特許 5684265 ラテックス凝固ゴム複合材の形成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5684265

(24)【登録日】2015年1月23日

(45)【発行日】2015年3月11日

(54)【発明の名称】ラテックス凝固ゴム複合材の形成

(51)【国際特許分類】

   C08J 3/20 20060101AFI20150219BHJP

【ＦＩ】

   C08J3/20 BCEQ

【請求項の数】15

【全頁数】43

(21)【出願番号】特願2012-529746(P2012-529746)

(86)(22)【出願日】2010年9月16日

(65)【公表番号】特表2013-505326(P2013-505326A)

(43)【公表日】2013年2月14日

(86)【国際出願番号】US2010002523

(87)【国際公開番号】WO2011034589

(87)【国際公開日】20110324

【審査請求日】2012年5月14日

(31)【優先権主張番号】61/276,876

(32)【優先日】2009年9月17日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/280,453

(32)【優先日】2009年11月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】391010758

【氏名又は名称】キャボット コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＢＯＴ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100111903

【弁理士】

【氏名又は名称】永坂 友康

(74)【代理人】

【識別番号】100102990

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 良博

(74)【代理人】

【識別番号】100160543

【弁理士】

【氏名又は名称】河野上 正晴

(72)【発明者】

【氏名】ティン ワン

(72)【発明者】

【氏名】メン−ジャオ ワン

(72)【発明者】

【氏名】バーナード マリアダス

(72)【発明者】

【氏名】ティルナブク カラス ゴビンダン

(72)【発明者】

【氏名】アンソニー ダス ティルヘルバナサン

(72)【発明者】

【氏名】ブン クァン リ

(72)【発明者】

【氏名】シュアン チャン

【審査官】 長谷川 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０００−５０７８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２３０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｊ３／００−３／２８

９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝固したラテックス複合材を生成する方法であって、
第１のエラストマーを含む第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を、導管に沿って流動させること、並びに
第２のエラストマーを含む第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物の流動に導入すること、を含む方法。

【請求項2】

前記凝固しつつある混合物を流動させる前に、前記導管を備え且つ混合領域から吐出端まで伸長する細長い凝固領域を画定する凝固反応器の前記混合領域に、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給し、微粒子フィラーを含む流体の連続流動を前記凝固反応器の前記混合領域に加圧下で供給して、前記凝固しつつある混合物を形成することにより、前記凝固しつつある混合物を生成することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記微粒子フィラーを含む流体の連続流動が、３０ｍ／秒〜２５０ｍ／秒の速度を有し、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動が、最大で１０ｍ／秒の速度を有し、前記第２のエラストマーラテックスを導入する前の、前記凝固反応器中での前記凝固しつつある混合物の滞留時間が、１×１０^-2秒〜６×１０^-2秒である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記導管が、第１の直径を有する第１の導管部分、前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の導管部分、及び前記第１の直径から前記第２の直径まで増加する直径を有するその間の移行領域を備え、流動させることが、前記凝固しつつある混合物を前記第１の導管部分から前記第２の導管部分に流動させることを含み、導入することが、前記移行領域で、前記第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物に導入することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記凝固しつつある混合物を流動させることが、前記凝固しつつある混合物を、乱流の条件下で前記移行領域を通して流動させることを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、０．５重量％〜５０重量％である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記第２のエラストマーが、合成エラストマーまたは天然ゴムラテックスである、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも６５ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも７０ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記微粒子フィラーが、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックが、表面積を有し、前記凝固したラテックス複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在し、式中Ｌが、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、前記凝固したラテックス複合材中の前記カーボンブラックの量であり、Ｓが、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法により形成されたエラストマー複合材。

【請求項12】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記凝固しつつある混合物の前記流動が第１度乱流を示し、
前記方法が、前記第２のエラストマーラテックスを導入する前に、前記第１度乱流を第２度乱流に変化させることをさらに含み、並びに
前記凝固ゴム流動が前記第２度乱流を示す位置で、前記第２のエラストマーラテックスを前記凝固ゴムに導入することが行われる、方法。

【請求項13】

混合部分、及び入口端から開口吐出端へと断面積を次第に増加させて伸長する概して管状のディフューザー部分を有する凝固反応器を備える装置であって、前記入口端と前記開口吐出端との間に設置された入口がある前記ディフューザー部分に流体を供給するのに適するように構築された注入オリフィスを終端とする供給管により更に特徴付けられる装置。

【請求項14】

前記ディフューザー部分が、
第１の直径を有する第１のディフューザー区間、
前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２のディフューザー区間、及び
前記第１及び第２の区間の間にあり、前記第１の直径から前記第２の直径へと増加する直径を有する移行領域、
を備え、前記入口が、前記移行領域に設置されている、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記第２のディフューザー区間の下流に設置され、前記第２の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間、
前記混合部分と前記第１のディフューザー部分との間に配置され、前記第１の直径より小さな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間、または
その両方
を更に備える、請求項１４に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、追加的なエラストマーラテックスをラテックス凝固ゴム複合材に導入することに関する。

【背景技術】

【0002】

商業的に重要な多数の製品は、微粒子フィラーが、種々の合成エラストマー、天然ゴム、又はエラストマーブレンドに分散されているエラストマー組成物で作られている。例えば、カーボンブラックは、天然ゴム及び他のエラストマーの補強剤として広く使用されている。マスターバッチ、すなわちフィラー、エラストマー、及びエキステンダー油等の種々の自由選択的な添加剤の予混合物を生成するのが一般的である。カーボンブラックマスターバッチは、一次カーボンブラック粒子を互いに融合させることにより形成されるカーボンブラック凝集体のサイズ及び複雑性を記述する１単位重量当たりの表面積及び構造が両方とも異なる、様々な等級の市販カーボンブラックを用いて調製される。商業的に重要な多数の製品は、天然ゴムに分散されたカーボンブラック微粒子フィラーのエラストマー組成物で作られている。そのような製品には、例えば、様々なエラストマー組成物を、トレッド部分、サイドウォール、ワイヤースキム（ｗｉｒｅ ｓｋｉｍ）、及びカーカスに使用することができる乗り物用タイヤが含まれる。他の製品には、例えば、エンジンマウントブッシング、コンベヤーベルト、及びフロントガラスワイパー等が含まれる。

【0003】

カーボンブラックマスターバッチを生成するには様々な方法がある。米国特許第６，８４１，６０６号（「６０６号特許」）で開示されている１つの方法では、カーボンブラックスラリー及びエラストマーラテックスが、バット中で混合され、その後、酸等の凝固剤を添加することにより凝固される。特開第２００５２２０１８７号に開示されている、このプロセスの変法では、天然ゴムラテックスが２０％ゴム含有量に希釈され（約２４％ゴムから）、プロテアーゼと混合されて、ラテックスの非ゴム成分中のアミド結合が分解される。分解は、最終ゴム製品の性能を向上させると考えられる。その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４８，９２３号で開示されている別の方法では、エラストマーラテックスを含む第１の流体の連続流動が、凝固反応器の混合領域に供給される。カーボンブラックスラリーを含む第２の流体の連続流動が、加圧下で混合領域に供給され、エラストマーラテックスとの混合物が形成される。２つの流体の混合は、エネルギー的に十分であり、その後、凝固反応器の吐出端に至る前に、カーボンブラックを有するエラストマーラテックスは完全に凝固する。米国特許第６，０７５，０８４号で開示されているように、追加的なエラストマーを、凝固反応器の吐出端から出てくる物質に添加してもよい。米国特許第６，９２９，７８３号で開示されているように、その後、凝固ゴムを脱水押出機に供給してもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

カーボンブラックの配合量が高いと、凝固ゴムは、カーボンブラック−エラストマー複合材の連続流動としてではなく、実質的に凝固ゴムを含まない水相により運ばれる複数の離散性カーボンブラック−エラストマー複合材領域として、凝固反応器から出てくる。一般的に、そのような不連続性の物質は、脱水押出機を容易に通過せず、脱水押出機内で逆流して目詰りを引き起こす場合がある。従って、脱水押出機等の装置でより容易に取り扱うことができる、高体積分率のカーボンブラックを含有する凝固ゴムの連続流動を調製することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

１つの実施形態では、本発明は、凝固したラテックス複合材を生成する方法である。本方法は、第１のエラストマーを含む第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を導管に沿って流動させること、及び第２のエラストマーを含む第２のエラストマーラテックスを、凝固しつつある混合物の流動に導入することを含む。本方法は、凝固しつつある混合物を流動させる前に、混合領域から吐出端まで伸長し、導管を備える細長い凝固領域を画定する凝固反応器の混合領域に、第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給し、微粒子フィラーを含む流体の連続流動を凝固反応器の混合領域に加圧下で供給して、凝固しつつある混合物を形成することにより、凝固しつつある混合物を生成することを更に含んでいてもよい。

【0006】

微粒子フィラーを含む流体の連続流動は、約３０ｍ／秒〜約２５０ｍ／秒の速度を有していてもよく、第１のエラストマーラテックスの連続流動は、最大で約１０ｍ／秒の速度を有してもよく、これら条件下では、第２のエラストマーラテックスを導入する前の凝固反応器中での凝固しつつある混合物の滞留時間は、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒であってもよい。

【0007】

導管は、第１の直径を有する第１の導管部分、第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の導管部分、及び第１の直径から第２の直径まで増加する直径を有するその間の移行領域を備えていてもよく、流動させることは、凝固しつつある混合物を第１の導管部分から第２の導管部分に流動させることを含んでいてもよく、導入することは、移行領域で、第２のエラストマーラテックスを、凝固しつつある混合物に導入することを含んでいてもよい。

【0008】

凝固しつつある混合物を流動させることは、凝固しつつある混合物を、乱流の条件下で移行領域を通して流動させることを含んでいてもよい。複合材中の第２のエラストマーの量は、約０．５重量％〜約５０重量％、例えば、約１６重量％〜約３８重量％であってもよい。第２のエラストマーは、合成エラストマー又は天然ゴムラテックスであってもよい。天然ゴムラテックスには、農園ラテックス（ｆｉｅｌｄ ｌａｔｅｘ）、ラテックス濃縮物、スキムラテックス（ｓｋｉｍ ｌａｔｅｘ）、又はこれらの２つ以上の組合せが含まれていてもよい。天然ゴムラテックスの成分は、化学的に又は酵素的に変性されてもよい。

【0009】

微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、凝固したラテックス複合材は、少なくとも６５ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの、例えば少なくとも７５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、凝固したラテックス複合材は、少なくとも７０ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、カーボンブラックは、表面積を有し、凝固したラテックス複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在してもよく、式中Ｌは、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、凝固したラテックス複合材中のカーボンブラックの量であり、Ｓは、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である。

【0010】

別の実施形態では、本発明は、第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を導管に沿って流動させること、及び第２のエラストマーラテックスを、凝固しつつある混合物の流動に導入することを含む方法により形成されるエラストマー複合材である。

【0011】

本方法は、凝固しつつある混合物を流動させる前に、混合領域から吐出端まで伸長し、導管を備える細長い凝固領域を画定する凝固反応器の混合領域に、第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給すること、及び微粒子フィラーを含む流体の連続流動を凝固反応器の混合領域に加圧下で供給して、凝固しつつある混合物を形成することにより、凝固しつつある混合物を生成することを更に含んでいてもよい。

【0012】

微粒子フィラーを含む流体の連続流動は、約３０ｍ／秒〜約２５０ｍ／秒の速度を有していてもよく、第１のエラストマーラテックスの連続流動は、最大で約１０ｍ／秒の速度を有してもよく、これら条件下では、第２のエラストマーラテックスを導入する前の凝固反応器中での凝固しつつある混合物の滞留時間は、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒であってもよい。

【0013】

導管は、第１の直径を有する第１の導管部分、第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の導管部分、及び第１の直径から第２の直径まで増加する直径を有するその間の移行領域を備えていてもよく、流動させることは、凝固しつつある混合物を第１の導管部分から第２の導管部分に流動させることを含んでいてもよく、導入することは、第２のエラストマーラテックスを、移行領域で、凝固しつつある混合物に導入することを含んでいてもよい。凝固しつつある混合物を流動させることは、凝固しつつある混合物を、乱流の条件下で移行領域を通して流動させることを含んでいてもよい。

【0014】

複合材中の第２のエラストマーの量は、約０．５重量％〜約５０重量％、例えば、約１６重量％〜約３８重量％である。第２のエラストマーは、合成エラストマー又は天然ゴムラテックスであってもよい。天然ゴムラテックスには、農園ラテックス、ラテックス濃縮物、スキムラテックス、又はこれらの２つ以上の組合せが含まれていてもよい。天然ゴムラテックスの成分は、化学的に又は酵素的に変性されてもよい。

【0015】

微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、エラストマー複合材は、少なくとも６５ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの、例えば少なくとも７５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、エラストマー複合材は、少なくとも７０ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、そのようなカーボンブラックは、表面積を有し、エラストマー複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在してもよく、式中Ｌは、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、エラストマー複合材中のカーボンブラックの量であり、Ｓは、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である。

【0016】

別の実施形態では、本発明は、凝固したラテックス複合材を生成するための方法である。本方法は、第１のエラストマーを含む第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物の、第１度乱流（ｆｉｒｓｔ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）を示す流動を発生させること、第１度乱流を第２度乱流（ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）に変化させること、及び第２のエラストマーラテックスを、凝固ゴム流動が第２度乱流を示す位置で凝固ゴムに導入することを含む。

【0017】

流動を発生させることは、混合領域から吐出端まで伸長する細長い凝固領域を画定する凝固反応器の混合領域に、第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給すること、及び微粒子フィラースラリーの連続流動を凝固反応器の混合領域に加圧下で供給して、凝固しつつある混合物を形成することを含んでいてもよい。微粒子フィラーを含む流体の連続流動は、約３０ｍ／秒〜約２５０ｍ／秒の速度を有していてもよく、第１のエラストマーラテックスの連続流動は、最大で約１０ｍ／秒の速度を有してもよく、これら条件下では、第２のエラストマーラテックスを導入する前の凝固反応器中での凝固しつつある混合物の滞留時間は、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒であってもよい。

【0018】

複合材中の第２のエラストマーの量は、約０．５重量％〜約５０重量％、例えば、約１６重量％〜約３８重量％であってもよい。第２のエラストマーは、合成エラストマー又は天然ゴムラテックスであってもよい。天然ゴムラテックスには、農園ラテックス、ラテックス濃縮物、スキムラテックス、又はこれらの２つ以上の組合せが含まれていてもよい。天然ゴムラテックスの成分は、化学的に又は酵素的に変性されてもよい。

【0019】

微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、凝固したラテックス複合材は、少なくとも６５ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの、例えば少なくとも７５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、凝固したラテックス複合材は、少なくとも７０ｐｈｒのそのようなカーボンブラックを含んでいてもよい。微粒子フィラーは、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含んでいてもよく、そのようなカーボンブラックは、表面積を有し、凝固したラテックス複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在してもよく、式中Ｌは、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、凝固したラテックス複合材中のカーボンブラックの量であり、Ｓは、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である。

【0020】

別の実施形態では、本発明は、混合部分と、入口端から開口吐出端まで横断面積を次第に増加させて伸長する概して管状のディフューザー部分とを有する凝固反応器を備える装置である。この装置は、入口端と開口吐出端との間に設置された入口があるディフューザー部分に流体を供給するのに適するように構築された注入オリフィスを終端とする供給管により更に特徴付けられる。

【0021】

ディフューザー部分は、第１の直径を有する第１のディフューザー区間、第２の直径を有する第２のディフューザー区間、及び上記第１及び第２のディフューザー区間間にある、第１の直径から第２の直径へと増加する直径を有する移行領域を含んでいてもよく、移行領域には入口が設置されている。

【0022】

装置は、第２のディフューザー区間の下流に設置され、第２の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間を更に含んでいてもよい。装置は、混合部分と第１のディフューザー部分との間に配置され、第１の直径より小さな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間を更に含んでいてもよい。

【0023】

先述の一般的な記述及び以下の詳細な記述は両方とも、例示及び説明に過ぎず、クレームされている本発明を更に説明するためのものであることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本発明は、以下の図面の幾つかの特徴を参照して説明される。

【図1】本発明の例示的な実施形態によるラテックス凝固ゴム複合材を生成するための装置の概略図である。

【図2】本発明の例示的な実施形態による、第２のエラストマーラテックスを凝固ゴムに注入するための装置の概略図である。

【図3】本発明の例示的な実施形態による二次ラテックスを有するエラストマー複合材（正方形）及び二次ラテックスを有していないエラストマー複合材（菱形）の生成中に達成されたカーボンブラックの、表面積（ＳＴＳＡ）の関数としての最高配合量を比較するグラフである。

【図4】本発明の種々の実施形態によるエラストマー複合材を生成するための滞留時間に対する、達成されたＮ２３４カーボンブラックの最高配合量の関係性を示すグラフである（正方形−４５０〜５００ｋｇ／時（乾燥量ベース）の生産速度；菱形−約２００〜２７５ｋｇ／時（乾燥量ベース、一次ラテックス及びカーボンブラックのみに基づく）の生産速度）。

【発明を実施するための形態】

【0025】

連続湿式マスターバッチプロセスで、より高配合量のカーボンブラック等のフィラーを有するエラストマー複合材を生成することが望ましい場合が多いが、より高配合量のフィラーを含有する凝固したゴムは、下流の加工設備を通過させることが困難な場合がある。本発明者らは、意外にも、追加的なエラストマーラテックスを、高重量分率のフィラーを有する凝固しつつある混合物に添加することにより、「一体性凝固ゴム（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏａｇｕｌｕｍ）」と呼ぶ、連続マスターバッチクラムがもたらされることを発見した。一体性凝固ゴムは粘性塊であるため、取扱い時に崩壊せず、Ｆｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ社（ピクア、オハイオ州、米国）から入手可能な脱水押出機等の標準的設備を使用して容易に脱水することができる。これにより、優れた特性を有する加硫ゴムを生成するために使用することができる、高配合量のフィラーを有するエラストマー複合材の連続生産が可能になる。対照的に、一体性でないマスターバッチクラムは下流の設備で逆流し、下流の設備を詰まらせるか、又は脱水を無効にする。

【0026】

１つの実施形態では、凝固したラテックス複合材を生成する方法は、第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を導管に沿って流動させること、及び第２のエラストマーラテックスを、凝固しつつある混合物の流動に導入することを含む。

【0027】

図１に示されているように、微粒子フィラースラリーは、フィラー供給ライン１２により凝固反応器１１の混合部分１０に供給される。エラストマーラテックスは、ラテックス供給ライン１４により混合部分１０に供給される。ラテックスは、混合部分１０で凝固し始め、エラストマー及び微粒子フィラーを含む凝固しつつある混合物は、凝固反応器１１のディフューザー部分１６を通って進行する。図１に示されているように、ディフューザー部分１６は、各区間がその前の区間１８よりも次第により大きな直径を有する一連の区間１８ａ〜１８ｄを有する。好ましくは、移行領域２０ａ〜ｃは、１つの区間１８から次の区間へと徐々に増加する直径を備える。当業者であれば、ディフューザー部分は、図に示されているよりも多数の又は少数の区間１８を有していてもよいことを認識するだろう。

【0028】

第２のエラストマーラテックスは、注入システム２２により導入される。注入システム２２は、貯蔵槽２４、及び第２のエラストマーラテックスを注入ライン２８により凝固反応器１１に導くポンプ２６を備える。好ましくは、ポンプ２６は、凝固しつつある混合物が注入ライン２８を逆流するのを防止するのに十分な圧力を発生するように操作される。他の好適な装置、例えば、異なるタイプのポンプ設備又は圧縮設備を使用して、第２のエラストマーラテックスを凝固しつつある混合物に導入してもよい。図１に示されているように、第２のエラストマーラテックスは、移行領域２０ａで凝固しつつある混合物に注入される。当業者であれば、第２のエラストマーラテックスの最適な注入位置は、凝固しつつある混合物及び第２のエラストマーラテックスの組成に応じて様々であってもよいことを認識するだろう。

【0029】

エラストマーラテックスは、ゴム粒子の水中エマルジョンである。粒子状のゴムは、ゴム分子の高度に粘性の高い流体であり、凝集及び一体化しないようにゴム粒子を安定化させる天然物質のシェルに囲まれている。ラテックスの不安定化は、その凝固を引き起こし、つまりゴム粒子は、互いに凝集及び一体化する。好ましい実施形態では、微粒子フィラースラリーの速度は、第１のエラストマーラテックスの速度より著しく速い。その結果生じる高剪断は、ラテックスを不安定化する。いかなる特定の理論によっても束縛されないが、微粒子スラリーをラテックスと高速混合することにより、微粒子によるゴム粒子表面の変性がもたらされ、これもラテックスを不安定にすると考えられる。また、互いに衝突するフィラー粒子は、ラテックス粒子と衝突しラテックス粒子を不安定にする場合がある凝集塊を形成する。これら要因の組合せは、エラストマーラテックスの不安定化を引き起こし、ゴム粒子は、ゴム間接触の形成により、又はそれらの表面のフィラー粒子を架橋してゴム−フィラー複合材凝集体を形成することより凝集する。

【0030】

いかなる特定の理論によっても束縛されないが、過剰な微粒子フィラーが存在下では、ゴム粒子又はゴム粒子の小さな凝集体は、フィラーで完全に修飾され、他のゴム粒子とのゴム間接触を形成する余地のあるゴム表面積がほとんど又は全くなくなると考えられる。これにより、ゴム−フィラー複合材凝集体が更に凝集して、連続したネットワークを形成することができる度合いが制限される。その代り、マスターバッチクラムは、一体性凝固ゴムを形成するのではなく、水相で分散した不連続の複合材領域の形態をとる。第２のエラストマーラテックスは、まだフィラー粒子で修飾されていないため、離散性ゴム−フィラー複合材凝集体と一緒に結合して、一体性凝固ゴムの形態の連続性ゴム−フィラー複合材を形成することができる新たなラテックス粒子を導入する。

【0031】

図１に示されている装置に類似した装置の場合、凝固ゴムの一体性に影響を及ぼす要因には、混合ブロックに注入される微粒子フィラーの量（例えば、目標フィラー配合量）、フィラーの形態（例えば、表面積、構造）、第２のエラストマーラテックス導入前の、第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの混合物の滞留時間、及び混合物中への第２のエラストマーラテックスの適切な混合が含まれる。

【0032】

上記の理論によると、それを超えて追加的なラテックスを導入しても、離散性ゴム−フィラー複合材凝集体が、一体性凝固ゴムを形成することができなくなる限界がある。すなわち、ゴム粒子が完全に修飾された後で、混合物中に過剰なフィラーが存在する場合、第２のエラストマーラテックス流動中のゴム粒子は、既存のゴム−フィラー凝集体と一緒に結合するのではなく、過剰なフィラーで修飾されるようになるだろう。従って、第２のエラストマーラテックス流動の使用は、依然として一体性凝固ゴムを生成させつつ、達成可能なフィラー配合量レベルを増加させることができるが、増加の可能性は無限ではない。スラリー中のフィラー濃度、混合領域へのフィラースラリーの供給率及び速度、並びに最終複合材中のゴム総量に対する、第２のエラストマーラテックスと共に導入されたゴムの割合は全て、第２のエラストマーラテックスの有効性を最大限にするために最適化することができる。

【0033】

ある実施形態では、二次ラテックスは、二次ラテックスを用いずに連続湿式マスターバッチプロセスで生成されたエラストマー複合材と比べて、達成可能なフィラー配合量を、少なくとも０．５ｐｈｒ、例えば、０．５ｐｈｒ〜約１５ｐｈｒ、約１ｐｈｒ〜約１４ｐｈｒ、約２ｐｈｒ〜約１３ｐｈｒ、約３ｐｈｒ〜約１２ｐｈｒ、約４ｐｈｒ〜約１１ｐｈｒ、約５ｐｈｒ〜約１０ｐｈｒ、約６ｐｈｒ〜約９ｐｈｒ、約７ｐｈｒ〜約８ｐｈｒ、約１ｐｈｒ〜約７ｐｈｒ、約１ｐｈｒ〜約６ｐｈｒ、又は約１ｐｈｒ〜約５ｐｈｒだけ向上させる（例えば、この量のフィラーを用いて生成されたエラストマー複合材は、一体性凝固ゴムの形態を有する）。

【0034】

ある好ましい実施形態では、二次ラテックスの使用は、連続湿式マスターバッチプロセスを使用して、少なくとも６５ｐｈｒ、例えば、少なくとも７０ｐｈｒ、又は６５〜７５ｐｈｒのカーボンブラックを有するエラストマー複合材を生成することを可能にし、このカーボンブラックは、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６（ＳＴＳＡ）に示されている手順に従って、統計的厚さ法（ＳＴＳＡ）により測定され、カーボンブラック１グラム当たりの平方メートルとして表される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積と、少なくとも８０ｍＬ／１００ｇの、例えば８０ｍＬ／１００ｇ〜１６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸着量（ＡＳＴＭ Ｄ６８５４）により測定された構造とを有する。その代わりに又はそれに加えて、二次ラテックスの使用は、連続プロセスを使用して、少なくとも７０ｐｈｒ、例えば、少なくとも７５ｐｈｒ、又は７０ｐｈｒ〜８０ｐｈｒのカーボンブラックを有するエラストマー複合材を生成することを可能にすることができ、このカーボンブラックは、ＳＴＳＡにより測定された少なくとも６８ｍ²／ｇ、例えば７５ｍ²／ｇの表面積と、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇの、例えば６０ｍＬ／１００ｇ〜１６０ｍＬ／１００ｇのＤＢＰ吸着量により測定された構造とを有する。その代わりに又はそれに加えて、二次ラテックスの使用は、連続湿式マスターバッチプロセスを使用して、少なくとも６０ｍＬ／１００ｍｇ、例えば少なくとも８０ｍＬ／１００ｍｇ、少なくとも１００ｍＬ／１００ｍｇ、又は６０ｍＬ／１００ｍｇ〜１６０ｍＬ／１００ｍｇのＤＢＰ吸着量を有し、表面積を有し、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４、例えばＬ≧−０．２６×Ｓ＋９７、又はＬ≧−０．２６×Ｓ＋１００、又はＬ≧−０．２６×Ｓ＋１０４、又は−０．２６×Ｓ＋９４≦Ｌ≦−０．２６×Ｓ＋１１０を満たす量で存在していているカーボンブラックを含有するエラストマー複合材を生成することを可能にし、式中Ｌは、ゴムの百重量部当たりの重量部で表したエラストマー複合材中のカーボンブラックの量（ｐｈｒ）であり、Ｓは、ＳＴＳＡ（ＡＳＴＭ Ｄ６５５６）として測定され、ｍ²／ｇで表された表面積であり、Ｓは随意に、少なくとも６５ｍ²／ｇ、少なくとも９５ｍ²／ｇ、少なくとも１１０ｍ²／ｇ、又は６５ｍ²／ｇ〜４００ｍ²／ｇ、例えば６５ｍ²／ｇ〜２２０ｍ²／ｇ、９５ｍ²／ｇ〜２００ｍ²／ｇ、又は１１０ｍ²／ｇ〜１８０ｍ²／ｇである。

【0035】

更に、上記の理論によると、第２のエラストマーラテックスの有効性は、実質的に全てのフィラーが、第１のエラストマーラテックス中のゴム粒子に吸着されるまで導入されない場合に、最大化されるだろう。そうでなければ、二次ラテックス粒子は、既存のゴム−フィラー凝集体に結合するのではなく、フィラーを修飾するようになる。フィラースラリー及びエラストマーラテックスが一緒に混合され、フィラー粒子のゴム粒子への吸着を可能にするために必要な時間は、部分的には、どの程度のエネルギーで２つの流体が一緒に混合されるのかに依存する。図１に示されている装置と類似した装置の場合、第１のエラストマーラテックスは、約１０ｍ／秒未満、例えば、約１〜約１０ｍ／秒、約１．５〜約８ｍ／秒、約２〜約６ｍ／秒、約３〜約５ｍ／秒、又は約４〜約７ｍ／秒の速度で混合部分１０に供給され、微粒子フィラースラリーは、少なくとも３０ｍ／秒、例えば、約３０〜約２５０ｍ／秒、又は約６０〜約１５０ｍ／秒の速度で混合部分１０に供給され、二次ラテックスを注入する前の好ましい滞留時間、つまり、微粒子スラリーの混合物が、混合部分１０から、二次ラテックスが注入される位置に移動するのに必要な時間は、約１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒、例えば、１．５×１０^-2秒〜約５．５×１０^-2秒、約１．８５×１０^-2秒〜約５×１０^-2秒、約２×１０^-2秒〜約４×１０^-2秒、約２．２５×１０^-2秒〜約３．５×１０^-2秒、約２．１×１０^-2秒〜約３×１０^-2秒、又は約２．２５×１０^-2秒〜約２．９×１０^-2秒である。また、本発明者らは、第２のエラストマーラテックスを導入する前の滞留時間が過剰であると、その結果生じる凝固ゴムが一体性ではなく不連続性になる前の最大フィラー配合量が低減されることを見出した。いかなる特定の理論によっても束縛されないが、これは、第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物への、第２のエラストマーラテックスの混合が不完全であり、二次ラテックスの有効性が低減されることに起因する可能性がある。本発明者らは、第２のエラストマーラテックスが、ディフューザーのはるか下流で注入される場合、凝固しつつある混合物の流動とよくブレンドしないことを見出した。滞留時間を変化させて、種々の操業条件を最適化することができ、好適な範囲は、生産速度に応じて様々であってもよい。

【0036】

また、注入システム２２の物理的構成を調整して、混合物への第２のエラストマーラテックスの混合を最適化することができる。ディフューザーの上流部分を通る凝固しつつある混合物の初期流動は、比較的乱流である。凝固しつつある混合物が下流へと進行すると共に、この乱流は徐々に弱まり、ディフューザーの出口３４からの凝固ゴムの流動は、ほぼ層流である。いかなる特定の理論によっても束縛されないが、移行部２０ａの第１及び第２の区間１８ａ及び１８ｂ間での流動断面の拡張に伴う乱流は、凝固しつつあるゴム−フィラー複合材にその地点で注入された第２のエラストマーラテックスの混合を容易にすると考えられる。混合及び乱流に影響を及ぼす他の要因には、スラリー注入地点からの距離、注入速度、第１及び第２のディフューザー区間間の断面積の差、二次ラテックス流動の注入速度、及び二次ラテックス流動の注入角度が含まれる。

【0037】

例えば、ディフューザー１８ｂの第２の区間は、ディフューザー１８ａの第１の区間の断面積の約１．２〜３．５倍、例えば、約１．２〜約１．４倍、約１．４〜約１．６倍、約１．５〜約１．７倍、約１．７〜１．９倍、約１．９〜約２．１倍、約２．１〜約２．３倍、約２．３〜約２．５倍、約２．５〜約２．７倍、約２．７〜約２．９倍、約２．９〜約３．１倍、約３．１倍〜約３．３倍、又は約３．３〜約３．５倍を超える断面積を有していてもよい。特定の例では、区間１８ｂ及び１８ａの断面積の比率は、約２、約２．５、又は約３であってもよい。ディフューザー１８ａ〜１８ｄの種々の区間の長さ、及び下流区間１８ｃ及び１８ｄの寸法は、米国特許第６，０４８，９２３号に記載されている通りであってもよく、この文献の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。ある実施形態では、第１の区間１８ａの長さは、約２インチ（５．０８ｃｍ）〜約９インチ（３５．８ｃｍ）、例えば、約２インチ（５．０８ｃｍ）〜約３インチ（７．６２ｃｍ）、約３インチ（７．６２ｃｍ）〜約４インチ（１０．２ｃｍ）、約４インチ（１０．２ｃｍ）〜約５インチ（１２．７ｃｍ）、約５インチ（１２．７ｃｍ）〜約６インチ（１５．２ｃｍ）、約６インチ（１５．２ｃｍ）〜約７インチ（１７．８ｃｍ）、約７インチ（１７．８ｃｍ）〜約８インチ（２０．３ｃｍ）、又は約８インチ（２０．３ｃｍ）〜約９インチ（３５．８ｃｍ）であってもよい。最適な長さは、様々であってもよく、一般的に生産速度と共に増加する。

【0038】

第２のエラストマーラテックスを、凝固しつつある混合物に導入するための例示的な手法は、図２に例示されている。図２に示されているように、第２のエラストマーラテックスは、注入オリフィス４２ａを有する注入器４２に注入ライン２８を接続するニップル４０により、凝固しつつある混合物に導入される。ｏ−リング４４を使用して、ニップル４０内の密閉を向上させてもよい。凝固反応器の軸に対して４５度の角度で、凝固しつつある混合物に第２エラストマーラテックスを注入する注入器４２が示されているが、当業者であれば、角度及び注入器のサイズは、凝固しつつある混合物及び第２のエラストマーラテックスの組成に応じて様々であってもよいことを認識するだろう。例えば、注入器４２が移行区域２０ａの壁面に対して直角にある場合、移行区域２０ａの角度は、０．５°〜２５°、例えば、０．５°〜１°、１°〜２°、２°〜３°、３°〜４°、４°〜５°、５°〜６°、６°〜７°、７°〜８°、８°〜９°、９°〜１０°、１０°〜１１°、１１°〜１２°、１２°〜１３°、１３°〜１４°、１４°〜１５°、１５°〜１６°、１６°〜１７°、１７°〜１８°、１８°〜１９°、１９°〜２０°、２０°〜２１°、２１°〜２２°、２２°〜２３°、２３°〜２４°又は２４°〜２５°であってもよい。別の例では、注入オリフィス４２ａの内径は、０．０４５〜０．２５インチであってもよく、又はディフューザー部分１６のサイズに応じて更により大きくてもよい。例えば、注入オリフィス４２ａの内径は、０．０４５インチ（０．１１ｃｍ）〜０．０５５インチ（０．１４ｃｍ）、０．０５５インチ（０．１４ｃｍ）〜０．０６インチ（０．１５ｃｍ）、０．０６インチ（０．１５ｃｍ）〜０．０６５インチ（０．１７ｃｍ）、０．０６５インチ（０．１７ｃｍ）〜０．０７インチ（０．１８ｃｍ）、０．０７インチ（０．１８ｃｍ）〜０．０７５インチ（０．１９ｃｍ）、０．０７５インチ（０．１９ｃｍ）〜０．０８インチ（０．２０ｃｍ）、０．０８インチ（０．２０ｃｍ）〜０．０９インチ（０．２３ｃｍ）、０．０９インチ（０．２３ｃｍ）〜０．１インチ（０．２５ｃｍ）、０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜０．１２５インチ（０．３２ｃｍ）、０．１２５インチ（０．３２ｃｍ）〜０．１５インチ（０．３８ｃｍ）、０．１５インチ（０．３８ｃｍ）〜０．１７５インチ（０．４４ｃｍ）、０．１７５インチ（０．４４ｃｍ）〜０．２インチ（０．５１ｃｍ）、０．２インチ（０．５１ｃｍ）〜０．２２５インチ（０．５７ｃｍ）、又は０．２２５インチ（０．５７ｃｍ）〜０．２５インチ（０．６４ｃｍ）であってもよい。当業者であれば、注入オリフィスのサイズは、例えば所望の流速及び圧力に応じて様々であってもよいことを認識するだろう。例えば、注入圧力は、２〜８ｂａｒ（０．２〜０．８ＭＰａ）、３〜８ｂａｒ（０．３〜０．８ＭＰａ）、４〜７ｂａｒ（０．４〜０．７ＭＰａ）、又は５〜６ｂａｒ（０．５〜０．６ＭＰａ）であってもよい。他の好適な設計も使用することができる。例えば、注入オリフィスは、注入器４２に対して徐々に内側にテーパーしていてもよく、又は注入器４２と同じ直径を有していてもよい。

【0039】

第２のエラストマーラテックスは、凝固しつつある混合物を調製するために使用されるものと同じ組成を有してもよく、又はなんらかの点で異なってもよい。例えば、第２のエラストマーラテックスは、異なる供給源に由来するか又は異なる濃度のゴム及び流体を有するエラストマーラテックスであってもよい。その代わりに又はそれに加えて、第２のエラストマーラテックスは、第１のエラストマーラテックスと異なる化学的変性（非変性を含む）を受けていてもよい。

【0040】

ある実施形態では、第１のエラストマーラテックス（つまり、凝固しつつある混合物中のエラストマーラテックス）及び第２のエラストマーラテックスのうちの少なくとも１つ及び好ましくは両方は、天然ゴムラテックスから調製される。例示的な天然ゴムラテックスには、これらに限定されないが、農園ラテックス、ラテックス濃縮物（例えば、蒸発、遠心分離、又はクリーミングにより生成される）、スキムラテックス（天然ゴムラテックスの遠心分離の副産物）、及びこれらの任意の２つ又は３つの任意の割合のブレンドが含まれる。ラテックスは、選択された湿式マスターバッチプロセス、並びに最終ゴム製品の使用目的及び応用に適切であるべきである。ラテックスは、典型的には水性キャリア流体で提供される。好適なラテックス又はラテックスのブレンドの選択は、本開示の利益及び当産業で一般的によく認識されている選択基準に関する知識を考慮すると、十分に当業者の能力内であろう。

【0041】

天然ゴムラテックスも、幾つかの様式で化学的に変性されていてもよい。例えば、天然ゴムラテックスは、化学的に又は酵素的に種々の非ゴム成分を変性又は還元するように処理されてもよく、ゴム分子それ自体が、種々の単量体又は塩素等の他の化学基で変性されていてもよい。天然ゴムラテックスを化学的に変性する例示的な方法は、以下の文献に開示されている：欧州特許出願公開第１４８９１０２号、第１８１６１４４号、及び第１８３４９８０号、特開第２００６１５２２１１号、第２００６１５２２１２号、第２００６１６９４８３号、第２００６１８３０３６号、第２００６２１３８７８号、第２００６２１３８７９号、第２００７１５４０８９号、及び第２００７１５４０９５号、米国特許第６８４１６０６号及び第７３１２２７１号、並びに米国特許出願公開第２００５−０１４８７２３号。当業者に公知である他の方法も同様に使用することができる。

【0042】

代替的な実施形態では、第１のエラストマーラテックス（つまり、凝固しつつある混合物中のエラストマーラテックス）及び第２のエラストマーラテックスのうちの少なくとも１つは、合成エラストマーラテックスを使用して調製される。合成エラストマーラテックスのエラストマーは、示差走査熱量測定法により測定される、約−１２０℃〜２０℃の範囲のガラス転移温度（Ｔｇ）を有していてもよい。合成ラテックスは、ゴム又は「ジエン」エラストマーのラテックスであってもよい。用語「ジエン」エラストマー又はゴムは、公知のように、少なくとも部分的には、ジエン単量体（共役であってもよく又は共役でなくともよい２つのカーボン間二重結合を保持する単量体）から生じる（つまり、ホモポリマー又はコポリマー）エラストマー（１つ又は複数と理解される）を意味すると理解されるべきである。

【0043】

これらジエンエラストマーは、２つの分類：「本質的に不飽和」又は「本質的に飽和」に分類することができる。用語「本質的に不飽和」は、一般的に、少なくとも部分的には、１５％（ｍｏｌ％）を超えるジエン由来単位（共役ジエン）のレベルを有する共役ジエンモノマーから生じるジエンエラストマーを意味すると理解され、従って、ジエン及びＥＰＤＭタイプのα−オレフィンのブチルゴム又はコポリマー等のジエンエラストマーは、上記の定義内に入らず、特に「本質的に飽和」ジエンエラストマーと記述することができる（低いか又は非常に低いレベルのジエン由来単位、常に１５％未満）。「本質的に不飽和」ジエンエラストマーの分類では、用語「高度不飽和」ジエンエラストマーは、特に、５０％を超えるジエン由来単位（共役ジエン）のレベルを有するジエンエラストマーを意味すると理解される。

【0044】

本発明による第１のエラストマーラテックス又は第２のエラストマーラテックスの合成ジエンエラストマーは、好ましくは、ポリブタジエン（「ＢＲ」と略する）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマー、及びこれらエラストマーの混合物からなる高度不飽和ジエンエラストマーの群から選択される。そのようなコポリマーは、より好ましくは、ブタジエン／スチレンコポリマー（ＳＢＲ）、イソプレン／ブタジエンコポリマー（ＢＩＲ）、イソプレン／スチレンコポリマー（ＳＩＲ）、及びイソプレン／ブタジエン／スチレンコポリマー（ＳＢＩＲ）からなる群から選択される。

【0045】

エラストマーは、例えば、ブロックエラストマー、ランダムエラストマー、シーケンシャル（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）エラストマー、又はマイクロシーケンシャル（ｍｉｃｒｏｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）エラストマーであってもよく、分散系又は溶液で調製することができ、それらは、カップリング剤及び／又は星状分岐剤又は官能化剤を用いてカップリング及び／又は星状分岐化又は同様に官能化されていてもよい。カーボンブラックとのカップリングの場合、例えば、Ｃ−Ｓｎ結合を含む官能基又はベンゾフェノン等のアミノ化官能基に言及することができ、例えばシリカ等の補強用無機フィラーとのカップリングの場合、例えば、シラノール官能基又はシラノール端を有するポリシロキサン官能基（例えば、米国特許第６ ０１３ ７１８号に記載のもの等）、アルコキシシラン記（例えば、米国特許第５ ９７７ ２３８号に記載のもの等）、カルボキシル基（例えば、米国特許第６ ８１５ ４７３号又は米国特許出願公開第２００６／００８９４４５号に記載のもの等）、又はポリエーテル基（例えば、米国特許第６ ５０３ ９７３号に記載のもの等）に言及することができる。そのような官能化エラストマー他の例として、エポキシ化タイプのエラストマー（ＳＢＲ、ＢＲ、ＮＲ、又はＩＲ等）にも言及することができる。

【0046】

以下のものが、好ましく好適である：ポリブタジエン、特に４％〜８０％の１，２単位の含有量を有するもの、又は８０％を超えるｃｉｓ−１，４単位の含有量を有するもの；ポリイソプレン、ブタジエン／スチレンコポリマー、特に５％〜７０重量％、より詳しくは１０％〜５０％、例えば２０％〜４０重量％又は約２３％〜約２８重量％のスチレン含有量、４％〜６５％のブタジエン部分の１，２−結合の含有量、及び２０％〜８０％のｔｒａｎｓ−１，４−結合の含有量を有するもの；ブタジエン／イソプレンコポリマー、特に５％〜９０重量％のイソプレン含有量、及び−４０℃〜−８０℃のガラス転移温度（「Ｔｇ」−ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２に従って測定される）を有するもの；又はイソプレン／スチレンコポリマー、特に５％〜５０重量％のスチレン含有量、及び−２５℃〜−５０℃のＴｇを有するもの。

【0047】

ブタジエン／スチレン／イソプレンコポリマーの場合、５％〜５０重量％の、及びより詳しくは１０％〜４０％のスチレン含有量、１５％〜６０重量％の、及びより詳しくは２０％〜５０％のイソプレン含有量、５％〜５０重量の％及びより詳しくは２０％〜４０％のブタジエン含有量、４％〜８５％のブタジエン部分の１，２−単位の含有量、６％〜８０％のブタジエン部分のｔｒａｎｓ−１，４−単位の含有量、５％〜７０％のイソプレン部分の１，２−及び３，４−単位の含有量、及び１０％〜５０％のイソプレン部分のｔｒａｎｓ−１，４−単位の含有量を有するもの、並びにより一般的には、−２０℃〜−７０℃のＴｇを有する任意のブタジエン／スチレン／イソプレンコポリマーが特に好適である。

【0048】

例示的な合成エラストマーには、これらに限定されないが、１，３−ブタジエン、スチレン、イソプレン、イソブチレン、２，３−ジアルキル−１，３−ブタジエンのゴム及びポリマー（例えば、ホモポリマー、コポリマー、及び／又はターポリマー）が含まれ、アルキルは、メチル、エチル、プロピル等、アクリロニトリル、エチレン、及びプロピレン等であってもよい。例としては、これらに限定されないが、以下のものが含まれる：スチレン‐ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ（スチレン−コ−ブタジエン）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、及びポリクロロプレン等の共役ジエンのポリマー及びコポリマー、並びにそのような共役ジエンの、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、アクリロニトリル、２−ビニル−ピリジン，５−メチル−２−ビニルピリジン、５−エチル−２−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン、アリ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（ｍｅｔｈｙｌ ｖｉｎｙｌ ｅｉｔｈｅｒ）、アルファメチレンカルボン酸、及びアクリル酸及びジアルキルアクリル酸アミド等のそれらのエステル及びアミド等の、それと共に共重合可能なエチレン基含有モノマーとのコポリマー。本明細書で考察したエラストマーのいずれかのブレンド及び／又は油展誘導体も使用することができる。また、本明細書での使用に好適なのは、エチレン、並びにプロピレン、ブテン−１、及びペンテン−１等の他の高級アルファオレフィンのコポリマーである。

【0049】

幾つかの実施形態では、エラストマーラテックス流動と共に、凝固剤、例えば塩又は酸性溶液を注入して、エラストマーの凝固を促進することが望ましい場合がある。

【0050】

微粒子フィラー流体は、カーボンブラックスラリー又は好適なキャリア流体中の任意の他の好適なフィラーであってもよい。キャリア流体の選択は、微粒子フィラーの選択及びシステムパラメーターに大きく依存するだろう。水性及び非水性流体の両方を使用することができ、そのコスト、入手しやすさ、並びにカーボンブラック及びある他のフィラースラリーの生成に使用する適合性を考慮して、多くの実施形態では、水が好ましい。また、少量の水混和性有機溶媒が、水性キャリア流体に含まれていてもよい。

【0051】

微粒子フィラー又は微粒子フィラーの混合物の選択は、エラストマーマスターバッチ生成物の使用目的に大きく依存するだろう。本明細書で使用される場合、微粒子フィラーは、マスターバッチクラムを生成するために使用されるマスターバッチプロセスで使用するのに適切な任意の物質を含んでいてもよい。好適な微粒子フィラーには、例えば、伝導性フィラー、補強用フィラー、短繊維（典型的には、４０未満のＬ／Ｄアスペクト比を有する）、フレーク等を含むフィラーが含まれる。下記でより詳細に考察されているカーボンブラック及びシリカタイプのフィラーに加えて、フィラーは、粘土、ガラス、アラミド繊維等のポリマーで形成されていてもよい。エラストマー組成物での使用に好適な任意のフィラーを、本発明の種々の実施形態によるエラストマー複合材に組み込むことができると予想される。無論、本明細書で考察された種々の微粒子フィラーのブレンドも使用することができる。

【0052】

カーボンブラックフィラーが使用される場合、カーボンブラックの選択は、エラストマーマスターバッチ生成物の使用目的に大きく依存するだろう。随意に、カーボンブラックフィラーは、当業者により選択された特定の湿式マスターバッチプロセスでは、スラリーにしてラテックスと混合することができるあらゆる物質を含むこともできる。例示的な微粒子フィラーには、これらに限定されないが、カーボンブラック、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、被膜カーボンブラック、有機基を結合させたもの等の化学的に官能化されたカーボンブラック、及びシリコン処理カーボンブラックが、単独又は互いの組合せのいずれかで含まれる。例示的なカーボンブラックには、ＡＳＴＭ Ｎ１００シリーズ〜Ｎ９００シリーズのカーボンブラック、例えばＮ１００シリーズのカーボンブラック、Ｎ２００シリーズのカーボンブラック、Ｎ３００シリーズのカーボンブラック、Ｎ７００シリーズのカーボンブラック、Ｎ８００シリーズのカーボンブラック、又はＮ９００シリーズのカーボンブラックが含まれる。ＡＳＴＭ Ｎ１００、Ｎ２００、及び／又はＮ３００シリーズのブラック、及び／又は同様に大きいか又はより大きな表面積、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６（ＳＴＳＡ）に示されている手順に従って、統計的厚さ法（ＳＴＳＡ）により測定され、カーボンブラック１グラム当たりの平方メートルとして表された、６８ｍ²／ｇ以上の、例えば７５ｍ²／ｇ以上、又は９５ｍ²／ｇ以上の、例えば６８ｍ²／ｇ〜４００ｍ²／ｇの表面積を有するカーボンブラックを含有するエラストマー複合材は、本明細書の教示から特に利益を得ることができる。ある好ましい実施形態では、そのようなカーボンブラックは、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇ、例えば少なくとも８０ｍＬ／１００ｇ、又は６０ｍＬ／１００ｇ〜１６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量により測定される構造を有する。以下の商標名で販売されているカーボンブラック及びゴム又はタイヤに応用するための使用に好適な他のフィラーも種々の実施形態での使用に利用することができる：Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なＲｅｇａｌ（登録商標）、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）、Ｓｐｈｅｒｏｎ（登録商標）、Ｓｔｅｒｌｉｎｇ（登録商標）、及びＶｕｌｃａｎ（登録商標）の商標名、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手可能なＲａｖｅｎ（登録商標）、Ｓｔａｔｅｘ（登録商標）、Ｆｕｒｎｅｘ（登録商標）、及びＮｅｏｔｅｘ（登録商標）の商標名、並びにＣＤ及びＨＶライン、Ｅｖｏｎｉｋ （Ｄｅｇｕｓｓａ） Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能なＣｏｒａｘ（登録商標）、Ｄｕｒａｘ（登録商標）、Ｅｃｏｒａｘ（登録商標）、及びＰｕｒｅｘ（登録商標）の商標名、並びにＣＫライン。好適な化学的に官能化されたカーボンブラックには、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９５／１６１９４号（国際公開第９６／１８６８８号）に開示されているものが含まれ、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0053】

シリコン被膜及びシリコン処理カーボンブラックを、種々の実施形態で使用することができる。シリコン処理カーボンブラックでは、シリコンの酸化物又はカーバイド等のシリコン含有種が、カーボンブラックの固有な部分として、カーボンブラック凝集体の少なくとも一部にわたって分布している。従来のカーボンブラックは、炭素の単一相からなる各凝集体との凝集体の形態で存在する。この相は、黒鉛結晶子及び／又は無定形炭素の形態で存在していてもよく、通常はこの２つの形態の混合物である。カーボンブラック凝集体は、カーボンブラック凝集体の表面の少なくとも一部に、シリカ等のシリコン含有種を堆積させることにより変性されていてもよい。結果は、シリコン被膜カーボンブラックと記述することができる。

【0054】

本明細書でシリコン処理カーボンブラックと記述されている材料は、被膜されているか又はそうでなければ変性されているカーボンブラック凝集体ではないが、実際には２つの相を有する異なる種類の凝集体である。１つの相は、依然として黒鉛結晶子及び／又は無定形炭素として存在しているであろう炭素であり、第２の相は、シリカ（及び恐らくは他のシリコン含有種）である。従って、シリコン処理カーボンブラックのシリコン含有種相は、凝集体の固有な部分であり、それは、凝集体の少なくとも一部にわたって分布している。様々なシリコン処理ブラックが、Ｅｃｏｂｌａｃｋ（商標）の名でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能である。多相凝集体は、それらの表面に堆積したシリコン含有種を有する、事前に形成された単相カーボンブラック凝集体からなる、上記で言及したシリカ被膜カーボンブラックとは全く異なることが認識されるだろう。そのようなカーボンブラックは、例えば、米国特許第６，９２９，７８３号に記載のように、カーボンブラック凝集体の表面にシリカ官能性を付加するために表面処理されてもよい。

【0055】

また、それが好適な場合は、１つ又は複数の添加剤を、微粒子スラリー又はエラストマーラテックス流体と予混合してもよく、又は凝固中にそれらの混合物と混合してもよい。添加剤は、凝固しつつある混合物に混合することもできる。多数の添加剤が当業者に周知であり、それらには、例えば、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、可塑剤、加工助剤（例えば、液状ポリマー、及び油類等）、樹脂、難燃剤、エキステンダー油、潤滑剤、カップリング剤、及びそれらのいずれかの混合物が含まれる。例示的な添加剤には、これらに限定されないが、酸化亜鉛及びステアリン酸が含まれる。そのような添加剤の一般的な使用及び選択は、当業者に周知である。本明細書で開示されたエラストマー複合材には、加硫組成物（ＶＲ）、熱可塑性加硫ゴム（ＴＰＶ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、及び熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）が含まれると理解されるべきである。ＴＰＶ、ＴＰＥ、及びＴＰＯ材料は、性能特徴を失わずに数回押出し及び成形されるそれらの能力により更に分類される。

【0056】

複合材中のゴム総量に対する第２のエラストマーの割合（つまり、凝固ゴム中のゴムの総量に対する、第２のエラストマーラテックスが凝固ゴムに占めるゴムの量）は、例えば２つのエラストマーラテックスの相対的流速を調整することにより調整することができる。フィラー配合量を最適化するために操作することができる他の変数には、第１のエラストマーラテックス及びフィラースラリーの絶対的流速（例えば、生産速度）、第１のエラストマーラテックス及びフィラースラリーの相対的流速（例えば、フィラー配合量）、第２のエラストマーラテックスが注入される位置、及び注入器４２のサイズが含まれる。ゴム総量に対する第２のエラストマーの割合は、約０．５重量％〜約５０重量％、例えば、約１重量％〜約４５重量％、約５重量％〜約４０重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１５重量％〜約２０重量％、約２０重量％〜約２５重量％、約２５重量％〜約３０重量％、約３０重量％〜約３５重量％、約３５重量％〜約４０重量％、又は約４０重量％〜約４５重量％であってもい。ある実施形態では、割合は、約１６重量％〜約３８重量％であってもよい。使用することができる第２のエラストマーの割合は、部分的に所望の組成に依存する場合があるが、初期の凝固しつつある混合物を生成するために混合部分１０に注入されるべきである第１のエラストマーラテックスの量に依存して物理的に制限される場合がある。

【0057】

エラストマー複合材中のフィラーの量は、エラストマー複合材を製作するために使用されるフィラーのいかなる量であってもよい。例えば、ゴムは、少なくとも約１０ｐｈｒ（ゴムの百重量部当たりの重量部）、少なくとも約２０ｐｈｒ、少なくとも約３０ｐｈｒ、少なくとも約４０ｐｈｒ、少なくとも約５０ｐｈｒ、少なくとも約５５ｐｈｒ、少なくとも約６０ｐｈｒ、少なくとも約６５ｐｈｒ、少なくとも約７０ｐｈｒ、少なくとも約７５ｐｈｒ、少なくとも約８０ｐｈｒ、少なくとも約８５ｐｈｒ、少なくとも約９０ｐｈｒ、少なくとも約９５ｐｈｒ、又は少なくとも約１００ｐｈｒのフィラーを用いて生成することができる。しかしながら、本明細書の教示は、より高配合量の、例えば、約４０ｐｈｒ〜約１００ｐｈｒ、約５０ｐｈｒ〜約９５ｐｈｒ、約５５ｐｈｒ〜約９０ｐｈｒ、約６０ｐｈｒ〜約８５ｐｈｒ、約６０ｐｈｒ〜約８０ｐｈｒ、約６５ｐｈｒ〜約７５ｐｈｒ、又は約４５ｐｈｒ〜約７０ｐｈｒのフィラーの場合、他の湿式マスターバッチ法に対して大きな利点を提供するだろう。当業者であれば、高配合量を構成するものは、例えばその表面積及び構造を含むフィラーの形態に依存することになることを認識するだろう。

【0058】

幾つかの実施形態では、二次ラテックスの使用は、最大フィラー配合量（例えば、一体性凝固ゴムが生成されるフィラーの最大配合量）を、二次ラテックスを使用せずに一体性凝固ゴムを生成するフィラーの最大配合量に対して、約３％〜約３０％、例えば、約３％〜約５％、約５％〜約１０％、約１０％〜約１５％、約１５％〜約２０％、約２０％〜約２５％、又は約２５％〜約３０％増加させる。

【0059】

第１のエラストマーラテックス、微粒子フィラースラリー、及び第２のエラストマーラテックスから生成されるマスターバッチクラムは、凝固反応器１１へのエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリー流動の供給が進行する同時に、凝固反応器の吐出端から凝固ゴムの実質的に一定の流動として出てくる。好ましくは、マスターバッチクラムは、凝固したラテックスの離散性球状体が水性キャリアにより離間されている不連続流動の複合材ではなく、「一体性凝固ゴム」、凝固したラテックス内にカーボンブラックが分散されている連続的複合材の形態である。にもかかわらず、不連続凝固ゴムは、手作業又はバッチでの脱水法で処理し、その後熱乾燥することができる。好ましくは、連続的凝固ゴムが生成され、その後、例えば約７０〜８５％の含水量を有する望ましい押出物に形成される。形成後、その結果生じたマスターバッチクラムは、好適な乾燥及び配合装置に渡すことができる。

【0060】

１つの実施形態では、マスターバッチクラムは、凝固反応器１１から、単純な重力落下により脱水押出機へと渡されるか、又は当業者に公知の他の好適な装置へと渡される。脱水押出機は、エラストマー複合材を、例えばおよそ７０〜８５％の含水量から、所望の含水量、例えばおよそ１％〜２０％の含水量にすることができる。最適な含水量は、使用されるエラストマー、フィラーのタイプ、及び所望の下流処理手順に応じて様々であってもよい。好適な脱水押出機は、周知であり、例えばＦｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍｉｌｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．社（ピクア、オハイオ州、米国）から市販されている。

【0061】

脱水した後、その結果生じた脱水凝固ゴムを乾燥してもよい。ある実施形態では、脱水凝固ゴムは、単に熱乾燥される。好ましくは、脱水押出機から出てきた脱水凝固ゴムは、乾燥中に機械的に素練りされる。例えば、脱水凝固ゴムは、連続混合機、密閉式混合機、２軸押出機、単軸押出機、又はローラーミルの１つ又は複数を用いて機械的に処理してもよい。好適な素練り装置は、周知であり、市販されており、それらには以下のものが含まれる：例えば、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製、アンソニア、コネティカット州のＵｎｉｍｉｘ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ及びＭＶＸ（Ｍｉｘｉｎｇ（混合）、Ｖｅｎｔｉｎｇ（通気）、ｅＸｔｒｕｄｉｎｇ（押出））機、Ｐｏｍｉｎｉ，Ｉｎｃ．社製の長連続混合機、Ｐｏｍｉｎｉ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ、２ローター同方向回転噛合押出機、２ローター逆回転非噛合押出機、バンバリー混合機、ブラベンダー混合機、噛合型密閉式混合機、混練型密閉式混合機、連続配合押出機、神戸製鋼所社製の２軸ミリング押出機（ｂｉａｘｉａｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ｅｘｔｒｕｄｅｒ）、及びＫｏｂｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ。本発明の種々の実施形態での使用に好適な代替的な素練り装置は、当業者によく知られているだろう。脱水複合材を機械的に素練りするための例示的な方法は、米国特許第６，９２９，７８３号及び第６，８４１，６０６号、並びにＰＣＴ出願第ＵＳ０９／０００７３２号に開示されており、これら文献の全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0062】

ある実施形態では、添加剤は、機械式混合機中で脱水凝固ゴムと混合することができる。詳しくは、フィラー（凝固反応器で使用されるフィラーと同じであってもよく、又は異なっていてもよく、例示的なフィラーには、シリカ及び酸化亜鉛が含まれ、酸化亜鉛は硬化剤としても作用する）、他のエラストマー、他の又は追加的なマスターバッチ、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、可塑剤、加工助剤（例えば、硬化剤として使用することもできるステアリン酸、液状ポリマー、油類、及びワックス等）、樹脂、難燃剤、エキステンダー油、潤滑剤、及びそれらのいずれかの混合物等の添加剤を、機械式混合機に添加することができる。ある他の実施形態では、追加的なエラストマーを脱水凝固ゴムと混合して、エラストマーブレンドを生成することができる。例示的なエラストマーには、これらに限定されないが、１，３−ブタジエン、スチレン、イソプレン、イソブチレン、２，３−ジアルキル−１，３−ブタジエンのゴム、ポリマー（例えば、ホモポリマー、コポリマー、及び／又はターポリマー）が含まれ、アルキルは、メチル、エチル、プロピル等、アクリロニトリル、エチレン、及びプロピレン等であってもよい。マスターバッチブレンドを生成する方法は、本発明者らが共同で所有する米国特許第７，１０５，５９５号、第６，３６５，６６３号、及び第６，０７５，０８４号に開示されている。その代わりに又はそれに加えて、従来の配合技術を使用して、加硫剤及び当技術分野で公知の他の添加剤を、脱水凝固ゴムと、又は素練り装置を使用して材料を乾燥させる場合は、その結果生じた素練りマスターバッチと、所望の使用に応じて混合してもよい。

【0063】

ある実施形態では、エラストマー複合材は、タイヤの種々の部分、例えばタイヤトレッド、タイヤサイドウォール、タイヤ用ワイヤースキム、及び再生タイヤ用のクッションゴムに使用されるか又は使用するために生成することができる。これらのエラストマー複合材の追加的な非タイヤ応用には、これらに限定されないが、以下のものが含まれる：エンジンマウントのゴム部品、タンクトラック（ｒａｎｋ ｔｒａｃｋ）、採掘ベルト（ｍｉｎｉｎｇ ｂｅｌｔ）、ハイドロマウント（ｈｙｄｒｏ−ｍｏｕｎｔ）のゴム部品、橋梁支承、免震装置、ブルドーザー等の無限軌道推進装備用の無限軌道（ｔｒａｃｋ）又は無限軌道パッド（ｔｒａｃｋ ｐａｄ）、ふるい等の採掘装備、採掘装備ライニング、コンベヤーベルト、シュートライナー、スラリーポンプライナー、インペラー、弁座、弁本体、ピストンハブ、ピストンロッド、及びプランジャー等の泥水ポンプ部品、スラリー混合及びスラリーポンプインペラー等の種々の応用用のインペラー、細砕ミルライナー、サイクロン及び液体サイクロン、並びに伸縮継ぎ手、ポンプのライニング（例えば、船外機ポンプ、しゅんせつポンプ）、ホース（例えば、しゅんせつホース及び船外機ホース）、及び他の船舶用装備等の船舶用装備、船舶用、油用、航空宇宙用、及び他の応用用のシャフトシール、プロペラシャフト、例えばオイルサンド及び／又はタールサンドを運搬するためのパイプ用ライナー、並びに耐摩耗性が望まれる他の応用。

【0064】

本発明は、本来例示に過ぎないことが意図されている以下の例により更に明らかにされるだろう。

【0065】

実施例
実施例１
カーボンブラックスラリーの調製
乾燥カーボンブラック（等級は下記の表１に表示、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手）を水と混合し、粉砕して約１０〜１５重量％の濃度を有するスラリーを形成した。スラリーを、約３０００ｐｓｉｇの操作圧力でホモジナイザーに供給して、微細に分散したカーボンブラックスラリーを生成し、スラリーを噴流として混合領域に導入した。農園ラテックスを用いて生成された複合材中の最終カーボンブラック配合量レベルを変更するために、カーボンブラック流速を、約６９０〜９６０ｋｇ／時（湿量ベース）に調整し、ラテックス濃縮物を使用した場合は、約１１４５ｋｇ／時（湿量ベース）に調整した。

【0066】

【表1】

【0067】

一次ラテックスの供給
表２に記載の天然ゴムラテックス材料（表２では、別様に示されていない限り、農園ラテックス）を、凝固反応器の混合領域にポンピングした。最終カーボンブラック配合量レベルを変更するために、ラテックス流速を、約３２０〜７９０ｋｇ／時（湿量ベース）の間に調整した。

【0068】

カーボンブラック及びラテックスの混合
カーボンブラックスラリー及びラテックスは、ラテックスを、図１に示されているものに類似した凝固反応器の混合部分で（例えば、混合部分１０）、カーボンブラックスラリーに混入させることにより混合した。混入プロセス中に、カーボンブラックはラテックスとよく混合し、混合物は凝固した。

【0069】

第２のラテックスの供給
表２に記載の天然ゴムラテックス材料を、約８０ｋｇ／時（湿量ベース）の速度から開始して３〜８ｂａｒの圧力で、凝固反応器の混合部分の下流の種々の位置にポンピングした。ラテックスを、注入ライン（例えば、エレメント２８）が取り付けられている凝固反応器の壁面に対して直角に注入した。ディフューザーから出てくる凝固ゴムが所望の形態を示すまで、ポンピング速度を徐々に最大３００ｋｇ／時（湿量ベース）にまで増加させた。混合部分の下流では、ディフューザー部分は、一連の区間を有しており、各区間は、その前の区間よりも徐々に大きな直径を有し、区間間には傾斜移行部分がある。ディフューザー（例えば、図１の１８ａ）の第１の区間は、長さが４インチ（１０．２ｃｍ）、第２の区間（例えば、図１の１８ｂ）は、長さ３インチ（７．６ｃｍ）だった。移行領域（例えば、図２のα）の角度は、７度だった。第１の区間（例えば、図１の１８ａ）に対する第２の区間（例えば、図１の１８ｂ）の直径の比率は、約１．７だった。二次ラテックスがポンピングされた位置、及び最終生成物中の二次ラテックスに由来するゴムの比率（つまり、一次及び二次ラテックス流動に由来するゴム総量に対する、二次ラテックスに由来するゴムの比率）は、下記の表２に示されている。太字で示されているデータは、下記の表３に列挙されている、二次ラテックス注入の特定の位置で達成された最大配合量を反映している。

【0070】

【表2】

【0071】

【表3】

【0072】

【表4】

【0073】

【表5】

【0074】

【表6】

【0075】

【表7】

【0076】

本発明の実施形態による二次ラテックスを組み込む成功例の場合、マスターバッチクラムは、一体性凝固ゴムの連続的な流動として凝固反応器から出てきた。二次ラテックスを使用した失敗例は、操作条件が同様の成功試料と対比することができ、一般的に、そのような例から回収されたゴムは、より高配合量のカーボンブラックを含有していた。そのような試料は、不連続な砂状の凝固ゴムとして凝固反応器から出てきて、それは脱水押出機の逆流を引き起こした。下記の表３は、一体性凝固ゴムが生成された（すなわち、より高いフィラー含有量を有するマスターバッチクラムを生成する試みが、一体性凝固ゴムをもたらさなかった）最大配合量、つまりエラストマー複合材中の最大フィラー含有量を、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で示す。

【0077】

【表8】

【0078】

結果は、一次及び二次ラテックス流動の流速、生産速度、二次ゴムの割合、及びカーボンブラック配合量等の操業変数を互いに対して最適化して、加工性を向上させ、フィラー配合量を増加させることができることを示す。図３は、上述の３つの等級のカーボンブラックについて、二次ラテックスを用いて及び用いずに達成された最高配合量を示す。結果は、カーボンブラックの形態が、一体性凝固ゴムを生成しつつ達成することができる最大配合量に影響を及ぼし、二次ラテックスの使用が、達成可能な配合量の明らかで一貫した向上を提供することを示す。

【0079】

脱水
凝固反応器から吐出されたマスターバッチクラムを、脱水押出機（Ｔｈｅ Ｆｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ社）を用いて、１０〜２０％の水分量に脱水した。押出機では、マスターバッチクラムが圧縮され、クラムから絞り出された水は、押出機の溝付きバレルに放出された。

【0080】

乾燥及び冷却
脱水凝固ゴムを、連続配合機（Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ（ＦＣＭ）、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）に投入し、そこで凝固ゴムを素練りし、１ｐｈｒの酸化防止剤（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ、Ｆｌｅｘｓｙｓ社製、セントルイス、ミズーリ州）と混合した。ＦＣＭを出てくる素練りされたマスターバッチの水分含有量は、約１〜２％だった。素練りされたマスターバッチを更に素練りし、開口ミル上で冷却して、乾燥エラストマー複合材を形成した。実際のカーボンブラック配合量レベルを、乾燥生成物の窒素熱分解（表２Ａ〜２Ｅに列挙されている値）又はＴＧＡ（表２Ｆに列挙されている値）により決定した。乾燥エラストマー複合材を加硫し、加硫エラストマー複合材の機械的性質（例えば、ｔａｎδ、３００％及び１００％歪みでの応力の比率）は、より低いフィラー配合量を有し、同じ技術を使用したが二次ラテックスを用いずに調製された加硫エラストマー複合材の性質と類似した配合量による変化を示した。二次ラテックス注入の使用は、最終ゴム化合物の性能を犠牲にせずに、より高配合量のエラストマー複合材の製造を可能にする。

【0081】

実施例２
フィラースラリーの調製
シリコン処理カーボンブラック（ＣＲＸ（商標）２０００ ＥＣＯＢＬＡＣＫ（登録商標）シリコン処理カーボンブラック、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）を水と混合し、粉砕して約１０〜１５重量％の濃度を有するスラリーを形成する。スラリーを、約３０００ｐｓｉｇの操作圧力でホモジナイザーに供給して、微細に分散したカーボンブラックスラリーを生成し、スラリーを噴流として混合領域に導入する。農園ラテックスを用いて生成された複合材中の最終フィラー配合量レベルを変更するために、スラリー流速を、約６９０〜９６０ｋｇ／時（湿量ベース）に調整し、ラテックス濃縮物を使用する場合は、約１１４５ｋｇ／時（湿量ベース）に調整する。

【0082】

一次ラテックスの供給
約２７〜３１％の乾燥ゴム含有量を有する農園ラテックス、又は天然ゴムラテックス濃縮物のいずれかを、凝固反応器の混合領域にポンピングする。最終フィラー配合量レベルを変更するために、ラテックス流速を、約３２０〜７９０ｋｇ／時（湿量ベース）の間で調整する。

【0083】

フィラー及びラテックスの混合
フィラースラリー及びラテックスは、ラテックスを、図１に示されているものに類似した凝固反応器の混合部分で（例えば、混合部分１０）で、フィラースラリーに混入させることにより混合する。混入プロセス中に、フィラーはラテックスとよく混合し、混合物は凝固する。混合部分の下流では、ディフューザー部分は、一連の区間を有しており、各区間は、その前の区間よりも徐々に大きな直径を有し、区間間には傾斜移行部分がある。

【0084】

二次ラテックスの供給
農園ラテックスを、約８０ｋｇ／時（湿量ベース）の速度から開始して３〜８ｂａｒの圧力で、第１及び第２の区間（例えば、図１の２０ａ）間の移行部で、フィラースラリー及びラテックスの凝固しつつある混合物にポンピングする。ラテックスを、凝固反応器の壁面に対して直角に注入する。ディフューザーから出てくる凝固ゴムが所望の形態を示すまで、ポンピング速度を徐々に最大３００ｋｇ／時（湿量ベース）にまで増加させる。

【0085】

脱水
凝固反応器から吐出されたマスターバッチクラムを、脱水押出機（Ｔｈｅ Ｆｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）を用いて、１０〜２０％の水分量に脱水する。押出機では、マスターバッチクラムが圧縮され、クラムから絞り出された水は、押出機の溝付きバレルに放出される。

【0086】

乾燥及び冷却
脱水凝固ゴムを、連続配合機（Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ（ＦＣＭ）、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）に投入し、そこで凝固ゴムを素練りし、１ｐｈｒの酸化防止剤（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ、Ｆｌｅｘｓｙｓ社製、セントルイス、ミズーリ州）及び１．５ｐｈｒのカップリング剤（ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（ＴＥＳＰＴ、Ｓｉ−６９、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、エッセン、ドイツから入手可能））と混合する。ＦＣＭを出てくる素練りされたマスターバッチの水分含有量は、約１〜２％だった。生成物を更に素練りし、開口ミル上で冷却して、乾燥エラストマー複合材を形成した。

【0087】

実施例３
フィラースラリーの調製
カーボンブラック及びシリカの混合物（Ｎ２３４カーボンブラック、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能、及びＨｉＳｉｌ（登録商標）２３３シリカ、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、ピッツバーグ、ペンシルベニア州から入手可能）を水と混合し、粉砕して、シリカに対するカーボンブラックの比率が、質量で６０：４０〜８０：２０の範囲であり、約１０〜１５重量％の濃度を有するスラリーを形成する。スラリーを、約３０００ｐｓｉｇの操作圧力でホモジナイザーに供給して、微細に分散したカーボンブラックスラリーを生成し、スラリーを噴流として混合領域に導入する。農園ラテックスを用いて生成された複合材中の最終フィラー配合量レベルを変更するために、スラリー流速を、約６９０〜９６０ｋｇ／時（湿量ベース）に調整し、ラテックス濃縮物を使用した場合は、約１１４５ｋｇ／時（湿量ベース）に調整する。

【0088】

一次ラテックスの供給
約２７〜３１％の乾燥ゴム含有量を有する農園ラテックス、又は天然ゴムラテックス濃縮物のいずれかを、凝固反応器の混合領域にポンピングする。最終フィラー配合量レベルを変更するために、ラテックス流速を、約３２０〜７９０ｋｇ／時（湿量ベース）の間で調整する。

【0089】

フィラー及びラテックスの混合
フィラースラリー及びラテックスは、ラテックスを、図１に示されているものに類似した凝固反応器の混合部分で（例えば、混合部分１０）で、フィラースラリーに混入させることにより混合する。混入プロセス中に、フィラーはラテックスとよく混合し、混合物は凝固する。

【0090】

二次ラテックスの供給
農園ラテックスを、約８０ｋｇ／時（湿量ベース）の速度から開始して３〜８ｂａｒの圧力で、第１及び第２の区間（例えば、図１の２０ａ）間の移行部で、フィラースラリー及びラテックスの凝固しつつある混合物にポンピングする。ラテックスを、凝固反応器の壁面に対して直角に注入する。ディフューザーから出てくる凝固ゴムが所望の形態を示すまで、ポンピング速度を徐々に最大３００ｋｇ／時（湿量ベース）にまで増加させる。

【0091】

脱水
凝固反応器から吐出されたマスターバッチクラムを、脱水押出機（Ｔｈｅ Ｆｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）を用いて、１０〜２０％の水分量に脱水する。押出機では、マスターバッチクラムが圧縮され、クラムから絞り出された水は、押出機の溝付きバレルに放出される。

【0092】

乾燥及び冷却
脱水凝固ゴムを、連続配合機（Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ（ＦＣＭ）、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）に投入し、そこで凝固ゴムを素練りし、１ｐｈｒの酸化防止剤（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ、Ｆｌｅｘｓｙｓ社製、セントルイス、ミズーリ州）及び１．５ｐｈｒのカップリング剤（ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（ＴＥＳＰＴ、Ｓｉ−６９、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、エッセン、ドイツから入手可能））と混合する。ＦＣＭを出てくる素練りされたマスターバッチの水分含有量は、約１〜２％だった。生成物を更に素練りし、開口ミル上で冷却して、乾燥エラストマー複合材を形成した。

【0093】

実施例４
乾燥カーボンブラック（Ｎ２３４、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手）を水と混合し、粉砕して約１０〜１５重量％の濃度を有するスラリーを形成した。スラリーを、約３０００ｐｓｉｇの操作圧力でホモジナイザーに供給して、微細に分散したカーボンブラックスラリーを生成し、スラリーを噴流として混合領域に導入した。カーボンブラックの流速（乾燥量ベース）は、下記の表４に指定されている。

【0094】

一次ラテックスの供給
約２７〜３１％の乾燥ゴム含有量を有する農園ラテックスを、凝固反応器の混合領域にポンピングした。混合領域への一次ゴムの供給速度（乾燥ゴム量ベース）は、下記の表４に列挙されている。

【0095】

カーボンブラック及びラテックスの混合
カーボンブラックスラリー及びラテックスは、ラテックスを、図１に示されているものに類似した凝固反応器の混合部分で（例えば、混合部分１０）、カーボンブラックスラリーに混入させることにより混合した。混入プロセス中に、カーボンブラックはラテックスとよく混合し、混合物は凝固した。

【0096】

二次ラテックスの供給
農園ラテックスを、ディフューザーの第１及び第２の区間間の移行部（例えば、図１の２０ａ）の、凝固反応器の下流のディフューザー部分にポンピングし、角度α（図２を参照）は、７度だった。ディフューザーの第１の区間（例えば、図１の１８ａ）の長さを、４〜８．５インチの間で変化させた。その結果生じた、二次ラテックス流動導入前の滞留時間は、二次ゴムの供給速度（乾燥ゴム量ベース）と共に表４に列挙されている。比較例の対応する滞留時間（つまり、ディフューザーの第１の区間での滞留時間）は、１．８×１０^-2秒だった。一次及び二次ラテックス、並びにカーボンブラックスラリーのポンピング速度は、４５０〜５００ｋｇ／時の生産速度（乾燥量ベース）を達成するように調整した。

【0097】

【表9】

【0098】

実施例４−１〜４−４の結果は、図４に示されている。図４は、フィラー配合量を最大化するための最適な滞留時間を明確に示す。そのような最大値は、上述の理論と一致している。理論によると、ラテックス粒子が実質的に修飾される前に二次ラテックス流動を導入することにより、ゴム−フィラー凝集体を一緒にする結合ではなく、二次ラテックス流動中のゴム粒子の修飾化も引き起こされ、その一方で、はるか下流に導入される場合は、二次ラテックス流動は、凝固しつつある混合物と完全には混合しない。実施例４−５及び４−６では、実施例４−３の滞留時間に類似した滞留時間を維持しつつ、二次ゴム流動の注入速度を変化させた。結果は、上述の理論と一致しており、離散性のゴム−フィラー凝集体を一緒に結合して一体性凝固ゴムにするために必要とされるのは、ある量の二次ラテックスのみであり、追加的な二次ラテックスは、最終生成物配合量を希釈するに過ぎない。

【0099】

脱水
凝固反応器から吐出されたマスターバッチクラムを、脱水押出機（Ｔｈｅ Ｆｒｅｎｃｈ Ｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ社）を用いて、１０〜２０％の水分量に脱水した。押出機では、マスターバッチクラムが圧縮され、クラムから絞り出された水は、押出機の溝付きバレルに放出された。

【0100】

乾燥及び冷却
脱水凝固ゴムを、連続配合機（Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｉｘｅｒ （ＦＣＭ）、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）に投入し、そこで凝固ゴムを素練りし、１ｐｈｒの酸化防止剤（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ、Ｆｌｅｘｓｙｓ社製、セントルイス、ミズーリ州）と混合した。ＦＣＭを出てくる素練りされたマスターバッチの水分含有量は、約１〜２％だった。生成物を更に素練りし、開口ミル上で冷却して、乾燥エラストマー複合材を形成した。実際のカーボンブラック配合量レベルを、乾燥エラストマー複合材のＴＧＡにより決定した。それらは表４に列挙されている。乾燥エラストマー複合材を加硫し、加硫エラストマー複合材の機械的性質（例えば、タンデルタ、３００％及び１００歪みでの応力の比率）は、より低いフィラー配合量を有し、同じ技術を使用したが二次ラテックスを用いずに調製された加硫エラストマー複合材の性質と類似した配合量による変化を示した。二次ラテックス注入の使用は、最終ゴム化合物の性能を犠牲にせずに、より高配合量のエラストマー複合材の製造を可能にする。

【0101】

実施例５
この例は、対照試料を調製するために実施例４で使用された湿式混合法により調製されたより低い体積分率のカーボンブラックを有するエラストマー複合材に基づく加硫ゴム組成物の既に向上された特性、及び乾燥混合により調製された加硫ゴム組成物と比較して、本発明の例示的な実施形態により調製された高体積分率のカーボンブラックを有するエラストマー複合材を用いて調製された加硫ゴム組成物の特性が向上することを実証する。

【0102】

マスターバッチ（ｍａｓｔｅｒｂａｃｈ）の調製
マスターバッチＡを、以下の通り、実施例１に従って調製した：
−マスターバッチＡ１は、表２ＤのＮ２３４、６６．１ｐｈｒの測定ＣＢ配合量に対応する、
−マスターバッチＡ２は、表２Ｆの実験的ブラック１、５９ｐｈｒの測定ＣＢ配合量に対応する、
−マスターバッチＡ３は、表２ＦのＮ１３４、６４．４ｐｈｒの測定ＣＢ配合量に対応する。

【0103】

マスターバッチＢを、対照試料を調製するために実施例４で使用した湿式混合法により、同じカーボンブラック及び同じ農園ラテックスを用いて以下の通り調製した：
−マスターバッチＢ１は、５０ｐｈｒのＮ２３４を含む、
−マスターバッチＢ２は、４９ｐｈｒの実験的ブラック１を含む、
−マスターバッチＢ３は、５０ｐｈｒのＮ１３４を含む。

【0104】

ゴム組成物の調製
以下の試験を、以下のように実施した：ジエンエラストマー及び補強用フィラー、又はジエンエラストマー及び補強用フィラーを含むマスターバッチを密閉式混合機に導入し、この混合機は７０％充填され、およそ５０℃の初期容器温度を有しており、その後、１分間混練した後、硫黄及びスルフェンアミド一次促進剤を除いて、種々の他の成分を導入した。その後、熱機械的処理（非生成期）を、最大「低下」温度が、およそ１６５℃に到るまで、１段階又は２段階で実施した（総混練継続期間はおよそ５分間に相当する）。

【0105】

このようにして得られた混合物を回復及び冷却し、その後硫黄及びスルフェンアミド促進剤を、３０℃で外部ミキサー（ホモフィニッシャー（ｈｏｍｏｆｉｎｉｓｈｅｒ））に添加し、混合された混合物を、３〜４分間混合した（生成期）。

【0106】

その後組成物を、それらの物理的又は機械的な特性を測定するために、プラークの形態に圧延した（２〜３ｍｍの厚さ）。

【0107】

ゴム組成物
ゴム組成物ＣＡ１〜ＣＡ３及びＣＢ１〜ＣＢ３を、それぞれマスターバッチＡ１〜Ａ３及びＢ１〜Ｂ３を用いて生成した。比較ゴム組成物ＣＤ１〜ＣＤ３及びＣＥ１〜ＣＥ３を、乾燥混合プロセスを使用して、乾燥形態の同じカーボンブラック及び固形天然ゴムから製造した。

【0108】

従って、組成物は全て、以下の表５に示されているように、１００ｐｈｒの天然ゴム（マスターバッチの形態で導入されようと又は固体形態で導入されようとも）及び様々な等級のカーボンブラックを含んでいた。

【0109】

【表10】

【0110】

これら組成物は全て、表６に示されている追加成分も含む。

【0111】

【表11】

【0112】

ゴム組成物の特徴付け
ジエンゴム組成物を、下記に示されているように、硬化前後で特徴付けた。

【0113】

１．ムーニー可塑性
フランス規格ＮＦ Ｔ４３−００５（１９９１年）に記載の振動型コンシストメーターを使用した。ムーニー可塑性の測定を、以下の原理に従って実施した：未加工状態（つまり、硬化前）の組成物を、１００℃に加熱した円筒状チャンバー内で成形した。１分間予熱した後、ローターを試験片内で２回転／分にて回転させ、４分間回転させた後、この動きを維持するための仕事トルクを測定した。ムーニー可塑性（ＭＬ １＋４）は、「ムーニー単位」（ＭＵ、１ＭＵ＝０．８３ニュートン．メートル）で表されている。

【0114】

２ 分散性
公知の方法で、ゴムマトリックス中のフィラー分散性は、「Ｎｅｗ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｌｌｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｄｉｓｐｅｒｇｒａｄｅｒ １０００ＮＴ」と題する、Ｓ．Ｏｔｔｏ ａｎｄ Ａｌ ｉｎ Ｋａｕｔｓｃｈｕｋ Ｇｕｍｍｉ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ、５８ Ｊａｈｒｇａｎｇ、ＮＲ７−８／２００５により記述されている方法により、ＩＳＯ基準１１３４５に従って、細網化後に測定されたＺ値により表すことができる。

【0115】

Ｚ値の計算は、下記式：
Ｚ＝１００−（非分散面積のパーセント）／０．３５
に従って、その手順及びそのオペレーティングソフト「ｄｉｓｐｅｒＤＡＴＡ」を備えたＤｙｎｉｓｃｏ ｃｏｍｐａｎｙ社製の装置「ｄｉｓｐｅｒＧＲＡＤＥＲ＋」により測定される、非分散面積のパーセントに基づく。

【0116】

非分散面積のパーセントは、光源を備えたカメラを使用して、観察表面に対して３０℃の角度で測定した。光点はフィラー及び凝集塊に関連し、暗色背景は、ゴムマトリックスに関連しており、数値処理により画像を白黒画像に変換し、上記で言及した文献でＳ．Ｏｔｔｏにより記述されているような非分散面積のパーセントの測定を可能にする。

【0117】

Ｚ値が高いほど、ゴムマトリックス中のフィラー分散は良好である（完全な混合に対応するＺ値は１００であり、より不良な混合に対応するＺ値は０である）。

【0118】

３ レオメトリー
規格ＤＩＮ５３５２９ パート３（１９８３年６月）に従い、振動ディスクレオメーターを用いて１５０℃にて測定を実施した。時間の関数としての流動度トルクの変化は、加硫反応の結果としての組成物の硬化の変化を記述する。測定を、規格ＤＩＮ５３５２９ パート３（１９８３年６月）に従って処理し、「ｔｉ」は、誘導期間、つまり加硫反応の開始に必要な時間であり、ｔα（例えば、ｔ９０）は、α％、つまり最小及び最大トルク間の差のａ％（例えば９０％）の転換を達成するのに必要な時間である。Ｋと表示されている転換速度定数（分^-1で表されている）も測定した。これは、一次であり、３０％及び８０％転換間で計算され、それにより加硫速度論を評価することが可能になる。

【0119】

４． 引張試験
これら引張試験により、弾性応力及び破壊時特性を決定することが可能になる。別様の指定がない限り、試験は、１９８８年９月のフランス規格ＮＦ Ｔ４６−００２に従って実施した。１０％伸び（Ｍ１０と表示）、１００％伸び（Ｍ１００と表示）、及び３００％伸び（Ｍ３００と表示）時の名目上の割線モジュラス（又はＭＰａで表された見かけ上の応力）を、第２の伸び（つまり、測定自体について予測された伸張度合いへの順応サイクル後）の際に測定した。

【0120】

１５０℃で４０分間硬化させた前後に測定した特性が、表７、８、及び９に示されている（各表は、１つの特定のカーボンブラック等級に対応する）。

【0121】

【表12】

【0122】

【表13】

【0123】

【表14】

【0124】

湿式混合法により調製された組成物（ＣＡ１〜ＣＡ３及びＣＢ１〜ＣＢ３）は全て、同じ成分を有するが、乾燥混合法により調製された組成物（ＣＤ１〜ＣＤ３及びＣＥ１〜ＣＥ３）と比較すると、上記で言及した全ての特性：分散性（Ｚ値により示される）、加工性（ムーニー）、レオメトリー（Ｔ₉₉及びＫ）、及び補強性（Ｍ３００及びＭ３００／Ｍ１００）の向上を示したことを理解することができる。従って、本発明のプロセスにより可能となるより高配合量のカーボンブラックは、米国特許第６，０４８，９２３号に記載のタイプの湿式混合機械的凝固法により得られる向上性を保存する。

【0125】

更に、湿式混合法により調製された化合物を、乾燥混合法により調製された化合物と比較すると、高配合量のカーボンブラックで得られた向上性のパーセントは、上記で考察した特性全てについて、より低配合量のカーボンブラックで得られたものよりも高かった。

【0126】

本発明の好適な実施形態の先述の記述は、例示及び説明のために示されている。網羅的であることも、開示された厳密な形態に本発明を制限することも意図されていない。改変及び変異は、上記の教示に照らして可能であるか、又は本発明の実施から獲得することができる。実施形態は、本発明の原理、並びに当業者が、種々の実施形態で、企図される特定の使用に適するように種々の改変を施して本発明を使用することを可能にするその実用的応用を説明するために選択及び記述されている。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物により規定されることが意図されている。
本発明はまた、以下の内容を包含する。
（１）凝固したラテックス複合材を生成する方法であって、
第１のエラストマーを含む第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を、導管に沿って流動させること、並びに
第２のエラストマーを含む第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物の流動に導入すること、を含む方法。
（２）前記凝固しつつある混合物を流動させる前に、前記導管を備え且つ混合領域から吐出端まで伸長する細長い凝固領域を画定する凝固反応器の前記混合領域に、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給し、微粒子フィラーを含む流体の連続流動を前記凝固反応器の前記混合領域に加圧下で供給して、前記凝固しつつある混合物を形成することにより、前記凝固しつつある混合物を生成することを更に含む、項目（１）に記載の方法。
（３）前記微粒子フィラーを含む流体の連続流動が、約３０ｍ／秒〜約２５０ｍ／秒の速度を有し、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動が、最大で約１０ｍ／秒の速度を有し、前記第２のエラストマーラテックスを導入する前の、前記凝固反応器中での前記凝固しつつある混合物の滞留時間が、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒である、項目（２）に記載の方法。
（４）前記導管が、第１の直径を有する第１の導管部分、前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の導管部分、及び前記第１の直径から前記第２の直径まで増加する直径を有するその間の移行領域を備え、流動させることが、前記凝固しつつある混合物を前記第１の導管部分から前記第２の導管部分に流動させることを含み、導入することが、前記移行領域で、前記第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物に導入することを含む、項目（１）〜（３）のいずれか一項に記載の方法。
（５）前記凝固しつつある混合物を流動させることが、前記凝固しつつある混合物を、乱流の条件下で前記移行領域を通して流動させることを含む、項目（４）に記載の方法。
（６）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約０．５重量％〜約５０重量％である、項目（１）〜（５）のいずれか一項に記載の方法。
（７）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約１６重量％〜約３８重量％である、項目（１）〜（５）のいずれか一項に記載の方法。
（８）前記第２のエラストマーが、合成エラストマーである、項目（１）〜（７）のいずれか一項に記載の方法。
（９）前記第２のエラストマーラテックスが、天然ゴムラテックスである、項目（１）〜（７）のいずれか一項に記載の方法。
（１０）前記天然ゴムラテックスが、農園ラテックス、ラテックス濃縮物、スキムラテックス、又はこれらの２つ以上の組合せを含む、項目（９）に記載の方法。
（１１）前記天然ゴムラテックスの成分が、化学的に又は酵素的に変性されている、項目（９）に記載の方法。
（１２）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも６５ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の方法。
（１３）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも７０ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の方法。
（１４）前記微粒子フィラーが、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックが、表面積を有し、前記凝固したラテックス複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在し、式中Ｌが、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、前記凝固したラテックス複合材中の前記カーボンブラックの量であり、Ｓが、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である、項目（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の方法。
（１５）第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物を導管に沿って流動させること、並びに
第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物の流動に導入すること、 を含む方法により形成されるエラストマー複合材。
（１６）前記方法が、前記凝固しつつある混合物を流動させる前に、前記導管を備え且つ混合領域から吐出端まで伸長する細長い凝固領域を画定する凝固反応器の前記混合領域に、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給し、微粒子フィラーを含む流体の連続流動を前記凝固反応器の前記混合領域に加圧下で供給して、前記凝固しつつある混合物を形成することにより、前記凝固しつつある混合物を生成することを更に含む、項目（１５）に記載のエラストマー複合材。
（１７）前記微粒子フィラーを含む流体の連続流動が、約３０ｍ／ｓ〜約２５０ｍ／秒の速度を有し、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動が、最大で約１０ｍ／秒の速度を有し、前記第２のエラストマーラテックスを導入する前の前記凝固反応器中での前記凝固しつつある混合物の滞留時間が、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒である、項目（１６）に記載のエラストマー複合材。
（１８）前記導管が、第１の直径を有する第１の導管部分、前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の導管部分、及び前記第１の直径から前記第２の直径まで増加する直径を有するその間の移行領域を含み、流動させることが、前記凝固しつつある混合物を前記第１の導管部分から前記第２の導管部分に流動させることを含み、導入することが、前記移行領域で、前記第２のエラストマーラテックスを、前記凝固しつつある混合物に導入することを含む、項目（１５）〜（１７）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（１９）前記凝固しつつある混合物を流動させることが、前記凝固しつつある混合物を、乱流の条件下で前記移行領域を通して流動させることを含む、項目（１８）に記載のエラストマー複合材。
（２０）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約０．５重量％〜約５０重量％である、項目（１５）〜（１９）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２１）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約１６重量％〜約３８重量％である、項目（１５）〜（１９）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２２）前記第２のエラストマーが、合成エラストマーである、項目（１５）〜（２１）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２３）前記第２のエラストマーラテックスが、天然ゴムラテックスである、項目（１５）〜（２１）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２４）前記天然ゴムラテックスが、農園ラテックス、ラテックス濃縮物、スキムラテックス、又はこれらの２つ以上の組合せを含む、項目（２３）に記載のエラストマー複合材。
（２５）前記天然ゴムラテックスの成分が、化学的に又は酵素的に変性されている、項目（２３）に記載のエラストマー複合材。
（２６）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記エラストマー複合材が、少なくとも６５ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（１５）〜（２５）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２７）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記エラストマー複合材が、少なくとも７０ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（１５）〜（２５）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２８）前記微粒子フィラーが、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックが、表面積を有し、前記エラストマー複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在し、式中Ｌが、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、前記エラストマー複合材中の前記カーボンブラックの量であり、Ｓが、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である、項目（１５）〜（２５）のいずれか一項に記載のエラストマー複合材。
（２９）凝固したラテックス複合材を生成するための方法であって、
第１のエラストマーを含む第１のエラストマーラテックス及び微粒子フィラースラリーの凝固しつつある混合物の、第１度乱流を示す流動を発生させること、
前記第１度乱流を第２度乱流に変化させること、並びに
前記凝固ゴム流動が前記第２度乱流を示す位置で、第２のエラストマーラテックスを前記凝固ゴムに導入すること、を含む方法。
（３０）流動を発生させることが、混合領域から吐出端まで伸長する細長い凝固領域を画定する凝固反応器の前記混合領域に、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動を供給すること、及び前記微粒子フィラースラリーの連続流動を前記凝固反応器の前記混合領域に加圧下で供給して、前記凝固しつつある混合物を形成することを含む、項目（２９）に記載の方法。
（３１）前記微粒子フィラーを含む流体の連続流動が、約３０ｍ／秒〜約２５０ｍ／秒の速度を有し、前記第１のエラストマーラテックスの連続流動が、最大で約１０ｍ／秒の速度を有し、前記第２のエラストマーラテックスを導入する前の、前記凝固反応器中での前記凝固しつつある混合物の滞留時間が、１×１０^-2秒〜約６×１０^-2秒である、項目（３０）に記載の方法。
（３２）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約０．５重量％〜約５０重量％である、項目（２９）〜（３１）のいずれか一項に記載の方法。
（３３）前記複合材中の前記第２のエラストマーの量が、約１６重量％〜約３８重量％である、項目（２９）〜（３１）のいずれか一項に記載の方法。
（３４）前記第２のエラストマーが、合成エラストマーである、項目（２９）〜（３３）のいずれか一項に記載の方法。
（３５）前記第２のエラストマーラテックスが、天然ゴムラテックスである、項目（２９）〜（３３）のいずれか一項に記載の方法。
（３６）前記天然ゴムラテックスが、農園ラテックス、ラテックス濃縮物、スキムラテックス、又はこれらの２つ以上の組合せを含む、項目（３５）に記載の方法。
（３７）前記天然ゴムラテックスの成分が、化学的に又は酵素的に変性されている、、項目（３５）に記載の方法。
（３８）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも９５ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも８０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも６５ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（２９）〜（３７）のいずれか一項に記載の方法。
（３９）前記微粒子フィラーが、ＳＴＳＡにより測定される少なくとも６８ｍ²／ｇの表面積、及び少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記凝固したラテックス複合材が、少なくとも７０ｐｈｒの前記カーボンブラックを含む、項目（２９）〜（３７）のいずれか一項に記載の方法。
（４０）前記微粒子フィラーが、少なくとも６０ｍＬ／１００ｇのフタル酸ジブチル吸着量を有するカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックが、表面積を有し、前記凝固したラテックス複合材中に、Ｌ≧−０．２６×Ｓ＋９４を満たす量で存在し、式中Ｌが、ゴムの百重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）で表した、前記凝固したラテックス複合材中の前記カーボンブラックの量であり、Ｓが、ｍ²／ｇで表した、ＳＴＳＡにより測定される表面積である、項目（２９）〜（３７）のいずれか一項に記載の方法。
（４１）混合部分、及び入口端から開口吐出端へと断面積を次第に増加させて伸長する概して管状のディフューザー部分を有する凝固反応器を備える装置であって、前記入口端と前記開口吐出端との間に設置された入口がある前記ディフューザー部分に流体を供給するのに適するように構築された注入オリフィスを終端とする供給管により更に特徴付けられる装置。
（４２）前記ディフューザー部分が、
第１の直径を有する第１のディフューザー区間、
前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２のディフューザー区間、及び
前記第１及び第２の区間の間にあり、前記第１の直径から前記第２の直径へと増加する直径を有する移行領域を備え、前記入口が、前記移行領域に設置されている、項目（４１）に記載の装置。
（４３）前記第２のディフューザー区間の下流に設置され、前記第２の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間を更に備える、項目（４２）に記載の装置。
（４４）前記混合部分と前記第１のディフューザー部分との間に配置され、前記第１の直径より小さな直径を有する少なくとも１つの追加的なディフューザー区間を有する、項目（４２）又は（４３）に記載の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】