(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラック。
【請求項２】
前記Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇである請求項１に記載のカーボンブラック。
【請求項３】
前記Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇである請求項１に記載のカーボンブラック。
【請求項４】
前記一次粒度が１９nm又はそれ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項５】
Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下であるカーボンブラック。
【請求項６】
Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック。
【請求項７】
前記ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇである請求項６に記載のカーボンブラック。
【請求項８】
前記ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇである請求項７に記載のカーボンブラック。
【請求項９】
前記一次粒度が１９nm又はそれ以下である請求項６〜８のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項１０】
前記Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇである請求項６〜９のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項１１】
前記Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇである請求項６〜９のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項１２】
Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下であるカーボンブラック。
【請求項１３】
前記一次粒度が２０nmより大きく２５nm以下である請求項１２に記載のカーボンブラック。
【請求項１４】
前記Ｉ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇである請求項１２又は１３に記載のカーボンブラック。
【請求項１５】
Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック。
【請求項１６】
前記Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇである請求項１５に記載のカーボンブラック。
【請求項１７】
前記一次粒度が２０nmより大きく２５nm以下である請求項１５に記載のカーボンブラック。
【請求項１８】
前記ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである請求項１５に記載のカーボンブラック。
【請求項１９】
前記Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇである請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項２０】
前記一次粒度が２０nmより大きく２５nm以下である請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項２１】
前記ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである請求項１６に記載のカーボンブラック。
【請求項２２】
ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラックとの、ポリマー組成物。
【請求項２３】
ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラックとの、ポリマー組成物。
【請求項２４】
ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下であるカーボンブラックとの、ポリマー組成物。
【請求項２５】
ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラックとの、ポリマー組成物。
【請求項２６】
前記ポリマー組成物が、ポリマー１００重量部あたり０．５〜３００重量部のカーボンブラックを含む請求項２２〜２５のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項２７】
前記ポリマー組成物が、ポリマー１００重量部あたり０．５〜１００重量部のカーボンブラックを含む請求項２６に記載のポリマー組成物。
【請求項２８】
前記ポリマー組成物が、ポリマー１００重量部あたり０．５〜８０重量部のカーボンブラックを含む請求項２７に記載のポリマー組成物。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、種々の用途に適した、特に天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー及び／又はこれらのブレンドもしくは混合物によく適したある種の新しく、有用なカーボンブラックに関する。本発明は、カーボンブラックを含んだ新規で有用なポリマー組成物（天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー及び／又はこれらのブレンドもしくは混合物）にも関する。
背  景
カーボンブラックは、一般に、炉型反応器中で、炭化水素供給原料を熱い燃焼ガスで熱分解し、粒状カーボンブラックを含む燃焼生成物を生成させることにより、製造される。
カーボンブラックは、ポリマー組成物中の顔料、充填材及び／又は補強材として利用できる。ここで用いる「ポリマー」は天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー及び／又はこれらのブレンドもしくは混合物のことを言う。
カーボンブラックは、ポリマー組成物に導電性及び紫外線（ＵＶ）分解からの保護を与えるのにも利用され得る。例えば、カーボンブラックは、ポリマー組成物をＵＶ放射に暴露したときのポリマーの分解を最小にするために広く使用される。そのようなＵＶ放射は天然の太陽光の成分として現れる。ＵＶ劣化からの保護の度合は、小さな粒度（例えば２５nm以下）のカーボンブラックを使用することにより改善されることは、一般に認められている。一般に、粒度が２０nm以下の粒度のカーボンブラックを使用することにより追加の利益が得られると考えられている。
カーボンブラックは、種々の混合技術によりポリマー組成物中に添加される。ＵＶ保護に関する許容できるカーボンブラックにとって、一般にできるだけ低い粘度を与え、従ってカーボンブラック−ポリマー組成物の加工性を改善するカーボンブラックを利用するのが望ましい。そのような用途に使用されるカーボンブラックの他の望ましい態様は、実用的な限度において、カーボンブラック−ポリマー組成物中のカーボンブラックの相対的含量を最大にすることであろう。プラスチック組成物が湿分を吸収する傾向を最小にするために、できるだけ低いコンパウンド湿分吸収性（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｍｏｉｓｔｕｒｅ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）（ＣＭＡ）を有するカーボンブラックを利用するのが望ましい。このＣＭＡは、カーボンブラックが関係するポリマー中に配合された後、このカーボンブラックの湿分吸収能力の指標となるものである。
従って、カーボンブラックが添加されるポリマー組成物に改善された粘度又は加工特性を与える新規なカーボンブラックを製造することは有用であろう。
また、カーボンブラックが添加されるポリマー組成物に低い配合物湿分吸収特性を与える新規なカーボンブラックを製造するのも有用であろう。
更に、改善された粘度及び／又は加工特性、並びに低い配合物湿分吸収性を有する新規なポリマー組成物を得ることは有用であろう。
本発明のカーボンブラック及びポリマー組成物によって、種々の利点が実現される。
発明の要約
本発明は、ヨウ素吸着量（Ｉ2Ｎo.）が５０〜１１２mg／ｇで、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ３８４９−８９の方法に従って測定した一次粒子粒度（以下、「一次粒度」という）が２５nm又はそれ以下であることで特徴付けられ得る新規な種類のカーボンブラックを提供する。本発明のある種のものは、更に、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ３４９３−８６の方法に従って測定して、ＣＤＢＰ（圧潰カーボンブラックのジブチル吸収値）が、カーボンブラック１００ｇあたり１０２cm3（ｃｃ／１００ｇ）又はそれ以下のＤＢＰであることで特徴付けられる。
特に、本発明は、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下である新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇであり及び／又は一次粒度が１９nm又はそれ以下である。より好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇであり及び／又は一次粒度が１９nm又はそれ以下である。
本発明は、Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下である新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックは一次粒度が１９nm又はそれ以下である。
本発明は、更に、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで；一次粒度が２０nm又はそれ以下であり；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下である新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックはＩ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで；一次粒度が１９nm又はそれ以下であり；及び／又はＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇである。より好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで；一次粒度が１９nm又はそれ以下であり；及び／又はＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇである。
更に、本発明は、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下である新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックはＩ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇで、及び／又は一次粒度が２０nmを超え２５nm以下である。
本発明は、更に、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで；一次粒度が２５nm又はそれ以下であり；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下である新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックはＩ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇで；一次粒度が２０nmを超え２５nm以下であり；及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。より好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇで；一次粒度が２０nmを超え２５nm以下であり；及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。
更に、本発明は本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物を提供する。ここで、「ポリマー」とは、広い意味で用いられ、全ての天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー及び／又はこれらのブレンド又は混合物を指す。
本発明のカーボンブラックは当技術分野で知られているどんな方法であれ、製造され得る。好ましくは、本発明のカーボンブラックは第１（燃焼）ゾーン、遷移ゾーン、及び反応ゾーンを有する炉型カーボンブラック反応器中で製造される。この場合、カーボンブラック生成供給原料は熱い燃焼ガス流中に注入され；得られた熱い燃焼ガス及び供給原料の混合物は反応ゾーン中に入り；そしてカーボンブラック生成供給原料の熱分解は、本発明のカーボンブラックが形成されたとき、この混合物を急冷することにより停止され、この場合、一次燃焼レベル（ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）が３００％より大きく、好ましくは少なくとも５５０％であり、より好ましくは６５０〜１２００％が利用される。好ましくは、本発明のカーボンブラックを製造するプロセスの燃焼レベル（ｏｖｅｒａｌｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）は、少なくとも２２％、好ましくは２２％〜３５％、より好ましくは２５％〜２８％である。本発明のカーボンブラック生成プロセスにおけるカーボンブラック形成反応に対する滞留時間は、０．５５〜９．９秒であることが好ましく、より好ましくは１．０６秒〜８．０１秒である。本発明の新規なカーボンブラックを調製するプロセスを、以下に詳細に説明する。
本発明のポリマー組成物は、天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー、及びこれらのブレンド又は混合物を含む。本発明のポリマー組成物中で利用されるカーボンブラックの量は、このポリマー組成物の意図された最終用途に望まれる結果を実現するに有効などんな量をも含み、そのような量は一般的なものであり、当業者に周知である。一般に、カーボンブラック製品の量は、ポリマー１００重量部あたり０．５〜３００重量部が使用できる。しかしながら、ポリマー１００重量部あたり０．５〜１００重量部で変化する量のカーボンブラックを使用するのが好ましく、特に好ましいのは、ポリマー１００重量部あたり０．５〜８０重量部のカーボンブラックを使用することである。
本発明で使用するに適したポリマーの内には、天然ゴム、合成ゴム、例えばポリイソプレン及びポリブタジエン、並びにそれらの誘導体、例えば塩素化ゴム、約１０〜約７０ｗｔ％のスチレンと約９０〜約３０ｗｔ％のブタジエンのコポリマー、例えば１９部のスチレン及び８１部のブタジエンのコポリマー、３０部のスチレン及び７０部のブタジエンのコポリマー、４３部のスチレン及び５７部のブタジエンのコポリマー及び５０部のスチレン及び５０部のブタジエンのコポリマー；共役ジエンのポリマー及びコポリマー、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン等、並びにそのような共役ジエンと、それと共重合性のエチレン性基含有モノマー、例えばスチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、アクリロニトリル、２−ビニル−ピリジン、５−メチル−２−ビニルピリジン、５−エチル−２−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン、アルキル置換アクリレート、ビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、メチルビニルエーテル、アルファメチレンカルボン酸、及びそれらのエステル並びにアミン、例えばアクリル酸及びジアルキルアクリル酸アミドがある。更にここで使用するのに適当なのは、エチレン及び他の高アルファオレフィン、例えばプロピレン、ブテン−１及びペンテン−１があり、特に好ましいのはエチレン−プロピレンコポリマーでエチレン含量が２０〜９０ｗｔ％のもの、また、第３モノマー、例えばジクロロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン又はメチレンノルボルネンを更に含むエチレン−プロピレンポリマーである。好ましくは、前記エチレン含有ポリマーは、エチレン−プロピレンコポリマー又はエチレン−プロピレンターポリマーを含む。より好ましくは、前記エチレン含有ポリマーは、エチレンプロピレンジエンモノマーを含む（ＥＰＤＭ）。また好ましいのは、０．５〜９８ｗｔ％のエチレンモノマーを含むエチレン含有ポリマーである。
更に好ましいポリマー組成物は、ポリオレフィン、例えばポリプロピレン及びポリエチレンである。
適当なポリマーにはまた次のものがある：
ａ）プロピレンホモポリマー、エチレンホモポリマー、並びにエチレンのコポリマー及びグラフトポリマー（ここに、コモノマーは、ブテン、ヘキセン、プロペン、オクテン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のＣ1〜Ｃ8アルキルエステル、メタクリル酸のＣ1〜Ｃ8アルキルエステル、無水マレイン酸、マレイン酸無水物の半エステル及び一酸化炭素である）；
ｂ）天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ランダムもしくはブロックのスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリクロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン、エチレン−プロピレンコポリマー及びターポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）；
ｃ）スチレン−ブタジエン−スチレン線状及び放射状ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）及びスチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）を含むスチレンのホモポリマー及びコポリマー；
ｄ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート、ポリアミン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アセタールを含む熱可塑性樹脂；並びに
ｅ）ポリウレタン、エポキシ及びポリエステルを含む熱硬化性樹脂。
本発明のカーボンブラックの利点は、このカーボンブラックが、これを添加したポリマー組成物に低粘度を与えることである。
本発明のカーボンブラックの他の利点は、このカーボンブラックが、これを添加したポリマー組成物に低いＣＭＡ（コンパウンド湿分吸収性）を与えることである。
本発明のカーボンブラックの更なる利点は、このカーボンブラックが、ポリマー組成物中に高いカーボンブラック配合量で添加できることである。
本発明のポリマー組成物の利点は、このポリマー組成物は粘度が低いことである。
本発明のポリマー組成物の他の利点は、このポリマー組成物はＣＭＡ（コンパウンド湿分吸収性）が低いことである。
本発明の他の利点は、このポリマー組成物が高い配合量のカーボンブラックを含み得ることである。
本発明の他の利点は、本発明のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のカーボンブラックを製造するのに利用できる炉型カーボンブラック反応器の１つの型の一部の断面図である。
図２は、本発明のカーボンブラックを製造するのに利用できる炉型カーボンブラック反応器の他の型の一部の断面図である。
図３は、カーボンブラックサンプルの凝集体の重量分率対与えられたサンプルにおけるストークス直径の、見本のヒストグラムである。
図４は、本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物のメルトフローインデックスに対するカーボンブラック配合の効果を、ここに例に示す対照のカーボンブラックを含むポリマー組成物についての比較データと共に示すグラフである。
図５は、本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物の、剪断速度１００ｓ-1での見かけ粘度に対するカーボンブラック配合の効果を、ここに例に示す対照のカーボンブラックを含むポリマー組成物についての比較データと共に示すグラフである。
発明の詳細な説明
本発明は、カーボンブラック及びこのカーボンブラックを含むポリマー組成物を提供する。
１つの態様において、本発明は、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇ、好ましくは７３〜９４mg／ｇ、より好ましくは８５〜９３mg／ｇ；そして一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下のカーボンブラックを提供する。より詳細には、これらのカーボンブラックは次のものを含む：
１ａ）Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
２ａ）Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
３ａ）Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
４ａ）Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
５ａ）Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
６ａ）Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下であるカーボンブラック。
他の態様において、本発明は、Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇ；そして一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下のカーボンブラックを提供する。より詳細には、これらのカーボンブラックは次のものを含む：
１ｂ）Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
２ｂ）Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下であるカーボンブラック。
更に他の態様において、本発明は、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ、好ましくは７３〜１０４mg／ｇ、より好ましくは７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下、好ましくは７０〜１００ｃｃ／１００ｇ、より好ましくは８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックを提供する。より詳細には、これらのカーボンブラックは次のものを含む：
１ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
２ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜ｌ１２mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
３ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
４ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜ｌ１２mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
５ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
６ｃ）Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
７ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
８ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
９ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１０ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
１１ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１２ｃ）Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１３ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
１４ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１５ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が２０nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１６ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
１７ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１８ｃ）Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇ；一次粒度が１９nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック。
更に他の態様において、本発明は、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下の新規なカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.５５〜６５mg／ｇ及び／又は一次粒度２０nmより大２５nm以下を持つ。より詳細には、これらのカーボンブラックは次のものを含む：
１ｄ）Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
２ｄ）Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下であるカーボンブラック；
３ｄ）Ｉ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下であるカーボンブラック；
４ｄ）Ｉ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下であるカーボンブラック。
更に他の態様において、本発明は、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックを提供する。好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.５５〜８０mg／ｇ；一次粒度２０nmより大で２５nm以下；及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。より好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.６０〜７８mg／ｇ；一次粒度２０nmより大で２５nm以下；及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。より詳細には、これらのカーボンブラックは次のものを含む：
１ｅ）Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
２ｅ）Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
３ｅ）Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
４ｅ）Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
５ｅ）Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
６ｅ）Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇ；一次粒度が２５nm又はそれ以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
７ｅ）Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
８ｅ）Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
９ｅ）Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下であるカーボンブラック；
１０ｅ）Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１１ｅ）Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック；
１２ｅ）Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇ；一次粒度が２０nmより大で２５nm以下；そしてＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇであるカーボンブラック。
本発明のカーボンブラックは、どんな方法でも製造できるが、好ましくは、下記の方法で製造される。しかしながら、本発明のカーボンブラックを製造する方法を１つのタイプのカーボンブラック炉型反応器を参照して以下に記載するが、この方法は他のタイプのカーボンブラック反応器で実施できる。
特に、本発明のカーボンブラックは、モジュール式の、「段階的」とも呼ばれる炉型カーボンブラック反応器中で製造されうる。本発明のカーボンブラックの製造にに利用できる典型的なモジュール式のカーボンブラック反応器の断面を図１に描いている。典型的なモジュール式炉型カーボンブラック反応器の他の詳細は、例えば米国特許Ｎo.３９２２３３５に含まれる記載に見いだされる。この文献の開示内容を引用によりこの明細書に含める。
図１を参照して、本発明のカーボンブラックは、直径の収束するゾーン１１を持つ燃焼ゾーン１０、遷移ゾーン１２、及び反応ゾーン１８を有する炉型カーボンブラック反応器２中で製造され得る。遷移ゾーン１２に最も近い反応ゾーン１８の端部は、直径の小さな１つ又は複数のゾーン１７Ａ又は１７Ｂを持つ。燃焼ゾーン１０の直径は、直径の収束ゾーン１１が始まる地点まで、Ｄ−１で示し、ゾーン１２の直径をＤ−２で示し、ゾーン１７Ａの直径をＤ−３Ａで示し、ゾーン１７Ｂの直径をＤ−３Ｂで示し、そしてゾーン１８の長さをＤ−４で示す。燃焼ゾーン１０の長さは、長さの収束ゾーン１１が始まる地点まで、Ｌ−１で示し、直径の収束するゾーン１１の長さをＬ−２で示し、遷移ゾーン１２の長さをＬ−３で示し、直径の小さくなったゾーン１７Ａの長さをＬ−４Ａで示し、そして直径の小さくなったゾーン１７Ｂの長さをＬ−４Ｂで示す。
本発明のカーボンブラックを製造するために、液状又はガス状の燃料を適当な酸化剤、例えば空気、酸素、空気と酸素の混合物等と反応させることによって、熱い燃焼ガスを燃焼ゾーン１０中で発生させる。燃焼ゾーン１０中で酸化剤流と反応して前記熱い燃焼ガスを発生させるに適した燃料の内には、容易に燃焼しうるガス、蒸気又は液体流、例えば天然ガス、水素、一酸化炭素、メタン、アセチレン、アルコール、又は灯油がある。しかしながら、一般に、高い含量の炭素含有成分を有する燃料、特に、炭化水素を使用するのが好ましい。本発明のカーボンブラックを製造するために利用される空気対天然ガスの比は、少なくとも３０：１、好ましくは４５：１〜１００：１である。熱い燃焼ガスの発生を促進するために、酸化剤流は予備加熱される。
本発明のカーボンブラックを製造するために、カーボンブラック製造プロセスの一次燃焼レベルは３００％より大で、好ましくは少なくとも５５０％である。より好ましくは、本発明のカーボンブラックを製造するために、カーボンブラック製造プロセスの一次燃焼レベルは、６５０〜１２００％である。
ここで言う、一次燃焼レベルとは、第１段階の炭化水素の二酸化炭素及び水への完全燃焼に必要な酸化剤の理論量に対する多段プロセスの第１段に使用される空気のような酸化剤の量を表す。便宜上一次燃焼レベルは、％で表す。
第１段炭化水素の二酸化炭素及び水への完全燃焼に必要な酸化剤の理論量は、ここでは「空気対燃焼ガス比」と言い、理論酸化剤と第１段炭化水素の体積比として表される。酸化剤及び第１段炭化水素の量は、どんな便利で一致した単位の組み合わせで記述してもよい。
一次燃焼レベルは、次の式で決定することができる：
0004105229.tif 000002
ここに、
「測定された空気速度」＝反応器の燃焼ゾーン中に導入された空気の温度及び圧力の標準状態で測定した体積速度；
「測定されたガス速度」＝反応器の燃焼ゾーン中に導入されたガスの温度及び圧力の標準状態で測定した体積速度
であり、「測定された空気速度」、「測定されたガス速度」及び「空気対燃焼ガス比」は、互いに一致した単位の組み合わせである。ここで用いている「温度及び圧力の標準状態」は、空気及びガスを記述するときは、温度２７３ケルビン（Ｋ）及び圧力１０１．３キロパスカル（ｋＰａ）のことを言い、「温度及び圧力の標準状態」は、油又は供給原料を記述するときは、温度２７３Ｋ及び圧力１０１．３ｋＰａのことを言う。
熱い燃焼ガス流は、ゾーン１０及び１１からゾーン１２、１７Ａ、１７Ｂへ、次いで１８へ流れる。熱い燃焼ガスの流れの方向は、図１において矢印で示されている。カーボンブラック生成供給原料３０は、ゾーン１２中に位置する点３２で導入される。供給原料は、端部３４をを持った挿入管１５を通して、又は好ましくはゾーン１２の点１２の壁中に位置する複数の開口部を通して放射状に内側に導入されてよい。ここで、反応条件下に容易に蒸発し、カーボンブラック生成性炭化水素供給原料として使用するに適したものは、不飽和炭化水素、例えばアセチレン；オレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン；芳香族化合物、例えばベンゼン、トルエン及びキシレン；ある種の飽和炭化水素；並びに蒸発された炭化水素、例えば灯油、ナフタレン、テルペン、エチレンタール、芳香族環状原料等である。
点３２から下流へ反応ゾーン中の直径の小さくなったゾーン１７Ａの開始点までの距離をＦ−１で示す。ここに記載した例の内の幾つかにおいては、カーボンブラック生成供給原料３０は、点３２でゾーン１２の壁中に配置された複数の開口部を通して放射状に内部に注入され、生じたジェットは熱い燃焼ガス流の内部領域中に進入して、迅速に分解し、この供給原料を本発明の新規なカーボンブラックに転化した。
ここに記載された例の他のものにおいては、カーボンブラック生成供給原料３０は、挿入管１５の端部３４の複数の開口部を通って実質的に軸方向の下流へむかって外側へ注入され、生じたジェットは熱い燃焼ガス流の外部領域中に進入して、迅速に分解し、この供給原料をカーボンブラックに転化した。挿入管１５の端からゾーン１７Ａの開始点までの距離をＦ−２で示す。
本発明のカーボンブラックを製造するためには、カーボンブラック製造プロセスの全燃焼レベルは、好ましくは少なくとも２２％であり、より好ましくは２２〜３５％であり、一層好ましくは２５〜２８％である。
ここで言い、当業者に知られている全燃焼レベルとは、このカーボン形成プロセスにおいて使用される炭化水素の全量を完全燃焼させて二酸化炭素及び水を形成するに必要な酸化剤の量に対するこのカーボン形成プロセスで使用される空気等の酸化剤の全量を表す。全燃焼レベルは通常％で表される。
便宜上、カーボンブラック生成供給原料を完全に燃焼して二酸化炭素と水にするに必要な酸化剤の量を、空気対燃焼油比と呼び、理論的な酸化剤及びカーボンブラック生成性供給原料の体積比として表す。酸化剤とカーボンブラック生成性供給原料の量は、どんな便利なそして一致した単位で記述してもよい。
全燃焼レベルは、次の式で決定される：
0004105229.tif 000003
ここで、
「測定された空気速度」＝反応器の燃焼ゾーン中へ導入された空気の温度及び圧力の標準状態で測定した体積速度
「測定されたガス速度」＝反応器の燃焼ゾーン中へ導入されたガスの温度及び圧力の標準状態で測定した体積速度
「測定された油速度」＝反応器中に導入された油の温度及び圧力の標準状態で測定した体積速度
であり、「測定された空気速度」、「測定されたガス速度」、「測定された油速度」、「空気対燃焼ガス比」及び「空気対燃焼油比」は、相互に一致した単位の組み合わせである。
カーボンブラック生成性供給原料及び熱い燃焼ガスの混合物は、下流へ流れてゾーン１２、１７Ａ、１７Ｂへ、そしてゾーン１８へ行く。点４２に位置し、急冷流体５０（ここに記載した例においては水であった）を注入するクエンチ４０は、本発明の新規なカーボンブラックが形成されるとき、カーボンブラック形成性供給原料の熱分解を止めるのに利用される。点４２は、熱分解を止めるための急冷の位置を選択するための当技術分野で知られたどんな方法であれその方法で決定してよい。
熱分解を止めるために利用される急冷の位置を決定するための１つの方法は、本発明の新規なカーボンブラックについて許容できるトルエン抽出レベルが得られる点を決定することによる。トルエン抽出レベルは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ１６１８−８３「カーボンブラック抽出性物のトルエン変色（Ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ  ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｓ  Ｔｏｌｕｅｎｅ  Ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ）」を用いて測定できる。
本発明のカーボンブラックを製造する方法の好ましい具体例において、急冷の位置は、反応器中でのカーボンブラック形成反応について得られる名目滞留時間が０．５５秒〜９．９秒、好ましくは１．０６秒〜８．０１秒であることを確保するように決定される。この反応器中の名目滞留時間は、酸化剤がこの段階付けられた反応器の全ての段階で生じる全てのプロセスによって変化することなく、また、この酸化剤の流速が温度と圧力の標準状態で定義されるとして、この酸化剤がこの反応器を、カーボンブラック形成性供給原料の注入点から急冷の点まで通過するに名目的に必要とされる時間として定義される。
熱い燃焼ガスとカーボンブラック生成性供給原料の混合物が急冷された後、この急冷されたガスは下流へ流れ、いずれかの従来の冷却手段及び分離手段の中に入り、ここでカーボンブラックは回収される。ガス流からのカーボンブラックの分離は、沈殿器、サイクロン分離機又はバグフィルターのような従来の手段で容易に達成できる。この分離の後に、例えば湿潤ペレタイザーを用いてペレット化してもよい。
図２は、本発明のカーボンブラックを製造するために使用してよく、ここに述べる例に記載されたカーボンブラックのある種のものを製造するために利用された他の形状のカーボンブラック反応器の断面図である。図２に示された反応器は、図１に示された反応器と実質的に同じものであり、図２に利用された参照番号は、図１に使用したのと同様であるが、以下の例外がある。
図２に示された反応器において、反応ゾーンは更にゾーン１８Ａ、１８Ｂ及び１８Ｃを含む。ゾーン１８Ａはゾーン１７Ｂに隣接して位置する。ゾーン１８Ｂはゾーン１８Ａに隣接し、図２に示すように角度Ωの角度を付けられている。ゾーン１８Ｃはゾーン１８Ｂに隣接して位置する。ゾーン１８Ａの直径は、Ｄ−４Ａと示されており、ゾーン１８Ｂの直径は、Ｄ−４Ｂと示されており、そしてゾーン１８Ｃの直径は、Ｄ−４Ｃと示されている。ゾーン１８Ａの長さはＬ−５Ａと示されており、水平方向に平行な方向におけるゾーン１８Ｂの各セクションの長さは、図２に示されるように、Ｌ−５Ｂ又はＬ−５Ｃである。
本発明のポリマー組成物は、ポリマー及び本発明のカーボンブラックを含む。
即ち、１つの態様において、本発明はポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇ、好ましくは７３〜９４mg／ｇ、より好ましくは８５〜９３mg／ｇであり；一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物を提供する。より詳細には、これらのポリマー組成物は次のものを含む：
１ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物；
２ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物；
３ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物；
４ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜９５mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物；
５ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜９４mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物；及び
６ａ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が８５〜９３mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
他の態様において、本発明はポリマーと、Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇであり；一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物を提供する。より詳細には、これらのポリマー組成物は次のものを含む：
１ｂ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
２ｂ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が１００〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
更に他の態様において、本発明はポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇ、好ましくは７３〜１０４mg／ｇ、より好ましくは７５〜９９mg／ｇであり；一次粒度が２０nm又はそれ以下、好ましくは１９nm又はそれ以下であり；そしてＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下、好ましくは７０〜１００ｃｃ／１００ｇ、より好ましくは８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物を提供する。より詳細には、これらのポリマー組成物は次のものを含む：
１ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
２ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
３ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
４ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
５ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
６ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６５〜１１２mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
７ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
８ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
９ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１０ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１１ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１２ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７３〜１０４mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１３ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１４ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１５ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が２０nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１６ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが１０２ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１７ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが７０〜１００ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１８ｃ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が７５〜９９mg／ｇで、一次粒度が１９nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが８０〜９５ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
更に他の態様において、本発明はポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇであり；一次粒度が２５nm又はそれ以下であるカーボンブラックとを含む新規なポリマー組成物を提供する。好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.５５〜６５mg／ｇ及び／又は一次粒度２０nmより大で２５nm以下である。より詳細には、これらのポリマー組成物は次のものを含む：
１ｄ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
２ｄ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜７０mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
３ｄ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
４ｄ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜６５mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
更に他の態様において、本発明はポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇであり；一次粒度が２５nm又はそれ以下であり；そしてＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含む新規なポリマー組成物を提供する。好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇ、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下、及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。より好ましくは、このカーボンブラックは、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇ、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下、及び／又はＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇである。より詳細には、これらのポリマー組成物は次のものを含む：
１ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
２ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
３ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
４ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
５ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
６ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇで、一次粒度が２５nm又はそれ以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
７ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
８ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
９ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが９６ｃｃ／１００ｇ又はそれ以下のカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１０ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５０〜８５mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１１ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が５５〜８０mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
１２ｅ）ポリマーと、Ｉ2Ｎo.が６０〜７８mg／ｇで、一次粒度が２０nmより大で２５nm以下で、ＣＤＢＰが５０〜９６ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックとを含むポリマー組成物。
本発明のポリマー組成物中に、意図された最終用途を達成するために有効などんな量のカーボンブラックを使用してもよいが、一般に、ポリマー１００重量部あたり約０．５〜約３００重量部の範囲の量のカーボンブラックを使用することができる。しかしながら、ポリマー１００重量部あたり約０．５〜約１００重量部で変化する量のカーボンブラックを使用することが好ましく、特に好ましいのはポリマー１００重量部あたり約０．５〜約８０重量部のカーボンブラックを使用することである。
このポリマー組成物は、他の従来の添加剤、例えば硬化剤、加工助剤、炭化水素油、促進剤、コエージェント（ｃｏａｇｅｎｔｓ）、酸化防止剤等を含んでもよい。
ここで使用する「ポリマー」は、天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、プラストマー及び／又はこれらのブレンド又は混合物を含む。本発明のポリマー組成物に使用するのに特に適当なポリマーの例は、上に述べた目録中に含まれる。
本発明のポリマー組成物は、ポリマーと粒状成分を組み合わせるための当技術分野で知られたどんな方法で作ってもよい。
以下の試験方法は、本発明のカーボンブラックの分析的性質、及び本発明のカーボンブラックを含有するポリマー組成物の性質の測定及び評価に使用された。
カーボンブラックのＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチルアンモニウム吸収面積）は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ３７６５−８５に従って測定した。
Ｉ2Ｎo.は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ１５１０に従って測定した。
カーボンブラックの着色価（「着色」）は、ＡＳＴＭ  Ｄ３２６５に述べられた方法に従って測定した。
カーボンブラックペレットのＤＢＰ（ジブチルフタレート吸収価）は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２４１４に従って測定した。
カーボンブラックのペレットのＣＤＢＰ（圧潰されたジブチルフタレート吸収価）は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４９３−８６に述べられた方法に従って測定した。
カーボンブラックのトルエン抽出量は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ１６１８に従って、Ｍｉｌｔｏｎ  Ｒｏｙ，Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋの製造したＭｉｌｔｏｎ  Ｒｏｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃ  ２０分光光度計を用いて測定した。
カーボンブラックの粒度は、ＡＳＴＭ  Ｄ３８４９−８９に述べられた方法に従って測定した。
カーボンブラックについてのＤｍｏｄｅ、Ｄｓｔ及びΔＤ５０値は、図３に示すように、各カーボンブラックサンプルのカーボンブラック凝集体のストークス直径対そのサンプルの相対的出現頻度のヒストグラムから決定した。ヒストグラムは、カーボンブラックサンプルの凝集体のストークス直径対与えられたサンプルの相対的出現頻度から作った。
例１〜１４について、及び例２６〜３３について、ヒストグラムを作るのに使用したデータは、Ｊｏｙｃｅ  Ｌｏｅｂｅｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｏｆ  Ｔｙｎｅ  ａｎｄ  Ｗｅａｒ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍの製造したもののような円盤型遠心器を用いることによって測定した。以下の手順は、１９８５年２月１日に発行されたＪｏｙｃｅ  Ｌｏｅｂｅｌ円盤型遠心器の使用説明書ファイルレフェレンス（ｆｉｌｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）ＤＣＦ  ４．００８（その教示内容をここに引用して記載に含める）に記載された手順の変形であり、データを測定するのに使用した。
その手順は以下の通りである。１０mgのカーボンブラックサンプルを秤量容器中に秤量し、次いで、無水エタノール１０％及び０．０５％のＮＯＮＩＤＥＴ  Ｐ−４０界面活性剤（ＮＯＮＩＤＥＴ  Ｐ−４０は、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．によって製造され販売されている界面活性剤の登録商標である）を含む蒸留水９０％の溶液５０ｃｃに加えた。得られた懸濁液を、Ｓｏｎｉｆｉｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  Ｎｏ．Ｗ  ３８５（Ｈｅａｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．，Ｆａｒｍｉｎｇｄａｌｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋによって製造され販売されたもの）を用いて、超音波エネルギーにより１５分間分散した。
円盤型遠心器を運転する前に、この円盤型遠心器からデータを記録するコンピューターに以下のデータを入れた：
１．カーボンブラックの比重、１．８６ｇ／ｃｃとした；
２．水及びエタノールの溶液中に分散されたカーボンブラックの溶液の体積、この例では０．５ｃｃ；
３．スピン流体（ｓｐｉｎ  ｆｌｕｉｄ）の体積、この場合は１０ｃｃの水；
４．スピン流体の粘度、この場合は２３℃で０．９３３センチポアズ（９．３３×１０-4パスカル−秒（Ｐａ・ｓ）とした；
５．スピン流体の密度、この場合は２３℃で０．９９７５ｇ／ｃｃである；
６．ディスク速度、この場合は８０００ｒｐｍである；
７．データのサンプリングの間隔、この場合は１秒である。
円盤型遠心器は、ストロボスコープが作動している間は８０００ｒｐｍで運転した。スピン流体としてスピン円盤（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｄｉｓｋ）中に１０ｃｃの蒸留水を注入した。濁りレベルを０に設定し、１０％無水エタノール及び９０％蒸留水の溶液１ｃｃを緩衝液として注入する。次いで、円盤型遠心器のカットアンドブーストボタン（ｃｕｔ  ａｎｄ  ｂｏｏｓｔ  ｂｕｔｔｏｎｓ）を作動させ、スピン流体と緩衝流体の間の滑らかな濃度勾配を作り、この勾配を肉眼で観察する。この勾配が平滑になり、これら２つの流体の間に識別できる境界が無くなったとき、水性エタノール溶液中の分散されたカーボンブラック０．５ｃｃをスピン円盤に注入し、直ちにデータの収集を始める。ストリーミング（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）が起こると、実験は中止する。水性エタノール溶液中に分散されたカーボンブラックの注入をした後、この円盤を２０分スピンする。スピンの２０分後に円盤を停止し、スピン流体の温度を測定し、実験の開始点で測定したスピン流体の温度及び実験の終点で測定したスピン流体の温度の平均値を、円盤型遠心器からのデータを記録するコンピューターに入れる。これらデータを標準ストークス式に従って分析し、次の定義を用いて表す：
カーボンブラック凝集−最小の分散しうる単位である、分離した剛性のコロイド状物；これは甚だしく合体した粒子からなる；
ストークス直径−遠心場又は重力場で粘稠の媒体中で、ストークス式に従って沈降する球の直径。カーボンブラック凝集体のような非球状物は、それが平滑で同じ密度の剛性の球であり、その物としての沈降速度で挙動すると考えるならば、ストークス直径で表すこともできる。ストークス直径を表す慣習的な単位は、ナノメートルである。
モード（報告のためＤｍｏｄｅ）−ストークス直径についての分散曲線のピークの点（図３のポイントＡ）でのストークス直径。
中央ストークス直径−（報告のためＤｓｔ）サンプルの５０ｗｔ％がより大きいか又はより小さいストークス直径の分布曲線上の点（図３の点Ｈ）。それ故、それは測定の中央を表す。カーボンブラック凝集体のような非球状物は、それが、非球状物と同じ密度及び沈降速度の、平滑で剛性の球として挙動すると考えるならば、ストークス直径で表すこともできる。
ΔＤ５０−モードの半最大点（ｈａｌｆ−ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｏｉｎｔ）で測定した質量分布のプロットの幅で、凝集体サイズ分布の幅の尺度である。図３に示されているように、線ＢがこのヒストグラムのピークＡからＹ軸に平行な方向にＸ軸まで引かれ、このヒストグラムの点Ｃで終わっている。得られた線Ｂの中点Ｆを決定し、その中点Ｆを通って線ＧがＸ軸に平行に引かれる。線Ｇはこのヒストグラムの分布曲線を２つの点Ｄ及びＥと交わる。このカーボンブラック凝集体の点Ｄ及びＥでのストークス直径の差の絶対値がΔＤ５０値である。
例１５〜２５については、ブルックヘブンインスルメントの円盤型遠心器モデルＢＩ−ＤＣＰ（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐ．，７５０  Ｂｌｕｅ  Ｐｏｉｎｔ  Ｒｏａｄ，Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ，ＮＹ  １１７４２，ＵＳＡによって製造された）を用いて先に述べたヒストグラムを作った。以下の手順を用いた。
１０mgのカーボンブラックサンプルを秤量容器中に秤量し、次いで、無水エタノール１０％及び０．０２５％のＮＯＮＩＤＥＴ  Ｐ−４０界面活性剤（ＮＯＮＩＤＥＴ  Ｐ−４０は、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．によって製造され販売されている界面活性剤の登録商標である）を含む蒸留水９０％の溶液２５ｃｃに加えた。得られた懸濁液を、Ｓｏｎｉｃａｔｏｒ  Ｍｏｄｅｌ  Ｎｏ．ＸＬ  ２０１５（Ｈｅａｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．，Ｆａｒｍｉｎｇｄａｌｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋによって製造され販売されたもの）を用いて、超音波エネルギーにより１０分間分散した。
円盤型遠心器を運転する前に、この円盤型遠心器からデータを記録するコンピューターに以下のデータを入れた：
１．カーボンブラックの比重、１．８６ｇ／ｃｃとした；
２．水及びエタノールの溶液中に分散されたカーボンブラックの溶液の体積、この例では０．２ｃｃ；
３．スピン流体（ｓｐｉｎ  ｆｌｕｉｄ）の体積、この場合は１０ｃｃの水；
４．スピン流体の粘度、この場合は２３℃で０．９３３センチポアズ（９．３３×１０-4パスカル−秒（Ｐａ・ｓ）とした；
５．スピン流体の密度、この場合は２３℃で０．９９８ｇ／ｃｃである；
６．ディスク速度、この場合は４０００ｒｐｍである；
７．データのサンプリングの間隔、この場合は１秒である。
円盤型遠心器は、ストロボスコープが作動している間は４０００ｒｐｍで運転した。スピン流体としてスピン円盤（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｄｉｓｋ）中に蒸留水と蔗糖の溶液の混合物で、蒸留水９ｃｃ及び蔗糖溶液１ｃｃであるもの１０ｃｃを注入した。濁りレベルを０に設定し、１０％無水エタノール及び９０％蒸留水の溶液１ｃｃを緩衝液として注入する。次いで、円盤型遠心器のカットアンドブーストボタン（ｃｕｔ  ａｎｄ  ｂｏｏｓｔ  ｂｕｔｔｏｎｓ）を作動させ、スピン流体と緩衝流体の間の滑らかな濃度勾配を作り、この勾配を肉眼で観察する。この勾配が平滑になり、これら２つの流体の間に識別できる境界が無くなったとき、水性エタノール溶液中の分散されたカーボンブラック０．２ｃｃをスピン円盤に注入し、直ちにデータの収集を始める。ストリーミング（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）が起こると、実験は中止する。水性エタノール溶液中に分散されたカーボンブラックの注入をした後、検出器の応答がベースラインに返るのに必要な長さの時間、この円盤をスピンする。スピンの期間の後に円盤を停止し、スピン流体の温度を埋め込み式温度探針で測定し、実験の開始点で測定したスピン流体の温度及び実験の終点で測定したスピン流体の温度の平均値を、円盤型遠心器からのデータを記録するコンピューターに入れる。
異なったカーボンブラック配合量が以下に明記される以外は、カーボンブラックサンプルを線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）に、このポリマーとの混合物中のカーボンブラックの質量で、３５％の配合にて配合することにより調製されるポリマー組成物について見かけ粘度及びメルトフローインデックスの測定を行った。以下の手順を用いてカーボンブラックとポリマーとの混合物を調製し、この混合物中でカーボンブラックの質量にて３５％の配合となるようにした。この手順は、カーボンブラックの質量で３５％とは異なる配合が必要なときにも実施した。但しこの場合、混合物中のカーボンブラックの望みの配合量を得るために必要な量になるように、カーボンブラック及びポリマーの相対的割合を変更した。
４２０．７ｇのカーボンブラックと、例１〜１４のカーボンブラックについてはＤＦＤＡ７５１０として識別される線状低密度ポリエチレン、例２６〜３３のカーボンブラックについてはＧＲＳＮ７５１０として識別される線状低密度ポリエチレン７８１．４ｇを、容量１１００cm3の混合室を有するＦａｒｒｅｌ実験室用バンバリーミキサー中に装填した。ＤＦＤＡ７５１０ポリエチレン及びＧＲＳＮ７５１０ポリエチレンは、ユニオンカーバイド社で製造され販売されている。混合ステップの初期温度は約１２０°Ｆ（３２２Ｋ）で混合は３分行い；最初の３０秒は７７ｒｐｍで、次の４５秒は１１６ｒｐｍで、残りの混合時間は１５５ｒｐｍで行った。混合に続いて、この製品を二本ロールミルで１８０°Ｆ（３５５Ｋ）にてシート化し、厚さ３／８インチ（０．００９５ｍ）にした。次いでこのシートをストリップに切断し、ダイサーに通してそれらを一辺３／８インチ（０．００９５ｍ）の立方体にした。この製品を篩分けして、以下の試験用に均一なサイズの片のみを使用した。
見かけ粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ３８３５−９３Ａに記載された手順に従い、１９０℃で測定した。例１〜１４のカーボンブラックを含むポリマー組成物については、これらの測定は、長さ３０mm、直径１mmの毛管を有するＧｏｔｔｆｅｒｔ  Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  １５０１を使用した。例２６〜３３のカーボンブラックを含むポリマー組成物については、これらの測定は、長さ２０mm、直径１mmの毛管を有するＭｏｎｓａｎｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ  Ｔｅｓｔｅｒを使用した。
吸収係数（ＣＯＡ）の測定のためのサンプル試験片を調製するために、３５質量％のカーボンブラックを含むカーボンブラック及びＬＬＤＰＥの上記混合物を、２．５質量％のカーボンブラックを含む最終混合物を生じさせるために必要なだけの追加のＬＬＤＰＥと共にバンバリーミキサー中に装填した。このＣＯＡは、ＡＳＴＭ  Ｄ３３４９−８６に述べられた手順に従って測定した。
メルトフローインデックスは、例１〜１４のカーボンブラックを含むポリマー組成物については１９０℃の温度、例２６〜３３のカーボンブラックを含むポリマー組成物については２３０℃の温度、及び２１．５kgの重量を用い、以下のことを含むように適合させて測定した：
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カーボンブラック含有ポリマー組成物の適当な質量を秤量し、Ｋｅｙｎｅｓｓモデル２０５１又は同等の押し出しプラストメーターのシリンダー中に装填し、圧縮した。このシリンダーにピストンを挿入し、このピストンに１１００ｇの重量をかけ、前記装填物を試験温度で６分予熱した。予熱時間が終了した後、予熱重量を前記ピストンから除き、表４の結果を得るために試験用重り２１．５kgと置き換えた。シリンダー中へのピストン上のノッチの除去と同時に、ダイオリフィスの底での押し出し物を鋭いへら又はナイフで切断し、試験の時間間隔を開始した。試験時間間隔が終わったとき、ダイオリフィスの底での押し出し物を切断し、秤量した。この重量を記録し、先の表中の適当なファクターを乗じて測定されたメルトフローインデックスに変換した。
コンパウンド湿分吸収（ＣＭＡ）は、先に述べた３５．７５ｇのＬＬＤＰＥポリマー及び１９．２５ｇのカーボンブラックを用いて１００℃のブラベンダープラスチコーダー中で調製したカーボンブラックとポリマーの混合物について測定した。望みの温度に達した後ローターを作動させて６０ｒｐｍとし、秤量した量のポリマー及びカーボンブラックを装填シュートを通して３０秒かけて装填した。１０，０００キログラム重をシュートラムにかけ、諸成分を押し下げて可塑化した。重りとシュートは可塑化の後に除いた。ローター速度を６０ｒｐｍに調節し、ブラベンダーラムを下げ、コンパウンドを５分混合した。この時間間隔が終了した後、コンパウンドを取り出し、二本ロールに２回通した。得られたシートはさいの目に切ってＣＭＡ試験用の比較的小さな片にした。
ＣＭＡ試験は、カーボンブラック及びポリマーを含む上記混合物について、以下の手順に従って実施した。試験されるべきコンパウンドは、先に述べたようにさいの目に切った後、４メッシュ及び１０メッシュのスクリーンを通して篩い、−４，＋１０部分を使用のため貯蔵した。４mmスクリーンを持ったＷｉｌｅｙ  Ｍｉｌｌ又は同等物を作動させ、約２５ｇの篩い分けられたコンパウンドをその中に落とした。この粒状化したコンパウンドを取り出し、シールし、ラベルを付けたジャー中に貯蔵した。透明な乾燥した秤量瓶及びその蓋をＡｉｎｓｗｏｒｔｈモデル１０又は同等の化学天秤で秤量し、この重量を少数第４位まで記録した。２．０ｇ±０．１ｇの粒状化したコンパウンドをこの秤量瓶中に入れた。この秤量瓶をその蓋を半開きにして、真空炉中に入れ、この炉のドアをシールし、この炉及び真空を作動させた。この温度を１４０°Ｆ（３３３Ｋ）に設定し、真空を水銀柱（Ｈｇ）１０インチ（３３．９ｋＰａ）に設定した。このサンプルをこの炉中に少なくとも２時間、最大１６時間放置した。
Ｂｌｕｅ  ＭモデルＦＲ−２５１Ｂ−１又は同等の湿潤試験機を８０°Ｆ（３００Ｋ）及び相対湿度８３％に設定した。サンプルの乾燥が完了したとき、この真空炉を作動停止し、真空を開放し、ドアを速やかに開き、手で直接覆いに触ることなくサンプル瓶の上に覆いを被せた。この目的のために、手袋又はピンセットを用いた。このサンプル瓶を乾燥剤を含むプラスチック容器中に入れた。この容器をシールし、この瓶を周囲温度で約３０分冷却させた。次いで、この瓶を化学天秤で秤量した。この瓶を手袋又は鉗子のみで取り扱って、重量を少数第４位まで記録した。次いで、この瓶を湿潤試験機に入れた。１より多くの瓶を同時に試験するときは、室の壁と各サンプル瓶の間に少なくとも２インチの間隔を置き、各サンプル瓶は、他の全てのサンプル瓶から少なくとも半インチ離した。瓶はカバーを取らず、カバーは瓶上に半開きのまま置いた。室の内側ドアを閉じ、シールした。次いで、外側ドアを閉じた。この瓶を湿潤試験機中に、先に述べた温度及び相対湿度で、７日放置した。
前記湿潤室内での上記滞留期間に続いて、この室のドアを開き、この瓶をその覆いでシールした。この瓶を再び乾燥剤を含むプラスチック容器中に入れた。この瓶を扱うのに手袋及び鉗子のみを用いた。各々の覆いをされた瓶を化学天秤で秤量した。ＣＭＡをサンプルの重量獲得から計算した。
本発明のカーボンブラック及びポリマー組成物の態様及び利点を以下の例によって更に説明する。
（例１〜３３）
ここに一般的に記載し、図１又は図２（以下に具体的に述べる）のいずれかに描いた反応器中で、表２に述べる条件及び形状を利用して、３３のカーボンブラックを調製した。例３〜１０で製造されたカーボンブラックは、本発明の炉カーボンブラックであり、例１及び２で製造されたカーボンブラックは、対応する対照である。例１２〜１４で製造されたカーボンブラックも、本発明の炉カーボンブラックであり、例１１で製造されたカーボンブラックは、対応する対照である。例１５〜２５で製造されたカーボンブラックは、対照のカーボンブラックである。例２６〜２９で製造されたカーボンブラックは、本発明の炉カーボンブラックであり、例３０〜３３で製造されたカーボンブラックは、対応する対照である。
燃焼反応で使用した燃料は天然ガスである。例１〜１４で使用したタイプの液体供給原料の典型的な性質を表１に述べる。例１５〜３３で使用した液体供給原料の性質を表１Ａに述べる。
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各例で使用した反応器の条件及び形状を以下の表２に示す。例１６〜１８において、供給原料を注入するのに使用した各オリフィスは、スピンナーインサート（ｓｐｉｎｎｅｒ  ｉｎｓｅｒｔｓ）を備えていた。例１９及び２０において、供給原料は、このプロセスの第２段の軸方向の中点から約０．８インチ（０．０２ｍ）引っ込められた、挿入管１５の端部３４から放出する直径０．０９インチ（０．００２９ｍ）の圧力噴霧オイルチップ（ｏｉｌ  ｔｉｐ）を通して、実質的に軸方向下流に、このプロセスに注入された。前記オイルチップは、Ｍｏｎａｒｃｈ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ，ＵＳＡ）によって製造されたＭｏｎａｒｃｈスプレーチップナンバーＦ−９４−１２０−４５であった。
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例１〜３３で作ったカーボンブラックの分析的性質を以下に述べる手順で分析した。それらの結果を表３に示す。
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（例３４〜５５）
本発明のカーボンブラック及びポリマー組成物の効果及び利点をこの一組の例で説明する。
ポリマー組成物Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ及びＮは、本発明のカーボンブラックと対照のカーボンブラックを包含する例１〜１４のカーボンブラックを含むポリマー組成物の見かけ粘度、メルトフローインデックス及び吸収率を評価するために調製した。ポリマー組成物Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ及びＶは、本発明のカーボンブラックと対照のカーボンブラックを包含する例２６〜３３のカーボンブラックを含むポリマー組成物の見かけ粘度及びメルトフローインデックスを評価するために調製した。
例１〜１４及び２６〜３３で作ったカーボンブラックの各々を、前記ポリマー組成物中にカーボンブラックが３５質量％となるように添加した。ポリマー組成物Ａ〜Ｎは例１〜１４で作ったカーボンブラックを利用して調製した。ポリマー組成物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ及びＪは、本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物Ａ及びＢは対応する対照である。ポリマー組成物Ｌ，Ｍ及びＮも、本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物Ｋは対応する対照である。ポリマー組成物Ｏ〜Ｖは例２６〜３３で作ったカーボンブラックを利用して調製した。ポリマー組成物Ｏ，Ｐ，Ｑ及びＲは、本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物Ｓ，Ｔ，Ｖ及びＵは、それぞれ対応する対照である。
ポリマー組成物Ａ〜Ｖは次のようにして調製した。
カーボンブラック４２０．７ｇと、例１〜１４のカーボンブラックについてはＤＦＤＡ７５１０として識別される低密度ポリエチレン７８１．４ｇと（ポリマー組成物Ａ〜Ｎ）及び例２６〜３３のカーボンブラックについてはＧＲＳＮ７５１０として識別される低密度ポリエチレン７８１．４ｇと（ポリマー組成物Ｏ〜Ｖ）の両方を容積１１００cm3の混合室を有するＦａｒｒｅｌ実験室用バンバリーミキサー中へ装填した。ＤＦＤＡ７５１０ポリエチレン及びＧＲＳＮ７５１０ポリエチレンは、ユニオンカーバイド社で製造され販売されている。混合工程の初期温度は約１２０°Ｆ（３２２Ｋ）であり、混合は３分行った：最初の３０秒は７７ｒｐｍで、次の４５秒は１１６ｒｐｍで、残りの混合時間は１５５ｒｐｍで行った。混合の後に、生成物を１８０°Ｆ（３５５Ｋ）で二本ロールでシート状にし厚さ３／８インチ（０．００９５ｍ）のシートにした。これらシートをストリップに切断し、ダイサーを通してそれらを一辺が３／８インチ（０．００９５ｍ）の立方体に転化した。この生成物を篩にかけ、均一なサイズの小片のみが以下の試験に使用されるようにした。
このポリマー組成物の性質を上に述べた方法で評価した。それらの結果を表４に報告する。上に述べたように、ポリマー組成物のある種の性質の評価は、カーボンブラック配合レベルを３５％より低くして（これは追加のＬＬＤＰＥを利用することによって達成した）行った。
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カーボンブラックを含むポリマー組成物の製造方法は、カーボンブラックと溶融ポリマーの混合物を取り扱う１又はそれ以上の工程を含む。カーボンブラックと溶融ポリマーのこの混合物の粘度はその加工性の容易さを決定するのに重要な性質である。低粘度はカーボンブラックと溶融ポリマーの前記混合物の加工性を改善し、それ故、そのような組成物の特に重要で有用な性質である。表４に示したデータは、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ及びＨが、対応する対照のポリマー組成物Ａ及びＢと比較して、指定された剪断速度で、より低い見かけ粘度を現すことを明らかに示している。表４に示したデータは、また、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｌ，Ｍ及びＮが、対応する対照のポリマー組成物Ｋと比較して、指定された剪断速度で、より低い見かけ粘度を現すことも明らかに示している。本発明のポリマー組成物Ｉ及びＪは、指定された剪断速度で、対応する対照のポリマー組成物Ａ及びＢの粘度に比肩しうる粘度を現す。ポリマー組成物Ｉ及びＪによって示される粘度は、それぞれポリマー組成物Ｉ及びＪに使用されているカーボンブラック９及び１０が、それぞれポリマー組成物Ａ及びＢに使用されたカーボンブラック１及び２よりも高い構造レベル（これらはそれらのＤＢＰ値によって示されている）を持つという事実に帰せられると考えられる。
比較的高いメルトフローインデックスは、カーボンブラック及び溶融ポリマーの混合物を含む組成物の改善された加工特性の他の現れであり、従って、改善された加工性が探究されているときは、特に望ましい性質である。表４に示されたデータは、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ及びＨは、対応する対照のポリマー組成物Ａ及びＢに較べてより高いメルトフローインデックスを示すことを明らかに示している。表４に示されたデータは、また、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｌ，Ｍ及びＮは、対応する対照のポリマー組成物Ｋに較べて、より高いメルトフローインデックスを示すことも示している。
表４は、例２６〜３３のカーボンブラックを含むポリマー組成物の見かけ粘度及びメルトフローインデックスデータをも与えている。表４に示されているように、例２７、２８及び２９の本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物Ｐ，Ｑ及びＲは、例３１、３３及び３２のカーボンブラックを含む各対照の組成物Ｔ，Ｖ及びＵと比較して比較的粘度と比較的高いメルトフローインデックスを持っている。表４のデータは、例２６のカーボンブラックを含むポリマー組成物は例３０のカーボンブラックを含むポリマー組成物より高い粘度及びほぼ等しいメルトフローインデックスを現すことを示している。この結果は、その製造に、例３０のカーボンブラックに較べて構造に影響を与える薬剤の大幅に異なった添加速度を用いた例２６のカーボンブラックについての大幅に高い構造レベルによってもたらされたものと考えられる。
カーボンブラック含有ポリマー組成物の吸収率は、そのような組成物が最小の物性劣化で、ＵＶ暴露に耐える度合いの目安であると考えられる。表４に示したデータは、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ及びＪは、対照のポリマー組成物Ａ及びＢの吸収率に比肩できる吸収率を有することを表している。表４に示したデータは、また、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物Ｌ，Ｍ及びＮは、対照のポリマー組成物Ｋの吸収率に比肩できる吸収率を有することも表している。
（例５６〜７７）
本発明のカーボンブラック及びポリマー組成物の効果及び利点も、この一組の例によって示す。
ポリマー組成物ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ，ＤＤ，ＥＥ，ＦＦ，ＧＧ，ＨＨ，ＩＩ，ＪＪ，ＫＫ，ＬＬ，ＭＭ，ＮＮ，ＯＯ，ＰＰ，ＱＱ，ＲＲ，ＳＳ，ＴＴ，ＵＵ及びＶＶを調製し、対照のカーボンブラックを含むポリマー組成物と較べた、本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物のコンパウンド湿分吸収（ＣＭＡ）性を評価した。例１〜１４及び２６〜３３で作ったカーボンブラックの各々をポリマー組成物中に添加した。ポリマー組成物ＣＣ，ＤＤ，ＥＥ，ＦＦ，ＧＧ，ＨＨ，ＩＩ及びＪＪは、例３〜１０の本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物ＡＡ及びＢＢは例１及び２の炉カーボンブラックを含む対応する対照であった。ポリマー組成物ＬＬ，ＭＭ及びＮＮは、例１２，１３及び１４も本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物ＫＫは例１０の炉カーボンブラックを含む対応する対照であった。ポリマー組成物ＯＯ，ＰＰ，ＱＱ及びＲＲは、例２６〜２９の本発明の炉カーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物であり、ポリマー組成物ＳＳ，ＴＴ，ＶＶ及びＵＵは例３０〜３３の炉カーボンブラックを含む対応する対照であった。
ポリマー組成物ＡＡ〜ＶＶは次のようにして調製した。ポリマー組成物は、例１〜１４のカーボンブラックについては、ＤＦＤＡ７５１０として識別され、例２６〜３３のカーボンブラックについてはＧＲＳＮ７５１０として識別されるＬＬＤＰＥ３５．７５ｇ、及びカーボンブラック１９．２５ｇを用いて、ブラベンダープラスチコーダーで調製した。ＤＦＤＡポリエチレン及びＧＲＳＮポリエチレンは、ユニオンカーバイド社で製造され販売されている。望みの温度に達した後、ローターを６０ｒｐｍで作動させ、秤量した量のポリマー及びカーボンブラックを装填シュートを通して３０秒かけて装填した。このシュートのラムに１０，０００キログラム重を加え、諸成分を押し下げて可塑化した。可塑化の後前記重りとシュートを取り除いた。ローターの速度を６０ｒｐｍに調節し、ブラベンダーラムを下げ、コンパウンドを５分間混合した。この期間が終了した後、コンパウンドを取り出し、二本ロールミルに２回通した。得られたシートを、ＣＭＡ試験のために、さいの目に切り小片にした。
このポリマー組成物を、以下に述べる手順にを用いてＣＭＡについて評価した。その結果を表５に報告する。
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先に示したように、カーボンブラック含有ポリマー組成物のコンパウンド湿分吸収（ＣＭＡ）は、そのような組成物の特に重要な性質である。表５に示されたデータは、本発明のカーボンブラックを含む本発明のポリマー組成物ＣＣ，ＤＤ，ＥＥ，ＦＦ，ＧＧ，ＨＨ，ＩＩ，ＪＪ，ＬＬ，ＭＭ及びＮＮは、対応する対照のポリマー組成物ＡＡ，ＢＢ及びＫＫに較べたとき、比較的低いＣＭＡ値を明らかに示している。
表５は例２６〜３３のカーボンブラックを含むポリマー組成物についてのＣＭＡ値も示している。このグループの例については、本発明のカーボンブラックを含むポリマー組成物ＯＯ，ＰＰ，ＱＱ及びＲＲを、それらのそれぞれの対照（ポリマー組成物ＳＳ，ＴＴ，ＶＶ及びＵＵ）と比較するとき、本発明のポリマー組成物は、それらの対応する対照のＣＭＡ値より低いか又は比肩できるＣＭＡ値を示すことが観察されるであろう。
（例７８及び７９）
本発明のカーボンブラック及びポリマー組成物の効果及び利点を例７８及び７９に述べるポリマー組成物により更に説明する。
本発明のポリマー組成物Ｗ及びＸを、カーボンブラックのポリマー組成物中への質量配合が３５％より大きくなるようにして、例７で作ったカーボンブラックを配合することにより、作った。使用したポリマーは、ＤＦＤＡ７５１０として識別され、ユニオンカーバイド社によって製造され販売されているＬＬＤＰＥであった。表６は、使用された実際の質量配合量及びポリマー組成物の性質を述べている。これらの性質は、ここに述べた手順を使用して測定した。
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カーボンブラックの質量配合量においてのみ異なる全ての２つのポリマー組成物について、ポリマー組成物の加工特性を比較するための他のメカニズムは、各ポリマー組成物のメルトフローインデックス、又はこの代わりに、同じ剪断速度にかけたとき、各ポリマー組成物の粘度を比較することである。より低い粘度又はより高いメルトフローインデックスを示すポリマー組成物が、一般に加工が容易であると考えられる。
この議論を全ての２つの系列のポリマー組成物に拡張して、各々は異なったカーボンブラックから作られ、特定の系列内の組成物は異なった質量配合量のカーボンブラックを含むが他は共通しているとき、与えられたメルトフローインデックス又は一定の剪断速度での粘度に対して、より高いカーボンブラック質量配合量を許容する系列は、改善された加工性を示すと考えられる。
図４及び図５は、本発明のカーボンブラックはここに記載したポリマー組成物中に配合すると、改善された加工性を示す。その理由は以下のようである。
図４は、例７で製造された本発明のカーボンブラックを、増大する質量配合量で含む、本発明のポリマー組成物Ｇ，Ｗ及びＸのメルトフローインデックスを描いている。図４は、対照のポリマー組成物Ａ及びＢのメルトフローインデックスをも描いている。上に述べたように、より大きいメルトフローインデックスは、加工性のより容易なポリマー組成物を表す。即ち、図４は、本発明のポリマー組成物Ｇ，Ｗ及びＸは、対応する対照のポリマー組成物Ａ及びＢのいずれかの配合によって達成されるよりも多くの質量配合量でカーボンブラックを含み、一方それでも実質的に同じ又はより高いメルトフローインデックスを示すことを明らかに示している。
同じように、図５は、例７で製造された本発明のカーボンブラックを、増大する質量配合量で含む、本発明のポリマー組成物Ｇ，Ｗ及びＸの、剪断速度１００ｓ-1での、見かけ粘度を描いている。図５は、対照のポリマー組成物Ａ及びＢの剪断速度１００ｓ-1での、見かけ粘度をも描いている。即ち、図５は、本発明のポリマー組成物Ｇ，Ｗ及びＸは、対応する対照のポリマー組成物Ａ及びＢのいずれかの配合によって達成されるよりも多くの質量配合量でカーボンブラックを含み、一方それでも実質的に同じ又はより高い見かけ粘度を示すことを明らかに示している。
本発明のカーボンブラックは、通常使用されている配合量よりも高い配合量で使用できることが、当業者には明らかであろう。本発明のカーボンブラックをそのように高い配合量で使用しても、コンパウンドの湿分吸収能力は本発明のカーボンブラックによって改善されるので、実質的により乏しいコンパウンドの湿分吸収能力をもたらさないであろう。
ここに記載した発明の形態は、例示に過ぎないものであり、本発明の範囲を限定するものではないことは、明らかに理解されるべきである。本発明は、以下の請求の範囲の範囲内の全ての変形を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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