вращающихся в противоположных направлениях ротора, которые обеспечивают интенсивное смесительное действие для пластификации эластомерного(-ных) полимера(-ров) и для введения и тщательного диспергирования в таковом(-вых) других компонентов, обычно присутствующих в эластомерных компаундах, например, таких, как упрочняющие наполнители, смазочные средства, рафинирующие присадки и прочие добавки.Traditionally, the preparation of elastomeric compounds is carried out in batch mode using batch mixing devices, for example, internal mixers, for example, such as Banbury ® mixers, having two rotors rotating in opposite directions, which provide an intensive mixing action for plasticizing the elastomeric polymer (s) ( -rov) and for introducing and thoroughly dispersing in such (-out) other components usually present in elastomeric compounds, for example, such as reinforcing fillers, lubricants, refining additives and other additives.
При получении эластомерных компаундов с использованием внутренних смесителей проявляются многочисленные недостатки, в особенности плохое рассеяние теплоты и тем самым неудовлетворительный контроль температуры, главным образом вследствие неблагоприятного соотношения между объемом материала и площадью поверхности смесителя. Для улучшения диспергирования в эластомерном(-ных) полимере(-рах) разнообразные компоненты, и в особенности упрочняющие наполнители, обычно вводят в эластомерный(-ные) полимер(-ры) в загрузочных партиях, распределенных на множество операций смешения, разделенных стадиями охлаждения и хранения. Как правило, чувствительные к нагреванию компоненты, такие как сшивающие реагенты и ускорители, добавляют только во время конечной стадии смешения, после охлаждения эластомерных компаундов ниже предварительно заданной температуры (обычно ниже 110°С), во избежание преждевременного сшивания (явления «скорчинга» («подвулканизации»)).In the preparation of elastomeric compounds using internal mixers, numerous disadvantages are manifested, in particular poor heat dissipation and thereby poor temperature control, mainly due to the unfavorable ratio between the volume of material and the surface area of the mixer. To improve dispersion in the elastomeric polymer (s), a variety of components, and especially reinforcing fillers, are typically introduced into the elastomeric polymer (s) in loading batches distributed over multiple mixing operations separated by cooling steps and storage. Typically, heat-sensitive components, such as crosslinking agents and accelerators, are added only during the final mixing stage, after cooling the elastomeric compounds below a predetermined temperature (usually below 110 ° C), to avoid premature crosslinking (the phenomenon of “scorching” (“ undervulcanization ")).
Поэтому получение эластомерных компаундов с использованием смесительных устройств периодического действия, хоть и оставаясь все еще наиболее широко распространенным способом производства в резинотехнической промышленности, требует большого расхода времени и энергии и не гарантирует эффективного контроля свойств полученных эластомерных компаундов, в особенности в отношении однородности диспергирования упрочняющих наполнителей в эластомерном(-ных) полимере(-рах). Все такие факторы, как вариация добавляемых количеств индивидуальных компонентов, временной режим добавления и выгрузки из смесителей, начальная температура сырьевых материалов и колебания сдвиговых нагрузок внутри материала во время смешения, вносят свой вклад в вариации свойств от партии к партии.Therefore, the production of elastomeric compounds using batch mixing devices, although still the most widely used production method in the rubber industry, requires a lot of time and energy and does not guarantee effective control of the properties of the obtained elastomeric compounds, especially with respect to the uniformity of dispersion of reinforcing fillers in elastomeric polymer (s). All such factors as variation in the added amounts of individual components, time regime of adding and unloading from mixers, initial temperature of raw materials and fluctuation of shear loads inside the material during mixing, contribute to the variation of properties from batch to batch.
Для преодоления представленных выше ограничений способов периодического действия, в резинотехнической промышленности были предприняты многочисленные попытки разработать способы получения, основанные на способах экструдирования, аналогичных таковым, какие традиционно применяются в обработке термопластических полимерных материалов. Производственные процессы, проводимые с помощью экструдера, должны улучшать однородность свойств полученных эластомерных компаундов, обеспечивать лучший термический контроль благодаря более совершенным соотношениям «поверхность-к-массе» и создавать возможность разработки высокоавтоматизированных операций. Для обзора этой темы смотри статью автора H. Ellwood “A tale of continuous development” («Рассказ о непрерывном развитии»), опубликованную в журнале European Rubber Journal, март 1987 года, страницы 26-28.In order to overcome the above limitations of batch processes, numerous attempts have been made in the rubber industry to develop production methods based on extrusion methods similar to those traditionally used in the processing of thermoplastic polymeric materials. Production processes carried out using an extruder should improve the uniformity of the properties of the obtained elastomeric compounds, provide better thermal control due to more perfect surface-to-mass ratios, and create the possibility of developing highly automated operations. For an overview of this topic, see H. Ellwood's article, “A tale of continuous development,” published in the European Rubber Journal, March 1987, pages 26-28.
Патент Соединенных Штатов US 4,897,236 представляет способ и устройство для непрерывного получения каучуковой смеси, в котором ингредиенты смеси подают, пластицируют и гомогенизируют в двухшнековом экструдере. Полученную смесь разделяют на первую и вторую части. Первую часть выгружают, тогда как вторую часть вовлекают в рециркуляцию для дополнительной гомогенизации и для смешения со свежими порциями ингредиентов, подаваемых в экструдер. Повторно используемая часть циркулирует и возвращается из охлажденной кольцеобразной камеры, расположенной снаружи камеры экструдера, причем указанная кольцеобразная камера имеет выходной и входной каналы, соединенные с внутренностью экструдера. Эта частичная рециркуляция каучуковой смеси должна компенсировать колебания в дозировании ингредиентов и локальные неоднородности, каковые могут происходить. Более того, интенсивное охлаждение рециркулирующей части в кольцеобразной камере должно корректировать повышающуюся рабочую температуру и должно улучшать диспергирующее действие благодаря повышенным сдвиговым напряжениям, обусловленным снижением температуры.United States Patent US 4,897,236 provides a method and apparatus for continuously producing a rubber mixture in which the ingredients of the mixture are fed, plasticized and homogenized in a twin screw extruder. The resulting mixture is divided into first and second parts. The first part is discharged, while the second part is recycled for additional homogenization and for mixing with fresh portions of the ingredients fed to the extruder. The reused portion is circulated and returned from the cooled annular chamber located outside the extruder chamber, said annular chamber having outlet and inlet channels connected to the inside of the extruder. This partial recirculation of the rubber mixture should compensate for fluctuations in the dosage of ingredients and local inhomogeneities that may occur. Moreover, intensive cooling of the recirculating part in the annular chamber should correct the increasing operating temperature and should improve the dispersing effect due to increased shear stresses due to lower temperatures.
Патент Соединенных Штатов US 5,626,420 раскрывает способ и устройство для непрерывного смешения, в котором базовый(-вые) эластомер(-ры) и другие компоненты непрерывно дозируют и вводят в смесительную камеру, сформированную из статора и ротора, вращающегося в таковом, предпочтительно в одношнековом экструдере. Вводимые компоненты продвигаются вперед внутри смесительной камеры вдоль зон продавливания и смешения. Для улучшения диспергирования и гомогенизации каучуковых компонентов степень заполнения смесительной камеры, по меньшей мере в определенных зонах смешения, является меньшей чем 1. Для надлежащего введения компонентов, и в особенности базового каучука, в смесительную камеру используют устройства принудительной подачи, такие как объемные насосы (например, шестеренчатые насосы). Для обеспечения точного дозирования различных компонентов может быть желательным добавление компонентов в зоне смешения, где степень заполнения равна 1, расположенной между двумя зонами смешения, имеющими степень заполнения ниже чем 1.United States Patent US 5,626,420 discloses a method and apparatus for continuous mixing in which the base elastomer (s) and other components are continuously metered and introduced into a mixing chamber formed of a stator and a rotor rotating in such, preferably in a single screw extruder . The introduced components move forward inside the mixing chamber along the punching and mixing zones. To improve the dispersion and homogenization of the rubber components, the degree of filling of the mixing chamber, at least in certain mixing zones, is less than 1. For proper introduction of the components, and especially the base rubber, forced delivery devices such as positive displacement pumps are used in the mixing chamber (e.g. gear pumps). To ensure accurate dosing of the various components, it may be desirable to add components in the mixing zone, where the degree of filling is 1, located between two mixing zones having a degree of filling lower than 1.
Патент Соединенных Штатов US 6,726,352 представляет способ обработки каучуковой смеси или компаунда для изготовления шин, включающий стадии определения допустимых отклонений относительно контрольных значений параметров процесса, регистрирования значений параметров процесса, сравнения зарегистрированных значений параметров процесса с контрольными значениями и допустимыми отклонениями, оценки качества обработки полученного полуфабриката в зависимости от соответствия или несоответствия зарегистрированных значений контрольным значениям и допустимым отклонениям, квалификации полученного полуфабриката на основе оценки качества обработки и принятия решения о последующих стадиях обработки полученного полуфабриката в зависимости от квалификации полученного полуфабриката. Обработка включает по меньшей мере один цикл смешения и цикл экструзии для получения полуфабриката в качестве продукта. Указанный цикл смешения преимущественно проводят по меньшей мере в одном смесителе, включающем пару роторов, которые действуют тангенциально друг относительно друга, или же с взаимопроникновением, например, так, как смесители Banbury® или Intermix®. Циклы контролируются параметрами процесса, регистрируемыми во время исполнения циклов.United States Patent US 6,726,352 discloses a method for processing a rubber mixture or compound for making tires, comprising the steps of determining allowable deviations from the control values of the process parameters, registering the values of the process parameters, comparing the recorded values of the process parameters with the control values and allowable deviations, evaluating the processing quality of the obtained semi-finished product depending on the compliance or non-compliance of the recorded values with the control value pits and tolerances, the resulting semi-finished product qualification based on an assessment of quality of treatment and the decision on the next stage of processing the obtained semifinished product, depending on the qualifications of the resulting semi-finished product. The treatment includes at least one mixing cycle and an extrusion cycle to obtain a semi-finished product as a product. The specified mixing cycle is preferably carried out in at least one mixer, comprising a pair of rotors that act tangentially relative to each other, or with interpenetration, for example, such as Banbury ® or Intermix ® mixers. Cycles are controlled by process parameters recorded during the execution of cycles.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
С точки зрения Заявителя, одним из наиболее важных аспектов в получении эластомерных компаундов с помощью смесительных устройств непрерывного действия, например экструдеров, является система подачи всех компонентов эластомерных компаундов в смесительные устройства непрерывного действия. Фактически, указанные компоненты должны быть обработаны (например, гранулированы, таблетированы, измельчены и т.д.) и точно дозированы для подачи в смесительные устройства непрерывного действия. Из этих соображений должна быть предусмотрена сложная система подачи, которая обусловливает увеличение общей продолжительности производственного процесса, а также повышение производственных издержек.From the Applicant’s point of view, one of the most important aspects in obtaining elastomeric compounds using continuous mixing devices, such as extruders, is the system for supplying all components of elastomeric compounds to continuous mixing devices. In fact, these components must be processed (for example, granular, pelletized, ground, etc.) and accurately metered to be fed into continuous mixing devices. From these considerations, a complex supply system should be provided, which leads to an increase in the overall duration of the production process, as well as an increase in production costs.
С другой стороны, Заявитель отмечал, что диспергирование компонентов, которые обычно добавляют в эластомерные компаунды, в особенности диспергирование упрочняющих наполнителей с использованием смесительных устройств периодического действия, может быть неудовлетворительным.On the other hand, the Applicant has noted that dispersion of components that are usually added to elastomeric compounds, in particular dispersion of reinforcing fillers using batch mixing devices, may be unsatisfactory.
Однако увеличение числа стадий смешения в смесительных устройствах периодического действия, чтобы улучшить диспергирование компонентов в эластомерных компаундах, в общем может обусловливать многочисленные недостатки, например, такие, как повреждения эластомерного(-ных) полимера(-ров), ухудшение механических свойств эластомерных компаундов, преждевременное сшивание (явление «скорчинга») эластомерных компаундов.However, an increase in the number of mixing stages in batch mixing devices in order to improve the dispersion of components in elastomeric compounds can generally result in numerous disadvantages, for example, damage to the elastomeric polymer (s), deterioration of the mechanical properties of elastomeric compounds, premature stitching (the phenomenon of "scorching") of elastomeric compounds.
Заявитель столкнулся с проблемой создания более эффективного способа получения эластомерных компаундов, который сокращает число стадий смешения, каковым эластомерные компаунды обычно подвергаются, когда процесс проводят с использованием смесительных устройств периодического действия, а также сокращения или даже устранения препятствий, которые могут возникать, когда процесс проводят с использованием смесительных устройств непрерывного действия.The applicant has faced the problem of creating a more efficient method for producing elastomeric compounds, which reduces the number of mixing stages, which elastomeric compounds are usually subjected to when the process is carried out using batch mixing devices, as well as reducing or even eliminating obstacles that may arise when the process is carried out with using continuous mixing devices.
В частности, Заявитель столкнулся с проблемой создания способа получения эластомерного компаунда, в котором может быть достигнуто улучшенное диспергирование указанных компонентов, в особенности упрочняющих наполнителей, без негативного влияния на механические свойства (как статические, так и динамические) полученного эластомерного компаунда.In particular, the Applicant faced the problem of creating a method for producing an elastomeric compound in which improved dispersion of these components, in particular reinforcing fillers, can be achieved without adversely affecting the mechanical properties (both static and dynamic) of the obtained elastomeric compound.
Теперь же Заявитель неожиданно обнаружил, что вышеописанные свойства могут быть получены при производстве эластомерного компаунда по меньшей мере в одной стадии смешения, проводимой по меньшей мере в одном смесительном устройстве периодического действия, и по меньшей мере в одной стадии смешения, проводимой по меньшей мере в одном смесительном устройстве непрерывного действия.Now, the Applicant has unexpectedly discovered that the above properties can be obtained by producing an elastomeric compound in at least one mixing stage, carried out in at least one batch mixing device, and in at least one mixing stage, carried out in at least one continuous mixing device.
Более того, Заявитель нашел, что указанный способ позволяет сократить продолжительность смешения, тем самым повышая производительность и снижая производственные издержки.Moreover, the Applicant has found that this method allows to reduce the mixing time, thereby increasing productivity and lowering production costs.
Для целей настоящего описания и нижеследующих пунктов формулы изобретения термин «смесительное устройство периодического действия» означает смесительное устройство, в которое компоненты эластомерного компаунда подают периодически в предварительно заданных количествах (партиями) и смешивают в течение предварительно заданного времени так, чтобы получить эластомерный компаунд. В конце стадии смешения полученный эластомерный компаунд полностью выгружают из смесительного устройства.For the purposes of the present description and the following claims, the term “batch mixing device” means a mixing device into which the components of an elastomeric compound are fed periodically in predetermined quantities (in batches) and mixed for a predetermined time so as to obtain an elastomeric compound. At the end of the mixing step, the resulting elastomeric compound is completely discharged from the mixing device.
Для целей настоящего описания и нижеследующих пунктов формулы изобретения термин «смесительное устройство непрерывного действия» означает смесительное устройство, в которое компоненты эластомерного компаунда подают непрерывно (за исключением возможной остановки смесительного устройства для технического обслуживания или для смены состава эластомерного компаунда) и из которого эластомерный компаунд выводят непрерывным потоком, в отличие от периодической загрузки/выгрузки смесительного устройства периодического действия.For the purposes of the present description and the following claims, the term “continuous mixing device” means a mixing device to which the components of the elastomeric compound are fed continuously (except for the possible stop of the mixing device for maintenance or to change the composition of the elastomeric compound) and from which the elastomeric compound is withdrawn continuous flow, in contrast to the periodic loading / unloading of a batch mixing device.
Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к способу получения эластомерного компаунда, включающему:According to a first aspect, the present invention relates to a method for producing an elastomeric compound, comprising:
- подачу по меньшей мере одного эластомерного полимера и по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя в смесительное устройство, включающее по меньшей мере одно смесительное устройство периодического действия;- supply of at least one elastomeric polymer and at least one reinforcing filler in a mixing device comprising at least one batch mixing device;
- смешение и диспергирование в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве указанного по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя в указанном по меньшей мере одном эластомерном полимере так, чтобы получить первый эластомерный компаунд;- mixing and dispersing in said at least one mixing device of said at least one reinforcing filler in said at least one elastomeric polymer so as to obtain a first elastomeric compound;
- выгрузку указанного первого эластомерного компаунда из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства;- unloading the specified first elastomeric compound from the specified at least one mixing device;
- подачу указанного первого эластомерного компаунда по меньшей мере в одно смесительное устройство непрерывного действия, причем указанное смесительное устройство включает по меньшей мере два вращающихся шнека;- feeding said first elastomeric compound into at least one continuous mixing device, said mixing device comprising at least two rotating screws;
- смешение указанного первого эластомерного компаунда в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве непрерывного действия так, чтобы получить второй эластомерный компаунд;- mixing said first elastomeric compound in said at least one continuous mixing device so as to obtain a second elastomeric compound;
- выведение указанного второго эластомерного компаунда из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства непрерывного действия.- the removal of the specified second elastomeric compound from the specified at least one continuous mixing device.
Заявитель нашел, что указанный второй эластомерный компаунд показывает значительно улучшенное диспергирование указанного по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя относительно указанного первого эластомерного компаунда, наряду с отсутствием какого-нибудь ухудшения или даже с улучшением механических свойств (как статических, так и динамических).Applicant has found that said second elastomeric compound shows a significantly improved dispersion of said at least one reinforcing filler relative to said first elastomeric compound, along with the absence of any deterioration or even improvement in mechanical properties (both static and dynamic).
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления указанный способ может быть исполнен в непрерывном или периодическом режиме.According to another preferred embodiment, said method may be executed in continuous or batch mode.
Когда указанный способ проводят в непрерывном режиме, первый эластомерный компаунд непосредственно подают в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия без промежуточного хранения.When this method is carried out in continuous mode, the first elastomeric compound is directly fed into said at least one continuous mixing device without intermediate storage.
Когда указанный способ проводят в периодическом режиме, указанный первый эластомерный компаунд подают в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия после хранения.When said method is carried out in batch mode, said first elastomeric compound is fed into said at least one continuous mixing device after storage.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение относится к установке для получения эластомерного компаунда, включающей:According to a further aspect, the present invention relates to an apparatus for producing an elastomeric compound, comprising:
- по меньшей мере одно смесительное устройство, включающее по меньшей мере одно смесительное устройство периодического действия, причем указанное смесительное устройство приспособлено для получения первого эластомерного компаунда;at least one mixing device comprising at least one batch mixing device, said mixing device being adapted to produce a first elastomeric compound;
- по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия, причем указанное смесительное устройство непрерывного действия включает по меньшей мере два вращающихся шнека, причем указанное смесительное устройство непрерывного действия приспособлено для принятия указанного первого эластомерного компаунда и для получения второго эластомерного компаунда.at least one continuous mixing device, said continuous mixing device comprising at least two rotary screws, said continuous mixing device adapted to receive said first elastomeric compound and to obtain a second elastomeric compound.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение относится к способу изготовления шины, включающему:According to a further aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a tire, comprising:
- изготовление собранной, но не вулканизированной шины, включающей множество конструкционных элементов, причем указанные конструкционные элементы включают пригодный к сшиванию эластомерный компаунд;- the manufacture of assembled, but not vulcanized tires, including many structural elements, and these structural elements include suitable for stitching elastomeric compound;
- подвергание собранной, но не вулканизированной шины формованию и сшиванию для получения готовой шины;- subjecting the assembled but not vulcanized tire to molding and stitching to form a finished tire;
в котором по меньшей мере один из указанных конструкционных элементов включает указанный второй эластомерный компаунд, причем указанный второй эластомерный компаунд получают способом согласно первому аспекту настоящего изобретения.in which at least one of these structural elements includes the specified second elastomeric compound, and the specified second elastomeric compound is obtained by the method according to the first aspect of the present invention.
Настоящее изобретение, по меньшей мере в одном из вышеупомянутых аспектов, может демонстрировать одну или более предпочтительных характеристик, раскрытых далее.The present invention, in at least one of the aforementioned aspects, may exhibit one or more of the preferred features disclosed below.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления указанное смесительное устройство периодического действия выбирают из внутренних смесителей, смесителей открытого типа. В особенности предпочтительны внутренние смесители.According to one preferred embodiment, said batch mixer is selected from internal mixers, open type mixers. Particularly preferred are internal mixers.
Обычно указанное смесительное устройство периодического действия включает пару роторов, которые действуют тангенциально относительно друг друга или являются взаимопроникающими.Typically, said batch mixing device includes a pair of rotors that act tangentially relative to each other or are interpenetrating.
Обычно указанное смесительное устройство периодического действия включает смесительную камеру, содержащую внутри пару роторов, вращающихся в противоположных направлениях так, чтобы смешивать компоненты, вводимые в смесительную камеру из верхней части таковой.Typically, said batch mixing device includes a mixing chamber containing a pair of rotors inside which rotate in opposite directions so as to mix the components introduced into the mixing chamber from the top thereof.
Для этой цели указанное смесительное устройство периодического действия обычно оснащено пневматическим или гидравлическим цилиндром, размещенным в верхней части смесительной камеры, и плунжером, способным перемещаться вверх для открывания смесительной камеры, тем самым обеспечивая возможность введения компонентов через специальные загрузочные воронки, и вниз так, чтобы создавать давление на обрабатываемый роторами материал, и расположенным над таковыми.For this purpose, said batch mixing device is usually equipped with a pneumatic or hydraulic cylinder located in the upper part of the mixing chamber, and a plunger that can move up to open the mixing chamber, thereby allowing components to be introduced through special loading funnels and down to create pressure on the material processed by the rotors, and located above those.
Гидравлическая система, размещенная в донной части смесительной камеры, позволяет выгружать эластомерный компаунд в конце смесительного цикла путем открывания подходящего выпускного канала.A hydraulic system located in the bottom of the mixing chamber allows the elastomeric compound to be discharged at the end of the mixing cycle by opening a suitable outlet channel.
Конкретными примерами внутренних смесителей, которые могут быть преимущественно использованы согласно настоящему изобретению, являются таковые, известные под торговым наименованием Banbury® (Бенбери) или Intermix® (Интермикс), в зависимости от того, действуют ли роторы тангенциально относительно друг друга или являются взаимопроникающими. В особенности предпочтителен смеситель Banbury®.Specific examples of internal mixers, which can be advantageously used according to the present invention are those known under the trade name Banbury ® (Banbury) or Intermix ® (Intermiks), depending on whether the rotors operate tangentially relative to each other or are interpenetrating. A Banbury ® mixer is particularly preferred.
Конкретными примерами смесителей открытого типа, которые могут быть преимущественно применены согласно настоящему изобретению, являются: смеситель открытого типа с бегунами, смеситель с Z-образными лопатками. В особенности предпочтителен смеситель открытого типа с бегунами.Specific examples of open-type mixers, which can be advantageously used according to the present invention, are: open-type mixer with runners, mixer with Z-shaped blades. An open-type mixer with runners is particularly preferred.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления смешение в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве периодического действия может быть проведено при скорости вращения ротора от около 20 об/мин до около 60 об/мин, предпочтительно от около 30 об/мин до около 50 об/мин.According to one preferred embodiment, mixing in said at least one batch mixing device can be carried out at a rotor speed of from about 20 rpm to about 60 rpm, preferably from about 30 rpm to about 50 rpm.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления смешение в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве периодического действия может быть проведено с использованием коэффициента заполнения смесительной камеры (коэффициент заполнения представляет собой часть общего свободного объема смесительной камеры, занятый смешиваемым материалом) не выше чем около 80%, предпочтительно от около 55% до около 70%. Если выбирают слишком высокий коэффициент заполнения, отсутствие свободного объема препятствует перемещению материала и взаимному смешению, и надлежащее смешение становится невозможным. Подобным образом, если выбирают лишь очень маленький коэффициент заполнения, то затруднительно обеспечить надлежащее смешение с высокими сдвиговыми нагрузками и должную гомогенизацию материала в смесительной камере.According to a further preferred embodiment, the mixing in said at least one batch mixing device can be carried out using a filling factor of the mixing chamber (the filling coefficient is a part of the total free volume of the mixing chamber occupied by the mixed material) not higher than about 80%, preferably from about 55% to about 70%. If too high a fill factor is chosen, the lack of free volume impedes material movement and mutual mixing, and proper mixing becomes impossible. Similarly, if only a very small fill factor is selected, it is difficult to ensure proper mixing with high shear loads and proper homogenization of the material in the mixing chamber.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия имеет по меньшей мере два однонаправленно вращающихся шнека.According to one preferred embodiment, said at least one continuous mixing device has at least two unidirectionally rotating screws.
Указанные вращающиеся шнеки могут включать смесительные элементы с высокой сдвиговой нагрузкой, такие как пластикаторы; элементы, которые способны перераспределять материалы, такие как зубчатые элементы, шестерни или штифты; ограничители потока, такие как блистеры, регулируемые или фиксированные дроссельные приспособления, или шнековые витки с малой глубиной витка. Эти элементы могут быть скомпонованы на двух или более валах, которые вращаются вокруг своих осей в одном и том же направлении (однонаправленно) или в противоположных направлениях (противонаправленно) относительно друг друга. Валы шнеков могут быть параллельными, сходящимися или расходящимися. Скорости вращения указанных валов могут быть одинаковыми или различающимися. Валы шнеков могут быть разнесены на различные расстояния друг от друга так, чтобы обеспечивать совокупности элементов на каждом валу возможность находиться в зацеплении в разной степени или вообще не быть в зацеплении. Выбор ориентации каждого из смесительных элементов (включая то обстоятельство, будут ли элементы с левым ходом или с правым ходом) делают, основываясь на степени обратной реакции и/или градиенте давления и температурной/сдвиговой истории, требуемой вдоль длины экструдера. Некоторые вариации конструкции пластикаторов включают однокамерные, двух- или многозаходные компоновки. Также может варьировать число зубьев на шестерне или зубчатом смесителе.Said rotating screws may include high shear mixing elements, such as plasticizers; elements that are capable of redistributing materials, such as gear elements, gears or pins; flow restrictors, such as blisters, adjustable or fixed throttles, or screw turns with a shallow depth of turn. These elements can be arranged on two or more shafts that rotate around their axes in the same direction (unidirectional) or in opposite directions (antidirectional) relative to each other. Screw shafts can be parallel, converging or diverging. The rotational speeds of these shafts may be the same or different. The shafts of the screws can be spaced at different distances from each other so as to provide the totality of the elements on each shaft the ability to be in meshing to different degrees or not to be engaged at all. The orientation of each of the mixing elements (including whether the elements are left-handed or right-handed) is selected based on the degree of back reaction and / or pressure gradient and temperature / shear history required along the length of the extruder. Some variations in the design of plasticizers include single-chamber, two- or multi-start arrangements. The number of teeth on the gear or gear mixer may also vary.
Предпочтительно указанные по меньшей мере два однонаправленных шнека находятся, по меньшей мере частично, в зацеплении. Более предпочтительно указанные по меньшей мере два однонаправленных шнека находятся по существу в полном зацеплении.Preferably, said at least two unidirectional screws are at least partially engaged. More preferably, said at least two unidirectional screws are substantially fully engaged.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления указанное смесительное устройство непрерывного действия представляет собой смесительный экструдер.According to a further preferred embodiment, said continuous mixing device is a mixing extruder.
Предпочтительно указанный смесительный экструдер включает:Preferably, said mixing extruder comprises:
- корпус, причем указанный корпус включает по меньшей мере одно впускное отверстие и выпускное отверстие;- a housing, said housing comprising at least one inlet and an outlet;
- по меньшей мере два шнека, смонтированных с возможностью вращения в указанном корпусе.- at least two screws mounted rotatably in said housing.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления указанный смесительный экструдер может быть выбран, например, из: двухшнековых экструдеров с однонаправленным вращением; многошнековых экструдеров с однонаправленным вращением, включающих более чем два шнека, например, таких, как кольцевые экструдеры; валково-планетарных экструдеров. В особенности предпочтительны двухшнековые экструдеры с однонаправленным вращением или кольцевые экструдеры. Кольцевые экструдеры являются еще более предпочтительными.According to a further preferred embodiment, said mixing extruder may be selected, for example, from: twin-screw extruders with unidirectional rotation; unidirectional multi-screw extruders, including more than two screws, such as, for example, ring extruders; roll planetary extruders. Unidirectional twin screw extruders or ring extruders are particularly preferred. Ring extruders are even more preferred.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления указанный по меньшей мере один смесительный экструдер представляет собой самоочищающийся многошнековый экструдер с взаимозацепляющимися однонаправленными шнеками.According to a further preferred embodiment, said at least one mixing extruder is a self-cleaning multi-screw extruder with interlocking unidirectional screws.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления указанный по меньшей мере один смесительный экструдер представляет собой самоочищающийся двухшнековый экструдер с взаимозацепляющимися однонаправленными шнеками.According to a further preferred embodiment, said at least one mixing extruder is a self-cleaning twin screw extruder with interlocking unidirectional screws.
Обычно самоочищающиеся многошнековые или двухшнековые экструдеры с взаимозацепляющимися однонаправленными шнеками включают смесительные элементы одного вращающегося шнека, которые находятся по существу в полном зацеплении со смесительными элементами соседнего вращающегося шнека, тем самым обеспечивая возможность самоочистки экструдера.Typically, self-cleaning multi-screw or twin-screw extruders with intermeshing unidirectional screws include mixing elements of a single rotating screw, which are substantially fully engaged with the mixing elements of an adjacent rotating screw, thereby allowing self-cleaning of the extruder.
Применение указанного многошнекового или двухшнекового экструдера с однонаправленными шнеками, находящимися по существу в полном зацеплении, может обеспечить возможность достижения очень хорошего диспергирования компонентов, в частности упрочняющих наполнителей, во вторых эластомерных компаундах.The use of the specified multi-screw or twin-screw extruder with unidirectional screws, which are essentially fully engaged, can provide the ability to achieve very good dispersion of the components, in particular reinforcing fillers, in the second elastomeric compounds.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления смешение в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве непрерывного действия может быть проведено со скоростью вращения шнеков от около 10 об/мин до около 600 об/мин, предпочтительно от около 40 об/мин до около 400 об/мин.According to one preferred embodiment, mixing in said at least one continuous mixing device can be carried out at screw speeds of from about 10 rpm to about 600 rpm, preferably from about 40 rpm to about 400 rpm.
Следует отметить, что указанная скорость вращения шнеков может позволить достижение очень хорошего диспергирования компонентов, в особенности упрочняющих наполнителей, во втором эластомерном компаунде, а также избежать преждевременного сшивания (явления «скорчинга») второго эластомерного компаунда, которое может происходить, если используют слишком высокую скорость вращения шнеков.It should be noted that the indicated screw rotation speed can allow achieving very good dispersion of the components, especially reinforcing fillers, in the second elastomeric compound, as well as avoiding premature crosslinking (the phenomenon of “scorching”) of the second elastomeric compound, which can occur if using too high a speed screw rotation.
Согласно дополнительному варианту осуществления способ согласно настоящему изобретению может включать охлаждение указанного первого эластомерного компаунда перед подачей его в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия. Предпочтительно указанный первый эластомерный компаунд может быть охлажден до температуры от около 15°С до около 40°С, более предпочтительно от около 20°С до около 25°С.According to a further embodiment, the method according to the present invention may include cooling said first elastomeric compound before feeding it to said at least one continuous mixing device. Preferably, said first elastomeric compound can be cooled to a temperature of from about 15 ° C to about 40 ° C, more preferably from about 20 ° C to about 25 ° C.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное смесительное устройство включает по меньшей мере один транспортирующий экструдер.According to a further embodiment, said mixing device comprises at least one conveying extruder.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления указанный первый эластомерный компаунд подают в указанный по меньшей мере один транспортирующий экструдер перед подачей такового в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия.According to one preferred embodiment, said first elastomeric compound is fed into said at least one conveying extruder before being fed into said at least one continuous mixing device.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления указанный по меньшей мере один транспортирующий экструдер включает:According to one preferred embodiment, said at least one conveying extruder comprises:
- корпус, причем указанный корпус включает по меньшей мере одно впускное отверстие и выпускное отверстие;- a housing, said housing comprising at least one inlet and an outlet;
- по меньшей мере один транспортирующий элемент, смонтированный с возможностью вращения в указанном корпусе.- at least one transporting element mounted for rotation in the specified housing.
Для целей настоящего описания и нижеследующих пунктов формулы изобретения термин «транспортирующий элемент» означает элемент, который по существу не выполняет смесительное действие, но производит только транспортирование эластомерного компаунда по длине экструдера. Типичные транспортирующие элементы могут быть выбраны, например, из элементов, которые главным образом обеспечивают осевое перемещение материала, такие как спиральные шнеки.For the purposes of the present description and the following claims, the term “conveying element” means an element that essentially does not perform a mixing action, but only carries the elastomeric compound along the length of the extruder. Typical conveying elements can be selected, for example, from elements that mainly provide axial movement of the material, such as spiral screws.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления транспортирование в указанном по меньшей мере одном транспортирующем экструдере может быть проведено при скорости вращения транспортирующего элемента от около 10 об/мин до около 60 об/мин, предпочтительно от около 20 об/мин до около 35 об/мин.According to a further preferred embodiment, transportation in said at least one conveying extruder can be carried out at a rotational speed of the conveying element from about 10 rpm to about 60 rpm, preferably from about 20 rpm to about 35 rpm.
Подача в указанный по меньшей мере один транспортирующий экструдер может обеспечить возможность контроля скорости подачи указанного первого эластомерного компаунда в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия.Feeding to said at least one conveying extruder may provide the ability to control the feed rate of said first elastomeric compound to said at least one continuous mixing device.
Предпочтительно указанный по меньшей мере один транспортирующий экструдер выбирают из экструдеров с одним спиральным шнеком, разгрузочных экструдеров, имеющих два спиральных шнека, вращающихся в противоположных направлениях.Preferably, said at least one conveying extruder is selected from extruders with one spiral screw, discharge extruders having two spiral screws rotating in opposite directions.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное смесительное устройство включает по меньшей мере один смеситель открытого типа.According to a further embodiment, said mixing device comprises at least one open type mixer.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное смесительное устройство включает по меньшей мере один внутренний смеситель и по меньшей мере один смеситель открытого типа, причем указанный смеситель открытого типа предпочтительно размещен ниже по потоку относительно указанного по меньшей мере одного внутреннего смесителя.According to a further embodiment, said mixing device includes at least one internal mixer and at least one open type mixer, said open type mixer being preferably arranged downstream of said at least one internal mixer.
Согласно дополнительному варианту осуществления способ согласно настоящему изобретению может включать подачу указанного второго эластомерного компаунда по меньшей мере в одно дополнительное смесительное устройство периодического действия. Указанное по меньшей мере одно дополнительное смесительное устройство периодического действия может быть выбрано из таковых, представленных выше.According to a further embodiment, the method of the present invention may comprise supplying said second elastomeric compound to at least one additional batch mixing device. The specified at least one additional mixing device of periodic action can be selected from those presented above.
Согласно дополнительному варианту осуществления способ согласно настоящему изобретению может включать подачу указанного второго эластомерного компаунда по меньшей мере в одно дополнительное смесительное устройство непрерывного действия. Указанное по меньшей мере одно дополнительное смесительное устройство непрерывного действия может быть выбрано из таковых, представленных выше.According to a further embodiment, the method according to the present invention may include supplying said second elastomeric compound to at least one additional continuous mixing device. The specified at least one additional continuous mixing device may be selected from those presented above.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия может быть размещено выше по потоку относительно устройства для изготовления полуфабриката с использованием указанного второго эластомерного компаунда.According to a further embodiment, said at least one continuous mixing device may be placed upstream of the semifinished product manufacturing apparatus using said second elastomeric compound.
Устройство для изготовления полуфабриката может быть выбрано из таковых, известных в технологии, например, таких, как устройства для каландрования, экструдеры.A device for manufacturing a semi-finished product can be selected from those known in the technology, for example, such as calendaring devices, extruders.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия может быть оборудовано валковой головкой. В этом случае полуфабрикат получается непосредственно из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства непрерывного действия.According to a further embodiment, said at least one continuous mixing device may be equipped with a roll head. In this case, the semi-finished product is obtained directly from the specified at least one continuous mixing device.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия может быть оборудовано экструзионной головкой. В этом случае полуфабрикат получается непосредственно из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства непрерывного действия.According to a further embodiment, said at least one continuous mixing device may be equipped with an extrusion head. In this case, the semi-finished product is obtained directly from the specified at least one continuous mixing device.
Указанный полуфабрикат может представлять собой, например, один из конструкционных элементов шины, например, таких, как: слой каркаса, брекерный пояс, блок-прокладка борта шины, боковина, протекторный браслет, герметизирующий слой бескамерной шины, подкладка, антиабразивный слой. Согласно известным в технологии способам указанные конструкционные элементы могут быть впоследствии собраны с использованием подходящего производственного оборудования для получения готовой шины.The specified semi-finished product can be, for example, one of the structural elements of the tire, for example, such as: carcass ply, belt, block bead strip, sidewall, tread band, sealing layer of a tubeless tire, lining, anti-abrasive layer. According to methods known in the technology, these structural elements can subsequently be assembled using suitable production equipment to produce a finished tire.
С другой стороны, в технологии известны альтернативные способы изготовления шины без применения полуфабрикатов.On the other hand, alternative methods for manufacturing a tire without using semi-finished products are known in the art.
В этом отношении, в случае конструкционных элементов шины, по существу составленных эластомерным компаундом, например, таких, как блок-прокладка борта шины, боковина, протекторный браслет, герметизирующий слой бескамерной шины, подкладка, антиабразивный слой, на сборочный стенд, несущий изготавливаемую шину, укладывают сплошной удлиненный лентообразный элемент, причем указанный сплошной удлиненный лентообразный элемент располагают так, чтобы сформировать множество последовательных витков от стороны к стороне и/или внакладку, для получения шины в конечной конфигурации таковой. Альтернативно, в случае конструкционных элементов шины, по существу составленных эластомерным компаундом и по меньшей мере одним нитевидным упрочняющим элементом, например, таких, как слой каркаса, брекерный пояс, указанный сплошной удлиненный лентообразный элемент связан по меньшей мере с одним нитевидным упрочняющим элементом, чтобы получить полуфабрикаты в форме обрезиненной проволоки или лентообразного элемента, включающего по меньшей мере один нитевидный упрочняющий элемент, который далее укладывают на сборочный стенд, несущий изготавливаемую шину, от стороны к стороне и/или внакладку, для получения шины в конечной конфигурации таковой. Указанный стенд может представлять собой жесткий стенд или может иметь тороидальную форму. Способы этого типа могут быть раскрыты, например, в Европейских Патентных Заявках ЕР 928 680 или ЕР 928 702 или в Международной Патентной Заявке WO 01/36185.In this regard, in the case of structural elements of a tire essentially constituted by an elastomeric compound, for example, such as a tire bead blocking block, a sidewall, a tread band, a sealing layer of a tubeless tire, a lining, an anti-abrasive layer, on an assembly stand supporting the tire being manufactured, stacking a continuous elongated ribbon-like element, wherein said continuous elongated ribbon-like element is arranged so as to form a plurality of consecutive turns from side to side and / or an overlay for the floor bus in the final configuration. Alternatively, in the case of structural members of a tire substantially constituted by an elastomeric compound and at least one filamentary reinforcing element, for example, such as a carcass ply, a belt, said continuous elongated ribbon-like element is associated with at least one filamentary reinforcing element to obtain semi-finished products in the form of a rubberized wire or ribbon-like element, comprising at least one filamentary reinforcing element, which is then laid on an assembly stand, bearing manufactured tire, from side to side and / or overlay, to obtain a tire in the final configuration thereof. The specified stand may be a rigid stand or may have a toroidal shape. Methods of this type can be disclosed, for example, in European Patent Applications EP 928 680 or EP 928 702 or in International Patent Application WO 01/36185.
Указанный сборочный стенд может быть выбран, например, из следующих устройств:The specified assembly stand can be selected, for example, from the following devices:
- сборочного барабана, имеющего по существу цилиндрическую форму, поддерживающего по меньшей мере один слой каркаса;- an assembly drum having a substantially cylindrical shape supporting at least one layer of the carcass;
- формовочного барабана, имеющего по существу тороидальную конфигурацию, причем указанный формовочный барабан предпочтительно поддерживает по меньшей мере один слой каркаса по меньшей мере с одним брекерным поясом, собранным с таковым;- a molding drum having a substantially toroidal configuration, wherein said molding drum preferably supports at least one layer of the carcass with at least one belt belt assembled with it;
- вспомогательного барабана, имеющего по существу цилиндрическую конфигурацию, причем указанный вспомогательный барабан предпочтительно поддерживает по меньшей мере один брекерный пояс;- an auxiliary drum having a substantially cylindrical configuration, wherein said auxiliary drum preferably supports at least one belt belt;
- жесткого стенда, предпочтительно сформированного так, чтобы по существу соответствовать внутренней поверхности сформированной готовой шины.- a rigid stand, preferably formed so as to substantially correspond to the inner surface of the formed finished tire.
Согласно дополнительному варианту осуществления указанное по меньшей мере одно смесительное устройство непрерывного действия может формировать указанный второй эластомерный компаунд в виде сплошного удлиненного лентообразного элемента, который далее укладывают на сборочный стенд, как описано выше, причем указанное смесительное устройство непрерывного действия предпочтительно оборудовано валковой головкой или экструзионной головкой. Альтернативно указанный сплошной удлиненный лентообразный элемент может быть связан по меньшей мере с одним упрочняющим нитевидным армирующим элементом.According to a further embodiment, said at least one continuous mixing device may form said second elastomeric compound in the form of a continuous elongated ribbon-like element, which is then laid on an assembly stand, as described above, wherein said continuous mixing device is preferably equipped with a roll head or extrusion head . Alternatively, said continuous elongated ribbon-like element may be associated with at least one reinforcing threadlike reinforcing element.
Указанный сплошной удлиненный лентообразный элемент, включающий указанный второй эластомерный компаунд, может иметь уплощенное поперечное сечение, например, такое, как прямоугольное, эллиптическое, или двояковыпуклую, или клиновидную форму. Размеры поперечного сечения указанного сплошного удлиненного лентообразного элемента являются значительно меньшими, чем размеры поперечного сечения изготавливаемого конструкционного элемента. В качестве примера, сплошной удлиненный лентообразный элемент может иметь ширину, показательно варьирующую от около 3 мм до около 15 мм, и толщину, показательно варьирующую от около 0,5 мм до около 1,2 мм.The specified continuous elongated ribbon-like element, including the specified second elastomeric compound, may have a flattened cross section, for example, such as a rectangular, elliptical, or biconvex, or wedge-shaped. The cross-sectional dimensions of the specified continuous elongated ribbon-like element are significantly smaller than the cross-sectional dimensions of the manufactured structural element. By way of example, a continuous elongated ribbon-like element may have a width indicatively varying from about 3 mm to about 15 mm, and a thickness indicatively varying from about 0.5 mm to about 1.2 mm.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления все компоненты эластомерного компаунда могут быть поданы в указанное по меньшей мере одно смесительное устройство.According to one preferred embodiment, all components of the elastomeric compound can be fed into said at least one mixing device.
В частности, кроме указанного по меньшей мере одного эластомерного полимера и указанного по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя, в эластомерный компаунд может быть добавлен по меньшей мере один из следующих компонентов:In particular, in addition to the at least one elastomeric polymer and the at least one reinforcing filler, at least one of the following components can be added to the elastomeric compound:
- вулканизирующие реагенты, например, такие, как сера, или молекулы, содержащие серу (доноры серы), или смеси таковых;- vulcanizing agents, for example, such as sulfur, or molecules containing sulfur (sulfur donors), or mixtures thereof;
- активаторы, например, такие как соединения цинка, и в частности ZnO, ZnCO3, цинковые соли насыщенных или ненасыщенных алифатических кислот, содержащих от 8 до 18 атомов углерода, например, такие, как стеарат цинка, которые предпочтительно образуются in situ в эластомерном компаунде из оксида цинка (ZnO) и алифатической кислоты, и также BiO, PbO, Pb3O4, PbO2, или смеси таковых;activators, for example, such as zinc compounds, and in particular ZnO, ZnCO 3 , zinc salts of saturated or unsaturated aliphatic acids containing from 8 to 18 carbon atoms, for example, such as zinc stearate, which are preferably formed in situ in an elastomeric compound from zinc oxide (ZnO) and aliphatic acid, and also BiO, PbO, Pb 3 O 4 , PbO 2 , or a mixture thereof;
- ускорители, например, такие, как дитиокарбаматы, гуанидин, тиомочевина, тиазолы, сульфенамиды, тиурамы, амины, ксантаты или смеси таковых;- accelerators, for example, such as dithiocarbamates, guanidine, thiourea, thiazoles, sulfenamides, thiurams, amines, xanthates or mixtures thereof;
- добавки, выбранные на основе конкретного применения, для которого предназначена композиция, например, такие, как антиоксиданты, противостарительные средства, пластификаторы (например, пластифицирующие масла), адгезивы, антиозонанты, модифицирующие полимеры или смеси таковых.- additives selected based on the particular application for which the composition is intended, for example, such as antioxidants, anti-aging agents, plasticizers (e.g. plasticizing oils), adhesives, antiozonants, modifying polymers or mixtures thereof.
Вышеуказанный список компонентов приведен только для иллюстрации некоторых примеров наиболее употребительных компонентов, обычно используемых в эластомерных компаундах, в особенности в эластомерном компаунде для изготовления шин, и не должен толковаться как ограничение области настоящего изобретения.The above list of components is provided only to illustrate some examples of the most commonly used components commonly used in elastomeric compounds, in particular in an elastomeric compound for the manufacture of tires, and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
Когда все компоненты эластомерного компаунда подают в смесительное устройство периодического действия, например внутренний смеситель, такой как смеситель Banbury®, смешение может быть предпочтительно проведено по меньшей мере в двух различных стадиях, причем первая стадия представляет собой непродуктивную стадию, в которой все компоненты, за исключением таких, которые могут стимулировать сшивание (например, серы и ускорителей), подают в указанное смесительное устройство периодического действия, причем вторая стадия представляет собой продуктивную стадию, в которой эластомерный компаунд, полученный из указанной первой стадии, а также компоненты, способные стимулировать сшивание, подают в указанное смесительное устройство периодического действия. Полученный таким образом эластомерный компаунд, то есть первый эластомерный компаунд, затем подают в смесительное устройство непрерывного действия, например экструдер, чтобы получить второй эластомерный компаунд.When all components of the elastomeric compound are fed into a batch mixer, for example an internal mixer, such as a Banbury ® mixer, the mixing can preferably be carried out in at least two different stages, the first stage being an unproductive stage in which all components except those that can stimulate crosslinking (for example, sulfur and accelerators), are fed into said batch mixing apparatus, the second stage being roduktivnuyu step in which the elastomeric compound is obtained from said first step, and components capable of promoting crosslinking is fed into said mixer batch. The elastomeric compound thus obtained, that is, the first elastomeric compound, is then fed to a continuous mixing device, for example an extruder, to obtain a second elastomeric compound.
Альтернативно все компоненты эластомерного компаунда, за исключением компонентов, способных стимулировать сшивание, подают в смесительное устройство периодического действия, например внутренний смеситель, такой как смеситель Banbury®, для получения первого эластомерного компаунда, который затем подают в смесительное устройство непрерывного действия, например экструдер, чтобы получить второй эластомерный компаунд. Полученный таким образом второй эластомерный компаунд, а также компоненты, способные стимулировать сшивание, затем подают в дополнительное смесительное устройство периодического действия, например внутренний смеситель, такой как смеситель Banbury®, который размещен ниже по потоку относительно указанного смесительного устройства непрерывного действия, например экструдера.Alternatively, all components of the elastomeric compound, with the exception of components capable of promoting crosslinking, are fed to a batch mixer, for example an internal mixer, such as a Banbury ® mixer, to produce a first elastomeric compound, which is then fed to a continuous mixer, such as an extruder, so that get a second elastomeric compound. The thus obtained second elastomeric compound, as well as the components capable of promoting cross-linking, and then fed to the auxiliary mixer batch, e.g. internal mixer, such as mixer Banbury ®, which is disposed downstream relative to said continuous mixing device such as an extruder.
Альтернативно все компоненты эластомерного компаунда, за исключением компонентов, способных стимулировать сшивание, подают в смесительное устройство периодического действия, например внутренний смеситель, такой как смеситель Banbury®, для получения первого эластомерного компаунда. Полученный таким образом первый эластомерный компаунд, а также компоненты, способные стимулировать сшивание, затем подают в смесительное устройство непрерывного действия, например экструдер, чтобы получить второй эластомерный компаунд.Alternatively, all components of the elastomeric compound, with the exception of components capable of promoting crosslinking is fed to the mixing apparatus periodic action, such as an internal mixer, such as mixer Banbury ®, to produce a first elastomeric compound. The first elastomeric compound thus obtained, as well as components capable of promoting crosslinking, are then fed to a continuous mixing device, such as an extruder, to obtain a second elastomeric compound.
Когда в качестве смесительного устройства периодического действия используют смеситель открытого типа, то предпочтительно все компоненты эластомерного компаунда подают в указанный смеситель открытого типа так, чтобы получить первый эластомерный компаунд, который затем подают в смесительное устройство непрерывного действия, например экструдер, для получения второго эластомерного компаунда.When an open type mixer is used as a batch mixing device, preferably all components of the elastomeric compound are fed into said open type mixer so as to obtain a first elastomeric compound, which is then fed to a continuous mixing device, for example an extruder, to obtain a second elastomeric compound.
Способ согласно настоящему изобретению может быть использован для получения эластомерного компаунда, включающего любой сорт эластомерных полимеров, в частности эластомерных полимеров, а также любого типа упрочняющих наполнителей, обычно применяемых в производстве шин.The method according to the present invention can be used to obtain an elastomeric compound, including any kind of elastomeric polymers, in particular elastomeric polymers, as well as any type of reinforcing fillers commonly used in tire manufacturing.
Предпочтительно эластомерные полимеры могут быть выбраны, например, из: диеновых эластомерных полимеров, и моноолефиновых эластомерных полимеров, или смесей таковых.Preferably, the elastomeric polymers can be selected, for example, from: diene elastomeric polymers, and monoolefin elastomeric polymers, or mixtures thereof.
Диеновые эластомеры могут быть выбраны, например, из эластомерных полимеров или сополимеров с ненасыщенной цепью, имеющих температуру стеклования (Tg) в основном ниже 20°С, предпочтительно в диапазоне от около 0°С до около -110°С. Эти полимеры или сополимеры могут быть природного происхождения или могут быть получены полимеризацией в растворе, эмульсионной полимеризацией или газофазной полимеризацией одного или более сопряженных диолефинов, необязательно смешанных по меньшей мере с одним сомономером, выбранным из моновинилированных ароматических углеводородов и/или полярных сомономеров. Предпочтительно полученные полимеры или сополимеры содержат указанный по меньшей мере один сомономер, выбранный из моновинилированных ароматических углеводородов и/или полярных сомономеров, в количестве не более 60% по весу. Примерами диеновых эластомерных полимеров являются: цис-1,4-полиизопрен (либо натуральный, либо синтетический, предпочтительно натуральный каучук), 3,4-полиизопрен, поли-1,3-бутадиен (в частности, поли-1,3-бутадиен с высоким содержанием винильных групп, имеющий содержание 1,2-полимеризованных структурных единиц от около 15% до около 85% по весу), полихлоропрен, необязательно галогенированные изопрен-изобутеновые сополимеры, 1,3-бутадиен/акрилонитрильные сополимеры, 1,3-бутадиен/стирольные сополимеры, 1,3-бутадиен/изопреновые сополимеры, изопрен-стирольные сополимеры, изопрен/1,3-бутадиен/стирольные тройные сополимеры или смеси таковых.Diene elastomers can be selected, for example, from elastomeric polymers or unsaturated chain copolymers having a glass transition temperature (T g ) of substantially lower than 20 ° C, preferably in the range of from about 0 ° C to about -110 ° C. These polymers or copolymers may be of natural origin or may be prepared by solution polymerization, emulsion polymerization or gas phase polymerization of one or more conjugated diolefins, optionally mixed with at least one comonomer selected from monovinyl aromatic hydrocarbons and / or polar comonomers. Preferably, the resulting polymers or copolymers contain said at least one comonomer selected from monovinylated aromatic hydrocarbons and / or polar comonomers in an amount of not more than 60% by weight. Examples of diene elastomeric polymers are: cis-1,4-polyisoprene (either natural or synthetic, preferably natural rubber), 3,4-polyisoprene, poly-1,3-butadiene (in particular poly-1,3-butadiene with high vinyl group content, having a content of 1,2-polymerized structural units from about 15% to about 85% by weight), polychloroprene, optionally halogenated isoprene-isobutene copolymers, 1,3-butadiene / acrylonitrile copolymers, 1,3-butadiene / styrene copolymers, 1,3-butadiene / isoprene copolymers, isoprene-styrene copolymers of isol, isoprene / 1,3-butadiene / styrene triple copolymers or mixtures thereof.
Что касается моноолефиновых эластомерных полимеров, то они могут быть выбраны, например, из: сополимеров этилена по меньшей мере с одном альфа-олефином, имеющим от 3 до 12 атомов углерода, и, необязательно, с диеном, имеющим от 4 до 12 атомов углерода; полиизобутена; сополимеров изобутена по меньшей мере с одним диеном. В особенности предпочтительными являются: этилен-пропиленовые сополимеры (EPR); этилен-пропилен-диеновые тройные сополимеры (EPDM); полиизобутен; бутилкаучуки; галогенированные бутилкаучуки или смеси таковых.As for monoolefin elastomeric polymers, they can be selected, for example, from: copolymers of ethylene with at least one alpha olefin having from 3 to 12 carbon atoms, and, optionally, with a diene having from 4 to 12 carbon atoms; polyisobutene; isobutene copolymers with at least one diene. Particularly preferred are: ethylene-propylene copolymers (EPR); ethylene propylene diene triple copolymers (EPDM); polyisobutene; butyl rubbers; halogenated butyl rubbers or mixtures thereof.
Предпочтительно указанный по меньшей мере один упрочняющий наполнитель может быть выбран, например, из: технического углерода, оксида кремния, оксида алюминия, алюмосиликатов, карбоната кальция, каолина или смесей таковых.Preferably, said at least one reinforcing filler may be selected, for example, from: carbon black, silica, alumina, aluminosilicates, calcium carbonate, kaolin, or mixtures thereof.
Когда присутствует упрочняющий наполнитель, включающий оксид кремния, эластомерный компаунд преимущественно может включать связующее средство, способное взаимодействовать с оксидом кремния и связывать его с эластомерным(-ными) полимером(-ами) во время вулканизации. К связующим средствам, которые являются в особенности предпочтительными, относятся бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид или бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид. Указанные связующие средства могут быть использованы как таковые или в качестве подходящей смеси с инертным наполнителем (например, техническим углеродом), чтобы облегчить их внедрение в эластомерный компаунд.When a reinforcing filler comprising silica is present, the elastomeric compound may advantageously include a binder capable of reacting with silica and bonding it to the elastomeric polymer (s) during vulcanization. Particularly preferred binders include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide or bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide. These binders can be used as such or as a suitable mixture with an inert filler (e.g. carbon black) to facilitate their incorporation into the elastomeric compound.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение теперь будет иллюстрировано более подробно с помощью показательных вариантов осуществления, с привлечением сопроводительных фигур, в которых:The present invention will now be illustrated in more detail using illustrative embodiments, with the involvement of the accompanying figures, in which:
Фиг. 1 представляет схематическое изображение установки для получения эластомерного компаунда согласно варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 is a schematic illustration of an apparatus for producing an elastomeric compound according to an embodiment of the present invention;
Фигуры 2-8 представляют схематические изображения установок для получения эластомерного компаунда согласно дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения;Figures 2-8 are schematic views of apparatus for producing an elastomeric compound according to further embodiments of the present invention;
Фиг. 9а представляет вид сбоку двух шнеков самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками;FIG. 9a is a side view of two screws of a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws;
Фиг. 9b представляет виды поперечного сечения двух шнеков самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками.FIG. 9b shows cross-sectional views of two screws of a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
С привлечением Фиг. 1 установка (100) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению включает смесительное устройство (101а), включающее внутренний смеситель (101) (например, смеситель Banbury®), в который подают эластомерный(-ные) полимер(-ры) (102) и упрочняющий(-щие) наполнитель(-ли) (103).With reference to FIG. 1, an apparatus (100) for producing an elastomeric compound according to the present invention includes a mixing device (101a) comprising an internal mixer (101) (e.g., a Banbury ® mixer) into which elastomeric polymer (s) (102) are fed (102) and reinforcing filler (s) (103).
Предпочтительно во внутренний смеситель (101) могут быть поданы все остальные компоненты эластомерного компаунда (например, вулканизирующие реагенты, активаторы, ускорители или другие добавки, присутствующие необязательно).Preferably, all other components of the elastomeric compound (e.g., vulcanizing agents, activators, accelerators, or other additives present optionally) can be fed into the internal mixer (101).
Альтернативно смешение в указанном внутреннем смесителе (101) может быть проведено по меньшей мере в две стадии.Alternatively, mixing in said internal mixer (101) may be carried out in at least two stages.
После проведения смешения полученный первый эластомерный компаунд (104) направляют в смесительный экструдер (106) (например, самоочищающийся двухшнековый экструдер с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками) через загрузочную воронку (105).After mixing, the obtained first elastomeric compound (104) is sent to a mixing extruder (106) (for example, a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws) through a feed funnel (105).
На смесительном экструдере (106) в Фиг. 1 показана только одна загрузочная воронка (105). Однако особенно в случае, когда все компоненты эластомерного компаунда (например, вулканизирующие реагенты, активаторы, ускорители или другие добавки, присутствующие необязательно) не подают во внутренний смеситель (101), вдоль смесительного экструдера (106) может присутствовать более чем одна загрузочная воронка (не показанная в Фиг. 1). Более того, смесительный экструдер (106) может быть оснащен питающими насосами с весовым контролем (не показанными в Фиг. 1), которые применимы для введения в смесительный экструдер (106) жидкостных компонентов, например, таких, как пластифицирующие масла.On the mixing extruder (106) in FIG. 1 shows only one feed hopper (105). However, especially in the case where all components of the elastomeric compound (for example, vulcanizing agents, activators, accelerators or other additives that are optionally present) are not fed into the internal mixer (101), more than one loading funnel (not shown in Fig. 1). Moreover, the mixing extruder (106) can be equipped with weight-controlled feed pumps (not shown in FIG. 1), which are suitable for introducing liquid components, such as plasticizing oils, into the mixing extruder (106).
Обычно смесительный экструдер (106) может быть необязательно оборудован блоком дегазирования (110), чтобы обеспечить возможность выхода газов, которые могут образовываться во время смешения эластомерного компаунда. Альтернативно вдоль смесительного экструдера (106) может присутствовать более чем один блок дегазирования (в Фиг. 1 не показано).Typically, the mixing extruder (106) may optionally be equipped with a degassing unit (110) to allow the escape of gases that may form during mixing of the elastomeric compound. Alternatively, more than one degassing unit (not shown in FIG. 1) may be present along the mixing extruder (106).
После проведения смешения второй эластомерный компаунд (108) выводят из смесительного экструдера (106), например, в форме непрерывной ленты, путем нагнетания такового через валковую головку (107), например, с помощью шестеренчатого насоса (не показанного в Фиг. 1), и затем охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, пропусканием его через охлаждающее устройство (109).After mixing, the second elastomeric compound (108) is withdrawn from the mixing extruder (106), for example, in the form of a continuous tape, by forcing it through a roll head (107), for example, using a gear pump (not shown in Fig. 1), and then cooled, preferably to room temperature, by passing it through a cooling device (109).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) может быть получен в форме разделенного на части продукта, нагнетанием его через экструзионную головку (не показанную в Фиг. 1), причем указанная экструзионная головка оснащена перфорированной фильерной пластиной, оборудованной ножами, с помощью шестеренчатого насоса (не показанного в Фиг. 1). Полученный продукт в разделенной форме затем охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, например, направлением его в охлаждающее устройство (не показанное в Фиг. 1).Alternatively, the second elastomeric compound (108) can be obtained in the form of a divided product by injection through an extrusion die (not shown in FIG. 1), said extrusion die equipped with a perforated die plate equipped with knives using a gear pump (not shown) in Fig. 1). The resulting product in divided form is then cooled, preferably to room temperature, for example, by directing it to a cooling device (not shown in Fig. 1).
Фиг. 2 показывает дополнительный вариант исполнения установки (200) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, действительны также с привлечением Фиг. 2.FIG. 2 shows an additional embodiment of the apparatus (200) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same values as shown in FIG. 1. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1 are also valid with reference to FIG. 2.
Согласно указанному варианту исполнения второй эластомерный компаунд (108) направляют в дополнительный внутренний смеситель (201) (например, смеситель Banbury®). Подача в указанный дополнительный внутренний смеситель (201) может быть в особенности полезной, когда не все компоненты эластомерного компаунда подают во внутренний смеситель (101). В этом случае, например, в указанный дополнительный внутренний смеситель (201) могут быть поданы вулканизирующие реагенты, и/или активаторы, и/или ускорители.According to this embodiment, the second elastomeric compound (108) is sent to an additional internal mixer (201) (for example, a Banbury ® mixer). Feeding to said additional internal mixer (201) can be particularly useful when not all components of the elastomeric compound are supplied to the internal mixer (101). In this case, for example, vulcanizing agents and / or activators and / or accelerators can be supplied to said additional internal mixer (201).
Согласно конкретному варианту исполнения в Фиг. 2 второй эластомерный компаунд (108) охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, пропусканием его через охлаждающее устройство (109), перед подачей в указанный дополнительный внутренний смеситель (201).According to a particular embodiment in FIG. 2, the second elastomeric compound (108) is cooled, preferably to room temperature, by passing it through a cooling device (109), before being fed to said additional internal mixer (201).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) может быть направлен непосредственно, без охлаждения, в указанный дополнительный внутренний смеситель (201) (в Фиг. 2 не показано).Alternatively, the second elastomeric compound (108) can be sent directly, without cooling, to said additional internal mixer (201) (not shown in FIG. 2).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) может быть получен в форме разделенного на части продукта, как представлено выше, и затем подан в указанный дополнительный внутренний смеситель (201) (в Фиг. 2 не показано).Alternatively, the second elastomeric compound (108) can be obtained in the form of a parted product, as described above, and then fed to said additional internal mixer (201) (not shown in FIG. 2).
Фиг. 3 показывает дополнительный вариант исполнения установки (300) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, действительны также с привлечением Фиг. 3.FIG. 3 shows an additional embodiment of the apparatus (300) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same values as shown in FIG. 1. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1 are also valid with reference to FIG. 3.
В конкретном варианте осуществления в Фиг. 3 представлено смесительное устройство (101а), включающее внутренний смеситель (101) и транспортирующий экструдер (301).In the specific embodiment of FIG. 3 shows a mixing device (101a), including an internal mixer (101) and a conveying extruder (301).
Согласно указанному варианту осуществления первый эластомерный компаунд (104) подают в транспортирующий экструдер (301) (например, экструдер с одним спиральным шнеком) через загрузочную воронку (302).According to this embodiment, the first elastomeric compound (104) is fed into a conveying extruder (301) (for example, an extruder with one spiral screw) through a feed funnel (302).
Подача в указанный транспортирующий экструдер (301) может обеспечить возможность регулирования скорости подачи указанного первого эластомерного компаунда (104) в указанный смесительный экструдер (106).The feed to said transporting extruder (301) may provide the ability to control the feed rate of said first elastomeric compound (104) to said mixing extruder (106).
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 3 первый эластомерный компаунд (104) направляют непосредственно в транспортирующий экструдер (301).According to a particular embodiment, in FIG. 3, the first elastomeric compound (104) is sent directly to the conveying extruder (301).
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 3 первый эластомерный компаунд (104) из указанного транспортирующего экструдера (301) направляют непосредственно в смесительный экструдер (106), через загрузочную воронку (105), например, в форме непрерывной ленты, нагнетанием его через валковую головку (303), например, с помощью шестеренчатого насоса (не показанного в Фиг. 3).According to a particular embodiment, in FIG. 3, the first elastomeric compound (104) from said transporting extruder (301) is sent directly to the mixing extruder (106), through a feed funnel (105), for example, in the form of a continuous tape, forcing it through a roll head (303), for example, using gear pump (not shown in Fig. 3).
Альтернативно указанный транспортирующий экструдер (301), вместо указанной валковой головки (303), может быть оборудован:Alternatively, said transporting extruder (301), instead of said roll head (303), can be equipped with:
- экструзионной головкой, оснащенной перфорированной фильерной пластиной, оборудованной ножами, чтобы получать указанный первый эластомерный компаунд в форме разделенного на части продукта, перед подачей его в указанный смесительный экструдер (106) (в Фиг. 3 не показано); или- an extrusion head equipped with a perforated spinneret plate equipped with knives in order to obtain said first elastomeric compound in the form of a product divided into parts, before feeding it to said mixing extruder (106) (not shown in Fig. 3); or
- открытой головкой, чтобы обеспечить указанному первому эластомерному компаунду возможность протекать непосредственно в указанный смесительный экструдер (106) (не показано в Фиг. 3).an open head to allow said first elastomeric compound to flow directly into said mixing extruder (106) (not shown in FIG. 3).
Альтернативно указанный транспортирующий экструдер (301) может быть заменен смесителем открытого типа с бегунами (не показан в Фиг. 3).Alternatively, said conveying extruder (301) may be replaced with an open type mixer with runners (not shown in FIG. 3).
Альтернативно смеситель открытого типа с бегунами может быть размещен между указанным внутренним смесителем (101) и указанным транспортирующим экструдером (301) (в Фиг. 3 не показано).Alternatively, an open type mixer with runners may be placed between said internal mixer (101) and said conveying extruder (301) (not shown in FIG. 3).
Фиг. 4 показывает дополнительный вариант исполнения установки (400) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1 и Фиг. 3. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, а также на Фиг. 3, действительны также с привлечением Фиг. 4.FIG. 4 shows an additional embodiment of the apparatus (400) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same meanings as shown in FIG. 1 and FIG. 3. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1 as well as in FIG. 3 are also valid with reference to FIG. four.
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 4 первый эластомерный компаунд (104) на выходе из транспортирующего экструдера (301) сначала охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, пропусканием его через охлаждающее устройство (401), перед подачей его в смесительный экструдер (106). Указанное охлаждение может быть полезным, чтобы повысить вязкость указанного первого эластомерного компаунда перед подачей его в указанный смесительный экструдер (106), тем самым обеспечивая возможность лучшего смешения указанной первой эластомерной композиции в указанном смесительном экструдере (106).According to a particular embodiment, in FIG. 4, the first elastomeric compound (104) at the outlet of the conveying extruder (301) is first cooled, preferably to room temperature, by passing it through a cooling device (401), before being fed into the mixing extruder (106). Said cooling may be useful in order to increase the viscosity of said first elastomeric compound before feeding it to said mixing extruder (106), thereby allowing better mixing of said first elastomeric composition in said mixing extruder (106).
Альтернативно первый эластомерный компаунд (104) на выходе из транспортирующего экструдера (301), после охлаждения пропусканием его через охлаждающее устройство (401), может быть получен в форме разделенного на части продукта с помощью режущего устройства (например, дробилки, оснащенной вращающимися лезвиями) перед подачей в смесительный экструдер (106) (в Фиг. 4 не показано). В этом случае предпочтительно, чтобы подачу в смесительный экструдер (106) можно было регулировать с помощью питателей (например, объемных дозаторов или питателей по убыли веса в бункере) (в Фиг. 4 не показано).Alternatively, the first elastomeric compound (104) at the exit of the conveying extruder (301), after cooling by passing it through a cooling device (401), can be obtained in the form of a product divided into parts using a cutting device (for example, a crusher equipped with rotating blades) before feeding into the mixing extruder (106) (not shown in FIG. 4). In this case, it is preferable that the feed to the mixing extruder (106) can be controlled using feeders (for example, volumetric dispensers or feeders for weight loss in the hopper) (not shown in Fig. 4).
Фиг. 5 показывает дополнительный вариант исполнения установки (500) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1, Фиг. 3 и в Фиг. 4. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, Фиг. 3, а также на Фиг. 4, действительны также с привлечением Фиг. 5.FIG. 5 shows an additional embodiment of the apparatus (500) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same values as shown in FIG. 1, FIG. 3 and in FIG. 4. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1, FIG. 3, and also in FIG. 4 are also valid with reference to FIG. 5.
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 5 второй эластомерный компаунд (108) подают в дополнительный внутренний смеситель (501) (например, смеситель Banbury®). Подача в указанный дополнительный внутренний смеситель (501) может быть в особенности полезна, когда не все компоненты эластомерного компаунда подают во внутренний смеситель (101). В этом случае, например, в указанный дополнительный внутренний смеситель (501) могут быть поданы вулканизирующие реагенты, и/или активаторы, и/или ускорители.According to a particular embodiment, in FIG. 5, a second elastomeric compound (108) is supplied to an additional internal mixer (501) (e.g., a Banbury ® mixer). Feeding to said additional internal mixer (501) can be particularly useful when not all components of the elastomeric compound are supplied to the internal mixer (101). In this case, for example, vulcanizing agents and / or activators and / or accelerators can be supplied to said additional internal mixer (501).
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 5 второй эластомерный компаунд (108) охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, пропусканием его через охлаждающее устройство (109), перед подачей его в указанный дополнительный внутренний смеситель (501). Указанное охлаждение может быть полезным, чтобы повысить вязкость указанного второго эластомерного компаунда перед подачей его в указанный дополнительный внутренний смеситель (501), тем самым обеспечивая возможность лучшего смешения указанной второй эластомерной композиции в указанном дополнительном внутреннем смесителе (501).According to a particular embodiment, in FIG. 5, the second elastomeric compound (108) is cooled, preferably to room temperature, by passing it through a cooling device (109), before feeding it to said additional internal mixer (501). Said cooling may be useful in order to increase the viscosity of said second elastomeric compound before feeding it to said additional internal mixer (501), thereby enabling better mixing of said second elastomeric composition in said additional internal mixer (501).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) может быть непосредственно направлен, без охлаждения, в указанный дополнительный внутренний смеситель (501) (в Фиг. 5 не показано).Alternatively, the second elastomeric compound (108) can be directly directed, without cooling, to said additional internal mixer (501) (not shown in FIG. 5).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) может быть получен в форме разделенного на части продукта, как представлено выше, и затем подан в указанный дополнительный внутренний смеситель (501).Alternatively, the second elastomeric compound (108) can be obtained in the form of a divided product, as described above, and then fed to the specified additional internal mixer (501).
Фиг. 6 показывает дополнительный вариант исполнения установки (600) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, действительны также с привлечением Фиг. 6.FIG. 6 shows an additional embodiment of a plant (600) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same values as shown in FIG. 1. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1 are also valid with reference to FIG. 6.
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 6, второй эластомерный компаунд (108) подают непосредственно в экструдер (601) для изготовления полуфабриката (например, одношнековый экструдер горячей подачи с коротким цилиндром), через загрузочную воронку (602).According to a particular embodiment, in FIG. 6, the second elastomeric compound (108) is fed directly to the extruder (601) for the manufacture of a semi-finished product (for example, a single-screw hot feed extruder with a short cylinder) through a feed funnel (602).
Второй эластомерный компаунд выводят из экструдера (601) в форме листа (603) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины), нагнетанием его через экструзионную головку (в Фиг. 6 не показана).The second elastomeric compound is withdrawn from the extruder (601) in the form of a sheet (603) (for example, in the form of a semi-finished product applicable in the manufacture of a tire) by injection through an extrusion die (not shown in Fig. 6).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) выводят из экструдера (601) в форме листа (603) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины), нагнетанием его через валковую головку (в Фиг. 6 не показана).Alternatively, the second elastomeric compound (108) is withdrawn from the extruder (601) in the form of a sheet (603) (for example, in the form of a semifinished product applicable in the manufacture of a tire) by injection through a roll head (not shown in FIG. 6).
Обычно полученный лист (603) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины) затем подвергают обработке с охлаждением, обычно с помощью воды и/или сжатого воздуха. Обработанный таким образом лист (603) затем обычно размещают на стендах или на бобинах в ожидании дальнейшей переработки.Typically, the resulting sheet (603) (for example, in the form of a semifinished product useful in the manufacture of a tire) is then subjected to a cooling treatment, usually with water and / or compressed air. The sheet (603) thus treated is then usually placed on stands or on reels in anticipation of further processing.
Альтернативно из экструдера (601) может быть получен сплошной удлиненный лентообразный элемент (в Фиг. 6 не показанный), который может быть использован непосредственно, без хранения, для изготовления шины в операциях, как описано выше.Alternatively, a continuous elongated ribbon-like element (not shown in FIG. 6) can be obtained from the extruder (601), which can be used directly, without storage, to make the tire in operations as described above.
Фиг. 7 показывает дополнительный вариант исполнения установки (700) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1 и Фиг. 6. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, а также со ссылкой на Фиг. 6, действительны также с привлечением Фиг. 7.FIG. 7 shows an additional embodiment of the apparatus (700) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same values as shown in FIG. 1 and FIG. 6. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1, and also with reference to FIG. 6 are also valid with reference to FIG. 7.
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 7 второй эластомерный компаунд (108) охлаждают, предпочтительно до комнатной температуры, пропусканием через охлаждающее устройство (109), перед подачей в экструдер (601а) (например, одношнековый экструдер холодной подачи с длинным цилиндром), через загрузочную воронку (602).According to a particular embodiment, in FIG. 7, the second elastomeric compound (108) is cooled, preferably to room temperature, by passing through a cooling device (109), before being fed into an extruder (601a) (for example, a single-screw cold feed extruder with a long cylinder), through a feed funnel (602).
Второй эластомерный компаунд (108) выводят из экструдера (601а) в форме листа (603) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины) нагнетанием его через экструзионную головку (в Фиг. 7 не показана).The second elastomeric compound (108) is withdrawn from the extruder (601a) in the form of a sheet (603) (for example, in the form of a semifinished product applicable in the manufacture of a tire) by injection through an extrusion die (not shown in Fig. 7).
Фиг. 8 показывает дополнительный вариант исполнения установки (800) для получения эластомерного компаунда согласно настоящему изобретению: такие же номера позиций имеют те же значения, как представлено в Фиг. 1 и Фиг. 6. Следует полагать, что все альтернативные варианты, раскрытые выше со ссылкой на Фиг. 1, а также со ссылкой на Фиг. 6, действительны также с привлечением Фиг. 8.FIG. 8 shows an additional embodiment of the apparatus (800) for producing an elastomeric compound according to the present invention: the same reference numbers have the same meanings as shown in FIG. 1 and FIG. 6. It is believed that all alternatives disclosed above with reference to FIG. 1, and also with reference to FIG. 6 are also valid with reference to FIG. 8.
Согласно конкретному варианту осуществления в Фиг. 8 второй эластомерный компаунд непосредственно выводят из смесительного экструдера (106) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины), нагнетанием его через валковую головку (107).According to a particular embodiment, in FIG. 8, the second elastomeric compound is directly removed from the mixing extruder (106) (for example, in the form of a semi-finished product applicable in the manufacture of a tire) by forcing it through a roll head (107).
Альтернативно второй эластомерный компаунд (108) выводят из смесительного экструдера (106) в форме листа (603) (например, в форме полуфабриката, применимого при изготовлении шины), нагнетанием его через экструзионную головку (в Фиг. 8 не показана).Alternatively, the second elastomeric compound (108) is withdrawn from the mixing extruder (106) in the form of a sheet (603) (for example, in the form of a semi-finished product useful in the manufacture of a tire) by injection through an extrusion die (not shown in FIG. 8).
Фиг. 9а представляет вид сбоку двух шнеков (900) самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками.FIG. 9a is a side view of two screws (900) of a self-cleaning twin screw extruder with unidirectional interlocking screws.
Фиг. 9b представляет виды поперечного сечения шнеков (901) самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками согласно настоящему изобретению.FIG. 9b is a cross-sectional view of the screws (901) of a self-cleaning twin screw extruder with unidirectional interlocking screws according to the present invention.
Далее настоящее изобретение будет иллюстрировано с помощью ряда примеров получения, которые приведены только для показательных целей и без любого ограничения настоящего изобретения.The present invention will now be illustrated with a number of production examples, which are provided for illustrative purposes only and without any limitation of the present invention.
ПРИМЕРЫ 1-3EXAMPLES 1-3
Получение эластомерных компаундовObtaining Elastomeric Compounds
Рецептура полученных эластомерных компаундов приведена в Таблице 1 (количества разнообразных компонентов даны в phr (частей на сто частей компаунда)).The formulation of the obtained elastomeric compounds is shown in Table 1 (the amounts of various components are given in phr (parts per hundred parts of the compound)).
S-SBR: полученный полимеризацией в растворе стирол/1,3-бутадиеновый сополимер, имеющий содержание стирола 25% по весу и содержание винильных групп 50% по весу, относительно общего веса сополимера; и содержащий 37,5 phr ароматического масла (Buna® VSL 5025-1 - фирма Lanxess);S-SBR: obtained by polymerization in a solution of styrene / 1,3-butadiene copolymer having a styrene content of 25% by weight and a vinyl group content of 50% by weight, relative to the total weight of the copolymer; and containing 37.5 phr of aromatic oil (Buna ® VSL 5025-1 - Lanxess);
BR: полибутадиен (Europrene Neocis® BR40 - фирма Polimeri Europa);BR: polybutadiene (Europrene Neocis ® BR40 - Polimeri Europa);
Оксид кремния: Zeosil® 1165 MP (фирма Rhodia);Silica: Zeosil ® 1165 MP (Rhodia);
X50S®: силановый сшивающий реагент, включающий 50% по весу технического углерода, и 50% по весу бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфида (фирма Degussa-Hüls);X50S ® : silane cross-linking reagent, comprising 50% by weight of carbon black and 50% by weight of bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (Degussa-Hüls);
Антиоксидант: фенил-пара-фенилендиамин (6-PPD - фирма Akzo Nobel);Antioxidant: phenyl-para-phenylenediamine (6-PPD - Akzo Nobel);
DPG80 (ускоритель): дифенилгуанидин (Rhenogran® DPG80 - фирма Rhein Chemie);DPG80 (accelerator): diphenylguanidine (Rhenogran ® DPG80 - Rhein Chemie);
CBS (ускоритель): N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (Vulkacit® CZ/C-фирма Lanxess).CBS (accelerator): N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (Vulkacit ® CZ / C, Lanxess).
Вышеназванные эластомерные компаунды были получены следующим образом.The above elastomeric compounds were prepared as follows.
Пример 1 (сравнительный)Example 1 (comparative)
1-ая стадия1st stage
Все компоненты, перечисленные в Таблице 1, за исключением серы и ускорителей (DPG80 и CBS) смешали вместе в смесителе Banbury® (модель F270), действующем при следующих эксплуатационных условиях:All components listed in Table 1, except sulfur and accelerators (DPG80 and CBS) were mixed together in a mixer Banbury ® (model F270), acting under the following operating conditions:
- подача: 225 кг;- feed: 225 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 240 секунд;- mixing time: 240 seconds;
- коэффициент заполнения: 68%;- fill factor: 68%;
- скорость вращения ротора: 50 об/мин;- rotor rotation speed: 50 rpm;
- температура при выгрузке: 150°С.- temperature at unloading: 150 ° C.
2-ая стадия2nd stage
Эластомерный компаунд, полученный в 1-ой стадии, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем подали в такой же смеситель Banbury®, как представленный выше, и дальнейшее смешение проводили в операции при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound obtained in the 1st stage was cooled to room temperature (23 ° C) and then fed into the same Banbury ® mixer as described above, and further mixing was carried out in operation under the following operating conditions:
- подача: 215 кг;- feed: 215 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 195 секунд;- mixing time: 195 seconds;
- коэффициент заполнения: 66%;- fill factor: 66%;
- скорость вращения ротора: 40 об/мин;- rotor rotation speed: 40 rpm;
- температура при выгрузке: 140°С.- temperature at unloading: 140 ° C.
3-тья стадия3rd stage
Эластомерный компаунд, полученный во 2-ой стадии, охлажденный до комнатной температуры (23°С), а также серу и ускорители (DPG80 и CBS) подавали в такой же смеситель Banbury®, как представленный выше, и дальнейшее смешение проводили в операции при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound obtained in the 2nd stage, cooled to room temperature (23 ° C), as well as sulfur and accelerators (DPG80 and CBS) were fed into the same Banbury ® mixer as described above, and further mixing was carried out in the following steps operational conditions:
- подача: 225 кг;- feed: 225 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 195 секунд;- mixing time: 195 seconds;
- коэффициент заполнения: 66%;- fill factor: 66%;
- скорость вращения ротора: 40 об/мин;- rotor rotation speed: 40 rpm;
- температура при выгрузке: 110°С.- temperature at unloading: 110 ° С.
Эластомерный компаунд, выведенный из смесителя Banbury®, затем охладили до комнатной температуры (23°С).The elastomeric compound withdrawn from the Banbury ® mixer was then cooled to room temperature (23 ° C).
Полученный эластомерный компаунд испытали для оценки следующих свойств: вязкость по Муни (ML 1+4), механические свойства (как статические, так и динамические), а также диспергирование наполнителя: полученные результаты приведены в Таблице 2.The obtained elastomeric compound was tested to evaluate the following properties: Mooney viscosity (ML 1 + 4), mechanical properties (both static and dynamic), as well as the dispersion of the filler: the results are shown in Table 2.
Пример 2 (согласно изобретению)Example 2 (according to the invention)
Эластомерный компаунд получили с использованием установки согласно Фиг. 4.An elastomeric compound was obtained using the apparatus of FIG. four.
Для этой цели эластомерный компаунд, полученный согласно Примеру 1, подавали непосредственно (без охлаждения) в транспортирующий экструдер (то есть одношнековый экструдер), действующий при следующих эксплуатационных условиях:For this purpose, the elastomeric compound obtained according to Example 1 was fed directly (without cooling) to a conveying extruder (i.e., a single screw extruder) operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 4100 кг/час;- feed rate: 4100 kg / h;
- скорость вращения шнека: 20 об/мин;- screw rotation speed: 20 rpm;
- температурный профиль: 30°С;- temperature profile: 30 ° C;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 110°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 110 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из транспортирующего экструдера, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем направили в самоочищающийся двухшнековый экструдер с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками Maris TM92HT, имеющий номинальный диаметр шнеков 92 мм и отношение L/D («длина/диаметр») 32, действующий при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound removed from the conveying extruder was cooled to room temperature (23 ° C) and then sent to a self-cleaning twin screw extruder with unidirectional interlocking augers Maris TM92HT having a nominal screw diameter of 92 mm and an L / D ratio (“length / diameter”) 32 operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 250 кг/час;- feed rate: 250 kg / h;
- скорость вращения двух шнеков: 70 об/мин;- rotation speed of two screws: 70 rpm;
- крутящий момент: 63%;- torque: 63%;
- температурный профиль: 40-50-60-50-40-30-20-20°С;- temperature profile: 40-50-60-50-40-30-30-20-20 ° C;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 120°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 120 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками, затем охладили до комнатной температуры (23°С).The elastomeric compound withdrawn from a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws is then cooled to room temperature (23 ° C).
Полученный эластомерный компаунд испытали для оценки следующих свойств: вязкость по Муни (ML 1+4), механические свойства (как статические, так и динамические), а также диспергирование наполнителя: полученные результаты приведены в Таблице 2.The obtained elastomeric compound was tested to evaluate the following properties: Mooney viscosity (ML 1 + 4), mechanical properties (both static and dynamic), as well as the dispersion of the filler: the results are shown in Table 2.
Пример 3 (согласно изобретению)Example 3 (according to the invention)
Эластомерный компаунд получили с использованием установки согласно Фиг. 5.An elastomeric compound was obtained using the apparatus of FIG. 5.
Для этой цели все компоненты, перечисленные в Таблице 1, за исключением серы и ускорителей (DPG80 и CBS), смешали вместе в смесителе Banbury® (модель F270), действующем при следующих эксплуатационных условиях:For this purpose, all the components listed in Table 1, with the exception of sulfur and accelerators (DPG80 and CBS), were mixed together in a Banbury ® mixer (model F270), operating under the following operating conditions:
- подача: 225 кг;- feed: 225 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 240 секунд;- mixing time: 240 seconds;
- коэффициент заполнения: 68%;- fill factor: 68%;
- скорость вращения ротора: 50 об/мин;- rotor rotation speed: 50 rpm;
- температура при выгрузке: 150°С.- temperature at unloading: 150 ° C.
Для этой цели эластомерный компаунд, выведенный из смесителя Banbury®, подали непосредственно (без охлаждения) в транспортирующий экструдер (то есть одношнековый экструдер), действующий при следующих эксплуатационных условиях:For this purpose, the elastomeric compound withdrawn from the Banbury ® mixer was fed directly (without cooling) to a conveying extruder (i.e. a single screw extruder) operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 3400 кг/час;- feed rate: 3400 kg / h;
- скорость вращения шнека: 17 об/мин;- screw rotation speed: 17 rpm;
- температурный профиль: 30°С;- temperature profile: 30 ° C;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 145°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 145 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из транспортирующего экструдера, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем направили в самоочищающийся двухшнековый экструдер с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками Maris TM92HT, имеющий номинальный диаметр шнеков 92 мм и отношение L/D («длина/диаметр») 32, действующий при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound removed from the conveying extruder was cooled to room temperature (23 ° C) and then sent to a self-cleaning twin screw extruder with unidirectional interlocking augers Maris TM92HT having a nominal screw diameter of 92 mm and an L / D ratio (“length / diameter”) 32 operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 200 кг/час;- feed rate: 200 kg / hour;
- скорость вращения двух шнеков: 60 об/мин;- rotation speed of two screws: 60 rpm;
- крутящий момент: 80%;- torque: 80%;
- температурный профиль: 40-50-60-50-40-30-20-20°С;- temperature profile: 40-50-60-50-40-30-30-20-20 ° C;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 130°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 130 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем подали в дополнительный смеситель Banbury®, в который добавляли серу и ускорители (DPG80 и CBS), действующий при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound withdrawn from a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws was cooled to room temperature (23 ° C) and then fed to an additional Banbury ® mixer, to which sulfur and accelerators (DPG80 and CBS) were added, operating under the following operating conditions:
- подача: 225 кг;- feed: 225 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 195 секунд;- mixing time: 195 seconds;
- коэффициент заполнения: 68%;- fill factor: 68%;
- скорость вращения ротора: 50 об/мин;- rotor rotation speed: 50 rpm;
- температура при выгрузке: 110°С.- temperature at unloading: 110 ° С.
Эластомерный компаунд, выведенный из дополнительного смесителя Banbury®, затем охладили до комнатной температуры (23°С).The elastomeric compound withdrawn from the optional Banbury ® mixer was then cooled to room temperature (23 ° C).
Полученный эластомерный компаунд испытали для оценки следующих свойств: вязкость по Муни (ML 1+4), механические свойства (как статические, так и динамические), а также диспергирование наполнителя: полученные результаты приведены в Таблице 2.The obtained elastomeric compound was tested to evaluate the following properties: Mooney viscosity (ML 1 + 4), mechanical properties (both static and dynamic), as well as the dispersion of the filler: the results are shown in Table 2.
Вязкость по МуниMooney Viscosity
Вязкость по Муни ML(1+4) при температуре 100°С измеряли согласно Стандарту ISO 289-1:1994 на несшитых эластомерных компаундах, полученных, как описано выше.Mooney viscosity ML (1 + 4) at a temperature of 100 ° C was measured according to ISO 289-1: 1994 on non-crosslinked elastomeric compounds obtained as described above.
Механические свойстваMechanical properties
Модуль упругости (Модуль при 100%-ном удлинении и Модуль при 300%-ном удлинении), разрушающее напряжение при разрыве, а также удлинение при разрыве измеряли согласно Стандарту ISO 37:2005 на образцах вышеупомянутых эластомерных компаундов, вулканизированных при температуре 170°С в течение 10 мин. Полученные результаты приведены в Таблице 2.The modulus of elasticity (Modulus at 100% elongation and Modulus at 300% elongation), breaking stress at break, and elongation at break were measured according to ISO 37: 2005 on samples of the aforementioned elastomeric compounds vulcanized at a temperature of 170 ° C in within 10 minutes The results are shown in Table 2.
Твердость в единицах IRHD (международные единицы твердости) (при температуре 23°С) согласно Стандарту ISO 48:1994 измеряли на образцах вышеупомянутых эластомерных компаундов, вулканизированных при температуре 170°С в течение 10 мин. Полученные результаты приведены в Таблице 2.Hardness in units of IRHD (international hardness units) (at a temperature of 23 ° C) according to ISO 48: 1994 was measured on samples of the aforementioned elastomeric compounds vulcanized at a temperature of 170 ° C for 10 min. The results are shown in Table 2.
Таблица 2 также показывает динамические механические свойства, измеренные с использованием динамического устройства Instron в режиме «сцепление-сжатие» согласно следующим методам. Испытательный образец сшитых эластомерных компаундов (вулканизированных при температуре 170°С в течение 10 мин), имеющий цилиндрическую форму (длина=25 мм; диаметр=12 мм), предварительно нагруженный на сжатие до 7,5%-ной продольной деформации относительно первоначальной длины и поддерживаемый при предварительно заданной температуре (23°С и 70°С) на протяжении всего испытания, подвергали динамическому синусоидальному нагружению, имеющему амплитуду ±3,5% относительно длины при предварительной нагрузке, с частотой 10 Гц. Динамические механические свойства выражали в терминах значений динамического модуля упругости (E') и тангенса дельта (коэффициента потерь). Значение тангенса дельта рассчитывали как соотношение между модулем вязкости (E”) и модулем упругости (E').Table 2 also shows the dynamic mechanical properties measured using an Instron dynamic clutch-compression device according to the following methods. A test sample of crosslinked elastomeric compounds (vulcanized at a temperature of 170 ° C for 10 min), having a cylindrical shape (length = 25 mm; diameter = 12 mm), pre-loaded to compress to 7.5% longitudinal strain relative to the original length and maintained at a predetermined temperature (23 ° C and 70 ° C) throughout the test, was subjected to dynamic sinusoidal loading having an amplitude of ± 3.5% relative to the length at preload, with a frequency of 10 Hz. Dynamic mechanical properties were expressed in terms of the values of the dynamic elastic modulus (E ') and the delta tangent (loss coefficient). The tangent delta value was calculated as the ratio between the viscosity modulus (E ”) and the elastic modulus (E ').
Диспергирование наполнителяFiller Dispersion
Диспергирование наполнителя (то есть диспергирование оксида кремния) измеряли согласно стандарту ISO 11345:2006.The dispersion of the filler (i.e., the dispersion of silica) was measured according to ISO 11345: 2006.
Для этой цели испытательный образец сшитых эластомерных компаундов (вулканизированных при температуре 170°С в течение 10 мин), имеющий следующие размеры: 4 мм × 4 мм, использовали для оценки как диспергирования оксида кремния (значение Х), так и распределения оксида кремния (значение Y), с использованием прибора DisperGrader модели 1000NT со 100-кратным увеличением (фирма TECH PRO Corp.). Эта модель имеет несколько шкал, пригодных для сравнения. Шкалой, которая была выбрана для этого испытания, была RCB-шкала. Эту шкалу обычно используют для измерения эластомерных компаундов, содержащих технический углерод в качестве упрочняющего наполнителя.For this purpose, a test sample of crosslinked elastomeric compounds (vulcanized at 170 ° C for 10 min), having the following dimensions: 4 mm × 4 mm, was used to evaluate both the dispersion of silicon oxide (X value) and the distribution of silicon oxide (value Y) using a DisperGrader Model 1000NT with a 100x magnification (TECH PRO Corp.). This model has several scales suitable for comparison. The scale that was selected for this test was the RCB scale. This scale is usually used to measure elastomeric compounds containing carbon black as a reinforcing filler.
Для определения диспергирования оксида кремния (значения Х) использовали десять эталонных изображений. С использованием этих эталонных изображений был выведен алгоритм и затем применен для неизвестного образца. Затем DisperGrader анализирует неизвестный образец и автоматически назначает степень дисперсности (значение Х) для неизвестного образца. Более высокие значения дисперсности (значения Х) представляют лучшее диспергирование. Визуальное сравнение демонстрируется на мониторе компьютера. Неизвестный образец показан на одной половине экрана, и контрольное изображение одновременно выведено по соседству с таковым. Численное значение степени дисперсности (значение Х) показано на экране и подано на отдельный компьютер для дальнейшего анализа.To determine the dispersion of silicon oxide (X values), ten reference images were used. Using these reference images, an algorithm was derived and then applied to an unknown sample. DisperGrader then analyzes the unknown sample and automatically assigns the degree of dispersion (X value) for the unknown sample. Higher dispersion values (X values) represent better dispersion. A visual comparison is demonstrated on a computer monitor. An unknown sample is shown on one half of the screen, and the control image is simultaneously displayed next to it. The numerical value of the degree of dispersion (X value) is shown on the screen and submitted to a separate computer for further analysis.
Значение Y не основывается на визуальном сравнении фотографических стандартов, но основано на реальном размере и числе крупных агломератов. Значения с высокими оценками означают, что нет агломератов, присутствующих в испытуемых областях, которые имеют средний диаметр выше чем 23 мкм.The Y value is not based on a visual comparison of photographic standards, but based on the actual size and number of large agglomerates. High scores mean that there are no agglomerates present in the test areas that have an average diameter higher than 23 microns.
Данные, приведенные выше в Таблице 2, показывают, что сшитые эластомерные компаунды, полученные согласно настоящему изобретению (Примеры 2 и 3), имеют улучшенные значения разрушающего напряжения при разрыве, причем остальные свойства не проявляют ухудшения относительно сшитого эластомерного компаунда, полученного согласно прототипу (Пример 1).The data shown in Table 2 above show that the crosslinked elastomeric compounds obtained according to the present invention (Examples 2 and 3) have improved tensile strength at break, while the remaining properties do not show any deterioration relative to the crosslinked elastomeric compound obtained according to the prototype (Example one).
Более того, данные, приведенные выше в Таблице 2, показывают, что сшитые эластомерные компаунды, полученные согласно настоящему изобретению (Примеры 2 и 3), имеют улучшенное диспергирование оксида кремния относительно сшитого эластомерного компаунда, полученного согласно прототипу (Пример 1).Moreover, the data shown in Table 2 above show that the crosslinked elastomeric compounds obtained according to the present invention (Examples 2 and 3) have improved dispersion of silicon oxide relative to the crosslinked elastomeric compound obtained according to the prototype (Example 1).
ПРИМЕРЫ 4-5EXAMPLES 4-5
Получение эластомерных компаундовObtaining Elastomeric Compounds
Рецептура полученных эластомерных компаундов приведена в Таблице 3 (количества разнообразных компонентов даны в phr (частей на сто частей компаунда)).The formulation of the obtained elastomeric compounds is shown in Table 3 (the amounts of various components are given in phr (parts per hundred parts of the compound)).
NR: натуральный каучук (STR20 - фирма Taiteck Rubber);NR: natural rubber (STR20 - Taiteck Rubber);
BR: полибутадиен (Europrene Neocis® BR40 - фирма Polimeri Europa);BR: polybutadiene (Europrene Neocis ® BR40 - Polimeri Europa);
N326: технический углерод;N326: carbon black;
Антиоксидант: фенил-пара-фенилендиамин (6-PPD - фирма Akzo Nobel);Antioxidant: phenyl-para-phenylenediamine (6-PPD - Akzo Nobel);
НМММ: гексаметоксиметилмеламин;HMMM: hexamethoxymethylmelamine;
PVI (замедлитель): N-циклогексилтиофталимид (Santogard® PVI - фирма Flexys);PVI (retarder): N-cyclohexylthiophthalimide (Santogard ® PVI - Flexys);
DCBS (ускоритель): бензотиазолил-2-дициклогексилсульфенамид (Vulkacit® DZ/EGC - фирма Lanxess).DCBS (accelerator): benzothiazolyl-2-dicyclohexyl sulfenamide (Vulkacit ® DZ / EGC - Lanxess).
Вышеназванные эластомерные компаунды были получены следующим образом.The above elastomeric compounds were prepared as follows.
Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)
1-ая стадия1st stage
Все компоненты, перечисленные в Таблице 3, за исключением серы, замедлителя (PVI), гексаметоксиметилмеламина (НМММ) и ускорителя (DCBS), смешали вместе в смесителе Banbury® (модель F270), действующем при следующих эксплуатационных условиях:All components listed in Table 3, with the exception of sulfur, a moderator (PVI), hexamethoxymethylmelamine (HMMM) and accelerator (DCBS), were mixed together in a Banbury ® mixer (model F270), operating under the following operating conditions:
- подача: 225 кг;- feed: 225 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 200 секунд;- mixing time: 200 seconds;
- коэффициент заполнения: 73%;- fill factor: 73%;
- скорость вращения ротора: 40 об/мин;- rotor rotation speed: 40 rpm;
- температура при выгрузке: 155°С.- temperature at unloading: 155 ° C.
2-ая стадия2nd stage
Эластомерный компаунд, полученный в 1-ой стадии, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем подали в такой же смеситель Banbury®, как представленный выше, и дальнейшее смешение проводили в операции при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound obtained in the 1st stage was cooled to room temperature (23 ° C) and then fed into the same Banbury ® mixer as described above, and further mixing was carried out in operation under the following operating conditions:
- подача: 200 кг;- feed: 200 kg;
- температура: 30°С;- temperature: 30 ° C;
- продолжительность смешения: 130 секунд;- mixing time: 130 seconds;
- коэффициент заполнения: 65%;- fill factor: 65%;
- скорость вращения ротора: 40 об/мин;- rotor rotation speed: 40 rpm;
- температура при выгрузке: 105°С.- temperature at unloading: 105 ° C.
Полученный эластомерный компаунд затем охладили до комнатной температуры (23°С).The resulting elastomeric compound was then cooled to room temperature (23 ° C).
Полученный эластомерный компаунд испытали для оценки следующих свойств: вязкость по Муни (ML 1+4), механические свойства (как статические, так и динамические), а также диспергирование наполнителя: полученные результаты приведены в Таблице 4.The obtained elastomeric compound was tested to evaluate the following properties: Mooney viscosity (ML 1 + 4), mechanical properties (both static and dynamic), and also the dispersion of the filler: the results are shown in Table 4.
Пример 5 (согласно изобретению)Example 5 (according to the invention)
Эластомерный компаунд получили с использованием установки согласно Фиг. 4.An elastomeric compound was obtained using the apparatus of FIG. four.
Для этой цели эластомерный компаунд, полученный согласно Примеру 4, подали непосредственно (без охлаждения) в транспортирующий экструдер (то есть одношнековый экструдер), действующий при следующих эксплуатационных условиях:For this purpose, the elastomeric compound obtained according to Example 4 was fed directly (without cooling) to a conveying extruder (i.e., a single screw extruder) operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 5500 кг/час;- feed rate: 5500 kg / h;
- скорость вращения шнека: 25 об/мин;- screw rotation speed: 25 rpm;
- температурный профиль: 25°С;- temperature profile: 25 ° C;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 105°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 105 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из транспортирующего экструдера, охладили до комнатной температуры (23°С) и затем направили в самоочищающийся двухшнековый экструдер с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками Maris TM92HT, имеющий номинальный диаметр шнеков 92 мм и отношение L/D («длина/диаметр») 32, действующий при следующих эксплуатационных условиях:The elastomeric compound removed from the conveying extruder was cooled to room temperature (23 ° C) and then sent to a self-cleaning twin screw extruder with unidirectional interlocking augers Maris TM92HT having a nominal screw diameter of 92 mm and an L / D ratio (“length / diameter”) 32 operating under the following operating conditions:
- скорость подачи: 250 кг/час;- feed rate: 250 kg / h;
- скорость вращения двух шнеков: 60 об/мин;- rotation speed of two screws: 60 rpm;
- крутящий момент: 75%;- torque: 75%;
- температурный профиль: 40-80-90-80-40-30-30-30°С;- temperature profile: 40-80-90-80-40-30-30-30-30 ° С;
- температура эластомерного компаунда, измеренная на выходе из экструдера: 100°С.- temperature of the elastomeric compound, measured at the exit of the extruder: 100 ° C.
Эластомерный компаунд, выведенный из самоочищающегося двухшнекового экструдера с однонаправленными взаимозацепляющимися шнеками, затем охладили до комнатной температуры (23°С).The elastomeric compound withdrawn from a self-cleaning twin-screw extruder with unidirectional interlocking screws is then cooled to room temperature (23 ° C).
Полученный эластомерный компаунд испытали для оценки следующих свойств: вязкость по Муни (ML 1+4), механические свойства (как статические, так и динамические), а также диспергирование наполнителя: полученные результаты приведены в Таблице 4.The obtained elastomeric compound was tested to evaluate the following properties: Mooney viscosity (ML 1 + 4), mechanical properties (both static and dynamic), and also the dispersion of the filler: the results are shown in Table 4.
Вязкость по Муни ML(1+4), механические свойства, а также диспергирование наполнителя (то есть технического углерода), измеряли, как сообщено выше.Mooney viscosity ML (1 + 4), mechanical properties, as well as dispersion of the filler (i.e. carbon black), were measured as reported above.
Данные, приведенные выше в Таблице 4, показывают, что сшитые эластомерные компаунды, полученные согласно настоящему изобретению (Пример 5), имеют улучшенное значение разрушающего напряжения при разрыве, причем остальные свойства не проявляют ухудшения относительно сшитого эластомерного компаунда, полученного согласно прототипу (Пример 4).The data shown in Table 4 above show that the crosslinked elastomeric compounds obtained according to the present invention (Example 5) have an improved value of breaking stress at break, while the remaining properties do not show deterioration relative to the crosslinked elastomeric compound obtained according to the prototype (Example 4) .
Более того, данные, приведенные выше в Таблице 4, показывают, что сшитый эластомерный компаунд, полученный согласно настоящему изобретению (Пример 5), имеет значительно улучшенное диспергирование технического углерода относительно сшитого эластомерного компаунда, полученного согласно прототипу (Пример 4).Moreover, the data shown in Table 4 above show that the crosslinked elastomeric compound obtained according to the present invention (Example 5) has a significantly improved dispersion of carbon black relative to the crosslinked elastomeric compound obtained according to the prototype (Example 4).
Claims (18)
изготовление собранной, но не вулканизированной шины, включающей множество конструкционных элементов;
подвергание собранной, но не вулканизированной шины формованию и сшиванию для получения готовой шины;
в котором по меньшей мере один из указанных конструкционных элементов включает эластомерный компаунд, полученный:
подачей по меньшей мере одного эластомерного полимера (102), выбранного из диенового эластомерного полимера и моноолефинового эластомерного полимера или их смеси, и по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя (103) и вулканизирующих агентов в по меньшей мере одно смесительное устройство периодического действия (101) смесительного устройства (101а), где указанное по меньшей мере одно смесительное устройство периодического действия (101) имеет два винта противоположного вращения, и смешение в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве периодического действия (101) проводят при скорости вращения ротора от около 20 об/мин до около 60 об/мин;
смешением и диспергированием в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве (101а) указанного по меньшей мере одного упрочняющего наполнителя (103) в указанном по меньшей мере одном эластомерном полимере (102), с получением эластомерного компаунда (104, 108);
выведением указанного эластомерного компаунда (104, 108) из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства (101а);
подачей указанного эластомерного компаунда (104, 108) по меньшей мере в одно смесительное устройство непрерывного действия (106), причем указанное смесительное устройство непрерывного действия включает по меньшей мере два вращающихся шнека;
смешением указанного эластомерного компаунда (104, 108) в указанном по меньшей мере одном смесительном устройстве непрерывного действия (106);
выведением указанного эластомерного компаунда (104, 108) из указанного по меньшей мере одного смесительного устройства непрерывного действия (106).1. A method of obtaining a tire, including:
the manufacture of assembled, but not vulcanized tires, including many structural elements;
subjecting the assembled but not vulcanized tire to molding and stitching to form a finished tire;
in which at least one of these structural elements includes an elastomeric compound obtained:
supplying at least one elastomeric polymer (102) selected from a diene elastomeric polymer and a monoolefin elastomeric polymer or a mixture thereof, and at least one reinforcing filler (103) and vulcanizing agents in at least one batch mixing device (101) of a mixing device (101a), wherein said at least one batch mixing device (101) has two opposite-rotation screws, and mixing in said at least one mixing device The periodic batch (101) is carried out at a rotor speed of about 20 rpm to about 60 rpm;
mixing and dispersing in said at least one mixing device (101a) of said at least one reinforcing filler (103) in said at least one elastomeric polymer (102) to obtain an elastomeric compound (104, 108);
withdrawing said elastomeric compound (104, 108) from said at least one mixing device (101a);
feeding said elastomeric compound (104, 108) into at least one continuous mixing device (106), said continuous mixing device comprising at least two rotating screws;
mixing said elastomeric compound (104, 108) in said at least one continuous mixing device (106);
removing said elastomeric compound (104, 108) from said at least one continuous mixing device (106).
корпус, причем указанный корпус включает по меньшей мере одно впускное отверстие и выпускное отверстие;
где указанные по меньшей мере два вращающихся шнека смонтированы с возможностью вращения в указанном корпусе.9. A method of producing a tire according to claim 8, wherein said mixing extruder (106) includes:
a housing, said housing comprising at least one inlet and an outlet;
wherein said at least two rotary screws are rotatably mounted in said housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123880/05A RU2462358C2 (en) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | Method and plant for producing elastomer compound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123880/05A RU2462358C2 (en) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | Method and plant for producing elastomer compound |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010123880A RU2010123880A (en) | 2011-12-20 |
RU2462358C2 true RU2462358C2 (en) | 2012-09-27 |
Family
ID=45403869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123880/05A RU2462358C2 (en) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | Method and plant for producing elastomer compound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2462358C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689613C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Apparatus for preparing articles from a mixture of rapidly polymerising liquids |
RU2693157C2 (en) * | 2015-04-30 | 2019-07-01 | Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. | System and method for halogenation of olefin-based elastomers in bulk phase |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1024295A1 (en) * | 1981-10-02 | 1983-06-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Резинотехнического Машиностроения | Worm-screw mixer for handling polymer materials |
RU2067986C1 (en) * | 1991-06-18 | 1996-10-20 | Дегусса Аг | Method for production of vulcanized polymer and rubber mixtures being filled with carbon black |
US20020042479A1 (en) * | 1998-12-22 | 2002-04-11 | Nanni Marco Nahmias | Process for producing tyres, tyres thus obtained and elastomeric compositions used therein |
US20050040555A1 (en) * | 2001-12-19 | 2005-02-24 | Renato Caretta | Process and apparatus for continuously producing an elastomeric composition |
-
2007
- 2007-11-13 RU RU2010123880/05A patent/RU2462358C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1024295A1 (en) * | 1981-10-02 | 1983-06-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Резинотехнического Машиностроения | Worm-screw mixer for handling polymer materials |
RU2067986C1 (en) * | 1991-06-18 | 1996-10-20 | Дегусса Аг | Method for production of vulcanized polymer and rubber mixtures being filled with carbon black |
US20020042479A1 (en) * | 1998-12-22 | 2002-04-11 | Nanni Marco Nahmias | Process for producing tyres, tyres thus obtained and elastomeric compositions used therein |
US20050040555A1 (en) * | 2001-12-19 | 2005-02-24 | Renato Caretta | Process and apparatus for continuously producing an elastomeric composition |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Шмарц О. и др. Переработка пластмасс. - СПб.: Профессия, 2005. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693157C2 (en) * | 2015-04-30 | 2019-07-01 | Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. | System and method for halogenation of olefin-based elastomers in bulk phase |
RU2689613C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Apparatus for preparing articles from a mixture of rapidly polymerising liquids |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010123880A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2219837B1 (en) | Process for manufacturing a tire | |
RU2290303C2 (en) | Method and the device for continuous production of the elastomeric composition | |
RU2475356C1 (en) | Method and machine for making tires | |
US8460590B2 (en) | Process for continuously producing an elastomeric composition | |
RU2719988C2 (en) | Method of producing an elastomeric composition | |
EP2338660B1 (en) | Apparatus and method for applying rubber mixture on a core | |
KR100938632B1 (en) | Process and apparatus for continuously producing an elastomeric composition | |
US7964128B2 (en) | Process and apparatus for continuously producing an elastomeric composition | |
RU2462358C2 (en) | Method and plant for producing elastomer compound | |
EP2468476B1 (en) | Method for forming tyre components | |
JP4294585B6 (en) | Method and apparatus for continuous production of elastomer compositions | |
KR20160068066A (en) | Curing agent feeding apparatus | |
CN105666718A (en) | Method and device for producing tires |