CN115666891A - 包括一个或多个双螺杆混合和挤出机的橡胶混合物生产线和相关方法 - Google Patents

包括一个或多个双螺杆混合和挤出机的橡胶混合物生产线和相关方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生产线(100)，所述生产线(100)具有密闭式混合器(MI)、至少一个热混合线路(102)、至少一个冷混合线路(104)、分批装置(BO)和终端装置(FL)，所述热混合线路(102)布置在密闭式混合器的下游并包括至少一个双螺杆混合机(BXC)，所述双螺杆混合机(BXC)进行离开密闭式混合器的橡胶混合物的混合过程，所述冷混合线路(104)布置在热混合线路的下游并包括至少一个双螺杆混合机(BXF)，所述双螺杆混合机(BXF)进行离开热混合线路的橡胶混合物的混合过程，所述分批装置(BO)布置在冷混合线路的下游，并进行离开冷混合线路的橡胶混合物的防粘和冷却过程，所述终端装置(FL)布置在分批装置的下游，并进行橡胶混合物的一个或多个终端过程。本发明还涉及在所述生产线中生产各种橡胶混合物的相关混合方法。

Description

包括一个或多个双螺杆混合和挤出机的橡胶混合物生产线和 相关方法
技术领域
本发明涉及橡胶混合物生产线。更具体地，本发明涉及进行单道次工序和多道次工序的橡胶混合物生产线，所述橡胶混合物生产线具有至少一个进行混合过程的双螺杆混合器类型的混合机。
背景技术
橡胶混合物的生产涉及多个连续的混合步骤。弹性体材料与炭黑和/或二氧化硅填料的初始混合通常在密闭式混合器(或“MI”)内进行，其中混合物的温度例如升至在130℃和180℃之间的值。然后将该混合物转移至自动化开放式混合器(也称为“辊式混合器”或“辊工具”)中，所述自动化开放式混合器的工作方式是使混合物在两个辊之间进一步循环以将其转化为连续片材。可以在混合循环的后期将硫化剂(也称为“固化剂”或“硫化剂”)(其包括但不限于硫)加入到混合物中，以产生最终商业混合物。
参考图1，作为示例，生产线1表示已知的单道次工序。生产线1包括生产母料(母料的质量如下描述)的密闭式混合器MI。生产线1还包括冷却所生产的混合物(例如，至约80℃)的冷却辊工具(或“OCR”)。离开OCR的经冷却的混合物到达一个或多个均质化辊工具(或“OCH”)，其中将硫化体系的硫化剂加入到经冷却的混合物中。如图1所示，生产线1还包括均质化辊工具OCHX(其中取决于所选择的混合物配方，X从1至N变化)。在单道次工序中，为了不降低相关线路的工业性能，因此使用多个均质化辊工具。如现有技术所示，所使用的均质化辊工具的数量及其在线路中的位置可以根据期望的流速和性质而变化(例如，参见韩国专利KR100559201和中国专利CN102019649中公开的生产线中的***)。
在进行单道次工序的橡胶混合物的生产线中，已知在随后的固化过程中将硫化剂加入到橡胶混合物中。为了避免橡胶的过早部分硫化，硫化剂不与其它成分同时加入。因此，引入硫化产品的块(或“块”)，其例如为硫和阻滞剂的混合物。因此，在进行上述步骤之后，将混合物转移至精加工站，其中将硫化产品加入到混合物中并与其混合(参见申请人的专利EP2707189)。
如图1所示，生产线1还包括成型装置MF，其中进行离开均质化圆柱体工具OCH的混合物的成型。已知用于使所生产的混合物成型的多种设备，包括但不限于压延机和挤出机(其例如包括双螺杆挤出机或“TDE”)。
在成型装置MF中完成之后，生产线1将混合物转移至生产线的分批装置BO。分批装置BO进行本领域技术人员已知的混合物的防粘和冷却过程。在该防粘和冷却过程中，分批装置BO接收来自成型装置MF的混合物并将其输送(例如，通过传送带)至分批装置的浸入单元，在所述浸入单元中将混合物浸入到防粘液体中。然后将混合物输送至冷却扇形架，其中在传送链的承载杆上使混合物形成扇形。通过风扇冷却并干燥悬浮的混合物。
最后，生产线1将混合物转移至生产线的终端装置FL。终端装置FL接收来自分批装置BO的经冷却的混合物，并进行至少一个终端过程。终端装置FL包括用于进行终端过程的设备，所述终端过程可以选自橡胶混合物的码垛和储存。安装以进行终端过程的设备可以与其它终端设备进行组合。
参考图2，作为示例，生产线2表示已知的多道次工序(参见例如HF Mixing Group在https://www.hf-mixinggroup.com/en/group/上提供的解决方案)。多道次工序可以包括在最终道次之前穿过设备的至少一部分的一个或多个连续的道次。在多道次工序中，母料产品通过穿过第一线路一次或多次来生产，所述第一线路由密闭式混合器MI构成，其下游布置有一个或多个挤出机(例如，TDE类型的挤出机)。在每个道次中，离开分批装置BO的混合物在成型装置MF处码垛。取决于所生产的混合物所需的可塑性或均质化水平，该第一线路具有一个或多个道次。在每个道次中冷却从第一线路获得的母料。
在多道次工序的最后道次中，将从第一线路获得的经冷却的母料送至生产线2的第二线路。第二线路通常包括第二密闭式混合器MI，其通常与一个或多个辊工具OC组合使用。在该最后道次中，在密闭式混合器MI中引入硫化体系。该最后道次中的混合在低温(约90℃-100℃)下进行，然后在分批装置BO(辊工具OCX的下游)中加工母料，并且经加工的母料在成型装置MF中码垛。
参考图3，作为示例，生产线3表示另一种已知的多道次工序。在通过生产线3进行的多道次工序中，母料通过多次穿过具有“串联混合器”解决方案的第一线路而生产。该解决方案通过密闭式混合器MI实现，第二个较大的密闭式混合器BMI(或“大MI”)和挤出机(例如，TDE类型的挤出机)位于其下游。与码垛解决方案(通过成型装置MF实现)相关的传统的分批(通过分批装置BO实现)能够实现从第一线路获得的母料的冷却、防粘和码垛。
第二线路包括具有一个或多个挤出机(例如，TDE类型的挤出机)的密闭式混合器MI和已知的终端装置(分批装置BO和用于将从第二线路获得的母料放置在货盘中的成型装置MF)。该第二线路中进行的最后道次为母料的冷回收和在密闭式混合器MI中将硫化体系引入到母料中。混合循环仍然在低温(约90℃-100℃)下进行。
使用目前的生产线(单道次或多道次)中的机器很难生产称为“减聚”的特定混合物以及在辊工具上会产生问题的一些粘性混合物。尽管如此，在现有技术中，仍然试图提高需要大量的硅烷化循环时间的二氧化硅混合物的生产率。例如，欧洲公开EP3359361和EP3359362公开了在密闭式混合器(在一些实施方案中，该机器可以替代双螺杆挤出机)的下游使用收缩锥形的双螺杆混合器(包括例如美国专利7556419公开的并由Colmec S.p.A.提出的类型的机器)。
事实上，辊工具中硫化体系的均质化时间通常长于密闭式混合器中母料的混合时间或者辊工具中母料的冷却时间。对于开放工具中的粘性混合物，片材和/或套筒具有粘性。因此，难以剥离粘性混合物，并且在不影响所生产的混合物的质量的情况下也难以使硫化体系均质化并分布。因此，对于粘性混合物，会发生混合物损失，其会影响所产生的混合物的性质并增加混合物损失的风险，从而使混合物无法到达商业质量水平。
为了实现工业生产率，使用具有收缩双螺杆混合器的机器能够实现橡胶混合物的排出和成型。对于这种机器，螺杆在端部处安装有活动门，其遵循螺杆的形状。滑动挡板防止混合物从位于混合器出口下游的辊鼻型***的两个反向旋转的辊的侧面逸出。申请人在申请FR1902279、FR1902280、FR1902283和1902285中公开了包括这些元件的机器。
因此，所公开的发明涉及在密闭式混合器和辊工具之后加入一个或多个锥形双螺杆混合器的益处。更具体地，本发明涉及加入双螺杆混合机以替代辊工具，从而能够实现粉末硫化体系的均质化，而不会产生产品损失的风险。这种结构适用于进行单道次工序和多道次工序的生产线，并特别适用于生产所谓的减聚混合物和对辊工具造成问题的某些粘性混合物。通过组合这些元件，通过进行必要的步骤而获得混合物，从而获得良好质量的混合物，甚至特别是粘性混合物和/或减聚混合物。
这些类型的***与生产具有有限厚度的橡胶片材的开放式辊式混合器相关联。然后通过机动带使该片材循环，并穿过能够实现快速降温的喷水器和吸气罩的下方。
因此，所公开的发明认可在密闭式混合器之后加入的一个或多个锥形双螺杆混合器的益处。喷水冷却***与一个或多个装配有锥形双螺杆的混合器相关联，从而在产品离开混合器时控制产品的温度，并因此在循环结束时控制产品的性质。加入双螺杆混合机替代辊工具能够使粉末形式的硫化体系均质化，而不会产生产品损失的风险。这种结构适用于进行单道次工序和多道次工序的生产线，并特别适用于生产对辊工具造成问题的粘性混合物。通过组合这些元件，通过进行必要的步骤而获得混合物，从而获得良好质量的混合物，甚至特别是粘性混合物。
发明内容
本发明涉及一种橡胶混合物生产线，所述橡胶混合物生产线具有密闭式混合器，所述密闭式混合器进行从包含弹性体材料和附加材料的材料生产母料的过程，其特征在于，所述生产线包括：
-至少一个热混合线路，所述热混合线路布置在密闭式混合器的下游，并具有至少一个双螺杆混合机，所述双螺杆混合机对离开密闭式混合器的橡胶混合物进行混合过程；
-至少一个冷混合线路，所述冷混合线路布置在热混合线路的下游，并包括至少一个双螺杆混合机，所述双螺杆混合机对离开热混合线路的橡胶混合物进行混合过程；
-分批装置，所述分批装置布置在冷混合线路的下游，并对离开冷混合线路的橡胶混合物进行防粘和冷却过程；以及
-终端装置，所述终端装置布置在分批装置的下游，并对橡胶混合物进行一个或多个终端过程。
在生产线的一些实施方案中，每个双螺杆混合和挤出机包括：
-具有固定框架的收缩锥形双螺杆混合器，所述固定框架支撑护套，其中两个螺杆以一定角度安装在布置在护套上游的开口和布置在护套下游的出口之间，在所述开口处机器的进料斗向螺杆进料，在所述出口处混合器在混合循环结束时排出混合物；
-一个或多个电机，所述电机在混合循环中使两个螺杆在护套中旋转；以及
-一个或多个活动门，所述活动门布置在出口处，并能够在混合循环中实现橡胶混合物的排出和成型；
-柱塞，所述柱塞沿进料斗的内侧在较高位置和较低位置之间移动，在所述较高位置处两个螺杆保持可及性以供给混合物，在所述较低位置处柱塞的内表面形成混合器的顶部；以及
-辊鼻***，所述辊鼻***具有两个反向旋转的辊，并布置在出口的下游，以形成离开混合器的混合物的片材。
在生产线的一些实施方案中，每个双螺杆混合机还包括一个或多个活动套筒，所述活动套筒自上而下朝向出口布置，两个螺杆安装在混合器中，使得每个螺杆的螺纹的顶部与相对螺杆的表面相切地接合，使得当螺杆以能够自清洁的角度和节距旋转时，螺杆基本上保持彼此接触。
在生产线的一些实施方案中，热混合线路包括至少两个双螺杆混合和挤出机，并且冷混合线路包括至少两个双螺杆混合和挤出机。
在生产线的一些实施方案中，终端装置包括用于进行终端过程的设备，所述终端过程选自橡胶混合物的码垛和储存。
在生产线的一些实施方案中，生产线还包括混合和冷却***，所述混合和冷却***布置在热混合线路的下游和冷混合线路的上游，在冷混合线路中向混合物加入硫化剂之前，所述混合和冷却***进行离开热混合线路的混合物的冷却阶段。
在生产线的一些实施方案中，混合和冷却***具有冷却***，所述冷却***包括：
-至少一个喷洒装置，所述喷洒装置以预定的水流量向离开双螺杆混合机的片材输送水；
-至少一个吸气装置，所述吸气装置位于每个喷洒装置的下游，并以预定的空气流量吸入空气；以及
-至少一个传送装置，所述传送装置沿预定的方向输送片材。
在生产线的一些实施方案中，生产线还包括传送带装置，所述传送带装置布置在热混合线路的下游和冷混合线路的上游，并进行辅助冷却过程。
在生产线的一些实施方案中，传送带装置包括：
-混合和冷却***，向所述混合和冷却***引入离开热混合线路的橡胶混合物；
-传送带，所述传送带输送离开混合和冷却***的片材形式的橡胶混合物；以及
-冷却***，所述冷却***包括至少一个喷洒装置和与每个喷洒站相关联的至少一个吸气装置；以及
-混合和冷却***，所述混合和冷却***位于冷混合线路的上游，并通过传送带向所述混合和冷却***输送片材。
本发明还涉及一种在所公开的类型的生产线中制备各种橡胶混合物的混合方法，所述方法包括以下步骤：
-向密闭式混合器引入生产所选择的橡胶混合物的配方所需的各种附加材料的步骤；
-在热混合线路处进行的混合离开密闭式混合器的混合物的步骤，该步骤包括向混合物引入一部分附加材料的步骤；
-在冷混合线路处进行的混合离开热混合线路的混合物的步骤，该步骤包括在进行离开热混合线路的混合物的冷却阶段之后，向每个双螺杆混合机引入硫化产品的步骤；
-通过分批装置进行的离开冷混合线路的混合物的防粘和冷却步骤；以及
-通过分批装置下游的终端装置进行的终端步骤。
本发明还涉及一种在所公开的类型的生产线中制备各种橡胶混合物的混合方法，在引入硫化产品的步骤之前，所述方法包括进行通过混合和冷却***进行的混合物的一个或多个冷却阶段的步骤。
本发明还涉及一种在所公开的类型的生产线中制备各种橡胶混合物的混合方法，所述方法包括使离开热混合线路的混合物通过传送带***的步骤，该步骤在冷混合线路处混合混合物之前进行。
在混合方法的一些实施方案中，终端步骤包括码垛混合物的步骤，在该步骤中将离开分批***的混合物放置在一个或多个货盘上。
通过以下详细描述，本发明的其它方面将变得明显。
附图说明
通过结合所附附图的以下详细描述，本发明的性质和各种优点将变得更加明显，在所附附图中相同的附图标记表示相同的部分，并且其中：
图1显示了进行单道次工序的现有技术橡胶混合物生产线的示意图。
图2和图3显示了进行多道次工序的现有技术橡胶混合物生产线的示意图。
图4显示了进行单道次工序的本发明的橡胶混合物生产线的实施方案的示意图。
图5显示了图4的橡胶混合物生产线中包括的混合和挤出机的立体图。
图6显示了图5的具有收缩双螺杆混合器的机器的部分横截面的侧视图。
图7和图8显示了本发明的橡胶混合物生产线中使用的混合和冷却***的立体图。
图9显示了进行单道次工序的橡胶混合物生产线的另一个实施方案的示意图。
图10显示了图9的生产线的传送带装置的示意图。
图11显示了进行多道次工序的橡胶混合物生产线的实施方案的示意图。
具体实施方式
现参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，图4显示了包括进行母料生产的密闭式混合器MI的橡胶混合物生产线(或“生产线”)100的实施方案。应理解，母料包括已混合但不包含所选择的混合物配方的所有成分的产品。例如，固化剂不存在于母料中。可以在生产线100中在密闭式混合器MI的下游加入这些难以混合的成分以完成混合。“密闭式混合器”意指具有柱塞和两个半罐(或“罐”)的机器，每个半罐包含具有一个或多个叶片的转子(例如，用于聚合物的Banbury或Intermix型机器)。
生产线100还包括冷却辊工具OCR，所述冷却辊工具OCR布置在密闭式混合器MI的下游，并对离开密闭式混合器的混合物进行冷却。冷却辊工具OCR包括一对辊，在其之间具有可调节的间隙。每个辊围绕其自身的旋转轴线旋转，并且所述辊布置为其旋转轴线彼此平行，并在相反的方向中旋转。辊可以具有相同的直径和长度，以确保在连续的混合循环中具有一致且可重复的性能。一个或两个辊可以具有流体或本领域已知的其它冷却装置。生产线100使离开密闭式混合器MI的橡胶混合物穿过冷却辊OCR的辊之间，以形成具有预定厚度和宽度的连续片材。
再次参考图4及图5和图6，生产线100包括至少一个双螺杆混合和挤出机(或“双螺杆混合机”)Bx(取决于所选择的混合物配方，X从1至N变化)，所述双螺杆混合机布置在冷却辊工具OCR的下游。加入双螺杆混合机Bx替代均质化圆柱体工具OCH(如图1的生产线1所示)能够易于引入制造产品所需的材料。加入双螺杆混合机Bx还能够对硫化体系进行均质化，无论是硫化产品的块(或“块”)的形式还是粉末形式，而无产品损失的风险。如本文所使用的，术语“所述”或“一个”“双螺杆混合机”与“所述”或“一些”“双螺杆混合机”是可互换的。
生产线100的混合线路包括热混合线路102，所述热混合线路102具有双螺杆混合机BXC，所述双螺杆混合机BXC布置在密闭式混合器MI的下游。将一种或多种附加原材料(其通常难以混合)引入到热混合线路102的双螺杆混合机BXC中，以完成离开密闭式混合器MI的混合物的混合。设想附加材料包括玻璃化转变温度(或“Tg”)高于室温的树脂(例如，Tg在20℃和150℃之间(包含端点)的树脂)。还预期附加材料包括数均分子量(或“Mn”)限制在300g/mol和4000g/mol之间的范围内的材料。
在混合物到达生产线100的冷混合线路104之前，从热混合线路102的双螺杆混合机BXC回收混合物(例如，在约140℃的温度下)。冷混合线路104包括一个或多个双螺杆混合机BXF，所述双螺杆混合机BXF布置在热混合线路102的下游。在冷却阶段之后，将一种或多种硫化产品(块状或粉末)引入到冷混合线路104的双螺杆混合机BXF中，以完成离开热混合线路102的混合物的混合。在混合物到达分批设备BO之前，从冷混合线路104的双螺杆混合机BXF回收混合物(例如，在80℃和90℃之间的温度下)。
作为示例，图4所示的实施方案包括两个混合线路(热混合线路和冷混合线路)。应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方及其期望的性质，可以将多个热混合线路和冷混合线路结合到生产线100中。作为示例，热混合线路102和冷混合线路104中的每一个均包括三个双螺杆混合机Bx。应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方及其期望的性质，可以将单个双螺杆混合机或者两个或更多个双螺杆混合机结合到每个混合线路中。
特别参考图5和图6，每个双螺杆混合机Bx均包括适用于橡胶材料的收缩锥形双螺杆混合器(或“混合器”)12。混合器12包括固定框架14，所述固定框架14支撑固定护套(或“护套”)16，所述护套16中安装有两个螺杆18。一个或多个电机20在混合循环中使护套16中的两个螺杆旋转。固定框架14的上表面包括引导件(未示出)，护套16(不带有螺杆18)能够在所述引导件上平移运动。混合器12选自可商购获得的混合器，包括美国专利7556419中公开并由ColmecS.p.A提出的类型。在一个实施方案中，这种类型的混合器使用阿基米德螺旋式螺杆进行混合和排放。
螺杆18在护套16中以一定角度安装在布置在护套上游的开口(双螺杆混合机Bx的进料斗24通过所述开口向螺杆18进料)和布置在护套下游的出口(混合器12在混合循环结束时通过所述出口排出混合物)之间。护套16可以包括已知的冷却通道，以管理混合物的温度。双螺杆混合机Bx可以包括本领域技术人员已知的用于将混合物通过进料斗24进料的任选的传送带。在热混合线路102处，传送带26将离开密闭式混合器MI的热混合物引入到热混合线路102的双螺杆混合机BXC中。在冷混合线路104处，并且在冷却阶段(下文描述)之后，传送带26将混合物引入到冷混合线路104的双螺杆混合机BXF中。
再次参考图5和图6，每个双螺杆混合机Bx包括至少一个活动门28，所述活动门28布置在护套16的出口处。在混合循环中，活动门28封闭出口。在混合循环结束时活动门28开启，从而允许橡胶混合物的排出和下游加工。如本文所使用的，术语“活动门”和“多个活动门”是可互换的。
在双螺杆混合机Bx的一个实施方案中，两个螺杆18安装在混合器12中，使得每个螺杆的螺纹的顶部与相对螺杆的表面相切地接触。换言之，螺杆以能够自清洁的角度和节距基本上彼此接触。当螺杆可以通过摩擦清洁自身时，或者当两个螺杆彼此面对且其之间的间隙很小使得挤出材料不会卡在螺杆表面时，螺杆被称为是“基本上接触”。当一个螺杆的通道中携带的材料不能在该通道中停留螺杆的一圈以上时，螺杆被称为是互相摩擦或者“自清洁”。因此，材料在平行于螺杆的轴线的下游方向上比在垂直于轴线的横向方向经受更大的移动。在螺杆18的该实施方案中，螺杆选自互相贯穿且共轭的齿廓，特别是选自具有共轭齿廓(其被称为是自清洁的)的同向旋转的互相贯穿的齿廓。应理解，螺杆18具有多个实施方案，包括但不限于单螺纹类型、双螺纹类型或三螺纹类型，或者共轭双螺纹类型。螺杆可以选自具有一个螺纹的螺杆，或者选自具有两个、三个或四个螺纹的螺杆。已知混合器12中还可以安装和使用互相贯穿的反向旋转的齿廓。取决于所选择的橡胶混合物配方及其期望的性质，设想将这些类型的螺杆及其等效形式用于混合器12中。
再次参考图5和图6，每个双螺杆混合机Bx包括两个螺杆18和在进料斗24内移动的柱塞30。柱塞30类似于在混合过程(例如通过Banbury型密闭式混合器进行的混合过程)中使用的柱塞。如同密闭式混合器，柱塞30用于压制混合物，从而赋予混合物更多的能量和剪切(例如参见上文引用的美国专利7404664)。柱塞30的引导在较高位置(如图4所示)和较低位置(未示出)之间完成，在所述较高位置处两个螺杆18保持可及性以引入混合物，在所述较低位置处柱塞30的内表面形成混合器12的上部。柱塞30通过Banbury柱塞上已知的滑动***引导(例如，由可以是气动缸、液压缸或其等效形式驱动)。
柱塞30用于压制混合物，从而赋予混合物更多的能量和剪切。柱塞30还用于在其向下移动时清洁料斗24的表面，从而除去可能粘在表面上的任何橡胶碎片。同时，柱塞30还用于在混合物到达时(从密闭式混合器MI到达或者在将经冷却的混合物引入到冷混合线路104之前进行的冷却阶段之后到达)改善混合物的吞咽。柱塞30迫使混合物在螺杆18之间快速通过，从而防止其以块的形式停滞在螺杆上方。
再次参考图5和图6，每个双螺杆混合机Bx可以包括辊鼻型***。辊鼻型***包括两个反向旋转的辊32，所述辊32布置在出口的下游，以在混合物离开混合器12时形成混合物的片材。辊鼻型***还可以包括任选的控制装置(未示出)，用于控制向辊进给混合物的速度。辊32的旋转通过混合器12供应的混合物的量(例如，通过近距离传感器、压力传感器或者等效装置感应)进行控制。
在双螺杆混合机Bx的实施方案中，所述机器还包括一个或多个活动套筒34(如图4所示)。活动套筒34自上而下朝向出口布置。应理解，可以使用活动套筒的其它已知的实施方案(例如，左右模式和成角度模式)。活动套筒34包括用于调节护套16和螺杆18之间的预定间隙的活动元件。每个活动套筒均具有承载表面34a，所述承载表面34a基于混合物的弹性而具有预定的承载面积。应理解，承载表面具有不同面积的活动套筒是可互换的，以确保机器的使用而无需对其进行更换。所显示的实施方案包括两个活动套筒34，但是应理解，可以集成单个活动套筒(或其它等效元件)或者多个活动套筒(或其它等效元件)(例如，集成为上下模式、左右模式、成角度模式)。活动套筒34调节套筒和螺杆之间的空间，以促进混合器12内的混合物的流动，从而调节混合物混合的持续时间和程度。
在包括活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，在混合循环中，两个螺杆18使混合物从上游侧(靠近进料斗24)至安装双螺杆混合机Bx的活动套筒34的下游侧循环。活动套筒34相对于混合器12的出口安装，使得在开口位置处，其使得混合物能够流向辊鼻型***的辊32。活动套筒可以以交替或随机的方式移动，以便以随机的方式减少螺杆和承载表面之间的间隙，从而产生从下游至上游(优选顶部或底部)的混合物流。例如，在双螺杆混合机Bx的一个实施方案中，在混合循环开始时，混合物具有较高的粘度，活动套筒34很可能处于打开位置(以促进混合流动)，并且在混合循环结束时，混合物具有较低的粘度，活动套筒34很可能处于关闭位置(以促进混合)。活动套筒34的引导通过已知***完成(例如，由可以是气动缸、液压缸或其等效形式驱动)。活动套筒34的线性运动通过混合器12提供的混合量(例如，通过近距离传感器、压力传感器或者等效装置检测)进行管理。
在双螺杆混合机Bx的一个实施方案中，活动套筒可以为滑动挡板(未示出)，其***在辊32和活动套筒34的前端面之间。滑动挡板包括用于调节离开混合器12的混合物的流量的活动元件。在打开位置，滑动挡板充当辊32的“耳状物”，其防止混合物从辊32的侧面逸出。因此，混合物被迫通过两个辊之间，并且以通过滑动挡板的打开而具有预定宽度的薄片材的形式进行压延。
再次参考图4至图6并进一步参考图7和图8，生产线100的一个实施方案还包括混合和冷却***1000，所述混合和冷却***1000进行离开热混合线路102的混合物的冷却阶段。混合和冷却***1000布置在热混合线路102的下游和冷混合线路104的上游。因此，在冷混合线路104处向混合物加入硫化剂之前进行冷却阶段。
为了进行离开热混合线路102的混合物的混合和冷却过程，混合和冷却***1000与双螺杆混合机Bx(如图5和图6所示)相关联，所述双螺杆混合机Bx具有如申请人的公开FR3045173所述的冷却***(如图7和图8所示)。混合和冷却***1000的双螺杆混合机Bx包括本领域技术人员已知的任选的输送机(例如，图4所示的传送带26)，所述输送机用于通过进料斗24进给离开热混合线路102的混合物。在混合循环中，传送带26(或其它等效装置)可以用于从热混合线路102的一个或多个双螺杆混合机Bx连续地引入混合物，以确保生产线100的最佳生产率。混合物可以以连续片材(或“片材”)1112的形式(如图7和图8所示)或等效形式引入。在混合循环中，在通过进料斗24返回至双螺杆混合机Bx之前，片材1112可以离开如FR3045173所述的传送带***。
混合和冷却***1000包括至少一个上喷洒站1102和至少一个下喷洒站1104。为了控制橡胶混合物的温度和加水量，每个喷洒站1102、1104包括至少一个喷洒装置和至少一个吸气装置。喷洒装置喷洒水，其在蒸发之后通过吸气装置可控地排出。混合和冷却***1000使离开双螺杆混合机Bx的辊32的连续片材1112循环(参见图7中的箭头A和图8中的箭头B)。
在图7所示的实施方案中，预定行进路径至少部分地由位于上喷洒站1102处的连续传送带1114和位于下喷洒站1104处的另一个连续传送带1116形成。传送带1114、1116通过至少一个大直径辊1118驱动。在至少一个正在进行的混合和冷却循环的过程中，连续的行进路径可以保持“无终止的”(即不间断的)，并且在一个或多个连续循环中可以保持无终止的。取决于所选择的橡胶混合物的性质，可以根据需要在混合循环内或者在连续循环之间调节连续传送带1114、1116的速度。
混合和冷却***1000可以包括喷洒装置，当片材沿着预定路径行进时，所述喷洒装置沿片材1112的至少一部分喷洒水。喷洒装置可以包括位于上喷洒站1102处的一个或多个上喷洒坡道1102a和位于下喷洒站1104处的一个或多个下喷洒坡道1104a(如本文所使用的，术语“喷洒坡道”和“坡道”可互换地使用)。每个坡道1102a、1104a与用于供应水和空气的水供应源和空气供应源(未示出)连通。可以检测离开双螺杆混合机Bx的混合物的实际温度和/或实际加水量，该时间在冷却阶段中确定。应理解，坡道应配置为输送当前的冷却阶段确定的预定的喷水流量。应理解，在连续的冷却阶段之间可以改变水的流量。
混合和冷却***1000可以包括用于吸入由坡道1102a、1104a产生的水颗粒的吸气装置。例如，至少一个吸气罩(未示出)可以位于每个各自的坡道1102a、1104a的下游，并与吸气源连通。吸气在与连续片材1112的流动方向相反的方向中产生气流。因此，传送带1114、1116运载连续片材1112，同时罩在各自的相反方向中吸入空气。通过坡道1102a、1104a加入水使环境空气带有水分。吸出含有蒸发水的空气，以防止将水引入混合物中。
混合和冷却***1000还可以包括检测***，所述检测***包括至少一个流量传感器。检测***用于检测并生成指示实际水流量的一个或多个信号。检测***包括检测由每个坡道1102a、1104a输送的实际流量的传感器。检测***还可以包括位于每个罩处的用于验证进气流量的进气流量传感器。这种验证可以包括确定所检测的气流速率满足所示的橡胶混合物的预定气流参数。
混合和冷却***1000可以以各种方式使用，以实现混合物的冷却，同时保持其期望的性质。在一个实施方案中，在冷混合线路104处加入硫化产品之前实现目标温度和目标加水量。这能够缩短循环时间，同时保持所选择的橡胶混合物的有益性质，从而实现最佳生产率。
在生产线100的所有实施方案中，在冷混合线路104处引入(因此引入至双螺杆混合机BXF)的硫化体系包含硫化产品(或“硫化剂”)，其包括但不限于硫和交联剂或硫化剂。硫化体系可以作为块体(硫化剂块)或者作为粉末(包括引入已知热熔袋的粉末)引入。这些硫化剂直接与经冷却的混合物(包括通过图7和图8的混合和冷却***1000冷却的混合物)直接进给至冷混合线路104的每个双螺杆混合机BXF(参见图4)。因此，使用双螺杆混合机BXF(每个双螺杆混合机BXF均是封闭式机器)能够直接使用粉末形式的硫化体系。由于制造和储存块状硫化产品的步骤不再是强制性的，因此生产线的生产率得到提高。
在生产线100的一些实施方案中，在混合线路104处加入硫化剂之前达到所生产的混合物的目标温度。因此，可以缩短混合循环时间，同时保持所选择的橡胶混合物的有益性质，从而实现最佳生产率。
再次参考图4，生产线100还包括分批装置BO，所述分批装置BO布置在热混合线路102和冷混合线路104的下游。分批装置BO包括用于进行本领域技术人员已知的混合物的防粘和冷却过程的设备。分批装置BO是可商购获得的类型，并且在上文针对各个图1、图2和图3的生产线1、2和3对其进行了描述。
再次参考图4，生产线100还包括终端装置FL，所述终端装置FL布置在分批装置BO的下游。终端装置包括用于对混合物进行一个或多个终端过程的设备。终端装置FL是可商购获得的类型，并且在上文针对图1的生产线1对其进行了描述。在生产线100的一个实施方案中，终端装置FL进行混合物的码垛过程，在此过程中将离开分批装置BO的混合物一次性地放置在一个或多个货盘上。因此，经码垛的混合物成型以用于运输和储存，然后用于生产成品(例如，轮胎)。
再次参考图4至图8并进一步参考图9和图10(其中相同的附图标记表示相应的元件)，生产线100’表示生产线的另一个实施方案。该实施方案包括辅助冷却过程，并包括针对包括混合和冷却***的生产线100的实施方案描述和显示的所有元件。这种混合和冷却***为上文参考生产线100描述的类型(例如，图7和图8中显示的混合和冷却***1000)，用于进行混合物的一个或多个冷却阶段。在冷混合线路104处向混合物加入硫化剂之前进行冷却阶段。
生产线100’还包括传送装置TT，所述传送装置TT包括申请人的公开FR3044949中公开的类型的冷却***。在传送装置TT处，将离开热混合线路102的橡胶混合物引入到混合和冷却***1000’中，以进行橡胶混合物的一个或多个冷却阶段。橡胶混合物以片材1112的形式离开混合和冷却***1000’，并通过传送带2000将其传送至冷混合线路104上游的混合和冷却***1000”。
为了控制离开混合和冷却***1000’的片材1112(参见图10中的箭头C)的温度和加水量，传送装置TT的冷却***包括一个或多个喷洒站2100和一个或多个吸气站2200。每个喷洒站包括一个或多个具有喷嘴的坡道，其布置为以预定水流量喷洒片材1112(如上文针对图7和图8所述)。至少一个吸气罩位于每个坡道的下游，以在通过相应的坡道喷洒之后吸入空气(如上文针对图7和图8所述)。
因此，喷洒站2100和吸气站2200共同进行上文针对混合和冷却***1000描述的辅助冷却过程。在传送带2000的水平上进行的该辅助冷却过程确保橡胶混合物在单道次工序和多道次工序中具有可接受的温度和加水量。应理解，可以安装一个或多个传送带，其对应于热混合线路102的一个或多个双螺杆混合机BXC和/或冷混合线路104的一个或多个双螺杆混合机BXF。到达冷混合线路104的片材1112已具有适用于进行后续过程的性质，无论所述过程是单道次工序的一部分还是多道次工序的一部分。
参考图4至图8，给出了本发明的混合方法的示例的详细描述。应理解，所述方法可以容易地适用于包括双螺杆混合机Bx的一个或多个实施方案的生产线100、100’的所有实施方案。
在本发明的混合方法开始时，混合方法包括将生产产品所需的各种原材料引入到密闭式混合器MI的步骤。引入到密闭式混合器MI的原材料包括但不限于弹性体材料(例如，天然橡胶、合成弹性体及其组合和等效物)和一种或多种成分，例如一种或多种加工助剂、保护剂和增强填料。原材料还可以包括一种或多种其它成分，例如炭黑、二氧化硅和油。根据混合方法的最终产品(例如，轮胎)的期望性能，以不同的量将所有的原材料进给至密闭式混合器MI中。
混合方法还包括离开混合器MI的母料形式的混合物的热混合步骤。热混合步骤包括将部分附加材料引入到离开密闭式混合器MI的混合物的步骤。例如，可以将一种或多种附加材料装入直接放置在离开密闭式混合器MI的混合物的片材上的热熔袋中。
热混合步骤还包括在热混合线路102的水平上的混合步骤，该步骤通过热混合线路102的双螺杆混合机BXC进行。该步骤包括将离开密闭式混合器MI的混合物和附加材料引入到热混合线路102的双螺杆混合机B1的步骤。在该步骤中，可以将包含附加材料的混合物引入到每个可用的双螺杆混合机BXC中(例如，通过图5的传送带26)。在该步骤中，在所使用的每个双螺杆混合机中，螺杆18持续旋转，并且活动门28保持关闭。在该步骤中，柱塞30保持在其较高位置，并且在该步骤中，辊32保持待机状态。在包括活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，在该步骤中，活动套筒保持在其打开位置(即套筒和螺杆之间的间隙最大)。作为示例，离开热混合线路102的混合物可以达到约140℃的温度。
应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方，可以一次性地或者以交替的方式将混合物和附加材料引入到双螺杆混合机Bx中，而不会导致附加材料的损失。在包括具有两个或更多个双螺杆混合机BXC的热混合线路102的生产线100的实施方案中，可以以相同的方式将混合物的一部分与指定的附加材料共同引入到每个双螺杆混合机中。应理解，一个或多个双螺杆混合机BXC可以进行混合混合物和附加材料的步骤，而其它双螺杆混合机BXC可以保持待机。以这种方式，可以将混合物或其一部分(和/或附加材料或其一部分)引导至待机的双螺杆混合机，以确保高生产率。
在通过双螺杆混合机BXC进行的混合混合物和附加材料的步骤中，螺杆18向前旋转，活动门28关闭。在该步骤中，在将混合物(或附加材料)引入到双螺杆混合机之后，旋转螺杆使混合物向混合器的下游移动。在双螺杆混合机Bx的任何实施方案中，旋转速度在循环中可以是可变的。当螺杆18互相贯穿时，两个螺杆的旋转速度同步。
在通过双螺杆混合机Bx进行的混合混合物和附加材料的步骤中，在将混合物和附加材料引入到双螺杆混合机Bx的步骤之后，柱塞30下降。在该步骤中，螺杆18保持旋转，并且在该步骤中，辊32保持待机。
在通过双螺杆混合机Bx进行的混合混合物和附加材料的步骤中，在柱塞30降低之后，螺杆18反向旋转，并且活动门28关闭。在该步骤中，螺杆沿与螺杆的向前旋转相反的方向旋转。双螺杆混合机Bx中的所有混合物在机器中具有下游至上游的移动，这将导致附加材料的额外分布。
在具有活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，在通过双螺杆混合机Bx实现的混合经冷却的混合物的步骤中，柱塞30返回顶部，螺杆18向前旋转，并且活动门28关闭。通过同时关闭或交替关闭活动元件，活动套筒34完全关闭。辊32保持待机。
在通过双螺杆混合机Bx实现的混合混合物和附加材料的步骤中，进行该机器的排空。为了进行双螺杆混合机的排空，活动门28打开，以从出口朝向冷混合线路104释放混合物。在活动门包括两个或更多个活动元件的双螺杆混合机Bx的实施方案中，活动元件同时或交替打开。在排空的过程中，在该步骤中，柱塞30下降，并且辊32旋转以允许混合物以片材排出。在还包括活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，活动套筒保持完全关闭，但是其可以基于离开混合器的混合物的体积进行调节。螺杆18继续旋转，从而完全排空双螺杆混合机Bx。
在通过热混合线路102的双螺杆混合机Bx实现的混合混合物和附加材料的步骤完成之后，在双螺杆混合机Bx完成排空之后，可以重新开始该步骤。应理解，根据所选择的混合物配方，该步骤可以以重复的方式进行。由于螺杆18的自清洁，因此可以从机器中完全排出所有类型的混合物(包括粘性混合物)。
在包括传送带装置TT(参见图9)的生产线100’中，混合混合物和附加材料的步骤还包括使离开热混合线路102的混合物通过传送带装置TT的步骤。取决于所选择的橡胶混合物配方，该步骤可以进行预定时间，以控制混合物的温度和加水量。
在包括混合和冷却***的生产线100、100’的实施方案中，混合混合物和附加材料的步骤还包括进行混合物的一个或多个冷却阶段的步骤。取决于所选择的橡胶混合物配方，该步骤可以进行一次或多次，以便在冷混合线路104处向混合物中加入硫化剂之前进行冷却阶段。
混合方法还包括在冷混合线路104的水平上混合经冷却的混合物的步骤，该步骤通过冷混合线路104的双螺杆混合机BXF进行。在该步骤中，将混合物引入到冷混合线路104的每个双螺杆混合机BXF中(例如，通过图5的传送带26)。作为示例，离开冷混合线路104的混合物可以达到约80℃至90℃的温度。
混合经冷却的混合物的步骤还包括将必需的硫化产品引入到双螺杆混合机BXF的步骤。在所示的生产线100、100’的实施方案中，在该步骤中，可以将硫化产品(包括粉末硫化产品)直接引入到进料斗24中。
应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方，可以一次性地或者以交替的方式将经冷却的混合物和硫化剂引入到双螺杆混合机BXF中，而不会导致粉末硫化剂的损失。在冷混合线路104中包括两个或更多个双螺杆混合机的生产线100、100’的实施方案中，可以以相同的方式将经冷却的混合物的一部分与指定的硫化产品共同引入到每个双螺杆混合机中。应理解，一个或多个双螺杆混合机BXF可以进行混合经冷却的混合物的步骤，而其它双螺杆混合机BXF可以保持待机。以这种方式，可以将经冷却的混合物或其一部分引导至待机的双螺杆混合机，以确保高生产率。
在通过双螺杆混合机BXF进行的混合经冷却的混合物的步骤中，螺杆18向前旋转，活动门28关闭。在该步骤中，在将混合物(或附加材料)引入到双螺杆混合机之后，旋转螺杆使混合物向混合器的下游移动。在双螺杆混合机BXF的任何实施方案中，旋转速度在循环中可以是可变的。当螺杆18互相贯穿时，两个螺杆的旋转速度同步。
在通过双螺杆混合机BXF进行的混合经冷却的混合物的步骤中，在将经冷却的混合物和硫化产品引入到双螺杆混合机BXF的步骤之后，柱塞30下降。在该步骤中，螺杆18保持旋转，并且在该步骤中，辊32保持待机。
在通过双螺杆混合机BXF进行的混合经冷却的混合物的步骤中，在柱塞30降低之后，螺杆18反向旋转，并且活动门28关闭。在该步骤中，螺杆沿与螺杆的向前旋转相反的方向旋转。位于双螺杆混合机BXF中的所有混合物具有机器的下游至上游的移动，这将导致附加材料的额外分布。
在包括活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，在通过双螺杆混合机BXC进行的混合经冷却的混合物的步骤中，柱塞30返回顶部，螺杆18在向前方向中旋转，并且活动门28关闭。通过同时关闭或交替关闭活动元件，活动套筒34完全关闭。辊32保持待机。
在通过双螺杆混合机BXF进行的混合经冷却的混合物的步骤中，进行该机器的排空。为了进行双螺杆混合机的排空，活动门28打开，以从出口将混合物释放至双螺杆混合机的下游的过程。在活动门包括两个或更多个活动元件的双螺杆混合机Bx的实施方案中，活动元件同时或交替打开。在排空的过程中，在该步骤中，柱塞30下降，并且辊32旋转以允许混合物以片材排出。在还包括活动套筒34的双螺杆混合机Bx的实施方案中，活动套筒保持完全关闭，但是其可以基于离开混合器的混合物的体积进行调节。螺杆18继续旋转，从而完全排空双螺杆混合机Bx。
在通过双螺杆混合机BXF进行的混合经冷却的混合物的步骤结束时，橡胶混合物完成混合。在完成冷混合线路104中使用的每个双螺杆混合机BXF的排空之后，可以重新开始该步骤。应理解，根据所选择的混合物配方，该步骤可以以重复的方式进行。由于螺杆18的自清洁，因此可以从机器中完全除去所有类型的混合物(包括粘性混合物和减聚混合物)。还设想双螺杆混合机Bx可以进行与天然弹性体的塑化相关的过程。
混合方法还包括对离开冷混合线路104的混合物进行防粘和冷却的步骤。该步骤通过分批装置BO进行，所述分批装置BO布置在混合线路104的下游。在混合方法的一些实施方案中，在该步骤结束时达到经冷却的混合物的目标温度。
混合方法还包括最后的终端步骤，所述终端步骤通过布置在分批装置BO下游的终端装置FL进行。在混合方法的一些实施方案中，该步骤包括码垛混合物的步骤，在此过程中，将离开分批装置BO的混合物一次性地放置在一个或多个货盘上。在混合方法的一些实施方案中，该步骤还可以包括至少一个储存橡胶混合物的步骤。
应理解，根据所选择的混合物配方，本发明的混合方法的一个或多个步骤可以以反复的方式进行。
进一步参考图11，图11描述了进行多道次工序的橡胶生产线(或“生产线”)200的实施方案。生产线200具有两条线路，其包括第一母料线路(或“第一线路”)200A和第二最终混合线路(或“第二线路”)200B。第一线路200A包括密闭式混合器MI，所述密闭式混合器MI进行如上所述的母料的制造。第一线路200A还包括热混合线路202，所述热混合线路202布置在密闭式混合器MI的下游。热混合线路202包括至少一个或多个双螺杆混合和挤出机BXC(其中取决于所选择的混合物配方，X从1至N变化)。每个双螺杆混合和挤出机为上文针对图5和图6描述的类型。生产线200的第一线路200A还包括上文针对生产线100’描述的类型的传送带装置TT(参见图9和图10)。分批装置BO布置在传送带装置TT的下游，并且终端装置FL布置在分批装置BO的下游。分批装置BO和终端装置FL选自上文描述的可商购获得的类型。
生产线200的第二线路200B包括这样的结构，所述结构包括上文针对图5和图6描述的类型的双螺杆混合和挤出机B1。传送带装置TT’布置在双螺杆混合和挤出机B1的下游。传送带装置TT’为上文针对生产线100’描述的类型(参见图9和图10)，从而控制离开双螺杆混合和挤出机B1的混合物的温度和加水量。
生产线200的第二线路200B还包括冷混合线路204，所述冷混合线路204布置在传送带装置TT’的下游。冷混合线路204包括至少一个或多个双螺杆混合和挤出机BXF(其中取决于所选择的混合物配方，X从1至N变化)。每个双螺杆混合和挤出机为上文针对图5和图6描述的类型。分批装置BO’布置在冷混合线路204的下游，并且终端装置FL’布置在分批装置BO的下游。分批装置BO’和终端装置FL’选自上文描述的可商购获得的类型。
作为示例，图11所示的实施方案包括分别安装在线路200A、200B中的三个双螺杆混合机Bx。应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方及其期望的性质，可以将单个双螺杆混合机或者两个或更多个双螺杆混合机结合到生产线200的每个线路200A、200B中。
在通过生产线200进行的本发明的混合方法的一个实施方案中，所述方法包括通过第一线路200A进行的混合母料的步骤。在该步骤中，在引入到热混合线路202之前，离开混合器MI的混合物与附加材料进行混合。取决于所选择的橡胶混合物配方，可以将混合物供给至一个或多个双螺杆混合机BXC。在该步骤中，在进行辅助冷却过程的传送带装置TT(如上文针对生产线100’所述)处冷却离开热混合线路202的混合物。
通过第一线路200A进行的混合母料的步骤还包括离开传送带装置TT的混合物的防粘和冷却的步骤，该步骤通过分批装置BO进行。在混合方法的一些实施方案中，在该步骤结束时达到经冷却的混合物的目标温度。该步骤还包括终端步骤，所述终端步骤通过终端装置FL进行。在混合方法的一些实施方案中，该步骤包括码垛混合物的步骤，在此过程中，将离开分批装置BO的混合物一次性地放置在一个或多个货盘上。在混合方法的一些实施方案中，该步骤还可以包括至少一个储存橡胶混合物的步骤。
在所述方法的一个实施方案中，在最终通过第二线路200B之前，第一线路200A使得多次连续地通过附加线路上的至少一部分设备。
在通过第一线路200A进行的过程结束之后，通过生产线200进行的本发明的混合方法还包括通过第二线路200B进行的最终混合步骤。在该步骤中，将离开第一线路200A的混合物引入到双螺杆混合机B1C中，在所述双螺杆混合机B1C中混合物经受混合过程。在该步骤中，在传送带装置TT’处冷却离开双螺杆混合机B1C的混合物，在所述传送带装置TT’中通过上文针对图9和图10描述的类型的冷却***进行辅助冷却过程。
最终混合步骤还包括将硫化产品(粉末形式或块状形式)引入到冷混合线路204的一个或多个双螺杆混合机BXF的步骤。应理解，取决于所选择的橡胶混合物配方，可以一次性地或者以交替的方式将经冷却的混合物和硫化产品引入到双螺杆混合机BXF中，而不会导致粉末硫化产品的损失。
通过第二线路200B进行的最终混合步骤还包括对离开冷混合线路204的混合物进行防粘和冷却的步骤。该步骤通过第二线路200B的分批装置BO’进行。在混合方法的一些实施方案中，在该步骤结束时达到经冷却的混合物的目标温度。该步骤还包括终端步骤，所述终端步骤通过第二线路200B的终端装置FL’进行。在混合方法的一些实施方案中，该步骤包括码垛混合物的步骤，在此过程中，将离开分批装置BO’的混合物一次性地放置在一个或多个货盘上。在混合方法的一些实施方案中，该步骤还可以包括至少一个储存橡胶混合物的步骤。
在多道次工序中，第一线路200A生产母料，所述母料在第二线路200B上进行冷却。可以设想，单个生产线200可以用于进行母料制造过程和硫化剂添加过程。
在生产线200的一个实施方案中，混合线路204可以包括上文针对图7和图8描述的类型的混合和冷却***。这种混合和冷却***进行离开传送带装置TT’的混合物的冷却阶段。可以在冷混合线路204处向混合物加入硫化剂之前进行冷却阶段。
本发明的混合过程可以通过PLC控制完成，并且可以包括管理信息的预编程。例如，工艺设置可以与供应至热混合线路和冷混合线路的混合物的性质相关联，包括螺杆18的性质、进入进料斗24的经冷却的混合物和/或硫化剂的性质以及离开双螺杆混合机Bx的混合物的性质。
在所有实施方案中，可以在生产线100、100’和200的任何部分实施监测***。至少一部分的监测***可以设置在可穿戴设备中，例如移动网络设备(例如，手机、便携式计算机、照相机、可穿戴网络连接设备(包括“增强现实”和/或“虚拟现实”设备、可穿戴网络连接服饰和/或任何组合和/或等效物))。
在本发明的实施方案中，生产线100、100’、200(和/或包括生产线100、100’、200的橡胶生产设施)可以接收语音命令或其它音频数据(例如，如果未达到混合物的期望性质，则表示混合方法的步骤的开始或停止)。请求可以包括对混合过程的当前状态的请求。所产生的响应可以通过听觉、视觉、触觉(例如，使用触感界面)和/或虚拟和/或增强方式表示。
在实施方案中，本发明的方法可以包括培训生产线100、100’、200(或培训包括生产线100、100’、200的橡胶制造设施)的步骤，以识别代表离开生产线的混合物的值(例如，温度和粘度值)，并与目标值进行比较。该步骤可以包括培训生产线100、100’、200以识别所比较的值之间的不对等性的步骤。每个培训步骤可以包括由自学习装置生成的分类。这种分类可以包括但不限于所选择的橡胶混合物配方的附加材料和母料的参数、自清洁螺杆的结构、包括本发明的混合方法的混合循环的持续时间和正在进行的混合循环结束时的期望值。可以设想，检测和比较步骤可以反复地进行。在本发明的方法的实施方案中，可以将所获得的数据馈送至管理一个或多个生产线100、100’、200和/或包括生产线100、100’、200的一个或多个设施和/或***的神经网络。
包括双螺杆混合机B1的生产线1’可以对橡胶混合物进行均质化、加工和冷却，从而能够以工业方式对粘性混合物进行操作。术语“粘性”定义了随混合物配方而变化的橡胶混合物性质。下文描述了在工业过程中影响混合物粘性的配方参数。
实施例
考虑到生产场所中混合物粘性的水平，混合物的组成的性质会影响该水平，包括：
·增强填料比值和增塑剂比值的比值，该比值表明该比值越低，混合物越粘稠。
·混合物中树脂的比值，该比值表明该比值越大，混合物越粘稠。
·弹性体的体积分数，其表明体积分数越小，混合物越粘稠。
还考虑的是弹性体的特性，所述弹性体可能是混合物的粘性组分的一部分。在该实施例中，考虑门尼ML 1+4 100℃干弹性体<50分或存在异戊二烯。门尼(也称为粘度或塑性)以已知的方式表征固体物质。使用ASTM D1646标准(1999年)中描述的振荡稠度计。该塑性测量根据以下原理进行：将在未加工状态(即固化之前)下分析的样品在加热至给定温度(例如，35℃或100℃)的圆柱形室中进行模制(成型)。在预热一分钟之后，转子以2rpm在试样内旋转，并在旋转4分钟的过程中测量维持该运动所需的转矩。门尼粘度(ML 1+4)以“门尼单位”(其中1UM＝0.83Nm)表示，并对应于在4分钟结束时获得的值。
非常粘稠的混合物不一定是某一标准上的“极端”混合物，但是正是所有标准的组合赋予其粘性，因此难以实现。通过叠加这些标准，可以找到“粘稠指数”，并通过下表表示：
表1
Figure BDA0003987845390000181
Figure BDA0003987845390000191
以实证的方式并根据不同的工业可行性标准，对多种混合物的工业可行性进行了评价。对于高于3.5分和4.5分的粘稠指数，确定了可行性的极限。
混合物的实施例：
表2
Figure BDA0003987845390000192
指数分别为4.9和4.5的两种混合物“KM粘性”和“KM粘性bis”不具有令人满意的工业可行性。然而，与常规密闭式混合器或开放式混合器类型的机器相比，本发明的机器能够以更高的生产率工业化地制造这些混合物。
为了以更短的循环获得具有期望性质的混合物，本发明保留了包括单道次工序和多道次工序的生产线的所有优点。同时，本发明结合了收缩双螺杆混合器的解决方案。因此，提供了单一生产线，所述生产线能够处理各种混合物(包括粘性混合物和减聚混合物)，而无需更换混合设施中的设备。
术语“至少一个”和“一个或多个”可互换地使用。显示为“在a和b之间”的范围包括值“a”和“b”。
尽管已经示出并描述了所公开的装置的具体实施方案，但是应理解，可以进行各种改变、添加和修改，而不偏离本申请的精神和范围。因此，除了所附权利要求书中所述之外，所描述的发明的范围不受限制。

Claims (13)

1.一种橡胶混合物生产线(100、100’)，所述橡胶混合物生产线(100、100’)包括密闭式混合器(MI)，所述密闭式混合器(MI)进行从包含弹性体材料和附加材料的材料制造母料的过程，其特征在于，生产线(100)包括：
-至少一个热混合线路(102)，所述热混合线路(102)布置在密闭式混合器(MI)的下游，并包括至少一个双螺杆混合机(BXC)，所述双螺杆混合机(BXC)进行离开密闭式混合器(MI)的橡胶混合物的混合过程；
-至少一个冷混合线路(104)，所述冷混合线路(104)布置在热混合线路(102)的下游，并包括至少一个双螺杆混合机(BXF)，所述双螺杆混合机(BXF)进行离开热混合线路(102)的橡胶混合物的混合过程；
-分批装置(BO)，所述分批装置(BO)布置在冷混合线路(104)的下游，并进行离开冷混合线路的橡胶混合物的防粘和冷却过程；以及
-终端装置(FL)，所述终端装置(FL)布置在分批装置(BO)的下游，并进行橡胶混合物的一个或多个终端过程。
2.根据权利要求1所述的生产线，其中，每个双螺杆混合和挤出机(BXC、BXF)包括：
-具有固定框架(14)的收缩锥形双螺杆混合器(12)，所述固定框架(14)支撑护套(16、16’)，其中两个螺杆(18)以倾斜的方式安装在布置在护套上游的开口和布置在护套下游的出口之间，在所述开口处机器(10)的进料斗(24)向螺杆进料，在所述出口处混合器(12)在混合循环结束时排出混合物；
-一个或多个电机(20)，所述电机(20)在混合循环中使两个螺杆在护套中旋转；以及
-一个或多个活动门(28、28’)，所述活动门(28、28’)布置在出口处，并能够在混合循环中实现橡胶混合物的排出和成型；
-柱塞(30)，所述柱塞(30)沿进料斗(24)的内侧在较高位置和较低位置之间移动，在所述较高位置处两个螺杆保持可及性以供给混合物，在所述较低位置处柱塞的内表面形成混合器(12)的上部；以及
-辊鼻***，所述辊鼻***包括两个反向旋转的辊(32)，并布置在出口的下游，以形成离开混合器(12)的混合物的片材。
3.根据权利要求2所述的生产线，其中：
-每个双螺杆混合机(BXC、BXF)还包括一个或多个活动套筒(34)，所述活动套筒(34)自上而下朝向出口布置；并且
-两个螺杆(18)安装在混合器(12)中，使得每个螺杆的螺纹的顶部与相对螺杆的表面相切地接触，使得当螺杆以能够自清洁的角度和节距旋转时，螺杆基本上保持彼此接触。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生产线，其中：
-热混合线路(102)包括至少两个双螺杆混合和挤出机(BXC)；并且
-冷混合线路(104)包括至少两个双螺杆混合和挤出机(BXF)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生产线，其中，终端装置(FL)包括用于进行终端过程的一个或多个设备，所述终端过程选自橡胶混合物的码垛和储存。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生产线，所述生产线还包括混合和冷却***(1000)，所述混合和冷却***(1000)布置在热混合线路(102)的下游和冷混合线路(104)的上游，在冷混合线路(104)中向混合物加入硫化剂之前，所述混合和冷却***(1000)进行离开热混合线路(102)的混合物的冷却阶段。
7.根据权利要求6所述的生产线，其中，混合和冷却***(1000)包括冷却***，所述冷却***包括：
-至少一个喷洒装置(1102、1104)，所述喷洒装置(1102、1104)以预定的水流量向离开双螺杆混合机(Bx)的片材(1112)输送水；
-至少一个吸气装置，所述吸气装置位于每个喷洒装置的下游，并以预定的空气流量吸入空气；以及
-至少一个传送装置(1114、1116)，所述传送装置(1114、1116)沿预定的方向输送片材(1112)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的生产线(100’)，所述生产线(100’)还包括传送带装置(TT)，所述传送带装置(TT)布置在热混合线路(102)的下游和冷混合线路(104)的上游，并进行辅助冷却过程。
9.根据权利要求8所述的生产线，其中，传送带装置(TT)包括：
-混合和冷却***(1000’)，向所述混合和冷却***(1000’)引入离开热混合线路(102)的橡胶混合物；
-传送带(2000)，所述传送带(2000)输送离开混合和冷却***(1000’)的片材(1112)形式的橡胶混合物；以及
-冷却***，所述冷却***包括至少一个喷洒站(2100)和与每个喷洒站相关联的至少一个吸气站(2200)；以及
-混合和冷却***(1000’)，所述混合和冷却***(1000’)位于冷混合线路(104)的上游，并通过传送带(2000)向所述混合和冷却***(1000’)输送片材(1112)。
10.一种在根据权利要求1至5中任一项所述的类型的生产线中生产各种橡胶混合物的混合方法，所述方法包括以下步骤：
-向密闭式混合器(MI)引入生产所选择的橡胶混合物配方所需的各种附加材料的步骤；
-通过热混合线路(102)进行的混合离开密闭式混合器(MI)的混合物的步骤，该步骤包括向混合物引入一部分附加材料的步骤；
-通过冷混合线路(104)进行的混合离开热混合线路(102)的混合物的步骤，该步骤包括在进行离开热混合线路(102)的混合物的冷却阶段之后向每个双螺杆混合机(BXF)引入硫化产品的步骤；
-通过分批装置(BO)进行的离开冷混合线路(104)的混合物的防粘和冷却步骤；以及
-通过布置在分批装置(BO)下游的终端装置(FL)进行的终端步骤。
11.一种在根据权利要求6或权利要求7所述的类型的生产线中生产各种橡胶混合物的混合方法，所述混合方法包括以下步骤：
-向密闭式混合器(MI)引入生产所选择的橡胶混合物配方所需的各种附加材料的步骤；
-通过热混合线路(102)进行的混合离开密闭式混合器(MI)的混合物的步骤，该步骤包括向混合物引入一部分附加材料的步骤；
-通过冷混合线路(104)进行的混合离开热混合线路(102)的混合物的步骤，该步骤包括在进行离开热混合线路(102)的混合物的冷却阶段之后向每个双螺杆混合机(BXF)引入硫化产品的步骤；
-通过分批装置(BO)进行的离开冷混合线路(104)的混合物的防粘和冷却步骤；以及
-通过布置在分批装置(BO)下游的终端装置(FL)进行的终端步骤；以及
-在引入硫化产品的步骤之前进行通过混合和冷却***(1000)进行的混合物的一个或多个冷却阶段的步骤。
12.一种在根据权利要求8或权利要求9所述的类型的生产线中生产各种橡胶混合物的混合方法，所述混合方法包括以下步骤：
-向密闭式混合器(MI)引入生产所选择的橡胶混合物配方所需的各种附加材料的步骤；
-通过热混合线路(102)进行的混合离开密闭式混合器(MI)的混合物的步骤，该步骤包括向混合物引入一部分附加材料的步骤；
-通过冷混合线路(104)进行的混合离开热混合线路(102)的混合物的步骤，该步骤包括在进行离开热混合线路(102)的混合物的冷却阶段之后向每个双螺杆混合机(BXF)引入硫化产品的步骤；
-通过分批装置(BO)进行的离开冷混合线路(104)的混合物的防粘和冷却步骤；以及
-通过布置在分批装置(BO)下游的终端装置(FL)进行的终端步骤；以及
-使离开热混合线路(102)的混合物通过传送带装置(TT)的步骤，该步骤在冷混合线路(104)中混合混合物之前进行。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的混合方法，其中，终端步骤包括码垛混合物的步骤，在该步骤中将离开分批装置(BO)的混合物放置在一个或多个货盘上。
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