(57)【要約】  硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物、及びそれを含むエラストマー組成物、ならびにそれを調製及び使用するための方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラック及び硫黄供与体を含む組成物。
【請求項２】
前記硫黄供与体が、チオホスファートを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記硫黄供与体が、ジチオホスファートを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記硫黄供与体が、ホスホリルポリスルフィドを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記カーボンブラックが、官能化カーボンブラックを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記カーボンブラックが、酸化カーボンブラックを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記カーボンブラックが、オゾン処理されている、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記カーボンブラックが、約１５ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記カーボンブラックが、約１１２ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記カーボンブラックが、約１１６ｍ2／ｇ〜約１１８ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記カーボンブラックが、約１０ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇの外部比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記カーボンブラックが、約７０ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇの外部比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記カーボンブラックが、約９７ｍ2／ｇ〜約１０５ｍ2／ｇの外部比表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記カーボンブラックが、約４０ｃｍ3／１００ｇ〜約１８０ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記カーボンブラックが、約８０ｃｍ3／１００ｇ〜約１３０ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
前記カーボンブラックが、約９５ｃｍ3／１００ｇ〜約１４０ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記カーボンブラックが、約１０６ｃｍ3／１００ｇ〜約１１４ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
前記カーボンブラックが、約９１ｃｍ3／１００ｇ〜約１９９ｃｍ3／１００ｇの圧縮試料のオイル吸収量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
前記カーボンブラックが、約２〜約７のｐＨを有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記カーボンブラックが、約０．５ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の含水量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２１】
前記カーボンブラックが、約１ｗｔ％〜約７ｗｔ％の揮発性物質含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
前記カーボンブラックが、約３ｗｔ％〜約６．５ｗｔ％の揮発性物質含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２３】
前記カーボンブラックが、約５．１ｗｔ％〜約５．９ｗｔ％の揮発性物質含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２４】
前記カーボンブラックが、約０．５ｗｔ％〜約６ｗｔ％の酸素含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２５】
前記カーボンブラックが、約２．５ｗｔ％〜約５．５ｗｔ％の揮発性物質含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２６】
前記硫黄供与体が、前記カーボンブラックの表面上に存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２７】
前記硫黄供与体が、前記カーボンブラックに対し約１０ｗｔ％の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか１項に記載の組成物を含むエラストマー組成物。
【請求項２９】
前記硫黄供与体が、０ｐｈｒより多く約１５ｐｈｒまでの濃度で存在する、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３０】
前記硫黄供与体が、約６ｐｈｒ〜約９ｐｈｒの濃度で存在する、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３１】
前記硫黄供与体が、約４ｐｈｒ〜約６ｐｈｒの濃度で存在する、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３２】
前記硫黄供与体が、５ｐｈｒより多く約９ｐｈｒまでの濃度で存在する、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３３】
前記組成物が、乗用車用ラジアルゴム組成物を含む、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３４】
前記組成物が、トラックバス用ラジアルゴム組成物を含む、請求項２８に記載のエラストマー組成物。
【請求項３５】
カーボンブラックと硫黄供与体を接触させることを含む、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物を調製するための方法。
【請求項３６】
前記硫黄供与体が、前記カーボンブラックの表面上に噴霧される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記硫黄供与体が、前記カーボンブラックを基準にして約１０ｗｔ％のレベルで存在する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
１つ以上のエラストマー材料をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
１つ以上のエラストマー材料を接触させる前に、前記カーボンブラックと硫黄供与体を接触させる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記１つ以上のエラストマー材料が、天然ゴムを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記１つ以上のエラストマー材料が、スチレンブタジエンゴムを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記１つ以上のエラストマー材料が、官能化されていない、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
カーボンブラックと硫黄供与体を接触させ、次に、エラストマーと接触させることを含む、ゴムコンパウンドを調製するための方法。
【請求項４４】
反応混合が、前記ゴムコンパウンドを調製するために必要とされない、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
請求項３５〜４４のいずれかに記載の方法に従って調製されるゴムコンパウンド。
【請求項４６】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、約４０％〜約６０％低減したｔａｎδを有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項４７】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、少なくとも約４０％低減したｔａｎδを有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項４８】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、約２０％〜約３５％増加したモジュラスを有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項４９】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、少なくとも約２０％増加したモジュラスを有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項５０】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、約４０％〜約７５％増加した結合ゴム濃度モジュラスを有し、架橋密度への影響が約２０％未満である、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項５１】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、約１５％〜約３５％減少した発熱性を有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【請求項５２】
硫黄供与体を含まない同等のＮ２３４含有ゴムコンパウンドと比較する場合、少なくとも約２０％増加したモジュラスを有する、請求項４５に記載のゴムコンパウンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／２６７，５２５号の優先権を主張するものであり、その出願の全ては、本参照により十分に本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
技術分野
本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物、それを含むエラストマー組成物、ならびにカーボンブラック組成物及びエラストマー組成物の双方の製造及び使用のための方法に関する。
【０００３】
技術背景
カーボンブラックは、エラストマー系の補強フィラーとして頻繁に使用される。ゴムコンパウンドなどのこれらのエラストマー組成物が混合される時、硫黄または硫黄含有化合物は、硬化剤／架橋剤として頻繁に添加される。カーボンブラックとエラストマー間の相互作用を改善するために、カーボンブラックを官能化エラストマー組成物と組み合わせる取り組みが行われている。このような官能化エラストマー組成物の使用が、特性及び性能の改善を提供することができるが、技術は、最適化されたポリマー微細構造及び官能基化を必要とし、これにより、この技術の幅広い適用範囲が潜在的に制限される。
【０００４】
従って、改善されたカーボンブラック材料及びそれを含むエラストマー組成物が必要とされている。これらのニーズ及び他のニーズは、本開示の組成物及び方法により満たされる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に具体化され、広く記載されるように、本発明の目的（複数可）によれば、本開示は、一態様では、カーボンブラック及びエラストマー材料、ならびにその製造及び使用のための方法に関する。
【０００６】
一態様では、本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物を提供する。
【０００７】
別の態様では、本開示は、少なくとも１つの電気陰性基を有する硫黄供与体化合物を含むカーボンブラック組成物を提供する。
【０００８】
別の態様では、本開示は、チオホスファートを含有する硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物を提供する。
【０００９】
別の態様では、本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物を含むエラストマー組成物を提供する。
【００１０】
さらに別の態様では、本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物を調製するための方法を提供する。
【００１１】
さらに別の態様では、本開示は、カーボンブラック及び硫黄供与体を含むエラストマー組成物を調製するための方法を提供する。
【００１２】
さらに別の態様では、本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラックを含むエラストマー組成物を調製するための方法を提供する。
【００１３】
本明細書に組み込まれ、かつそれの一部を構成する添付の図面は、いくつかの態様を示しており、明細書と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１４】
本発明の追加の態様は、続く本明細書に部分的に記載されることになり、かつ部分的には、本明細書から明らかになり、または本発明の実施により習得することができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素及び組み合わせにより実現及び達成されるであろう。上述の一般的な説明及び次の詳細な説明の双方が、単に例示的かつ説明的なものであり、特許請求の範囲で記述されるように、本発明を制限するものではないことを理解すべきである。
【００１５】
本明細書に組み込まれ、かつそれの一部を構成する添付の図面は、いくつかの態様を示しており、明細書と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の種々の態様による、種々の乗用車用ラジアル（ＰＣＲ）配合物のムーニー粘度を示す。
【図２】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物の最適加硫時間（Ｔ９０）を示す。
【図３】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物の結合ゴム値を示す。
【図４】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物のモジュラスビルドを示す。
【図５】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物の２５℃での反発値を示す。
【図６】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物の発熱性を示す。
【図７】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物のペイン効果の変化を示す。
【図８】本開示の種々の態様による、種々のＰＣＲ配合物のｔａｎδの変化を示す。
【図９】本開示の種々の態様による、種々のトラック／バス用ラジアル（ＴＢＲ）配合物の分散指数値を示す。
【図１０】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のムーニー粘度値を示す。
【図１１】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のＴ９０硬化時間を示す。
【図１２】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物の架橋密度を示す。
【図１３】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のモジュラスビルドを示す。
【図１４】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物の６０℃での反発値を示す。
【図１５】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物の発熱性を示す。
【図１６】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のＶｉｅｔｈ引裂強さを示す。
【図１７】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のＫｎｏｔｔｙ比引裂強さを示す。
【図１８】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のペイン効果の変化を示す。
【図１９】本開示の種々の態様による、種々のＴＢＲ配合物のｔａｎδの変化を示す。
【００１７】
本発明の追加の態様は、続く本明細書に部分的に記載されることになり、かつ部分的には、本明細書から明らかになり、または本発明の実施により習得することができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素及び組み合わせにより実現及び達成されるであろう。上述の一般的な説明及び次の詳細な説明の双方が、単に例示的かつ説明的なものであり、特許請求の範囲で記述されるように、本発明を制限するものではないことを理解すべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、次の本発明の詳細な説明及びそこに含まれる実施例を参照することにより、より容易に理解することができる。
【００１９】
本化合物、組成物、物品、システム、装置、及び／または方法が開示及び記載される前に、それらは、別途明記のない限り、具体的な合成方法、または、別途明記のない限り、特定の試薬に限定されず、そのようなものであるから、当然変動する可能性があることを理解すべきである。本明細書で使用される用語は、単に特定の態様を説明するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解すべきである。本明細書に記載されるものと類似または等価の任意の方法及び材料は、本発明の実施または試験で使用することができるが、例示的な方法及び材料は、ここで説明される。
【００２０】
本明細書で言及される全ての刊行物は、方法及び／または材料を開示及び記載するために、参照により本明細書に組み込まれ、これに関連して、刊行物が引用される。
【００２１】
別途定義されない限り、本明細書で使用の全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価な任意の方法及び材料が、本発明の実施または試験で使用することができるが、例示的な方法及び材料は、ここで説明される。
【００２２】
本明細書で使用される場合、特に反対の記載がない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈に別途明示のない限り、複数の言及を含む。従って、例えば、「フィラー」または「溶媒」への言及は、それぞれ、２つ以上のフィラーまたは溶媒の混合物を含む。
【００２３】
本明細書で使用される場合、特に反対の記載がない限り、「ｐｈｒ」という略語は、組成物中の各成分の相対量を記載するためにゴム業界において通常使用されるような１００分の１を指す。
【００２４】
範囲は、本明細書では、「約」１つの特定値から、かつ／または「約」別の特定値までとして表すことができる。このような範囲が表される場合、別の態様は、１つの特定値から、かつ／または他の特定値までを含む。同様に、値が、近似値として表される場合、先行する「約」の使用により、特定値が、別の態様を形成することが理解されるであろう。各範囲の端点が、他の端点に関しても、他の端点と独立しても、重要であることがさらに理解されるであろう。本明細書に開示の多数の値があり、かつ各値も、その値に加えて、「約」その特定値として本明細書に開示されることも理解される。例えば、値「１０」が開示される場合、「約１０」も開示される。２つの特定の構成部分間の各構成部分も開示されることも理解される。例えば、１０及び１５が開示される場合、次に、１１、１２、１３、及び、１４も開示される。
【００２５】
本明細書で使用される場合、「任意の」または「任意に」という用語は、続いて記載される事象または状況が、起こる可能性があり、または起こる可能性がないこと、ならびに、該事象または状況が起こる事例、及びそれが起こらない事例を、記載が含むことを意味する。
【００２６】
本発明の組成物を調製するために使用されるべき構成成分、ならびに本明細書に開示の方法内で使用されるべき組成物自体が開示される。これら及び他の材料は、本明細書に開示され、これらの材料の組み合わせ、部分集合、相互作用、グループなどが開示される時、これらの化合物のそれぞれの種々の個別的及び集合的な組み合わせ及び順列の具体的な言及により、明確に開示することができないが、それぞれは、本明細書で具体的に考察及び記載されると理解される。例えば、特定の化合物が開示及び検討され、かつ化合物を含む多数の分子に対して行うことができる多数の修正が検討される場合、特に反対の指示がない限り、可能な化合物及び修正のそれぞれ及び全ての組み合わせ及び順列が具体的に考察される。従って、分子Ｄ、Ｅ、及びＦのクラスに加えて、分子Ａ、Ｂ、及びＣのクラスが開示される場合、組み合わせ分子の一例であるＡ−Ｄが開示され、次に、それぞれが、個別に列挙されず、それぞれが、組み合わせを意味すると個別的及び集合的に考察される場合であっても、Ａ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ、及びＣ−Ｆが開示されると考えられる。同様に、これらの任意の部分集合または組み合わせも開示される。従って、例えば、Ａ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、及びＣ−Ｅのサブグループが開示されたと考えられるであろう。この概念は、限定されないが、本発明の組成物を製造及び使用する方法の工程を含む本出願の全ての態様に当てはまる。従って、実行することができる様々な追加の工程がある場合、これらの追加の工程のそれぞれは、本発明の方法の任意の具体的な実施形態または実施形態の組み合わせで実行することができると理解される。
【００２７】
本明細書に開示の材料のそれぞれが市販されているか、かつ／またはその製造方法が当業者らに知られているかのいずれかである。
【００２８】
本明細書に開示の組成物は、特定の機能を有することが理解される。開示された機能を実施するための特定の構造的要件は、本明細書に開示され、開示された構造に関連するのと同じ機能を実施することができる様々な構造があること、及びこれらの構造が通常同じ結果を達成することが理解される。
【００２９】
上記で要約したように、本開示は、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物、及びこのようなカーボンブラック組成物を含むエラストマー組成物、ならびにカーボンブラック組成物及びエラストマー組成物の双方を製造及び使用する方法を提供する。カーボンブラック及びエラストマー材料の間の相互作用を改善するための事前の取り組みは、官能化エラストマーを用いており、具体的な官能基は、カーボンブラック表面上の官能基と相互作用する。このような官能化ポリマーは、ゴム業界で使用される標準的なＮＲ／ＢＲ／ＳＢＲタイプのエラストマーには存在しない官能化を含む。対照的に、本明細書に記載される本発明のアプローチは、硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物の使用を含み、得られるカーボンブラック組成物は、標準（すなわち、未改質及び／または未官能化）エラストマー材料と共に使用することができる。本発明の組み合わせは、単独でまたは標準的な未改質エラストマー材料と組み合わせて、未官能化エラストマーと共に利用することもできる。種々の態様では、得られるエラストマー組成物は、通常のカーボンブラック／エラストマー組成物と比較する場合、低減した転がり抵抗を提供することができる。他の態様では、得られるエラストマー組成物は、例えば、引裂強さ及び／または発熱性などの他の改善された機械的特性を提供することができる。種々の態様では、エラストマーは、官能化及び未官能化エラストマー、例えば、官能化ＳＢＲ、未官能化ＳＢＲ、天然ゴム、及びブタジエンゴムを含む任意の１つ以上のエラストマーを含むことができる。
【００３０】
本発明のカーボンブラックは、用いられる硫黄供与体化合物及び／またはエラストマー材料と共に使用するのに適する任意のカーボンブラックを含むことができる。一態様では、カーボンブラックは、ファーネスカーボンブラックである。別の態様では、カーボンブラックは、官能化することができる。さらに別の態様では、カーボンブラックは、未官能化であることができる。一態様では、硫黄供与体を官能化カーボンブラックと共に使用すると、官能化エラストマーの必要性を低減させ、かつ／または、なくすことができる。一態様では、硫黄供与体を含む官能化カーボンブラックは、未官能化エラストマーと共に使用することができる。別の態様では、官能化カーボンブラックは、官能化エラストマーと共に使用することができる。一態様では、官能化カーボンブラックは、少なくとも約３ｗｔ％、少なくとも約４ｗｔ％、少なくとも約４．５ｗｔ％、少なくとも約５ｗｔ％、またはそれ以上の揮発性物質含有量を有する酸化表面を含むことができる。他の態様では、このような酸化カーボンブラックは、好適な任意の手段、例えば、酸、オゾン、過酸化物、アルコール、またはそれらの組み合わせを用いる処理、により調製することができる。
【００３１】
カーボンブラックは、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ６５５６−１４により決定される場合に、約１５ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇ；約２０ｍ2／ｇ〜約１３０ｍ2／ｇ；約３０ｍ2／ｇ〜約１３５ｍ2／ｇ；約４０ｍ2／ｇ〜約１１０ｍ2／ｇ；約５０ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇ；約６０ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約７０ｍ2／ｇ〜約１３０ｍ2／ｇ；約８０ｍ2／ｇ〜約１１０ｍ2／ｇ；約９５ｍ2／ｇ〜約１３５ｍ2／ｇ；約１００ｍ2／ｇ〜約１３０ｍ2／ｇ；約１０５ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約１１０ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約１１５ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約１１０ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇ；約１１５ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇ；約１１５ｍ2／ｇ〜約１２１ｍ2／ｇ；または約１１６ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約１５、１７、１８、１９、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、または１４０ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有することができる。さらに別の態様では、カーボンブラックは、約１１６ｍ2／ｇまたは約１１８ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積を有することができる。他の態様では、本発明のカーボンブラックは、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい窒素吸着比表面積を有することができ、本発明は、任意の特定の窒素吸着比表面積値に制限されるものではない。
【００３２】
カーボンブラックは、統計的厚さ比表面積法（ＳＴＳＡ、ＡＳＴＭ  Ｄ６５５６−１４）に基づいて、約１０ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇ；約１５ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約２５ｍ2／ｇ〜約１３５ｍ2／ｇ；約３０ｍ2／ｇ〜約１１５ｍ2／ｇ；約４０ｍ2／ｇ〜約１４０ｍ2／ｇ；約５０ｍ2／ｇ〜約１３０ｍ2／ｇ；約６０ｍ2／ｇ〜約１１０ｍ2／ｇ；約７０ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約８０ｍ2／ｇ〜約１２５ｍ2／ｇ；約８５ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇ；約９０ｍ2／ｇ〜約１１５ｍ2／ｇ；約９５ｍ2／ｇ〜約１１０ｍ2／ｇ；約９５ｍ2／ｇ〜約１０５ｍ2／ｇ；約９８ｍ2／ｇ〜約１０４ｍ2／ｇ；または約９９ｍ2／ｇ〜約１０３ｍ2／ｇの外部比表面積を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約１０、１１、１３、１５、１７、１８、１９、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、または１４０ｍ2／ｇの外部比表面積を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約１０１ｍ2／ｇの外部比表面積を有することができる。種々の態様では、カーボンブラックの外部比表面積は、ゴムコンパウンドが利用可能な比表面積である。他の態様では、本発明のカーボンブラックは、本明細書に具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい外部比表面積を有することができ、本発明は、任意の特定の外部比表面積値に限定されるものではない。
【００３３】
本発明のカーボンブラックは、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ２４１４−１６ｅ１で測定される場合に、約４０ｃｍ3／１００ｇ〜約１８０ｃｍ3／ｇ、例えば、約４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、または１８０ｃｍ3／１００ｇ；約１２５ｃｍ3／ｇ〜約１４０ｃｍ3／ｇ；約８０ｃｍ3／ｇ〜約１３０ｃｍ3／ｇ；約９５ｃｍ3／１００ｇ〜約１４０ｃｍ3／１００ｇ；約９５ｃｍ3／１００ｇ、約１２５ｃｍ3／１００ｇ；約１０５ｃｍ3／１００ｇ〜約１４０ｃｍ3／１００ｇ；例えば、約９５、９７、９９、１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３、１１５、１１７、１１９、１２１、１２３、１２５、１２７、１２９、１３１、１３３、１３５、１３７、１３９、または１４０ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量（ＯＡＮ）を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ３４９３−１６で測定される場合に、約４０ｃｍ3／１００ｇ〜約１２５ｃｍ3／１００ｇ、例えば、約４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、もしくは１２５ｃｍ3／１００ｇ；８５ｃｍ3／１００ｇ〜約１１５ｃｍ3／１００ｇ；約８５ｃｍ3／１００ｇ〜約１１０ｃｍ3／１００ｇ；約８５ｃｍ3／１００ｇ〜約１０５ｃｍ3／１００ｇ；約９０ｃｍ3／１００ｇ〜約１１５ｃｍ3／１００ｇ；約９５ｃｍ3／１００ｇ〜約１１５ｃｍ3／１００ｇ；約１０５ｃｍ3／ｇ〜約１１５ｃｍ3／ｇ；または約９０ｃｍ3／１００ｇ〜約１１０ｃｍ3／１００ｇ；例えば、約８５、８７、８９、９１、９３、９５、９７、９９、１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３、もしくは１１５ｃｍ3／１００ｇの圧縮試料のオイル吸収量（ＣＯＡＮ）を有することができる。他の態様では、本発明のカーボンブラックは、本明細書に具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さいオイル吸収量及び／または圧縮試料のオイル吸収量を有することができ、本発明は、任意の特定の外部比表面積値に限定されるものではない。
【００３４】
本発明のカーボンブラックは、例えば、試験方法Ａまたは試験方法Ｂのいずれかを使用したＡＳＴＭ法Ｄ１５１２−１５で測定される場合に、約１〜約１４；約２〜約１２；約２〜約７；約２．５〜約４；約２．８〜約３．６；または約３〜約３．４のｐＨを有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、約３．２のｐＨを有することができる。他の態様では、本発明のカーボンブラックは、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さいｐＨを有することができ、本発明は、任意の特定のｐＨ値に制限されるものではない。
【００３５】
本発明のカーボンブラックは、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ７８５４またはＡＳＴＭ法Ｄ６０８６−０９ａで測定される場合に、約５５ｃｍ3／１００ｇ〜約６７ｃｍ3／１００ｇ（５０ＧＭ）；約６０ｃｍ3／１００ｇ〜約６５ｃｍ3／１００ｇ（５０ＧＭ）；約５０ｃｍ3／１００ｇ〜約６０ｃｍ3／１００ｇ（７５ＧＭ）；約５３ｃｍ3／１００ｇ〜約５８ｃｍ3／１００ｇ（７５ＧＭ）；約４５ｃｍ3／１００ｇ〜約５５ｃｍ3／１００ｇ（１００ＧＭ）；または約４７ｃｍ3／１００ｇ〜約５３ｃｍ3／１００ｇ（１００ＧＭ）の空隙体積を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約６２．２ｃｍ3／１００ｇの５０ＧＭの空隙体積；約５５．３ｃｍ3／１００ｇの７５ＧＭの空隙体積；及び／または約５０．４ｃｍ3／１００ｇの１００ＧＭの空隙体積を有することができる。他の態様では、カーボンブラックの空隙体積は、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい可能性があり、本発明は、任意の特定の空隙体積に制限されるものではない。
【００３６】
本発明のカーボンブラックは、例えば、ＡＳＴＭ法Ｄ１５０９−１５で測定される場合に、約０．５ｗｔ％〜約１０ｗｔ％、約１ｗｔ％〜約８ｗｔ％、約２ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約２．５ｗｔ％〜約４．５ｗｔ％；約３ｗｔ％〜約４ｗｔ％；または約３．２ｗｔ％〜約３．８ｗｔ％の含水量を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、約３．５ｗｔ％の含水量を有することができる。カーボンブラック材料の含水量が、例えば、環境及び／または貯蔵条件に応じて、変動する可能性があり、かつそのようなものであるから、カーボンブラックの所与の試料の特定の含水量が、変動する可能性があると理解すべきである。他の態様では、本発明のカーボンブラックは、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい含水量を有することができ、本発明は、任意の特定の含水量値に制限されるものではない。
【００３７】
一態様では、本発明のカーボンブラックは、酸化ファーネスカーボンブラックなどの酸化カーボンブラックである。カーボンブラックを酸化するための種々の方法、例えば、オゾン処理が存在し、カーボンブラックを酸化するための特定の方法は、変動する可能性がある。但し、酸素を含有する所望の複数の官能基が、カーボンブラックの表面に存在する。一態様では、カーボンブラックは、オゾンを用いる処理により酸化されているが、カーボンブラックは、表面改質カーボンブラックまたは酸化カーボンブラックに限定されず、実質的に任意の官能性は、本発明の材料の組み合わせ及びその効率に潜在的に適すると考えることができる。
【００３８】
本発明のカーボンブラックは、約１ｗｔ％〜約７ｗｔ％；約２ｗｔ％〜約７ｗｔ％；約３ｗｔ％〜約６．５ｗｔ％；約４ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約４．５ｗｔ％〜約６．５ｗｔ％；約５ｗｔ％〜約６ｗｔ％；または約５．２ｗｔ％〜約５．８ｗｔ％の揮発性物質含有量を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、少なくとも約４．５ｗｔ％、少なくとも約５ｗｔ％、少なくとも約５．５ｗｔ％、またはそれ以上の揮発性物質含有量を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、約５．５ｗｔ％の揮発性物質含有量を有することができる。さらに他の態様では、カーボンブラックの揮発性物質含有量は、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい可能性があり、本発明は、任意の特定の揮発性物質含有量値に制限されるものではない。一態様では、揮発性物質含有量は、自己気密の既知の重量の石英坩堝をカーボンブラックで満たし、かつ１時間、蓋を開けて１２５℃のオーブン中に置くことにより測定することができる。次に、坩堝を取り出し、室温に冷却しながら、デシケーターに入れることができる。次に、冷却及び乾燥させた坩堝を計量することができ、その後、坩堝を９５０℃のマッフル炉に１５分間入れることができる。次に、坩堝を取り出し、デシケーター内で再度冷却することができる。低密度及び／または粉末カーボンブラック試料の場合、カーボンブラック試料を、加熱前に圧縮することができる。揮発性物質含有量は、乾燥した（すなわち、１２５℃）カーボンブラックの重量で除して、１００を掛けた、加熱した（すなわち、脱蔵した）カーボンブラックの重量として定義される。
【００３９】
本発明のカーボンブラックは、約０．５ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約１ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約１．５ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約２ｗｔ％〜約６ｗｔ％；約２．５ｗｔ％〜約５．５ｗｔ％；約３ｗｔ％〜約５ｗｔ％；約３．５ｗｔ％〜約４．５ｗｔ％；または約３．７ｗｔ％〜約４．３ｗｔ％の酸素含有量を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、少なくとも約３．５ｗｔ％、少なくとも約４ｗｔ％、またはそれ以上の酸素を有することができる。別の態様では、本発明のカーボンブラックは、約４ｗｔ％の酸素含有量を有することができる。さらに他の態様では、カーボンブラックの酸素含有量は、本明細書で具体的に列挙される任意の値よりも大きいまたは小さい可能性があり、本発明は、任意の特定の酸素含有量値に制限されるものではない。一態様では、酸素含有量は、Ｈｏｒｉｂａ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｅｄｉｓｏｎ、米国ニュージャージー州から入手可能なＥＭＧＡ−８２０  酸素／窒素分析器を使用して決定することができる。この技術は、インパルス炉を利用し、これは、坩堝及びカーボンブラック試料を急速に加熱するために、電流を黒鉛坩堝に印加する。カーボンブラック試料は、熱分解を受け、得られる気体は、非分散型赤外線検出器及び熱伝導率検出器で分析される。ガラスシンチレーションバイアルは、部分的にカーボンブラックで満たし、一晩１２０℃、真空オーブン中で乾燥させることができる。次に、３０ｍｇの乾燥したカーボンブラックをニッケルカプセルに入れ、プレスして閉じることができる。次に、閉じたカプセルは、酸素含有量を決定するために分析される。
【００４０】
一態様では、カーボンブラックは、約１１２ｍ2／ｇ〜約１２０ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積、約９７ｍ2／ｇ〜約１０５ｍ2／ｇの外部比表面積、約３．１ｗｔ％〜約３．９ｗｔ％の熱損失、約１０６ｃｍ3／１００ｇ〜約１１４ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量、約９１ｃｍ3／１００ｇ〜約９９ｃｍ3／１００ｇの圧縮試料のオイル吸収量、約５１ｃｍ3／１００ｇ〜約５９ｃｍ3／１００ｇの空隙体積（７５ＧＭ）、及び約５．１ｗｔ％〜約５．９ｗｔ％の揮発性物質含有量のうちの１つ以上を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約１１６ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積、約１０１ｍ2／ｇの外部比表面積、約３．５ｗｔ％の熱損失、約１１０ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量、約９５ｃｍ3／１００ｇの圧縮試料のオイル吸収量、約５５ｃｍ3／１００ｇの空隙体積、及び約５．５ｗｔ％の揮発性物質含有量のうちの１つ以上を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、約１１５ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積、約１０８ｍ2／ｇの外部比表面積、約０．５ｗｔ％の熱損失、約１．５ｗｔ％の揮発性物質含有量、約１２５ｃｍ3／１００ｇのオイル吸収量、約１０２ｃｍ3／１００ｇの圧縮試料のオイル吸収量、及び約６０ｃｍ3／１００ｇの空隙体積（７５ＧＭ）のうちの１つ以上を有することができる。別の態様では、カーボンブラックは、上で列挙され特性のうちの２つ以上を有することができる。他の態様では、カーボンブラックは、上で列挙された特性のうちの３、４、５、またはそれ以上を有することができる。一態様では、カーボンブラックは、約１１６ｍ2／ｇの窒素吸着比表面積、約１０１ｍ2／ｇの外部比表面積、約３．５ｗｔ％の熱損失、約５．５ｗｔ％の揮発性物質含有量、及び約５５ｃｍ3／１００ｇの空隙体積を有するＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラックを含むことができる。
【００４１】
一態様では、具体的なグレードのカーボンブラックに対する本明細書及び実施例における詳述は、目的の用途での使用に適する他の任意のグレードのカーボンブラックも指すものとする。例えば、ＣＤ２１２５ＸＺの詳述はまた、本明細書に記載のエラストマーコンパウンドでの使用に適する他の酸化カーボンブラックを含む他のカーボンブラックをも指すものとする。同様に、Ｎ２３４グレードのカーボンブラックへの言及は、例えば、タイヤ配合物に通常使用される他のカーボンブラックをも指すことができる。
【００４２】
本発明の硫黄供与体は、エラストマーとコンパウンディングされた時、カーボンブラックと相互作用して、所望の性能向上のうちの１つ以上を提供することが可能な任意の硫黄含有材料を含むことができる。
【００４３】
エラストマー材料に使用される通常の硫黄供与体は、熱的に不安定な形態の硫黄を含有する有機化合物であり、硫黄は、エラストマーコンパウンドの通常の硬化条件下で放出される可能性がある。これらの従来の硫黄供与体は通常は、硬化を促進するために、かつ／またはタイヤコンパウンドにおける粘弾性特性のバランスを提供するために、エラストマー材料のコンパウンディング中に添加される。対照的に、本発明の硫黄供与体は、コンパウンディング前にカーボンブラック組成物を提供するために、カーボンブラックと接触させることができる。一態様では、硫黄供与体は、カーボンブラックの表面上の１つ以上の官能基と相互作用する。
【００４４】
他の態様では、硫黄供与体は、カーボンブラック及び／またはエラストマー材料と接触させる時に、ニトロソアミン化合物を生成しない。このような態様では、本明細書に記載されるような硫黄供与体の使用は、ニトロソアミンを含まない硬化系を提供することができる。
【００４５】
一態様では、硫黄供与体は、硫化物及び／または多硫化物を含む。別の態様では、硫黄供与体は、ジスルフィド結合を含む。別の態様では、硫黄供与体は、トリスルフィド結合を含む。さらに別の態様では、硫黄供与体は、エラストマー材料の硬化を促進またはそれに関与するために、後続の加工及び／またはコンパウンディング工程中に遊離する可能性がある硫黄を含む。
【００４６】
一態様では、硫黄供与体は、硫黄及び１つ以上の電気陰性基を含む。種々の態様では、電気陰性基、例えば、リン酸基は、カーボンブラック表面上の官能基と相互作用することができる。一態様では、硫黄供与体は、少なくとも１つの電気陰性基を含む。別の態様では、硫黄供与体は、同じまたは異なるタイプの少なくとも２つの電気陰性基を含む。種々の態様では、電気陰性基は、（Ｐａｕｌｄｉｎｇスケールで）少なくとも約１．８、少なくとも約２、または少なくとも約２．１９の電気陰性度を有することができる。他の態様では、電気陰性基は、脱離基として作用することができる。
【００４７】
別の態様では、少なくとも１つの電気陰性基は、ホスファートを含む。さらに別の態様では、硫黄供与体は、２つのリン酸基を含む。一態様では、硫黄供与体は、チオホスファートを含む。別の態様では、硫黄供与体は、ジチオホスファートを含む。さらに別の態様では、硫黄供与体は、有機チオホスファートを含む。別の態様では、硫黄供与体は、チオホスファート基のうちの１つ以上に結合した１つ以上の炭化水素鎖を含むことができる。別の態様では、硫黄供与体は、ホスホリルポリスルフィドである。
【００４８】
理論に拘束されることを望むものではないが、硫黄供与体のリン酸部分は、ホスホリル転移反応中のカーボンブラック表面上で、酸素含有官能基、例えば、アルコール、ヒドロキシル、及び／またはカルボン酸、と相互作用することができると考えられている。このような反応では、硫黄供与体は、後続の加工及び／またはコンパウンディング工程中に、カーボンブラック及びエラストマーの間のカップリング剤として作用することができる。
【００４９】
本発明の硫黄供与体は、無溶媒形態で、例えば、液体として利用し、または支持体、例えば、シリカ支持体、上に分散することができ、またはそれは、例えば、カーボンブラック自体の上に噴霧及び分散させることができる。
【００５０】
別の態様では、硫黄供与体は、Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国オハイオ州シャードン、パーカーコート１４５から入手可能なＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ−５０、及び／またはＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓを含むことができる。一態様では、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓは、３０％の高活性シリカの表面に担持された７０％のホスホリルポリスルフィドである。別の態様では、硫黄供与体は、Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅからも入手可能なＲＨＥＮＯＧＲＡＮ（登録商標）ＣＬＤ−８０などのカプロラクタムジスルフィドを含むことができる。一態様では、ＳＤＴ及び／またはＲＨＥＮＯＧＲＡＮへのあらゆる言及はまた、例えば、他のバージョンのＲＨＥＮＯＧＲＡＮ材料（例えば、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ、ＳＤＴ−５０、ＳＤＴ／Ｓなど）を含む任意の好適な硫黄供与体をも指すものとする。
【００５１】
一態様では、硫黄供与体は、エラストマー材料との接触前に、カーボンブラックと接触させることができる。別の態様では、硫黄供与体は、加工またはコンパウンディング工程の、例えば、ミキサーに添加することができる。種々の態様では、カーボンブラック、硫黄供与体、及び／またはエラストマーの混合プロトコールは、ゴムコンパウンディング業界のための従来の混合プロトコールまたは反応混合プロトコールを含むことができる。一態様では、硫黄供与体は、硬化促進剤が通常添加される時よりも早い時に、例えば、カーボンブラックの全部または一部の添加と同時にまたは添加直後に、添加することができる。別の態様では、硫黄供与体は、カーボンブラックの後であるが、硬化促進剤が添加される時間の前に添加することができる。このように、硫黄供与体は、カーボンブラック及びエラストマーの間のカップリング剤として作用することができる。
【００５２】
カーボンブラック及び／またはエラストマーと接触させた硫黄供与体の量は、１つ以上の所望の特性を提供するために、カーボンブラック及び／またはエラストマーと共に使用するのに好適な任意の量とすることができる。一態様では、カーボンブラックの表面に担持された硫黄供与体は、混合物に単純に添加することにより通常達成することができるよりも高いレベルの増強を所望の特性に提供することができる。従って、一態様では、より少ない硫黄供与体は、単純に混合物に添加した時と類似の、または等しい性能向上を達成するために、カーボンブラック表面に適用される時に利用することができる。
【００５３】
種々の態様では、硫黄供与体は、コンパウンディングされたエラストマー混合物を基準にして、０ｐｈｒより大きく約１５ｐｈｒまでとほぼ等価の量で存在することができる。他の態様では、硫黄供与体は、例えば、使用される具体的なエラストマー、酸化防止剤、及び他の構成成分、ならびに得られる化合物の所望の特性に応じて、約２ｐｈｒ〜約１２ｐｈｒの量で存在することができる。さらに他の態様では、硫黄供与体は、約３ｐｈｒ〜約９ｐｈｒ、例えば、約３、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．７、５．９、６．１、６．３、６．５、６．７、６．９、７．１、７．３、７．５、７．７、７．８、７．９、８、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、または９ｐｈｒの量で存在することができる。別の態様では、硫黄供与体は、約６ｐｈｒ〜約９ｐｈｒ、例えば、約６、６．５、７、７．５、８、８．５、または９ｐｈｒの量で存在することができる。別の態様では、硫黄供与体は、約４ｐｈｒ〜約６ｐｈｒ、例えば、約４、４．２、４．４、４．６、４．８、５、５．２、５．４、５．６、５．８、または６の量で存在することができる。硫黄供与体の量に対する上記の値及び／または範囲のいずれかが、無溶媒の硫黄供与体または担持された（すなわち、シリカ担持された）硫黄供与体、例えば、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓを記載するために、使用することができるという点に留意すべきである。他の態様では、硫黄供与体は、約２ｗｔ％〜約２０ｗｔ％またはそれ以上（カーボンブラック上の硫黄供与体）、約５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％、約８ｗｔ％〜約１２ｗｔ％、または約１０ｗｔ％、例えば、約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０ｗｔ％のカーボンブラック上の硫黄供与体のレベルに、カーボンブラックの表面上に噴霧することができる。
【００５４】
種々の例示的な実施形態では、硫黄供与体は、最適化されたトラック／バス用ラジアル（ＴＢＲ）トレッド組成物中に約４ｐｈｒ〜約６ｐｈｒの量で存在するＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓとすることができる。別の例示的な実施形態では、硫黄供与体は、乗用車用ラジアル（ＰＣＲ）トレッド組成物中に約５ｐｈｒ〜約９ｐｈｒの量で存在するＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓとすることができる。
【００５５】
硫黄供与体を含むカーボンブラック組成物は、任意の従来のエラストマーコンパウンド、例えば、乗用車用トレッドのＳＢＲ／ＢＲ組成物、トラック用トレッドのＮＲ／ＢＲ組成物、及び本明細書に具体的に列挙されない他の通常のエラストマー組成物、に利用することができるという点に留意すべきである。
【００５６】
硫黄供与体を含む本発明のカーボンブラック組成物は、得られるエラストマーコンパウンドに１つ以上の改善された性能特性を付与することができる。一態様では、本発明のカーボンブラック組成物の使用は、同等の通常のエラストマーコンパウンドよりも、転がり抵抗の有意な低減を提供することができる。
【００５７】
他の態様では、（本明細書に記載の酸化カーボンブラックの不存在下での）単独での硫黄供与体、例えば、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴの使用は、通常来のＮ２３４カーボンブラックを含む組成物と比較する場合、例えば、ｔａｎδの１５〜２０％の低減を提供することができる。カーボンブラック、例えば、本明細書に記載の酸化カーボンブラック及び硫黄供与体、例えば、ホスホリルポリスルフィドであるＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ／Ｓの本発明の組み合わせが使用される時、ｔａｎδの２５〜３０％の低減は、等しいカーボンブラック比表面積で観察される可能性がある。
【００５８】
ｔａｎδのこの驚くべき低減は、シリカカップリング剤を使用してシリカ配合物で観察される極めて低いｔａｎδさえも上回る。
【００５９】
一態様では、本開示は、硫黄供与体と接触させたカーボンブラックを提供する。別の態様では、カーボンブラックは、官能化カーボンブラックである。さらに別の態様では、官能化カーボンブラックは、硫黄供与体、例えば、ポリスルフィド、と接触させる。さらに別の態様では、カーボンブラックは、酸化され、ジスルフィドまたはトリスルフィド結合を含む硫黄供与体と接触させる。さらに別の態様では、カーボンブラックは、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ、米国ジョージア州マリエッタから入手可能なＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラックであり、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ硫黄供与体と接触させる。別の態様では、本明細書に記載されるような硫黄供与体と接触させた官能化カーボンブラックは、官能化エラストマーを含む組成物と等価の性能を提供しながら、官能化エラストマーの必要性を低減させ、かつ／または、なくすことができる。さらに別の態様では、本明細書に記載または考察される配合物のいずれかは、例えば、約２ｐｈｒ、４ｐｈｒ、６ｐｈｒ、８ｐｈｒ、１０ｐｈｒ、１２ｐｈｒ、１４ｐｈｒ、１６ｐｈｒ、１８ｐｈｒ、または２０ｐｈｒのレベルでシリカも含むことができる。一態様では、シリカは、約１０ｐｈｒのレベルで、カップリングされたカーボンブラック配合物（例えば、ＣＤ２１２５ＸＺ及びＳＤＴ）を含む組成物に添加することができる。
【００６０】
一態様では、本明細書に記載の本発明の組成物、例えば、カップリングされたＣＤ２１２５ＸＺ（ＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラック及びＳＤＴ硫黄供与体）は、（実施例に記載されるように）通常のＮ２３４参照ゴム配合物と比較する場合、ＰＣＲ配合物の次の利点：約４０％〜約６０％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、もしくは約４５％の約ｔａｎδの低減；約２０％〜約３５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２４％、もしくは約２４％のモジュラスの増加；約４０％〜約７０％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％、少なくとも約５５％、少なくとも約６０％、もしくは約６０％の結合ゴムの増加（それぞれが、架橋密度に約２０％未満の影響を及ぼす）；及び／または約１５％〜約３５％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２４％、もしくは約２４％の発熱性の低減のうちの１つ以上を提供することができる。
【００６１】
カップリングされたＮ２３４の使用は、約２１％のｔａｎδの低減、約１９％のモジュラスの増加、類似の架橋密度で約４０％の結合ゴムの増加、及び約５％の発熱性の低減を示すことができる。従って、硫黄供与体を、通常の未官能化カーボンブラックと使用すると、有意な改善をエラストマー配合物に与えることができる。本明細書に記載されているように、官能化カーボンブラックを硫黄供与体と使用すると、さらに大きい改良をエラストマー配合物に付与することができる。
【００６２】
同様に、ＴＢＲ配合物中の硫黄供与体及びカーボンブラックを使用すると、ゴム中の特性に有意な改善も提供することができる。一態様では、ＮＲ／ＢＲ配合物中の官能化カーボンブラック（例えば、ＣＤ２１２５ＸＺ）を使用すると、通常のゴムコンパウンディングプロセスで起こるよりも早く混合物に代表的な２次促進剤（例えば、ＳＤＴ）を添加することを可能にすることができる。別の態様では、本発明の硫黄供与体を含むゴムコンパウンドの架橋密度は、通常のＮ２３４参照コンパウンドと比較する場合、官能化カーボンブラック（例えば、ＣＤ２１２５ＸＺ）及び（混合物に添加されるか、またはカーボンブラック表面上に噴霧される）ＳＤＴの組み合わせでより少ない程度で影響を受ける可能性がある。別の態様では、硫黄供与体、例えば、ＳＤＴを使用すると、通常のＮ２３４参照コンパウンドと比較する場合、ＮＲ含有コンパウンド中のＣＤ２１２５ＸＺで観察されるモジュラスの低減を改善することができる。別の態様では、官能化カーボンブラック及び硫黄供与体（例えば、ＣＤ２１２５ＸＺ及びＳＤＴ）を利用する時に、発熱性の有意な低減が観察することができる。このような発熱性の低減は、トラック用トレッドコンパウンドにおいて、特に有利である可能性がある。別の態様では、官能化カーボンブラック及び硫黄供与体を含む配合物のＶｅｉｔｈ引裂強さ及びＫｎｏｔｔｙ比引裂強さは、通常のＮ２３４参照コンパウンドで観察されるものと同等であり、またはそれよりも高い可能性がある。別の態様では、官能基化カーボンブラック及び硫黄供与体を使用すると、硫黄供与体を含まない（すなわち、未カップリングの）同じカーボンブラックの使用と比較して、硫黄供与体が官能化カーボンブラックの表面上に噴霧される時に、ｔａｎδをほぼ４０％以上低減させることができる。Ｎ２３４配合物に対する同じアプローチは、官能化カーボンブラック及び硫黄供与体の間の相乗効果を示すわずか３０％の低減（すなわち、カップリング対未カップリング）を生ずる。ｔａｎδのこれらの大きな低減は、ＣＤ２１２５ＸＺ／ＳＤＴ含有配合物のより高度な低歪みＧ′値にもかかわらず、観察される。従って、一態様では、本明細書に記載されるような官能化カーボンブラック及び硫黄供与体を使用すると、転がり抵抗を犠牲にすることなく−ｔａｎδをＧ′から効果的に切り離すことなく、ゴムコンパウンド、例えば、トラック用トレッドコンパウンド、の動的剛性を調整する能力を提供することができる。
【００６３】
従って、一態様では、本発明の組成物は、シリカ配合物の性能と等価の性能またはそれを超える性能を提供することができる。加えて、得られるエラストマーコンパウンドは、許容可能な伸び値を保持しながら、高いモジュラス及び架橋密度を示すことができる。このようなエラストマーコンパウンドは、同じ酸化カーボンブラックを単独で使用する代表的なコンパウンドよりも低い粘度を示すこともできる。さらに、本発明の組成物は、エラストマーコンパウンドの容易な混合、加工、及び押出を容易にすることができる。本発明の組成物を含むこのようなエラストマーコンパウンドは、ＮＲ／ＢＲ配合物のために酸化カーボンブラックを使用する時に通常見られるモジュラス損失を示さない。
【実施例】
【００６４】
これに添付の実施例及びデータは、本明細書で特許請求される化合物、組成物、物品、デバイス、及び／または方法が行われ、かつ評価される仕方の完全な開示及び説明を当業者らに提供するために記載され、純粋に本発明の例示であるものとされ、本発明者らが自らの発明とみなすものの範囲を制限するものではない。数字（例えば、量、温度など）に関する正確性を確保するための取り組みが行われているが、一部の誤差及び偏差は、考慮されるべきである。別途指示のない限り、部は、重量部であり、温度は、℃であるかまたは周囲温度であり、圧力は、大気圧またはほぼ大気圧である。Ｎ２３４への言及は、標準的なＡＳＴＭカーボンブラックを指すものとする。ＣＤ２１２５ＸＺ（及び場合により、ＣＤ２１２５と略記される）への言及は、本明細書に記載の本発明のカーボンブラックを指すものとする。「カップリングされた」という用語への言及は、カーボンブラックが、硫黄供与体種と共に存在する（例えば、ＳＤＴが添加された）及び／もしくは硫黄供与体種を含み（例えば、ＳＤＴが噴霧される）、またはシリカが、カップリング剤と共に存在する事例を指すものである。「未カップリングの（ｎｏｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ）」または「未カップリングの（ｕｎｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語への言及は、本明細書に記載されるように、カーボンブラックが硫黄供与体種と共に存在しない、かつ／または硫黄供与体種を含まない事例を指すものである。
【００６５】
実施例１−未官能化乗用車用配合物
第１の実施例では、以下の表１に詳述するように、乗用車用ラジアルでの使用に適する一連のゴム配合物を調製した。
【００６６】
表１−未官能化乗用車用ラジアル配合物
【表１】
2019501998.tif 000003
【００６７】
上記の表１では、未カップリング及びカップリングバージョンの通常のＡＳＴＭ  Ｎ２３４グレードのカーボンブラック、ＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラック（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ、米国ジョージア州マリエッタから入手可能）、ならびにシリカを使用して配合物を調製した。１つ以上の配合物に利用される他の構成成分としては、ＡＲＬＡＮＸＥＯ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ、ドイツから入手可能なＳＢＲ−ＶＳＬ  ４５２６−２、溶液スチレンブタジエンポリマー；ＡＲＬＡＮＸＥＯ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ、ドイツからも入手可能なＢＲ−ＢＵＮＡ（登録商標）ＣＢ２４、ブタジエンゴム；Ｈａｎｓｅｎ  ＆  Ｒｏｓｅｎｔｈａｌ  ＫＧ、ドイツハンブルグから入手可能なＴＤＡＥ−Ｖｉｖａｔｅｃ５００、プロセスオイル；Ｈａｎｓｅｎ  ＆  Ｒｏｓｅｎｔｈａｌ  ＫＧ、ドイツハンブルグから入手可能なＴＥＳＰＴ、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テストスルファンシランカップリング剤；Ｅａｓｔｍａｎ  Ｓａｎｔｏｆｌｅｘ、米国から入手可能な６ＰＰＤ、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン酸化防止剤；Ｓｈａｎｄｏｎｇ  Ｓｔａｉｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．、中国山東省から入手可能なＴＭＱ、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリンポリマー酸化防止剤；Ｌａｎｘｅｓｓ  Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅ、ドイツケルンから入手可能なＡＦＬＵＸ（登録商標）３７、シリカ化合物のためのプロセス促進剤；Ｌａｎｘｅｓｓ  Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅ、ドイツケルンから入手可能なＲＨＥＮＯＧＲＡＮ（登録商標）ＳＤＴ、硫黄供与体；Ｌａｎｘｅｓｓ  Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅ、ドイツケルンから入手可能なＲＨＥＮＯＧＲＡＮ（登録商標）ＣＬＤ−８０、カプロラクタムジスルフィド；Ｌｉｎｋｗｅｌｌ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ、中国青島市から入手可能なＴＢＢＳ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド硬化促進剤；Ａｋｒｏｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国オハイオ州から入手可能なＤＰＧ、ジフェニルグアニジン促進剤；及びＮｏｃｉｌ  Ｌｉｍｉｔｅｄ、インドムンバイから入手可能なＰＶＩ、Ｎ−シクロヘキシ（チオ）フタルイミドアンチスコーチ防止剤が挙げられる。他の構成成分は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ステアリン酸、マイクロワックス（マイクロクリスタリンワックス）、及び硫黄を含む、ゴム業界において一般に使用され、かつ広く利用されているものである。表１に列挙される値のそれぞれは、ｐｈｒ濃度を指す。
【００６８】
ＡＳＴＭ  Ｎ２３４グレードのカーボンブラックまたはＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラックを含有する表１の配合物の混合プロトコールを、以下の表２に記載する。
【００６９】
表２−カーボンブラックＰＣＲ配合物の混合プロトコール
【表２】
2019501998.tif 000004
【００７０】
シリカを含有する表１の配合物の混合プロトコールを、以下の表３に記載する。
【００７１】
表３−シリカＰＣＲ配合物のための混合プロトコール
【表３】
2019501998.tif 000005
【００７２】
シリカを含有する配合物は、追加の反応混合パスを必要としたという点に留意すべきである。
【００７３】
実施例２−ＰＣＲ配合物の評価
第２の実施例では、上記の実施例１で調製したＰＣＲ配合物のそれぞれにおいて、一連の評価を実施した。分散測定値を、ＡＳＴＭ  Ｄ２２６３に従って得、表１に記載のＰＣＲ配合物のそれぞれについて比較した。分散結果は、未カップリング及びカップリングバージョンの双方を含む各配合物のそれぞれについて同等であった。
【００７４】
ＡＳＴＭ  Ｄ１６４６を使用して、配合物のそれぞれのムーニー粘度を測定した。ムーニー粘度は、カーボンブラック含有配合物の全てについて、かつカップリングされたシリカ含有配合物について、比較的一定であったが、図１に示すように、未カップリングのシリカ配合物について有意に増加した。さらにＡＳＴＭ  Ｄ１６４６を使用して測定されるスコーチ時間は、カップリング剤を含有する配合物に対して低減した。ＡＳＴＭ  Ｄ５２８９で測定される配合物の最適加硫時間（Ｔ９０）を、図２に示し、Ｔ９０は、通常のＮ２３４含有配合物とおおよそ等価になるカップリングされたＣＤ２１２５ＸＺ配合物についてわずかに増加する。
【００７５】
ＡＳＴＭ  Ｄ５２８９で測定される１６０℃での可動ダイレオメーター（ＭＤＲ）結果は、カーボンブラック含有配合物のそれぞれについて、かつカップリングされたシリカ含有配合物について、代表的な及び予想されるトルク対時間曲線を示した。未カップリングシリカ配合物の結果は、高度な凝集を示した。ＰＣＲ配合物のそれぞれについて、結合ゴムの測定値も得た。Ｎ２３４またはＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラックを含有する配合物とは対照的に、結合ゴムの割合は、未カップリングシリカ配合物について有意に低減した。ＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラック含有配合物の高結合ゴム値は、配合物中に使用される特定のカップリング剤に依存しなかった。結合ゴム値を負荷及び表面積について正規化した時、シリカ配合物、特に未カップリングシリカの値は、図３に示すように、有意に低かった。
【００７６】
架橋密度は、カップリングされたＰＣＲ配合物のそれぞれについて増加したが、シリカ含有配合物について増加の振幅は、カーボンブラック含有配合物のいずれよりも有意に高かった。ＡＳＴＭ  Ｄ２２６３で測定されるＰＣＲ配合物のショアＡ硬度値は、標準Ｎ２３４配合物と比較する場合、カップリング及び未カップリングＣＤ２１２５ＸＺ配合物の双方について、ならびに未カップリングシリカ配合物について同等であった。
【００７７】
ＡＳＴＭ  Ｄ４１２で測定されるＰＣＲ配合物のモジュラスビルド（１００％〜２００％〜３００％）は、図４に示すように、カーボンブラック含有配合物及びシリカ含有配合物のためのカップリング剤の存在により有意に増加する。カップリングされたＣＤ２１２５ＸＺ製剤は、未カップリングＣＤ２１２５ＸＺ製剤の低モジュラスを回復し、Ｎ２３４製剤のモジュラスを超える。ＡＳＴＭ  Ｄ４１２でも測定される伸び測定値（すなわち、％伸び）は、カップリング剤の添加に伴い、ＰＣＲ配合物のそれぞれについて伸びの減少を示すが、最終的な伸び値は依然として、ＰＣＲ配合物での使用の条件を満たした。同様に、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２でも測定される引張強さは、カップリング剤をカーボンブラック含有ＰＣＲ配合物に添加する時、依然として比較的一定であった。カップリング剤をシリカ含有ＰＣＲ配合物に添加する時、引張強さは、ほぼ５０％増加した。
【００７８】
ＡＳＴＭ  Ｄ７１２１で測定される２５℃（図５）及び６０℃での反発値は、未カップリング対応物と比較して、カップリングされた配合物のそれぞれの場合、より高く、ＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物の場合、最も高かった。
【００７９】
発熱性は、図６に示すように、未カップリング対応物と比較して、カップリングされた配合物のそれぞれの場合に低減した。未カップリングシリカ含有配合物は、例外的に高い発熱性を示したという点に留意すべきである。
【００８０】
ＡＲＥＳレオメーターを使用して、６０℃で剪断力Ｇ′（ＭＰａ）を測定する時、カップリングシリカ配合物は、図７に示すように、ペイン効果に有意な低下を示した。ＣＤ２１２５ＸＺ配合物は、中程度の低下を示したが、測定された歪みにわたって最も低い剪断モジュラスを維持した。ＣＤ２１２５ＸＺ配合は、ペイン効果のより小さい低下を示したが、この配合物は、図８に示すように、シリカ配合物と比較する場合、ｔａｎδの大きい低下（６０℃での剪断）及びＮ２３４配合物と比較する場合、５０％を超える低減を示した。
【００８１】
実施例１に記載のＰＣＲ配合物についてのゴム中の試験特性の概要を、以下の表４に詳述する。表４の値は、未カップリングＮ２３４配合物と比較する場合パーセント差異を表す。
【００８２】
表４−ゴム中の特性の概要（未カップリングＮ２３４と比較した％差異）
【表４】
2019501998.tif 000006
【００８３】
従って、一部の場合では、カップリングされたＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラック配合物（すなわち、硫黄供与体を有するＣＤ２１２５ＸＺ）は、官能化されていないゴムコンパウンドにおいて化学架橋として作用することにより、シリカ及び／またはシラン配合物に対し得られた性能と類似の性能を示すことができる。硫黄供与体種のＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラックへの添加は、同時に静的モジュラス、引張強さ、熱蓄積、及びｔａｎδを改善しながら、得られるゴムコンパウンドのムーニー粘度、硬化速度、及び硬化状態（すなわち、結合ゴム及び架橋密度）にほとんど影響を与えなかった。ｔａｎδは、未カップリングＣＤ２１２５ＸＺ（すなわち、硫黄供与体を含まないＣＤ２１２５ＸＺ単独）と比較する場合、３０％低減する可能性があり、通常のＮ２３４配合物と比較する場合、５０％を超えて低減する可能性がある。従って、本明細書に記載されるように、硫黄供与体種を、ゴム配合物中のカーボンブラックと組み合わせて使用すると、より良好な転がり抵抗のヒステリシスを改善しながら、カーボンブラックと通常関連したゴムコンパウンドの利点を提供することができる。
【００８４】
本明細書に記載されるように、カーボンブラック及び硫黄供与体種を相乗的に組み合わせると、シリカ配合物においてのみ達成される低い転がり抵抗と組み合わせて、カーボンブラック（例えば、Ｎ２３４）充填エラストマーの代表的な利点を提供することができる。
【００８５】
実施例３−トラックバス用ラジアル配合物
第３実施例では、以下の表５に詳述するように、Ｎ２３４グレードのカーボンブラック、ＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラック、シリカ、及びＳＤＴ硫黄供与体種の種々の組み合わせを使用して、トラック／バス用ラジアル（ＴＢＲ）タイヤでの使用に適する一連のゴム配合物を調製した。
【００８６】
表５−硫黄供与体を使用したＴＢＲ配合物
【表５】
2019501998.tif 000007
【００８７】
上記の表５では、未カップリング及びカップリングバージョンの通常のＡＳＴＭ  Ｎ２３４グレードのカーボンブラック、ＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラック（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ、米国ジョージア州マリエッタから入手可能）、ならびにシリカを使用して配合物を調製した。１つ以上の配合物に利用される他の構成成分としては、Ａｋｒｏｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国オハイオ州アクロンから入手可能なＮＲ−ＳＭＲ  ＣＶ６０、一定粘度標準マレーシアゴム（天然ゴム）；及びＧｏｏｄｙｅａｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、米国テキサス州ヒューストンから入手可能なＢＵＤＥＮＥ（登録商標）１２０７、ブタジエンゴム（ＢＲ）が挙げられる。１つ以上の配合物に利用される他の構成成分は、上記の実施例１に記載されている。試料１は、Ｎ２３４グレードのカーボンブラックを含有する参照ＮＲ／ＢＲゴム配合物である。試料２は、試料１と類似しているが、硫黄供与体種（すなわち、ＲＨＥＮＯＧＲＡＮ  ＳＤＴ）を含有する。試料３は、カーボンブラックの重量を基準にしたＳＤＴの１０ｗｔ％のレベルまでＳＤＴが噴霧されたＮ２３４グレードのカーボンブラックを利用する。試料９は、ＳＤＴを噴霧したＮ２３４グレードのカーボンブラック（カーボンブラック上の１０ｗｔ％のＳＤＴ）及びシリカの混合物を利用する。試料４は、硫黄供与体を添加しないＮＲ／ＢＲブレンド中のＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラックを利用する。試料５は、試料４と類似しているが、硫黄供与体種を含有する。試料６は、ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラック（カーボンブラック上の１０ｗｔ％のＳＤＴ）を利用する。試料８は、ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺグレードのカーボンブラック（カーボンブラック上の１０ｗｔ％のＳＤＴ）及びシリカの混合物を利用する。
【００８８】
上記のＴＢＲ配合物の混合プロトコールは、以下の表６に詳述されている。
【００８９】
表６−ＴＢＲ混合プロトコール
【表６】
2019501998.tif 000008
【００９０】
実施例４−ＴＢＲ配合物の評価
第４の実施例では、上記実施例３で調製したＴＢＲ配合物のそれぞれにおいて、一連の評価を実施した。分散測定値を、ＡＳＴＭ  Ｄ２２６３に従って得、表５に記載のＴＢＲ配合物のそれぞれについて比較した。分散結果は、図９に示すように、分散指標が、試料１２（未カップリングシリカを含むＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ）についてわずかに低減したことを除いて、未カップリング及びカップリングバージョンの双方を含む各配合物のそれぞれについて同等であった。
【００９１】
図１０は、ＡＳＴＭ  Ｄ１６４６で測定されるＴＢＲ配合物のそれぞれのムーニー粘度を示す。ムーニー粘度値は、ＳＤＴが添加剤として導入された対応物と比較する場合、ＳＤＴが噴霧された試料については低減した。未カップリングシリカを添加すると、参照Ｎ２３４  ＮＲ／ＢＲ配合物の粘度と類似の範囲に、粘度を増加させることもできる。
【００９２】
さらにＡＳＴＭ  Ｄ１６４６を使用して測定されるスコーチ時間は、ＳＤＴの添加と共に低減した。図１１に示すＴ９０硬化時間は、ＣＤ２１２５ＸＺ及びＳＤＴを含有する配合物について増加する。これらの試料では、２次促進剤濃度は、ＳＤＴ中に存在する追加の硫黄を補うように低減した。理論に拘束されることを望むものではないが、２次促進剤の量は、これらの試料のＴ９０硬化時間を改善するためにさらに最適化することができると考えられる。Ｔ９０硬化時間の増加にもかかわらず、これらの試料の硬化の最終状態は、有意な仕方で影響を受けなかった。
【００９３】
結合ゴム測定値は、ＴＢＲ配合物のそれぞれについて比較的一定であったが、試料３（ＳＤＴが噴霧されたＮ２３４）の場合わずかに低減して、ＳＤＴがＮ２３４カーボンブラックの未官能化表面でのフィラー−エラストマー相互作用を防止することを潜在的に示した。図１２に示す架橋密度は、ＳＤＴ含有配合物のそれぞれについて増加したが、Ｎ２３４含有配合物についてより大きい程度に増加した。ＳＤＴが噴霧されたカーボンブラック及び未カップリングシリカを含有する試料８及び９は双方ともに、最高レベルの架橋密度を示した。これは、硬化剤スカベンジングの低減によると考えられる。ショアＡ硬度値は、ＳＤＴを含有するＴＢＲ配合物について低減したが、未カップリングシリカの添加に伴い、対応する参照と類似のレベルに低減した。
【００９４】
ＡＳＴＭ  Ｄ４１２で測定されるＴＢＲ配合物のモジュラスビルド（１００％〜２００％〜３００％）は、図１３に示すように、ＳＤＴの添加に伴い増加する。ＣＤ２１２５ＸＺを含有する配合物は、Ｎ２３４参照配合物よりも低いモジュラスを維持した。ＡＳＴＭ  Ｄ４１２でも測定される伸び測定値（すなわち、％伸び）は、ＳＤＴの添加時のＴＢＲ配合物のそれぞれについて伸びの減少を示し、ＳＤＴがカーボンブラック上に噴霧された配合物についてさらに大きい減少を示す。理論に拘束されることを望むものではないが、硫黄供与体種（例えば、ＳＤＴ）のレベルは、所与の配合物の伸びを維持及び／または改善するようにさらに最適化することができると考えられる。同様に、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２でも測定される引張強さは、伸び値の低減の結果として、ＳＤＴ含有配合物のそれぞれについてわずかに低減する。
【００９５】
ＡＳＴＭ  Ｄ７１２１で測定される２５℃での反発値は、ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ含有ＴＢＲ配合物について最も高かった。各ＳＤＴ含有配合物は、非ＳＤＴ含有対応物よりも高い反発値を示した。図１４に示すように、６０℃での反発値は、全てのＳＤＴ含有配合物について増加し、ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ配合物は、最も高い反発値を示した。未カップリングシリカの存在は、ＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物の反発にわずかに負の影響を及ぼすこと可能性があるが、Ｎ２３４含有配合物の反発を改善することができる。
【００９６】
図１５に示すように、発熱性は、ＣＤ２１２５ＸＺ及びＳＤＴの双方を含有するＴＢＲ配合物について有意に低減した。図１６に示すように、Ｖｉｅｔｈ引裂強さの低減が、全てのＳＤＴ含有ＴＢＲ配合物について観察されたが、ＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物のそれぞれは、Ｎ２３４対応物よりも高いＶｉｅｔｈ引裂強さを示した。同様に、Ｋｎｏｔｔｙ比引裂強さは、Ｖｉｅｔｈ引裂強さと同様の傾向を示す（図１７）が；ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ配合物は、（Ｖｉｅｔｈ比引裂強さよりも）そのＮ２３４対応物と比較して近い。
【００９７】
ＡＲＥＳレオメーターを使用した６０℃での剪断力Ｇ′（ＭＰａ）を測定する時、ＳＤＴが噴霧されたカーボンブラック試料は、ＳＤＴを噴霧しなかったＮ２３４、ＣＤ２１２５ＸＺ、及びシリカ参照配合物と比較する場合、ペイン効果の有意な低減を示した（図１８）。ＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物は、そのＮ２３４対応物と比較する場合、より高度の低歪みＧ′を示した。図１９に示すように、ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ配合物は、ｔａｎδのほぼ４０％の低減を示した。ＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物は、より高度な低歪みＧ′でさえも、Ｎ２３４配合物よりも低いｔａｎδを示したことも観察された。
【００９８】
実施例３に記載のＴＢＲ配合物のゴム中の試験特性の概要を以下の表７に詳述する。表７の値は、未カップリングＮ２３４配合物と比較する場合パーセント差異を表す。
【００９９】
表７−ゴム中の特性の概要（未カップリングＮ２３４と比較した％差異）
【表７】
2019501998.tif 000009
【０１００】
従って、ＮＲ／ＢＲ配合物中の官能化カーボンブラック、例えば、ＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラックを使用すると、通常起こるよりも混合サイクルのより初期での、代表的なＳＤＴなどの２次促進剤の添加を可能にすることができる。硫黄供与体種、例えば、ＳＤＴを使用する時、官能化カーボンブラック、例えば、ＣＤ２１２５ＸＺと組み合わせて使用され、得られるゴムコンパウンドの架橋密度にほとんど影響がない。ＳＤＴをＣＤ２１２５ＸＺ上に噴霧する時、架橋密度は、通常のＮ２３４参照ゴムコンパウンドと同等である。
【０１０１】
別の態様では、硫黄供与体種、例えば、ＳＤＴの存在は、Ｎ２３４含有配合物と比較する場合、ＮＲ含有配合物中のＣＤ２１２５ＸＺカーボンブラックで観察されるモジュラスの低減を改善することができる。発熱性の有意な低減は、ＳＤＴ及びＣＤ２１２５ＸＺ含有ゴムコンパウンドについて観察することもできる。この発熱性の低減は、トラック用トレッドコンパウンドなどのＴＢＲ用途に特に有利である可能性がある。
【０１０２】
引裂特性、例えば、Ｖｉｅｔｈ引裂強さ及びＫｎｏｔｔｙ比引裂強さは、同等であり、またはそのＮ２３４配合物対応物の場合よりも、ＳＤＴ−ＣＤ２１２５ＸＺ配合物の場合の方が高かった。
【０１０３】
ＳＤＴが噴霧されたＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物では、ｔａｎδは、未カップリングＣＤ２１２５ＸＺ材料単独と比較する場合、ほぼ４０％低減する可能性がある。Ｎ２３４ベースの配合物では、３０％の低減が観察され、官能化カーボンブラック（例えば、ＣＤ２１２５ＸＺ）及び硫黄供与体種（例えば、ＳＤＴ）の間の潜在的な相乗的相互作用を示す。ＳＤＴを含むＣＤ２１２５ＸＺ含有配合物の場合に、そのＮ２３４対応物と比較して、低歪みＧ′が高度であるにもかかわらず、ｔａｎδのこの大きな低減が起こる。
【０１０４】
ＳＤＴなどの硫黄供与体及びＣＤ２１２５ＸＺなどの官能化カーボンブラックを使用すると、転がり抵抗を犠牲にすることなく、例えば、トラック用タイヤの動的剛性を調整する能力を提供することができる。別の態様では、硫黄供与体及び官能化カーボンブラックを使用すると、Ｇ′をｔａｎδから切り離すように作用することができる。
【０１０５】
種々の修正及び変形は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明で行うことができることは、当業者らには明らかであろう。本発明の他の実施形態は、本明細書に開示の本発明の考察及び実施から、当業者らには明らかになるであろう。本明細書及び実施例は、例示的なものとしてのみ考えられることが意図され、本発明の真の範囲及び趣旨は、次の特許請求の範囲により示される。
【図１】
2019501998.tif 000010
【図２】
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【図３】
2019501998.tif 000012
【図４】
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【図５】
2019501998.tif 000014
【図６】
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【図７】
2019501998.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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