JP2023010727A

JP2023010727A - ８０～１５０ｍ２／ｇのＳＴＳＡと少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮとを有するカーボンブラックおよびそれらを組み込んだゴムコンパウンド

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Publication number: JP2023010727A
Application number: JP2022172260A
Authority: JP
Inventors: ジェスンチョイ; Jaesun Choi; タイスエフクラーク; F Clarke Theis; ダヴァルドシ; Doshi Dhaval
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-01-20
Also published as: BR112019022706B1; CA3062139A1; FR3065963B1; CN110709478B; FR3065963A1; US10927261B2; AR111849A1; BR112019022706A2; JP2020518701A; NL2020868B1; US20180319992A1; NL2020868A; CA3062139C; CN110709478A; WO2018204174A1

Abstract

【課題】高ストラクチャーの補強グレードカーボンブラックなどのカーボンブラックを提供すること。【解決手段】このカーボンブラックは、以下の性質：８０ｍ2／ｇ～１５０ｍ2／ｇの範囲の統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）、少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのオイル吸収数（ＯＡＮ）、および少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇの圧潰物オイル吸収数（ＣＯＡＮ）を有し得る。カーボンブラックを組み込むゴムコンパウンドも記載する。【選択図】図１

Description

本発明は、カーボンブラックおよびカーボンブラックを組み込むゴムコンパウンドに関する。

カーボンブラックは、組成物の機械的、電気的、および光学的性質を改変するために使用されている。カーボンブラックおよび他のフィラーは、ゴム、プラスチック、紙、または織物の用途で使用される組成物の配合および調製において顔料、フィラー、および／または補強剤として利用されている。カーボンブラックまたは他のフィラーの性質は、これらの組成物の様々な性能特性を決定する重要な要素である。エラストマー組成物の重要な用途はタイヤの製造に関係があり、最終製品またはその構成部品に特定の性質を付与するために追加成分がしばしば添加される。カーボンブラックは、エラストマー組成物および他のタイプの組成物の機能的性質、電気導電性、レオロジー、表面性質、粘度、外観、およびその他の性質を改変するために使用されている。
前述のように、カーボンブラックおよび他のフィラーは、エラストマー組成物を含む様々な材料に補強という利益を提供することができる。従来のフィラーの特質に加えて、ヒステリシス、耐磨耗性、または剛性など、１種または複数種のエラストマー性質を向上させることができるフィラーを提供することが望まれている。しかし、過去において、カーボンブラックまたは他のフィラーを使用しているいくつかのエラストマー組成物では、フィラーは通常、ある性質は改善できるが別の性質を損なうことがある。したがって、好ましくは別の性質を損なうことなくエラストマー性質を高めることができる、エラストマー組成物用のフィラーを提供する継続的な必要性がある。

特開平６－１３６２８９号公報

本発明の主眼は、カーボンブラックの性質の独特な組合せを有する新規なクラスのカーボンブラックを提供することである。
本発明の別の主眼は、存在する場合にゴムまたは他のエラストマー組成物において１種または複数種の有益な性質を、その別の性質を著しく損なうことなく増進するカーボンブラックを提供することである。
本発明のさらなる主眼は、存在する場合にゴム組成物の性質の有益なバランスを付与することができるカーボンブラックを提供することである。
本発明の別の主眼は、存在する場合にゴム組成物の剛性を維持しながらヒステリシスを向上させる能力を有することができる、高ストラクチャーのカーボンブラックを提供することである。
本発明のさらなる主眼は、電極（例えば、リチウムイオン電池の正極）およびコンデンサ（例えば、電気化学コンデンサ）など、エネルギー貯蔵デバイスおよび他の電気的または電気化学的構成部品およびデバイスに使用することができる高ストラクチャーのカーボンブラックを提供することである。
本発明の別の主眼は、上記のカーボンブラックで改質したゴムコンパウンドを提供することである。
本発明の別の主眼および利点は、一部は以下の説明に記載しており、一部はその説明から明らかになるか、または本発明の実施により知ることができる。本発明の目的および他の利点は、説明および添付の特許請求の範囲で特に指摘する要素および組合せによって実現され達成される。

これらおよびその他の利点を達成するために、本発明の目的によれば、本明細書に具体化し広く説明するように、本発明は、８０～１５０ｍ²／ｇの範囲の統計的厚さ比表面積（ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ）（ＳＴＳＡ）、少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのオイル吸収数（ＯＡＮ）、および少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇの圧潰物オイル吸収数（ＣＯＡＮ）の性質を有するカーボンブラックに関する。
本発明はさらに、少なくとも１種のポリマーと上記のカーボンブラックとを含むゴムコンパウンドに関する。ゴムコンパウンドは、加硫ゴム組成物、加硫可能なゴム組成物、または未硬化ゴム組成物であり得る。
前述の全般的説明と以下の詳細な説明はどちらも、例示および説明にすぎず、特許請求する本発明のさらなる説明の提供を意図していることを理解されたい。
本出願に組み込まれ、かつその一部を構成する添付図面は、本発明の特徴のいくつかを示し、説明とともに、本発明の原理の説明に役立つ。

本出願の一例に従ってカーボンブラックを製造するために使用することができるカーボンブラック反応器の断面図を示す図である。本出願の一例に従ってカーボンブラックを製造するために使用することができる別の関連するカーボンブラック反応器の断面図を示す図である。

本発明は、カーボンブラックおよびカーボンブラックを含有するゴム組成物に関する。本発明のカーボンブラックは、補強グレードのカーボンブラックであり得る。指定した範囲内の分析的性質を有する本発明のカーボンブラックは、ゴム組成物に、剛性および導電性を維持しながら改良された補強性および低ヒステリシスを付与して、全体の性質における不利なトレードオフを回避または低減することができる。コンパウンドのヒステリシスとは、ゴムコンパウンドを変形するために加えられるエネルギーと、ゴムコンパウンドが初期の非変形状態に回復するときに放出されるエネルギーとの差を意味する。例えば、ヒステリシス値がより低いタイヤは転がり抵抗を低減することができ、したがって、タイヤを利用する車両の燃料消費量を削減することができる。カーカスなどのタイヤ部品では、物理的構造および性能のために適切な剛性を維持しなければならない。本発明のカーボンブラックは、この用途で使用される標準的なカーボンブラック（例えば、タイヤカーカスまたはサイドウォール材料で使用されているＮ３００、Ｎ５００、または他の「Ｎ」シリーズのカーボンブラック）と比較して、剛性を維持しながらより少ない充填量で非トレッドタイヤ部品に使用することができる。

車両の燃費を向上させるには、著しい規制上および環境上の圧力がある。タイヤは、乗用車、軽トラック、および大型トラック車両の燃料消費量を決定する上で重要な役割を果たす。摩耗性能およびグリップ性能を提供するトレッドと比較すると、カーカスの残りの部分または他の非トレッド構成部品の機能は異なり、したがって、最適なフィラー材料は異なる傾向がある。本発明のカーボンブラックを、カーカスまたは他の非トレッド部品などのタイヤ構成部品で使用して、そのような構成部品で使用されているＮ３００、Ｎ５００、または他のＮシリーズのカーボンブラックと交換することができる。示すように、本発明のカーボンブラックは、補強タイヤ部品または他のゴム成分において、カーボンブラックを使用してヒステリシスを低減できるようにするが、剛性および導電性を依然として維持することができる。本発明では、剛性の損失とヒステリシスの向上（低減）とのトレードオフを無効にする（回避または軽減する）ことができる著しい高ストラクチャーのカーボンブラックを提供することができる。本明細書の例中に開示する実験的研究の結果に示すように、最大ｔａｎδ（デルタ）を転がり抵抗寄与の測定基準と考えることができるゴムコンパウンド用途では、本発明のカーボンブラックは、それにより改質されたゴムコンパウンドに、比較試験した市販のカーボンブラック、例えば、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）Ｍカーボンブラック、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）６カーボンブラックもしくはＰＲＯＰＥＬ（登録商標）Ｅ６カーボンブラック、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）１０Ｈカーボンブラック、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）７Ｈカーボンブラック、またはその他、Ｎ１００、Ｎ２００、もしくはＮ３００シリーズカーボンブラック、または他のＡＳＴＭカーボンブラックなどを含有する同等の硬度の類似組成物よりも少なくとも約５％超、または少なくとも約１０％超、または少なくとも約１５％超、または少なくとも約２０％超、または少なくとも２５％超、またはそれ以上大きい剛性Ｇ’（１０％）（ＭＰａ）とヒステリシスｔａｎδ_最大の比で、剛性およびヒステリシスを付与することができる。

これらの向上効果を考慮すると、本発明のカーボンブラックは、ゴムコンパウンドに有利に使用することができる。本発明のカーボンブラックからの利益を受けるゴムコンパウンドとして、押出、成形、またはキャストされたゴム製品を挙げることができる。ゴム製品は、例えば、タイヤ、タイヤ構成部品、ホース、チューブ、ベルト、シール、ライナー、または他のゴム製品であり得る。本発明のカーボンブラックで補強することができるタイヤ構成部品には、カーカス、サイドウォール、ビード包囲ゴム、ベルト、トレッド、または他のタイヤ部品が挙げられる。選択肢として、タイヤカーカス、サイドウォール、ビード包囲ゴム、または他のタイヤ部品などの非トレッド構成部品を、本発明のカーボンブラックで改質することができる。

ストラクチャーは、カーボンブラック凝集粒子の複雑性の尺度である。本発明においては、カーボンブラックのストラクチャーは、材料について測定したオイル吸収性および圧潰物オイル吸収性を特徴とする。オイル吸収によって特徴付けられるストラクチャーは、ＡＳＴＭＤ２４１４－１３ａによって求められるオイル吸収数（ＯＡＮ）として決定され、ＯＡＮ値は１００ｇのカーボンブラックあたりのオイルのミリリットルとして表される。ＯＡＮ値はまた、フタル酸ジブチル吸収数（ＤＢＰ）としても公知である。圧潰物ＯＡＮ（ＣＯＡＮ）測定は、カーボンブラックのＣＯＡＮ値を決定するのに使用される。ＣＯＡＮ値は、制御下での圧縮後に決定されたカーボンブラックのＯＡＮ値であり、圧縮後カーボンブラック１００ｇあたりのオイルのミリリットルとして表される。ＣＯＡＮ値もまた、圧潰物フタル酸ジブチル吸収数（ＣＤＢＰ、２４Ｍ４ＤＢＰ）として公知である。本明細書で使用する場合、特に明記しない限り、ＣＯＡＮ値はＡＳＴＭ規格Ｄ３４９３－１３ａの変形態様に基づいている。本明細書においては、本明細書に開示のＣＯＡＮ測定には、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ３４９３－１３ａの手順に変形を加えて使用しているが、その変形は、カーボンブラック１５ｇを試験方法の手順に記載される圧縮シリンダーで圧潰し、次いで、これらの圧潰物１５ｇのうちの１０ｇを、ＡＳＴＭ試験方法の手順に従ってオイル吸収数の決定に使用されるアブソープトメーター（ａｂｓｏｒｐｔｏｍｅｔｅｒ）で試験し、その後、結果を材料１００ｇにスケール変更するものである。上記のＡＳＴＭ規格に従って決定された上記ＯＡＮおよびＣＯＡＮ値はまた、それに対応するＪＩＳ規格（例えば、ＪＩＳＫ６２２１）に従って決定された値に適用される。

本出願においては、カーボンブラックの表面積を、ＡＳＴＭ規格Ｄ６５５６－１０に従って定義かつ決定する。ＡＳＴＭ規格Ｄ６５５６－１０で説明されているように、この試験方法は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、および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）の多点判定および統計的厚さ比表面積法（ＳＴＳＡ）に基づく外部表面積を使用した多層ガス吸着挙動の理論による窒素表面積の決定を含む。総表面測定（ＮＳＡ測定）はＢ．Ｅ．Ｔ．理論に基づいており、それには孔直径が２ｎｍ（２０Å）未満の微小孔を含む総表面積が含まれるが、統計的厚さ比表面積法（ＳＴＳＡ）に基づく外部表面積は、ゴムに接触可能な比表面積として定義される。
示すように、本発明のカーボンブラックは、外部表面積（ＳＴＳＡ）値によって定義される性質と、同じ材料について決定されるＯＡＮおよびＣＯＡＮ値との組合せによって特徴付けられる。

本発明の一選択肢は、
ａ）８０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
ｂ）ＯＡＮ≧１８０ｍＬ／１００ｇ、および
ｃ）ＣＯＡＮ≧１１０ｍＬ／１００ｇ
の性質を有するカーボンブラックを提供する。
別の選択肢は、
ａ）９０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
ｂ）ＯＡＮ≧１８０ｍＬ／１００ｇ、および
ｃ）ＣＯＡＮ≧１２０ｍＬ／１００ｇ
の性質を有するカーボンブラックを提供する。
別の選択肢は、
１００ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ；
少なくとも２００ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ；および
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有するカーボンブラックを提供する。

一選択肢として、ＳＴＳＡ、すなわち、性質ａ）は、８０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲、または９０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲、または１００ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲、または９０ｍ²／ｇ～１４５ｍ²／ｇの範囲、または９５ｍ²／ｇ～１４５ｍ²／ｇの範囲、または１００ｍ²／ｇ～１４５ｍ²／ｇの範囲、または９０ｍ²／ｇ～１４０ｍ²／ｇの範囲、または９５ｍ²／ｇ～１４０ｍ²／ｇの範囲、または１００ｍ²／ｇ～１４０ｍ²／ｇの範囲、または１０５ｍ²／ｇ～１３５ｍ²／ｇの範囲、または１１０ｍ²／ｇ～１３０ｍ²／ｇの範囲、または１１５ｍ²／ｇ～１２５ｍ²／ｇの範囲、または他の値であり得る。

一選択肢として、ＯＡＮ、すなわち、性質ｂ）は、少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも１９０ｍＬ／１００ｇ、少なくとも２００ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも２１０ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも２２０ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも２３０ｍＬ／１００ｇ、または１８０ｍＬ／１００ｇ～３２０ｍＬ／ｇの範囲、または１９０ｍＬ／１００ｇ～３２０ｍＬ／ｇの範囲、または２００ｍＬ／１００ｇ～３２０ｍＬ／ｇの範囲、または２１０ｍＬ／１００ｇ～３２０ｍＬ／ｇの範囲、または１８０ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／ｇの範囲、または１９０ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／ｇの範囲、または２００ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／１００ｇの範囲、または２１０ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／ｇの範囲、または１８０ｍＬ／１００ｇ～３００ｍＬ／ｇの範囲、または１９０ｍＬ／１００ｇ～３００ｍＬ／ｇの範囲、または２００ｍＬ／１００ｇ～３００ｍＬ／ｇの範囲、または２１０ｍＬ／１００ｇ～３００ｍＬ／ｇの範囲、または２２０ｍＬ／１００ｇ～２９０ｍＬ／１００ｇの範囲、または２３０ｍＬ／１００ｇ～２８０ｍＬ／ｇの範囲、または他の値であり得る。

一選択肢として、ＣＯＡＮ、すなわち、性質ｃ）は、少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇ、少なくとも１３０ｍＬ／１００ｇ、または少なくとも１４０ｍＬ／１００ｇ、または１１０ｍＬ／１００ｇ～１６０ｍＬ／ｇの範囲、または１１５ｍＬ／１００ｇ～１６０ｍＬ／ｇの範囲、または１２０ｍＬ／１００ｇ～１６０ｍＬ／ｇの範囲、または１１０ｍＬ／１００ｇ～１５５ｍＬ／ｇの範囲、または１１５ｍＬ／１００ｇ～１５５ｍＬ／１００ｇの範囲、または１１５ｍＬ／１００ｇ～１５５ｍＬ／ｇの範囲、または１１０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／ｇの範囲、または１１５ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／ｇの範囲、または１２０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／ｇの範囲、または１１０ｍＬ／１００ｇ～１４５ｍＬ／ｇの範囲、または１１５ｍＬ／１００ｇ～１４５ｍＬ／ｇの範囲、または１２０ｍＬ／１００ｇ～１４５ｍＬ／ｇの範囲、または１２５ｍＬ／１００ｇ～１４５ｍＬ／１００ｇの範囲、または１３０ｍＬ／１００ｇ～１４０ｍＬ／ｇの範囲、または他の値であり得る。
本発明のカーボンブラックは、ＳＴＳＡ、ＯＡＮ、およびＣＯＡＮ、すなわち、性質ａ）、ｂ）、およびｃ）に関する上記の値のいずれかをそれらの任意の組合せで有することができる。
本発明のカーボンブラックがＳＴＳＡ、ＯＡＮ、およびＣＯＡＮに関する上記の性質（すなわち、性質ａ）、ｂ）、およびｃ））に加えて有することができる他の性質に関して、これらには、以下の追加の性質のうちの１種または複数種が含まれるが、それらだけに限らない。

ｄ）８５ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲、または９０ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲、または１００ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲、または１００ｍｇ／ｇ～２１０ｍｇ／ｇの範囲、または８５ｍｇ／ｇ～２１０ｍｇ／ｇの範囲、または９０ｍｇ／ｇ～２１０ｍｇ／ｇの範囲、または１００ｍｇ／ｇ～２１０ｍｇ／ｇの範囲、または８５ｍｇ／ｇ～２００ｍｇ／ｇの範囲、または９０ｍｇ／ｇ～２００ｍｇ／ｇの範囲、または１００ｍｇ／ｇ～２００ｍｇ／ｇの範囲、または１１０ｍｇ／ｇ～２００ｍｇ／ｇの範囲、または１１５ｍｇ／ｇ～１９０ｍｇ／ｇの範囲、または１２０ｍｇ／ｇ～１８０ｍｇ／ｇの範囲、または他の値であるヨウ素吸着数（ＡＳＴＭ－Ｄ１５１０－１３）。

ｅ）０．９～１．５、または０．９５～１．５、または１～１．５、または０．９～１．４５、または０．９５～１．４５、または１～１．４５、または０．９～１．４、または０．９５～１．４、または１～１．４、または０．９～１．３５、または０．９５～１．３５、または１～１．３５、または０．９～１．３、または０．９５～１．３、または１．０～１．３、または１．０５～１．２５、または１．１０～１．２０、または他の値であるヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比。ヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比は、エッチングされていないカーボンブラックとエッチングされたカーボンブラックを区別し、例えば、エッチングされたカーボンブラックは、より大きなヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比を有するであろう。
ｆ）７０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲、または９０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲、または８０ｍ²／ｇ～１７０ｍ²／ｇの範囲、または７０ｍ²／ｇ～１３５ｍ²／ｇの範囲、または５０ｍ²／ｇ～１４０ｍ²／ｇの範囲、または１０５ｍ²／ｇ～１３５ｍ²／ｇの範囲、または１１０ｍ²／ｇ～１３０ｍ²／ｇの範囲、または１１５ｍ²／ｇ～１２５ｍ²／ｇの範囲、または他の値のＢＥＴ表面積。

ｇ）７５ｎｍ以下、または７０ｎｍ以下、または６５ｎｍ以下、または６０ｎｍ以下、または５５ｎｍ以下、または５０ｎｍ以下、または４０ｎｍ～７５ｎｍの範囲、または４５ｎｍ～７０ｎｍの範囲、または５０ｎｍ～６５ｎｍの範囲、または５５ｎｍ～６０ｎｍの範囲、または他の値のΔＤ₅₀。
ｈ）２９Å以下、または２７Å以下、または２５Å以下、または２３Å以下、２１Å以下、または１９Å以下、または１５Å以下、または１３Å以下、または１１Å以下、または１０Å以下、または１０Å～２９Åの範囲、または１３Å～２７Åの範囲、または１５Å～２５Åの範囲、または１７Å～２３Åの範囲、または他の値の結晶子サイズ（Ｌ_a）。

ｉ）約８ｎｍ～約５０ｎｍの範囲、または約１２ｎｍ～約２４ｎｍの範囲、または約１３ｎｍ～約２３ｎｍの範囲、または約１４ｎｍ～約２２ｎｍの範囲、または約１５ｎｍ～約２１ｎｍの範囲、または約１６ｎｍ～約２０ｎｍの範囲、または他の値の平均一次粒子サイズ。

ｊ）約１ｍＪ／ｍ²～約１５ｍＪ／ｍ²の範囲、または約２ｍＪ／ｍ²～約１３ｍＪ／ｍ²、約３ｍＪ／ｍ²～約１２ｍＪ／ｍ²の範囲、または約４ｍＪ／ｍ²～約１１ｍＪ／ｍ²の範囲、または約５ｍＪ／ｍ²～約１０ｍＪ／ｍ²の範囲、または他の値の表面エネルギー。
ｋ）１０５％～１４０％の範囲、または１１０％～１４０％の範囲、または１１５％～１３５％の範囲、または１２０％～１３０％の範囲、または他の値を有する比着色力（ｔｉｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈ）（ＡＳＴＭ－Ｄ３２６５－１５ａ）。

本発明のカーボンブラックは、選択肢として、任意の組合せにおいて、他の性質を含まない性質ａ）、ｂ）、およびｃ）の組合せ、または性質ａ）、ｂ）、およびｃ）と追加の所定の性質ｄ）～ｋ）のうちの１種もしくは複数種とを含む組合せを有することができる。例えば、本発明のカーボンブラックは、性質ａ）、ｂ）、およびｃ）に加えて、性質ｄ）～ｋ）のうちの少なくとも１、２、３、４、５、６、７、または８種すべてを有することができる。カーボンブラックは、性質ａ）～ｋ）の任意の組合せを有することができる。性質ｇ）のΔＤ₅₀は、ＢｒｏｏｋｈａｖｅｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによって製造されたモデルＢＩ－ＤＣＰのディスク遠心分離フォトセディメントメトリを使用して、ＩＳＯ１５８２５方法に従って測定することができる。性質ｉ）の平均一次粒子サイズは、ＡＳＴＭ－Ｄ３８４９－１４ａによって決定することができる。使用することができる性質ｈ）、すなわち、結晶子サイズＬ_a（すなわち、米国特許第９，２８７，５６５号に開示されているラマン分光法によって決定される微結晶カーボンブラックの秩序ドメインのサイズ）およびｊ）、すなわち、表面エネルギーを決定する方法は、米国特許第９，２８７，５６５号に開示されており、参照によりその全体を本明細書に組み込む。他の性質ａ）～ｆ）およびｋ）は、上記または本明細書の例に示すように決定することができる。

本発明のゴムコンパウンドは、カーボンブラックの配合に有用なエラストマーなどの任意のエラストマーと配合することによってカーボンブラックから調製することができる。任意の適切なエラストマーをカーボンブラックと配合して、本発明のエラストマーコンパウンドを提供することができる。このようなエラストマーとしては、ゴム、１，３－ブタジエン、スチレン、イソプレン、イソブチレン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、アクリロニトリル、エチレン、およびプロピレンのポリマー（例えば、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマー）が挙げられるが、それらだけに限らない。好ましくは、エラストマーは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定すると約－１２０℃～約０℃の範囲のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。例として、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、およびそれらの油展誘導体が挙げられるが、それらだけに限らない。前述のエラストマーのいずれかのブレンドも、これらのポリマーの官能性誘導体と同様に使用することができる。

選択肢として、本発明での使用に適しているゴムには、天然ゴムおよびその誘導体、例えば塩化ゴムなどがある。本発明のカーボンブラックは、以下の合成ゴムと共に使用することができる。約１０～約７０質量％のスチレンおよび約９０～約３０質量％のブタジエンのコポリマー、例えば、１９部のスチレンおよび８１部のブタジエンのコポリマー、３０部のスチレンおよび７０部のブタジエンのコポリマー、４３部のスチレンおよび５７部のブタジエンのコポリマー、ならびに５０部のスチレンおよび５０部のブタジエンのコポリマーなど；ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレンなどの共役ジエンのポリマーおよびコポリマー、ならびにこのような共役ジエンと、それらと共重合可能なエチレン基含有モノマー、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロルスチレン、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ラート、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（ｅｉｔｈｅｒ）、アルファメチレンカルボン酸、ならびにそれらのエステルおよびアミド、例えば、アクリル酸およびジアルキルアクリル酸アミドとのコポリマー；また、エチレンと、他の高級アルファオレフィン、例えば、プロピレン、ブテン－１、およびペンテン－１などとのコポリマーが本明細書での使用に適している。本開示の利点を考慮すると、追加の適切なエラストマーは、当業者には容易に明らかであろう。

選択肢として、本発明のゴムコンパウンドは、エラストマー（１種または複数種）および本発明のカーボンブラック、ならびに硬化剤、カップリング剤、および任意選択で、本発明のカーボンブラックとは異なる追加の補強用フィラー、様々な加工助剤、エキステンダー油、劣化防止剤、および／または他の添加剤を含有することができる。ゴム組成物を製造する際に、例えば、イオウ、イオウ供与体、活性化剤、促進剤、過酸化物、およびエラストマー組成物の加硫を行うために使用される他の系などの１種または複数種の硬化剤を使用することができる。ゴムコンパウンド中のカーボンブラックの充填レベルは、組成物の使用目的に依存し得る。選択肢として、カーボンブラックの量は、ゴムコンパウンドの総質量に対して１質量％～９０質量％、または５質量％～８５質量％、または１０質量％～８０質量％、または２０質量％～７５質量％、または２５質量％～７０質量％、または３０質量％～６５質量％、または３５質量％～６０質量％、または他の量である。

カーボンブラックおよび他の成分を組み込むゴムコンパウンドは、任意の適切な方法で生成することができる。方法としては、乾式混合技術、湿式混合技術、多段混合プロセスを使用する方法、または米国特許第５，９１６，９５６号、同第６，０４８，９２３号、同第７，５８２，６８８号、同第８，５８６，６５１号、および同第８，５３６，２４９号に開示されているものなど、成分を混合および処理するための他の方法を挙げることができ、これらを参照によりその全体を本明細書に組み込む。示すように、得られたゴムコンパウンドは、車両用タイヤ構成部品（例えば、カーカス、サイドウォール、ビードゴム、トレッド）、工業用ゴム製品、シール、タイミングベルト、動力伝達ベルト、および他のゴム製品などの様々なエラストマー製品の製造に使用することができる。

選択肢として、カーボンブラックには、チャネルブラック、ファーネスブラック、およびランプブラックがあり得る。カーボンブラックは好ましくはファーネスカーボンブラックである。好ましい選択肢として、カーボンブラックの製造には、多段カーボンブラック反応器の使用が含まれる。本明細書で使用する場合、「多段反応器」には、複数の供給原料注入位置が備えられ、第１の注入位置の下流に１個または複数個の後続の注入位置が配置される。より好ましくは、多段反応器は、一般に少なくとも２種の供給原料（例えば、２、３、４種、またはそれ以上の供給原料）の導入が行われる少なくとも２個の段階（２、３、４個、またはそれ以上の段階）を有する。
図１および２は、本明細書に記載のプロセス条件を考慮した多段炉プロセスを使用して本発明のカーボンブラックの製造に使用することができる２種の関連するカーボンブラック反応器の例示的部分を示している。

図１および２に示す両方の反応器における本発明の高ストラクチャーカーボンブラックの製造のためのプロセス条件および反応器配置は、完全なクエンチの上流に２個の移行部を含むことができ、そこでは、カーボンブラック生成供給原料が導入（すなわち、注入）され、容積空間が増大したスペーサトンネルで分けられて、２個の移行部間におけるクエンチ水の中間注入および／または水冷式金属スペーサトンネルの使用が選択肢として可能になる。カーボンブラックは、カーボンブラック生成供給原料を第１の移行部（段階）で導入し、高温ガスの流れと組み合わせて、前駆体を形成し、スペーサトンネルでの滞留時間の後、続いて、第２のカーボンブラック生成供給原料を第２の移行部（段階）でその前駆体の下流に導入し、その後、反応流れをクエンチして反応を終了する、これらの反応器で製造することができる。

図１の反応器２では、移行部は１２および２２、スペーサトンネルは１８、完全なクエンチ位置は５８として示す。図１に示す反応器２では、スペーサトンネル１８は、ライナー１９で内張りされており、それは耐火れんがでもよい。中間部分クエンチは、例えば、水や他のクエンチ流体（例えば、窒素）などの中間クエンチ流体を使用することによって、図１に示す反応器２では埋込み注入ポート２４Ａもしくは２４Ｂまたは両方を介してスペーサトンネル１８に注入することができる。

図２の反応器２００では、移行部は２１２および２２０、スペーサトンネルは１８０、完全なクエンチ位置は５８０として示す。図２に示す反応器２００では、スペーサトンネル１８０は、管状形に配置された水冷式金属部品から形成されている。スペーサトンネル１８０は、例えば、冷却水を連続的に通過させることができる一体型ウォータージャケットを備えた金属管構造などの、水冷式の熱伝導性金属壁筐体であり得る。中間部分クエンチは、例えば、水や他のクエンチ流体などの中間クエンチ流体を使用することによって、図２に示す反応器２００では１個または複数個の注入ポート２４０を介してスペーサトンネル１８０に注入することができる。注入ポート２４Ａ、２４Ｂ、または２４０は、選択肢として、注水プローブ内に冷却水を流すための水排出経路および別の経路を含む水ジャケット付きパイプであり得る。

これらの反応器（２、２００）の移行部（図１では１２および２２、図２では２１２および２２０）間のスペーサトンネルがもたらす容積の増大は、再循環をより盛んにし、かつ上記の各反応器の移行部における２種の各々の供給原料注入位置により規定される面の間の滞留時間をより長くすることを可能にし、この両方により、カーボンブラックの、各段階中にストラクチャーを可能な限り発達させる能力を高めることができる。さらに、第２の移行部（図１では２２、図２では２２０）の後、反応器（図１では５０、図２では５００）の直径サイズは大幅に拡大し、それによって、カーボンブラックのストラクチャー構造も最大化される。いかなる特定の理論にも拘泥することを望むものではないが、図１および２に示す２種の関連する反応器の形状寸法は、ＯＡＮおよびＣＯＡＮによって特徴付けられるような一連の並外れて高ストラクチャーのカーボンブラックの作製に使用することができる。

図１に示す反応器２の他の特徴に関して、反応器２は、燃焼チャンバ１０を含み、ここでは、燃焼ガス（液体または気体の燃料）１３が導入され、ポート（図示せず）を介してチャンバ１０に導入されるような酸化剤１５（例えば、酸素、空気を含む）と混合され、当技術分野で公知の任意の方法によって点火される。生じた高温ガスＦの流れは、円錐台形ゾーン１１を通って流れ、連続するいくつかの管状セクション（１２、１８、および２２）を含むほぼ円筒形のゾーンに径を集束する。どちらの移行部（１２、２２）で導入されるカーボンブラック生成供給原料も、単一流れまたは複数流れなどの任意の従来法で導入することができる。供給原料の導入はどんな速度でもよい。複数流れでは、各流れの速度は、同じでも異なっていてもよい。図１では、供給原料注入ポート３２および４２は、それぞれ第１の移行部１２および第２の移行部２２を規定する前部および端部の管状セクション内に配置され、第２の移行部２２は第１の移行部１２の下流に配置される。図１は、各移行部（１２、２２）につき単一の供給原料注入ポート（３２、４２）を示しているが、通常、１つより多い供給原料注入ポートが各移行部１２および２２つき周囲に配置されて、供給原料３０の複数流れが第１の移行部１２に、供給原料４０の複数流れが第２の移行部２２に注入される。カーボンブラック生成供給原料を導入できる任意の方法を使用することができる。例えば、カーボンブラック生成供給原料は、複数流れによって移行部で反応器に注入することができ、それによって、移行部１２で高温燃焼ガス流れの内部領域に、第２の移行部２２で反応流れに進入して、カーボンブラック生成供給原料および燃焼ガス／反応流れが確実に高速混合およびせん断されるようにする。示すように、スペーサトンネル１８は、移行部１２と２２の間に位置する。

図１の構成では、燃料は燃焼チャンバ１０で点火され、生じた流れはゾーン１２、１８、および２２で構成されるトンネル状ゾーンに向かい、この燃料は第１の移行部１２で供給原料注入の第１の注入物と接触する。スペーサトンネル１８へのその後の流れは、第２の移行部２２で導入される供給原料の第２の充填物と接触する前に、上記の再循環および供給原料注入位置間におけるより長い滞留時間を可能にする。図１に示すように、スペーサトンネル１８は、第１の移行部１２に隣接する前端に直径が一定の円筒部分を有し、その後端に第２の移行部２２に向かって直径が収縮する円錐形耐火部品を有することができる。示すように、中間の部分的な水クエンチまたは他のクエンチ流体を、スペーサトンネル１８に供給することができる。次いで、移行部２２を出るガス／カーボンブラック粒子混合物は、直径が増大した１個または複数個の反応器ゾーン（５０、５２、および５４）に流れ込み、次いで、クエンチされるが、この反応器ゾーン（５０、５２、および５４）はライナー５６で内張りされていてもよい（例えば、直径が増大した１個または複数個の反応器ゾーンが耐火物で内張りされる）。クエンチは、通常、クエンチ位置５８で水スプレーによって行われ、その位置の移行部２２からの距離は変えることができる。クエンチ流体５９を注入する、ポイント５７に位置するクエンチ５８は、カーボンブラック生成供給原料の反応を停止させるために利用することができる。Ｑは、移行部２２の下流端部５５からポイント５７までの距離であり、クエンチの位置に従って変化し、この下流端部５５は反応器ゾーン５０の始まりと一致していてもよい。

図２に示す反応器２００の操作方法は、移行部の間に位置するスペーサトンネルの構造における上記の違いを除いて、図１の反応器２の操作方法とほぼ同じであり得る。図２の構成では、燃料は燃焼チャンバ１１０で点火され、生じた流れはゾーン２１２、１８０、および２２０で構成されるトンネル状ゾーンに向かい、この燃料は第１の移行部２１２で供給原料注入の第１の注入物３２０と接触する。スペーサトンネル１８０へのその後の流れは、第２の移行部２２０で導入される供給原料の第２の充填物４２０と接触する前に、上記の再循環および供給原料注入位置間におけるより長い滞留時間を可能にする。示すように、中間の部分的な水クエンチまたは他のクエンチ流体を、スペーサトンネル１８０に供給することができる。次いで、移行部２２０を出るガス／カーボンブラック粒子混合物は、直径が増大した１個または複数個の反応器ゾーン（５００）に流れ込み、次いで、クエンチ位置５８０でクエンチされる。

図１の反応器２のスペーサトンネル１８または図２の反応器２００のスペーサトンネル１８０に導入される中間クエンチ流体に関して、注入流体（例えば、クエンチ水）の量と第１の移行部（１２、１２０）で導入されるカーボンブラック生成供給原料の質量比は、供給原料の割合と比べて比較的小さくなる可能性がある。選択肢として、注入流体（例えば、クエンチ水）の量と第１の移行部（１２、１２０）で導入されるカーボンブラック生成供給原料の質量比は、０～約１：１、または約０．０５：１～約１：１、または約０．１：１～約１：１、または約０．２：１～約０．５：１、または約０．３：１～約０．７：１、または約０．４：１～約０．８：１、または他の量であり得る。

図１および２では、様々なＤの数字は、反応器の部分の様々な内径サイズを表し、様々なＬの数字は、反応器の部分の様々な長さを表す。示すように、Ｑは、第２の移行部の終端から最終クエンチまでの距離である。これらのＤ、Ｌ、およびＱパラメーターの例は、本明細書の例の項で説明する。他の値を使用してもよい。カーボンブラック反応器の任意のゾーンまたは段階に関して本明細書で使用する用語「直径」は、水力直径（Ｄ_H）であり、これは式：４Ａ／Ｐ（式中、Ａは断面積、Ｐは周囲の長さ）から計算される。

カーボンブラック生成供給原料と組み合わせる高温ガスの流れに関して、高温ガスの流れはまた、固体、液体、および／または気体燃料を、これらに限らないが、空気、酸素、空気と酸素との混合物などの適切な酸化剤流れと接触させることによって生成できる高温燃焼ガスと考えることができる。別法として、液体または気体燃料を添加せずに、予熱した酸化剤流れを通過させることができる。酸化剤流れと接触させて高温ガスを生成させる際の使用に適した燃料の例としては、天然ガス、水素、一酸化炭素、メタン、アセチレン、アルコール、またはケロシンなどの易燃性気体、蒸気、または液体流れが挙げられる。通常、炭素含有成分および特に炭化水素の含有量が高い燃料を使用することが好ましい。本発明のカーボンブラックを製造するために利用する空気と燃料の比は、約０．６：１～無限、例えば、１：１（化学量論比）～無限、または０．６：１～１０：１、または１：１～１０：１であり得る。述べたように、高温ガスの生成を促進するために、酸化剤流れを予熱してもよい。好ましくは、高温ガスの流れは、カーボンブラック生成供給原料が反応器に導入されるすべての位置の上流に形成される。

カーボンブラック生成供給原料は、カーボンブラックの形成をもたらす従来のあらゆるカーボンブラック生成供給原料であり得る。例えば、いずれの炭化水素材料も使用することができる。適切な供給原料は、反応条件下で容易に揮発可能なあらゆるカーボンブラック生成炭化水素供給原料であり得る。例えば、アセチレンなどの不飽和炭化水素；エチレン、プロピレン、ブチレンなどのオレフィン；ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族化合物；ある特定の飽和炭化水素；ならびにケロシン、ナフタレン、テルペン、エチレンタール、芳香族循環油（Ａｒｏｍａｔｉｃｃｙｃｌｅｓｔｏｃｋ）などの他の炭化水素を使用することができる。好ましくは、第２（下流）の移行部でカーボンブラック生成供給原料を導入しても、反応は完全にはクエンチされない。第２の移行部で導入するカーボンブラック生成供給原料は、第１（上流）の移行部で導入するカーボンブラック生成供給原料と同タイプの供給原料でも異なる供給原料でもよい。さらに、先在するカーボンブラック粒子への追加供給原料の適用は、供給原料のカーボンブラックへの反応が終了するまで何度でも繰り返すことができる。追加供給原料が添加されるたびに、反応混合物全体の温度は通常低下し、カーボンブラックの粒子サイズが増加する。このようにして、供給原料の追加導入は、カーボンブラックを冷却するための部分的クエンチ剤として機能し得る。

反応器（２、２００）に導入するカーボンブラック生成供給原料の総量は、第１の移行部（１２、１２０）と第２の移行部（２２と２２０）との間で、それぞれ約１５：８５～８５：１５、または約２０：８０～８０：２０、または３０：７０～７０：３０、または６０：４０～４０：６０の供給速度（質量／時間単位）に基づいて分割することができる。選択肢として、第２の移行部で導入するカーボンブラック生成供給原料は、全プロセス中に利用するカーボンブラック生成供給原料の総量の少なくとも１５質量％を含有する。第２の移行部で導入するカーボンブラック生成供給原料は、全プロセス中に利用するカーボンブラック生成供給原料の総量の約１５質量％～約８０質量％を含有してもよい。他の範囲としては、全プロセス中に利用するカーボンブラック生成供給原料の総質量の約２５質量％～約７０質量％または約３０質量％～約６０質量％が挙げられる。

選択肢として、第１および第２の移行部は、互いに対して温度差を有する第１および第２の各々の温度ゾーンを有し得る。この選択肢では、第１の温度ゾーンおよび第２の温度ゾーンは、２００℃以上の温度差、好ましくは３００℃以上の温度差を有し得る。温度差に関する適切な範囲は、例えば、約２００℃～約９００℃または約４００℃～約７００℃であり得る。温度差に関して、他の温度範囲を使用してもよい。通常、この温度差に関して、第１の温度ゾーンはより高い温度を有し、第２の温度ゾーンはより低い温度を有し、そのために温度差が生じるが、これは好ましい実施形態にすぎない。温度の差は、スペーサトンネルにおける上記の中間クエンチの効果、または燃焼ガスのあらゆるさらなる導入の回避、または第２の温度ゾーンでの燃焼ガスの形成の回避もしくは最小化、またはこれらの任意の組合せなど、様々な方法で実現することができる。この差を実現するために他の手段を使用してもよい。例えば、カーボンブラック生成供給原料を第２の移行部またはその後で導入する場合、反応器（またはその一部）の周囲にウォータージャケットを使用することができる。代替案または組合せにおいて、この時点で蒸気を導入することができる。さらに、または代替案として、窒素、水、または他の適切なクエンチ剤など、他のクエンチ剤を使用して、第２のカーボンブラック生成供給原料が導入される時点またはその後で温度の低下を実現することができる。好ましくは、本発明の実施形態のいずれにおいても第１の温度ゾーンにはウォータージャケットまたは他のクエンチ装置もしくは手段は存在せず、好ましくは、そのようなクエンチは、第２の移行部でのカーボンブラック生成供給原料の導入の直前、最中、または直後に行われる。

高温燃焼ガスとカーボンブラック生成供給原料との混合物を完全にクエンチした後、冷却したガスを下流に進めて、任意の従来の冷却および分離手段に移行させ、それによってカーボンブラックを回収する。ガス流れからのカーボンブラックの分離は、沈殿器、サイクロン分離器、またはバグフィルタなどの従来の手段によって容易に実施することができる。反応を完全にクエンチして最終カーボンブラックを形成することに関して、第２の移行部でカーボンブラック生成供給原料を導入した下流で反応をクエンチするために任意の従来の手段を使用することができ、これは当業者に公知である。例えば、クエンチ流体を注入することができ、これは水でも化学反応を停止するための他の適切な流体でもよい。カーボンブラックはそのまま使用することができ、またはペレット化しても、さもなければさらに加工もしくは処理（例えば、表面改質）してもよい。

カーボンブラックの製造には、周期表の少なくとも１種の第ＩＡ族もしくは第ＩＩＡ族の元素（もしくはそのイオン）である、またはそれを含有する少なくとも１種の物質の導入の制御がさらに含まれていてもよい。金属イオンの電荷は、個々のカーボンブラック粒子間に斥力を与えることができる。この斥力により粒子が凝集しないようにすることができ、したがって、カーボンブラックのストラクチャー全体が減少する。これを考慮すると、カーボンブラック中に少なくとも１種の第ＩＡ族または第ＩＩＡ族の元素が存在すると、非常に高ストラクチャーのカーボンブラックの提供には逆効果になる可能性がある。選択肢として、ストラクチャーにいくらか制限された調整を施すために、選択された少量の少なくとも１種の第ＩＡ族または第ＩＩＡ族の元素を、得られたカーボン生成物が本明細書で指定するＯＡＮおよびＣＯＡＮ要件を依然として満たすという条件で、反応の１つまたは複数のフェーズにおいて許容しても、さらには少量導入してもよい。例えば、少なくとも１種の第ＩＡ族または第ＩＩＡ族の元素は、約１０ｐｐｍ以下、例えば、約５ｐｐｍ以下、約２ｐｐｍ以下、約１ｐｐｍ以下、約０．５ｐｐｍ以下、約０．２ｐｐｍ以下、または約０．１ｐｐｍの量で存在する。好ましくは、少なくとも１種の第ＩＡ族または第ＩＩＡ族の元素は、約０ｐｐｍの量で存在する。少なくとも１種の第ＩＡ族もしくは第ＩＩＡ族の元素である、またはそれを含有する物質は、少なくとも１種のアルカリ金属またはアルカリ土類金属、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、もしくはラジウム、またはそれらの組合せを含有することができる。物質は、固体、溶液、分散物、気体、塩、またはそれらの任意の組合せであり得る。使用する場合、完全にクエンチする前に物質を導入することができる。示すように、第ＩＡ族または第ＩＩＡ族の金属を含有する物質の量は、使用またはさもなければ存在が許可されている場合、ストラクチャーに対して規定した上記のＯＡＮおよびＣＯＡＮ値を依然として満たすカーボンブラックが形成できる限りは任意の量とすることができる。

選択肢として、カーボンブラックを改質することができる。例えば、本発明のカーボンブラックは、結合した化学基および／もしくは表面へのカップリング剤を含み、またはその上に吸着した化学基を含み、またはカーボンブラック表面にコーティング（例えば、シリカコーティングや他のコーティングなどの化学コーティング）を有し、または酸化表面、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。本発明のカーボンブラックは、結合した１個または複数個の化学基、例えば１個または複数個の有機基などを有することができる。化学基をカーボンブラックに結合するための一プロセスは、少なくとも１個のジアゾニウム塩とカーボンブラックとの反応を伴い得る。化学基をカーボンブラックに結合する他の方法を使用してもよい。化学基、ならびにこれらの基をカーボンブラックに結合する方法として、以下の米国特許および刊行物に示されているものを挙げることができ、これらを参照によりその全体を本明細書に組み込む。米国特許第５，８５１，２８０号、同第５，８３７，０４５号、同第５，８０３，９５９号、同第５，６７２，１９８号、同第５，５７１，３１１号、同第５，６３０，８６８号、同第５，７０７，４３２号、同第５，５５４，７３９号、同第５，６８９，０１６号、同第５，７１３，９８８号、同第８，９７５，３１６号、同第９，３８８，３００号、国際公開第９６／１８６８８号、国際公開第９７／４７６９７号、および国際公開第９７／４７６９９号。本発明のカーボンブラックは、その上に吸着した１個または複数個の化学基、例えば１個または複数個の有機基などを有することができる。化学基、ならびにこれらの基をカーボンブラックに吸着させる方法として、米国特許第８，９７５，３１６号および同第９，１７５，１５０号に示されているものを挙げることができ、これらを参照によりその全体を本明細書に組み込む。

別法としてまたはさらに、カップリング剤を使用することができる。カップリング剤は、１種もしくは複数種のシランカップリング剤、１種もしくは複数種のジルコナートカップリング剤、１種もしくは複数種のチタナートカップリング剤、１種もしくは複数種のニトロカップリング剤、またはそれらの任意の組合せであるか、あるいはそれらを含むことができる。カップリング剤は、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルファン（例えば、ＥｖｏｎｉｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＳｉ６９、ＳｔｒｕｋｔｏｌＣｏｍｐａｎｙのＳｔｒｕｋｔｏｌＳＣＡ９８）、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジスルファン（例えば、ＥｖｏｎｉｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＳｉ７５およびＳｉ２６６、ＳｔｒｕｋｔｏｌＣｏｍｐａｎｙのＳｔｒｕｋｔｏｌＳＣＡ９８５）、３－チオシアナトプロピル－トリエトキシシラン（例えば、ＥｖｏｎｉｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＳｉ２６４）、γ－メルカプトプロピル－トリメトキシシラン（例えば、ＥｖｏｎｉｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＶＰＳｉ１６３、ＳｔｒｕｋｔｏｌＣｏｍｐａｎｙのＳｔｒｕｋｔｏｌＳＣＡ９８９）、γ－メルカプトプロピル－トリエトキシシラン（例えば、ＥｖｏｎｉｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＶＰＳｉ２６３）、ジルコニウムジネオアルカノラトジ（３－メルカプト）プロピオナト－Ｏ、Ｎ，Ｎ’－ビス（２－メチル－２－ニトロプロピル）－１，６－ジアミノヘキサン、Ｓ－（３－（トリエトキシシリル）プロピル）オクタンチオアート（例えば、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ、Ｆｒｉｅｎｄｌｙ、ＷＶ州のＮＸＴカップリング剤）、および／もしくは当業者に公知の他のシリカカップリング剤であるか、またはそれらを含むことができる。

別法としてまたはさらに、カーボンブラック粒子を他のシリカ改質剤または疎水化剤で処理することができる。そのような薬剤は、カーボンブラック粒子に共有結合または非共有結合することができる。代表的な疎水化剤として、シリコーン流体が挙げられる。有用なシリコーン流体の非限定的な例としては、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、フェニルメチルシロキサンコポリマー、フルオロアルキルシロキサンコポリマー、ジフェニルシロキサン－ジメチルシロキサンコポリマー、フェニルメチルシロキサン－ジメチルシロキサンコポリマー、フェニルメチルシロキサン－ジフェニルシロキサンコポリマー、メチルヒドロシロキサン－ジメチルシロキサンコポリマー、ポリアルキレンオキシド改質シリコーン、Ｄ３、Ｄ４、およびＤ５タイプの環状ポリシロキサンなどが挙げられる。ヒドロキシル末端シロキサンなどの改質シリコーン流体も同様に使用することができる。

別法としてまたはさらに、シリカ改質剤は疎水化シランを含むことができる。例えば、疎水化シランは、式Ｒ³ _4-nＳｉＸ_nの化合物であり得、式中、ｎは１～３であり、各Ｒ³は独立して、水素、Ｃ₁－Ｃ₁₈アルキル基、Ｃ₃－Ｃ₁₈ハロアルキル基、およびＣ₆－Ｃ₁₄芳香族基からなる群から選択され、各Ｘは独立して、Ｃ₁－Ｃ₁₈アルコキシ基またはハロである。別法としてまたはさらに、シリカ改質剤はシラザンを含む。例えば、疎水化剤は、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシラザン、環状シラザンなどであり得る。ある特定の実施形態では、シリカ改質剤は、内容を参照により本明細書に組み込む米国特許出願公開第２０１０／０００９２８０号に開示されているもののうちの１種または複数種などの電荷改質剤を含む。別法としてまたはさらに、内容を参照により本明細書に組み込む米国特許出願公開第２０１１／０２４４３８２号に開示されているジメチルシロキサンコポリマーを、カーボンブラック粒子の処理に使用することができる。

本発明のカーボンブラックは、カーボンブラックをコーティングするために、カーボンブラックの表面の少なくとも一部にシリカなどのケイ素含有種を堆積させることによって改質することができる。カーボンブラックをシリカコーティングすることができる。シリカコーティング材料、ならびにカーボンブラックをシリカでコーティングする方法としては、米国特許第６，１９７，２７４号および同第６，５４１，１１３号に示されているものを挙げることができ、これらを参照によりその全体を本明細書に組み込む。シリカコーティングは、カーボンブラックの表面を部分的または完全に覆っていてもよい。
カーボンブラックを酸化することができる。適切な酸化剤としては、酸（例えば、硝酸）およびオゾンを挙げることができるが、これらにだけに限らない。参照によりその全体を本明細書に組み込む米国特許第６，０５７，３８７号に示されているカップリング剤、または本明細書に示している他のカップリング剤などを酸化カーボンブラックと共に使用することができる。
本発明は以下の例によってさらに明確にされるが、それは単に本発明を例示することを意図している。

（例１）
本発明のカーボンブラックは、図１または図２に示すような多段反応器構成を利用する反応器の実行において製造した。反応器の寸法および構成部品を以下の表１に概説する。

各実行において、燃焼反応の主な燃料は、ほぼ周囲温度（約７７°Ｆ）で反応器に導入した天然ガスであり、１２０％の一次燃焼を使用し、導入したＫ⁺または他の第ＩＡ／ＩＩＡ族元素の金属イオン濃度はゼロ（０ｐｐｍ）であり、総カーボンブラック生成供給原料速度には約４３３～２８２ｋｇ／時を使用した。液体供給原料は、反応器に導入する前に１７５℃に予熱した。供給原料導入オリフィスは、図１の位置３２および４２ならびに図２の位置３２０および４２０において反応器の周囲に等距離間隔の環状パターン（軸平面）で配置した。利用した供給原料は、以下の表２に記載した性質を有した。

中間クエンチ水を、使用した場合、加圧アトマイザーによって微細な噴霧物として導入した。図１の反応器では、中間クエンチ水を、使用した場合、示した２箇所２４Ａまたは２４Ｂのうちの１箇所だけで導入した。次いで、反応で形成したカーボンブラックを、第２のカーボンブラック生成供給原料の下流で水を用いて完全にクエンチして、本発明のカーボンブラックを形成した。

全体燃焼（ＯＡＣ）、第１と第２の各々の供給原料導入間での供給原料の分割を含めた追加のプロセス条件を表３に示す。

粒子サイズ分布測定は、ＢｒｏｏｋｈａｖｅｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによって製造されたモデルＢＩ－ＤＣＰのディスク遠心分離フォトセディメントメトリを使用して、ＩＳＯ１５８２５方法に従って測定した。選択したカーボンブラック試料の各々について体積加重凝集体サイズ分布（ＡＳＤ）プロットを作製した。表４は、実行１～６および８～１０に関する粒子サイズ分布の平均直径（Ｄ_平均）、モード直径（Ｄ_モード）、Ｄ₁₀、Ｄ₅₀、Ｄ₉₀、ΔＤ₅₀、Ｄ₇₅／Ｄ₂₅、ΔＤ₅₀／Ｄ_モード、（Ｄ₉₀－Ｄ₁₀）／Ｄ₅₀、および式（１）の値を示す。式（１）の値は、１３３．３３^*（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮとして計算する。いくつかの市販カーボンブラックに関して、式（１）から計算した値も表４に含める。市販カーボンブラックは、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）Ｍ（「ＶＭ」）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）６（「Ｖ６」）、ＰＲＯＰＥＬ（登録商標）Ｅ６（「ＰＥ６」）、およびＶＵＬＣＡＮ（登録商標）１０Ｈ（「Ｖ１０Ｈ」）（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の商品名で販売されている。

実行１～１１のカーボンブラックの物理的性質を、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）Ｍ（「ＶＭ」）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）６（「Ｖ６」）、ＰＲＯＰＥＬ（登録商標）Ｅ６（「ＰＥ６」）、およびＶＵＬＣＡＮ（登録商標）１０Ｈ（「Ｖ１０Ｈ」）（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の商品名で販売されている上記の市販カーボンブラックの物理的性質と共に表５に示す。各々の対応する実行で形成されたカーボンブラックは、表５に示すヨウ素吸着数、ＯＡＮ、ＣＯＡＮ、ＳＴＳＡ、ＢＥＴ、および比着色力を有する。ＯＡＮ、ＣＯＡＮ、ＳＴＳＡ、およびＢＥＴを上記のそれぞれの方法によって決定し、ヨウ素吸着数をＡＳＴＭＤ１５１０方法によって決定し、比着色力をＡＳＴＭＤ３２６５方法によって決定した。表５では、ｎｍ³は通常の立方メートルを指し、ここで、「通常」は、０℃および１ａｔｍの圧力に補正した気体の体積として定義される。

（例２）
例１の選択したカーボンブラック（実行／生成物１～１１）および表５に載せた市販カーボンブラック（ＶＭ、Ｖ６、ＰＥ６、Ｖ１０Ｈ）のうちの１種を組み込んだゴム組成物を調製した。弾性率（３００％）、剛性（Ｇ’１０％）、およびヒステリシス損（最大ｔａｎδまたはタンデルタ）を各改質ゴムについて決定した。これらの実験では、カーボンブラックを以下の表６に示す完全な配合を有するゴム配合物に使用して、本発明のカーボンブラックを使用した効果を、前述の市販カーボンブラックならびにＶＵＬＣＡＮ（登録商標）７（「Ｖ７」）、ＣＲＸ（商標）１４４４（「ＣＲＸ１４４４」）、およびＣＲＸ（商標）１３４６（「ＣＲＸ１３４６」）の商品名でＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているカーボンブラックと比較して研究した。配合物は、Ｎ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－／フェニレンジアミン、Ｆｌｅｘｓｙｓ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ州（「６ＰＰＤ」）、ＣＡＬＩＧＨＴＲＰＯプロセス油、ＡｎｔｉｏｘｉｄａｎｔＤＱ（「ＡＯＤＱ」）ペレット、Ａｋｒｏｃｈｅｍ、Ａｋｒｏｎ、ＯＨ州、Ａｋｒｏｗａｘ（商標）５０３１ビーズ、Ａｋｒｏｃｈｅｍ、Ａｋｒｏｎ、ＯＨ州を含む。最終パスでは、イオウおよび促進剤Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルベンゾチアゾール－２－スルフェンアミド（「ＴＢＢＳ」）を添加した。

ゴム組成物に使用する構成成分（表６に記載）を、以下の表７に概説するＢＲＢａｎｂｕｒｙ１６００ミキサーでの３段混合の後に混合した。

加硫は、１５０℃に設定した加熱プレスにおいて従来のゴムレオメーターによって決定された時間（すなわち、Ｔ９０＋Ｔ９０の１０％、ここで、Ｔ９０は９０％加硫を達成する時間）で行った。

以下の試験を使用して、各改質ゴムの性能データを得た。３００％弾性率（ＭＰａ）を、ＡＳＴＭＤ４１２－０６のＳｔａｎｄａｒｔＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＣａｒｂｏｎＢｌａｃｋｉｎＳＢＲ－ＲｅｃｉｐｅａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓによって決定した。
－ｔａｎδを、ＲｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓＤｙｎａｍｉｃＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒＭｏｄｅｌＡＲＥＳ－２Ｋを用いて、１０Ｈｚの一定周波数、一定温度、およびせん断モードのひずみで測定した。ひずみスイープを、０℃で０．１％～１２０％の二重ひずみ振幅で実行した。１ディケード当たり１０点で測定を行い、測定された最大ｔａｎδを報告した。貯蔵弾性率Ｇ’を、ｔａｎδのこれらの測定の一部として決定し、報告した。Ｇ’は、材料の剛性にしばしば関連している。

様々なカーボンブラックを充填して、これらの試験から得られた性能データを表８～１１に示す。市販の比較用ブラックの充填量が異なっているが、硬度を一致させるために特許請求するカーボンブラックの充填量よりも多くした。

表８～１１の結果で詳細に示すように、本発明のカーボンブラックは、それにより改質されたゴムコンパウンドに、同等量のＶＭ、ＰＥ６、またはＶ６を含有するゴムコンパウンドよりも少なくとも約５％、さらには少なくとも約１０％大きい剛性Ｇ’（１０％）（ＭＰａ）とヒステリシスｔａｎδ_最大の比で、剛性およびヒステリシスを付与することができる。
また、表８～１１のデータが示すように、本発明のカーボンブラックで改質したゴム製品は、市販のカーボンブラックで改質したゴム製品と比較してより低いｔａｎδ_最大およびより高い剛性値を有した。

通常、本発明は、以下の１つまたは複数の態様をさらに含むことができる。全体として、高ＣＯＡＮおよび低ΔＤ₅₀は、所与のＳＴＳＡでＧ’を増加させることができるが、同時に低ΔＤ₅₀はｔａｎδに悪影響を与える恐れがある。これらの結果から、高ＣＯＡＮは、ＳＴＳＡおよびＯＡＮの性質と組み合わせて、Ｇ’およびｔａｎδのトレードオフを無効にするカーボンブラックを生成することができる（例えば、ヒステリシスを低減させることで剛性の好ましくない損失を回避する）。

本発明のカーボンブラックの別の一態様は、列挙した少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮ値に対するΔＤ₅₀／Ｄ_モードが示すように、凝集体サイズ分布（ＡＳＤ）、すなわち、このような高ストラクチャーカーボンブラックにとってのＡＳＤ分布の幅が小さくて狭い。このＡＳＤは、このような高ストラクチャーカーボンブラックでは狭く、理論に拘泥することを望むものではないが、本発明の研究したゴム組成物に見られる剛性およびヒステリシスのトレードオフの無効に寄与し得る。

一態様では、ＣＯＡＮに対するＡＳＤの狭さは、式（１）：１３３．３３^*（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮ＜１で示される。この式は、凝集体サイズ分布における変動量を測定する能力を表す。１未満の数は、凝集体サイズ分布がより制御されているかまたは変動が小さいことを表し、一方、１以上の値は、凝集体サイズ分布の変動がより大きいことを表し、これが従来の高ＣＯＡＮの市販カーボンブラックの典型である。言い換えれば、少なくともいくつかのカーボンブラックが高ＣＯＡＮを有する場合、これは凝集体サイズ分布の望ましくない変動の増加をもたらすであろう。従来は、本明細書に記載のカーボンブラックの他の性質と一緒に狭い凝集体サイズ分布を実現することは困難であった。本発明はこの困難を克服することができ、本発明のカーボンブラックについて式（１）から導いた１未満の値が、これが可能であることを表している。凝集体のサイズの変動を増加させずに、ＣＯＡＮを増加させることができる。本発明のカーボンブラックは、式（１）から１未満、または０．９９未満、または０．９未満、または０．８未満、または０．４～０．９９、または０．４５～０．８５、または０．５～０．８２５、または０．６～０．８の値、または他の値を有することができる。

本発明は、任意の順序および／または任意の組合せにおいて以下の態様／実施形態／特徴を含む。
１．８０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、および
少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮ
の性質を有するカーボンブラック。
２．９０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、および
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
３．１００ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも２００ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、および
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
４．カーボンブラックが、０．９～１．５の範囲のヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
５．ヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比が、１～１．３の範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
６．ヨウ素吸着数が、９０ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
７．ＯＡＮが、少なくとも２００ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
８．ＯＡＮが、少なくとも２２０ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
９．ＯＡＮが、２００ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１０．ＣＯＡＮが、少なくとも１３０ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１１．ＣＯＡＮが、１２０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１２．カーボンブラックが、７０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１３．カーボンブラックが、９０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１４．カーボンブラックが、７０ｍ²／ｇ～１３０ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１５．カーボンブラックが、７５ｎｍ以下のΔＤ₅₀を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１６．カーボンブラックが、１３３．３３^*（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮ＜１の性質をさらに含む、請求項１に記載のカーボンブラック。
１７．カーボンブラックが、２９Å以下のＬ_a結晶子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１８．カーボンブラックが、２４ｎｍ以下の一次粒子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１９．カーボンブラックが、約１２ｎｍ～２４ｎｍの一次粒子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２０．カーボンブラックが、約１ｍＪ／ｍ²～約１５ｍＪ／ｍ²の範囲の表面エネルギーを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２１．カーボンブラックが、１１０％～１４０％の範囲の比着色力を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２２．カーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種のカップリング剤、カーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種の化学基、カーボンブラックの表面に吸着した少なくとも１種の化学基、表面コーティング、表面酸化、またはそれらの任意の組合せのうちの少なくとも１つによって改質された任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックを含む改質カーボンブラック。
２３．少なくとも１種の化学基が、少なくとも１種の有機基である、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様の改質カーボンブラック。
２４．少なくとも１種のポリマーと、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックとを含むゴムコンパウンド。
２５．少なくとも１種のポリマーと、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックとを含む加硫ゴムコンパウンド。

本発明は、文章および／または段落に記載するように、上記および／または下記のこれらの様々な特徴または実施形態の任意の組合せを含むことができる。本明細書に開示した特徴の任意の組合せは、本発明の一部と考えられ、組合せ可能な特徴に関して制限することを意図していない。

出願人らは、本開示におけるすべての引用文献の内容全体を特に組み込む。さらに、量、濃度、または他の値もしくはパラメーターが、範囲、好ましい範囲、または好ましい値より高い値および／または好ましい値より低い値の一覧として示される場合、これは、範囲を別個に開示しているかどうかに関わらず、任意の上限範囲または好ましい値、および任意の下限範囲または好ましい値の任意の対から形成されたすべての範囲を具体的に開示していると理解されたい。ある範囲の数値が本明細書に記載されている場合、別段の指示がない限り、その範囲はその終点、ならびにその範囲内のすべての整数および分数を包含することを意図している。本発明の範囲は、範囲を定義するときに列挙した特定の値に限定することを意図するものではない。

本発明の他の実施態様は、本明細書の考察および本明細書に開示した本発明の実施から当業者には明らかである。本明細書および例は、単に例示にすぎないと考えるべきであり、本発明の真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲およびその均等物によって示されていることを意図する。

粒子サイズ分布測定は、ＢｒｏｏｋｈａｖｅｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによって製造されたモデルＢＩ－ＤＣＰのディスク遠心分離フォトセディメントメトリを使用して、ＩＳＯ１５８２５方法に従って測定した。選択したカーボンブラック試料の各々について体積加重凝集体サイズ分布（ＡＳＤ）プロットを作製した。表４は、実行１～６および８～１０に関する粒子サイズ分布の平均直径（Ｄ_平均）、モード直径（Ｄ_モード）、Ｄ₁₀、Ｄ₅₀、Ｄ₉₀、ΔＤ₅₀、Ｄ₇₅／Ｄ₂₅、ΔＤ₅₀／Ｄ_モード、（Ｄ₉₀－Ｄ₁₀）／Ｄ₅₀、および式（１）の値を示す。式（１）の値は、１３３．３３×（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮとして計算する。いくつかの市販カーボンブラックに関して、式（１）から計算した値も表４に含める。市販カーボンブラックは、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）Ｍ（「ＶＭ」）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）６（「Ｖ６」）、ＰＲＯＰＥＬ（登録商標）Ｅ６（「ＰＥ６」）、およびＶＵＬＣＡＮ（登録商標）１０Ｈ（「Ｖ１０Ｈ」）（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の商品名で販売されている。

一態様では、ＣＯＡＮに対するＡＳＤの狭さは、式（１）：１３３．３３×（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮ＜１で示される。この式は、凝集体サイズ分布における変動量を測定する能力を表す。１未満の数は、凝集体サイズ分布がより制御されているかまたは変動が小さいことを表し、一方、１以上の値は、凝集体サイズ分布の変動がより大きいことを表し、これが従来の高ＣＯＡＮの市販カーボンブラックの典型である。言い換えれば、少なくともいくつかのカーボンブラックが高ＣＯＡＮを有する場合、これは凝集体サイズ分布の望ましくない変動の増加をもたらすであろう。従来は、本明細書に記載のカーボンブラックの他の性質と一緒に狭い凝集体サイズ分布を実現することは困難であった。本発明はこの困難を克服することができ、本発明のカーボンブラックについて式（１）から導いた１未満の値が、これが可能であることを表している。凝集体のサイズの変動を増加させずに、ＣＯＡＮを増加させることができる。本発明のカーボンブラックは、式（１）から１未満、または０．９９未満、または０．９未満、または０．８未満、または０．４～０．９９、または０．４５～０．８５、または０．５～０．８２５、または０．６～０．８の値、または他の値を有することができる。

本発明は、任意の順序および／または任意の組合せにおいて以下の態様／実施形態／特徴を含む。
１．８０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、および
少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮ
の性質を有するカーボンブラック。
２．９０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、および
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
３．１００ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも２００ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、および
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
４．カーボンブラックが、０．９～１．５の範囲のヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
５．ヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比が、１～１．３の範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
６．ヨウ素吸着数が、９０ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
７．ＯＡＮが、少なくとも２００ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
８．ＯＡＮが、少なくとも２２０ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
９．ＯＡＮが、２００ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１０．ＣＯＡＮが、少なくとも１３０ｍＬ／１００ｇである、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１１．ＣＯＡＮが、１２０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１２．カーボンブラックが、７０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１３．カーボンブラックが、９０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１４．カーボンブラックが、７０ｍ²／ｇ～１３０ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１５．カーボンブラックが、７５ｎｍ以下のΔＤ₅₀を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１６．カーボンブラックが、１３３．３３×（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮ＜１の性質をさらに含む、請求項１に記載のカーボンブラック。
１７．カーボンブラックが、２９Å以下のＬ_a結晶子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１８．カーボンブラックが、２４ｎｍ以下の一次粒子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
１９．カーボンブラックが、約１２ｎｍ～２４ｎｍの一次粒子サイズを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２０．カーボンブラックが、約１ｍＪ／ｍ²～約１５ｍＪ／ｍ²の範囲の表面エネルギーを有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２１．カーボンブラックが、１１０％～１４０％の範囲の比着色力を有する、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラック。
２２．カーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種のカップリング剤、カーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種の化学基、カーボンブラックの表面に吸着した少なくとも１種の化学基、表面コーティング、表面酸化、またはそれらの任意の組合せのうちの少なくとも１つによって改質された任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックを含む改質カーボンブラック。
２３．少なくとも１種の化学基が、少なくとも１種の有機基である、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様の改質カーボンブラック。
２４．少なくとも１種のポリマーと、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックとを含むゴムコンパウンド。
２５．少なくとも１種のポリマーと、任意の上記または下記の実施形態／特徴／態様のカーボンブラックとを含む加硫ゴムコンパウンド。

本発明の他の実施態様は、本明細書の考察および本明細書に開示した本発明の実施から当業者には明らかである。本明細書および例は、単に例示にすぎないと考えるべきであり、本発明の真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲およびその均等物によって示されていることを意図する。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕８０ｍ ² ／ｇ～１５０ｍ ² ／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、
少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮ
の性質を有するカーボンブラック。
〔２〕９０ｍ ² ／ｇ～１５０ｍ ² ／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔３〕１００ｍ ² ／ｇ～１５０ｍ ² ／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも２００ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔４〕０．９～１．５の範囲のヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔５〕前記ヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比が、１～１．３の範囲にある、前記〔４〕に記載のカーボンブラック。
〔６〕前記ヨウ素吸着数が、９０ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲にある、前記〔４〕に記載のカーボンブラック。
〔７〕前記ＯＡＮが、少なくとも２００ｍＬ／１００ｇである、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔８〕前記ＯＡＮが、少なくとも２２０ｍＬ／１００ｇである、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔９〕前記ＯＡＮが、２００ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１０〕前記ＣＯＡＮが、少なくとも１３０ｍＬ／１００ｇである、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１１〕前記ＣＯＡＮが、１２０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１２〕７０ｍ ² ／ｇ～２００ｍ ² ／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１３〕９０ｍ ² ／ｇ～２００ｍ ² ／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１４〕７０ｍ ² ／ｇ～１３０ｍ ² ／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１５〕７５ｎｍ以下のΔＤ ₅₀ を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１６〕１３３．３３×（ΔＤ ₅₀ ／Ｄ _モード）／ＣＯＡＮ＜１の性質をさらに含む、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１７〕２９Å以下のＬ _a 結晶子サイズを有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１８〕２４ｎｍ以下の一次粒子サイズを有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔１９〕約１２ｎｍ～２４ｎｍの平均一次粒子サイズを有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔２０〕約１ｍＪ／ｍ ² ～約１５ｍＪ／ｍ ² の範囲の表面エネルギーを有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔２１〕１１０％～１４０％の範囲の比着色力を有する、前記〔１〕に記載のカーボンブラック。
〔２２〕前記〔１〕に記載のカーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種のカップリング剤、前記〔１〕に記載のカーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種の化学基、前記〔１〕に記載のカーボンブラックの表面に吸着した少なくとも１種の化学基、表面コーティング、表面酸化、またはそれらの任意の組合せのうちの少なくとも１つによって改質された前記〔１〕に記載のカーボンブラックを含む改質カーボンブラック。
〔２３〕前記少なくとも１種の化学基が、少なくとも１種の有機基である、前記〔２２〕に記載の改質カーボンブラック。
〔２４〕少なくとも１種のポリマーと、前記〔１〕に記載のカーボンブラックとを含むゴムコンパウンド。
〔２５〕少なくとも１種のポリマーと、前記〔１〕に記載のカーボンブラックとを含む加硫ゴムコンパウンド。

Claims

８０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲のＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、
少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮ
の性質を有するカーボンブラック。
９０ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
１００ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇの範囲の前記ＳＴＳＡ、
少なくとも２００ｍＬ／１００ｇの前記ＯＡＮ、
少なくとも１２０ｍＬ／１００ｇの前記ＣＯＡＮ
の性質を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
０．９～１．５の範囲のヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
前記ヨウ素吸着数／ＳＴＳＡの比が、１～１．３の範囲にある、請求項４に記載のカーボンブラック。
前記ヨウ素吸着数が、９０ｍｇ／ｇ～２２０ｍｇ／ｇの範囲にある、請求項４に記載のカーボンブラック。
前記ＯＡＮが、少なくとも２００ｍＬ／１００ｇである、請求項１に記載のカーボンブラック。
前記ＯＡＮが、少なくとも２２０ｍＬ／１００ｇである、請求項１に記載のカーボンブラック。
前記ＯＡＮが、２００ｍＬ／１００ｇ～３１０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、請求項１に記載のカーボンブラック。
前記ＣＯＡＮが、少なくとも１３０ｍＬ／１００ｇである、請求項１に記載のカーボンブラック。
前記ＣＯＡＮが、１２０ｍＬ／１００ｇ～１５０ｍＬ／１００ｇの範囲にある、請求項１に記載のカーボンブラック。
７０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
９０ｍ²／ｇ～２００ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
７０ｍ²／ｇ～１３０ｍ²／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
７５ｎｍ以下のΔＤ₅₀を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
１３３．３３^*（ΔＤ₅₀／Ｄ_モード）／ＣＯＡＮ＜１の性質をさらに含む、請求項１に記載のカーボンブラック。
２９Å以下のＬ_a結晶子サイズを有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
２４ｎｍ以下の一次粒子サイズを有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
約１２ｎｍ～２４ｎｍの平均一次粒子サイズを有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
約１ｍＪ／ｍ²～約１５ｍＪ／ｍ²の範囲の表面エネルギーを有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
１１０％～１４０％の範囲の比着色力を有する、請求項１に記載のカーボンブラック。
請求項１に記載のカーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種のカップリング剤、請求項１に記載のカーボンブラックの表面に結合した少なくとも１種の化学基、請求項１に記載のカーボンブラックの表面に吸着した少なくとも１種の化学基、表面コーティング、表面酸化、またはそれらの任意の組合せのうちの少なくとも１つによって改質された請求項１に記載のカーボンブラックを含む改質カーボンブラック。
前記少なくとも１種の化学基が、少なくとも１種の有機基である、請求項２２に記載の改質カーボンブラック。
少なくとも１種のポリマーと、請求項１に記載のカーボンブラックとを含むゴムコンパウンド。
少なくとも１種のポリマーと、請求項１に記載のカーボンブラックとを含む加硫ゴムコンパウンド。