BR112019022706A2

BR112019022706A2 - negro de fumo com uma stsa de 80 a 150m2/g, um oan de pelo menos 180 ml/100g e um coan de pelo menos 110 ml/100g e compostos de borracha incorporando o mesmo

Info

Publication number: BR112019022706A2
Application number: BR112019022706A
Authority: BR
Inventors: Doshi Daval; Choi Jaesun; F Clarke Theis
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2020-05-19
Also published as: JP2023010727A; BR112019022706B1; CA3062139A1; FR3065963B1; CN110709478B; FR3065963A1; US10927261B2; AR111849A1; JP2020518701A; NL2020868B1; US20180319992A1; NL2020868A; CA3062139C; CN110709478A; WO2018204174A1

Abstract

negros de fumo, tais como negros de fumo de qualidade reforçante com estrutura elevada, são descritos. o negro de fumo pode ter as seguintes propriedades: uma área de superfície de espessura estatística (stsa) na faixa de 80 m2/g a 150 m2/g, um índice de absorção de óleo (oan) de, pelo menos, 180 ml/100 g, e um índice de absorção de óleo no estado esmagado (coan) de, pelo menos, 110 ml/100 g. os compostos de borracha que incorporam o negro de fumo também são descritos.

Description

NEGRO DE FUMO COM UMA STSA DE 80 A 150M2/G, UM OAN DE PELO MENOS 180 ML/100G E UM COAN DE PELO MENOS 110 ML/100G E COMPOSTOS DE BORRACHA INCORPORANDO O MESMO FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a negro de fumo e compostos de borracha que incorporam o negro de fumo.

[002] Negro de fumo tem sido usado para modificar as propriedades mecânicas, elétricas e ópticas em composições. Negros de fumo e outros enchimentos têm sido usados como pigmentos, cargas, e/ou agentes reforçantes na constituição e preparação de composições usadas em aplicações de borracha, plástico, papel ou têxteis. As propriedades do negro de fumo ou outros enchimentos são fatores importantes na determinação de várias características do desempenho destas composições. Usos importantes de composições elastoméricas estão relacionados com a fabricação de pneus e ingredientes adicionais são, com frequência, adicionados para conferir propriedades especificas ao produto acabado ou seus componentes. Negros de fumo têm sido usados para modificar propriedades funcionais, condutividade elétrica, reologia, propriedades de superfície, viscosidade, aparência e outras propriedades em composições elastoméricas e outros tipos de composições.

[003] Como indicado acima, negros de fumo e outros enchimentos podem conferir benefícios reforçantes a vários materiais, incluindo composições elastoméricas. Além dos atributos de enchimentos convencionais, nota-se um desejo de prover enchimentos que possam melhorar uma ou mais propriedades elastoméricas, como histerese, resistência à abrasão, ou rigidez. No entanto, no passado, com algumas

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 8/59

2/50 composições elastoméricas usando negros de fumo ou outros enchimentos, um enchimento poderia tipicamente melhorar uma propriedade, porém em detrimento de outra propriedade. Assim, existe uma necessidade continua para prover enchimentos para composições elastoméricas que possam preferivelmente intensificar uma propriedade elastomérica sem ocasionar o detrimento de outra propriedade.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO

[004] Uma característica da presente invenção consiste em prover uma nova classe de negros de fumo tendo combinação(ões) singular(es) de propriedades de negro de fumo.

[005] Uma característica adicional da presente invenção é prover negros de fumo que promovem uma ou mais propriedades benéficas em borracha ou outras composições elastoméricas, quando presentes, sem ocasionar qualquer detrimento significante de outra propriedade da mesma.

[006] Outra característica da presente invenção é prover um negro de fumo que pode conferir um equilíbrio benéfico de propriedades em composições de borracha quando presente.

[007] Uma característica adicional da presente invenção é prover um negro de fumo com estrutura elevada que pode ter a capacidade de melhorar a histerese, quanto mantendo rigidez nas composições de borracha, quando presente.

[008] Outra característica da presente invenção é prover um negro de fumo com estrutura elevada que pode ser usado em dispositivos de armazenamento de energia e outros componentes e dispositivos elétricos ou eletroquímicos,

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 9/59

3/50 tais como eletrodos (por exemplo, eletrodos positivos de baterias de ion litio), e capacitores (por exemplo, capacitores eletroquimicos).

[009] Uma característica adicional da presente invenção é prover um composto de borracha que é modificado com o negro de fumo indicado.

[0010] Características e vantagens adicionais da presente invenção serão especificadas, em parte, na descrição que segue e, em parte, serão evidentes a partir da descrição, ou podem ser conhecidas pela prática da presente invenção. Os objetivos e outras vantagens da presente invenção serão realizados e alcançados por meio dos elementos e combinações particularmente apontados na descrição e nas reivindicações em anexo.

[0011] Para alcançar estas e outras vantagens de acordo com os objetivos da presente invenção, como corporifiçado e amplamente aqui descrito, a presente invenção refere-se a um negro de fumo tendo as propriedades de uma área de superfície de espessura estatística (STSA) na faixa de 80 a 150 m²/g, um indice de absorção de óleo (OAN) de, pelo menos, 180 mL/100 g, e um indice de absorção de óleo no estado esmagado (COAN) de, pelo menos, 110 mL/100 g.

[0012] A	presente invenção	refere-se	adicionalmente a
um composto	de borracha que	compreende	pelo menos um
polimero e o	negro de fumo	indicado.	Um composto de

borracha pode ser uma composição de borracha vulcanizada, uma composição de borracha vulcanizável, ou uma composição de borracha não curada.

[0013] Deve ser entendido que tanto a descrição geral

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 10/59

4/50 acima como a seguinte descrição detalhada são exemplares e explicativas apenas e são destinadas a fornecer uma explicação adicional da presente invenção, como reivindicada.

[0014] Os desenhos em anexo, que são incorporados e constituem uma parte deste pedido, ilustram algumas das características da presente invenção e, junto com a descrição, servem para explicar os princípios da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] Figura 1 é uma vista em seção transversal de um reator de negro de fumo que pode ser usado para produzir negro de fumo de acordo com um exemplo do presente pedido. [0016] Figura 2 é uma vista em seção transversal de outro reator de negro de fumo relacionado que pode ser usado para produzir negro de fumo de acordo com um exemplo do presente pedido.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0017] A presente invenção refere-se a negros de fumo e composições de borracha contendo os negros de fumo. Os negros de fumo da presente invenção podem ser negros de fumo de qualidade reforçante. Os negros de fumo da presente invenção, tendo propriedades analíticas dentro das faixas especificadas, podem conferir propriedades reforçantes aperfeiçoadas e baixa histerese para as composições de borracha, enquanto mantendo rigidez e condutividade, de modo a evitar ou reduzir trocas mútuas adversas entre as propriedades totais. A histerese dos compostos significa a diferença entre a energia aplicada para deformar um composto de borracha e a energia liberada à medida que o

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 11/59

5/50 composto de borracha recupera seu estado não deformado inicial. Os pneus, por exemplo, com valores mais baixos de histerese podem ter uma resistência reduzida ao rolamento e, portanto, podem reduzir o consumo de combustível do veiculo utilizando o pneu. Para partes de pneus, como uma carcaça, a rigidez apropriada deve ser mantida para a estrutura fisica e desempenho. O negro de fumo da presente invenção pode ser usado em componentes de pneus, que não a banda de rodagem, em cargas menores, enquanto mantendo a rigidez com relação aos negros de fumo padrão usados nesta aplicação (por exemplo, N300, N500 ou outros negros de fumo da série N que foram usados em carcaça de pneu ou materiais dos flancos) .

[0018] Existem pressões significativas tanto regulatórias como ambientais para os veiculos melhorarem sua economia de combustível. Os pneus desempenham um papel importante na determinação do consumo de combustível dos veiculos, como carros de passeio, caminhões leves e caminhões pesados. Em comparação com a banda de rodagem, que fornece desempenho de desgaste e aderência, a função do restante da carcaça ou de outros componentes, não da banda de rodagem, é diferente e, portanto, os materiais de enchimento escolhidos tendem a ser diferentes. Os negros de fumo da presente invenção podem ser usados em componentes de pneus, como a carcaça ou outras partes não da banda de rodagem, para substituir os negros de fumo das séries N300, N500 ou outras séries N, que tem sido usados em tais componentes. Como indicado, os negros de fumo da presente invenção podem fornecer a capacidade de usar negro de fumo para reduzir histerese, mas ainda manter a rigidez e a

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 12/59

6/50 condut ividade na parte reforçada do pneu ou de outro componente de borracha. Negros de fumo de estrutura incomumente alta podem ser fornecidos na presente invenção, os quais podem romper (evitar ou mitigar) o compromisso entre perda de rigidez e melhora (redução) na histerese. Como mostrado pelos resultados de estudos experimentais divulgados nos exemplos aqui, para aplicações de compostos de borracha em que tan δ (delta) max pode ser considerado a métrica para a contribuição da resistência à rodagem, o negro de fumo da presente invenção pode fornecer rigidez e histerese em um composto de borracha modificado com o mesmo em uma razão de rigidez G' (10%) (MPa) para histerese tan õmax que é pelo menos cerca de 5% maior, ou pelo menos cerca de 10% maior, ou pelo menos cerca de 15% maior, ou pelo menos cerca de 20% maior, ou pelo menos 25% maior, ou outras quantidades maiores, do que uma composição similar de dureza equivalente contendo negros de fumo comerciais, que foram testados comparativamente, tais como negro de fumo VULCAN® M, negro de fumo VULCAN® 6 ou negro de fumo PROPEL® E6, negro de fumo VULCAN® 10H, negro de fumo VULCAN® 7H ou outros, tais como as séries N100, N200, ou N300 de negros de fumo ou outros negros de fumo ASTM.

[0019] Em vista destes efeitos aperfeiçoados, os negros de fumo da presente invenção podem ser usados com vantagem em compostos de borracha. Os compostos de borracha que se beneficiam do negro de fumo da presente invenção podem incluir produtos de borracha extrudados, moldados ou vazados. Os produtos de borracha podem ser, por exemplo, pneus, componentes de pneus, mangueiras, tubos, correias, vedações, forros, ou outros produtos de borracha. Os

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 13/59

7/50 componentes de pneu, que podem ser reforçados com negro de fumo da presente invenção, incluem carcaças, flancos, borrachas envolvendo o talão, correias, bandas de rodagem, ou outras partes do pneu. Como uma opção, os componentes não da banda de rodagem, tais como carcaças de pneu, flancos, borrachas envolvendo o talão, ou outras partes do pneu, podem ser modificados com o negro de fumo da presente invenção.

[0020] Estrutura é uma medida da complexidade da partícula de agregado de negro de fumo. Para os fins da presente invenção, a estrutura do negro de fumo é caracterizada por propriedades de absorção de óleo e absorção de óleo no estado esmagado determinadas para o material. Estrutura caracterizada por absorção de óleo é determinada como o indice de absorção de óleo (OAN) , como determinado por ASTM D2414-13a, com um valor OAN expresso como mililitros de óleo por 100 gramas de negro de fumo. O valor de OAN é também conhecido como indice de absorção de dibutilftalato (DBP). As medições de OAN no estado esmagado (COAN) são usadas para determinar um valor de COAN para o negro de fumo. O valor de COAN é o valor de OAN para o negro de fumo determinado após compressão controlada, expresso como mililitros de óleo por 100 gramas de negro de fumo comprimido. O valor de COAN é também conhecido como indice de absorção de dibutilftalato no estado esmagado (CDBP, 24M4DBP). Como usado aqui, exceto como notado de outro modo, o valor de COAN é baseado no padrão ASTM D349313a em forma modificada. Para os fins aqui, o procedimento de método de teste ASTM D3493-13a é usado para as medições de COAN aqui divulgadas, com as modificações de que 15 g de

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 14/59

8/50 negro de fumo são esmagados no cilindro de compressão descrito nos procedimentos do método de teste, e 10 g dentre estes 15 g esmagados são, então, testados em um medidor 'absorptometer' usado para determinar o indice de absorção de óleo de acordo com os procedimentos do método de teste ASTM, após o que os resultados são escalonados até 100 g de material. Os valores indicados de OAN e COAN, determinados de acordo com os padrões de ASTM indicados, também se aplicam aos valores, como determinados de acordo com os padrões JIS de contraparte para os mesmos (por exemplo, JIS K 6221) .

[0021] Para os fins deste pedido, a área superficial de negro de fumo é definida e determinada de acordo com um Padrão ASTM D6556-10. Como explicado em padrão ASTM D655610, este método de teste cobre a determinação da área superficial de nitrogênio pela teoria de Brunauer, Emmett, e Teller (Brunauer, Stephen; Emmett, P. H.; Teller, Edward (1938). Adsorption of Gases in Multimolecular Layers. Journal of the American Chemical Society. 60 (2) : 309-319) do comportamento de adsorção de gás em múltiplas camadas usando determinações de múltiplos pontos e a área superficial externa com base no método de área superficial de espessura estatística (STSA). A medição de superfície total (medição NSA) é baseada na teoria B.E.T. e inclui a área superficial total, inclusive de microporos, diâmetros de poro menores do que 2 nm (20 Â) , enquanto a área superficial externa, com base no método de área superficial de espessura estatística (STSA), é definida como a área superficial especifica que está acessível para borracha.

[0022] Como indicado, um negro de fumo da presente

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 15/59

9/50 invenção é caracterizado por uma combinação de propriedades definidas pelo valor de área superficial externa (STSA), e valores de OAN e COAN determinados para o mesmo material.

[0023] Uma opção da presente invenção fornece um negro de fumo tendo as seguintes propriedades:

a) STSA na faixa de 80 m²/g a 150 m²/g,

b) OAN > 180 mL/100 g, e

c) COAN > 110 mL/100 g.

[0024] Outra opção fornece um negro de fumo tendo as seguintes propriedades:

a) STSA na faixa de 90 m²/g a 150 m²/g,

b) OAN > 180 mL/100 g, e c) COAN > 12 0 mL/100 g.

[0025] Outra opção fornece um negro de fumo tendo as seguintes propriedades:

dita STSA na faixa de 100 m²/g a 150 m²/g;

dito OAN de, pelo menos, 200 mL/100 g; e dito COAN de, pelo menos, 120 mL/100 g.

[0026] Como uma opção, a STSA, isto é, propriedade a), pode estar na faixa de 80 m²/g a 150 m²/g, ou está na faixa de 90 m²/g a 150 m²/g, ou está na faixa de 100 m²/g a 150 m²/g, ou está na faixa de 90 m²/g a 145 m²/g, ou está na faixa de 95 m²/g a 145 m²/g, ou está na faixa de 100 m²/g a 145 m²/g, ou está na faixa de 90 m²/g a 140 m²/g, ou está na faixa de 95 m²/g a 140 m²/g, ou está na faixa de 100 m²/g a 140 m²/g, ou está na faixa de 105 m²/g a 135 m²/g, ou está na faixa de 110 m²/g a 130 m²/g, ou está na faixa de 115 m²/g a 125 m²/g, ou outros valores.

[0027] Como uma opção, o OAN, isto é, propriedade b) , pode ser pelo menos 180 mL/100 g, ou pelo menos 190 mL/100

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 16/59 / 50 g, pelo menos 200 mL/100 g, ou pelo menos 210 mL/100 g, ou pelo menos 220 mL/100 g, ou pelo menos 230 mL/100 g, ou está na faixa de 180 mL/100 g a 320 mL/g, ou está na faixa de 190 mL/100 g a 320 mL/g, ou está na faixa de 200 mL/100 g a 320 mL/g, ou está na faixa de 210 mL/100 g a 320 mL/g, ou está na faixa de 180 mL/100 g a 310 mL/g, ou está na faixa de 190 mL/100 g a 310 mL/g, ou está na faixa de 200 mL/100 g a 310 mL/100 g, ou está na faixa de 210 mL/100 g a 310 mL/g, ou está na faixa de 180 mL/100 g a 300 mL/g, ou está na faixa de 190 mL/100 g a 300 mL/g, ou está na faixa de 200 mL/100 g a 300 mL/g, ou está na faixa de 210 mL/100 g a 300 mL/g, ou está na faixa de 220 mL/100 g a 290 mL/100 g, ou está na faixa de 230 mL/100 g a 280 mL/g, ou outros valores .

[0028] Como uma opção, o COAN, isto é, propriedade c), pode ser pelo menos 110 mL/100 g, ou pelo menos 120 mL/100 g, pelo menos 130 mL/100 g, ou pelo menos 140 mL/100 g, ou está na faixa de 110 mL/100 g a 160 mL/g, ou está na faixa de 115 mL/100 g a 160 mL/g, ou está na faixa de 120 mL/100 g a 160 mL/g, ou está na faixa de 110 mL/100 g a 155 mL/g, ou está na faixa de 115 mL/100 g a 155 mL/100 g, ou está na faixa de 115 mL/100 g a 155 mL/g, ou está na faixa de 110 mL/100 g a 150 mL/g, ou está na faixa de 115 mL/100 g a 150 mL/g, ou está na faixa de 120 mL/100 g a 150 mL/g, ou está na faixa de 110 mL/100 g a 145 mL/g, ou está na faixa de 115 mL/100 g a 145 mL/g, ou está na faixa de 120 mL/100 g a

145 mL/g,	ou está	na	faixa	de 125 mL/100 g a 145	mL/100 g,
ou está	na faixa	de	130	mL/100 g a 140 mL/g,	ou outros
valores .
[0029]	Negros	de	fumo	da presente invenção	podem ter

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 17/59 / 50 qualquer um dos valores indicados para STSA, OAN, e COAN, isto é, propriedades a) , b) , e c) , em qualquer combinação dos mesmos.

[0030] Com relação às outras propriedades que os presentes negros de fumo podem ter, além das propriedades indicadas para STSA, OAN, e COAN (isto é, propriedades a), b) , e c) ) , estas podem incluir, mas não são limitadas a, uma ou mais das seguintes propriedades adicionais:

d) um índice de adsorção de iodo (ASTM-D151013) que está na faixa de 85 mg/g a 220 mg/g, ou está na faixa de 90 mg/g a 220 mg/g, ou está na faixa de 100 mg/g a 220 mg/g, ou está na faixa de 100 mg/g a 210 mg/g, ou está na faixa de 85 mg/g a 210 mg/g, ou está na faixa de 90 mg/g a 210 mg/g, ou está na faixa de 100 mg/g a 210 mg/g, ou está na faixa de 85 mg/g a 200 mg/g, ou está na faixa de 90 mg/g a 200 mg/g, ou está na faixa de 100 mg/g a 200 mg/g, ou está na faixa de 110 mg/g a 200 mg/g, ou está na faixa de 115 mg/g a 190 mg/g, ou está na faixa de 120 mg/g a 180 mg/g, ou outros valores;

e) uma razão de índice de adsorção de iodo/STSA na faixa de 0,9 a 1,5, ou está na faixa de 0,95 a 1,5, ou está na faixa de 1 a 1,5, ou está na faixa de 0,9 a 1,45, ou está na faixa de 0,95 a 1,45, ou está na faixa de 1 a 1,45, ou está na faixa de 0,9 a 1,4, ou está na faixa de 0,95 a 1,4, ou está na faixa de 1 a 1,4, ou está na faixa de 0,9 a 1,35, ou está na faixa de 0,95 a 1,35, ou está na faixa de 1 a 1,35, ou está na faixa de 0,9 a 1,3, ou está na faixa de 0,95 a 1,3, ou está na faixa de 1,0 a 1,3, ou está na faixa de 1,05 a 1,25, ou está na faixa de 1,10 a 1,20, ou outros valores. A razão de índice de adsorção de

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 18/59 / 50 iodo/STSA distingue o negro de fumo sem ataque químico do negro de fumo com ataque químico, por exemplo, negro de fumo com ataque químico teve ter uma maior razão de índice de adsorção de iodo/STSA;

f) uma área de superfície BET que está na faixa de 70 m²/g a 200 m²/g, ou está na faixa de 90 m²/g a 200 m²/g, ou está na faixa de 80 m²/g a 170 m²/g, ou está na faixa de 70 m²/g a 135 m²/g, ou está na faixa de 50 m²/g a 140 m²/g, ou está na faixa de 105 m²/g a 135 m²/g, ou está na faixa de 110 m²/g a 130 m²/g, ou está na faixa de 115 m²/g a 125 m²/g, ou outros valores;

g) um ADso de 7 5 nm ou menor ou 7 0 nm menor, ou 65 nm ou menor, ou 60 nm ou menor, ou 55 nm ou menor, ou 50 nm ou menor, ou está na faixa de 40 nm a 75 nm, ou está na faixa de 45 nm a 70 nm, ou está na faixa de 50 nm a 65 nm, ou está na faixa de 55 nm a 60 nm, ou outros valores;

h) um tamanho de cristálito (L_a) de

A ou menor, ou 27 Â ou menor, ou 25 Â ou menor, ou 23 Â ou menor, 21 Â ou menor, ou 19 Â ou menor, ou 15 Â ou menor, ou 13 Â ou menor, ou 11 Â ou menor, ou 10 Â ou menor, ou está na faixa de 10 Â a 29 Â, ou está na faixa de 13 Â a 27 Â, ou está na faixa de 15 Â a 25 Â, ou está na faixa de 17 Â a 23 Â, ou outros valores;

i) um tamanho primário médio de partícula de cerca de 8 nm a cerca de 50 nm, ou de cerca de 12 nm a cerca de 24 nm, ou de cerca de 13 nm a cerca de 23 nm, ou de cerca de 14 nm a cerca de 22 nm, ou de cerca de 15 nm a cerca de 21 nm, ou de cerca de 16 nm a cerca de 20 nm, ou outros valores;

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 19/59 / 50

j) uma energia superficial que está na faixa de cerca de 1 mJ/m² a cerca de 15 mJ/m², ou está na faixa de cerca de 2 mJ/m² a cerca de 13 mJ/m², cerca de 3 mJ/m² a cerca de 12 mJ/m², ou está na faixa de cerca de 4 mJ/m² a cerca de 11 mJ/m², ou está na faixa de cerca de 5 mJ/m² a cerca de 10 mJ/m², ou outros valores;

k) um poder tintorial (ASTM-D3265-15a) que está na faixa de 105% a 140%, ou está na faixa de 110% a 140%, ou está na faixa de 115% a 135%, ou está na faixa de 120% a 130%, ou tem outros valores.

[0031] O presente negro de fumo pode ter, como uma opção, uma combinação de propriedades a) , b) , e c) sem nenhuma, ou com uma ou mais das propriedades especificadas adicionais d)-k), em qualquer combinação. Por exemplo, o negro de fumo da presente invenção pode ter pelo menos uma, duas, três, quatro, cinco, seis, sete, ou todas as oito propriedades d) a k) além das propriedades a) , b) , e c) . O negro de fumo pode ter qualquer combinação das propriedades a)-k) . O ADso de propriedade g) pode ser medido de acordo com um método ISO 15825 usando foto-sedimentometria em centrifuga de disco com um modelo BI-DCP fabricado por Brookhaven Instruments. O tamanho primário médio de partícula de propriedade i) pode ser determinado por ASTMD3849-14a. Métodos para determinar propriedade h), isto é, tamanho de cristálito L_a (isto é, um tamanho de dominios de negro de fumo microcristalino, como determinado por espectroscopia Raman, como divulgado na Patente US no. 9.287.565) e j), isto é, energia superficial, que pode ser usada, são divulgados em Patente US no. 9.287.565, que são incorporadas em suas totalidades por referência aqui. As

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 20/59 / 50 outras propriedades a) a f) e k) podem ser determinadas como indicado acima ou nos exemplos aqui.

[0032] Compostos de borracha da presente invenção podem ser preparados a partir dos negros de fumo por composição com qualquer elastômero incluindo os utilizáveis para a constituição de um negro de fumo. Qualquer elastômero apropriado pode ser composto com os negros de fumo para fornecer os compostos elastoméricos da presente invenção. Tais elastômeros incluem, mas não são limitadas a, borrachas, polímeros (por exemplo, homopolímeros, copolímeros, ou terpolímeros) de 1,3-butadieno, estireno, isopreno, isobutileno, 2,3-dimetil-l,3-butadieno, acrilonitrila, etileno, e propileno. Preferivelmente, o elastômero tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) como medida por colorimetria de varredura diferencial (DSC) na faixa de cerca de -120°C a cerca de 0°C. Exemplos incluem, mas não são limitados a, borracha estirenobutadieno (SBR), borracha natural, polibutadieno, poliisopreno, e seus derivados estendidos com óleo. Blendas dos elastômeros acima também podem ser usadas, assim como derivados funcionais destes polímeros.

[0033] Como uma opção, dentre as borrachas apropriadas para uso com a presente invenção estão incluídas as borrachas naturais e seus derivados, como borracha clorada. O negro de fumo da presente invenção pode ser usado com borrachas sintéticas, tais como: copolímeros de cerca de 10 a cerca de 70 por centro em peso de estireno e de cerca de 90 a cerca de 30 por centro em peso de butadieno tais como copolímero de 19 partes estireno e 81 partes butadieno, um copolímero de 30 partes estireno e 70 partes butadieno, um

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 21/59 / 50 copolímero de 43 partes estireno e 57 partes butadieno e um copolímero de 50 partes estireno e 50 partes butadieno; polímeros e copolímeros de dienos conjugados, tais como polibutadieno, poliisopreno, policloropreno, e similares, e copolímeros de tais dienos conjugados com um monômero contendo grupo etilênico copolimerizável como o mesmo, tais como estireno, metil estireno, cloroestireno, acrilonitrila, 2-vinil-piridina, 5-metil 2-vinilpiridina, 5-etil-2-vinilpiridina, 2-metil-5-vinilpiridina, acrilatos substituídos com alquila, vinil cetona, metil isopropenil cetona, metil vinil éter, ácidos carboxílicos alfametileno e os ésteres e amidas dos mesmos, tais como ácido acrílico e dialquil amida de ácido acrílico; também são apropriados para uso aqui os copolímeros de etileno e outras alfa olefinas superiores, tais como propileno, buteno-1 e penteno-1. Os elastômeros adicionais apropriados se tornarão prontamente evidentes para o especialista na arte com o benefício da presente invenção.

[0034] Como uma opção, os compostos de borracha da presente invenção podem conter um elastômero (um tipo ou tipos múltiplos) e o negro de fumo da presente invenção, assim como agentes de cura, um agente de acoplamento e, opcionalmente, uma carga reforçante adicional diferente do negro de fumo da presente invenção, vários auxiliares de processamento, extensores de óleo, antidegradantes e/ou outros aditivos. Ao produzir as composições de borracha, por exemplo, um ou mais agentes de cura, como, por exemplo, enxofre, doadores de enxofre, ativadores, aceleradores, peróxidos e outros sistemas usados para efetuar vulcanização da composição de elastômero podem ser usados.

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 22/59 / 50

O nível de carregamento do negro de fumo em um composto de borracha pode depender do uso pretendido da composição. A quantidade de negro de fumo, como uma opção, pode compreender de 1% em peso a 90% em peso, ou de 5% em peso a 85% em peso, ou de 10% em peso a 80% em peso, ou de 20% em peso a 75% em peso, ou de 25% em peso a 70% em peso, ou de 30% em peso a 65% em peso, ou de 35% em peso a 60% em peso, ou outras quantidades, com base no peso total de um composto de borracha.

[0035] Os compostos de borracha que incorporam o negro de fumo e outros ingredientes podem ser produzidos por qualquer método apropriado. Os métodos podem incluir os usando técnicas de mistura a seco, técnicas de mistura a úmido, processos de mistura em múltiplos estágios ou outros métodos para misturar e processar os ingredientes, tais como os descritos nas Patentes US 5.916.956, 6.048.923, 7.582.688, 8.586.651, e 8.536.249, que são incorporadas em suas totalidades por referência aqui. Como indicado, os compostos de borracha resultantes podem ser usados para a produção de vários produtos elastoméricos, como componentes de pneus de veículos (por exemplo, carcaça, flanco, borracha de talão, banda de rodagem), produtos industriais de borracha, vedações, correias dentadas, correias de transmissão de energia e similares e outras mercadorias de borracha.

[0036] Como uma opção, os negros de fumo podem ser negros de canal, negros de forno e 'negros-de-lâmpada'. O negro de fumo é preferivelmente um negro de fumo de forno. Como opção preferida, a produção do negro de fumo envolve o uso de um reator de múltiplos estágios de negro de fumo.

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 23/59 / 50

Como aqui usado, um reator de múltiplos estágios é equipado com vários locais de injeção de carga de alimentação, com um ou mais locais de injeção subsequentes estando posicionados a jusante de um primeiro local de injeção. Mais preferivelmente, o reator de múltiplos estágios tem pelo menos dois estágios (dois, três, quatro, ou mais estágios) onde geralmente estão pelo menos ocorrendo introduções de duas cargas de alimentação (por

exemplo, duas, três,	quatro,	ou mais cargas	de
alimentação).
[0037] Figuras 1 e	2 mostram	porções ilustrativas	de
dois tipos de reatores	de negro	de fumo relacionados	que

podem ser usados para produzir negros de fumo da presente invenção usando um processo em forno de múltiplos estágios levando em conta as condições de processo aqui descritas.

[0038] Condições de processo e disposições de reatores para produção dos presentes negros de fumo de estrutura elevada em ambos os reatores mostrados nas Figuras 1 e 2 podem envolver duas transições a montante de um resfriamento brusco completo, em que é introduzida a carga de alimentação produzindo negro de fumo (isto é, injetada), separada por um túnel espaçador de espaçamento volumétrico aumentado, permitindo opções de injeção intermediária de água de resfriamento brusco e/ou uso de um túnel espaçador metálico resfriado com água entre as duas transições. O negro de fumo pode ser produzido nesses reatores, em que a carga de alimentação produzindo negro de fumo é introduzida na primeira transição (estágio) e combinada com uma corrente de gases quentes para formar um precursor e, após um tempo de residência no túnel espaçador, uma segunda

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 24/59 / 50 carga de alimentação produzindo negro de fumo é subsequentemente introduzida a jusante do precursor na segunda transição (estágio) e, em seguida, a corrente de reação é resfriada bruscamente para finalizar a reação.

[0039] Para reator 2 na Figura 1, as transições são identificadas como 12 e 22, o túnel espaçador como 18 e o local do resfriamento brusco completo como 58. No reator 2, mostrado na Figura 1, o túnel espaçador 18 é revestido com um forro 19, que pode ser tijolo refratário. O resfriamento brusco parcial intermediário, por exemplo, usando fluido(s) de resfriamento brusco intermediário, como água ou outro fluido de resfriamento brusco (por exemplo, nitrogênio) , pode ser injetado no túnel espaçador 18 via a abertura de injeção incorporada 24A, ou 24B, ou ambos, no reator 2 mostrado na Figura 1.

[0040] Para reator 200 na Figura 2, as transições são identificadas como 212 e 220, o túnel espaçador como 180 e o local de resfriamento brusco completo como 580. No reator 200, mostrado na figura 2, o túnel espaçador 180 é formado de peças de metal resfriadas com água dispostas em uma configuração tubular. O túnel espaçador 180 pode ser, por exemplo, como um gabinete com paredes metálicas condutoras de calor que é resfriado com água, como uma estrutura de tubo de metal com camisas de água integrantes através das quais a água de resfriamento pode ser continuamente passada. O resfriamento brusco parcial intermediário, por exemplo, usando fluido(s) de resfriamento brusco intermediário, como água ou outro fluido de resfriamento brusco, pode ser injetado no túnel espaçador 180 via uma ou mais aberturas de injeção 240 no reator 200 mostrado na

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 25/59 / 50

Figura 2. As aberturas de injeção 24A, 24B ou 240, como uma opção, podem ser tubos com camisa d'água que compreendem uma passagem de descarga de água e uma passagem separada para fluxo de água de resfriamento dentro das sondas de injeção de água.

[0041] O volume aumentado fornecido pelo túnel espaçador entre as transições (12 e 22 na Figura 1 e 212 e 220 na Figura 2) nesses reatores (2, 200) permite uma maior recirculação e tempo de residência mais longo entre planos definidos pelos dois locais de injeção de carga de alimentação respectivos nas transições indicadas de cada reator, ambos podendo aumentar a capacidade do negro de fumo de desenvolver a maior estrutura possível durante cada estágio. Além disso, a segunda transição (22 na Figura 1, 220 na Figura 2) pode ser seguida por uma expansão acentuada no tamanho do diâmetro do reator (50 na Figura 1, 500 na Figura 2), que também pode auxiliar na maximização da constituição da estrutura no negro de fumo. Sem desejar ser limitado por qualquer teoria em particular, as duas geometrias de reatores relacionadas mostradas nas Figuras 1 e 2 podem ser usadas para criar uma série de negros de fumo de estrutura incomumente elevada, como os caracterizados por OANs e COANs.

[0042] Quanto a outras características do reator 2 mostrado na Figura 1, o reator 2 inclui uma câmara de combustão 10 em que um gás de combustão (combustível líquido ou gasoso) 13 é introduzido, que é misturado com um oxidante 15 (compreendendo, por exemplo, oxigênio, ar), tal como introduzido através de uma abertura na câmara 10 (não mostrada) e inflamado por qualquer método conhecido na

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 26/59 / 50 técnica. A corrente resultante de gases quentes F escoa através de uma zona frustocônica 11 para convergir o diâmetro para uma zona geralmente cilíndrica que compreende várias seções tubulares em série (12, 18 e 22) . A carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida em qualquer transição (12, 22) pode ser introduzida de qualquer modo convencional, como uma corrente única ou uma pluralidade de correntes. A introdução das cargas de alimentação pode ocorrer em qualquer taxa. Com uma pluralidade de correntes, as taxas para cada corrente podem ser iguais ou diferentes. Na Figura 1, as aberturas de injeção de cargas de alimentação 32 e 42 são posicionadas dentro das seções tubulares frontal e terminal que definem a primeira transição 12 e a segunda transição 22, respectivamente, onde a segunda transição 22 está posicionada a jusante da primeira transição 12. Embora a Figura 1 ilustre uma única abertura de injeção de cargas de alimentação (32, 42) por cada transição (12, 22), tipicamente, mais de uma abertura de injeção de cargas de alimentação está disposta circunferencialmente por cada transição 12 e 22 para injetar múltiplas correntes de carga de alimentação 30 na primeira transição 12 e múltiplas correntes de carga de alimentação 40 na segunda transição 22. Qualquer modo em que as cargas de alimentação produzindo negro de fumo possam ser introduzidas pode ser usado. Por exemplo, a carga de alimentação produzindo negro de fumo pode ser injetada em um reator nas transições por uma pluralidade de correntes, que penetram nas regiões interiores da corrente de gás de combustão quente na transição 12 e na corrente de reação na segunda transição

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 27/59 / 50

22, de modo a garantir uma alta taxa de mistura e cisalhamento da carga de alimentação produzindo negro de fumo e da corrente de reação/gás de combustão. Como indicado, o túnel espaçador 18 está localizado entre transições 12 e 22.

[0043] Na configuração da Figura 1, o combustível é inflamado na câmara de combustão 10 e o fluxo resultante é dirigido para a zona do tipo túnel composta pelas zonas 12, 18 e 22, onde o combustível entra em contato com uma primeira injeção de injeção de carga de alimentação na primeira transição 12. O fluxo subsequente no túnel espaçador 18 permite a recirculação indicada e tempo de residência mais longo entre os locais de injeção da carga de alimentação, antes do contato com uma segunda carga de carga de alimentação introduzida na segunda transição 22. Como mostrado na Figura 1, túnel espaçador 18 pode ter uma porção cilíndrica de diâmetro constante em sua extremidade frontal adjacente à primeira transição 12 e uma peça refratária em formato de cone em sua extremidade traseira, que contrai em diâmetro em direção à segunda transição 22. Como indicado, resfriamento brusco com água parcial e intermediário ou com outro fluido de resfriamento brusco pode ser provido em túnel espaçador 18. A mistura de gás/partículas de negro de fumo que sai da transição 22 flui, então, para uma ou mais zonas de reatores de diâmetro crescente (50, 52 e 54), que podem ser revestidas com o forro 5 6 (por exemplo, uma ou mais zonas de reator de diâmetro crescente é revestida com refratário) e, então, é resfriada bruscamente. O resfriamento brusco é tipicamente realizado por uma pulverização de água em um local de

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 28/59 / 50 resfriamento brusco 58, do qual a partir da distância da transição 22 pode ser variada. Resfriamento brusco 58, localizado em ponto 57, injetando fluido de resfriamento 59, pode ser utilizado para interromper a reação da carga de alimentação produzindo negro de fumo. Q é a distância da extremidade a jusante 55 da transição 22, que pode coincidir com o início da zona do reator 50 até ponto 57 e irá variar de acordo com a posição do resfriamento brusco. [0044] O modo de operação de reator 200, mostrado na

Figura 2, pode ser geralmente similar ao do reator 2 na Figura 1, além das diferenças indicadas na estrutura do túnel espaçador localizado entre as transições. Na configuração da Figura 2, combustível é inflamado na câmara de combustão 110 e o fluxo resultante é dirigido para a zona de tipo túnel constituída pelas zonas 212, 180 e 220, onde o combustível entra em contato com uma primeira injeção da injeção de carga de alimentação 320 na primeira transição 212. Fluxo subsequente no túnel espaçador 180 permite a recirculação indicada e tempo de residência mais longo entre os locais de injeção da carga de alimentação, antes do contato com uma segunda carga da carga de alimentação 420 introduzida na segunda transição 220. Como indicado, o resfriamento brusco parcial intermediário com água ou outro fluido de resfriamento brusco pode ser obtido no túnel espaçador 180. A mistura de partículas de negro de fumo/gás que sai da transição 220 escoa, então, em uma ou mais zonas de reatores de diâmetro crescente (500) e, então, é resfriada bruscamente em um local de resfriamento brusco 580.

[0045] Com relação ao fluido de resfriamento brusco

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 29/59 / 50 intermediário introduzido no túnel espaçador 18 de reator 2 na Figura 1, ou no túnel espaçador 180 no reator 200 na Figura 2, a razão em peso da quantidade de fluido injetado (por exemplo, água de resfriamento brusco) para a carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na primeira transição (12, 120) pode ser relativamente pequena em comparação com a taxa de carga de alimentação. Como uma opção, a razão em peso da quantidade de fluido injetado (por exemplo, água de resfriamento brusco) para a carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na primeira transição (12, 120) pode ser de 0 a cerca de 1:1 ou de cerca de 0,05:1 a cerca de 1:1, ou de cerca de 0,1:1 a cerca de 1:1, ou de cerca de 0,2:1 a cerca de 0,5:1, ou de cerca de 0,3:1 a cerca de 0,7:1, ou de cerca de 0,4:1 a cerca de 0,8:1 ou outras quantidades.

[0046] Nas Figuras 1 e 2, os vários números D representam vários tamanhos de diâmetro interno de porções do reator e os vários números L representam vários comprimentos de porções do reator. Como indicado, Q é a distância a partir do final da segunda transição - até o resfriamento brusco final. Exemplos desses parâmetros D, L e Q são ilustrados na seção de exemplos aqui. Outros valores podem ser usados. O termo diâmetro, como usado aqui com relação a qualquer zona ou estágio do reator de negro de fumo, é o diâmetro hidráulico (Dh) _r que é calculado a partir da fórmula: 4A/P, em que A é a área da seção transversal e P é o comprimento do perímetro.

[0047] Com relação à corrente de gases quentes que é combinada com a carga de alimentação produzindo negro de fumo, a corrente de gases quentes também pode ser

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 30/59 / 50 considerada como gases de combustão quentes que podem ser gerados pelo contato de um combustível sólido, liquido e/ou gasoso com uma corrente de oxidante apropriada, tal como, mas sem ser limitada a, ar, oxigênio, misturas de ar e oxigênio, ou similares. Alternativamente, uma corrente de oxidante pré-aquecida pode ser passada através sem a adição de um combustível liquido ou gasoso. Exemplos do combustível apropriado para uso em contato com a corrente de oxidante para gerar gases quentes incluem qualquer uma dentre correntes de gás facilmente inflamáveis, vapor ou liquidas, tal como gás natural, hidrogênio, monóxido de fumo, metano, acetileno, álcool ou querosene. Geralmente, é preferível usar combustíveis tendo um teor elevado de componentes contendo carbono e, em particular, hidrocarbonetos. A razão de ar/combustivel usada para produzir os negros de fumo da presente invenção pode ser de cerca de 0,6:1 até infinito, por exemplo, de 1:1 (razão estequiométrica) até infinito, ou de 0,6:1 a 10:1, ou de 1:1 a 10:1. Como indicado, para facilitar a geração de gases quentes, a corrente de oxidante pode ser préaquecida. Preferivelmente, a corrente de gases quentes é formada a montante de qualquer local onde a carga de alimentação produzindo negro de fumo é introduzida no reator.

[0048] A carga de alimentação produzindo negro de fumo pode ser qualquer carga de alimentação produzindo negro de fumo convencional que resulte na formação de negro de fumo. Por exemplo, qualquer material de hidrocarboneto pode ser usado. Uma carga de alimentação apropriada pode ser qualquer carga de alimentação de hidrocarboneto produzindo

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 31/59 / 50 negro de fumo que é prontamente volatilizável sob as condições da reação. Por exemplo, hidrocarbonetos insaturados, como acetileno; olefinas como etileno, propileno, butileno; aromáticos como benzeno, tolueno e xileno; certos hidrocarbonetos saturados; e outros hidrocarbonetos, como querosenes, naftalenos, terpenos, alcatrões de etileno, cargas de ciclos aromáticos e similares podem ser usados. Preferivelmente, a introdução da carga de alimentação produzindo negro de fumo na segunda transição (a jusante) não resfria completamente as reações. A carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na segunda transição pode ser do mesmo tipo de carga de alimentação ou uma carga de alimentação diferente da carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na primeira transição (a montante). Além disso, a aplicação de carga de alimentação adicional para as partículas de negro de fumo preexistentes pode ser repetida várias vezes até que a reação da carga de alimentação para negro de fumo cesse. Cada vez que carga de alimentação adicional é adicionada, a temperatura da mistura de reação completa geralmente diminui, e o tamanho das partículas de negro de fumo aumenta. Desse modo, a(s) introdução(ões) adicional(ais) de carga de alimentação podem atuar como um agente de resfriamento brusco parcial para o resfriamento do negro de fumo.

[0049] A quantidade total de cargas de alimentação produzindo negro de fumo introduzida no reator (2, 200) pode ser dividida entre a primeira transição (12, 120) e a segunda transição (22, 220) com base em suas taxas de alimentação (unidade de peso/tempo) de cerca de 15:85 a

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 32/59 / 50

85:15 ou de cerca de 20:80 a 80:20 ou de 30:70 a 70:30 ou de 60:40 a 40:60, respectivamente. Como uma opção, a carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na segunda transição contém pelo menos 15% em peso da quantidade total da carga de alimentação produzindo negro de fumo usada durante todo o processo. A carga de alimentação produzindo negro de fumo introduzida na segunda transição pode conter de cerca de 15% em peso a cerca de 80% em peso da quantidade total da carga de alimentação produzindo negro de fumo utilizada durante todo o processo. Outras faixas incluem de cerca de 25% a cerca de 70% ou de cerca de 30% a cerca de 60% em peso da quantidade total em peso da carga de alimentação produzindo negro de fumo usada durante todo o processo.

[0050] Como uma opção, a primeira e a segunda transições podem ter primeira e segunda zonas de temperatura respectivas que têm uma diferença de temperatura uma com relação à outra. Nesta opção, a primeira zona de temperatura e a segunda zona de temperatura podem ter uma diferença de temperatura de 200°C ou mais e, preferivelmente, uma diferença de temperatura de 300°C ou mais. As faixas apropriadas em relação à diferença de temperatura podem ser, por exemplo, de cerca de 200°C a cerca de 900°C ou de cerca de 400°C a cerca de 700°C. Outras faixas de temperatura em relação à diferença de temperatura podem ser usadas. Geralmente, com relação a essa diferença de temperatura, a primeira zona de temperatura tem a temperatura maior e a segunda zona de temperatura tem a temperatura menor, criando, assim, a diferença de temperatura, embora essa seja apenas uma

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 33/59 / 50 modalidade preferida. A diferença de temperatura pode ser alcançada de vários modos, como pelo efeito do resfriamento brusco intermediário indicado no túnel espaçador, ou evitando qualquer introdução adicional de gases de combustão ou evitando ou minimizando a formação de gases de combustão na segunda zona de temperatura ou quaisquer combinações dos mesmos. Outros meios para alcançar essa diferença podem ser usados. Por exemplo, uma camisa d'água pode ser usada em torno do reator (ou partes do mesmo) onde a carga de alimentação produzindo negro de fumo é introduzida na segunda transição ou depois. Em alternativa, ou em combinação, vapor pode ser introduzido neste ponto. Além disso, ou em alternativa, outros agentes de resfriamento brusco, como nitrogênio, água ou outros agentes de resfriamento apropriados, podem ser usados para obter uma redução de temperatura no ponto em que a segunda carga de alimentação produzindo negro de fumo é introduzida ou depois. Preferivelmente, não há camisa de água ou outros dispositivos ou meios de resfriamento brusco na primeira zona de temperatura em qualquer uma das modalidades da presente invenção e, preferivelmente, qualquer tal resfriamento brusco ocorre imediatamente antes, durante ou logo após introdução da carga de alimentação produzindo negro de fumo na segunda transição.

[0051] Após a mistura de gases de combustão quentes e carga de alimentação produzindo negro de fumo estar completamente resfriada, os gases resfriados podem passar a jusante em qualquer meio convencional de resfriamento e separação pelo qual o negro de fumo é recuperado. A separação do negro de fumo a partir da corrente de gás pode

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 34/59 / 50 ser prontamente obtida por meios convencionais, como um precipitador, separador por ciclone ou filtro de bolsa. Com relação a completamente resfriar bruscamente as reações para formar o negro de fumo final, qualquer meio convencional para resfriar bruscamente a reação a jusante da introdução da carga de alimentação produzindo negro de fumo na segunda transição pode ser usado sendo conhecido dos especialistas na técnica. Por exemplo, um fluido de resfriamento brusco pode ser injetado, que pode ser água ou outros fluidos apropriados para interromper a reação quimica. O negro de fumo pode ser usado com tal, ou opcionalmente pode ser granulado ou ainda processado ou tratado de outra forma (por exemplo, modificado na superfície).

[0052] A produção de negro de fumo opcionalmente pode incluir ainda o controle da introdução de, pelo menos, uma substância que é ou que contém pelo menos um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA (ou ions do mesmo) da Tabela Periódica. A carga de ions metálicos pode fornecer uma força repulsiva entre partículas individuais de negro de fumo. Essa força repulsiva pode impedir agregação das partículas, assim diminuindo a estrutura geral do negro de fumo. Em vista disso, a presença de, pelo menos, um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA no negro de fumo pode ser contraproducente para fornecer negro de fumo com uma estrutura muito elevada. Como uma opção, pequenas quantidades selecionadas de, pelo menos, um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA podem ser toleradas ou mesmo introduzidas em uma pequena quantidade em uma ou mais fases da reação para possibilitar algum ajuste limitado na

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 35/59 / 50 estrutura, desde que o produto de negro de fumo resultante ainda atenda aos requisitos de OAN e COAN aqui especificados, por exemplo, pelo menos um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA está presente em uma quantidade de cerca de 10 ppm ou menos, por exemplo, cerca de 5 ppm ou menos, cerca de 2 ppm ou menos, cerca de 1 ppm ou menos, cerca de 0,5 ppm ou menos, cerca de 0,2 ppm ou menos, ou cerca de 0,1 ppm ou menos. Preferivelmente, o pelo menos um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA está presente em uma quantidade de cerca de 0 ppm. A substância que é ou contém, pelo menos, um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA pode conter pelo menos um metal alcalino ou metal alcalino-terroso, por exemplo, lítio, sódio, potássio, rubidio, césio, frâncio, cálcio, bário, estrôncio u rádio, ou combinações dos mesmos. A substância pode ser um sólido, solução, dispersão, gás, sal ou qualquer combinação dos mesmos. Se usada, a substância pode ser introduzida antes do resfriamento brusco completo. Como indicado, a quantidade da substância contendo metal do grupo IA ou do grupo IIA, se usada, ou de outra forma deixada estar presente, pode ser qualquer quantidade, desde que um negro de fumo possa ser formado e que ainda atenda aos valores indicados de OAN e COAN especificados para a estrutura.

[0053] O negro de fumo pode ser modificado, como uma opção. Por exemplo, o negro de fumo da presente invenção pode incluir um grupo químico fixado e/ou um agente de acoplamento na superfície, ou incluir um grupo químico adsorvido sobre o mesmo, ou ter um revestimento sobre a superfície do negro de fumo (por exemplo, revestimento químico como um revestimento de silica ou outro

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 36/59 / 50 revestimento), ou ter uma superfície oxidada ou qualquer combinação dos mesmos. O negro de fumo da presente invenção pode ter um grupo ou grupos químicos, como um grupo ou grupos orgânicos, fixados. Um processo para fixar um grupo químico ao negro de fumo pode envolver a reação de, pelo menos, um sal de diazônio com o negro de fumo. Outros métodos de fixação de um grupo químico ao negro de fumo podem ser usados. Os grupos químicos, bem como métodos para fixar esses grupos ao negro de fumo, podem incluir aqueles mostrados nas seguintes patentes e publicações US, que são todas incorporadas em sua totalidade por referência aqui: 5.851.280; 5.837.045; 5.803.959; 5.672.198; 5.571.311; 5.630.868; 5.707.432; 5.554.739; 5.689.016; 5.713.988; 8.975.316; 9.388.300; WO 96/18688; WO 97/47697; e WO 97/47699. O negro de fumo da presente invenção pode ter um grupo ou grupos químicos, como um grupo ou grupos orgânicos, adsorvidos no mesmo. Os grupos químicos, assim como métodos para adsorver esses grupos ao negro de fumo, podem incluir os mostrados em Patentes US 8.975.316 e 9.175.150, que são incorporadas em suas totalidades por referência aqui.

[0054] Alternativamente ou em adição, um agente de acoplamento pode ser usado. O agente de acoplamento pode ser ou incluir um ou mais agentes de acoplamento de silano, um ou mais agentes de acoplamento de zirconato, um ou mais agentes de acoplamento de titanato, um ou mais agentes de acoplamento de nitro ou qualquer combinação dos mesmos. O agente de acoplamento pode ser ou incluir bis (3trietoxisilil propil)tetrassulfano (por exemplo, Si 69 de Evonik Industries, Struktol SCA98 de Struktol Company),

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 37/59 / 50 bis (3-trietoxisililpropil)dissulfano (por exemplo, Si 75 e Si 266 de Evonik Industries, Struktol SCA985 de Struktol Company), 3-tiocianatopropil-trietoxi silano (por exemplo, Si 264 de Evonik Industries), gama-mercaptopropil-trimetóxi silano (por exemplo, VP Si 163 de Evonik Industries, Struktol SCA989 de Struktol Company), gama-mercaptopropiltrietóxi silano (por exemplo, VP Si 263 de Evonik Industries), dineoalcanolatodi(3-mercapto) propionato-0 de zircônio, N,N'-bis (2-meti1-2-nitropropil)-1,6-diamino hexano, S-(3-(trietoxisilil)propil) octanotioato (por exemplo, agente de acoplamento NXT de Momentive, Friendly, WV) , e/ou outros agentes de acoplamento de silica conhecidos dos versados na técnica. [0055] Alternativamente ou em adição, as particulas de negro de fumo podem ser tratadas com outros agentes hidrofobizantes ou modificadores de silica. Um tal agente pode ser covalentemente ou não covalentemente ligado às particulas de negro de fumo. Os exemplares agentes hidrofobizantes incluem fluidos de silicone. Os exemplos não limitativos de fluidos de silicone incluem polidimetilsiloxanos, polidietilsiloxanos, copolímeros de fenilmetilsiloxano, copolímeros de fluoroalquilsiloxano, copolímeros de difenilsiloxano-dimetilsiloxano, copolímeros de fenilmetilsiloxano -dimetilsiloxano, copolímeros de fenilmetilsiloxano-difenilsiloxano, copolímeros de metil hidrossiloxano -dimetilsiloxano, silicones modificados com óxido de polialquileno, polissiloxanos cíclicos dos tipos D3, D4, e D5 e similares. Os fluidos de silicone modificados, tais como siloxanos terminados em hidroxila, podem ser também usados.

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 38/59 / 50

[0056] Alternativamente ou em adição, o agente modificador de silica pode compreender um silano hidrofobizante. Por exemplo, o silano hidrofobizante pode ser um composto da fórmula: R³4-nSiX_n em que n é 1-3, cada R³é independentemente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, um grupo Ci-Cis alquila, um grupo C3-C18 haloalquila e um grupo C6-C14 aromático, e cada X é independentemente um grupo Ci-Cis alcóxi ou halo. Alternativamente ou em adição, o agente modificador de silica compreende um silazano. Por exemplo, o agente hidrofobizante pode ser hexametildissilazano, octametiltrissilazano, um silazano ciclico, e similares. Em algumas modalidades, o agente modificador de silica compreende um agente modificador de carga tal como um ou mais dos divulgados na publicação de pedido de patente US 2010/0009280, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência. Alternativamente ou em adição, os co-polimeros de dimetilsiloxano descritos em publicação de pedido de patente US 2011/0244382 Al, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência, podem ser usado para tratar as partículas de negro de fumo.

[0057] O negro de fumo da presente invenção pode ser modificado depositando espécies contendo silício, como silica, em pelo menos uma porção da superfície do negro de fumo para revestir o negro de fumo. O negro de fumo pode ser revestido com silica. Os materiais de revestimento de silica, assim como métodos para revestir o negro de fumo com silica, podem incluir os mostrados nas Patentes US 6.197.274 e 6.541.113, que são incorporadas na sua totalidade por referência aqui. O revestimento de silica

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 39/59 / 50 pode cobrir de modo parcial ou completo as superficies do negro de fumo.

[0058] O negro de fumo pode ser oxidado. Agentes oxidantes apropriados podem incluir, mas não são limitados a, ácido (por exemplo, ácido nitrico) e ozônio. Agentes de acoplamento podem ser usados com os negros de fumo oxidados, como os agentes de acoplamento mostrados na Patente US 6.057.387, que é incorporada em sua totalidade por referência aqui, ou outros como aqui indicados.

[0059] A presente invenção será ainda esclarecida pelos seguintes exemplos, que se destinam a ser puramente exemplares da presente invenção.

EXEMPLOS

Exemplo 1

[0060] Negro de fumo da presente invenção foi produzido em ciclos de reator utilizando uma configuração de reator de múltiplos estágios, como ilustrado na Figura 1 ou Figura 2. As dimensões e componentes do reator estão mostrados na Tabela 1 abaixo.

[0061] Em cada ciclo, o combustível primário para a reação de combustão foi gás natural introduzido no reator em cerca da temperatura ambiente (aproximadamente 25°C), uma combustão primária de 120% foi usada, a concentração do K+ ou outro ion de metal do elemento de grupo IA/IIA foi zero (0 ppm) e uma taxa de carga de alimentação produzindo negro de fumo total de cerca de 433 a 282 kg/h. A carga de alimentação liquida foi pré-aquecida a 175°C antes da introdução no reator. Os orifícios de introdução da carga de alimentação foram dispostos em um padrão de anel espaçado de modo equidistante (plano axial) em torno da

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 40/59 / 50 periferia do reator nos locais 32 e 42 na Figura 1 e nos locais 320 e 420 na Figura 2. A carga de alimentação utilizada tinha propriedades como descrito na Tabela 2 abaixo.

Tabela 1: Geometria/Componentes dos reatores

Reator (Fig. D Dimensão/ Componente	Valor	Reator (Fig. 2) Dimensão/ Componente	Valor
D-l (2,54 cm)		D-10 (2,54 cm)	4,5
D-2 (2,54 cm)	4,5	D-ll (2,54 cm)	6, 3
D-3 (2,54 cm)	13, 5	D-12 (2,54 cm)	6, 3
D-4 (2,54 cm)	5, 3	D-13 (2,54 cm)	5, 3
D-5 (2,54 cm)	18	D-14 (2,54 cm)	18
D-6 (2,54 cm)	27	L-10 (2,54 cm)	24
D-7 (2,54 cm)	36	L-ll (2,54 cm)	18
L-l (2,54 cm)		L-12 (2,54 cm)	18
L-2 (2,54 cm)		320	6 pontas, 0,048 a 0,066 cm tamanho ponta orificio
L-3 (2,54 cm)		420	4 pontas, 0,048 a 0,066 cm tamanho ponta orificio
L-4 (2,54 cm)	59	240	4 pontas de injeção
L-5 (2,54 cm)	17
L-6 (2,54 cm)	56

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 41/59 / 50

L-7A (2,54 cm)	21
L-7B (2,54 cm)	59
L-8 (2,54 cm)
L-9 (0,304 m)	21
L-10 (0,304 m)	5, 3
L-ll (0,304 m)	5, 3
Q (0,304 m)
32	6 pontas 0,048 a 0,066 cm tamanho ponta orifício
42	4 pontas 0,048 a 0,066 cm tamanho ponta orifício

Tabela 2: Propriedades da carga de alimentação

Razão hidrogênio/carbono	1,07
Hidrogênio (% em peso)	8,09
Carbono (% em peso)	90,55
Enxofre (% em peso)	0,77
Nitrogênio (% em peso)	0,23
Oxigênio (% em peso)	—
Densidade ponderada	1,0615

[0062] A água de resfriamento brusco intermediário, se usada, foi introduzida como uma pulverização fina por meio de um atomizador pressurizado. Para o reator da Figura 1, a água de resfriamento brusco intermediário, se usada, foi introduzida em apenas um dos dois locais indicados 24A ou 24B. O negro de fumo formado na reação foi então

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 42/59 / 50 completamente resfriado com água a jusante da segunda carga de alimentação produzindo negro de fumo para formar o negro de fumo da presente invenção.

[0063] Condições adicionais de processo, incluindo combustão geral (OAC), a carga de alimentação dividida entre a primeira e a segunda introduções da carga de alimentação, respectivamente, são mostradas na Tabela 3.

Tabela 3: Parâmetros de processo CB

Ciclo/ Produto CB	Reator	OAC	Divisão óleo FS 1°	Taxa AIR (LPA)	Resfr. brusco água intermediário
		o_ o	o_ o	nm³/h	kg/h
1	Fig. 2	31	55%	1500	65
2	Fig. 2	31	65%	1500	0
3	Fig. 2	31	65%	1500	65
4	Fig. 2	37	65%	1500	65
5	Fig. 1	31	58%	1500	0
6	Fig. 1	31	58%	1500	65
7	Fig. 1	34	66%	1500	0
8	Fig. 1	34	66%	1500	65
9	Fig. 1	34	66%	1500	0
10	Fig. 1	36	71%	1500	65
11	Fig. 1	36	71%	1500	0

[0064] As medições das distribuições de tamanho de partícula foram determinadas de acordo com método ISO 15825, usando foto-sedimentometria por centrífuga a disco com um modelo BI-DCP fabricado por Brookhaven Instruments. Gráficos de distribuição de tamanho do agregado ponderado em volume (ASD) foram gerados para cada uma das amostras selecionadas de negro de fumo. Tabela 4 apresenta os

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 43/59 / 50 valores de diâmetro médio (Dmédio) , diâmetro de modo (Dmodo) , Dio, D50, D90, ADso, D75/D25, ADso/Dmodo, (D 90~D io) / D so da distribuição de tamanho de partícula, e Equação(1), para os Ciclos 1-6 e 8-10. O valor da Equação (1) é calculado como: 133, 33 * (ADso/Dmodo)/COAN. Valores calculados a partir da

Equação (1) para vários negros de fumo comerciais são também incluídos na Tabela 4. Os negros de fumo comerciais são vendidos sob os nomes de comércio VULCAN® M (VM),

VULCAN® 6 (V6), PROPEL® E6 (PE6), e VULCAN® 10H (V10H) (Cabot Corporation).

Tabela 4: Distribuições e tamanho de partícula

Ciclo/ Prod.	Dio (nm	Ü50 (nm)	Ü90 (nm	Dmodo (nm)	Dmédia (nm)	Δϋ50 (nm	D75/ D25	Δϋ50 / Dmodo	(Ü90- D10) / D50	Eq. (1)
VM		85	130	77	91	61	1, 56	0,79		1, 053307
V6		81	114	79	83	59	1, 5	0, 75		1,010076
PE 6		91	139	85	94	85	1, 68	1		1,201171
V10H		68	99	64	71	50	1, 53	0,78		1,029677
1	70	106	176	90	116	68	1, 62	0,76	1, 00	0,791647
2	63	91	137	84	97	55	1,49	0, 65	0, 81	0,661561
3	62	91	134	84	95	54	1, 47	0, 64	0,79	0,656394
4	53	79	122	69	84	51	1, 54	0, 74	0, 87	0,731613
5	66	101	180	84	113	64	1,70	0,76	1, 13	0,723791
6	64	96	156	83	104	61	1, 59	0, 73	0, 96	0,737355
8	53	80	124	71	85	52	1, 54	0, 73	0, 89	0,684784
9	51	77	119	69	82	51	1, 55	0, 74	0, 88	0,699917
10	49	73	109	66	77	48	1, 51	0, 73	0, 82	0,677146

[0065] As propriedades físicas do negro de fumo de ciclos 1-11 são mostradas em Tabela 5 com as do negro de fumo comercial indicado vendido sob os nomes de comércio

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 44/59 / 50

VULCAN® Μ (VM), VULCAN® 6 (V6), PROPEL® E6 (PE6), e VULCAN® 10H (V10H) (Cabot Corporation). Os negros de fumo formados em cada ciclo correspondente têm um indice de adsorção de iodo, OAN, COAN, STSA, BET e tonalidade, mostrados na Tabela 5. OAN, COAN, STSA e BET foram determinados pelos métodos respectivos indicados acima, e o índice de adsorção de iodo foi determinado pelo método ASTM D1510, e tonalidade foi determinada pelo método ASTM D3265. Na Tabela 5, nm³ refere-se a metros cúbicos normais, onde normal é definido como o volume do gás corrigido para 0°C e 1 atm de pressão.

Tabela 5: Propriedades de produto CB selecionadas e comparações

Ciclo/ produto	BET (m²/g)	STSA (m²/g)	I₂ (mg/g)	12/ STSA (mg/m²)	OAN (ml/ 100g)	COAN (ml/ 100g)	Tona lidade (%ITRB)
VM		87	90	1, 03	120	100	112
V6		104	121	1, 16	114	99	115
PE6		95	96	1, 01	N/A	111	108
V10H	144	135	142	105	N/A	101	N/A
1	98	98	87	0, 88	281	128	107
2	117	107	114	1, 07	242	131	117
3	103	102	98	0, 96	259	130	115
4	127,4	125, 8	132,2	1, 05	240,5	134,7	122, 6
5	106	104	115	1, 10	236	140	119
6	101	100	106	1, 05	301	132	117
7	147,6	127	162	1,28	242,2	142,2	124,5
8	133, 7	122, 6	146	1, 19	229,4	142,6	125, 7
9	138, 8	126, 7	152,3	1,20	242,1	140,8	128, 1

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 45/59 / 50

10	179, 3	140,	4	194,	7	1,39	221,1	143,2	131,	9
11	191,7	146,	4	216,	4	1, 48	221,9	144,5	129,	8

Exemplo 2

[0066] Composições de borracha incorporando um dos negros de fumo selecionados (ciclos/produtos 1-11) do Exemplo 1 e negro de fumo comercial (VM, V6, PE6, V10H) referidos na Tabela 5 foram preparadas. Módulo (300%), rigidez (G' 10%) e histerese de perda (máximo tan δ ou tan delta) foram determinados para cada borracha modificada. Nessas experiências, o negro de fumo foi usado em uma formulação de borracha que tinha uma formulação completa, como mostrado na Tabela 6 abaixo, para estudar os efeitos do uso dos negros de fumo da presente invenção em comparação com o negro de fumo comercial mencionado acima, assim como os disponíveis comercialmente de Cabot Corporation sob os nomes comerciais VULCAN® 7 (V7), CRX™ 1444 (CRX1444) e CRX™ 1346 (CRX1346) . A formulação inclui N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-/fenilenodiamina,

Flexsys, St. Louis, MO (6PPD), óleo de processo CALIGHT RPO, grânulos de antioxidante DQ (AO DQ), Akrochem, Akron, OH, contas Akrowax™ 5031, Akrochem, Akron, OH. No passe final, foram adicionados enxofre e o acelerador Nterc-butil benzotiazol-2-sulfenamida (TBBS).

Tabela 6: Formulação da borracha

Ingredientes	Quantidade (phr)
borracha natural (SMR 20)	100
negro de fumo	50/45 ou 55/50
Óleo de processo CALIGHT RPO	2, 5
Grânulos de AO DQ	1,5

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 46/59 / 50

6PPD	1,5
Óxido de zinco	5
Ácido esteárico	3
Contas de cera	1,5
Passe final
Enxofre	1,2
TBBS (acelerador)	1,4

[0067] Os componentes usados nas composições de borracha (como mostrado na Tabela 6) foram misturados após uma mistura de três estágios em um misturador BR Banbury 1600 descrito na Tabela 7 abaixo.

Tabela 7: Condições de mistura

	Tempo (s)	Operação
Estágio 1		Misturador Farrel BR Banbury (1600 cm³), 70% fator de enchimento, 80 rpm, 50°C
0	Adicionar polímero
30	Adicionar 2/3 negro de fumo
90	Adicionar 1/3 negro de fumo
120	Varredura
180	Adicionar óxido de zinco, ácido esteárico, 6PPD, grânulos AO DQ, contas de cera e óleo de processo (coletivamente, pequenos)
240	Raspar/varrer
300	Despejar - misturar por 5 min., ajustar rpm para não exceder 150°C
	Passar através de moinho aberto 6

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 47/59 / 50

		vezes (50°C)
Estágio 2		Misturador Farrel BR Banbury (1600 cm³), 70% fator de enchimento, 80 rpm, 50°C
0	Adicionar composto Estágio 1
240	Despejar - não exceder 150°C, despejar mais cedo se composto alcançar 150°C
	Passar através de moinho aberto 6 vezes (50°C)
Estágio 3		Misturador Farrel BR Banbury (1600 cm³), 70% fator de enchimento, 60 rpm, 50°C
0	Adicionar composto estágio 2
30	Adicionar enxofre e TBBS
60	Varrer
120	Despejar
	Passar através de moinho aberto 6 vezes (50°C)

[0068]	Vulcanização	foi realizada	em uma	prensa
aquecida	ajustada a 150°C	por um tempo determinado	por	um
reômetro	de borracha convencional (isto	é, T90 +	10%	de
T90, em	que T90 é o	tempo para	atingir	90%	de

vulcanização).

[0069] Os seguintes testes foram usados para obter os dados de desempenho em cada uma das borrachas modificadas:

[0070] Módulo a 300% (MPa) foi determinado pelos métodos de teste padrão ASTM D 412-06 para

- Negro de fumo em procedimentos de receita e

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 48/59 / 50 avaliação de SBR;

- tan δ foi medido com um espectrômetro dinâmico de Rheometrics modelo ARES-2K a uma frequência constante de 10 Hz, uma temperatura constante e em modo cisalhamento sob tensão. Varreduras de tensão foram realizadas a 0°C de 0,1% a 120% de amplitude de dupla tensão. As medições foram realizadas em dez pontos por década e o tan máximo medido δ foi registrado. Módulo de armazenamento G' foi determinado e registrado como parte dessas medições de tan δ. G' é frequentemente associado com a rigidez de um material.

[0071] Os dados de desempenho obtidos a partir desses testes são mostrados nas Tabelas 8-11 em vários carregamentos de negro de fumo. Os carregamentos diferentes para os negros comparativos comerciais foram maiores do que as dos negros de fumo reivindicados para corresponder com a dureza.

Tabela 8: Dados do desempenho

Produto	CB (phr)	300% mod, (MPa)	G' 10% (MPa)	Max tan δ	G' /tan δ (max)	Dureza RT	Dureza 60°C
VM	50	14, 9	1,84	0, 193	9, 5	65, 2	59, 3
V6	50	12,4	1, 92	0,228	8,4	66, 1	60,0
PE6	50	16, 1	1,74	0, 199	8,8	66, 4	61,0
V10H	50	13, 3	1, 93	0,227	8,5	67,0	60,7
1	45	17,0	1, 96	0, 175	11,2	67,8	62,7
2	45	15, 0	2,03	0, 196	10,4	68,7	62,7
3	45	17, 1	2,09	0, 193	10,8	68,4	62,4
5	45	17, 6	2, 18	0, 190	11,5	68,0	63, 0
6	45	17,4	2,08	0, 191	10, 9	68, 6	63, 4

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 49/59 / 50

Tabela 9: Dados de desempenho

Produto	CB (phr)	300% mod, (MPa)	G' 10% (MPa)	Max tan δ	G' /tan δ (max)	Dureza RT	Dureza 60°C
V7H	50	14,28	2, 18	0,20	10,73	65, 8	59, 3
V10H	50	15, 03	1,82	0, 18	9, 85	67,0	60,2
CRX1444	50	16, 67	2,19	0,25	8,81	70,4	64,3
CRX1346	50	14,02	2,08	0,23	9, 19	67, 9	60,8
4	45	17, 65	2, 13	0, 19	11,43	70,7	64,7
7	45	17, 63	2,45	0,21	11,87	70, 1	64,2
8	45	18, 66	2,25	0,21	10, 63	69, 8	64,0
9	45	17,77	2,47	0, 19	13, 08	69, 4	63, 7
10	45	17,58	2,48	0,22	11,51	71,8	65, 5
11	45	17	2,51	0,23	11,14	71,4	65, 1

Tabela 10: Dados de desempenho

Produto	CB (phr)	300% mod. (MPa)	G' 10% (MPa)	Max tan δ	G' /tan δ (max)	Dureza RT	Dureza 60°C
VM	55	15, 90	2,07	0,23	9, 0	66, 8	61, 1
V6	55	14,36	2,51	0,25	9, 9	68, 6	62, 9
PE6	55	18, 92	2,48	0,21	11, 9	69, 7	64,2
V10H	55	15, 88	2,30	0,25	9, 4	69, 0	63, 2


1	50	19,89	2, 60	0, 17	15, 11	70,2	65, 0
2	50	18,22	2,54	0,23	11,08	70,5	64, 6
3	50	19, 62	2,35	0,22	10,49	69, 8	64,7
5	50	20,00	2,79	0,21	13, 27	71,8	65, 9
6	50	19,41	2, 68	0,20	13, 42	71,3	66, 4

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 50/59 / 50

Tabela 11: Dados de desempenho

Produto	CB (phr)	300% mod. (MPa)	G' 10% (MPa)	Max tan δ	G' /tan δ (max)	Dureza RT	Dureza 60°C
V7H	55	15,81	2,02	0,26	7,70	68,925	62,33
V10H	55	15, 63	2,46	0,24	10,36	69,675	63, 23
CRX1444	55	19, 15	2,84	0,24	11,72	73,225	67,08
CRX1346	55	16, 45	2,52	0,26	9, 60	72,5	65, 53
4	50	20,03	2,45	0,23	10,81	72, 9	67,2
7	50	20,41	2,74	0,23	11,91	73, 7	68,2
8	50	19, 92	2,58	0,23	11,44	74,4	68,3
9	50	21, 98	2,58	0,23	11,43	74,0	69, 1
10	50	20,23	2,79	0,24	11,51	74,3	68,2
11	50	20,38	2,78	0,24	11,81	74,0	68,2

[0072] Como especificamente mostrado pelos resultados na Tabela 8-11, os negros de fumo inventivos proporcionaram rigidez e histerese para compostos de borracha modificados com os mesmos em uma razão de rigidez G' (10%) (MPa) para histerese tan õmax que é pelo menos cerca de 5% ou mesmo pelo menos cerca de 10% maior que os compostos de borracha que continham uma quantidade equivalente de VM, PE6 ou V6.

[0073] Como também mostrado pelos dados das Tabelas 811, os produtos de borracha modificados com negros de fumo da presente invenção tinham valores de tan õmax mais baixos e de rigidez mais elevados do que os produtos de borracha modificados com o negro de fumo comercial.

[0074] Em geral, a presente invenção pode incluir adicionalmente os seguintes um ou mais aspectos. No geral, COAN elevado e ADso baixo podem aumentar G' em STSA dada,

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 51/59 / 50 mas, ao mesmo tempo, o ADso baixo pode afetar negativamente tan δ. A partir desses resultados, COAN elevado, em combinação com as propriedades de STSA e OAN, pode dar negros de fumo que quebram o equilíbrio de G' e tan δ (por exemplo, evitando a perda prejudicial de rigidez com provisão de histerese reduzida).

[0075] Outro aspecto dos negros de fumo da presente invenção é a distribuição de tamanho de agregado estreita baixa (ASD) , como expresso por ADso/D_modo, sobre os valores de COAN recitados de, pelo menos, 110 mL/100 g, isto é, a largura da distribuição ASD para tal negro de fumo de estrutura elevada. Esta ASD é estreita para esses negros de fumo de estrutura elevada e, sem desejar estar limitado por teoria, pode contribuir para a quebra de troca de equilíbrio entre rigidez e histerese vista nas composições de borracha estudadas da presente invenção.

[0076] Em um aspecto, a ASD estreita sobre COAN é indicada pela Equação (1): 133, 33 * (ADso/Dmodo)/COAN < 1. Esta equação representa uma capacidade de medir a quantidade de variação na distribuição de tamanho de agregado. Um número menor que 1 representa uma variação mais controlada ou baixa na distribuição de tamanho do agregado, enquanto um valor igual ou maior que 1 representa uma variação maior em distribuição de tamanho do agregado, o que é representativo dos negros de fumo disponíveis comercialmente anteriores com um COAN elevado. Em outras palavras, com pelo menos alguns negros de fumo tendo um COAN elevado, isso levaria a um aumento na variação indesejada em distribuição de tamanho do agregado. No passado, era dificil alcançar uma distribuição de tamanho

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 52/59 / 50 estreita do agregado, junto com as outras propriedades do negro de fumo aqui descritas. A presente invenção é capaz de superar essa dificuldade, e os valores menores do que 1 da Equação (1) para negros de fumo da presente invenção são representativos dessa capacidade. COAN pode ser aumentado sem aumentar a variação no tamanho de agregados. Os negros de fumo da presente invenção podem ter valores de Equação (1) de menos que 1, ou menos que 0,99, ou menos que 0,9, ou menos que 0,8, ou de 0,4 a 0,99, ou de 0,45 a 0,85, ou de 0,5 a 0,825, ou de 0,6 a 0,8, ou outros valores.

[0077] A presente invenção inclui os seguintes aspectos/ modalidades/caracteristicas em qualquer ordem e/ou em qualquer combinação:

[0078] 1. Um negro de fumo tendo as seguintes propriedades:

uma STSA na faixa de 80 m²/g a 150 m²/g;

um OAN de, pelo menos, 180 mL/100 g; e um COAN de, pelo menos, 110 mL/100 g.

[0079] 2. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, tendo as seguintes propriedades:

dita STSA na faixa de 90 m²/g a 150 m²/g;

dito OAN de, pelo menos, 180 mL/100 g; e dito COAN de, pelo menos, 120 mL/100 g.

[0080] 3. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, tendo as seguintes propriedades:

dita STSA na faixa de 100 m²/g a 150 m²/g;

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 53/59 / 50

[0081] 4. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem uma razão de índice de adsorção de iodo/STSA na faixa de 0,9 a 1,5.

[0082] 5. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que a razão de índice de adsorção de iodo/STSA está na faixa de 1 a 1,3 .

[0083] 6. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o índice de adsorção de iodo está na faixa de 90 mg/g a 220 mg/g.

[0084] 7. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o OAN é pelo menos 200 mL/100 g.

[0085] 8. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o OAN é pelo menos 220 mL/100 g.

[0086] 9. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o OAN está na faixa de 200 mL/100 g a 310 mL/100 g.

[0087] 10. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o COAN é pelo menos 130 mL/100 g.

[0088] 11. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o COAN está na faixa de 120 mL/100 g a 150 mL/100 g.

[0089] 12. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem uma área de superfície BET na faixa de 70

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 54/59 / 50 m²/g a 200 m²/g.

[0090] 13. 0 negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem uma área de superficie BET na faixa de 90 m²/g a 200 m²/g.

[0091] 14. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem uma área de superficie BET na faixa de 70 m²/g a 130 m²/g.

[00 92] 15. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem um ADso de 75 nm ou menor.

[00 93] 16. O negro de fumo de acordo com a reivindicação 1, em que o negro de fumo compreende adicionalmente a propriedade 133, 33 * (ADso/D_m0do) /COAN < 1.

[0094] 17. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem um tamanho de cristálito L_a de 2 9 Â ou menor.

[0095] 18. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem um tamanho primário de partícula de 24 nm ou menor.

[0096] 19. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem um tamanho primário de partícula de cerca de 12 nm a 24 nm.

[0097] 20. O negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem uma energia superficial na faixa de cerca

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 55/59 / 50 de 1 mJ/m² a cerca de 15 mJ/m².

[0098] 21. 0 negro de fumo de qualquer modalidade/ caracteristica/aspecto precedente ou seguinte, em que o negro de fumo tem um poder tintorial na faixa de 110% a 140% .

[0099] 22. Um negro de fumo modificado compreendendo o negro de fumo de qualquer modalidade/ característica/ aspecto precedente ou seguinte modificado por pelo menos um de: pelo menos um agente de acoplamento fixado na superfície do mesmo, pelo menos um grupo químico fixado na superfície do mesmo, pelo menos um grupo químico adsorvido sobre uma superfície do mesmo, um revestimento de superfície, uma oxidação de superfície, ou qualquer combinação dos mesmos.

[00100] 23. O negro de fumo modificado de qualquer modalidade/característica/aspecto precedente ou seguinte em que o pelo menos um grupo químico é pelo menos um grupo orgânico.

[00101] 24. Um composto de borracha compreendendo pelo menos um polímero e o negro de fumo de qualquer modalidade/ característica/aspecto precedente ou seguinte.

[00102] 25. Um composto de borracha vulcanizada compreendendo pelo menos um polímero e o negro de fumo de qualquer modalidade/característica/aspecto precedente ou seguinte.

[00103] A presente invenção pode incluir qualquer combinação dessas várias características ou modalidades acima e/ou abaixo, como especificado nas frases e/ou parágrafos. Qualquer combinação de características divulgadas aqui é considerada parte da presente invenção e

Petição 870200007389, de 16/01/2020, pág. 56/59 / 50 nenhuma limitação é pretendida com relação às características combináveis.

[00104] Requerentes especificamente incorporam o conteúdo completo de todas as referências citadas nesta descrição. Adicionalmente, quando uma quantidade, concentração ou outro valor ou parâmetro é dado como uma faixa, faixa preferida ou lista de valores preferenciais superiores e valores preferenciais inferiores, deve ser entendido como especificamente descrevendo todas as faixas formadas a partir de qualquer par de qualquer limite de faixa superior ou valor preferido e qualquer limite de faixa inferior ou valor preferido, independentemente de se as faixas são descritas separadamente. Onde uma faixa de valores numéricos é recitada aqui, salvo indicado ao contrário, a faixa se destina a incluir os pontos finais da mesma e todos os números inteiros e frações dentro da faixa. Não se pretende que o escopo da invenção seja limitado aos valores específicos recitados quando definindo uma faixa.

[00105] Outras modalidades da presente invenção serão evidentes para os versados na técnica a partir da consideração do presente relatório descritivo e prática da presente invenção aqui descrita. Pretende-se que o presente relatório descritivo e exemplos sejam considerados como exemplares apenas, com o escopo e o espirito verdadeiros da invenção sendo indicados pelas seguintes reivindicações e equivalentes das mesmas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Negro de fumo caracterizado pelo fato de ter as seguintes propriedades:

uma STSA na faixa de 80 m²/g a 150 m²/g;

um OAN de, pelo menos, 180 mL/100 g;

um COAN de, pelo menos, 110 mL/100 g.
2. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter as seguintes propriedades:

referida STSA na faixa de 90 m²/g a 150 m²/g;

referido OAN de, pelo menos, 180 mL/100 g;

referido COAN de, pelo menos, 120 mL/100 g.
3. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter as seguintes propriedades:

referida STSA na faixa de 100 m²/g a 150 m²/g;

referido OAN de, pelo menos, 200 mL/100 g;

referido COAN de, pelo menos, 120 mL/100 g.
4. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo tem uma razão de indice de adsorção de iodo/STSA na faixa de 0,9 a 1, 5 .
5. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a razão de indice de adsorção de iodo/STSA está na faixa de 1 a 1,3.
6. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o indice de adsorção de iodo está na faixa de 90 mg/g a 220 mg/g.
7. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o OAN é pelo menos 200 mL /10 0 g.
8. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190110368, de 30/10/2019, pág. 15/18

2/3 caracterizado pelo fato de que o OAN é pelo menos 220 mL /10 0 g.
9. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o OAN está na faixa de 200 mL/100 g a 310 mL/10 0 g.
10. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o COAN é pelo menos 130 mL /10 0 g.
11. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o COAN está na faixa de 120 mL/100 g a 150 mL/10 0 g.
12. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo tem uma área de superfície BET na faixa de 70 m²/g a 200 m²/g.
13. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem uma áreade superfície BET na faixa de 90 m²/g a 200 m²/g.
14. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem uma áreade superfície BET na faixa de 70 m²/g a 130 m²/g.
15. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem um ADsode

75 nm ou menor.
16. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo compreende adicionalmente a propriedade 133, 33 * (ADso/Dmodo)/COAN < 1.
17. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem um tamanho de cristalito L_a de 29 Â ou menor.
18. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190110368, de 30/10/2019, pág. 16/18

3/3 caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem um tamanho primário de partícula de 24 nm ou menor.
19. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem um tamanho primário médio de partícula de cerca de 12 nm a 24 nm.
20. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo tem uma energia superficial na faixa de cerca de 1 mJ/m² a cerca de 15 mJ/m².
21. Negro de fumo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o negro de fumo tem um poder tintorial na faixa de 110% a 140%.
22. Negro de fumo modificado caracterizado pelo fato de compreender o negro de fumo, conforme definido na reivindicação 1, modificado por pelo menos um de: pelo menos um agente de acoplamento fixado na superfície do mesmo, pelo menos um grupo quimico fixado na superfície do mesmo, pelo menos um grupo quimico adsorvido sobre uma superfície do mesmo, um revestimento de superfície, uma oxidação de superfície, ou qualquer combinação dos mesmos.
23. Negro de fumo modificado, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um grupo quimico é pelo menos um grupo orgânico.
24. Composto de borracha caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um polimero e o negro de fumo conforme definido na reivindicação 1.
25. Composto de borracha vulcanizada caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um polimero e o negro de fumo conforme definido na reivindicação 1.