[发明专利]用于制备旨在用于弹性体产品的复合材料的连续液体混合

说明书

提供了根据所选的橡胶混合物配方制备复合材料的连续液体混合方法及其系统。在凝集物制备机构的预定凝集物制备区域内形成凝集物。使形成的凝集物脱水并转化成粒化材料，然后将粒化材料输送到混合机构(40)。将粒化材料计量添加至互补混合器(46)，粒化材料在混合器(46)的预定区域内受控地前进，使得对于每个区域，粒化材料的停留时间得到控制，并且在下游输送之前实现粒化材料的目标温度。复合材料以橡胶材料半成品的形式从混合器(46)排出。

技术领域

本发明涉及使用连续液体混合来制备旨在用在弹性体成品和半成品中的复合材料。

背景技术

母料(masterbatch)是一种弹性体复合材料，在所述弹性体复合材料中引入配料连同其他任选添加剂(术语“弹性体母料组合物”、“母料组合物”和“母料”可互换)。母料通常用于制备橡胶组合物，例如用于制造轮胎或轮胎半成品(包括但不限于成型产品，例如胎面)。

已知通过连续液体混合来获得母料。在这种情况下，在实现弹性体复合材料时，通过凝集实现液体混合物(例如，弹性体乳液和配料浆料的混合物)向粘弹性固体的转变。凝集通过反应造成取决于进入成分的动态可变产率。许多乳液聚合中形成凝集物，形成的凝集物的类型和量取决于聚合物体系、聚合配方和技术。例如，浓缩浆料会缩短凝固时间，并且还会限制要提取和处理的水体积。存在用于制备弹性体复合材料的多种方法，这些方法的示例公开于美国专利号6,048,923和6,075,084和日本专利号JP5139610。

然后通常将母料引入捏合工具以引入硫化添加剂，从而制备最终组合物，所述最终组合物准备引入橡胶产品例如轮胎。由于在轮胎制备期间需要考虑多种类型的母料组合物，本发明有利地使连续液体混合方法适用于不连续系统。

发明内容

本发明提供了一种根据所选的橡胶混合物配方制备复合材料的连续液体混合方法。所述方法包括在凝集物制备机构的预定凝集物制备部段内形成凝集物的步骤。使凝集物脱水并且转化成粒化材料。将粒化材料输送到混合机构并且计量添加到互补混合器中。在互补混合器中的预定区域内使粒化材料受控地前进，使得对于每个区域，粒化材料的停留时间得到控制，并且在下游输送之前实现粒化材料的目标温度。从互补混合器中以橡胶材料半成品的形式排出复合材料。

混合器中的预定区域包括进料区域，在所述进料区域中将粒化材料进料至挤出机，所述挤出机使粒化材料转化成挤出物。在一些实施方案中，挤出机可以是双螺杆挤出机。干燥区域位于进料区域的下游并且终止于蒸汽提取器，所述蒸汽提取器排空从干燥区域的挤出物中提取的残留水。混合区域位于干燥区域的下游并且沿着混合器的介于蒸汽挤出机和挤出机出口之间的部分限定，混合器从所述挤出机出口排出橡胶材料半成品。

在一些实施方案中，所述方法还包括如下步骤：在添加剂计量位置处将一种或多种添加剂引入混合区域，在所述添加剂计量位置处挤出物达到引入添加剂的预定目标温度。随后在硫化剂计量位置处将一种或多种硫化剂添加至混合区域，在所述硫化剂计量位置处挤出物达到引入硫化剂的预定目标温度。对于一些这样的实施方案，设置在添加剂计量位置处的添加剂计量器实现了将一种或多种添加剂引入混合区域，并且设置在硫化剂计量位置处的硫化剂计量器实现了将一种或多种硫化剂引入混合区域。

挤出机控制挤出物的下游输送，使得挤出物在混合区域中的添加剂计量位置和硫化剂计量位置的每一者处实现最小停留时间。