[發明專利]用于處理橡膠的裝置及用于處理橡膠的處理方法

有效

• 申請號: 201210233997.6
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102873778A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 小田拓美;島英樹
• 申請（專利權）人: 東洋橡膠工業株式會社
• 主分類號: B29B7/18
• 分類號: B29B7/18;B29B7/28
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術領域

本發明涉及用于處理橡膠的裝置及用于處理橡膠的處理方法。

背景技術

通常，按照混合、壓延/擠出以及成形的順序處理橡膠。其中，混合步驟包括塑煉（mastication）步驟和混煉（kneading）步驟。進行混煉步驟是為了將配合劑精細、勻質地混合和分散于生膠中。另一方面，在混煉步驟之前進行塑煉步驟以便使橡膠本身軟化和勻質，使得在后續的混煉步驟中可以容易地將配合劑混合和分散于生膠中。

混煉步驟通常被分為兩步，即A-混煉和B-混煉。A-混煉是添加一種制劑和混煉混合物的步驟，其中該制劑包含增強劑如二氧化硅和炭黑，但不包括硫化成分（例如，硫化劑和硫化促進劑）。B-混煉是添加硫化成分到通過A-混煉步驟獲得的材料然后混煉混合物的步驟。

對于塑煉、A-混煉和B-混煉的每個步驟，溫度控制起關鍵作用。（參照例如日本未審專利公布（特開）平7-227845、日本未審專利公布（特開）No.2004-352831、日本未審專利公布（特開）No.2007-8112和日本未審專利公布（特開）No.2007-320184）。

（1）首先，描述塑煉步驟。塑煉用于施加剪切力于橡膠材料上以切割其分子鏈、減小其粘度以及賦予該材料塑性供成形。存在兩種塑煉，即低溫塑煉和高溫塑煉。如日本未審專利公布（特開）平7-227845中所述，常規地，在高溫塑煉的混煉期間添加了膠溶劑（即塑煉促進劑）。

低溫塑煉是在最高達約110℃的溫度下進行的機械塑煉。在該塑煉步驟中，選擇性地切割分子鏈的較長的部分以減小分子量。另一方面，高溫塑煉是在更高溫度例如120℃至180℃的溫度下進行的化學塑煉，同時添加膠溶劑以導致化學反應，從而切割分子鏈。

天然橡膠的塑煉在封閉式煉膠機（例如，Banbury煉膠機）中進行。隨著橡膠混煉的進行而產生熱，使橡膠的溫度增加。特別地，如在高溫塑煉的情況下，在封閉空間內將橡膠保持在高溫例如150℃至180℃的溫度下達一延長的時間段可能導致橡膠燃燒（或者燒焦）。因此，通常的做法是在早先的步驟中添加膠溶劑以賦予生膠塑性，從而縮短塑煉時間。

在使用膠溶劑的高溫塑煉的情況下，在膠溶劑的反應點，分子鏈被切割而不論其分子量如何。結果，在塑煉之后，具有小至大分子量的各種化合物被認為殘留在橡膠成分中。這可能導致膠溶劑分離，并可能進一步增加反應的不均勻性。

另一方面，如上文所述，在低溫下進行的機械塑煉選擇性地切割具有較大分子量的部分，這均勻地減小橡膠復合物中分子的重量。因此，在塑煉之后穩定橡膠的化學性能方面，機械塑煉更有利。

根據以上觀點，塑煉步驟優選僅以機械塑煉的形式進行。在常規的方法中，僅進行機械塑煉的嘗試面臨以下問題：與橡膠的混煉相關的熱使橡膠的溫度增加。換句話說，溫度隨著塑煉的進展而上升，超出適合于機械塑煉同時賦予橡膠足夠塑性的溫度范圍，導致橡膠燒焦。在這一背景下，需要一種使得能夠進行塑煉同時保持最合適的溫度的技術。

（2）接下來，描述A-混煉。近些年，使用二氧化硅來取代炭黑作為待在A-混煉步驟期間添加的增強劑。然而，二氧化硅具有如下缺陷：其增強橡膠的能力小于炭黑增強橡膠的能力。因此，當將二氧化硅混合到橡膠成分中時，添加硅烷偶聯劑以增加增強能力。當硅烷偶聯劑被添加作為配合劑時，硅烷偶聯劑通過其偶聯反應被固定在二氧化硅上，而且與橡膠成分反應，增加二氧化硅在橡膠中的可分散性并提高增強能力。

已知，為了使二氧化硅有效地與硅烷偶聯劑反應，混煉被期望在特定溫度下實施達一延長的時間段。在低溫環境下，在二氧化硅和硅烷偶聯劑之間較不可能發生偶聯反應。另一方面，過度高的溫度導致橡膠交聯，這迅速增加粘度并導致形成凝膠體。

當在煉膠機中橡膠成分與二氧化硅和硅烷偶聯劑混煉時，由于橡膠的粘性流產生的熱以及與偶聯反應相關的熱，煉膠機的內部溫度上升。結果，溫度在短時間段內達到形成凝膠體的水平，從而導致如下問題：沒有留出足夠的時間用于偶聯反應。

日本未審專利公布（特開）No.2004-352831公開了一種方法，其中添加硅烷偶聯劑之前的混煉步驟利用封閉式Banbury煉膠機實施，而添加硅烷偶聯劑之后的偶聯反應利用未封閉的不同煉膠機實施。此外，日本未審專利公布（特開）No.2007-8112公開了一種方法，其中在稍低于適合于偶聯反應的溫度范圍的一個溫度將混煉過的橡膠合成物傳送到一對混煉輥上，其中由所述輥施加的剪切力導致用于偶聯反應的熱的自生。