CN103249534A

CN103249534A - 用于制造轮胎的方法和设备

Info

Publication number: CN103249534A
Application number: CN2011800588484A
Authority: CN
Inventors: A·博顿利; S·泰斯蒂; T·哈内尔
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: EP2655029A1; BR112013013800A2; CN103249534B; WO2012085714A1; RU2592528C2; BR112013013800B1; RU2013128618A; EP2655029B1

Abstract

本发明涉及一种用于生产轮胎的方法和设备。所述设备包括混合挤出机（1），所述混合挤出机包括抽吸泵（24），在混合挤出机（1）的靠近挤出机机头（19）的区段处，所述抽吸泵（24）与混合挤出机（1）的内室（17）流体联通，所述抽吸泵（24）适于在优选地低于约150mbar的抽吸压力（Pa）条件下操作。这种抽吸压力使得能够改进弹性体复合物的加工能力特征、以及在由利用所述弹性体复合物生产的半成品获得的轮胎的性能。

Description

用于制造轮胎的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造轮胎的方法和设备。更加具体地，本发明涉及这样的方法和设备，在所述方法和所述设备中，通过至少一个连续混合步骤，制造在制造轮胎的一个或多种结构元件使用的至少一种弹性体复合物。

背景技术

混合处理基于根据预定处方或者配方将聚合物基体与其它组成成分（配料）混合在一起，用于获得在轮胎生产循环的后续步骤中待使用的半成品。

通常利用连续式或者非连续式混合机来执行该处理。

连续式混合机或者挤出机主要包括筒状腔室，蜗杆或者多个螺杆在所述筒状腔室内部旋转，用于以连续的方式将正在被加工的材料从所述腔室的一个端部传送至另一个端部；材料在筒状腔室内部行进的同时被混合。

不连续式（闭合）混合机主要包括混合室，所述混合室包含一对转子，所述一对转子相对于彼此以相反的方式转动；以预定离散量（批次）处理材料，所述批次在处理结束时并且在开始处理新批次之前从混合机完全卸载下来。

文献US2004/0094862公开了一种多轴挤出机，用于使弹性体与尤其是橡胶的某些填料相混合，并且与软化剂（例如油）和/或添加剂相混合。挤出机包括沿着产品的传送方向依次设置的以下区域：供给区域，在所述供给区域中，供给具有填料、软化剂、添加剂和可能的水的弹性体；具有至少一个捏炼元件的捏炼/塑化区域，在所述区域中，具有添加剂的弹性体被转变成流体，并且压实混合；具有至少一个额外的捏炼元件的分散区域，在所述分散区域中，使填料成碎片并且分配所述填料。在捏炼和分散区域中，挤出机主体具有相应的通风口，软化剂和在供给区域中的计量的水在从更下游处的出口处离开挤出机之前通过所述通风口从所述产品移除。

文献US7654725公开了一种环形挤出机和在设置有多个处理室的环形挤出机中为粘性和粘弹性材料脱气的方法。在挤出机的脱气区域中，存在至少一个处理室，所述处理室设置有脱气开口。

文献EP1252999公开了一种用于橡胶基组分的捏炼设备。所述设备包括鼓，所述鼓具有圆柱状腔室。螺杆组件在腔室中旋转，使得待捏炼的材料通过螺杆的旋转而被沿着轴向方向挤出。螺杆具有包括螺旋叶片的区段和包括捏炼叶片的区段，由此使得材料能够流动通过介于腔室的内壁和设置有捏炼叶片的区段之间的空间，并且使得能够将剪切力施加到材料自身。分批送料器将材料供给到腔室。注入装置将冷却水注入到腔室中。包括抽吸泵的排放装置使冷却水与材料分离并且从腔室排放水。泵连接到在具有螺旋叶片的某些区段处形成在鼓上的抽吸口并减小压力，以雾化并且去除事先引入的冷却水。

文献US03683511、US03932115、US04168799、US04565512、US05205972、US05283021、US5836682、US06613128、US07407611、US2002186612、US2004094862、US2004222543、US2006034147、US2007121421、US2008310251、WO2000059988、WO2000178967公开了挤出装置，这些挤出装置设置有通风口，用于从复合物中去除气体和/或水（排气、排水）。

发明内容

本申请人已经发现，设置在混合机中用于移除在复合物中所含有的流体（气体、水、溶剂等）的系统在略小于大气压力的压力值的条件下工作。

在提及的已知领域中，可能不认为用于移除污染物的特定压力值是至关重要，因此没有明确指出所述特定压力值。

特别参照混合挤出机中的混合而言，本申请人实际上发现，如果抽吸压力保持在介于约700mbar和约200mbar之间值的范围内，则可以在整个压力范围内以有效的方式移除不期望的物质。

例如，本申请人已经发现，在表明的抽吸压力范围内，混合挤出机的机头处的复合物的温度和压力具有规则进程（course），即，它们基本保持恒定。

然而，本申请人意外并且惊奇地发现，当在连续式混合机中在混合处理期间在非常低的压力值下实施抽吸复合物以提取不期望的物质时，弹性体复合物的可加工特征、弹性体复合物的经过硫化的样品的静态和动态特征以及通过由弹性体复合物制成的半成品获得的轮胎的性能以急剧并且突然的方式发生变化。

在第一方面中，本发明涉及一种用于生产轮胎的方法，所述方法包括：

-生产至少一种弹性体复合物；

-生产所述轮胎的多个结构元件，其中，所述多个结构元件中的至少一个结构元件包括所述至少一种弹性体复合物。

生产所述弹性体复合物包括：

i）通过混合挤出机的至少一个供给开口引入所述弹性体复合物的至少一个前体；

ii）沿着包含至少一根挤出螺杆的混合挤出机的腔室混合并且推进所述至少一个前体；

iii）在混合期间，通过将不期望的流体从所述室中抽吸出而消除所述不期望的流体；

iv）从混合挤出机中排出弹性体复合物。流体抽吸在低于约150mbar的抽吸压力下实施。

根据本发明的方法还能够包括使用多个结构元件组装生轮胎，其中，所述多个结构元件中的至少一个结构元件包括所述弹性体复合物。

根据本发明的方法可以还包括使生轮胎经受模制和交联，以获得成品轮胎。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于生产弹性体复合物的设备，其包括至少一个混合挤出机，用于生产至少一种弹性体复合物。

混合挤出机包括至少一个抽吸泵，所述抽吸泵与所述混合挤出机的内室流体连通。

所述抽吸泵在优选地小于约150mbar的抽吸压力下操作。

本发明还涉及一种用于轮胎生产的装置，所述装置包括用于生产弹性体复合物的设备。

所述设备包括至少一个混合挤出机，用于生产至少一种弹性体复合物。

混合挤出机包括至少一个抽吸泵，所述抽吸泵与所述混合挤出机的内室流体连通，所述抽吸泵适于在优选地低于约150mbar的抽吸压力下操作。

所述装置还设置有：用于生产轮胎的多个结构元件的装置；用于使用所述多个结构元件组装生轮胎的装置；用于使生轮胎经受模制和交联以获得成品轮胎的装置。

优选地，抽吸压力小于或者等于约140mbar，更加优选地其小于或者等于约100mbar，最为优选地所述抽吸压力小于或者等于约40mbar。

根据优选的实施例，在从混合挤出机排出弹性体复合物的附近实施流体抽吸。优选地，混合挤出机包括挤出机机头。

优选地，抽吸泵在所述挤出机机头附近与内室流体连通。

优选地，在不再需要可能的添加剂或冷却水来处理复合物的位置，和/或在待消除的流体的生产（由于混合期间复合物的成分之间的相互反应）已经结束时，实施抽吸。

在混合挤出机中，弹性体复合物的前体受经受与运送步骤交替的捏炼步骤，并且优选地，在运送步骤中的至少一个期间抽吸流体。

根据优选的实施例，混合挤出机包括：保持体，所述保持体限定内室；和至少一个挤出螺杆，所述挤出螺杆位于内室中。挤出螺杆和内室包括捏炼区域，所述捏炼区域沿着内室的纵向轴线与复合物的前体的推进区域交替。

抽吸使得能够消除在前述捏炼步骤中产生的不期望的流体。

优选地，产生的弹性体复合物适于生产胎面。

优选地，弹性体复合物前体包括至少一种弹性体二烯烃聚合物和至少一种增强填料。

优选地，所述增强填料是所谓的白色填料（white filler），所述白色填料选自氢氧化物、氧化和含水氧化物、盐和含水金属盐或它们的复合物。

优选地，所述增强填料是二氧化硅基填料。复合物前体中的二氧化硅能够在混合期间与硅烷偶联剂相发生反应，添加所述硅烷偶联剂的目的是使二氧化硅能够在弹性体聚合物中相容并且分散。通常，这种反应产生乙醇，通过高真空抽吸有效抽取并且消除所述乙醇。

根据本发明的实施例，混合挤出机包括心轴，所述心轴插入在保持体中并且沿着纵向轴线延伸。所述心轴和保持体限定了优选为环形的内室。

混合挤出机包括多根挤出螺杆，所述挤出螺杆布置在内室中并且平行于所述纵向轴线。

混合挤出机是由环形室构成的类型的，并且也称作“环式挤出机”。

根据变形方案，内室具有双裂片横截面，并且混合挤出机包括两根挤出螺杆，所述挤出螺杆以相互并排关系布置，并且每个挤出螺杆均位于相应的凸起处。

优选地，保持体包括多个环形区段，所述环形区段沿着纵向方向对准，并且其中，抽吸泵与所述环形区段中的至少一个流体连通。

分成环形区段允许根据生产复合物的具体要求规划构造混合挤出机。

根据一个实施例，所述环形区段包括至少一个抽吸管道，所述抽吸管道的一个端部连接到内室，所述抽吸管道的相对的端部连接到抽吸泵。

优选地，所述环形区段包括连接到抽吸泵的两个径向对置的抽吸管道。使用两根管道使得能够更有效且均匀地从复合物抽取不期望的流体。

抽吸泵能够优选地是干式的、液环或者油型的。

优选地，干式抽吸泵的额定抽吸能力介于约100m³/h和约450m³/h之间。

优选地，干式抽吸泵的功率介于约2kW和约15kW之间。

通过根据本发明的方法和设备的优选但不排外的实施例的详细描述，其它特征和优势将变得更为显而易见。

附图说明

下面参照作为非限制性示例给出的附图阐释本说明，其中：

图1是根据本发明的用于生产轮胎的装置的示意性平面视图；

图2示出了属于图1中的装置的混合挤出机的示意性侧视图；

图3是图2的混合挤出机的截面的示意性正视图；

图4是能够利用图1中的装置获得的用于车辆车轮的轮胎的径向截面的示意图；

图5示意性示出了能够利用图1中的装置获得的用于车辆车轮的另一种轮胎的径向截面；

图6a-6b示出了与对复合物样本实施的测试相关的图表；

图7是“雷达”图表，示出了对根据本发明的复合物样本和比较或者对照复合物样本实施的比较性测试。

具体实施方式

参照所提及的附图，整体用附图标记1表示一种多螺杆混合挤出机，所述多螺杆混合挤出机属于一种用于生产用于制造用于车辆车轮的轮胎的弹性体复合物的设备。

在本说明书的上下文中，术语“复合物（compound）”应理解为表示在处理循环的任意步骤期间获得的通用中间材料或者将交联系统添加到中间材料以准备好随后进行硫化而获得的半成品。

用于生产弹性体复合物的设备是用于生产整体用2表示且在图1中示意性示出的轮胎的设备的一部分。

图4中的附图标记3表示根据按照本发明的方法和设备生产的用于车辆车轮的轮胎。轮胎3通常包括胎体结构4，所述胎体结构4包括至少一个胎体层5，所述胎体层5具有相应的相对的端部折片，所述端部折片与相应的环形锚固结构6相接合，所述环形锚固结构6可能与弹性体填充件6a相连，整体形成通常称为“胎圈”的区域7。胎体层5包括多个织物或者金属增强帘线，所述织物或者金属增强帘线布置成互相平行并且至少部分嵌入在弹性体材料层中。

带束结构8与胎体结构4相联，所述带束结构8包括相互并且与胎体结构4成叠置关系的一个或多个带束层，所述胎体结构4具有通常为金属的增强帘线。这些增强帘线能够相对于轮胎3的圆周延伸方向成交叉定向。在带束结构8的径向外部位置，施加有胎面带9。胎面带9能够由两个部分制成，即，用于与路面相接触的径向的更靠外部部分，和与带束结构8相接触的径向更靠内的部分9b或者底层。另外，相应的侧壁10施加在胎体结构4的侧表面的轴向外部位置，每个所述侧壁10均从胎面带9的侧边缘中的一个延伸直到靠近胎圈7的相应的环形锚固结构6。轮胎3的径向内表面还优选地在内部涂敷有气密弹性体材料层或者所谓的衬里11。在图4示出的实施例中，轮胎3是用于机动车辆的类型的轮胎。通常在这种情况下，带束结构8还包括至少一个径向外部层，所述径向外部层包括织物帘线，所述织物帘线铺设成相对于轮胎3的圆周延伸方向成大体零度。

根据图5中示出的实施例，轮胎3是与重型车辆一起使用的类型的轮胎。术语“重型车辆”通常理解为表示属于在“车辆构造统一规范（Consolidated resolution of the Construction of Vehicles）（R.E.3）（1997）”，附件7，第52-59页“机动车辆和拖车的分类和定义（Classification and Definition of Power-Driven Vehicle andTrailers）”中定义的类别M2～M3、N1～N3和O2～O4的车辆，例如卡车、具有拖车的卡车、牵引车、公共汽车、厢式货车和这种类型的其它车辆。参照图5，轮胎3包括胎体结构102，所述胎体结构102包括至少一个优选地两个胎体层103，所述胎体层103由嵌入在弹性体基材中的通常金属制成的增强帘线形成。胎体层（或者多个胎体层）103具有与相应的胎圈芯104相接合的相对的端部折片103a。所述胎圈芯104放置在轮胎3的通常称作“胎圈”的区域105中。弹性体填充件104a施加到胎圈芯104的外周边缘，所述弹性体填充件104a占据限定在胎体层103和胎体层103的相应端部折片103a之间的空间。在胎圈105处，能够设置特别的增强结构（未示出），其功能是改进向轮胎3传递转矩的能力。在径向外部位置，带束结构106与胎体结构2相联，所述带束结构106优选地包括若干带束层（在具体示例中示出了三个层106a、106b、106c），所述带束层放置成相互成径向叠置关系并且设置有通常由金属制成的增强帘线，所述增强帘线具有交叉定向和/或大体平行于轮胎3的圆周延伸方向的定向。特别地，用于重型车辆的轮胎的带束结构106通常包括称作“砾石防护带束”的带束层，其可以是带束结构的径向最外层106c，并且作为防止石头和细沙砾侵入到轮胎结构的最内层的防护层。胎面带107施加在带束结构106的径向外部位置。在另一个实施例中，胎面带107包括叠置在底层107b上的径向更靠外的部分107a。底层叠置在带束结构上并且优选地在基本对应于胎面带的径向外部部分的延伸表面的表面上延伸。可替代地，例如，所述底层仅在胎面带的径向外部部分的延伸部的一部分上延伸，例如在其相对的侧部部分上延伸。另外，弹性体材料的相应侧壁108施加到胎体结构102的侧表面，每个所述侧壁108均从胎面带107的相对的侧边缘100a中的一个延伸直到靠近相应的胎圈105。优选地，用于重型车辆的轮胎的带束结构包括侧向增强条带106d，所述侧向增强条带106d在第二带束层106b的轴向端部中的一个处能够径向叠置在第二带束层106b上。侧向增强条带包括多个增强元件，优选地为高伸长率金属帘线。另外，优选地，插入件大体布置在胎肩部分处，即，胎面带的侧端连接到侧壁的部分。特别地，插入件具有：大体径向插置在带束结构和胎面带之间的部分；和大体轴向插置在胎体和侧壁之间的部分。

根据其它实施例，轮胎是用于摩托车的轮胎。用于摩托车的轮胎的剖面轮廓（未示出）具有高横向曲率，原因在于其在摩托车的所有倾斜状况下均必须确保足够的胎印区域。横向曲率由在轮胎的赤道面上测量的胎面中心与通过胎面自身的侧向相对的端部的线之间的距离和胎面自身的侧向相对且轴向以最大间距间隔开的端部之间的距离限定的最大弦的宽度之间的比值限定。“具有高横向曲率的轮胎”指的是横向曲率至少为0.20的轮胎。优选地，对于后轮胎而言横向曲率介于0.20和0.5之间，并且对于前轮胎而言所述横向曲率介于0.35和0.6之间。在用于摩托车的轮胎中，带束结构能够包括具有金属帘线（优选地高伸长类型的金属帘线）的层，所述层以相对于轮胎的圆周方向成大体零度的方式布置。

在图4或图5示出的轮胎3能够由本领域中已知的任何处理制造而成。通常，所使用的传统处理制备处于未处理状态的半成品形式的上述不同轮胎3的部件，在一个或多个构造鼓上组装半成品以形成生轮胎，并且在设置在硫化处理中的适当的模具中硫化和模制。

为此，设备2包括：用于生产半产品的装置12；通过组装所述多个半成品来构造生轮胎3′的装置13；和用于使生轮胎3′经受硫化和交联的装置14。

通常，在本发明中用于生产上述半成品的复合物可以包括弹性体材料，所述弹性体材料包括（a）至少一种弹性体聚合物和（b）至少一种增强填料。

包括在轮胎中的弹性体材料中所含的增强填料的数量小于或等于120phr，优选地介于约10phr至约100phr的范围中，最为优选地处于从约15phr至约70phr的范围中。优选地，至少一种增强填料是所谓的白色填料，其选择自氢氧化物、氧化和含水氧化物、盐和含水金属盐或者它们的混合物。在能够应用在本发明中的增强填料的具体示例中，可以包括：二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、碳酸钙、高岭土、二氧化钛和它们混合物。在二氧化硅的具体示例中，具体指的是火成二氧化硅（pyrogenic silica）、沉淀非晶形二氧化硅（precipitatedamorphous silica）、湿二氧化硅（含水硅酸）“锻制二氧化硅（fumedsilica）”或者它们的混合物。优选地，使用二氧化硅，更优选地使用沉淀非晶形二氧化硅，其具有如在ISO5794-1:2005标准中描述的约1m2/g至约300m2/g的表面积。优选地，包括在根据本发明的轮胎中的弹性体材料包括从约15phr至约70phr的二氧化硅基的增强填料。能够根据本发明使用的二氧化硅基增强填料的在售产品的示例为PPG Industries提供的Hi-Sil190、Hi-Sil210、Hi-Sil215、Hi-Sil233、Hi-Sil243；Degussa提供的Ultrasil VN2、Ultrasil VN3、Ultrasil7000；Rhodia提供的Zeosil1165MP。硅酸盐的具体示例是诸如蒙脱石的页硅酸盐、膨润土、绿脱石、贝得石、铬膨润石（volkonskoite）、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、蛭石、埃洛石、丝云母或者它们的混合物。尤为优选的是蒙脱石。这些分层的材料通常包括存在于层之间表面上的可互换离子，例如钠（Na+）、钙（Ca2+）、钾（K+）、镁（Mg2+）、氢氧化物（OH-）或者碳酸盐（CO32-）。

包括在根据本发明的轮胎中的弹性体材料的聚合组成分能够由任何弹性体聚合物或者弹性体聚合物的混合物构成，所述弹性体聚合物或者弹性体聚合物的混合物通常用于生产轮胎并且尤其适于用于生产胎面。根据本发明的优选的实施例，弹性体聚合物（a）是二烯烃聚合物，所述二烯烃聚合物能够选择自那些通常应用在能够与硫磺交联的弹性体材料的尤其适于生产轮胎的二烯烃聚合物，即，选自这样的弹性体聚合物或者共聚物，其具有不饱和链并且玻璃转化温度（Tg）通常低于20℃，优选地介于从0℃至-110℃的范围中。这些聚合物或者共聚物能够是天然来源，或者能够通过一种或多种共轭二烯的溶液聚合作用、乳液聚合作用或者气相聚合作用获得，所述一种或多种共轭二烯任选地以不超过60%的质量与选择自单乙烯基芳烃（monovinylaren）和/或极性单体的至少一种共聚用单体混合。共轭二烯通常包括4至12，优选地4至8个碳原子并且能够例如选自：1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、3-丁基-1,3-辛二烯、2-苯基-1,3-丁二烯或者它们的混合物。1,3-丁二烯和异戊二烯尤为优选。能够任选地用作共聚用单体的单乙烯基芳烃通常包括8至20，优选地8至12的碳原子，并且能够例如选自：苯乙烯、1-乙烯萘酯（1-vinylnaphthalene）、2-乙烯基萘（2-vinylnaphthalene）、多种烷基、环烷基、芳基、烷基芳香基或者芳烷基（arylalkyl）的苯乙烯衍生物，例如，α-甲基苯乙烯（α-metylstyrene）、3-甲基苯乙烯、4-丙基苯乙烯（4-propylstyrene）、4-环己基苯乙烯（4-cyclohexylstyrene）、4-十二烷基苯乙烯（4-dodecylstyrene）、2-乙基-4-苄基苯乙烯（2-ethyl-4-benzylstyrene）、4-对甲苯基苯乙烯（4-p-tolylstyrene）、4-（4-苯基丁基）苯乙烯（4-4(4-fenylbutyl)styrene）或者其混合物。苯乙烯尤为优选。能够任选地使用的极性共聚单体能够例如选自：乙烯基吡啶、乙烯基喹啉（vinylquinoline）、丙烯酸和烷基基丙烯酸酯（alkylacrylic acid esters）和腈或者它们的混合物，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈或者它们的混合物。优选地，能够在本发明中使用的弹性体二烯烃聚合物（a）能够例如选自：顺式1,4-聚异戊二烯（天然或合成橡胶，优选地为天然橡胶）、3,4-聚异戊二烯、聚丁二烯（尤其是具有高1,4-顺式含量的聚丁二烯）、任选地卤代异戊二烯/异丁烯共聚物、1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物、苯乙烯/异戊二烯/1,3-丁二烯共聚物、苯乙烯/1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物或者它们的混合物。

根据优选的实施例，所述弹性体材料包括相对于所述至少一种弹性体二烯烃单体（a）的总质量至少占质量10%的天然橡胶，优选地按质量计占20%至100%的天然橡胶。所述弹性体材料能够包括一种或多种单烯烃与烯烃共聚单体或者它们的衍生物（a′）的至少一种弹性体聚合物。单烯烃可选自:乙烯和通常含有3至12个碳原子的α-单烯烃，例如，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或者它们的混合物。以下为优选的：乙烯和α-单烯烃的共聚物，任选地与二烯烃的共聚物；异丁烯均聚物或它们的共聚物，具有减少的二烯烃的量，其任选地至少部分卤化。任选的二烯烃一般含有4至20个碳原子，并且优选地选自：1,3-丁二烯、异戊二烯、1,4-己二烯、1,4-环己二烯、5-亚乙基（ethylidine）-2-降冰片烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、乙烯基降冰片烯或者它们的混合物。其中，特别地，下面的是优选的：乙烯-丙烯共聚物（ERP）或乙烯-丙烯-二烯共聚物（EPDM）；聚异丁烯、丁基橡胶；卤化丁基橡胶，特别是氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶，或它们的混合物。而且，能够使用的弹性体二烯烃聚合物（a）或者弹性体聚合物（a′），其通过与合适的终止剂或者偶联剂反应产生功能。通过存在有机金属引发剂（尤其是有机锂引发剂）的阴离子聚合获得的弹性体二烯烃聚合物，能够通过使得来自引发剂的剩余的有机金属基团与适当的终止剂或者偶联剂（例如，亚胺、碳化二亚胺、烷基-锡卤化物、替代苯甲酮、烷氧基硅烷或者芳香基硅烷）反应而产生功能。可能地，所述弹性体材料还能够包括至少一种增强碳黑填料（c）。根据优选的实施例，能够使用在本发明中的增强碳黑填料能够选自表面面积不小于20m2/g的那些碳黑增强填料（STSA（根据ISO18852:2005Statistical Thickness Surface Area）规定的）。根据优选的实施例，所述增强碳黑填料（c）以介于0.1phr和90phr，优选地介于约3phr和约50phr之间的量存在于弹性体材料中。弹性体材料还能够包括至少一种硅烷偶联剂（d）。

根据优选的实施例，硅烷偶联剂（d）能够选自那些具有至少一种水解硅烷基团，所述水解硅烷基团能够例如由以下通式（I）来确定：

（R′）₃Si-C_nH_2n-X （I）

其中，能够彼此相同或者彼此不同的基团R′选自：烷基、烷氧基或者芳氧基基团或者选自卤素原子，只要基团R′中的至少一个是烷氧基基团或者芳氧基基团；n是介于1和6之间且包括端值的整数；X是从以下选择的基团：亚硝基、巯基、氨基、环氧化物、乙烯基、酰亚胺、氯、-（S）_mC_nH_2n-Si-（R′）₃或-S-COR′，其中，m和n是介于1和6之间且包括端值的整数，并且基团R′是如以上所定义的。硅烷偶联剂中的优选的是双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物。所述偶联剂能够独自使用或者以与惰性填料（例如，碳黑）混合的适当混合物的形式使用，以有助于使得所述偶联剂能够结合在弹性体材料中。根据优选的实施例，所述硅烷偶联剂（d）以介于约0.01phr和约10phr，优选地介于约0.5phr和约5phr之间的量存在于弹性体材料中。

能够按照已知的技术硫化上述再造的弹性体材料，特别是使用通常用于弹性体二烯烃聚合物的硫基硫化系统。为此，在材料中，在一个或多个热机械处理步骤之后，硫基硫化剂与硫化促进剂合并在一起。在最后处理步骤中，温度通常保持低于150℃，优选地低于120℃并且更加优选地低于100℃，以便避免出现任何不理想的预交联现象。

最有利地使用的硫化剂是硫或含硫分子（给硫体），与本领域的技术人员已知的促进剂和活化剂。特别有效的活化剂是锌化合物，特别是ZnO、ZnCO₃、含有8至18个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的锌盐，例如硬脂酸锌，优选地在弹性体组合物中由ZnO和脂肪酸以及BiO、PbO、Pb₃O₄、PbO₂或者它们的混合物在现场形成。通常使用的促进剂能够选自二硫代氨基甲酸盐、胍、硫脲（thiourea）、噻唑、亚磺酰胺、（thiourame）、胺、黄原酸盐或者它们的混合物。

所述弹性体材料可以包括通常使用和基于材料旨在的特定应用选取其它添加剂。例如，能够添加到所述材料中的是：抗氧化剂、抗老化剂、增塑剂、粘合剂、抗臭氧剂、改性树脂、纤维（例如，

浆）或者它们的混合物。特别地，为了进一步提高可加工性，通常选自矿物油、植物油、合成油或它们的混合物（例如，芳香油、环烷油、邻苯二甲酸盐、豆油或者它们的混合物）的增塑剂可以被添加到所述弹性体材料中。增塑剂量通常介于约0phr和70phr，优选地介于5phr和约30phr之间。

混合挤出机1包括（图2和图3）大体筒状的保持体15，所述筒状保持体15主要沿着纵向方向延伸，并且在其室的内部承载心轴16。环形内室17（图3）限定在心轴16的径向外表面和保持体5的径向内表面之间，室17与保持体15的室部分重合。心轴16沿着纵向轴线“X-X”延伸，并且以固定的方式同轴地安装在保持体15中。

保持体15在其侧壁中具有至少一个供给口18，所述供给口18径向开口，并且优选地具有料斗18a，以例如使得能够将复合物前体引入到环形室17中，或者可替代地之前在不连续的混合机中生产的复合物。可替代地，待生产的复合物的成分能够引入到其中。保持体15还具有放置在挤出机机头19处的保持体15的远端处的用于成品复合物的排放口。

优选地六个或者更大数量（在示出的实施例中为十二）的挤出螺杆20围绕心轴16并且平行于纵向轴线“X-X”布置在环形室17中。螺杆20贯穿到彼此中并且自清洁；所述挤出螺杆由保持体15可旋转支撑，并且大体沿着环形室17的整个纵向延伸部延伸。挤出螺杆20由未示出的电动机驱动旋转，并且沿着它们的纵向延伸部具有包括不同结构特征的区域，以使复合物经受不同的处理步骤。挤出螺杆20的旋转致使复合物组分沿着预定传送方向前进，并且同时使得能够对复合物组分进行处理，以便生产复合物自身，使其在通过排放口排出所述复合物之前具有期望的物理化学特征。例如，沿着复合物的所述传送方向，挤出装置1具有材料供给区域、捏炼（mastication）区域、混合区域和所述排放口附近的传送区域。不考虑具有不同处理的区域的特定顺序，设置有强捏炼区域、传送区域和混合区域。在强捏炼区域中，材料受到剪切和轴向应力，并且由于所处理的材料的粘性而产生热量。在这些区域中，环形室部分17基本被完全填充，并且所处理的材料基本与保持体15的所有对应径向内表面和心轴16的对应径向外表面相接触。在传送区域中，环形室17的填充包括在约20%和50%之间，并且所述材料承受显著减小的应力/变形。

保持体15在其径向内表面（图3）处设置有凹腔，所述凹腔平行于纵向轴线“X-X”延伸并且具有圆弧形式的截面。心轴16在其径向外表面（图3）处设置有对应的凹腔，所述凹腔平行于纵向轴线“X-X”延伸并且具有圆弧形式的截面。螺杆20容置在这些凹腔中。

保持体15（图2）呈管状并且由多个环形区段21形成，所述环形区段21沿着纵向轴线“X-X”对准。相对于复合物的前进方向位于更下游的环形区段21包括料斗18a，所述料斗18a通向供给口18。

如图2和图3所示，从供给开口18向挤出机机头19的倒数第二个环形区段21设置有通向环形内室17的一对径向相对的管道22。所述管道22中的每一个均通过适当的管路23与一个或多个真空泵24流体连通。

真空泵24优选地是干式的，并且具有以下特征：

-介于约100m³/h和约450m³/h之间的额定抽吸能力；

-电动机所需的功率介于约2kW和约15kW之间。

优选地，可以在混合挤出机1的上游和/或下游处可以设置有例如Banbury的至少一个不连续式混合机。

在使用过程中，根据本发明的方法，能够通过供给口18引入通过在不连续式混合机（例如，Banbury）中实施的一个或多个混合操作事先获得的复合物。

可替代地，能够将复合物前体引入到混合挤出机1中，所述复合物前体除了其它可能的成分之外还包括事先在在不连续式混合机中的混合处理中获得的至少一种增强填料和至少一种弹性体聚合物。

作为替代方案，能够将设计成被混合以形成弹性体复合物的成分引入到混合挤出机中。

挤出螺杆20驱动前体向前朝向挤出机机头19运动，并且同时被以生产复合物自身并且在通过排放口排出所述复合物之前使该复合物具有期望的物理和化学特征的方式进行处理。

在从挤出机机头19喷出复合物之前，在设置有管道22的区段21处实施从内室17向外的抽吸操作，以从复合物提取流体状态（气体、流体、蒸汽）的物质。

特别地，抽吸提取提高复合物前体的可加工性但希望出现在成品中的可能的添加剂（例如，塑化油），和/或溶剂和/或冷却水和/或在混合（反应性混合）期间产生的物质。例如，在用于生产轮胎胎面且设置有二氧化硅基增强填料和硅烷偶联剂（d）的复合物的情况下，抽吸提取由二氧化硅-硅烷相互反应产生的乙醇。

使泵24工作以产生低于150mbar的高真空或者抽吸压力P_a，高真空或者抽吸压力P_a优选地低于100mbar，并且最优选地低于40mbar。然后，将泵24抽取出的物质发送到未示出的适当的过滤装置中。

本申请人意外地发现，通过使挤出机内的弹性体复合物在非常低的压力下经受抽吸，弹性体复合物的加工性和所述弹性体复合物的硫化样品的静态和动态机械特征，以及由使用所述弹性体复合物生产的半成品获得的轮胎的性能，以急剧并且突然的方式变化。

本申请人发现，特性的这种变化是完全没有预料到的，原因在于对于从大气压开始的较大的抽吸压力值范围而言，复合物没有发生可值得重视的变化。

尽管已经参照设置有布置在环形内室17中的挤出螺杆20的混合挤出机1（环式挤出机）详细描述了本发明，但是本发明还能够应用于未示出的其它类型的挤出机，例如单螺杆或者双螺杆挤出机。在双螺杆挤出机中，两根挤出螺杆布置成并排关系，共同旋转，贯穿到彼此中和/或自清洁并且容纳在内室中，所述内室的横截面具有双凸起形状，并且每根螺杆容置在所述两个凸起中的一个中。

测试

本申请人已经实施了测试，以评估抽吸压力P_a对所获得的复合物的特征、混合处理的参数、硫化产品的机械特征和利用这种复合物生产的轮胎的性能的影响。

示例

在以下表格中复制的弹性体材料已经准备好进行混合；所述弹性体材料涉及用于机动车的轮胎胎面的弹性体复合物（不同复合物的数量以phr表示）。

表格1

天然橡胶	10
		苯乙烯-丁二烯聚合物	65
聚丁二烯	25
		二氧化硅	70
碳黑	5
		硬脂酸	2.5

硅烷	6
		蜡	1.5
油	3
		氧化锌	2.2
6-PPD	2.5
		TBBS	1.6
CTP	0.3
		硫磺	0.6
TBZTD	1.2

NR：天然橡胶

SBR：苯乙烯-丁二烯聚合物

BR：聚丁二烯

二氧化硅：

700

硬脂酸：Stearin N

硅烷：

包括质量50%质量的碳黑和50%质量的3-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物的硅烷偶连剂

蜡：微晶蜡

654

油：石蜡油

2280

氧化锌：Rhenogran ZnO-80

6-PPD：对苯二铵（paraphenylenediamine）13

TBBS：N-叔丁基-2-苯骈噻唑次磺酰胺（

NZ）

CTP：cyclohexyltioftalimide

G

TBZTD：四苄基二硫化秋兰姆：

TBZTD

以下述方式制备上面列出的弹性体材料（以phr表示不同成分的数量）。

在两个混合步骤中在Banbury型混合机中混合所有成分。

然后，在连续式混合机或者“环式挤出机”类型的混合挤出机中在不添加成分的情况下实施复合物的再炼（remill）。

在混合挤出机1中利用从Banbury混合机排出的相同复合物实施五个“再炼”测试（测试1-5）。

表格2

^∧本发明

^*对照物或者对比物

第一列表示利用在Banbury中事先制备的复合物实施的测试的次数。第二列表示在混合挤出机的通风区段处的抽吸压力。第三列表示施加到混合挤出机的螺杆的混合转矩的值。第四和第五列分别表示在挤出机机头处的温度和压力。在恒定的复合物流量和挤出螺杆的恒定速度的条件下来实施测试。

在所述表格中，能够看到的是，在测试的真空条件下，即，在40mbar的抽吸压力值的情况下，转矩值急剧增大20%。

因此，观察到的第一效果是施加到混合挤出机的挤出螺杆的旋转/混合转矩的急剧增大。在没有对这一现象给出详尽解释的情况下，应当认为，通过在该压力大小下实施抽吸很有可能迅速地大规模移除了污染物和润滑剂，并且能够将更多的混合能量传递到复合物。这种变化的结果是获得了更均匀的复合物，这也改进了物理-化学特征。

针对来自混合挤出机的原料复合物的五个样本，对生材料（greenmaterial）和经过硫化的材料实施一些静态和动态测试。

对生材料的测试

按照ISO289-1:2005标准，对如上所述获得的没有交联的材料测量在100℃下的门尼NL粘度（1+4）。

按照IS0289-2:1994标准在127℃条件下测量焦烧（scorching）时间。

还使用Monsanto MDR流变仪对可交联的弹性体复合物进行流变仪分析MDR（遵循ISO6502标准）；在1.66Hz（每分钟100次震动）的震动频率和±0.5°的震动宽度的条件下，在170℃实施测试20分钟，测量实现两个流变仪单位（TS2）增加所需的时间，并且测量分别达到最后转矩值（最终值M）的30%（T30）、60%（T60）和90%（T90）所需的时间。而且还测量最大转矩值MH和最小转矩值ML。

对经过硫化的材料的测试

按照标准UNI6065测量在170℃的条件下硫化10分钟的上述弹性体复合物的样本的静态机械特性（在不同伸长率50%、100%、300%的条件下的弹性模量CA05、CA1、CA3，极限拉伸应力CR、极限伸长AR）。

还根据以下方法在压缩牵引模式中使用动态装置Instron测量动态机械特性。使在170℃条件下硫化10分钟的圆柱状（长度＝25mm；直径＝14mm）交联的弹性体材料制成的试样受到正弦动态应力，其中，该试样被预加载压缩到相对于起始长度的25%的纵向变形，并且在整个测试期间保持预定温度（23℃或者70℃），该正弦动态应力频率为10Hz，振幅为预加载的长度的±3.5%。动态机械性能用动态弹性模量（E′）和Tan增量（delta）（耗散因数）表示。Tan增量值作为粘性模量（E″）和弹性模量（E′）之间的比率计算。

按照ISO48标准，对在170℃硫化10分钟的上述弹性体材料的样本在23℃测量IRHD度的硬度。

在图6a-6h的图表中示出了结果。如能够看见的那样，在40mbar抽吸压力下实施的样本测试的值（E′、tanδ、CA1、MH170℃、焦烧、T60）明显不同于在高于200mbar抽吸压力下实施的四个样本测试的值，这与表格2的混合挤出机机头处的转矩和温度变化相符。特别地，这些值（E′、tanδ、CA1、MH、焦烧、T60）在混合挤出机的抽吸压力从260mbar变化至40mbar时发生重要和急剧的变化。

对来自混合挤出机中的生复合物的五个样本中的以下两个样本（表格3）进行生材料和经过硫化的材料的静态和动态测试。

表格3

样本	抽吸压力
		1	40mbar
5	700mbar

以下表格中示出了测试结果。

表格4

样本	1	5
			抽吸压力	40mbar	700mbar
CA05	1.54	1.58
			CA1	2.47	2.55
CA3	10.36	10.62
			CR	18.58	16.54
IRHD	78.0	80.0
			密度	1.207	1.206
E′（10Hz23℃）	9.40	10.24
			Tanδ（10Hz23℃）	0.301	0.293
E′（10Hz70℃）	7.5	7.92
			Tanδ（10Hz70℃）	0.175	0.167
ML（1+4）	87.63	86.80
			ML170℃	3.91	4.39
MH170℃	20.80	23.54
			TS2170℃	1.00	0.87
T30170℃	2.47	2.15
			T60170℃	3.89	3.36
T90170℃	6.61	6.21
			焦烧MSt5127℃	31.50	25.00

在图7的“雷达”图表中用图形示出了上述表格中的参数（E′，tanδ，CA05、CR、MH170℃，焦烧，T60）中的一些。

图7的“雷达”图表通过如下方式绘制：认为与样本5（700mbar）相关的值等于100，并且将与样本1（40mbar）相关的值表示为相对于样本5的值的差的百分比绝对值。明显的是，采用接近零的抽吸压力导致正在处理的生复合物的处理特征的净改进（焦烧，T60和MH170℃），而经过硫化的复合物样本的静态和动态机械特性保持基本不变或者被改进。

实际上，在雷达图表中，能够注意到的是，与700mbar的抽吸压力的对应点的对应多边形相比，对应于40mbar的抽吸压力的点的多边形的整个面积增加。

通过表格4的值，还能够看到的是，对于根据本发明获得的经过硫化的弹性体材料而言，在23℃和70℃条件下的模量E′的值略微小于对比的经过硫化的材料的对应值，而tanδ值更高。这些值表明经过硫化的弹性体材料（例如用于轮胎胎面）相对于对比材料在低温下更软并且能够显示出更好的抓地力。

对安装在福特蒙迪欧2.0TDCI上的轮胎的测试

利用样本1（本发明）和2（对照物）的轮胎胎面的弹性体复合物制造用于机动车辆225/50R17的以下两种冬季轮胎：

·轮胎A-利用根据本发明的胎面复合物（样本1-混合挤出机中的抽吸压力为40mbar）制造而成；

·轮胎B-利用对比（对照）胎面复合物（样本5-混合挤出机中的抽吸压力为700mbar）制造而成。

对两种轮胎对干燥路面上的性能实施比较测试。所述轮胎安装在相应的轮辋上并且充气至200kPa的压力。

为了评估轮胎性能，测试驾驶员模拟在不同道路上的某些特征机动（例如，直道行驶、改变车道、通过弯道、驶离弯道）。测试驾驶员评估轮胎性能并且根据轮胎性能进行评分。

表格5总结了由测试驾驶员对轮胎给出的评估分数表格。这些测试结果通过表示主观意见的评估等级表示，该主观意见由测试驾驶员通过分数系统给出。以下表格中给出的值代表在不同测试区中获得的那些值的平均值。应当注意的是，值的范围从最小值4至最大值9。

表格5

认为根据本发明的轮胎（A）基本在所有测试条件下表现均更为良好。具体地，与根据已知技术领域制造的轮胎（B）相比，转向响应是线性的，路面粗糙度吸收认为更好，并且改变车道具备更好的可控性。

Claims

1.一种生产轮胎的方法，包括：

-生产至少一种弹性体复合物；

-生产所述轮胎的多个结构元件，其中，所述多个结构元件中的至少一个结构元件包括至少一种弹性体复合物；

其中，生产所述弹性体复合物包括：

i）通过混合挤出机（1）的至少一个供给口（18）引入所述弹性体复合物的至少一种前体；

ii）沿着容纳有至少一个挤出螺杆（20）的所述混合挤出机（1）的室（17）混合并且供给所述至少一种前体；

iii）在混合期间，通过将不期望的流体从所述室（17）中抽吸出而消除所述不期望的流体；

iv）通过挤出机机头（19）从所述混合挤出机（1）排出所述弹性体复合物；

其中，在低于约150mbar的抽吸压力（P_a）下实施流体抽吸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抽吸压力（P_a）低于或者等于约140mbar。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抽吸压力（P_a）低于或者等于约40mbar。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，在即将开始排出所述弹性体复合物之前实施流体抽吸。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中，在所述混合挤出机（1）中，使所述弹性体复合物的前体经受与传送步骤交替的捏炼步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述传送步骤中的至少一个传送步骤期间实施流体抽吸。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，生产出的弹性体复合物用于生产胎面。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述弹性体复合物的前体包括至少一种二烯烃弹性体和至少一种二氧化硅基增强填料。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法包括：

-使用所述多个结构元件组装生轮胎；

-使所述生轮胎经受模制和交联，以获得成品轮胎。

10.一种用于生产弹性体复合物的设备，所述设备包括：

-至少一个混合挤出机（1），用于生产至少一种弹性体复合物；

其中，所述混合挤出机（1）包括至少一种抽吸泵（24），所述抽吸泵与所述混合挤出机（1）的内室（17）流体连通；

其中，所述抽吸泵（24）在低于约150mbar的抽吸压力（P_a）下操作。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述抽吸泵（24）在低于或等于约140mbar的抽吸压力（P_a）下操作。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述抽吸泵（24）在低于或等于约40mbar的抽吸压力（P_a）下操作。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述混合挤出机（1）包括：保持体（15），所述保持体限定所述内室（17）；和至少一根挤出螺杆（20），所述挤出螺杆位于所述内室（17）中；所述内室（17）和所述至少一根挤出螺杆（20）沿着纵向轴线（X-X）延伸；其中，所述挤出螺杆（20）和所述内室（17）包括沿着所述纵向轴线（X-X）与复合物前体的供给区域交替的捏炼区域。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述混合挤出机（1）包括挤出机机头（19），并且其中，所述抽吸泵（24）在所述挤出机机头（19）附近与所述内室（17）流体连通。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述混合挤出机（1）包括：心轴（16），所述心轴插入在所述保持体（15）中并且沿着所述纵向轴线（X-X）延伸，所述心轴（16）和所述保持体（15）在它们之间限定所述内室（17），并且所述内室（17）具有环形构造；和多根挤出螺杆（20），所述多根挤出螺杆布置在所述内室（17）中，并且平行于所述纵向轴线（X-X）。

16.根据权利要求10所述的设备，其中，所述内室（17）具有双凸起截面，并且所述混合挤出机（1）包括两根挤出螺杆（20），所述两根挤出螺杆相互以并排关系布置，并且每根挤出螺杆均位于相应的凸起中。

17.根据权利要求10所述的设备，其中，所述保持体（15）包括沿着纵向轴线（X-X）对准的多个环形区段（21），并且其中，所述抽吸泵（24）与所述环形区段（21）中的至少一个流体连通。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述环形区段（21）包括至少一根抽吸管道（22），所述抽吸管道的一个端部连接到所述内室（17），并且所述抽吸管道的相对的端部连接到所述抽吸泵（24）。

19.根据权利要求17所述的设备，其中，所述环形区段（21）包括连接到所述抽吸泵（24）的两个径向相对的抽吸管道（22）。

20.根据权利要求10所述的设备，其中，所述抽吸泵（24）的额定抽吸能力介于约100m³/h和约450m³/h之间。

21.根据权利要求10所述的设备，其中，所述抽吸泵（24）的功率介于约2kW和约15kW之间。

22.一种用于制造轮胎的装置，所述装置包括根据权利要求10至21中的任一项所述的用于生产弹性体复合物的设备，其中，所述装置还设置有：用于生产轮胎的多个结构元件的装置（12），其中，所述多个结构元件中的至少一个结构元件包括所述弹性体复合物；用于使用所述多个结构元件组装生轮胎（3′）的装置（13）；用于使所述生轮胎（3′）经受模制和交联以获得成品轮胎（3）的装置（14）。