JP6412945B2 - 処理フィラー、それを含有する組成物およびそれから調製される物品 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月７日に出願された米国仮特許出願第６１／８８７，７１３号の利益を主張し、これにより、この米国仮特許出願は、その全体が本明細書に参考として援用される。

政府支援を受けた研究開発に関する陳述
本発明は、米国エネルギー省から授与された契約番号ＤＥ−ＥＥ０００５３５９の下での政府の援助を受けて成された。政府は、この発明において一定の権利を有する。

発明の分野
本発明は、処理フィラーの調製プロセス、そのプロセスにより製造された処理フィラー、ならびにこのような処理フィラーを含む組成物および物品に関する。

発明の背景
乗用車やトラックタイヤの転がり抵抗を減らし、湿潤牽引力を向上させるためのシリカ／シランフィラー系の使用については、当該技術分野において公知である。転がり抵抗を減らすと燃料消費量が少なくなる。

転がり抵抗、摩耗、および牽引力の同時改善は、「マジックトライアングル」を広げることとして知られ、ゴム複合材料の開発に対する新しい手法を必要とする。沈殿シリカは、グリーンタイヤの出現に大きな役割を果たしており、過去の技術と比較すると、グリーンタイヤは転がり抵抗が大きく改善されている。シリカ粒子間の相互作用を最小限にすると同時に、高度に架橋したポリマーマトリックスへのシリカの直接架橋（カップリングを介した）は、乗用車やトラックタイヤの製造に使用されるゴムの望ましい動的機械特性にとってきわめて重要であると考えられている。天然ゴム（トラックタイヤの製造に通常使用される）では、天然ゴムの生合成に由来して存在するタンパク質が、シリカ表面に優先して吸着することができ、インサイチューカップリング反応を妨害する場合があることが知られている。また、ダンプ温度が上がるとカップリング効率が向上する可能性があるが、天然ゴムを劣化させることも示されている。このように、ゴム産業において、改善されたシリカ−ゴムカップリング材料に対する必要性が引き続き存在する。

さらに、高表面積フィラー材料をゴム組成物へ混ぜ合わせることにより、望ましくない粘度の増加が引き起こされ、その結果、加工上の問題が原因でゴム組成物中に含めることができる高表面積材料の量が制限されることがわかっている。したがって、このような高表面材料（例えば、沈殿シリカ）を、このような材料が混ぜ合わされているポリマーマトリックスとの高表面材料の相溶性をより高くし、加工粘度を改善し、ポリマーマトリックスからの高表面材料の相分離を防ぐのに役立ち得る材料を使って処理を行う必要性が存在する。

発明の概要
本発明では、（ａ）あらかじめ乾燥させていない未処理フィラーを含むスラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理し、それにより処理フィラースラリーを形成させること、および（ｂ）上記処理フィラースラリーを乾燥させて処理フィラーを製造することを含む処理フィラーの製造プロセスが提供される。処理剤は、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_４−Ｃ_３８アルキルを含む不飽和脂肪酸の少なくとも一つ；少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体；および／または上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩を含むことができる。上記不飽和脂肪酸（ｉ）、上記誘導体（ｉｉ）の上記不飽和脂肪酸、および上記塩（ｉｉｉ）の上記不飽和脂肪酸は、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる。

本発明では、（ａ）アルカリ金属シリケートおよび酸を組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含むスラリーを形成させること、（ｂ）上記スラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理し、それにより、処理スラリーを形成させること、および（ｃ）上記処理スラリーを乾燥させて処理沈殿シリカを製造することを含む処理沈殿シリカの製造プロセスがさらに提供される。処理剤は、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_４−Ｃ_３８アルキルを含む不飽和脂肪酸の少なくとも一つ；少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体；および／または上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩を含むことができる。上記不飽和脂肪酸（ｉ）、上記誘導体（ｉｉ）の上記不飽和脂肪酸、および上記塩（ｉｉｉ）の上記不飽和脂肪酸は、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる。

本発明では、（ａ）アルカリ金属シリケートおよび酸を組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含む未処理スラリーを形成させること、および（ｂ）未処理スラリーを乾燥して、乾燥沈殿シリカを製造すること、（ｃ）処理剤および、任意選択的にカップリング剤および／または任意選択的に非カップリング剤を含む処理組成物で乾燥沈殿シリカの水性スラリーを形成させて、処理沈殿シリカスラリーを形成させること、および（ｄ）処理沈殿シリカスラリーを乾燥させて乾燥処理沈殿シリカを製造することを含む処理沈殿シリカの製造プロセスがさらに提供される。処理剤は、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_４−Ｃ_３８アルキルを含む不飽和脂肪酸の少なくとも一つ；少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体；および／または上記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩を含むことができる。上記不飽和脂肪酸（ｉ）、上記誘導体（ｉｉ）の上記不飽和脂肪酸、および上記塩（ｉｉｉ）の上記不飽和脂肪酸は、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる。

また、本発明では、本明細書で記載されるプロセスにより調製された処理フィラー、ならびに処理フィラーを含むゴム配合組成物などのゴム組成物、および本発明の処理フィラーを含むゴム物品が提供される。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
処理フィラーの製造プロセスであって、前記プロセスが、
（ａ）あらかじめ乾燥させていない未処理フィラーを含むスラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理し、それにより、処理フィラースラリーを形成させる工程、および
（ｂ）前記処理フィラースラリーを乾燥させて処理フィラーを製造する工程を含み、
前記処理剤が、
少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _４ −Ｃ _３８ アルキルを含む不飽和脂肪酸、
少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体、および／または
前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩のうちの少なくとも一つを含み、
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる、プロセス。
（項目２）
前記未処理フィラーが、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル、コロイド状シリカ、沈殿シリカ、およびこれらの混合物から選択される、項目１に記載のプロセス。
（項目３）
前記フィラーが沈殿シリカを含む、項目１に記載のプロセス。
（項目４）
前記不飽和脂肪酸、その誘導体、およびその塩が、それぞれ独立に、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _１０ −Ｃ _１８ アルキルを含む、項目１に記載のプロセス。
（項目５）
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、ウンデシレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、共役リノール酸、リノエライジン酸、サピエン酸、バクセン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択される、項目１に記載のプロセス。
（項目６）
前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸およびウンデシレン酸のうちの少なくとも一つである、項目１に記載のプロセス。
（項目７）
前記誘導体（ｉｉ）の各官能基が、ケトン、チオール、スルフィド、ハロ、アミノ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、無水物、およびオキシランから独立に選択される、項目１に記載のプロセス。
（項目８）
前記塩（ｉｉｉ）が、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン、アンモニア、および第四級アンモニウムカチオンから選択されるカチオンを含む、項目１に記載のプロセス。
（項目９）
前記処理組成物が、次式（Ｉ）により表されるオルガノシランカップリング剤
（Ｒ _１ ） _ａ （Ｒ _２ ） _ｂ ＳｉＸ _{４−ａ−ｂ} （Ｉ）
をさらに含み、
式中、各Ｒ _１ は、独立に、１〜３６個の炭素原子および官能基を含むヒドロカルビル基であり、前記ヒドロカルビル基の前記官能基は、ビニル、アリル、ヘキセニル、エポキシ、グリシドキシ、（メタ）アクリルオキシ、スルフィド、イソシアナト、ポリスルフィド、メルカプト、またはハロゲンであり；各Ｒ _２ は、独立に、１〜３６個の炭素原子を有するヒドロカルビル基または水素であり；Ｘは、独立に、ハロゲンまたは１〜３６個の炭素原子を有するアルコキシであり；ａは、０、１、２、または３であり；ｂは、０、１、または２であり；（ａ＋ｂ）は、１、２、または３であるが、ただし、ｂが１の場合は、（ａ＋ｂ）は２または３である、項目１に記載のプロセス。
（項目１０）
前記処理組成物が、式（Ｉ）で表される前記オルガノシランとは異なるオルガノシランをさらに含む、項目９に記載のプロセス。
（項目１１）
前記処理組成物が、（４−クロロメチル−フェニル）トリメトキシシラン、（４−クロロメチル−フェニル）トリエトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリメトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリメトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリメトキシシラン、トリメトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シランおよびトリエトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シラン、およびこれらの組合せからなる群から選択されるオルガノシランを含むカップリング剤をさらに含む、項目１に記載のプロセス。
（項目１２）
前記処理組成物が非カップリング剤をさらに含み、前記非カップリング剤が、生体高分子、脂肪酸、有機酸、ポリマーエマルジョン、ポリマーコーティング組成物、およびこれらの組合せの一つまたは複数であり、前記非カップリング剤が前記処理剤とは異なる、項目１に記載のプロセス。
（項目１３）
前記処理組成物が、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびこれらの組合せから選択され、未処理フィラーの重量を基準にして１重量％超〜２５重量％の量で存在する非カップリング剤をさらに含む、項目１に記載のプロセス。
（項目１４）
前記処理フィラーが処理沈殿シリカを含み、
前記処理組成物が、
（ｉ）少なくとも１種のカップリング剤と、
（ｉｉ）アニオン性、非イオン性、および／または両性界面活性剤から選択され、未処理フィラーの重量を基準にして１重量％超〜２５重量％の量で存在する非カップリング剤
とをさらに含む、項目１に記載のプロセス。
（項目１５）
項目１に記載のプロセスにより製造された処理フィラー。
（項目１６）
項目１に記載のプロセスにより製造された前記処理フィラーを含むゴム組成物。
（項目１７）
前記ゴム組成物が天然ゴムを含む、項目１６に記載のゴム組成物。
（項目１８）
ゴム配合マスターバッチである、項目１６に記載のゴム組成物。
（項目１９）
処理沈殿シリカの製造プロセスであって、前記プロセスが、
（ａ）アルカリ金属シリケートと酸とを組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含むスラリーを形成させる工程；
（ｂ）前記スラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理し、それにより、処理スラリーを形成させる工程、および
（ｃ）前記処理スラリーを乾燥させて、処理沈殿シリカを製造する工程を含み、
前記処理剤が、
（ｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _４ −Ｃ _３８ アルキルを含む不飽和脂肪酸、
（ｉｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体、および／または
（ｉｉｉ）前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩のうちの少なくとも一つを含み、
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる、プロセス。
（項目２０）
前記アルカリ金属シリケートが、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、および／またはケイ酸カリウムを含む、項目１９に記載のプロセス。
（項目２１）
前記不飽和脂肪酸、その誘導体、およびその塩が、それぞれ独立に、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _１０ −Ｃ _１８ アルキルを含む、項目１９に記載のプロセス。
（項目２２）
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、ウンデシレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、共役リノール酸、リノエライジン酸、サピエン酸、バクセン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択される、項目１９に記載のプロセス。
（項目２３）
前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸およびウンデシレン酸のうちの少なくとも一つである、項目１９に記載のプロセス。
（項目２４）
前記誘導体（ｉｉ）の各官能基が、ケトン、チオール、スルフィド、ハロ、アミノ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、無水物、およびオキシランから独立に選択される、項目１９に記載のプロセス。
（項目２５）
前記塩（ｉｉｉ）が、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン、アンモニア、および第四級アンモニウムカチオンから選択されるカチオンを含む、項目１９に記載のプロセス。
（項目２６）
前記処理組成物が、（４−クロロメチル−フェニル）トリメトキシシラン、（４−クロロメチル−フェニル）トリエトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリメトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリメトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリメトキシシラン、トリメトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シランおよびトリエトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シラン、およびこれらの組合せからなる群から選択されるオルガノシランを含むカップリング剤をさらに含む、項目１９に記載のプロセス。
（項目２７）
前記処理組成物が、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびこれらの組合せから選択され、未処理フィラーの重量を基準にして１重量％超〜２５重量％の量で存在する非カップリング剤をさらに含む、項目１９に記載のプロセス。
（項目２８）
項目１９に記載のプロセスにより調製された処理沈殿シリカ。
（項目２９）
項目１９に記載のプロセスにより製造された前記処理沈殿シリカを含むゴム組成物。
（項目３０）
ゴム配合マスターバッチである、項目２９に記載のゴム組成物。
（項目３１）
処理沈殿シリカの製造プロセスであって、前記プロセスが、
（ａ）アルカリ金属シリケートと酸とを組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含む未処理スラリーを形成させる工程；
（ｂ）前記未処理スラリーを乾燥して、乾燥沈殿シリカを生成する工程；
（ｃ）処理剤および、任意選択的にカップリング剤および／または、任意選択的に非カップリング剤を含む処理組成物で前記乾燥沈殿シリカの水性スラリーを形成させ、処理沈殿シリカスラリーを形成させる工程、および
（ｄ）前記処理沈殿シリカスラリーを乾燥して、乾燥処理沈殿シリカを製造する工程を
含み、
前記処理剤が、
（ｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _４ −Ｃ _３８ アルキルを含む不飽和脂肪酸、
（ｉｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体、および／または
（ｉｉｉ）前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩のうちの少なくとも一つを含み、
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なる、プロセス。
（項目３２）
前記不飽和脂肪酸、その誘導体、およびその塩が、それぞれ独立に、任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ _１０ −Ｃ _１８ アルキルを含む、項目３１に記載のプロセス。
（項目３３）
前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、ウンデシレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、共役リノール酸、リノエライジン酸、サピエン酸、バクセン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択される、項目３１に記載のプロセス。
（項目３４）
前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸およびウンデシレン酸のうちの少なくとも一つである、項目３１に記載のプロセス。
（項目３５）
前記誘導体（ｉｉ）の各官能基が、ケトン、チオール、スルフィド、ハロ、アミノ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、無水物、およびオキシランから独立に選択される、項目３１に記載のプロセス。
（項目３６）
前記塩（ｉｉｉ）が、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン、アンモニア、および第四級アンモニウムカチオンから選択されるカチオンを含む、項目３１に記載のプロセス。
（項目３７）
項目３１に記載のプロセスにより調製された処理沈殿シリカ。
（項目３８）
項目３１に記載のプロセスにより製造された前記処理沈殿シリカを含むゴム組成物。
（項目３９）
ゴム配合マスターバッチである、項目３８に記載のゴム組成物。

発明の詳細な説明
すでに述べたように、本発明は、処理フィラーを製造するプロセスを提供する。上記プロセスは、（ａ）あらかじめ乾燥させていない未処理フィラーを含み得るスラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理し、それにより処理フィラースラリーを形成させること、および（ｂ）処理フィラースラリーを乾燥させて処理フィラーを製造することを含むことができる。

本明細書で使用される場合、フィラー（例えば、処理および／または未処理フィラー）について言及する場合、「あらかじめ乾燥させていない」という用語は、処理プロセスの前に、２０重量％未満の含水量まで乾燥させていないフィラーを意味する。本発明の目的上、未処理フィラーは、含水量が２０重量％未満になるまであらかじめ乾燥し、その後再水和したフィラーを含まない。

本明細書で使用される場合、「フィラー」という用語は、ポリマーの少なくとも一つの性質を改良するためにポリマー組成物で使用可能な無機酸化物などの無機材料を意味する。本明細書で使用される場合、「スラリー」という用語は、少なくともフィラーと水とを含む混合物を意味する。

本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別途明示的かつ一義的に一つの指示対象に限定されない限り、複数の指示対象を含む。

特に指示がない限り、本明細書で開示の全ての領域または比率は、その領域に包含される任意のおよび全ての部分範囲または部分比率を包含すると理解されるべきである。例えば、「１から１０」の表示範囲または比率は、最小値１と最大値１０の間の（端の数値を含む）任意のおよび全ての部分範囲；すなわち、最小値１またはそれを超える値で始まり最大値１０またはそれ未満の値で終わる全ての部分範囲または部分比率、例えば、これらに限定されないが、１〜６．１、３．５〜７．８、および５．５〜１０を含むと見なされるべきである。

操作実施例中以外で、または特に明示されない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、反応条件などを表す数値はすべて、全ての場合において、「約」という用語により修飾されていると理解されるべきである。

本明細書で使用される場合、ポリマーの分子量値、例えば、重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）は、ポリスチレン標準などの適切な標準を使ってゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される。

本明細書で使用される場合、多分散指数（ＰＤＩ）値は、ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）の数平均分子量（Ｍｎ）に対する比率（すなわち、Ｍｗ／Ｍｎ）を表す。

本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、ホモポリマー（例えば、単一モノマー種から調製された）、コポリマー（例えば、少なくとも２種のモノマー種から調製された）、およびグラフトポリマーを意味する。

本明細書で使用される場合、「（メタ）アクリル酸エステル」などの「（メタ）アクリレート」および類似の用語は、メタクリレートおよび／またはアクリレートを意味する。本明細書で使用される場合、「（メタ）アクリル酸」という用語は、メタクリル酸および／またはアクリル酸を意味する。

限定されないが、発行された特許および特許出願などの本明細書で参照される全ての文書は、別段の指示がない限り、その全体が「参考として援用される」と見なされるべきである。

本明細書で使用される場合、直鎖または分枝鎖アルキルなどの「直鎖または分枝鎖」基の記述は、本明細書では、メチレン基またはメチル基、直鎖Ｃ_２−Ｃ_３６アルキル基などの直鎖である基および分枝鎖Ｃ_３−Ｃ_３６アルキル基などの適宜枝分かれしている基を含むと理解される。

本明細書で使用される場合、「任意選択的に置換されている」基の記述は、限定されないが、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、および／またはヘテロアリール基を含む基を意味し、これらの基の少なくとも一つの水素が水素以外の基、例えば、限定されないが、ハロ基（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｉ、およびＢｒ）、ヒドロキシル基、エーテル基、チオール基、チオエーテル基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、ニトロ基、シアノ基、ヒドロカルビル基（限定されないが、アルキル、アルケニル、アルキニル、ポリ縮合環シクロアルキルおよびポリシクロアルキルを含むシクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、フェノールなどのヒドロキシル置換アリールおよびポリ縮合環アリールを含むアリール、ポリ縮合環ヘテロアリールを含むヘテロアリール、およびアラルキル基を含む）、およびＮ（Ｒ_１１’）（Ｒ_１２’）（いくつかの実施形態では、Ｒ_１１’およびＲ_１２’は、水素、直鎖または分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_２０アルキル、Ｃ_３−Ｃ_１２シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１２ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘテロアリールからそれぞれ独立に選択される）などのアミン基により任意選択的に置き換えられているか、または置換されている。

本発明の方法で使用することができるいくつかの化合物には、基および副基が含まれ、上記基および副基は、いずれの場合にも、ヒドロカルビルおよび／または置換ヒドロカルビルおよび／または官能性ヒドロカルビル（または一つまたはそれより多くの官能基を有するヒドロカルビル基）から独立に選択され得る。本明細書で使用される場合、およびいくつかの実施形態では、「ヒドロカルビル」という用語および「ヒドロカルビル置換基」などの類似の用語は、直鎖または分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_３６アルキル（例えば、直鎖または分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_１０アルキル）、直鎖または分枝鎖Ｃ_２−Ｃ_３６アルケニル（例えば、直鎖または分枝鎖Ｃ_２−Ｃ_１０アルケニル）、直鎖または分枝鎖Ｃ_２−Ｃ_３６アルキニル（例えば、直鎖または分枝鎖Ｃ_２−Ｃ_１０アルキニル）、Ｃ_３−Ｃ_１２シクロアルキル（例えば、Ｃ_３−Ｃ_１０シクロアルキル）、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール（多環式アリール基を含む）（例えば、Ｃ_５−Ｃ_１０アリール）、およびＣ_６−Ｃ_２４アラルキル（例えば、Ｃ_６−Ｃ_１０アラルキル）を意味する。

代表的なアルキル基には、限定されないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニルおよびデシルが挙げられる。代表的なアルケニル基としては、ビニル、アリルおよびプロペニルが挙げられるが、これらに限定されない。代表的なアルキニル基としては、エチニル、１−プロピニル（１ ｐｒｏｐｙｎｙｌ）、２−プロピニル、１−ブチニル、および２−ブチニルが挙げられるが、これらに限定されない。代表的なシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル、およびシクロオクチル置換基が挙げられるが、これらに限定されない。代表的なアラルキル基としては、ベンジル、およびフェネチルが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される場合、「置換ヒドロカルビル」という用語および「官能性ヒドロカルビル」（すなわち少なくとも一つの官能基を有するヒドロカルビル）などの類似の用語は、少なくとも一つの水素が水素以外の基、例えば、限定されないが、ハロ基、ヒドロキシル基、エーテル基、チオール基、チオエーテル基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、ニトロ基、シアノ基、ヒドロカルビル基（例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール、およびアラルキル基）、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基、および−Ｎ（Ｒ_１１’）（Ｒ_１２’）（ここでＲ_１１’およびＲ_１２’は、水素、ヒドロカルビルおよび置換ヒドロカルビルからそれぞれ独立に選択される）などのアミン基で置換されているヒドロカルビル基を意味する。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「アルキル」という用語は、直鎖もしくは分枝鎖アルキル、例えば、限定されないが、直鎖もしくは分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_２５アルキル、または直鎖もしくは分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_１０アルキル、または直鎖もしくは分枝鎖Ｃ_２−Ｃ_１０アルキルを意味する。本発明の種々のアルキル基として選択することができるアルキル基の例としては、本明細書で前述したものが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、本発明の種々の化合物のアルキル基は、アルキル基が二つまたはそれより多くの共役不飽和結合を含まないという前提で、−ＣＨ＝ＣＨ−基および／または一つまたはそれより多くの−Ｃ≡Ｃ−基から選択される一つまたはそれより多くの不飽和結合を含むことができる。いくつかの実施形態では、アルキル基は、ＣＨ＝ＣＨ基および−Ｃ≡Ｃ−基などの不飽和結合を含まない。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「シクロアルキル」という用語は、適切に環状である基、例えば、限定されないが、Ｃ_３−Ｃ_１２シクロアルキル（限定されないが、環式Ｃ_５−Ｃ_７アルキルを含む）基を意味する。シクロアルキル基の例としては、本明細書で前述されたものが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「シクロアルキル」という用語は、架橋環ポリシクロアルキル基（または架橋環多環式アルキル基）、例えば、限定されないが、ビシクロ［２．２．１］ヘプチル（またはノルボルニル）およびビシクロ［２．２．２］オクチル、ならびに縮合環ポリシクロアルキル基（または縮合環多環式アルキル基）、例えば、限定されないが、オクタヒドロ−１Ｈ−インデニル、およびデカヒドロナフタレニル基も含む。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「ヘテロシクロアルキル」という用語は、適切に環状である基（環中に少なくとも一つのヘテロ原子を有する）、例えば、限定されないが、Ｃ_３−Ｃ_１２ヘテロシクロアルキル基またはＣ_５−Ｃ_７ヘテロシクロアルキル基を意味し、それらは、環中に少なくとも一つのヘテロ原子、例えば、限定されないが、Ｏ、Ｓ、Ｎ、Ｐ、およびこれらの組合せを有する。ヘテロシクロアルキル基の例には、限定されないが、イミダゾリル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、およびピペリジニルが挙げられる。本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「ヘテロシクロアルキル」という用語には、架橋環多環式ヘテロシクロアルキル基、例えば、限定されないが、７−オキサビシクロ［２．２．１］ヘプタニル、および縮合環多環式ヘテロシクロアルキル基、例えば、限定されないが、オクタヒドロシクロペンタ［ｂ］ピラニル、およびオクタヒドロ １Ｈ イソクロメニル基も含まれる。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「アリール」という用語には、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、例えば、Ｃ_５−Ｃ_１０アリールが含まれる（そして、多環式縮合環アリール基を含む多環式アリール基が含まれる）。代表的なアリール基の例としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル（ａｎｔｈｒａｃｙｎｙｌ）、およびトリプチセニルが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「ヘテロアリール」という用語は、環内に少なくとも一つのヘテロ原子を有するアリール基を意味し、限定されないが、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、例えば、限定されないが、Ｃ_５−Ｃ_１０ヘテロアリール（縮合環多環式ヘテロアリール基を含む）を含み、芳香環中に少なくとも一つのヘテロ原子、または縮合環多環式ヘテロアリール基の場合には少なくとも一つの芳香環中に少なくとも一つのヘテロ原子を有するアリール基を意味する。ヘテロアリール基の例には、フラニル、ピラニル、ピリジニル、イソキノリン、およびピリミジニルが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される場合、「縮合環多環式アリールアルキル基」という用語および縮合環多環式アルキルアリール基、縮合環ポリシクロアリールアルキル基、および縮合環ポリシクロアルキルアリール基などの類似の用語は、一つに縮合して縮合環構造を形成する少なくとも一つのアリール環および少なくとも一つのシクロアルキル環を含む縮合環多環式基を意味する。非制限的例示の目的で、縮合環多環式アリールアルキル基の例としては、インデニル、９Ｈ−フルオレニル（ｆｌｏｕｒｅｎｙｌ）、シクロペンタナフテニル、およびインダセニルが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、「アラルキル」という用語は、限定されないが、Ｃ_６−Ｃ_２４アラルキル、例えば、限定されないが、Ｃ_６−Ｃ_１０アラルキルを含み、アルキル基で置換されたアリール基を意味する。アラルキル基の例としては、本明細書で前述されたものが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明のプロセスで使用するのに適した未処理のフィラーは、当業者に公知の広範囲の材料を含み得る。非限定的例としては、露出表面に酸素（化学吸着または共有結合した）またはヒドロキシル（結合しているか、または遊離している）のいずれかを有する無機粒状およびアモルファス固体材料などの無機酸化物、例えば、限定されないが、Ｆ．Ａｌｂｅｒｔ ＣｏｔｔｏｎらによるＥｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｅｘｔ、Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ、１９８０の周期表でＩｂ、ＩＩｂ、ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＶａ、ＩＶｂ（炭素を除く）、Ｖａ、ＶＩａ、ＶＩＩａ、およびＶＩＩＩ族の２、３、４、５、および６周期の金属の酸化物を挙げることができる。適切な無機酸化物の非限定的例としては、限定されないが、ケイ酸アルミニウム、シリカ、例えば、シリカゲル、コロイド状シリカ、沈殿シリカ、およびこれらの混合物が挙げられる。

無機酸化物は、いくつかの実施形態では、シリカであってもよい。例えば、特定の実施形態では、無機酸化物は、沈殿シリカ、コロイド状シリカ、およびこれらの混合物を含み得る。シリカは、電子顕微鏡で測定した場合、平均極限粒径（ａｖｅｒａｇｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ）が０．１ミクロン未満であっても、０．００１ミクロン超であっても、０．０１〜０．０５ミクロンであっても、０．０１５〜０．０２ミクロンであってもよい。さらに、シリカは、ＡＳＴＭ Ｄ１９９３−９１に準拠してＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法で測定した場合、１グラム当たりの表面積が２５〜１０００平方メートルであってよく、例えば、１グラム当たり７５〜２５０平方メートルまたは１グラム当たり１００〜２００平方メートルであってよい。いくつかの実施形態では、フィラーは沈殿シリカである。

前に述べたように、未処理フィラースラリーは、処理剤を含むことができる処理組成物で処理される。特定の実施形態では、処理剤はカップリング剤として作用し得る。本明細書で使用される場合、「カップリング剤」という用語は、（ｉ）フィラー粒子表面上（例えば、シリカ表面上）に存在する基、ならびに（ｉｉ）フィラーが混ぜ合わされるポリマーマトリックスの成分（単一または複数）上に存在する官能基に（イオン結合または共有結合により）結合する材料を意味する。したがって、フィラー粒子は、ポリマーマトリックス中の成分に「カップリングする」ことができる。

あるいは、いくつかの実施形態では、処理剤は非カップリング剤として作用し得る。本明細書で使用する場合、「非カップリング剤」という用語は、処理フィラーと、最終的にその処理フィラーが使用されるポリマー組成物とを相溶化するのに役立つ材料を意味する。すなわち、非カップリング剤は、処理フィラー粒子の自由表面エネルギーに影響を与えて、処理フィラー粒子がポリマー組成物の表面エネルギーと同様の表面エネルギーを有するようにすることができる。これにより、ポリマー組成物へ処理フィラーが混ざり合うことが促進され、組成物の混合粘度を改善する（例えば、低下させる）のに役立ち得る。非カップリング剤は、ファンデルワールス相互作用の範囲を超えてゴムマトリックスとカップリングすることは期待されないことに留意すべきである。本明細書で使用される場合、「非カップリング剤」という用語を、「相溶化剤」と互換的に用いることができる。

処理剤の多くがカップリング剤および非カップリング剤／相溶化剤の両方として同時に機能する可能性があることに留意すべきである。

本発明の方法で利用される処理剤は、不飽和脂肪酸およびその塩を含むものである。本明細書で使用される場合、「不飽和脂肪酸」という用語は、長い炭化水素鎖中に少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する該長い炭化水素鎖を有するカルボン酸を意味する。モノ不飽和脂肪酸は上記炭化水素鎖中に単一の炭素−炭素二重結合を含み、一方で、多価不飽和脂肪酸は二つまたはそれより多くの炭素−炭素二重結合を含む。

いくつかの実施形態では、その不飽和脂肪酸誘導体、およびその塩は、次の式（Ａ）
ＺＯ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ （Ａ）
により表すことができる。いくつかの実施形態では、式（Ａ）で、ＺはＨ^＋であってよく、Ｒは、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_４−Ｃ_３８アルキルであってよい。本明細書で使用される場合、「誘導体」は、ダイマー（例えば、限定されないが、ウンデシレン酸のダイマー）および置換生成物を意味する。いくつかの他の実施形態では、不飽和脂肪酸を、一つまたはそれより多くの不飽和基（炭素−炭素二重結合）において官能化することができる。「官能化」は、本明細書で記載のような官能基を反応により炭素−炭素二重結合の部位に付加することができることを意味する。すなわち、二重結合を切断し、官能基がもたらされ得る。

いくつかの実施形態では、有用な不飽和脂肪酸には、少なくとも水に極わずかに分散可能／可溶性であるものが含まれる。本発明に有用な不飽和脂肪酸としては、例えば、限定されないが、モノ不飽和脂肪酸、例えば、オレイン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、リシノール酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_５ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、パルミトレイン酸（ｐａｌｉｍｏｔｅｌｉｃ ａｃｉｄ）（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、バクセン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_９ＣＯＯＨ）、パウリン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_１１ＣＯＯＨ）、エライジン酸（ｅｌａｄｉｃ ａｃｉｄ）（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、ゴンド酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_９ＣＯＯＨ）、エルカ酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_１１ＣＯＯＨ）、ネルボン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_１３ＣＯＯＨ）、ウンデシレン酸（ＣＨ_２＝ＣＨ（ＣＨ_２）_８ＣＯＯＨ）が挙げられる。本発明に有用な不飽和脂肪酸としては、例えば、限定されないが、多価不飽和脂肪酸、例えば、リノール酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４（ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２）_２（ＣＨ_２）_６ＣＯＯＨ）、共役リノール酸（ｌｉｎｅｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、α−リノレン酸（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、γ−リノレン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_４ＣＯＯＨ）、ジホモ−γ−リノレン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_６ＣＯＯＨ）、リノレン酸（ＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２）_３（ＣＨ_２）_６ＣＯＯＨ）、アラキドン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４（ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２）_４（ＣＨ_２）_２ＣＯＯＨ）、ステアリドン酸（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_４ＣＯＯＨ）、エイコサペンタエン酸（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＨ）、ドコサヘキサエン酸（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_２ＣＯＯＨ）、ドコサテトラエン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_５ＣＯＯＨ）、α−およびβ−エレオステアリン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_３（ＣＨ＝ＣＨ）_３（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ）、カレンジン酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４（ＣＨ＝ＣＨ）_３（ＣＨ_２）_６ＣＯＯＨ）、およびミード酸（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＨ）が挙げられる。本明細書で使用される場合、不飽和脂肪酸という用語は、そのシスおよびトランス異性体の両方を含む。

いくつかの実施形態では、脂肪酸は、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_１０−Ｃ_１８アルキルＲ基を含む。いくつかの非制限的実施形態では、不飽和脂肪酸はモノ不飽和脂肪酸である。いくつかの非制限的実施形態では、不飽和脂肪酸は、オレイン酸またはその塩およびウンデシレン酸またはその塩のうちの少なくとも一つである。いくつかの追加の非制限的実施形態では、不飽和脂肪酸は、オレイン酸またはその塩である。いくつかのさらなる非制限的実施形態では、オレイン酸の塩はオレイン酸ナトリウムである。いくつかの追加の非制限的実施形態では、不飽和脂肪酸は、ウンデシレン酸またはその塩である。いくつかの追加の非制限的実施形態では、ウンデシレン酸の塩は、ウンデシレン酸ナトリウムである。

不飽和脂肪酸またはその塩は、任意の好適な市販品入手源、例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，ＵＳＡ）およびＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ，ＵＳＡ）から入手することができる。

いくつかの実施形態では、不飽和脂肪酸のＲは、一つまたはそれより多くの置換基（または官能基）を有する側鎖を含む。さらに、前に開示したように、いくつかの実施形態では、不飽和脂肪酸を、一つまたはより多くの不飽和基（炭素−炭素二重結合）において官能化することができる。すなわち、二重結合を切断し、置換基を提供することができる。Ｒ上または官能化不飽和基上の置換基の非限定的例には、一般的カテゴリーのアルキル、アルケニル、アルキニル、フェニル、ベンジル、ハロ（フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨード基を含む）、ヒドロキシル、カルボニル、アルデヒド、ハロホルミル、カーボネートエステル、カルボキシレート、カルボキシル、エステル、メトキシ、ヒドロペルオキシ、ペルオキシ、エーテル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、オルトエステル、メチレンジオキシ、オルトカルボネートエステル、カルボキサミド、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウム（ｑｕａｒｔｅｒｎａｒｙ ａｍｍｏｎｉｕｍ）、イミン（第一級ケチミン、第二級ケチミン、第一級アルジミン、第二級アルジミン）、イミド、アジド、アゾ、シアネート、イソシアネート、ナイトレート、ニトリル、イソニトリル、ニトロソオキシ、ニトロ、ニトロソ、ピリジル、スルフヒドリル（チオール）、スルフィド、ジスルフィド、スルフィニル （ｓｕｌｌｆｉｎｙｌ）、スルホニル、スルフィノ、スルホ、チオシアネート、イソチオシアネート、カルボノチオイル、ホスフィノ、ホスホノ、ホスフェート、およびこれらの誘導体が含まれ得る。本明細書で使用される場合、「誘導体」という用語は、塩、開環生成物、および置換生成物を意味する。

不飽和脂肪酸の側鎖または炭素−炭素二重結合の官能化は、当該分野で認められている方法により実現することができる。これらの方法としては、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合に対する（または炭素−炭素二重結合への）フリーラジカル付加、求電子付加、求核付加、ペリ環状付加、および金属触媒付加が挙げられるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、前に記載のように、処理剤は不飽和脂肪酸の塩である。再度、式（Ａ）
ＺＯ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ （Ａ）
を参照すると、いくつかの実施形態では、Ｒは、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_４−Ｃ_３８アルキルであってよく、Ｚは、カチオン（不飽和脂肪酸の塩）であり、任意のアルカリ金属カチオンであっても、アルカリ土類金属カチオンであっても、遷移金属カチオンであっても、アンモニアであっても、第四級アンモニウムカチオンであってもよい。アルカリ金属カチオンとしては、Ｎａ^＋およびＫ^＋が挙げられるが、これらに限定されない。アルカリ土類金属カチオンとしては、Ｍｇ^２＋およびＣａ^２＋が挙げられるが、これらに限定されない。遷移金属カチオンとしては、Ｃｄ^２＋およびＭｎ^２＋が挙げられるが、これらに限定されない。第四級アンモニウムカチオンとしては、限定されないが、次式（Ｂ）
^＋Ｎ（Ｒ）_４ （Ｂ）
で表されるものが含まれる。式（Ｂ）では、各Ｒは独立に、直鎖または分枝鎖Ｃ_１−Ｃ_１２アルキル基またはアリール基である。

いくつかの実施形態では、処理剤は、極性側鎖を有する不飽和脂肪酸を含む。式（Ａ）のＲの極性側鎖上に存在することができるかまたは側鎖を規定することができる極性基の例としては、ヒドロキシル、チオール、カルボキシル、フェノール、アミン、カルボキサミド、イミダゾール、およびインドール基が挙げられるが、これらに限定されない。当業者なら、側鎖は、極性を有するために帯電する必要がないことおよび、すなわち、それが側鎖が水に引きつけられる／水を引きつけるのに十分であることを理解する。

いくつかの実施形態では、本発明で有用な式（Ａ）のＲの極性側鎖は、例えば、限定されないが、ヒドロキシル、フェノール、チオール、イミダゾール、グアニジニウム、アミン、およびアンモニウム基を有する、イオン化可能であるかまたはイオン化された側鎖である。しかし、当業者なら、上述のものは、ただ単に例示的なものであり、フィラー粒子および／またはポリマーマトリックスの表面上に存在する基との結合、反応、または相互作用のための官能性側鎖（例えば、限定されないが、極性および／またはイオン化可能な／イオン化された側鎖）を有する不飽和脂肪酸は、本発明のプロセスおよび方法において有用であることを理解する。

いくつかの実施形態では、上記の処理剤に加えて、処理組成物は、処理剤とは異なる第１のまたは追加のカップリング剤をさらに含み得る。特定の実施形態では、カップリング剤は、種々のオルガノシランのいずれかを含み得る。本発明のいくつかの実施形態で使用することができる適切なオルガノシランの例には、式（Ｉ）
（Ｒ_１）_ａ（Ｒ_２）_ｂＳｉＸ_{４−ａ−ｂ} （Ｉ）
で表されるものが含まれる。式（Ｉ）では、Ｒ_１は、それぞれの「ａ」に対して独立に、１〜３６個の炭素原子および官能基を有するヒドロカルビル基である。ヒドロカルビル基の官能基は、ビニル、アリル、ヘキセニル、エポキシ（オキシラン）、グリシドキシ、（メタ）アクリルオキシ、スルフィド、イソシアナト（−ＮＣＯ）、ポリスルフィド、メルカプト、またはハロゲンである。式（Ｉ）では、Ｒ_２は、それぞれの「ｂ」に対して独立に、１〜３６個の炭素原子を有するヒドロカルビル基または水素である。式（Ｉ）のＸは、独立に、ハロゲンまたは１〜３６個の炭素原子を有するアルコキシであり；下付き文字の「ａ」は、０、１、２または３であり；下付き文字の「ｂ」は、０、１または２であり；（ａ＋ｂ）は、１、２または３である。但し、いくつかの実施形態では、ｂが１の場合、（ａ＋ｂ）は２または３である。本発明のいくつかのさらなる実施形態では、処理組成物は、式（Ｉ）で表されるカップリング剤をさらに含み、この場合、Ｘはアルコキシであり；ａは１であり；ｂは０であり；Ｒ_１のヒドロカルビルの官能基はハロゲンである。

式（Ｉ）で表されるものなどのハロ官能性オルガノシランの例としては、（４−クロロメチルフェニル）トリメトキシシラン、（４−クロロメチルフェニル）トリエトキシシラン、［２−（４−クロロメチルフェニル）エチル］トリメトキシシラン、［２−（４−クロロメチルフェニル）エチル］トリエトキシシラン、（３−クロロプロペニル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロペニル）トリエトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、トリメトキシ−（２−ｐ−トリルエチル）シランおよび／またはトリエトキシ−（２−ｐ−トリルエチル）シランが挙げられるが、これらに限定されない。

特定の実施形態では、追加のカップリング剤は、沈殿したＳｉＯ_２の合計質量を基準として、スラリー中に０．２５〜３０．０重量％、例えば、１〜１５重量％または５〜１０重量％の範囲にわたる量で存在していてもよい。

特定の実施形態では、本発明のプロセスで有用な処理組成物はまた、式（Ｉ）で表されるものなどの上述の任意選択のオルガノシランカップリング剤とは異なる硫黄含有オルガノシランをさらに含み得る。このような材料の非限定的例としては、限定されないが、次式（ＩＩ）
（Ｒ_３）_ｃ（Ｒ_４）_ｄＳｉＹ_{４−ｃ−ｄ} （ＩＩ）
で表されるオルガノシランを挙げることができる。

式（ＩＩ）では、Ｒ_３はそれぞれの「ｃ」に対して独立に、１〜１２個の炭素原子および官能基を有するヒドロカルビル基であってよい。官能基は、スルフィドであっても、ポリスルフィドであっても、メルカプトであってもよい。式（ＩＩ）では、Ｒ_４は、それぞれの「ｄ」に対して独立に、１〜１８個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であっても、水素であってもよい。それぞれのＹは、それぞれ独立に、ハロゲンであっても、１〜１２個の炭素原子を有するアルコキシ基であってもよい。下付き文字の「ｃ」は、０、１、２または３であり得；下付き文字の「ｂ」は、０、１または２であり得；ｃ＋ｄは、１、２または３であり得る。但し、いくつかの実施形態では、ｂが１の場合、ａ＋ｂは、２または３である。式（ＩＩ）のＲ_３およびＲ_４基は、処理フィラーを混ぜ合わせることができるポリマー組成物と反応することが可能なように選択され得る。
さらに、硫黄含有オルガノシランは、次の式（ＩＩＩ）
Ｚ’−ａｌｋ−Ｓ_ｎ’−ａｌｋ−Ｚ’ （ＩＩＩ）
で表されるビス（アルコキシシリルアルキル）ポリスルフィドを含み得る。式（ＩＩＩ）では、「ａｌｋ」は１〜１８個の炭素原子を有する二価の炭化水素ラジカルを表し、ｎ’は２〜１２の整数であり、Ｚ’は

であり、式中、Ｒ_５は、独立に１〜４個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニルであり、それぞれのＲ_６は、独立に１〜８個の炭素原子を有するアルコキシ基、５〜８個の炭素原子を有するシクロアルコキシ基、または１〜８個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキルメルカプト基である。Ｒ_５基とＲ_６基は、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、二価のａｌｋ基は、直鎖または分枝鎖、飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基または環状炭化水素基であり得る。ビス（アルコキシシリルアルキル）ポリスルフィドの非限定的例としては、トリアルコキシ基がトリメトキシ、トリエトキシ、トリ（メチルエトキシ）、トリプロポキシ、トリブトキシなどからトリオクチルオキシまでであり得、ポリスルフィドがジスルフィド、トリスルフィド、テトラスルフィド、ペンタスルフィド、またはヘキサスルフィド、またはこれらの混合物であり得るビス（２−トリアルコキシシリルエチル）ポリスルフィドを挙げることができる。さらなる非限定的例としては、対応するビス（３−トリアルコキシシリルプロピル）−、ビス（３−トリアルコキシシリルイソブチル）、−ビス（４−トリアルコキシシリルブチル）−などからビス（６−トリアルコキシシリルヘキシル）ポリスルフィドまでを挙げることができる。ビス（アルコキシシリルアルキル）ポリスルフィドのさらなる非限定的例は、米国特許第３，８７３，４８９号の第６欄第５〜５５行目、米国特許第５，５８０，９１９号の第１１欄第１１〜４１行目に記載されている。このような化合物のさらなる非限定的例としては、以下のものを挙げることができる。
３，３’−ビス（トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、
３，３’−ビス（トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、２，２’−ビス（トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、
３，３’−ビス（トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、３，３’−ビス（トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、
３，３’−ビス（トリブトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリメトキシシリルプロピル）ヘキサスルフィド、および
３，３’−ビス（トリオクトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ならびにこれらの混合物。
また、硫黄含有オルガノシランは、次の式（ＩＶ）

によって表されるメルカプト有機金属化合物であってもよい。式（ＩＶ）では、Ｍ’はシリコンであり、Ｌはハロゲンまたは−ＯＲ_８であり、Ｑは水素、Ｃ_１−Ｃ_１２アルキルまたはハロ置換Ｃ_１−Ｃ_１２アルキルであり、Ｒ_７はＣ_１−Ｃ_１２アルキレンであり、Ｒ_８はＣ_１−Ｃ_１２アルキルまたは２〜１２個の炭素原子を含むアルコキシアルキルであり、ハロゲンまたは（ハロ）基はクロロ、ブロモ、ヨードまたはフルオロであり、ｎは１、２または３である。非限定的な実施形態では、二つのメルカプト基を有するメルカプト有機金属反応物を使用することができる。

有用なメルカプト有機金属化合物の非限定的例としては、限定されないが、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、メルカプトエチルトリプロポキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、（メルカプトメチル）ジメチルエトキシシラン、（メルカプトメチル）メチルジエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、およびこれらの混合物が挙げられる。

本発明のいくつかの実施形態では、硫黄含有オルガノシランは、メルカプト有機金属化合物、例えば、ステップ（ａ）の処理組成物において使用されるオルガノシランとは異なるメルカプトシラン、例えば、メルカプトプロピルトリメトキシシランおよび／またはメルカプトメチルトリエトキシシランであってもよい。

また、本発明のプロセスのステップ（ａ）で使用することができる上述の式（Ｉ）で表されるオルガノシランカップリング剤とは異なる式（ＩＶ）で表される硫黄含有オルガノシランは、メルカプト基が保護されている、すなわち、メルカプト水素原子が別の基で置き換えられているメルカプト有機金属化合物であってよいことも意図されている。保護されたメルカプト有機金属化合物は、単結合を介して硫黄に直接結合した不飽和ヘテロ原子または炭素を有してもよい。特定の保護基の非限定的例としては、チオカルボン酸エステル、ジチオカルバミン酸エステル、チオスルホン酸エステル、チオ硫酸エステル、チオリン酸エステル、チオホスホン酸エステル、およびチオホスフィン酸エステルを挙げることができる。

保護されたメルカプト有機金属化合物を任意選択のカップリング材料として使用するいくつかの非限定的な実施形態では、脱保護剤をポリマー化合物混合物に加えて、保護されたメルカプト有機金属化合物を脱保護することができる。混合物中に水および／またはアルコールが存在するいくつかの非限定的な実施形態では、触媒、例えば、三級アミン、Ｌｅｗｉｓ酸またはチオールを使用して、加水分解またはアルコール分解によって保護基の消失を開始および促進して、対応するメルカプト有機金属化合物を遊離させることができる。保護されたメルカプトシランの非限定的例としては、限定されないが、２−トリエトキシシリル−１−エチルチオアセテート、３−トリメトキシ−シリル−１−プロピルチオオクトエート、ビス−（３−トリエトキシシリル−１−プロピル）−メチルジチオホスホネート、３−トリエトキシシリル−１−プロピルジメチルチオホスフィネート、３−トリエトキシシリル−１−プロピルメチルチオスルフェート、３−トリエトキシシリル−１−プロピルトルエンチオスルホネート、およびこれらの混合物を挙げることができる。

これらの任意選択の硫黄含有オルガノシランの量は、広範囲に変わってもよく、また、選択する特定の材料に依存してもよい。例えば、これらの任意選択の硫黄含有オルガノシランの量は、未処理フィラーの重量を基準として０．１％より多いことがあり得、例えば、未処理フィラーの重量を基準として０．５％〜２５％、または１％〜２０％、または２％〜１５％であり得る。

特定の実施形態では、処理組成物は、ハロ官能性オルガノシランをさらに含んでいてもよく、ハロ官能性オルガノシランは、（ｉ）アルカンジオキシ基がＳｉ−Ｏ結合によって単一のＳｉ原子に共有結合して環を形成し、そして／または（ｉｉ）アルカンジオキシ基が、Ｓｉ−Ｏ結合によって少なくとも２個のＳｉ原子に共有結合して、隣接するシリル単位が、架橋アルカンアルコキシ構造によって互いに結合したダイマー、オリゴマーまたはポリマーを形成する、ポリヒドロキシル含有化合物から誘導されるアルカンジオキシシリル官能基とハロゲン官能基を有するモノマー、ダイマー、オリゴマーおよび／またはポリマー化合物を含む。このようなハロ官能性オルガノシランは、２０１１年１月６日に公開された米国特許出願公開第２０１１／０００３９２２Ａ１号の段落［００２０］〜［００５７］に詳細に記載されており、この引用部分は本明細書に参考として援用される。

上述のカップリング剤のいずれかの混合物を本発明のプロセスで用いることができる。

いくつかの実施形態では、本明細書で前に記載の処理剤に加えて、処理組成物は、任意選択的に処理剤とは異なる第１のまたは追加の非カップリング剤／相溶化剤をさらに含み得る。追加の非カップリング剤／相溶化剤は、飽和生体高分子、飽和脂肪酸、飽和有機酸、飽和ポリマーエマルジョン、飽和ポリマーコーティング組成物、およびこれらの混合物から選択することができる。追加の非カップリング剤／相溶化剤は、代わりにまたはさらに、アニオン性、非イオン性および両性界面活性剤、およびこれらの混合物から選択される界面活性剤を含み得る。本明細書中で使用される場合、界面活性剤という用語は、不飽和脂肪酸を除外する。

いくつかの実施形態では、追加の非カップリング剤／／相溶化剤は、沈殿したＳｉＯ_２の合計質量などの未処理フィラーの総重量を基準にして、１重量％超〜２５重量％の量で存在し得る。例えば、追加の非カップリング剤／相溶化剤は、脂肪酸塩、アルキルサルコシネート、アルキルサルコシネートの塩、およびこれらの混合物から選択することができる。このような非カップリング剤／相溶化剤の特定の非限定的例は、米国特許第７，５６９，１０７号の第５欄第９行から第７欄第２１行に見つけることができ、この引用部分は本明細書に参考として援用される。本発明のいくつかの実施形態では、追加の非カップリング剤／相溶化剤は、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニウム、アンモニウムココエート、ラウリン酸ナトリウム、ナトリウムココイルサルコシネート（ｓｏｄｉｕｍ ｃｏｃｙｌ ｓａｒｃｏｓｉｎａｔｅ）、ナトリウムラウロイルサルコシネート（ｓｏｄｉｕｍ ｌａｕｒｏｙｌ ｓａｒｃｏｎｓｉｎａｔｅ）、獣脂のナトリウム石鹸、ココナツのナトリウム石鹸、ナトリウムミリストイルサルコシネート、および／またはステアロイルサルコシン酸から選択される１種またはそれより多種のアニオン性界面活性剤を含み得る。

いくつかの実施形態では、追加の非カップリング剤／相溶化剤は、沈殿したＳｉＯ_２の合計質量などの未処理フィラーの総重量を基準にして、１重量％超〜２５重量％（２５重量％を含む）、例えば、２．０重量％〜２０．０重量％、または４重量％〜１５重量％、または５重量％〜１２重量％の量で存在する。

いくつかの実施形態では、追加の非カップリング剤／相溶化剤は、非カップリングオルガノシランであってよい。追加の非カップリング剤／相溶化剤として選択することができる非カップリングシランの非限定的例としては、いくつかの実施形態では、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルトリクロロシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、および／またはｎ−ヘキシルトリクロロシランが挙げられる。

本発明の目的上、上述の構造（Ｉ）を有するオルガノシランを含む上述のオルガノシランのいずれかは、いくつかの実施形態では、その部分水解物を含んでもよいことが理解されるべきである。

本発明の種々の実施形態で使用される未処理フィラーは、当該分野で認められている種々の方法のいずれかを用いて調製することができる。例えば、未処理フィラーが未処理シリカである場合には、未処理フィラーは、可溶性金属シリケート水溶液を酸溶液と組み合わせてシリカスラリーを形成させることによって調製することができ、このシリカスラリーを任意選択的に熟成させることができ、任意選択的に熟成させたシリカスラリーに酸または塩基を加えて、スラリーのｐＨを調整することができ、当該分野で認められている技術を用いてシリカスラリーを濾過し、任意選択的に洗浄し、次いで乾燥させることができる。処理組成物、例えば、上記のもののいずれかを、本発明の種々の実施形態に従って、乾燥の前に上述のプロセスのいずれかのステップにおいて加えることができる。

いくつかの代替実施形態では、本発明は、
（ａ）アルカリ金属シリケートと酸を組み合わせて、未処理スラリーを形成させること；
（ｂ）任意選択的に、未処理スラリーを、処理剤を含む処理組成物で処理して処理スラリーを形成させること；
（ｃ）（ａ）の未処理スラリーを乾燥して、または（ｂ）の処理スラリーを乾燥して、いずれの場合にも、乾燥沈殿シリカを生成すること；
（ｄ）処理剤を含む処理組成物と共に、ステップ（ｃ）の乾燥沈殿シリカの水性スラリーを形成させ、処理シリカスラリーを形成させること；および
（ｅ）処理シリカスラリーを乾燥して、乾燥処理沈殿シリカを製造することを含む、処理沈殿シリカを製造するプロセスに関する。

いくつかの実施形態では、上にまとめたプロセスに関連して、処理組成物が乾燥前の未処理スラリー中に含まれているか否かに関係なく、乾燥沈殿シリカ（処理または未処理）の水性スラリーを調製することができ、その後、処理組成物を加えて沈殿シリカの処理スラリーを形成させることができ、その後、これを再乾燥して処理沈殿シリカが製造される。

さらに、前述の実施形態のいずれかの沈殿シリカは、ポリマーブレンド中に含まれ、そして本明細書で前述の通り処理組成物と一緒に配合されてよい。

処理シリカを形成するためのプロセスのさらに詳細な記載は、本明細書の下記実施例中に見出され得る。

本発明のいくつかの実施形態で使用することができる適切な金属シリケートは、当該技術分野において公知の多種多様な材料を含み得る。非限定的例としては、限定されないが、ケイ酸アルミナ、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、およびこれらの混合物を挙げることができる。金属シリケートは、次の構造式、Ｍ_２Ｏ（ＳｉＯ２）ｘで表すことができ、式中、Ｍは、アルミナ、リチウム、ナトリウムまたはカリウムであり得、ｘは０．１〜４の範囲であってよい。

本発明のいくつかの実施形態で使用することができる適切な酸は、当該技術分野において公知の多種多様な酸から選択することができる。非限定的例としては、限定されないが、鉱酸、有機酸、二酸化炭素、硫酸、およびこれらの混合物を挙げることができる。

本発明のプロセスによって調製される処理フィラーは、有機ポリマー組成物中に含めるのに適している。本発明のプロセスによって調製された処理フィラー材料は、いくつかの実施形態では、タイヤおよびタイヤトレッドなどのタイヤ要素の製造に使用されるゴム組成物などのゴム配合組成物において有用である。

本発明の方法により処理フィラーから調製されたポリマー組成物には、限定されないが、Ｋｉｒｋ Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ、１９９６、Ｖｏｌｕｍｅ １９、ｐｐ８８１−９０４に記載されているものが含まれ、その記載は本明細書に参考として援用される。本発明の種々の実施形態により調製された処理フィラーを、ポリマーまたはその重合可能な成分と混合することができ、一方で、ポリマーまたは重合可能な成分の物理形態は、任意の液体または配合可能な形態、例えば、溶液、懸濁物、ラテックス、分散物などである。本発明の処理フィラーを含有するポリマー組成物は、当該技術分野で公知の任意の手法により、粉砕し、混合し、成形し、さらに任意選択的に硬化させて、ポリマー物品を形成することができる。ポリマーの種類としては、限定されないが、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂、ゴム配合物、ならびにエラストマー特性を有する他のポリマーを挙げることができる。

上述のポリマーとしては、例えば、アルキド樹脂、油で改質したアルキド樹脂、不飽和ポリエステル、天然油（例えば、亜麻仁、桐、大豆）、エポキシド、ナイロン、熱可塑性ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、すなわち、熱可塑性および熱硬化性のポリエチレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンのコポリマーおよびターポリマー、アクリル樹脂（アクリル酸、アクリレート、メタクリレート（ｍａｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、アクリルアミド、これらの塩、ヒドロハライドなどのホモポリマーおよびコポリマー）、フェノール樹脂、ポリオキシメチレン（ホモポリマーおよびコポリマー）、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリスルフィドゴム、ニトロセルロース、ビニルブチレート、ビニル（塩化ビニルおよび／または酢酸ビニルを含有するポリマー）、エチルセルロース、酢酸セルロースおよび酪酸セルロース、ビスコースレーヨン、シェラック、ワックス、エチレンコポリマー（例えば、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレンアクリレートコポリマー）、有機ゴム（合成ゴムおよび天然ゴムの両方）などを挙げることができる。

ポリマー組成物に使用可能な処理フィラーの量は、ポリマー組成物、およびポリマー組成物から形成される物品の所望の特性に応じて広範囲に変わり得る。例えば、ポリマー組成物中に存在する処理フィラーの量は、ポリマー組成物の総重量を基準にして、５重量％〜７０重量％までの範囲であってよい。

いくつかの非限定的な実施形態では、ポリマー組成物は、有機ゴムを含み得る。このようなゴムの非限定的例としては、限定されないが、天然ゴム；ブタジエンならびにその同族体および誘導体、例えば、ｃｉｓ−１，４−ポリイソプレン；３，４−ポリイソプレン；ｃｉｓ−１，４−ポリブタジエン；ｔｒａｎｓ−１，４−ポリブタジエン；１，２−ポリブタジエンの単独重合から形成されるもの；および、ブタジエンならびにその同族体および誘導体と、スチレンおよびその誘導体、ビニルピリジンおよびその誘導体、アクリロニトリル、イソブチレンおよびアルキル置換アクリレート、例えば、メチルメタクリレートなどのエチレン系不飽和を含む１種またはそれより多種の共重合可能なモノマーとの共重合から形成されるものを挙げることができる。さらなる非限定的例には、例えば、米国特許第４，５３０，９５９号；同第４，６１６，０６５号；同第４，７４８，１９９号；同第４，８６６，１３１号；同第４，８９４，４２０号；同第４，９２５，８９４号；同第５，０８２，９０１号；同第５，１６２，４０９号に記載されるような、種々の割合のスチレンおよびブタジエンから構成され、所望に応じ、ブタジエンの種々の異性体を使用するスチレン−ブタジエンコポリマーゴム（以降は「ＳＢＲ」と称する）；スチレン、イソプレンおよびブタジエンポリマー、およびこれらの種々の異性体のターポリマー；アクリロニトリル系コポリマーおよびターポリマーゴム組成物；ならびにイソブチレン系ゴム組成物；またはこれらの混合物を挙げることができる。

適切な有機ポリマーの非限定的例としては、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、ならびにジエンモノマーとのコポリマーを挙げることができる。有機ポリマーは、ブロックポリマーであっても、ランダムポリマーであっても、シークエンシャルポリマーであってもよく、限定されないが、乳化重合法（例えば、ｅ−ＳＢＲ）または溶液重合法（例えば、ｓ−ＳＢＲ）などの当該技術分野で公知の方法によって調製することができる。本発明で使用するためのポリマーのさらなる非限定的例としては、カップリングしたポリマーまたは星形分岐ポリマーを含む部分的または完全に官能化されたものを挙げることができる。官能化有機ゴムのさらなる非限定的例としては、ポリクロロプレン、クロロブチルおよびブロモブチルゴム、ならびに臭素化イソブチレン−ｃｏ−パラメチルスチレンゴムを挙げることができる。非限定的な実施形態では、有機ゴムは、ポリブタジエン、ｓ−ＳＢＲおよびこれらの混合物であってもよい。

ポリマー組成物は、硬化性ゴムであってもよい。「硬化性ゴム」という用語は、天然ゴムならびにその種々の生形態および再生形態ならびに種々の合成ゴムを含むことを意図している。代わりの非限定的な実施形態では、硬化性ゴムは、ＳＢＲとブタジエンゴム（ＢＲ）の組合せ、ＳＢＲとＢＲと天然ゴムの組合せ、および有機ゴムとして前に開示した材料の任意の他の組合せを含み得る。本発明の記載では、「ゴム」、「エラストマー」および「ゴム状エラストマー」という用語は、特に指示のない限り、互換的に用いることができる。「ゴム組成物」、「配合ゴム」、および「ゴム配合物」という用語は、種々の成分および材料とブレンドまたは混合されたゴムを指すために互換的に使用され、このような用語は、ゴム混合技術またはゴム配合技術分野の知識を有する当業者に周知である。

本発明のプロセスによって製造され、多数のゴム物品、例えば、タイヤ、タイヤの少なくとも一つの要素、例えば、トレッドの製造に使用することができる処理フィラーを含むゴム組成物は、硬化したゴム組成物および他のゴム物品、例えば、靴底、ホース、シール、ケーブルジャケット、ガスケット、ベルトなどを含む。本発明のプロセスによって製造された処理フィラーを含むゴム組成物は、タイヤトレッドが天然ゴム系である場合を含めて、低い転がり抵抗と高い耐摩耗性を示すタイヤトレッドの製造に使用するのに特に有利である。さらに、いくつかの実施形態では、本発明のプロセスによって製造された処理フィラーを含むこのような天然ゴム組成物に対しては、より低い硬化温度を達成することができる。

本発明の処理フィラー（粉末、顆粒、ペレット、スラリー、水性懸濁物、または溶媒懸濁物として）は、基材、すなわち、製造される製品に使用される材料と混合して、マスターバッチと呼ばれる混合物を形成することができる。マスターバッチでは、処理フィラーは最終製品の場合より高い濃度で存在してよい。通常は、混合操作中に一定分量のこの混合物を生産規模の量に加えることにより、きわめて少量のこのような添加物をポリマー組成物、例えば、プラスチック、ゴムおよびコーティング組成物に均一に分散させるのを支援する。

処理フィラーは、エマルジョンおよび／または溶液ポリマー、例えば、溶液スチレン／ブタジエン（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム、またはこれらの混合物を含む有機ゴムと組み合わされて、マスターバッチを形成することができる。一つの意図された実施形態は、有機ゴム、水非混和性溶媒、処理フィラーおよび任意選択的にプロセス油の組合せを含むマスターバッチである。このような製品は、ゴム生産者によりタイヤ製造業者に供給され得る。マスターバッチを使うことのタイヤ製造業者の利点は、処理フィラーがゴム中に均一に分散し、これにより、配合ゴムを製造する混合時間の最短化がもたらされることである。マスターバッチは、１００部のゴム当たり１０〜１５０部（ｐｈｒ）の処理シリカ、好ましくは２０〜１３０ｐｈｒ、より好ましくは３０〜１００ｐｈｒ、そして最も好ましくは５０〜８０ｐｈｒの処理シリカを含み得る。

本発明は、以下の実施例でより詳細に記載されるが、それらに対する多くの修正および変更が当業者に明らかであると思われるために、これらの実施例は、単に例示することを目的としている。別段の定めがない限り、全ての部および全ての百分率は重量を基準としている。

パート１−分析試験
本出願の実施例で報告したシリカのＣＴＡＢ表面積値は、ＣＴＡＢ溶液および以下に記載の方法を使って測定した。Ｍｅｔｒｏｈｍ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ「Ｓｎａｐ−Ｉｎ」５０ミリリットルビュレットを装着したＭｅｔｒｏｈｍ ７５１ Ｔｉｔｒｉｎｏ自動滴定装置、および５５０ｎｍフィルターを装着したＢｒｉｎｋｍａｎｎ Ｐｒｏｂｅ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ ＰＣ ９１０を用いて分析を行った。加えて、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ ＨＢ４３または同等装置を使用して１０５℃でのシリカの水分損失を測定し、シリカと残留ＣＴＡＢ溶液を分離するためにＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｅｎｔｒｉｆｉｃ（商標）Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ Ｍｏｄｅｌ ２２５を使用した。過剰のＣＴＡＢは、ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ（ジオクチルナトリウムスルホスクシネート；Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃから入手可能）の溶液で最大濁度が得られるまで自動滴定により測定し、この最大濁度は、プローブ比色計で検出した。最大濁度点は、１５０ミリボルトの読みに対応するものとして取得した。所与の重量のシリカに吸着したＣＴＡＢの量と、ＣＴＡＢ分子により占められている空間がわかったのち、シリカの外側比表面積を計算し、乾燥重量基準で平方メートル／グラムとして報告した。

試験および調製に必要な溶液には、ｐＨ９．６のバッファー、セチル［ヘキサデシル］トリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ；ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミドとしても知られる；工業的純度）、ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ、および１Ｎ水酸化ナトリウムが含まれた。ｐＨ９．６のバッファー溶液は、３．１０１ｇのオルトホウ酸（９９％、工業的純度；結晶質）を、５００ミリリットルの脱イオン水と３．７０８ｇの塩化カリウム固体（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．；工業的純度、結晶質）が入った１リットルのメスフラスコ中で溶解させることによって調製した。ビュレットを用いて、３６．８５ミリリットルの１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を加えた。この溶液を混合し、所定体積まで希釈した。

秤量皿に置いた１１．０ｇ±０．００５ｇの粉末状ＣＴＡＢを用いて、ＣＴＡＢ溶液を調製した。ＣＴＡＢ粉末を２リットルビーカーに移し、秤量皿を脱イオン水ですすいだ。約７００ミリリットルのｐＨ９．６バッファー溶液と、１０００ミリリットルの蒸留水または脱イオン水をこの２リットルビーカーに加えて、磁気撹拌子で攪拌した。大きな時計皿をビーカーに載せ、ＣＴＡＢ粉末が完全に溶解するまでビーカーを室温で攪拌した。この溶液を、２リットルのメスフラスコに移し、ビーカーおよび撹拌子を脱イオン水ですすいだ。気泡を消滅させて、脱イオン水である体積まで溶液を希釈した。大きな撹拌子を加えて、溶液をマグネチックスターラーで約１０時間混合した。ＣＴＡＢ溶液は、２４時間後、１５日間のみ使用することができる。秤量皿に置いた３．４６ｇ±０．００５ｇを用いて、ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ溶液を調製した。秤量皿上のＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴを、約１５００ミリリットルの脱イオン水と大きな撹拌子が中に入っている２リットルのビーカー中に洗い落とした。ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ溶液を溶解させ、２リットルのメスフラスコ中に洗い落とした。この溶液を、メスフラスコ中で２リットルの容量マークまで希釈した。ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ溶液を使用前に最低でも１２日間熟成させた。ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ溶液の貯蔵寿命は、調製日から２ヶ月間である。

表面積測定試料を調製する前に、ＣＴＡＢ溶液のｐＨを確かめ、１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を用いてｐＨ９．６±０．１に調整した。試験の計算のために、ブランク試料を調製し、分析した。５ミリリットルのＣＴＡＢ溶液をピペットで取り、５５ミリリットルの脱イオン水を１５０ミリリットルビーカーに加えて、Ｍｅｔｒｏｈｍ ７５１ Ｔｉｔｒｉｎｏ自動滴定装置で分析した。この自動滴定装置は、以下のパラメータを用いて、ブランクと試料を測定するようにプログラムされた。測定点の密度＝２、シグナルドリフト＝２０、平衡時間＝２０秒、開始時の体積＝０ｍｌ、停止時の体積＝３５ｍｌ、および固定した終点＝１５０ｍＶ。ビュレットの先端と比色計のプローブを、溶液の表面のすぐ下に置き、上記先端とフォトプローブ経路長が完全に沈むように位置決めした。上記先端とフォトプローブの両方は、ビーカーの底から実質的に等距離にあり、互いに接触していない。攪拌を最小限（Ｍｅｔｒｏｈｍ ７２８スターラーの設定１）にすると共に、ブランクと試料のどの測定の前にも比色計を１００％Ｔに設定し、ＡＥＲＯＳＯＬ（登録商標）ＯＴ溶液を用いて滴定を開始した。１５０ｍＶでの滴定液の体積（ｍＬ）として終点を記録した。

試験試料調製のために、約０．３０グラムの粉末状シリカを、撹拌子を含む５０ミリリットル容器に秤取した。粒状シリカ試料を（粉砕と秤量の前に）波を立てるようにかき混ぜ（ｒｉｆｆｌｅ）、代表的な副次試料を得た。コーヒーミル形式のグラインダーを使って粒状材料を粉砕した。その後、ｐＨを調整したＣＴＡＢ溶液の３０ミリリットルを、０．３０グラムの粉末状シリカが入った試料容器にピペットで採取した。次いで、シリカとＣＴＡＢ溶液をスターラーで３５分間混合した。混合が完了したら、シリカとＣＴＡＢ溶液を２０分間遠心分離処理し、シリカと過剰なＣＴＡＢ溶液とを分離した。遠心分離処理が完了したら、分離した固体（「遠心分離物」と呼ぶ）を含まない清浄な容器にＣＴＡＢ溶液をピペットで移した。試料分析のために、５０ミリリットルの脱イオン水を、撹拌子が入った１５０ミリリットルビーカーに入れた。次いで、１０ミリリットルの試料遠心分離物を分析のために同じビーカーにピペットで採取した。ブランク溶液に対して用いられたのと同じ技術および同じプログラムされた手順を用いて、試料を分析した。

本出願の実施例で報告したＢＥＴ表面積値は、ＡＳＴＭ Ｄ１９９３−０３に準拠してＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法に従って測定した。ＢＥＴ表面積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＴｒｉＳｔａｒ ３０００（商標）測定器を用いて得た窒素吸着等温線測定値から５カ所の相対的圧力位置をフィッティングすることにより決定した。ｆｌｏｗ Ｐｒｅｐ−０６０（商標）ステーションにより、分析用の試料調製のための熱および連続ガスフローが供給された。窒素吸着の前に、窒素（Ｐ５グレード）を流している間に、１６０℃の温度に少なくとも１時間加熱することによりシリカ試料を乾燥した。

本出願の実施例で報告した炭素（Ｃ）および硫黄（Ｓ）の重量パーセント値は、Ｆｌａｓｈ２０００元素分析器を使って測定した。このシステムを、炭素と硫黄をモニターするように設定した。典型的なパラメータは以下のものを含んだ。燃焼炉は９５０℃に設定し、ＧＣオーブン温度は６５℃に設定し、キャリアヘリウムガスの流速は１４０ｍＬ／分に設定し、参照ヘリウムガス流速は１００ｍＬ／分に設定し、酸素流速は２５０ｍＬ／分および酸素注入時間は５秒に設定した。所与の実行については、通常、較正標準、試料、および対照を実行した。それぞれ８〜１０ｍｇの五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）を加えた。試料の量は２〜４ｍｇであり、これらを分析前にスズカプセル内に密封した。対照標準が、既知の許容値に対して相対的に±１０％以内にはないか、または、実行した二連での試料が一致しない（相対的に±５％）場合、実行した全試料を再分析した。

本出願の実施例で報告したメルカプタン（ＳＨ）の重量パーセント値は、逆滴定法を使って測定した。試料を７５ｍＬの２−プロパノール中に分散させて、続けて過剰の０．１Ｎヨウ素溶液を加えた。その後、試験溶液を窒素でフラッシングし、キャップをして、１５分間撹拌した。その後、未反応のヨウ素を、標準化した０．０５Ｎのチオ硫酸ナトリウムを使って無色の終点まで逆滴定した。

実施例Ａ
水（７４．９リットル）を１５０Ｌ反応器タンクに加えて、間接的な蒸気コイル加熱によって８７℃に加熱した。ケイ酸ナトリウム（３．０Ｌ）を５６０ｍＬ／分の速度で加えて、Ｎａ_２Ｏ濃度２．６ｇ／Ｌ、および酸価７．８を達成した。Ｎａ_２Ｏ濃度および酸価は、ケイ酸ナトリウム／水混合物を上記のＮａ_２Ｏ滴定法および酸価滴定法を使って滴定することにより確認した。間接的な蒸気コイル加熱によって、温度を８７℃に維持し、沈殿ステップを開始した。１５０リットルの反応器を主タンク攪拌器で攪拌した。主攪拌器を稼働したままにし、同時添加沈殿ステップを開始した。ケイ酸ナトリウム（５０．４リットル）および３．２リットルの硫酸を９０分かけて同時に加えた。タンクの底部付近にある開口管を介してケイ酸ナトリウムを速度５６０ｍｌ／分で加えて、第２の高速ミキサーブレードの上から硫酸を直接加えた。酸添加速度は、９０分間の同時添加ステップの過程全体にわたって、平均で３６．０ｍｌ／分であった。

同時添加ステップ終了時に、３０分の熟成ステップを開始した（Ａ．２は、１００分の熟成を採用した）。硫酸を用いて溶液のｐＨを８．５に調整した。ＳＩＬＱＵＥＳＴ（登録商標）Ａ−１８９１（３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅから市販品として入手可能）を１００部のシリカ当たり５．５部（「ＰＨＳ」、７４４．３グラム）で反応器に加えた。第２の高速攪拌器を停止し、表１に示した脂肪酸を５．５ＰＨＳで１５〜２０分をかけて反応器中にゆっくり散布または添加した。反応混合物の熟成を、残りの時間（ＣＥ−Ａ．１、Ａ．３およびＡ．４の場合は３０分、Ａ．２の場合は１００分）攪拌しながら完了させた。温度を８７℃に維持した。熟成ステップを完了した後、４．８の最終バッチｐＨに達するように硫酸を加えた。

混合物をフィルタープレスへとポンプ移送し、濯ぎ水の伝導度が１０００マイクロジーメンス未満と測定されるまで洗浄した。得られた濾過ケーキを水で再度スラリー化して、ポンプ移送可能なスラリーを形成し、Ｎｉｒｏスプレードライヤー（ＦＵ−１型ロータリーアトマイザを備えたＵｔｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌ ５、Ｎｉｒｏ Ｉｎｃ．）を用いてスプレー乾燥した。スプレー乾燥粉末をＡｌｅｘａｎｄｅｒｗｅｒｋ ＷＰ１２０×４０ Ｒｏｌｌｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｏｒを用いて、次の条件で造粒した。スクリュー速度＝５５ｒｐｍ、ローラー速度４．５ｒｐｍ、クラッシャー速度＝５５ｒｐｍ、水圧＝２５バールおよびスクリーンサイズ約７メッシュ。合成したシリカの物理特性を表１にまとめている。

モデル乗用車トレッド処方Ｉ

実施例Ａの本発明および比較例のシリカを比較するのに使用されるモデル乗用車トレッド処方を表２に示す。４翼ローターを備えた１．８９リットル（Ｌ）のＫｏｂｅｌｃｏ Ｓｔｅｗａｒｔ Ｂｏｌｌｉｎｇ Ｉｎｃ．ミキサー（モデル「００」）およびＦａｒｒｅｌ １２インチゴム用二本ロールミルを使って、ＡＳＴＭ Ｄ３１８２−８９に準拠して成分を混合した。

処方物を１回の非生産パスを使用して混合し、配合物を冷却させ、続いて二本ロールミルでミル仕上げした。第１パスでは、ミキサー速度を８５ｒｐｍに、開始温度を１５０°Ｆに調節した。ＬＡＮＸＥＳＳから市販品として入手した溶液スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＢＵＮＡ（登録商標）ＶＳＬ５２２８−２（ビニル含有量：５２％；スチレン含有量：２８％；処理留出物芳香族系抽出物（ＴＤＡＥ）オイル含有量：１００部のゴム当たり３７．５部（ｐｈｒ）；Ｍｏｏｎｅｙ粘度（ＭＬ（１＋４）１００℃）：５０）と、Ｔｈｅ Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｔｉｒｅ ＆ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから市販品として入手したブタジエンゴム（ＢＲ）、ＢＵＤＥＮＥ（商標）１２０７（シス１，４含有量９８％；Ｍｏｏｎｅｙ粘度（ＭＬ（１＋４）１００℃）：５５）の両方のポリマーをミキサーに添加した。混合サイクルの３０秒後、試験シリカの半分をミキサーに加えた。混合サイクルのさらに３０秒後、試験シリカの残りの半分ならびにＨ＆Ｒ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｃ．から市販品として入手したＶＩＶＡＴＥＣ（登録商標）５００ＴＤＡＥ加工油をミキサーに添加した。混合サイクルのさらに３０秒後、ラムを上げ、シュートを掃いた。すなわち、入口シュートのカバーを持ち上げ、シュート内で見つけ出されたどの材料も掃いてミキサーに戻し、ラムを下げた。混合サイクルのさらに３０秒後、Ｚｉｎｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａから市販品として入手したＫＡＤＯＸ（登録商標）−７２０Ｃ表面処理酸化亜鉛、Ｒ．Ｅ．Ｃａｒｒｏｌｌから市販品として入手したゴムグレードステアリン酸、Ｈａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄから市販品として入手したＳｔａｎｇａｒｄ ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ（登録商標）１３オゾン劣化防止剤（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として記載される）、およびＡｄｄｉｖａｎｔ（商標）ＵＳＡ，ＬＬＣ．から市販品として入手したＳＵＮＰＲＯＯＦ（登録商標）Ｉｍｐｒｏｖｅｄオゾン劣化防止剤炭化水素ワックスの組合せをミキサーに加えた。さらに３０秒後、ラムを持ち上げ、シュートを掃いた。混合サイクルを進めてから１５０秒経過後から、３９０秒の時間をかけて、３３８°Ｆ±５°Ｆの温度になるようにかつ／またはその温度を維持するようにミキサー速度を調節した。約５４０秒の合計混合時間後、第１パスを３３８°Ｆ±５°Ｆの温度で中止した。

Ｔａｂｅｒ，Ｉｎｃ．，から市販品として入手した１００％活性のゴム製造者用硫黄（「ＲＭ硫黄」）、Ｈａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄから市販品として入手したＳＡＮＴＯＣＵＲＥ（登録商標）ＣＢＳ（ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）、およびＨａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄ，Ｉｎｃ．，から市販品として入手したジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）を、冷却した第１パスのマスターバッチとゴム用二本ロールミルでブレンドした。ミリングを約５分間行い、５回のサイドカットと５回のエンドパスを実施した。

応力／歪み試験片を１５０℃で３０秒間硬化し、一方で、その他の全ての試験片を１５０℃で４０秒間硬化した。パート２（上記）で示す手順と装置を用いて試験片調製および試験を行った。配合物の性能特性を表３に示す。

飽和脂肪酸対照ＣＥ−Ａ．１Ａと比較して、不飽和の影響に関する情報を認めることができる。一般に、一定の硬化パッケージでは（表３に示すような）、伸びは、不飽和脂肪酸の使用で増加する。さらに、配合物のうちの二つの靱性は、比較例に比べて増加する。

不飽和脂肪酸の場合は、硬化剤ＤＰＧ、ＣＢＳおよびＲＭ硫黄の相対量を変えることにより、飽和の対応物から達成可能ではないと思われる様々な物理化学的性質の配合物を得ることができる。表４は、硬化剤の量を変えた効果を示す。例えば、同じ鎖長の飽和対照に比べて促進剤ＣＢＳを低および高レベルに変える場合、磨耗量、靱性および硬さなどの特性は、不飽和のタイプに影響を受ける場合がある。

実施例Ｂ

水（８５．０リットル）を１５０Ｌ反応器タンクに加えて、間接的な蒸気コイル加熱によって７４℃に加熱した。ケイ酸ナトリウム（７．７Ｌ）を３８３ｍＬ／分の速度で加えて、Ｎａ_２Ｏ濃度７．２ｇ／Ｌを達成した。Ｎａ_２Ｏ濃度は、ケイ酸ナトリウム／水混合物を上記のＮａ_２Ｏ滴定法を使って滴定することにより確認した。必要に応じ、間接的な蒸気コイル加熱によって、温度を７４℃に調整し、沈殿ステップを開始した。１５０リットルの反応器を主タンク攪拌器で攪拌した。主攪拌器を稼働したままにし、同時添加沈殿ステップを開始した。ケイ酸ナトリウム（３４．５リットル）および２．２リットルの硫酸を９０分かけて同時に加えた。タンクの底部付近にある開口管を介してケイ酸ナトリウムを速度３８３ｍｌ／分で加えて、第２の高速ミキサーブレードの上から硫酸を直接加えた。酸添加速度は、９０分間の同時添加ステップの過程全体にわたって、平均で２４．０ｍｌ／分であった。

同時添加ステップの終了時に、反応器の温度を８５℃に上げた。第２の高速攪拌器を停止し、表５に示したように、不飽和脂肪酸を９．５ＰＨＳで１５〜２０分をかけて反応器中にゆっくり散布した。相溶化剤を添加後、４．８の最終バッチｐＨに達するように硫酸を急速に加えた。脂肪酸合成シリカの特性を表５に示す。

下記の詳細のとおり、脂肪酸塩を使って処理シリカの合成手順を少し変えた。

具体的には、水（７４．９リットル）を１５０Ｌ反応器タンクに加えて、間接的な蒸気コイル加熱によって８７℃に加熱した。ケイ酸ナトリウム（２．５Ｌ）を５６０ｍＬ／分の速度で加えて、Ｎａ_２Ｏ濃度２．６ｇ／Ｌおよび酸価７．８を達成した。Ｎａ_２Ｏ濃度および酸価は、ケイ酸ナトリウム／水混合物を上記のＮａ_２Ｏ滴定法および酸価滴定法を使って滴定することにより確認した。必要に応じ、間接的な蒸気コイル加熱によって、温度を８７℃に調整し、沈殿ステップを開始した。１５０リットルの反応器を主タンク攪拌器で攪拌した。主攪拌器を稼働したままにし、同時添加沈殿ステップを開始した。ケイ酸ナトリウム（５０．４リットル）および３．２リットルの硫酸を９０分かけて同時に加えた。タンクの底部付近にある開口管を介してケイ酸ナトリウムを速度５６０ｍｌ／分で加えて、第２の高速ミキサーブレードの上から硫酸を直接加えた。酸添加速度は、９０分間の同時添加ステップの過程全体にわたって、平均で３６．０ｍｌ／分であった。

同時添加ステップの終了時に、１００分の熟成ステップを開始した。硫酸を用いて溶液のｐＨを８．５に調整した。第２の高速攪拌器を停止し、表６に示したように、脂肪酸塩を８．１または９．９ＰＨＳで１５〜２０分をかけて反応器中にゆっくり散布した。反応混合物の熟成を、１００分の残りの時間、攪拌しながら完了させた。温度を８７℃に維持した。熟成ステップを完了した後、４．８の最終バッチｐＨに達するように硫酸を加えた。

両方の手順の後、同じ洗浄および乾燥プロトコルを適用した。混合物をフィルタープレスへとポンプ移送し、濯ぎ水の伝導度が１０００マイクロジーメンス未満と測定されるまで洗浄した。得られた濾過ケーキを水で再度スラリー化して、ポンプ移送可能なスラリーを形成し、Ｎｉｒｏスプレードライヤー（ＦＵ−１型ロータリーアトマイザを備えたＵｔｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌ ５、Ｎｉｒｏ Ｉｎｃ．）を用いてスプレー乾燥した。スプレー乾燥粉末をＡｌｅｘａｎｄｅｒｗｅｒｋ ＷＰ１２０×４０ Ｒｏｌｌｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｏｒを用いて、次の条件で造粒した。スクリュー速度＝５５ｒｐｍ、ローラー速度４．５ｒｐｍ、クラッシャー速度＝５５ｒｐｍ、水圧＝２５バールおよびスクリーンサイズ約７メッシュ。

モデル乗用車トレッド処方ＩＩ

実施例Ｂの本発明および比較例のシリカを比較するのに使用されるモデル乗用車トレッド処方を表７に示す。４翼ローターを備えた１．８９リットル（Ｌ）のＫｏｂｅｌｃｏ Ｓｔｅｗａｒｔ Ｂｏｌｌｉｎｇ Ｉｎｃ．ミキサー（モデル「００」）およびＦａｒｒｅｌ １２インチゴム用二本ロールミルを、ＡＳＴＭ Ｄ３１８２−８９に準拠して成分を混合するために使用した。

処方物を１回の非生産パスを使用して混合し、配合物を冷却させ、続いて二本ロールミルでミル仕上げした。第１パスでは、ミキサー速度を８５ｒｐｍに、開始温度を１５０°Ｆに調節した。ＬＡＮＸＥＳＳから市販品として入手した溶液ＳＢＲ、Ｂｕｎａ（登録商標）ＶＳＬ５２２８−２（ビニル含有量：５２％；スチレン含有量：２８％；ＴＤＡＥオイル含有量：３７．５ｐｈｒ；Ｍｏｏｎｅｙ粘度（ＭＬ（１＋４）１００℃）：５０）と、Ｔｈｅ Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｔｉｒｅ ＆ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから市販品として入手したＢＲ、Ｂｕｄｅｎｅ（商標）１２０７（シス１，４含有量９８％；Ｍｏｏｎｅｙ粘度（ＭＬ（１＋４）１００℃）：５５）の両方のポリマーをミキサーに添加した。混合サイクルの３０秒後、試験シリカの半分およびＳｉ−６９（Ｅｖｏｎｉｋから市販品として入手）の全部をミキサーに加えた。混合サイクルのさらに３０秒後、試験シリカの残りの半分ならびにＨ＆Ｒ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｃ．から市販品として入手したＶｉｖａｔｅｃ（登録商標）５００ＴＤＡＥ加工油をミキサーに添加した。混合サイクルのさらに３０秒後、ラムを持ち上げ、シュートを掃いた。すなわち、入口シュートのカバーを持ち上げ、シュート内で見つけ出されたどの材料も掃いてミキサーに戻し、ラムを下げた。約３００秒の合計混合時間後、第１パスを３２０°Ｆ±５°Ｆの温度で中止した。

２回目のパスでは、Ｚｉｎｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａから市販品として入手したＫａｄｏｘ（登録商標）−７２０Ｃ表面処理酸化亜鉛と共に、第１パスからのマスターバッチ材料をミキサー中に戻した。混合サイクルのさらに３０秒後、Ｒ．Ｅ．Ｃａｒｒｏｌｌから市販品として入手したゴムグレードステアリン酸、Ｈａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄから市販品として入手したＳｔａｎｇａｒｄ Ｓａｎｔｏｆｌｅｘ（登録商標）１３オゾン劣化防止剤（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として記載される）、およびＡｄｄｉｖａｎｔ（商標）ＵＳＡ，ＬＬＣ．から市販品として入手したＳｕｎｐｒｏｏｆ（登録商標）Ｉｍｐｒｏｖｅｄオゾン劣化防止剤炭化水素ワックスの組合せをミキサーに加えた。さらに３０秒後、ラムを持ち上げ、シュートを掃いた。混合サイクルを進めてから１５０秒経過後から６６０秒の時間をかけて、３２０°Ｆ±５°Ｆの温度になるようにかつ／またはその温度を維持するようにミキサー速度を調節した。Ｔａｂｅｒ，Ｉｎｃ．から市販品として入手した１００％活性のゴム製造者用（ＲＭ）硫黄、Ｈａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄから市販品として入手したＳａｎｔｏｃｕｒｅ（登録商標）ＣＢＳ（ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）、およびＨａｒｗｉｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄ，Ｉｎｃ．，から市販品として入手したジフェニルグアニジンを、冷却した第２パスのマスターバッチとゴム用二本ロールミルでブレンドした。ミリングを約５分間行い、５回のサイドカットと５回のエンドパスを実施した。

応力／歪み試験片を１５０℃で３０秒間硬化し、一方で、他の全ての試験片を１５０℃で４０秒間硬化した。パート２（上記）で示す手順と装置を用いて試験片調製および試験を行った。配合物の性能特性を表８に示す。

低表面積シリカに相溶化剤を使用した場合、ＭＬ（１＋４）ムーニー粘度の低減に関して、相溶化効果が同様に観察される。実施例Ｂ．２ＡおよびＢ．３Ａは、比較例ＣＥ−Ｂ．１Ａの場合より高い靱性値を示す。塩形態も同様にその材料をシリカと反応させるのに使用することができる。表９は配合レシピを示し、表１０は配合の結果を示す。

比較例に比べて、本発明のシリカでムーニー粘度、ＭＬ（１＋４）の低下が観察される。

本発明を、その特定の実施形態の具体的な詳細について記載してきたが、特許請求の範囲に含まれる場合を除き、このような詳細が、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきであることを意図するものではない。

Claims (24)

1. ゴム組成物での使用のための処理沈殿シリカの製造プロセスであって、前記プロセスが、
   （ａ）金属シリケートと酸とを組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含むスラリーを形成させる工程；
   （ｂ）前記スラリーを、処理剤およびカップリング剤を含む処理組成物で処理し、それにより、処理スラリーを形成させる工程、および
   （ｃ）前記処理スラリーを乾燥させて、処理沈殿シリカを製造する工程を含み、
   前記処理剤が、
   （ｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_１０−Ｃ_１８アルキルを含む不飽和脂肪酸、
   （ｉｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体、および／または
   （ｉｉｉ）前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩のうちの少なくとも一つを含み、
   前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なり、
   前記カップリング剤が、オルガノシランを含む、
   プロセス。
2. 前記金属シリケートが、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、および／またはケイ酸カリウムを含む、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、ウンデシレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、共役リノール酸、リノエライジン酸、サピエン酸、バクセン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択される、請求項１に記載のプロセス。
4. 前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸およびウンデシレン酸のうちの少なくとも一つである、請求項１に記載のプロセス。
5. 前記誘導体（ｉｉ）の各官能基が、ケトン、チオール、スルフィド、ハロ、アミノ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、無水物、およびオキシランから独立に選択される、請求項１に記載のプロセス。
6. 前記塩（ｉｉｉ）が、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン、アンモニア、および第四級アンモニウムカチオンから選択されるカチオンを含む、請求項１に記載のプロセス。
7. 前記オルガノシランカップリング剤が、次式（Ｉ）
   （Ｒ_１）_ａ（Ｒ_２）_ｂＳｉＸ_{４−ａ−ｂ} （Ｉ）
   によって表され、
   式中、各Ｒ_１は、独立に、１〜３６個の炭素原子および官能基を含むヒドロカルビル基であり、前記ヒドロカルビル基の前記官能基は、ビニル、アリル、ヘキセニル、エポキシ、グリシドキシ、（メタ）アクリルオキシ、スルフィド、イソシアナト、ポリスルフィド、メルカプト、またはハロゲンであり；各Ｒ_２は、独立に、１〜３６個の炭素原子を有するヒドロカルビル基または水素であり；Ｘは、独立に、ハロゲンまたは１〜３６個の炭素原子を有するアルコキシであり；ａは、０、１、２、または３であり；ｂは、０、１、または２であり；（ａ＋ｂ）は、１、２、または３であるが、ただし、ｂが１の場合は、（ａ＋ｂ）は２または３である、請求項１に記載のプロセス。
8. 前記処理組成物が、式（Ｉ）で表される前記オルガノシランとは異なるオルガノシランをさらに含む、請求項７に記載のプロセス。
9. 前記オルガノシランが、（４−クロロメチル−フェニル）トリメトキシシラン、（４−クロロメチル−フェニル）トリエトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリメトキシシラン、［２−（４−クロロメチル−フェニル）−エチル］トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリメトキシシラン、（３−クロロ−プロペニル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリエトキシシラン、（３−クロロ−プロピル）−トリメトキシシラン、トリメトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シランおよびトリエトキシ−（２−ｐ−トリル−エチル）シラン、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
10. 前記処理組成物が非カップリング剤をさらに含み、前記非カップリング剤が、生体高分子、脂肪酸、有機酸、ポリマーエマルジョン、ポリマーコーティング組成物、およびこれらの組合せの一つまたは複数であり、前記非カップリング剤が前記処理剤とは異なる、請求項１に記載のプロセス。
11. 前記処理組成物が、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびこれらの組合せから選択され、未処理シリカの重量を基準にして１重量％超〜２５重量％の量で存在する非カップリング剤をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
12. 前記処理組成物が、
    アニオン性、非イオン性、および／または両性界面活性剤から選択され、未処理シリカの重量を基準にして１重量％超〜２５重量％の量で存在する非カップリング剤
    をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
13. 請求項１に記載のプロセスにより製造された処理沈殿シリカ。
14. 請求項１に記載のプロセスにより製造された前記処理沈殿シリカを含むゴム組成物。
15. 前記ゴム組成物が天然ゴムを含む、請求項１４に記載のゴム組成物。
16. ゴム配合マスターバッチである、請求項１４に記載のゴム組成物。
17. ゴム組成物で使用するための処理沈殿シリカの製造プロセスであって、前記プロセスが、
    （ａ）金属シリケートと酸とを組み合わせて、あらかじめ乾燥させていない未処理シリカを含む未処理スラリーを形成させる工程；
    （ｂ）前記未処理スラリーを乾燥して、乾燥沈殿シリカを生成する工程；
    （ｃ）処理剤およびカップリング剤を含み、任意選択的に非カップリング剤を含む処理組成物で前記乾燥沈殿シリカの水性スラリーを形成させ、処理沈殿シリカスラリーを形成させる工程、および
    （ｄ）前記処理沈殿シリカスラリーを乾燥して、乾燥処理沈殿シリカを製造する工程を含み、
    前記処理剤が、
    （ｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する任意選択的に置換されている直鎖または分枝鎖Ｃ_１０−Ｃ_１８アルキルを含む不飽和脂肪酸、
    （ｉｉ）少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が少なくとも一つの官能基を含むように反応する、前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の誘導体、および／または
    （ｉｉｉ）前記（ｉ）の不飽和脂肪酸の塩のうちの少なくとも一つを含み、
    前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、いずれの場合にも同じであるかまたはそれぞれ異なり、
    前記カップリング剤が、オルガノシランを含む、
    プロセス。
18. 前記不飽和脂肪酸（ｉ）、前記誘導体（ｉｉ）の前記不飽和脂肪酸、および前記塩（ｉｉｉ）の前記不飽和脂肪酸が、ウンデシレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、共役リノール酸、リノエライジン酸、サピエン酸、バクセン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択される、請求項１７に記載のプロセス。
19. 前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸およびウンデシレン酸のうちの少なくとも一つである、請求項１７に記載のプロセス。
20. 前記誘導体（ｉｉ）の各官能基が、ケトン、チオール、スルフィド、ハロ、アミノ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、無水物、およびオキシランから独立に選択される、請求項１７に記載のプロセス。
21. 前記塩（ｉｉｉ）が、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン、アンモニア、および第四級アンモニウムカチオンから選択されるカチオンを含む、請求項１７に記載のプロセス。
22. 請求項１７に記載のプロセスにより調製された処理沈殿シリカ。
23. 請求項１７に記載のプロセスにより製造された前記処理沈殿シリカを含むゴム組成物。
24. ゴム配合マスターバッチである、請求項２３に記載のゴム組成物。