(57)【要約】  ゴム組成物が、ナノ粒子状充填剤と、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤とを含む。充填剤反応性の官能基は、リン、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物であって、ナノ粒子状充填剤と、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤とを含み、しかも該充填剤反応性の官能基は硫黄、チタン、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含むゴム組成物。
【請求項２】
更に、キュア性エラストマーを含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
キュア性エラストマーがジエンエラストマーである、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
キュア性エラストマーが、硫黄との反応によりキュア可能である、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項５】
キュア性エラストマーが、過酸化物との反応によりキュア可能である、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項６】
粒子状充填剤が、元素酸素とＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｍｇ、遷移金属及びこれらの元素の混合物から成る群から選択された少なくとも１種の元素とを含む組成を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項７】
ナノ粒子状充填剤が、一般式ＭxＡyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（Ｘ）d
〔ここで、
・ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、ｃ≧０、ｄ≧０であり、
・ＭはＮａ+、Ｋ+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｂａ++及びそれらの組合わせから成る群から選択され、
・ＡはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、遷移金属及びそれらの組合わせから成る群から選択され、
・ＸはＦ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＣＯ3-2、ＳＯ4-2、ＰＯ4-3、ＮＯ3-及びそれらの組合わせから成る群から選択される〕
を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項８】
ナノ粒子状充填剤が、少なくとも約２５ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項９】
ナノ粒子状充填剤が、少なくとも約３０ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有する、請求項８に記載のゴム組成物。
【請求項１０】
ナノ粒子状充填剤が、アルミニウムを含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項１１】
ナノ粒子状充填剤が、酸化水酸化アルミニウム物質を含む、請求項１０に記載のゴム組成物。
【請求項１２】
酸化水酸化アルミニウム物質が、不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）を有する、請求項１１に記載のゴム組成物。
【請求項１３】
酸化水酸化アルミニウム物質が、転移アルミナを含む、請求項１２に記載のゴム組成物。
【請求項１４】
アルミナ水和物が、ベーマイトを含む、請求項１２に記載のゴム組成物。
【請求項１５】
ナノ粒子状充填剤が、シード添加アルミナ質粒子状物質を含む、請求項１０に記載のゴム組成物。
【請求項１６】
ナノ粒子状充填剤が、アルミノケイ酸塩を含む、請求項１０に記載のゴム組成物。
【請求項１７】
アルミノケイ酸塩が、一般式ＭxＡｌyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（ここで、ｘ＞０、ｙ＞０、ｚ＞０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、ｃ≧０であり、そしてＭはＮａ+、Ｋ+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｂａ++及びそれらの組合わせから成る群から選択される）を有する、請求項１６に記載のゴム組成物。
【請求項１８】
Ａｌのモル数対Ｓｉのモル数の比率が、少なくとも約１：４である、請求項１７に記載のゴム組成物。
【請求項１９】
比率が、少なくとも約１：２である、請求項１８に記載のゴム組成物。
【請求項２０】
比率が、少なくとも約１である、請求項１９に記載のゴム組成物。
【請求項２１】
比率が、少なくとも約２である、請求項２０に記載のゴム組成物。
【請求項２２】
ナノ粒子状充填剤が、一般式ＡｌyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（ここで、ｙ＞０、ｚ＞０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、そしてｃ≧０である）を有する水和アルミノケイ酸塩を含む、請求項１６に記載のゴム組成物。
【請求項２３】
Ａｌのモル数対Ｓｉのモル数の比率が、少なくとも約１：４である、請求項２２に記載のゴム組成物。
【請求項２４】
比率が、少なくとも約１：２である、請求項２３に記載のゴム組成物。
【請求項２５】
比率が、少なくとも約１である、請求項２４に記載のゴム組成物。
【請求項２６】
比率が、少なくとも約２である、請求項２５に記載のゴム組成物。
【請求項２７】
ナノ粒子状充填剤が、二酸化チタンを含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項２８】
ナノ粒子状充填剤が、二酸化ジルコニウムを含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項２９】
ナノ粒子状充填剤が、水酸化マグネシウムを含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３０】
ナノ粒子状充填剤が、カーボンブラックを含み且つ二酸化ケイ素以外の金属酸化物又は金属水酸化物の少なくとも一つでコーティングされている、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３１】
金属酸化物又は金属水酸化物の少なくとも一つが、アルミナ、アルミニウム水和物、二酸化チタン及び二酸化ジルコニウムから成る群から選択される、請求項３０に記載のゴム組成物。
【請求項３２】
ナノ粒子状充填剤が、２：１より小さくないアスペクト比を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３３】
アスペクト比が、３：１より小さくない、請求項３２に記載のゴム組成物。
【請求項３４】
ナノ粒子状充填剤が、５ｎｍより小さくない平均粒子サイズを有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３５】
平均粒子サイズが、１０ｎｍより小さくない、請求項３４に記載のゴム組成物。
【請求項３６】
ナノ粒子状充填剤が、１０００ｎｍより大きくない平均粒子サイズを有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３７】
平均粒子サイズが、４００ｎｍより大きくない、請求項３６に記載のゴム組成物。
【請求項３８】
平均粒子サイズが、２００ｎｍより大きくない、請求項３７に記載のゴム組成物。
【請求項３９】
平均粒子サイズが、１００ｎｍより大きくない、請求項３８に記載のゴム組成物。
【請求項４０】
ナノ粒子状充填剤が、少なくとも約０．３５ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項４１】
密度が、少なくとも約０．４ｇ／ｃｃである、請求項４０に記載のゴム組成物。
【請求項４２】
ナノ粒子状充填剤が、少なくとも約１０-7モル／ｍ2のＯＨ表面官能基を有する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項４３】
少なくとも１個のゴム反応性の官能基が、硫黄を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項４４】
少なくとも１個のゴム反応性の官能基が、ポリスルフィドを含む、請求項４３に記載のゴム組成物。
【請求項４５】
ポリスルフィドがジスルフィドである、請求項４４に記載のゴム組成物。
【請求項４６】
ポリスルフィドが、少なくとも２個のイオウ原子を含む、請求項４４に記載のゴム組成物。
【請求項４７】
少なくとも１個のゴム反応性の官能基が、ポリスルフィド、キサンタネート、ジチオカーボネート、チオカーボネート、トリチオカーボネート、ジチオカルバメート、モノチオカルバメート、チオアセテート、ジチオアセテート、メルカプトール及びメルカプタンから成る群から選択される、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項４８】
少なくとも１個のゴム反応性の官能基が、不飽和炭素／炭素結合を備えた官能基を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項４９】
少なくとも１個のゴム反応性の官能基が、末端ビニル基を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５０】
少なくとも１個の充填剤反応性の官能基が、ケイ素不含である、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５１】
充填剤反応性の官能基が、チタネート、ジルコネート、スルホネート又はアルミネートの酸誘導体を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５２】
酸誘導体が、エステル基を含む、請求項５１に記載のゴム組成物。
【請求項５３】
エステル基が、メチル、エチル、アルキル、アリール、トリアルキルシリル又はトリアルキルアミンのエステルである、請求項５２に記載のゴム組成物。
【請求項５４】
酸誘導体が、一価カチオン、メチル、エチル、アルキル、アリール、トリアルキルシリル及びトリアルキルアミンから成る群から選択された水素交換基を含む、請求項５２に記載のゴム組成物。
【請求項５５】
少なくとも１個の充填剤反応性の基が、スルホン酸基又はその誘導体を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５６】
少なくとも１個の充填剤反応性の基が、チタネート基を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５７】
少なくとも１個の充填剤反応性の基が、ジルコネート基を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５８】
少なくとも１個の充填剤反応性の基が、アルミノジルコネート基を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５９】
ゴム組成物が、充填剤の表面積に基づいて約１０-7から１０-5モル／ｍ2の量にてカップリング剤を含む、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項６０】
そのカップリング剤の量が、約２×１０-6モル／ｍ2より多くない、請求項５９に記載のゴム組成物。
【請求項６１】
ゴム組成物が、タイヤの形態にある、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項６２】
ゴム処方物であって、アルミナ質粒子と、スルホン酸基の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤とを含むゴム処方物。
【請求項６３】
アルミナ質粒子が、シード添加アルミナ質粒子である、請求項６２に記載のゴム処方物。
【請求項６４】
アルミナ質粒子が、１０００ｎｍより大きくない平均粒子サイズを有する、請求項６２に記載のゴム処方物。
【請求項６５】
アルミナ質粒子が、少なくとも約２：１のアスペクト比を有する、請求項６２に記載のゴム処方物。
【請求項６６】
カップリング剤が、ポリスルフィド官能基を含む、請求項６２に記載のゴム処方物。
【請求項６７】
ポリスルフィド官能基がジスルフィドである、請求項６６に記載のゴム処方物。
【請求項６８】
ポリスルフィド官能基が、テトラスルフィドである、請求項６６に記載のゴム処方物。
【請求項６９】
ゴム処方物であって、アルミナ質粒子状充填剤と、チタネート官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物。
【請求項７０】
ゴム処方物であって、アルミナ質粒子状充填剤と、ジルコネート官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物。
【請求項７１】
ゴム組成物であって、
不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含むナノ粒子状充填剤であって、該ナノ粒子状充填剤は２：１より小さくないアスペクト比を有するナノ粒子状充填剤、及び
少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤であって、該充填剤反応性の官能基は硫黄、チタン、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含むカップリング剤
を含むゴム組成物。
【請求項７２】
複合物質を含むタイヤであって、該複合物質は
架橋性エラストマー物質、及び
該架橋性エラストマー物質中に分散されたナノ粒子状充填剤であって、該ナノ粒子状充填剤は不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含み、しかも該ナノ粒子状充填剤は２：１より小さくないアスペクト比を有するナノ粒子状充填剤
を含むタイヤ。
【請求項７３】
ゴム処方物を製造する方法であって、
ナノ粒子状充填剤を充填剤反応性の官能基を有するカップリング剤と混合し、しかも該充填剤反応性の官能基は硫黄、チタン、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含み、そして
この混合物を乾燥してゴム反応性の充填剤を形成させる
ことを含む方法。
【請求項７４】
更に
ゴム反応性の充填剤をゴム前駆体と混合し、そして
このゴム前駆体をキュアする
ことを含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
キュアすることが、加硫することを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
加硫することが、硫黄の存在下で加硫することを含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
加硫することが、過酸化物の存在下で加硫することを含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
混合物を乾燥することが、噴霧乾燥することを含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７９】
混合物を乾燥することが、凍結乾燥することを含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項８０】
ゴム組成物を形成させる方法であって、
ジエン前駆体、ナノ粒子状充填剤及びカップリング剤を混合して混合物を形成させ、しかも該カップリング剤は少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含み、該充填剤反応性の官能基は硫黄、チタン、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含み、そして
該混合物をキュアする
ことを含む方法。
【請求項８１】
キュアすることが、加硫することを含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
加硫することが、硫黄の存在下で加硫することを含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
加硫することが、過酸化物の存在下で加硫することを含む、請求項８１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、Olivier Leon-Marie Fernand Guiselin、Gwo Swei及びDavid Bravetを発明者の氏名とするところの「ゴム処方物及びそれを製造する方法」という名称の２００４年１２月１日に出願された米国仮特許出願第６０／６３２，１１６号（この出願は参照することにより本明細書にそっくりそのまま組み込まれる）の優先権を主張する。
【０００２】
本願は、Olivier Leon-Marie Fernand Guiselin、Gwo Swei及びDavid Bravetを発明者の氏名とするところの「ゴム処方物及びそれを製造する方法」という名称の２００４年１２月２日に出願された米国仮特許出願第６０／６３２，６４４号（この出願は参照することにより本明細書にそっくりそのまま組み込まれる）の優先権を主張する。
【０００３】
本開示は、一般に、ゴム処方物及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
世界的に、タイヤ工業は巨大市場となっている。すなわち、２００３年において、タイヤの売上高は７５０億ドルを超えた。この市場内において、タイヤの売上高の８０％超がトラック及び乗用車向けのタイヤの用途に対してである。主として近代的車両の期待実用寿命の故、典型的な乗用車又はトラックはその実用寿命中に多セットのタイヤを消費し得る。従って、乗用車及びトラック用のタイヤの市場内において、タイヤの売上高の大部分は、タイヤ交換により及びトラック工業に関してはしばしば更生によりもたらされる。
【０００５】
世界的に乗用車及びトラック用のタイヤに対する強い需要に加えて、タイヤ市場は、単一タイヤに望ましい諸特性を調和して与えるよう試みてきた（しばしば、これらの特性は互いにいくぶん排他的である）。たとえば、タイヤ工業は、厳しい価格抑制、長い実用寿命、高い燃料効率、低い音響特性、高レベルの粘着性及びグリップ性（ウェット及びドライ）、高レベルの道路操縦性、高い速度定格、並びに高い負荷能力を同時に要求する。無論、異なる用途内においては或る特性が重要視され、たとえば、高性能乗用車用タイヤの所望特性は商業トラック用タイヤの所望特性とはかなり相違し得る。
【０００６】
乗用車用タイヤ工業内における増大する要求を満たそうとする試みにおいて、「グリーンタイヤ」技術における最近の成果は、（ｉ）低下転がり抵抗及び付随した燃料消費の低減、（ｉｉ）改善安全性のための濡れた状態における粘着性及びグリップ性、並びに（ｉｉｉ）実用寿命及び耐摩耗性について、顕著な改善をもたらしてきた。いわゆるグリーンタイヤ技術は、一般に、二官能性シランカップリング剤と共に高分散性（ＨＤ）シリカに頼る。グリーンタイヤ技術は非常に歓迎されているので、ヨーロッパにおける相手先商標製品製造業者（ＯＥＭ）市場の８０％がこの技術により支配されていると推定される。在来のカーボンブラック系技術からグリーンタイヤ技術への転換が、当該市場における改善タイヤ処方物に対する要求を実証している。
【０００７】
当該工業によるかかる強い要求を満たすために、カーボンブラック又は沈降シリカ（ＨＤシリカを含めて）のような補強性充填剤が、近代的タイヤ処方物において望ましくなってきた。かかる充填剤は、耐摩耗性の劇的な改善（それにより実用寿命を延ばす）、引張り強さ及び引裂き抵抗の改善、並びにタイヤの強靭性に寄与する引張り弾性率及び硬度の改善を可能にする。他方では、充填剤は転がり抵抗及びウェットグリップ性のようなタイヤの動的性質に悪影響を及ぼし得、またコンパウンド粘度及びキュア時間にマイナス的に影響して生産性及びコストにマイナス的に影響し得る。
【０００８】
以上のことから明らかであるはずであるように、タイヤ工業は、上記に論考されたしばしば相容れない目的を満たす改善タイヤ処方物に対して高度に受容性がある。特に、該工業は、補強性充填剤を利用するところのタイヤ向けの用途に特に有用であるゴム処方物に対して受容性がある。
【発明の開示】
【０００９】
特定の具体的態様において、ゴム組成物は、ナノ粒子状充填剤と、少なくとも１個のゴムに対して反応性の官能基（「ゴム反応性の官能基」）及び少なくとも１個の充填剤に対して反応性の官能基（「充填剤反応性の官能基」）を含むカップリング剤とを含む。充填剤反応性の官能基は、リン、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。
【００１０】
別の例示的具体的態様において、ゴム処方物は、アルミナ質粒子と、スルホン酸基の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤とを含む。
【００１１】
更なる例示的具体的態様において、ゴム処方物は、アルミナ質粒子状充填剤と、チタネート官能基を有するカップリング剤とを含む。
【００１２】
追加的例示的具体的態様において、ゴム処方物は、アルミナ質粒子状充填剤と、ジルコネート官能基を有するカップリング剤とを含む。
【００１３】
別の例示的具体的態様において、ゴム組成物は、不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含むナノ粒子状充填剤を含む。ナノ粒子状充填剤は、２：１より小さくないアスペクト比を有する。ゴム組成物はまた、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤を含む。充填剤反応性の官能基は、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。
【００１４】
更なる例示的具体的態様において、タイヤは、架橋性エラストマー物質と該架橋性エラストマー物質中に分散されたナノ粒子状充填剤とを含む複合物質を含む。ナノ粒子状充填剤は、不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含む。ナノ粒子状充填剤は、２：１より小さくないアスペクト比を有する。
【００１５】
追加的例示的具体的態様において、ゴム処方物を製造する方法は、ナノ粒子状充填剤を充填剤反応性の官能基を有するカップリング剤と混合することを含む。充填剤反応性の官能基は、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。該方法は、更に、その混合物を乾燥してゴム反応性の充填剤を形成させることを含む。
【００１６】
更なる例示的具体的態様において、ゴム組成物を形成させる方法は、ジエン前駆体、ナノ粒子状充填剤及びカップリング剤を混合して混合物を形成させることを含む。カップリング剤は、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含む。充填剤反応性の官能基は、リン、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。該方法は、更に、該混合物をキュアすることを含む。
【００１７】
好ましい具体的態様の説明
特定の具体的態様において、本開示は、ナノ粒子状充填剤及びカップリング剤を含むゴム組成物に向けられる。カップリング剤は、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を有する。例示的具体的態様において、ゴム組成物は、硫黄キュア性であるキュア性エラストマーを含む。別の例示的具体的態様において、キュア性エラストマーは、過酸化物キュア性である。充填剤は、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、遷移金属、又はこれらの元素の混合物から成る群から選択される元素を含む。充填剤は、特に異方性ナノ粒子状一次粒子を含むところの、シード添加酸化水酸化アルミニウム充填剤であり得る。カップリング剤については、ゴム反応性の官能基は、硫黄を含み得る。その代わりに、充填剤反応性の官能基は、ホスホン酸、ホスフィン酸、リン酸エステル、リン酸ジエステル、スルホン酸、チタネート、ジルコネート、アルミネート又はアルミノジルコネートの誘導体を含む。
【００１８】
本開示はまた、ゴム処方物を製造する方法に向けられる。該方法は、カップリング剤をナノ粒子状充填剤と混合して混合物を形成させ、そしてこの混合物を乾燥してゴム反応性の充填剤を形成させることを含む。かかる乾燥混合物はゴム前駆体に添加され、そしてゴムはキュアされる。その代わりに、乾燥ナノ粒子状充填剤、カップリング剤及びゴム前駆体が、キュアリングに先だって混合され得る。
【００１９】
本ゴム組成物は、一般に、エラストマーポリマーを含む。エラストマーポリマーは、変形された（引き伸ばされた、捩られた、紡錘状にされた、切断された、等）場合、それらの元の形状にスプリングバックするポリマーである。一つの例示的エラストマーは、軽度に架橋された天然ゴムである。他のエラストマーポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ジエン、シリコーン、フルオロエラストマー、並びにそれらのコポリマー、ブロックコポリマー及びブレンドを含む。エラストマー物質として処方され得る特定のポリマーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、フルオロエラストマー、ポリカプロラクタム（ナイロン６）及びニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を含む。
【００２０】
エラストマーポリマーは、加硫を通じてのような架橋を通じてキュアされ得る。一つの特定の具体的態様において、エラストマーポリマーは、元素硫黄、ポリスルフィド及びメルカプタンの少なくとも一つのような硫黄系薬剤を用いてキュア可能である。別の具体的態様において、エラストマーは、金属過酸化物及び有機過酸化物のような過酸化物系薬剤を用いてキュア可能である。更なる例において、処方物は、アミン系薬剤を用いてキュア可能である。
【００２１】
一つの特定の具体的態様において、エラストマーポリマーは、ジエンエラストマーを含む。「ジエン」エラストマー又はゴムは、ジエンモノマー（共役であろうがなかろうが、２個の二重炭素−炭素結合を担持するモノマー）から少なくとも一部は生じるエラストマー（すなわち、ホモポリマー又はコポリマー）を意味するよう理解される。
【００２２】
例示的ジエンエラストマーは、次のものを含む。すなわち、
【００２３】
（ａ）４から１２個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーの重合により得られたホモポリマー、
【００２４】
（ｂ）１種又はそれ以上の共役ジエンを一緒に又は８から２０個の炭素原子を有する１種若しくはそれ以上のビニル芳香族化合物と共重合することにより得られたコポリマー、
【００２５】
（ｃ）エチレンと、３から６個の炭素原子を有するアルファオレフィンと、６から１２個の炭素原子を有する非共役ジエンモノマーとの共重合により得られた三元コポリマー（たとえば、エチレンと、プロピレンと、上記のタイプの非共役ジエンモノマー（特に、１，４−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン又はジシクロペンタジエンのような）とから得られたエラストマーのような）、及び
【００２６】
（ｄ）イソブテンとイソプレンのコポリマー（ブチルゴム）、及びまたこのタイプのコポリマーのハロゲン化特に塩素化又は臭素化変種。
【００２７】
不飽和ジエンエラストマー、特に上記のタイプ（ａ）又は（ｂ）のものは、タイヤトレッドにおける使用のために特に適応性がある。共役ジエンは、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジ（Ｃ1〜Ｃ5アルキル）−１，３−ブタジエン（たとえば、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジエチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−３−エチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−３−イソプロピル−１，３−ブタジエンのような）、アリール−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン及び２，４−ヘキサジエンを含む。ビニル芳香族化合物は、たとえば、スチレン、オルト−、メタ−及びパラ−メチルスチレン、商業用混合物「ビニルトルエン」、パラ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、メトキシスチレン、クロロスチレン、ビニルメシチレン、ジビニルベンゼン、並びにビニルナフタレンを含む。
【００２８】
本組成物のジエンエラストマーは、ポリブタジエン（ＢＲ）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＲ）、ブタジエン−イソプレンコポリマー（ＢＩＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー（ＮＢＲ）、イソプレン−スチレンコポリマー（ＳＩＲ）、ブタジエン−スチレン−イソプレンコポリマー（ＳＢＩＲ）及びこれらのエラストマーの混合物から成るところの高不飽和ジエンエラストマーの群から選択され得る。
【００２９】
一つの特定の具体的態様において、ゴム組成物は、新しいタイヤであろうが使用済みタイヤ（更生する場合）であろうがタイヤのトレッドに有用である。かかるトレッドがたとえば乗用車用タイヤ向けに予定される場合、ジエンエラストマーは、たとえば、ＳＢＲ、又はＳＢＲ／ＢＲ、ＳＢＲ／ＮＲ（又はＳＢＲ／ＩＲ）若しくはその代わりにＢＲ／ＮＲ（又はＢＲ／ＩＲ）ブレンド（混合物）である。
【００３０】
トレッドが重車両用タイヤのような実用タイヤ向けに予定される場合、ジエンエラストマーは、好ましくは、イソプレンエラストマーである。「イソプレンエラストマー」は、イソプレンホモポリマー又はコポリマー、換言すれば天然ゴム（ＮＲ）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、様々なイソプレンコポリマー及びこれらのエラストマーの混合物から成る群から選択されたジエンエラストマーを含む。イソプレンコポリマーは、イソブテン−イソプレンコポリマー（ブチルゴム−−ＩＩＲ）、イソプレン−スチレンコポリマー（ＳＩＲ）、イソプレン−ブタジエンコポリマー（ＢＩＲ）又はイソプレン−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＩＲ）を含む。その代わりに、ジエンエラストマーは、少なくとも一部は、高不飽和エラストマー（たとえばＳＢＲエラストマーのような）により形成される。
【００３１】
別の例において、組成物は、少なくとも１種のＥＰＤＭコポリマーのような、少なくとも１種の本質的に飽和のジエンエラストマーを含有する。更なる例示的諸具体的態様において、ゴム組成物はただ１種のジエンエラストマー又は数種のジエンエラストマーの混合物を含有し、しかもかかるジエンエラストマーは、可能的に、ジエンエラストマー以外の任意のタイプの合成エラストマーと共に又はそれどころかエラストマー以外のポリマーたとえば熱可塑性ポリマーと共に用いられる。
【００３２】
一般に、本ゴム組成物は、様々な加硫性成分ゴムを様々な普通に用いられる添加剤物質（たとえば、硫黄のようなキュアリング助剤、活性剤、遅延剤及び促進剤、油、樹脂（粘着付与性樹脂を含めて）及び可塑剤のような加工用添加剤、充填剤、顔料、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、酸化防止剤及びオゾン劣化防止剤、素練り促進剤、並びに補強剤（たとえばカーボンブラックのような）のような）と混合するような、ゴム配合技術において一般に知られた方法により配合される。
【００３３】
一般に、下記に記載された粒子状充填剤は、補強物質として働く。例示的充填剤は、金属の酸化物及び水酸化物を含む。たとえば、粒子状充填剤は、アルミニウムの酸化物及び水酸化物並びにアルミノケイ酸塩のようなアルミニウム含有セラミックであり得る。アルミニウムの酸化物及び水酸化物は、ガンマアルミナ、アルミニウム三水和物、ダイアスポア及びベーマイトのような転移アルミナを含む。一般に、アルミニウムの酸化物及び水酸化物は、式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）により表され得る。例として、ａ＝０であるときアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に相当し、そしてａ＝１であるときベーマイトに相当する。アルミノケイ酸塩は、たとえば、アロフェンのような水和アルミノケイ酸塩、アンダルサイトのような非水和アルミノケイ酸塩、ネフェリンのようなアルミノケイ酸ナトリウム／カリウム、アナルサイムのような水和アルミノケイ酸ナトリウムを含む。
【００３４】
他の例示的諸具体的態様は、酸化鉄、二酸化チタン及びジルコニアのような金属酸化物、並びに水酸化マグネシウム及びゲータイトのような金属水酸化物を含む。別の例示的具体的態様において、粒子状充填剤は、カーボンブラックであって、しかもアルミニウムの水酸化物及び酸化物、二酸化チタン並びに二酸化ジルコニウムのような金属の酸化物及び水酸化物でコーティングされたカーボンブラックを含む。
【００３５】
たとえば、粒子状充填剤は、酸素と、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｍｇ、遷移金属又はこれらの元素の混合物を含む群から選択された少なくとも１種の元素とを含む組成を有し得る。一つの例示的具体的態様において、不純物を除いて、粒子は一般式ＭxＡyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（Ｘ）dに相当し、そしてここで
・ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、ｃ≧０、ｄ≧０であり、
・ＭはＮａ+、Ｋ+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｂａ++又はこれらのカチオンの混合物を含む群から選択され、
・ＡはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、遷移金属又はこれらの金属の混合物を含む群から選択され、
・ＸはＦ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＣＯ3-2、ＳＯ4-2、ＰＯ4-3、ＮＯ3-、他のアニオン又はこれらのアニオンの混合物を含む群から選択される。
【００３６】
例示的具体的態様において、粒子状充填剤は、不純物を除いて一般式ＡｌyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（ここで、ｙ＞０、ｚ＞０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、ｃ≧０である）に相当する水和アルミノケイ酸塩を含む。一つの特定の具体的態様において、比率（Ａｌのモル数／Ｓｉのモル数）は１／４より高く、そして好ましくは１／２、１／１又はそれどころか２／１より高い。
【００３７】
粒子状物質のモルホロジーは、一次粒子サイズ一層特には平均一次粒子サイズによって定められ得る。粒子状物質は、比較的微細な粒子又は微結晶サイズを有し得る。本明細書において用いられる場合、「平均粒子サイズ」は、一次粒子の平均の最長又は長さ次元を指すために用いられる。或る諸具体的態様による粒子の細長いモルホロジー（下記に一層詳細に論じられる）の故、慣用の特性決定技術は一般に平均粒子サイズを測定するのに不適切であり、何故なら特性決定技術は一般に粒子が球状又はほぼ球状であるという前提に基づいているからである。従って、平均粒子サイズは、多数の代表的サンプルを取りそして代表サンプル中に見られる粒子サイズ（最長次元）を物理的に測定ことにより決定された。かかるサンプルは、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によるような様々な特性決定技法により取られ得る。用語平均粒子サイズはまた、分散形態としてであろうが凝集形態としてであろうが、個々に同定可能な粒子に関連づけられる一次粒子サイズを指す。
【００３８】
一般に、平均粒子サイズは約１０００ナノメートルより大きくなく、そして約１０から１０００ナノメートルの範囲内に入る。他の諸具体的態様は、微細な粒子状物質を表すところの、約４００ナノメートルより大きくない、約２００ナノメートルより大きくない、約１００ナノメートルより大きくないような更に一層微細な平均粒子サイズを有し、そしてそれどころか５０ナノメートルより小さい平均一次粒子サイズを有する粒子がある。
【００３９】
いくつかの場合において、或る諸具体的態様の方法上の制約の故、最小平均粒子サイズは、約５ナノメートルより小さくない、約１０ナノメートルより小さくない、約７５ナノメートルより小さくない、約１００ナノメートルより小さくない又は約１２５ナノメートルより小さくないように制限される。たとえば、板状のシード添加酸化水酸化アルミニウムの場合において、最小平均一次粒子サイズは、典型的には１００ｎｍである。
【００４０】
粒子状物質の平均粒子サイズに加えて、粒子状物質のモルホロジーは、更に、比表面積によって特徴づけられ得る。この場合に、粒子状物質の比表面積を決定するために、普通に利用可能なＢＥＴ技法が利用される。本明細書における諸具体的態様によれば、粒子状物質は、比較的高い比表面積、一般に約１０ｍ2／ｇより小さくない比表面積（たとえば少なくとも約２５ｍ2／ｇ、少なくとも約３０ｍ2／ｇ、少なくとも約７０ｍ2／ｇ又は少なくとも約９０ｍ2／ｇのような）を有する。比表面積は粒子サイズだけでなく粒子モルホロジーの関数であるので、一般に諸具体的態様の比表面積は、約４００ｍ2／ｇより大きくない（たとえば約３５０ｍ2／ｇより大きくない又は約３００ｍ2／ｇより大きくないような）。表面積についての特定の範囲は、約３０〜３００ｍ2／ｇである。
【００４１】
粒子状物質のモルホロジーは、更に、密度によって特徴づけられ得る。アルミナ質物質の場合において、粒子状物質の密度は、たとえば、少なくとも約０．３５ｇ／ｃｃ（たとえば少なくとも０．３８ｇ／ｃｃ又は少なくとも約０．４０ｇ／ｃｃのような）である。
【００４２】
粒子状物質は、一般に、シード添加加工経路を通じて形成され、しかしてこの経路は少なくとも１種の固体粒子状前駆体を所望の粒子状生成物にする熱処理を利用する。典型的には、加工は、前駆体の転換又は消費のために核形成及び成長中心を与える微細なシード物質の存在下で、高められた温度及び圧力にて、前駆体の熱水加工を利用する。いくつかの場合において、熱水法は圧力制御を必要とせず、そして１気圧にて行われ得る。しかしながら、多くの場合において、圧力制御が好ましい。熱水加工は溶解／再沈殿反応を伴い、そして再沈殿はシードの周りにて起こる。最終粒子の物質前駆体は、一般に、水中に分散又は溶解されている１種又は数種の鉱物、イオン又は気体化学種Ａｉ（１≦ｉ≦ｎ）を含む。鉱物化学種は、溶液中に分散された固体粒子（溶解過程を容易にするために、粗大でありすぎるべきでない）から成る。少なくとも１種の物質前駆体（たとえばＡ１）は、鉱物化学種であるべきである。物質前駆体は、一般に、次の反応に従ってシードＳｊ（１≦ｊ≦Ｌ）の周りにて再沈殿して１種又は数種の新たな物質Ｂｊ（１≦ｊ≦ｍ）を形成する。すなわち、
Ａ１＋・・・＋Ａｎ＋ｙＨ2Ｏ＋エネルギー→Ｂ１＋・・・＋Ｂｍ＋ｘＨ2Ｏ  （Ｉ）
Ｓ１＋・・・＋ＳＬ
ここで、ｎ≧１、ｙ≧０、ｍ≧Ｌ≧１、そしてｘ≧０であり、好ましくはｙ＝０そしてＬ＝ｍである。
【００４３】
反応（Ｉ）において、新たな物質Ｂｋ（１≦ｋ≦Ｌ）は、シードＢｋ（１≦ｋ≦Ｌ）の周りの沈殿反応の生成物に相当する。ｍ＞Ｌである場合において、新たな物質Ｂｋ（Ｌ＋１≦ｋ≦ｍ）は、固体粒子又は可溶性化学種であり得る。かかる化学種は洗い流され得る副生成物であり得、あるいは最終粒子状物質の所望成分であり得る。一般に、Ｌは、ただ１つのタイプの一次粒子を発生させるために１に等しい。その代わりに、Ｌは、少なくとも２つの異なるタイプのナノ粒子の混合物を発生させるために２に等しいか又はそれより大きくあり得る。たとえば、いくつかのゴム用途において、充填剤−充填剤の相互作用及び充填剤の網状組織化傾向を低減することが望ましくあり得る。かかることは、表面の異なる化学的性質を備えた異なる充填剤を用いて成し遂げられ得る。無論、これらの異なる充填剤は、配合操作中にブレンドされ得る。しかしながら、ゴム内の各々のアグリゲート／アグロメレートは、ただ１つのタイプの一次粒子から成る。該過程（Ｌ≧２の場合に）は、少なくとも２つの異なるタイプの一次粒子から成るアグリゲートを生成するべき可能性を呈する。加えて、乾燥過程中、これらの異なる一次粒子は、ポリマー処方物において分散するのが困難である強固なアグロメレートを比較的形成しそうでない。
【００４４】
溶解／沈殿過程を改変するために又は初期の物質前駆体分散液を安定化するために、酸、塩基、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、アミン又はポリマーのようないくつかの化学添加剤が単独で又は組合わせにて用いられ得る。しかしながら、或る添加剤はまた、該過程を阻害し得る。
【００４５】
該過程は、好ましくは、水中で遂行される。その代わりに、アルコールのような共溶媒が水に添加され得る。他の極性溶媒又は数種の溶媒の組合わせもまた用いられ得る。
【００４６】
熱水処理に続いて、過度の凝集を防ぐために凍結乾燥、噴霧乾燥又は他の技法のような水の排除時の粒子の凝集を制限する方法を通じて、液体分が一般に除去される。或る状況では、水を除去するために、限外濾過加工又は熱処理が用いられ得る。その後、生じた塊は、たとえば１００メッシュまでのように粉砕され得る。本明細書に記載された粒子サイズは、一般に、或る諸具体的態様において残存し得るアグリゲート／アグロメレートではなくむしろ、加工を通じて形成された単微結晶／一次粒子を表現する、ということが留意される。シード添加粒子状物質は、ゴム複合物中への組込み前において、完全に分散、部分的に凝集又は完全に凝集され得る粒子で構成された粒子状物質の塊であり得る。最終粒子状物質は、一般に、熱水過程中に形成された一次粒子、一緒に強く結合されている一次粒子から成るアグリゲート、並びに一緒に弱く結合されているアグリゲート又は／及び一次粒子から成るアグロメレートを含む。
【００４７】
諸具体的態様によれば、シード添加粒子状物質の組成は変動し得、そして一次粒子の酸化鉄、水酸化アルミノケイ酸塩である水和アルミノケイ酸ナトリウム／カリウム／カルシウム、又は異なる鉱物の混合物を含み得る。たとえば、シード添加ナノヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）は、物質前駆体としてゲータイトＦｅＯ（ＯＨ）を用いて生成され得る。ゲータイトへのヘマタイトの転換は、好ましくは、１００℃より高い温度及び５バールより高い圧力にて遂行される。とりわけ、シード添加粒子状物質はアルミニウム含有セラミック物質であり得る。
【００４８】
水和アルミノケイ酸ナトリウム／カリウム／カルシウムに関して、一つの具体的態様は、シード添加アナルサイムを要求する。アナルサイムは、次の化学式ＮａＡｌＳｉ2Ｏ5（ＯＨ）2を有するゼオライトである。アナルサイムは時にはアナルサイトとして知られているけれども、アナルサイムが好まれる。しかしながら、アナルサイムの構造は、大きいイオン及び分子が滞留しそして実際には全体の骨格内で動き回るのを可能にする典型的なゼオライト開放状態を有する。該構造は、水及び大きいイオンが結晶構造の内外に移動するのを可能にする大きい開放路を含む。これらの路の大きさは分子又はイオンのサイズを制御し、そしてそれ故アナルサイムのようなゼオライトは化学篩として働き得る。ある組成において、ナトリウムの一部はカリウム及び／又はカルシウムにより置き換えられる。かくして、より一般的な式は、（Ｎａ，Ｋ，１／２Ｃａ）1ＡｌＳｉ2Ｏ5（ＯＨ）2である。
【００４９】
Ｎａクリノプチロライトは、単純化化学式ＮａＡｌＳｉ5Ｏ8（ＯＨ）8を有するゼオライトである。しかしながら、ナトリウムの一部は、カリウム及び／又はカルシウムにより置き換えられ得る。かくして、Ｎａクリノプチロライトのより一般的な化学式は、（Ｎａ，Ｋ，Ｃａ）2~3Ａｌ3（Ａｌ，Ｓｉ）2Ｓｉ13Ｏ36・１２Ｈ2Ｏである。或る熱水条件（ｌｏｇ（［Ｎａ+］／［Ｈ+］）＞９，ｌｏｇ（［Ｈ4ＳｉＯ4］）＞−４，ｐＨ＞９，温度＞１００℃及び高圧）にて、Ｎａクリノプチロライト、ギブサイト及び水酸化ナトリウムの混合物は溶解し、そして次の反応に従ってアナルサイムとして再沈殿する。すなわち、
２ＮａＡｌＳｉ5Ｏ8（ＯＨ）8＋３Ａｌ（ＯＨ）3＋３Ｎａ（ＯＨ）＋エネルギー
→５ＮａＡｌＳｉ2Ｏ5（ＯＨ）2＋９Ｈ2Ｏ
かくして、物質前駆体としてＮａクリノプチロライト、ギブサイト及び水酸化ナトリウム並びにシードとしてアナルサイム粒子を用いて、シード添加ナノアナルサイム粒子を生成させることが可能である。
【００５０】
物質前駆体としてＮａクリノプチロライト及びネフェリン並びにシードとしてアナルサイム粒子を用いて、シード添加ナノアナルサイム粒子を生成させることも可能であり得る。すなわち、
ＮａＡｌＳｉ5Ｏ8（ＯＨ）8＋３ＮａＡｌＳｉＯ4＋エネルギー
→４ＮａＡｌＳｉ2Ｏ5（ＯＨ）2
上記の反応において、単純化化学式ＮａＡｌＳｉＯ4がネフェリンについて用いられている。一般に、ネフェリンは、一般化学式（Ｎａ3/4Ｋ1/4）ＡｌＳｉＯ4を有する。
【００５１】
別の具体的態様において、粒子状物質は、シード添加ベーマイトと沈降シリカの混合物である。この方法は、ベーマイト及び沈降シリカの前駆体として容易に入手できるカオリナイトを用いる。酸性条件（ｐＨ＜４）、１２５〜１７５℃の範囲にあり得る温度及び高圧（Ｐ＞１０バール）にて、カオリナイトは溶解し、そしてベーマイト及びシリカとして再沈殿され得る。この溶解沈殿反応は、次の反応により要約される。すなわち、
Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4＋エネルギー→２ＡｌＯ（ＯＨ）＋２ＳｉＯ2＋Ｈ2Ｏ
無定形シリカシードの使用は、健康への有害要因を成す結晶質シリカの形成を回避する。
【００５２】
異なる一次粒子から成るナノ補強性充填剤の生成は、特にタイヤ工業にとって、充填剤の凝集傾向（より高い転がり抵抗及びより低いウェットグリップ性に通じ得る）を低減させるためである。
【００５３】
アルミナ質物質に関して、一つの具体的態様は、シード添加酸化水酸化アルミニウムとりわけベーマイトを要求する。別の具体的態様において、その生成物は、シード添加アルミナ、特にシード添加転移アルミナ（ガンマ、デルタ、シータアルミナ又はそれらの組合わせのような）である。該物質は、一般に、不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に相当する。例として、ａ＝０であるときアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に相当し、そしてａ＝１であるときベーマイトに相当する。この方法は、典型的には、シード添加熱水処理を通じて加工されるアルミナ質前駆体として、ギブサイト、バイヤライト又はボーキサイトのような形態の、ＡＴＨ（三水酸化アルミニウム）のような水酸化アルミニウムを用いる。本明細書において、用語「アルミナ質シード添加粒子状物質」又は「シード添加アルミナ質粒子状物質」は、このパラグラフにおいて上記に記載された物質を指す。
【００５４】
粒子状物質は、ゴム複合物中への組込み前において、完全に分散、部分的に凝集又は完全に凝集され得る粒子で構成された粒子状物質の塊であり得る。乾燥形態では、粒子状物質は粉末と記載され得る。粒子状物質は、望ましくは、高い解凝集速度αを有する。解凝集速度αは、６００ワット超音波プローブの１００％パワーにおける超音波解凝集試験により測定され得る。アルミニウムの酸化物又は水酸化物の粒子状物質及びシード添加アルミナ質粒子状物質の場合において、解凝集速度αは望ましくは５×１０-3μｍ-1／ｓより小さくなく、そしてしばしば６×１０-3μｍ-1／ｓより小さくない。解凝集速度の測定技法に関しての追加的詳細は、米国特許第６，６１０，２６１号明細書に見られ得る。この特性決定技法は、アグロメレートを分割するべき操作（特に、超音波の発生による）中のアグロメレートのサイズの漸進的変化を連続的に測定することに頼る。この技法は、一般に、充填剤を液体中に導入して均質な懸濁液を形成させ、この懸濁液を流れの形態で回路を循環させ（該回路は、該流れが通る時にアグロメレートを分割する破壊手段及び時間「ｔ」の一定間隔でこれらのアグロメレートのサイズ「ｄ」を測定するレーザー粒度計を含む）、そして時間ｔの関数としてサイズｄの漸進的変化を記録することを要求する。解凝集速度αは、解凝集の定常状態の帯域において、レーザー粒度計により記録された曲線の勾配１／ｄ（ｔ）＝ｆ（ｔ）により表される。
【００５５】
１０分の超音波処理後、アグロメレートサイズ分布が測定される。アグロメレートサイズ分布は、一般に、２つのピークを含む。第１ピークは超音波処理後に残存しているアグロメレートに相当し、第２ピークは更には解凝集され得ない一次粒子又は小さいアグリゲートに相当する。本発明によれば、１０分の超音波試験後に有意な第２ピークを示す粒子状物質が好ましい。第１ピークの下の面積ＡＲＥＡ−１及び第２ピークの下の面積ＡＲＥＡ−２を考えることとする。比率ＡＲＥＡ−２／ＡＲＥＡ−１は、好ましくは、１／４、１／２又は１より大であるべきである。
【００５６】
典型的には、シード添加アルミナ質粒子状物質のモルホロジーは、ゴム組成物における高性能充填剤としてのその使用を可能にするように制御される。一つの具体的態様によれば、最長次元対最長次元に垂直なその次に最長の次元の比率と定義される粒子状物質のアスペクト比は、一般に２：１より小さくなくそして好ましくは３：１、４：１又は６：１より小さくない。実際に、或る諸具体的態様は、８：１、１０：１より小さくないそしていくつかの場合において１４：１より小さくないような比較的細長い粒子を有する。特に針状粒子に関して、粒子は、更に、２番目に長い次元対３番目に長い次元の比率と定義される第２アスペクト比に関して特徴づけられ得る。第２アスペクト比は、一般に３：１より大きくなく、典型的には２：１又はそれどころか１．５：１より大きくなく、そしてしばしば約１：１である。第２アスペクト比は、一般に、最長次元に垂直な平面における粒子の断面の形状寸法を表現する。用語アスペクト比は本明細書において最長次元対その次に最長の次元の比率を指すために用いられるので、それは第１アスペクト比と称され得る、ということが留意される。
【００５７】
別の具体的態様によれば、粒子状物質は板状であり得、しかして小板状粒子は、一般に、針状粒子に関して上記に記載されたアスペクト比を有する細長い構造を有する。しかしながら、小板状粒子は一般に対向主面を有し、そしてこれらの対向主面は一般に平面であり且つ一般に互いに平行である。加えて、小板状粒子は、一般に約３：１より小さくない（たとえば約６：１より小さくない又はそれどころか１０：１より小さくないような）ところの、針状粒子のものより大きい第２アスペクト比を有すると特徴づけられ得る。典型的には、対向主面に垂直な最短次元すなわち端寸法は、一般に、５０ナノメートルより小さい（たとえば約２０ナノメートルより小さい又は約１０ナノメートルより小さいような）。シード添加アルミナ質粒子状物質のモルホロジーは、上記に既に論考されたように、粒子サイズ一層特には平均粒子サイズによって更に定められ得る。
【００５８】
本シード添加アルミナ質粒子状物質は微細な平均粒子サイズを有することが分かり、一方しばしば対抗する非シード添加系技術は一般にかかる微細な平均粒子サイズを与えることが不可能である。これに関して、しばしば文献において、報告された粒子サイズは、本明細書においてのような平均に関してではなく、むしろ粒子状物質のサンプルの物理的検査から得られた粒子サイズの公称範囲に関して示されている、ということが留意される。従って、先行技術のサンプルの平均粒子サイズは、先行技術における報告範囲内において、一般に期待ガウス粒子サイズ分布についての報告範囲の約算術中点にあるであろう。換言すると、非シード添加系技術は微細な粒子サイズを報告し得るけれども、かかる微細なサイズは一般に観測粒子サイズ分布の下限を指し、平均粒子サイズを指さない。
【００５９】
また、同様に、上記に報告されたアスペクト比は、一般に、粒子状物質のアスペクト比に関しての上限又は下限というよりむしろ、代表的サンプリングから取られた平均アスペクト比に相当する。しばしば文献において、報告された粒子アスペクト比は、本明細書においてのような平均に関してではなく、むしろ粒子状物質のサンプルの物理的検査から得られたアスペクト比の公称範囲に関して示されている。従って、先行技術のサンプルの平均アスペクト比は、先行技術における報告範囲内において、一般に期待ガウス粒子モルホロジー分布についての報告範囲の約算術中点にあるであろう。換言すると、非シード添加系技術はアスペクト比を報告し得るけれども、かかるデータは一般に観測アスペクト比分布の下限を指し、平均アスペクト比を指さない。
【００６０】
一つのアルミナ質シード添加物質の例に関して、加工は懸濁液における固体粒子状ベーマイト前駆体及びベーマイトシードの用意から始まり、そしてこの懸濁液（その代わりに、ゾル又はスラリー）を熱処理（熱水処理によるような）して、ベーマイト前駆体を粒子又は微結晶で形成されたベーマイト粒子状物質に転換させる。或る諸具体的態様は充填剤としての使用のためにこの形成されたままの熱水処理生成物を用いるけれども、他の諸具体的態様はアルミナ特に転移アルミナへの多形転移を果たすために熱処理を利用する。一つの側面によれば、粒子状物質（ベーマイト及び転移アルミナを含めて）は、上記に既に記載されたように、比較的細長いモルホロジーを有する。加えて、ベーマイトに関してのモルホロジー的特徴は、転移アルミナ粒子状物質に保存される。
【００６１】
用語「ベーマイト」は、一般に、典型的にはＡｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏでありそして１５％程度の水分を有する鉱物ベーマイト及び約１５％より高い（たとえば２０〜３８重量％のような）水分を有する擬ベーマイトを含めてアルミナ水和物を指すように本明細書において用いられる。ベーマイト（擬ベーマイトを含めて）は特定の且つ同定可能な結晶構造及び従って独特のＸ線回折パターンを有し、そしてそのようなものとして、ベーマイト粒子状物質の作製のために本明細書において用いられる普通の前駆体物質であるＡＴＨ（三水酸化アルミニウム）のような他の水和アルミナを含めて他のアルミナ質物質から区別される、ということが留意される。
【００６２】
シード添加アルミナ質粒子状物質が製造され得る方法の詳細については、典型的には、ギブサイト及びバイヤライトのようなボーキサイト鉱物を含むアルミナ質物質前駆体が、共通的に所有されている特許すなわち米国特許第４，７９７，１３９号明細書に一般的に記載されているような熱水処理に付される。一層特定的には、粒子状物質は、前駆体とシード（所望の結晶相及び組成を有するところの、ベーマイトシードのような）を一緒に懸濁状態にし、この懸濁液（その代わりに、ゾル又はスラリー）を熱処理に付してシード（この場合においてはベーマイト）の組成に原料を転換させることにより形成され得る。シードは、前駆体の結晶転換及び成長のための鋳型を与える。加熱は、一般に、高められた圧力が加工中発生されるような自生環境においてすなわちオートクレーブ中で行われる。懸濁液のｐＨは、一般に、７より小さいか又は８より大きい値から選択され、そしてベーマイトシード物質は約０．５ミクロンより微細な好ましくは１００ｎｍより小さいそして更に一層好ましくは１０ｎｍより小さい粒子サイズを有する。シードが凝集される場合、シード粒子サイズはシード一次粒子サイズを指す。一般に、シード粒子は、ベーマイト前駆体の約１重量％より多い、典型的には少なくとも２重量％より多い（たとえば２から４０重量％のように）一層典型的には５から１５重量％（Ａｌ2Ｏ3として計算して）の量にて存在する。前駆体物質は、典型的には、６０％から９８％好ましくは８５％から９５％の固形分パーセントにて装填される。加熱は、約１２０℃より高い（たとえば約１００℃より高いような）又はそれどころか約１２０℃より高い（たとえば約１３０℃より高いような）温度にて行われる。一つの具体的態様において、加工温度は、１５０℃より高い。通常、加工温度は、約３００℃未満（たとえば約２５０℃より低いような）である。加工は、一般に、オートクレーブ中で、約１×１０5ニュートン／ｍ2から約８．５×１０6ニュートン／ｍ2の範囲内のような高められた圧力にて行われる。一つの例において、圧力は自生的に発生され、典型的には約２×１０5ニュートン／ｍ2である。
【００６３】
ボーキサイトのような比較的不純な前駆体物質の場合において、一般に、ケイ素及びチタンの水酸化物のような不純物並びにボーキサイトを給するべき採掘過程から残存する他の残留不純物を洗い流すために、該物質は脱イオン水でのすすぎのように洗浄される。
【００６４】
粒子状アルミナ質物質は、１軸又は２軸に沿ってのベーマイトの優先的成長をもたらすことになるように、比較的低いシード添加レベル及び酸性ｐＨと組み合わされた長期熱水条件でもって作製され得る。一般に、ベーマイト粒子の更により長い及びより高いアスペクト比並びに／あるいはより大きい粒子を生成させるために、より長い熱水処理が用いられ得る。期間は、典型的には約１から２４時間好ましくは１から３時間の範囲にある。
【００６５】
熱処理及び結晶転換に続いて、望ましくは過度の凝集を防ぐために凍結乾燥、噴霧乾燥又は他の技法のような水の排除時のベーマイトの粒子の凝集を制限する方法を通じて、液体分が一般に除去される。或る状況では、水を除去するべき限外濾過加工又は熱処理が用いられ得る。その後、生じた塊は、必要ならば、たとえば１００メッシュまでのように粉砕され得る。本明細書に記載された粒子サイズは、一般に、或る諸具体的態様において残存し得るアグリゲートではなくむしろ、加工を通じて形成された単微結晶を表現する、ということが留意される。
【００６６】
所望モルホロジーを果たすために、いくつかの変数が、粒子状物質の加工中改変され得る。これらの変数は、とりわけ、重量比すなわち前駆体（すなわち、供給原料物質）対シードの比率、加工中用いられる酸又は塩基の特定のタイプ又は化学種（相対ｐＨレベルだけでなく）、及び系の温度（自生熱水環境における圧力に正比例する）を含む。
【００６７】
特に、重量比が改変される一方、その他の変数を一定に保持する場合、ベーマイト粒子物質を形成する粒子の形状及びサイズが改変される。たとえば、加工が２重量％硝酸溶液中で１８０℃にて２時間行われる場合、９０：１０のＡＴＨ：ベーマイトの比率（前駆体：シードの比率）は針状粒子を形成させる（ＡＴＨはベーマイト前駆体の化学種である）。対照的に、ＡＴＨ：ベーマイトシードの比率が８０：２０の値に低減される場合、粒子はより楕円状になる。なお更に、比率が６０：４０に更に低減される場合、粒子はほぼ球状になる。従って、最も典型的には、ベーマイト前駆体対ベーマイトシードの比率は、約６０：４０より小さくない（たとえば約７０：３０又は８０：２０より小さくないように）。しかしながら、所望される微細な粒子状モルホロジーを促進するべき適切なシード添加レベルを保証するために、ベーマイト前駆体対ベーマイトシードの重量比は一般に約９８：２より大きくない。前記のことに基づくと、重量比の増大は一般にアスペクト比を増大するのに対して、重量比の低減は一般にアスペクト比を低減する。
【００６８】
更に、酸又は塩基のタイプが改変される場合、その他の変数を一定に保持すると、粒子の形状（たとえばアスペクト比）及びサイズが影響される。たとえば、加工が２重量％硝酸溶液中で９０：１０のＡＴＨ：ベーマイトシードの比率でもって１８０℃にて２時間行われる場合、合成粒子は一般に針状である。対照的に、酸がＨＣｌでもって１重量％又はそれ以下の含有率にて置換される場合、合成粒子は一般にほぼ球状である。２重量％又はそれ以上のＨＣｌが利用される場合、合成粒子は一般に針状になる。１重量％ギ酸においては、合成粒子は小板状である。更に、１重量％ＫＯＨのような塩基性溶液の使用の場合は、合成粒子は小板状である。１重量％ＫＯＨと０．７重量％硝酸のような酸と塩基の混合物が利用される場合、合成粒子のモルホロジーは小板状である。留意すべきことは、酸及び塩基の上記の重量％値は、それぞれの固体の懸濁液又はスラリーの固形分のみを基準としており、すなわち該スラリーの総重量に対する総重量％に基づいていない。
【００６９】
適当な酸及び塩基は、硝酸のような鉱酸、ギ酸のような有機酸、塩酸のようなハロゲン酸、並びに硝酸アルミニウム及び硫酸マグネシウムのような酸性塩を含む。有効な塩基は、たとえば、アンモニアを含めてアミン、水酸化カリウムのようなアルカリ水酸化物、水酸化カルシウムのようなアルカリ性水酸化物、及び塩基性塩を含む。
【００７０】
なお更に、温度が改変される一方、他の変数を一定に保持する場合、典型的には、粒子サイズについて変化が現れる。たとえば、加工が２重量％硝酸溶液中で９０：１０のＡＴＨ：ベーマイトシードの比率にて１５０℃において２時間行われる場合、ＸＲＤ（Ｘ線回折特性決定）から結晶サイズが１１５オングストロームであると分かった。しかしながら、１６０℃においては、平均粒子サイズは１４３オングストロームであると分かった。従って、温度が増加されるにつれて粒子サイズもまた増大され、しかしてこれは粒子サイズと温度の間で正比例関係を表す。
【００７１】
本明細書に記載された諸具体的態様によれば、所望モルホロジーを粒子状物質に工学設計するために、比較的有力な且つ融通性のあるプロセス方法論が用いられ得る。特に意義があることに、諸具体的態様はシード添加加工を利用し、しかしてこれは制御された粒子サイズ分布だけでなく所望の微細な平均粒子サイズをもたらすことになり得る高度のプロセス制御と共に、コスト効率的な加工経路をもたらすことになる。（ｉ）重量比、酸及び塩基化学種並びに温度のようなプロセス方法論における重要な変数を同定しそして制御することと（ｉｉ）シード添加系技術との組合わせは特に意義があり、しかして所望の粒子状物質モルホロジーの反復性のある且つ制御可能な加工を与える。
【００７２】
上記に記されたように、形成されたままの熱水加工粒子状物質は或る諸具体的態様において補強性充填剤として用いられ得、一方他の諸具体的態様においては加工は転換形態の充填剤を形成させるために続行し得る。この場合において、熱水加工粒子状物質は、更に熱処理され得る供給原料物質を成す。熱水加工からのベーマイト粒子状物質の場合において、更なる熱処理は、転移アルミナへの転換を引き起こす。この場合に、ベーマイト供給原料物質は、転移相アルミナ又は転移相の組合わせへの転移を引き起こすのに十分な温度におけるカ焼により熱処理される。典型的には、カ焼又は熱処理は、約２５０℃より高いがしかし１１００℃より低い温度にて行われる。２５０℃より低い温度においては、転移アルミナの最低温度形態すなわちガンマアルミナへの転移は典型的には起こらない。１１００℃より高い温度においては、典型的には、前駆体はアルファ相に転移する（転移アルミナ粒子状物質を得るために、アルファ相は避けられるべきである）。或る諸具体的態様によれば、カ焼は、４００℃より高い（たとえば約４５０℃より低くないような）温度にて行われる。最大カ焼温度は１０５０又は１１００℃より低くあり得、しかしてこれらの上方温度は、通常、転移アルミナの最高温度形態であるシータ相アルミナの実質的割合をもたらすことになる。
【００７３】
実質的含有率のデルタアルミナを形成させるために、他の諸具体的態様は９５０℃より低い（たとえば７５０から９５０℃の範囲内のような）温度にてカ焼される。特定の諸具体的態様によれば、主要なガンマ相への転移を果たすために、カ焼は約８００℃より低い（たとえば約７７５℃又は７５０℃より低いような）温度にて行われる。
【００７４】
カ焼は、制御された気体及び圧力の環境を含めて様々な環境中で行われ得る。カ焼は一般に化学反応を果たすのではなく前駆体物質についての相変化を果たすために行われる故、また生じる物質は主として酸化物であるので、特殊化された気体及び圧力の環境は、最も所望される転移アルミナ最終生成物を除いて、実行される必要はない。
【００７５】
しかしながら、典型的には、バッチごとに反復性のある且つ信頼性のある転移を果たすために、カ焼は制御された期間行われる。この場合に、最も典型的には、衝撃カ焼は行われず、何故なら温度を制御しそして従って相分布を制御することが困難であるからである。従って、カ焼時間は、典型的には、約０．５分から６０分典型的には１分から１５分の範囲にある。
【００７６】
一般に、カ焼の結果として、粒子状物質は、主として（５０ｗｔ％より多い）転移アルミナである。一層典型的には、転移された粒子状物質は、少なくとも７０ｗｔ％典型的には少なくとも８０ｗｔ％（たとえば少なくとも９０ｗｔ％のような）の転移アルミナを含有すると分かった。転移アルミナ相の正確な組成は、転移相の混成物又は転移アルミナの本質的に単一の相（たとえば、少なくとも９５ｗｔ％、９８ｗｔ％、又はそれどころか１００ｗｔ％までの転移アルミナの単一相）のように、異なる具体的態様に従って変動し得る。
【００７７】
一つの特定の特徴によれば、ベーマイト供給原料物質のモルホロジーは、最終の形成されたままの転移アルミナに大部分維持される。従って、望ましいモルホロジー的特徴が前記の教示に従ってベーマイトに工学設計され得、そしてそれらの特徴は保存され得る。たとえば、諸具体的態様は供給原料物質の少なくとも比表面積を保持すると示され、そしていくつかの場合においては表面積を少なくとも８％、１０％、１２％、１４％又はそれ以上の量増加させると示された。
【００７８】
シード添加アルミナ質粒子状物質に関して、格別の意義がシード添加加工経路に帰せられ、何故ならシード添加粒子状物質を形成させるべきシード添加加工は前駆体の厳しく制御されたモルホロジー（最終生成物に大部分保存される）を可能にするのみならず、シード添加加工経路は最終生成物に望ましい物理的性質（慣用の非シード添加加工経路によって形成された粒子状物質より優る組成上、モルホロジー上及び結晶上の差異を含めて）を発現させると信じられるからである。
【００７９】
充填剤に加えて、本ゴム組成物は、１種又はそれ以上のカップリング剤を含む。典型的には、カップリング剤はエラストマーに対して反応性であるとろの少なくとも１個のゴム反応性の官能基を含み、また充填剤に対して反応性であるとろの少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含む。一般に、カップリング剤は、補強性充填剤とエラストマーの間の化学的及び／又は物理的連結を確立し得る。加えて、カップリング剤は、エラストマー内における充填剤の分散を容易にし得る。
【００８０】
一つの特定の具体的態様において、カップリング剤は、一般式Ｙ−Ｔ−Ｘ（ここで、Ｙは補強性充填剤と結合することが可能である官能基を表し、Ｘはエラストマーと結合することが可能である官能基を表し、そしてＴはＸとＹをつなぐ基を表す）を有するセグメントを含む。一つの例示的具体的態様において、カップリング剤は、一般式Ｙ−Ｔ−Ｘ−Ｒ（ここで、Ｒは官能性であるか又は官能性でない任意の基である）に一致し得る。別の例示的具体的態様において、カップリング剤は、一般式Ｙ1−Ｔ1−Ｘ−Ｔ2−Ｙ2（ここで、Ｔ1とＴ2は同じ基でも異なる基でもよく、そしてＹ1とＹ2は同じ基でも異なる基でもよい）に一致する。エラストマー又は充填剤と反応するための１個より多い官能基を備えたカップリング剤を形成させるのに有用な他の一般式は、（Ｙｉ−Ｔｉ）1≦i≦n−Ｘ、Ｙ−（Ｔｉ−Ｘｉ）1≦i≦n及び（Ｙｉ）1≦i≦n−Ｔ−（Ｘｊ）1≦j≦m（ここで、ｎ及びｍはゼロより大きい整数である）を含む。
【００８１】
一般に、Ｘ基は、エラストマーに対して反応性であるところのゴム反応性の官能基である。たとえば、Ｘ基は、硫黄の存在下で又は過酸化物のような触媒の助けで温度に付された場合エラストマーと反応し得る硫黄又は不飽和炭素−炭素結合を含み得る。一つの例示的具体的態様において、Ｘ基は、ポリスルフィドのような硫黄、キサンタネート基、チオカーボネート基、チオカルバメート基、チオアセテート基、メルカプトール基及びメルカプタンを含む。例示的ポリスルフィドは、ジスルフィド、トリスルフィド及びテトラスルフィド基を含む。チオカーボネートは、ジチオカーボネート及びトリチオカーボネート基を含む。チオカルバメート基はモノチオカルバメート及びジチオカルバメート基を含み、そしてチオアセテート基はチオアセテート及びジチオアセテート基を含む。別の例において、Ｘ基は、メルカプトールを含む。更なる例示的具体的態様において、Ｘ基は、アミンジスルフィドのようなアミンスルフィドを含む。
【００８２】
一つの特定の具体的態様において、式Ｙn−Ｔ−Ｘ（ここで、ｎはゼロより大きい整数である）に一致する薬剤のようにＸ基がカップリング剤の末端にある場合、Ｘ基は、とりわけメルカプタン又はビニル末端基（アクリレート及びメタクリレート官能基に見られるような）を含み得る。
【００８３】
一般に、Ｙ基は、充填剤に対して反応性であるところの充填剤反応性の官能基である。一つの例示的具体的態様において、Ｙ基は、リンを含む。たとえば、Ｙ基は、少なくとも１個のホスフェト又はピロホスフェト基を含み得る。リン系Ｙ基の例示的諸具体的態様は、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸モノエステル基、リン酸ジエステル基及びそれらの誘導体を含む。たとえば、Ｙ基は、ホスホン酸（ＯＨ）2Ｐ（Ｏ）−Ｒ、ホスフィン酸（ＯＨ）1Ｐ（Ｏ）−（Ｒｉ）1≦i≦2、リン酸モノエステル（ＯＨ）2Ｐ（Ｏ）−Ｏ−Ｒ及びリン酸ジエステル（ＯＨ）1Ｐ（Ｏ）−（Ｏ−Ｒｉ）1≦i≦2（ここで、（Ｏ）はＰ＝Ｏ二重結合を表す）の式に一致し得る。一つの例において、Ｙ基は、一価カチオンが水素の代わりに置換されているホスホン酸又はホスフィン酸であり得る。別の例において、Ｙ基は、エステルがアルキル基（メチル、エチル及びプロピル基のような）、アリール基で形成されそしてＯＨ基の水素の代わりに置換されているところのホスホン酸又はホスフィン酸のエステル誘導体を含み得る。更なる例において、Ｙ基は、ホスホン酸、及びトリアルキルシリル基又はトリアルキルアミノ基がＯＨ基の水素の代わりに置換されているホスホン酸の誘導体を含む。別の例示的具体的態様において、Ｙ基は、リン酸モノエステル及びリン酸ジエステルを含む。上記に記載されたように、ＯＨ基は、トリアルキルシリル、トリアルキルアミノ、又は一価カチオンにより置換されたアルキレートのように、エステル基で置き換えられ得る。
【００８４】
一つの例示的具体的態様において、Ｙ基は、上記に記載されたように、スルホン酸基及びその誘導体を含む。たとえば、Ｙ基は、硫黄系酸（ＯＨ）1Ｓ（Ｏ）3-z−Ｒ（ここで、（Ｏ）はＳ＝Ｏ二重結合を表し、そしてｚは１又は２に等しい）の式に一致し得る。別の例示的具体的態様において、Ｙ基は、チタン（チタネート基、又は酸素原子に結合された少なくとも１個のチタン原子を含む基のような）を含む。更なる例示的具体的態様において、Ｙ基は、ジルコニウム（ジルコネート、及び酸素原子に結合された少なくとも１個のジルコニウム原子を含む官能基のような）を含む。別の具体的態様において、Ｙ基は、アルミニウム（アルミネート、アルミノジルコネート及びアルミノシリケートのような）を含む。加えて、Ｙ基は、上記に記載されたようなチタネート、ジルコネート又はアルミネートの誘導体を含み得る。
【００８５】
カップリング剤がただ１つのタイプのＹの充填剤反応性の官能基を含有する場合、この特定のＹ基は、非シリル又はケイ素原子不含であり得る。しかしながら、カップリング剤が１つより多いタイプのＹの充填剤反応性の官能基を含むか又はそれが異なるＹ基を有するいくつかの異なる化合物から成る場合、Ｙ基の一部（９０％より少ない）はシランカップリング剤であることが可能である。特に、最終生成物中の充填剤に結合されているＹ基の一部（１０％より多い）は、シランカップリング剤でないべきである。これは、たとえばＮＭＲにより検査され得る。最終生成物中の充填剤に結合されたＹ基の有意部分（１０％より多い）は、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含むべきである。
【００８６】
Ｔ基は、一般に、Ｙ基をＸ基につなぐ。Ｔ基の例示的諸具体的態様は、メチル、エチル及びプロピル基のようなアルキル基、並びにアリール基を含む。
【００８７】
更なる諸具体的態様において、カップリング剤は、ホスホン酸、ホスフィン酸及びリン酸のポリスルフィド誘導体を含む。たとえば、カップリング剤は、ジスルフィド、トリスルフィド及びテトラスルフィドオルガノホスホン酸及びオルガノホスホネート（一価カチオンにより置換される）を含み得る。例示的諸具体的態様は、ビス−（ホスホン酸プロピル）テトラスルフィド、ビス−（ホスホン酸プロピル）ポリスルフィド、ビス−（ジエチルホスホネートプロピル）テトラスルフィド、ビス−（ジエチルホスホネートプロピル）ジスルフィド、ビス−（ジナトリウムホスホネートエチル）ジスルフィド及びジチオエステルホスホネート誘導体を含む。他の例示的カップリング剤は、トリアルキルシリルホスホネートアルキルポリスルフィド及びトリアルキルシリルホスホネートエステルスルフィドを含む。特定のカップリング剤の諸具体的態様は、式（ＥｔＯ）2Ｐ（Ｏ）−（ＣＨ2）3−Ｓ4−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＥｔＯ）2、（Ｍｅ3ＳｉＯ）2Ｐ（Ｏ）−（（ＣＨ2）3−Ｓ4−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＯＳｉＭｅ3）2、（ＨＯ）2Ｐ（Ｏ）−（ＣＨ2）3−Ｓ4−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）2、（ＥｔＯ）2Ｐ（Ｏ）−Ｏ（ＣＨ2）3−Ｓ4−（ＣＨ2）3Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＥｔＯ）2、（ＥｔＯ）2Ｐ（Ｏ）−（ＣＨ2）3−Ｓ2−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＥｔＯ）2、（Ｍｅ3ＳｉＯ）2Ｐ（Ｏ）−（（ＣＨ2）3−Ｓ2−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＯＳｉＭｅ3）2、（ＨＯ）2Ｐ（Ｏ）−（ＣＨ2）3−Ｓ2−（ＣＨ2）3−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）2及び（ＥｔＯ）2Ｐ（Ｏ）−Ｏ（ＣＨ2）3−Ｓ2−（ＣＨ2）3Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＥｔＯ）2（ここで、Ｅｔはエチル基を表し、Ｍｅはメチル基を表し、そしてＰ（Ｏ）は二重結合酸素を備えたリン原子を表す）を含む。更なる例示的具体的態様は、式Ｒ−Ｓ−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）2（ここで、Ｃ（Ｏ）は酸素に二重結合された炭素原子を表す）を有するカップリング剤を含む。
【００８８】
別の例示的具体的態様において、カップリング剤は、スルホン酸誘導体のポリスルフィドを含む。たとえば、カップリング剤は、ビス−（３−スルホン酸プロピル）ポリスルフィド及びその一価カチオン置換誘導体を含む。例示的諸具体的態様は、式（ＨＯ）Ｓ（Ｏ）2−（ＣＨ2）3−Ｓn−（ＣＨ2）3−Ｓ（Ｏ）2（ＯＨ）、（ＭＯ）Ｓ（Ｏ）2−（ＣＨ2）3−Ｓn−（ＣＨ2）3−Ｓ（Ｏ）2（ＯＭ）（ここで、ｎは１より大きい整数であり、そしてＭは一価カチオンを表す）により表される。
【００８９】
カップリング剤は、ただ１種の化合物又はいくつかの異なる化合物の混合物から成り得る。
【００９０】
カップリング剤は、ゴム組成物中に、充填剤の表面積に基づいて１０-7から１０-5モル／ｍ2（たとえば約２×１０-7から約５×１０-6モル／ｍ2のような）の量にて組み込まれ得る。カップリング剤がＹ官能基及びＸ官能基のような所与タイプの官能基を１個より多く含む場合、カップリング剤の量は、比較的低く（たとえば約２×１０-6モル／ｍ2のように）あり得る。一般に、充填剤粒子状生成物は約１０-7と１０-5モル／ｍ2の間（たとえば２×１０-7から５×１０-6モル／ｍ2のような）のＯＨ基の高い密度を有することが所望される。本明細書において、ｍ2はＣＴＡＢ表面積を表す。かくして、たとえば、補強性充填剤が１３０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積を有する場合、カップリング剤の量は、充填剤のグラム当たり１３０×１０-7と１３０×１０-5モルの間にあるべきである。カップリング剤が補強性充填剤に結合し得る多数の官能基Ｙを有する場合、カップリング剤の量は、好ましくは、２×１０-6モル／ｍ2より少なくあるべきである。
【００９１】
別の具体的態様において、カップリング剤は、一般式ＹＲmＺn（ここで、Ｙは補強性充填剤と結合することが可能な官能基を表し、ｎは１、２又は３に等しい整数であり、そしてｍは０、１又は２に等しい整数である（ｎとｍの和は１、２、３又は４に等しくあるべきである））を有する。基Ｚnは、ゴム又は塑性化合物と結合することが可能であるところの、Ｙに結合された官能基を表す。これらの基Ｚは、同じ又は異なり得る。基Ｒmは、Ｙに結合された非官能基を表す。これらの基Ｒは、同じ又は異なり得る。
【００９２】
本ゴム組成物は、エラストマー前駆体の各々、充填剤及びカップリング剤を処方の時に混合することにより形成され得る。その代わりに、ゴム組成物は、最初に充填剤とカップリング剤を混合することによってエラストマー反応性すなわちゴム反応性の充填剤を形成させそしてかかるエラストマー反応性の充填剤をエラストマー前駆体と混合することにより形成され得る。
【００９３】
例示的方法において、粒子状充填剤とカップリング剤は混合されて混合物を形成する。この粒子状充填剤は、たとえば、ナノ粒子状シード添加アルミナ質充填剤と、カップリング剤（たとえば、ジスルフィド基又は不飽和炭素−炭素結合を含む）とを含む。この混合物は、凝集を制限する乾燥方法を通じてのように乾燥されて、エラストマー反応性の充填剤を形成する。たとえば、該混合物は、凍結乾燥又は噴霧乾燥により乾燥される。カップリング剤が温度に感受性であるテトラスルフィド基のようなゴム官能基を含む場合、より低い温度における穏やかな乾燥方法が好ましい。
【００９４】
エラストマー反応性の充填剤はエラストマー前駆体に添加され、そしてこの前駆体はキュアされてゴム組成物を形成する。たとえば、エラストマー前駆体は、硫黄キュア又は過酸化物キュアされるように加硫され得る。カップリング剤における反応性官能基は、典型的には、エラストマー前駆体における部位に結合する。
【００９５】
別の具体的態様において、カップリング剤は、キュアリング前の混合過程中、未処理充填剤と一緒にゴム処方物に添加される。通常、混合過程は、慣用の密閉式混合機を用いて遂行される。諸成分は、加硫系を除いて一緒に添加される。この混合物を追加的な熱機械的処理に付す目的で、第２工程が加えられ得る。その場合には、第１混合工程の結果として生じたものは、外部混合機一般に開放式ロール機に取り上げられ、そして加硫系が添加される。
【００９６】
更なる具体的態様において、充填剤は最初に混合過程前にカップリング剤ＣＡ−１で処理され、そして次いで別のカップリング剤ＣＡ−２と共に混合過程中にゴム処方物に添加される。ＣＡ−１とＣＡ−２は、同じ又は異なり得る。
【００９７】
別の具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、
不純物を除いて一般式ＭxＡyＳｉzＯb（ＯＨ）a（Ｈ2Ｏ）c（Ｘ）d
〔ここで
・ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０、ａ≧０、ｂ≧０、（ａ＋ｂ）＞０、ｃ≧０、ｄ≧０であり、
・ＭはＮａ+、Ｋ+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｂａ++又はこれらのカチオンの混合物を含む群から選択され、
・ＡはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、遷移金属又はこれらの金属の混合物を含む群から選択され、
・ＸはＦ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＣＯ3-2、ＳＯ4-2、ＰＯ4-3、ＮＯ3-、他のアニオン又はこれらのアニオンの混合物を含む群から選択される〕
に相当する粒子、
【００９８】
並びにポリスルフィド官能基を有し且つホスホン酸、ホスフィン酸、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、スルホン酸及びそれらの誘導体から成る群から選択された少なくとも１個の官能基を有するカップリング剤
を含むゴム処方物に向けられる。
【００９９】
一つの特定の具体的態様において、本開示は、ゴム組成物であって、少なくとも約２５ｍ2／ｇのＢＥＴ比面積を有し且つ元素酸素とＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｍｇ、遷移金属又はこれらの元素の混合物を含む群から選択された少なくとも１種の元素とを含む組成を有するナノ粒子状充填剤を含むゴム組成物に向けられる。ゴム組成物はまた、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤を含む。ゴム反応性の官能基は、リン、硫黄、チタン、ジルコニウム又はアルミニウムから成る群から選択された１個又はそれ以上の原子を含む。
【０１００】
別の具体的態様において、本開示は、ゴム組成物あって、ナノ粒子状充填剤と、少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含むカップリング剤とを含むゴム組成物に向けられる。
【０１０１】
一つの具体的態様において、本開示は、ゴム組成物であって、粒子状充填剤と、少なくとも１個の硫黄又は１個の不飽和炭素−炭素結合を有する少なくとも１個のゴム反応性の官能基を有するカップリング剤とを含むゴム組成物に向けられる。
【０１０２】
別の例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、アルミニウムを含有する粒子と、ポリスルフィド官能基を有し且つホスホン酸、ホスフィン酸、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、スルホン酸及びそれらの誘導体から成る群から選択された少なくとも１個の官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０３】
更なる例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、シード添加アルミナ質酸化物−水酸化物粒子と、ポリスルフィド官能基を有し且つホスホン酸、ホスフィン酸、リン酸モノエステル及びジエステル、スルホン酸並びにそれらの誘導体から成る群から選択された少なくとも１個の官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０４】
更なる例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、アルミナ質粒子と、スルホン酸官能基を含むカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０５】
別の例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、ナノ粒子状シード添加アルミナ質物質と、リン系の充填剤反応性の官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０６】
更なる例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、アルミナ質粒子と、ホスホン酸官能基及びスルフィド官能基を含むカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０７】
別の例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、粒子と、チタネート官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０８】
更なる例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、粒子と、ジルコネート官能基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１０９】
別の例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物であって、粒子と、チタネート又はジルコネート基及びリン含有基を有するカップリング剤とを含むゴム処方物に向けられる。
【０１１０】
更なる例示的具体的態様において、本開示は、ゴム処方物を製造する方法に向けられる。該方法は、ナノ粒子状充填剤をカップリング剤と混合し、そしてこの混合物を乾燥してゴム反応性の充填剤を形成させることを含む。
【０１１１】
別の例示的具体的態様において、本開示は、ゴム組成物を形成させる方法に向けられる。該方法は、ジエン前駆体、ナノ粒子状充填剤及びカップリング剤を混合して混合物を形成させ、そしてこの混合物をキュアすることを含む。
【０１１２】
上記に記載されたゴム組成物の特定の諸具体的態様は、有利な特徴を与える。たとえば、ゴム組成物は、シード添加アルミナ質粒子状物質と、ホスホン酸のアルキルポリスルフィド誘導体及びスルホン酸のアルキルポリスルフィド誘導体のようなカップリング剤とを含み、低い転がり抵抗（より低いガス消費に通じる）を与える。かかるゴム組成物は、濡れた状態における粘着性を与え、そしてかくして安全性を備える。かかるゴム組成物はまた、実用寿命及び耐摩耗性を備える。
【０１１３】
特に、上記に記載されたゴム組成物の諸具体的態様は、改善耐摩耗性を示し得る。上記に記載されたゴム組成物の追加的諸具体的態様は、濡れた状態における表面への改善粘着性を示し得る。耐摩耗性及び粘着性についてのかかる改善は、高いアスペクト比のアルミナ質物質（高いアスペクト比のベーマイト粒子のような）と特別のカップリング剤とを含むエラストマーに帰せられ得る。
【０１１４】
本発明は特定の諸具体的態様に関して例示及び説明されてきたけれども、本発明の範囲から決して逸脱することなく様々な改変及び置換がなされ得るので、本発明は示された詳細に限定されるようには意図されていない。たとえば、追加的又は等価の代替物が与えられ得、また追加的又は等価の生成工程が用いられ得る。かくして、本明細書に開示された本発明の更なる改変物及び等価物が、常用的にすぎない実験を用いて当業者に想定され得、そしてかかる改変物及び等価物はすべて、添付の請求項により定められる本発明の範囲内にあると信じられる。
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月15日(2007.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋性エラストマー物質；
不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含むナノ粒子状充填剤であって、少なくとも２５ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、２：１より小さくない第１アスペクト比を有する、ナノ粒子状充填剤；及び
少なくとも１個のゴム反応性の官能基及び少なくとも１個の充填剤反応性の官能基を含む（しかも該少なくとも１個の充填剤反応性の官能基はリンを含む）カップリング剤；
を含む複合物質。
【請求項２】
第１アスペクト比が、３：１より小さくない、請求項１に記載の複合物質。
【請求項３】
前記ナノ粒子状充填剤が、３：１より小さくない第２アスペクト比を有する、請求項１または２に記載の複合物質。
【請求項４】
前記ナノ粒子状充填剤が、３：１より大きくない第２アスペクト比を有する、請求項１または２に記載の複合物質。
【請求項５】
前記ナノ粒子状充填剤が、５ナノメートルより小さくない平均粒子サイズを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項６】
前記ナノ粒子状充填剤が、１０００ナノメートルより大きくない平均粒子サイズを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項７】
前記ナノ粒子状充填剤が、少なくとも０．３５ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項８】
前記ナノ粒子状充填剤が、少なくとも１０-7モル／ｍ2の面積当たりのＯＨ官能基を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項９】
前記ナノ粒子状充填剤が、水和水及び不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦１、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１０】
前記ナノ粒子状充填剤が、転移アルミナを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１１】
前記ナノ粒子状充填剤が、アルミナ水和物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１２】
前記ナノ粒子状充填剤が、シード添加アルミナ質粒子状物質を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１３】
前記少なくとも１個のゴム反応性基が硫黄を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１４】
前記少なくとも１個のゴム反応性基がポリスルフィドを含む、請求項１３に記載の複合物質。
【請求項１５】
前記ポリスルフィドが少なくとも２個の硫黄原子を含む、請求項１４に記載の複合物質。
【請求項１６】
少なくとも１個の充填剤反応性の官能基が、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸モノエステル基、リン酸ジエステル基及びそれらの誘導体、並びにそれらの組合せから選択される少なくとも一つの官能基を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項１７】
前記誘導体がエステル基を含む、請求項１６に記載の複合物質。
【請求項１８】
前記エステル基が、メチル、エチル、アルキル、アリール、トリアルキルシリル又はトリアルキルアミンのエステルである、請求項１７に記載の複合物質。
【請求項１９】
前記誘導体が、一価のカチオン、メチル、エチル、アルキル、アリール、トリアルキルシリル又はトリアルキルアミンからなる群から選択される水素置換基を含む、請求項１６に記載の複合物質。
【請求項２０】
前記複合物質が、前記充填剤の表面積当たりで１０-7モル／ｍ2〜１０-5モル／ｍ2の量の前記カップリング剤を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の複合物質。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の複合物質を含むタイヤ。
【請求項２２】
ナノ粒子状充填剤と充填剤反応性官能基を有するカップリング剤とを混合する工程（この場合、前記充填剤官能性基はリンを含み、また前記ナノ粒子状充填剤は、不純物を除いて式Ａｌ（ＯＨ）aＯb（ここで、０≦ａ≦３、そしてｂ＝（３−ａ）／２である）に一致する酸化水酸化アルミニウム物質を含み、少なくとも２５ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、２：１より小さくない第１アスペクト比を有する。）；及び
それにより得られた混合物を乾燥してゴム反応性充填剤を形成する工程；
を含むゴム反応性充填剤の製造方法。
【請求項２３】
さらに、前記ゴム反応性充填剤をゴム前駆体と混合され、また前記ゴム前駆体をキュアする工程を含む、請求項２２に記載の製造方法。
【国際調査報告】
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