[发明专利]在高温下生产橡胶组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合弹性体的领域，更特别地涉及旨在用于制造待安装至车辆的轮胎的橡胶组合物的生产。

背景技术

由于现代轮胎的性能要求，以及可能的极端道路条件所需的品质，日益强调轮胎的持久性和减少轮胎的滚动阻力。

本领域技术人员知晓耐磨性的改进可能造成增加的能量散失，近年来的进展是这两个施加了某些限制的因素之间的折中的结果，而这些限制通过改性橡胶组合物和研究新的制造方法来克服。

发明内容

本发明的目的在于提出当材料经受循环应力时在不影响磨损方面的性能的情况下能够使材料内的能量散失现象大幅降低的方法。

材料的粘弹性质通过物理量描述，例如粘度模量（G’’），弹性模量（G’），或者比例其为材料经受正弦应力时应力和变形之间的相角的正切，并能够用于表征材料内散失现象，以及其他目的。

因此，特别有利的是减少用于轮胎构型的基于弹性体的材料中的Tgδ的值，以减弱与轮胎的加热相关的现象和减少车辆的滚动阻力。

在未公开的专利申请FR10/52949中所描述的方法中，以特定且独创的方式使用已知类型的连续混合设备，提供所述设备的操作范围使得能够实现高剪切水平，以获得橡胶组合物，与从常规生产过程得到的那些相比，所述橡胶组合物出乎意料地具有极不寻常的性质。

根据本发明的方法具有相同的目的，并基于密闭式混合器型的多个常规混合装置的使用，所述混合装置包括混合室，在所述混合室中安装有转子，所述转子以旋转驱动并具有径向凸出部，所述径向凸出部在其本身和槽之间形成间隙，在所述间隙中以特定比例在先添加至所述室的各种组分紧密地混合在一起。

所述方法包括如下步骤：

A-将除了交联体系之外的橡胶基体、增强填料、和如果需要的其他组分引入密闭式混合器型的混合装置中，所述混合装置包括混合室，所述混合室中安装有转子，所述转子以旋转驱动并具有径向凸出部，所述径向凸出部在其本身和槽之间形成间隙，

B-所述组分在所述室中混合直至获得均匀的混合物，注意确保混合物的温度保持在170℃或低于170℃，随后

C-调节转子的旋转速度从而使橡胶组合物在小于600秒，优选小于400秒的时间内，达到范围在180℃至240℃的出料温度，以及

D-当达到了出料温度时，初始橡胶组合物从密闭式混合器去除，所述组合物的温度在小于5分钟内达到低于140℃。

在极短时间内发生最终温度上升并上升至与在橡胶工业中通常使用的温度水平相比非常高的水平，这使得最终组合物能够从具有不寻常性质的所述初始组合物生产。

当增强填料主要由二氧化硅构成时，出料温度优选在180℃至200℃的范围内。

当增强填料主要由炭黑构成时，出料温度优选在200℃至240℃的范围内。

还可能的是在步骤A中掺入添加剂。

尽管不限制此值，70%或更多的填充比例优选选择用于密闭式混合器。

填充比例是在混合室内被橡胶组合物占据的体积的比例，此比例的体积等于在密闭式混合物的桨叶和室的内壁之间的可得的空闲体积。

在步骤C中，在初始橡胶组合物从混合器去除前，有帮助的是将所述组合物以出料温度维持给定的时间，同时确保所述步骤C的总持续时间不超过600秒。

有利地，为了在分配的时间内达到所需的温度，提供以确保在全部混合操作的过程中赋予所述混合物的总比能在1000至7500焦耳/克的范围内。

在常规方式中，在步骤D结束时，通过使用密封式混合器和/或开放式混合器型的的一个或多个连续或批量的混合装置，掺入特定体积的初始橡胶组合物、交联体系和任何必要的补充弹性体、填料和添加剂，形成最终橡胶组合物，其中以这样的方式选择连续或批量混合装置的操作参数：在此步骤过程中赋予橡胶组合物的补充比能在500至2000焦耳/克的范围内。

在混合装置中制造过程的步骤中赋予橡胶组合物的比能等于通过一个（或多个）电机提供至混合物用于旋转混合器转子的能量（以焦耳计）除以所得橡胶组合物的质量。此能量可以通过下式计算：