(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽装嵩比重が０．６０ｇ／ｃｍ3以下であり、ＤＯＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上２５０ｃｍ3／１００ｇ未満であり、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以上３５０ｍ2／ｇ以下である水酸化アルミニウム。
【請求項２】
軽装嵩比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上０．３５ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする請求項１記載の水酸化アルミニウム。
【請求項３】
水酸化アルミニウムの結晶構造がベーマイト型であることを特徴とする請求項１又は２記載の水酸化アルミニウム。
【請求項４】
水酸化アルミニウムのベーマイト（０２０）面の結晶子径が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の水酸化アルミニウム。
【請求項５】
ゴム成分１００重量部と請求項１〜４のいずれか１項に記載の水酸化アルミニウム５〜１５０重量部とを配合、混練してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項６】
請求項５記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いてなるタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水酸化アルミニウム、それを用いてなるタイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤに関する。詳しくは、転がり抵抗の低減効果、十分なグリップ性能及び優れた耐磨耗性を有するタイヤ用ゴム組成物の充填剤として用いられる水酸化アルミニウム、それを用いてなるタイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
充填剤として水酸化アルミニウムを配合したゴム組成物が知られている。近年、当該ゴム組成物を自動車等のタイヤへ応用する試みがなされている。
【０００３】
一方、自動車等のタイヤに対しては、自動車等の低燃費化、制動距離の短縮及びタイヤ交換時期の長期間化の観点から、低い転がり抵抗、グリップ性能、耐摩耗性をバランス良くかねそなえることが要求される。
【０００４】
しかしながら、前記ゴム組成物は十分な耐磨耗性を有しないため、タイヤへの応用が制限されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、転がり抵抗の低減効果、十分なグリップ性能及び優れた耐磨耗性を有するタイヤに好適な充填剤としての水酸化アルミニウム、それを用いてなるタイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤを提供することである。
【０００６】
かかる事情下に鑑み、本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、充填剤として特定の水酸化アルミニウムを用いる場合には、かかる課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、（１）軽装嵩比重が０．６０ｇ／ｃｍ3以下であり、ＤＯＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上２５０ｃｍ3／１００ｇ未満であり、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以上３５０ｍ2／ｇ以下、である水酸化アルミニウムであり、
【０００８】
（２）軽装嵩比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上０．３５ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする（１）記載の水酸化アルミニウムであり、
【０００９】
（３）水酸化アルミニウムの結晶構造がベーマイト型であることを特徴とする（１）又は（２）記載の水酸化アルミニウムであり、
【００１０】
（４）水酸化アルミニウムのベーマイト（０２０）面の結晶子径が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする（３）記載の水酸化アルミニウムであり、
【００１１】
（５）ゴム成分１００重量部と（１）〜（４）のいずれか１つに記載の水酸化アルミニウム５〜１５０重量部とを配合、混練してなるタイヤトレッド用ゴム組成物であり、
【００１２】
（６）（５）記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いてなるタイヤである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に記述する。
本発明の水酸化アルミニウムは、軽装嵩比重が０．６ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．１ｇ／ｃｍ3以上０．３５ｇ／ｃｍ3以下である。水酸化アルミニウムの軽装嵩比重が０．６ｇ／ｃｍ3より高い場合、該水酸化アルミニウムとゴムとを混練して得られるタイヤ用ゴム組成物（以下、ゴム組成物という。）はその耐摩耗性が低下する。軽装嵩比重が低くなり過ぎると、水酸化アルミニウムとゴムとを混練する時の混練トルクが上昇して作業性が低下することがある。
【００１４】
本発明の水酸化アルミニウムは、ＤＯＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上２５０ｃｍ3／１００ｇ未満、好ましくは９０ｃｍ3／１００ｇ以上１５０ｃｍ3／１００ｇ以下である。ＤＯＰ吸油量が前記範囲を外れる場合、ゴム組成物はその耐摩耗性が低下する。
【００１５】
本発明の水酸化アルミニウムは、転がり抵抗の低減効果及び十分なグリップ性能を有するゴム組成物を得る観点から、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以上３５０ｍ2／ｇ以下、好ましくは３０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１００ｍ2／ｇを超え２００ｍ2／ｇ以下である。また、３５０ｍ2／ｇを超える場合、水酸化アルミニウムとゴムとを混練する時の混練トルクが上昇して作業性が低下することがある。
【００１６】
また、本発明の水酸化アルミニウムは、ゴム組成物の転がり抵抗の低減効果、グリップ性能及び耐磨耗性をより向上させる観点から、結晶構造がベーマイト型であることが好ましく、結晶構造がベーマイト型であり、かつベーマイト（０２０）面の結晶子径が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１７】
水酸化アルミニウムの製造方法としては、例えば、アルミニウムアルコキシドを加水分解して水酸化アルミニウムスラリーを得、次いで得られた水酸化アルミニウムスラリーを連続式湿式粉砕機等に通して懸濁液を得、次いで得られた懸濁液をアルカリ性に調節した後約１００℃〜約１４０℃で約１０〜約１００時間熱処理した後、気流乾燥機等を用いて乾燥する方法等が挙げられる。前記した水酸化アルミニウムの製造方法では、熱処理後の懸濁液を固液分離して固形分（水酸化アルミニウム）と液とに分けた後、固形分を水洗して不純物を除去することが好ましい。
【００１８】
つぎに、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物について記述する。
本発明のトレッド用タイヤゴム組成物は、ゴム成分１００重量部と前述した水酸化アルミニウム５〜１５０重量部とを配合、混練してなるものである。
【００１９】
本発明の水酸化アルミニウムの配合量は、５重量部未満では、水酸化アルミニウムを配合する効果がなく、１５０重量部以上では、配合量が多くなることによりゴム組成物の粘度が高くなり、そのためトレッド成型時の加工性が悪くなるため５〜１５０重量部、好ましくは５〜１００重量部配合することが好ましい。
本発明ゴム組成物に使用されるゴム成分の具体的な例としては、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）各種スチレンーブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）ブチルゴム（ＩＩＲ）アクリロニトリロブタジエンゴム、（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレンーイソプレンーブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどがあげられる。これらは、単独で用いてもよく、2種類以上をブレンドして用いても良い。ブレンドする場合のブレンド比にも特に限定はない。これらのうちでは、タイヤトレッド用途として加工性が良いことやタイヤトレッド用途として好適な耐摩耗性を得る等の点から、ＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ、スチレンーイソプレンーブタジエン共重合体ゴムなどが好ましい。
【００２０】
また、本発明の組成物には前記成分に加えてタイヤトレッド用ゴム組成物の製造に一般に使用されるカーボンブラックおよび（または）シリカなどの補強剤、プロセスオイル、ワックス、老化防止剤、シランカップリング剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などの添加剤、硫黄、加硫促進剤等の加硫剤を必要に応じて通常使用される量、配合・添加しても良い。
【００２１】
本発明のトレッド用タイヤゴム組成物の製造に際しては、例えば、ゴム成分と水酸化アルミニウムとを配合して得られた組成物をバンバリーミキサー等を用いて、好ましくは約８０℃〜約２００℃、より好ましくは約１００℃〜１８０℃で混練する方法で行えばよい。混練温度が約８０℃より低いと、混練トルクが上昇して作業性が低下することがある。
【００２２】
つぎに、本発明のタイヤについて記載する。
本発明のタイヤは、前記タイヤトレッド用ゴム組成物をタイヤトレッド部に用いてなれば、特に限定するものではない。前記タイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドの形状に成形し一般的なタイヤの成形、加硫方法にて製造すれば良い。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の水酸化アルミニウムを実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。水酸化アルミニウムの物性（軽装嵩比重、ＤＯＰ吸油量、ＢＥＴ比表面積、結晶構造、結晶子径）は以下の方法で測定した。
【００２４】
軽装嵩比重（ｇ／ ｃｍ3）：ＪＩＳ  Ｈ  １９０２に準拠し容量１５ｃｍ3のシリンダーを用いて測定した。
【００２５】
ＤＯＰ吸油量（ ｃｍ3／１００ｇ）：ＪＩＳ  Ｋ  ６２２１に準拠した方法で測定した。
【００２６】
ＢＥＴ比表面積（ ｍ2／ｇ）：窒素吸着法により測定した。
【００２７】
結晶構造：Ｘ線回折装置を用いて測定した。
【００２８】
結晶子径：  Ｘ線回折装置を用いて得られたプロファイルから、ベーマイトの（０２０）面のピークについて、ＲＩＮＴ２１００の「多重ピーク分離」ソフトを用いて各結晶子面についてのピークについてガウス分布に基づいてフィッティングを行い、計算結果の半価幅および重心法によるピーク角を用いて、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式により結晶子径を算出した。Ｘ線回折の測定条件を下記に示す。
装置：株式会社リガク社製、Ｒｉｎｔ−２１００Ｖ、測定条件：Ｃｕターゲット、電圧＊電流＝４０ｋＶ＊４０ｍＡ、スリット：ＤＳ１°−ＳＳ１°−ＲＳ０．３ｍｍ、走査モード：連続、Ｓｃａｎ  Ｓｐｅｅｄ＝２°／ｍｉｎ、Ｓｃａｎ  Ｓｔｅｐ＝０．０１０°／ｓｔｅｐ、走査軸：２θ／θ、走査範囲：２〜７０°、回転速度０ｒｐｍ。
【００２９】
実施例１
アルミニウムアルコキシドを加水分解して得られた水酸化アルミニウム（軽装嵩比重：０．７７ｇ／ｃｍ3、ＤＯＰ吸油量：７０ｃｍ3／１００ｇ）３７６ｇと水５ｄｍ3とを混合し、粉体濃度７重量％の懸濁液を調製した。この懸濁液を連続型ビーズミルに通して水酸化アルミニウムを懸濁液中に均一分散させた。分散させた後の懸濁液をステンレス製ビーカーに入れ、１Ｎ  ＮａＯＨを用いて懸濁液のｐＨを１０に調整した。ステンレス製ビーカーに還流装置を付けた後、ステンレスビーカー中の懸濁液を加熱し、温度１００℃で６０時間放置した。懸濁液を徐冷した後、遠心分離機を用いて固液分離した。次いで、上澄み液を取り除き、固形分に水５ｄｍ3を加え分散させた後、遠心分離機を用いて固液分離した。得られた固形分に水５ｄｍ3を加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで連続型ビーズミルに通した後、気流乾燥機（商品名：フラッシュジェットドライヤー、株式会社セイシン企業製）を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムＡを得た。得られた水酸化アルミニウムＡの物性を表１に示す。
【００３０】
実施例２
アルミニウムアルコキシドを加水分解して得られた水酸化アルミニウム（軽装嵩比重：０．７７ｇ／ｃｍ3、ＤＯＰ吸油量：７０ｃｍ3／１００ｇ）３７６ｇと水５ｄｍ3とを混合し、粉体濃度７重量％の懸濁液を調製した。この懸濁液を１Ｎ  ＮａＯＨを用いてｐＨを１０に調整した後、オートクレーブに入れ温度１２０℃を維持しながら２４ｈｒ保持した。懸濁液を徐冷した後、遠心分離機を用いて固液分離した。次いで、上澄み液を取り除き、固形分に水５ｄｍ3を加え分散させた後、遠心分離機を用いて固液分離した。得られた固形分に水５ｄｍ3を加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで連続型ビーズミルに通した後、気流乾燥機（商品名：フラッシュジェットドライヤー、株式会社セイシン企業製）を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムＢを得た。得られた水酸化アルミニウムＢの物性を表１に示す。
【００３１】
比較例１
２ｄｍ3バッフル付きステンレス槽に、塩基性溶液としてアルミン酸ソーダ溶液（ソーダ濃度：Ｎａ2Ｏ換算で１２５ｇ／ｄｍ3、Ｎａ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比：１．５５）５３３ｃｍ3を、酸性溶液として硫酸アルミニウム水溶液（アルミナ濃度：Ａｌ2Ｏ3換算で５．３ｗｔ％）８８０ｃｍ3を、氷冷しながらホモミクサー（特殊機化工業株式会社製、商品名：Ｔ．Ｋ．ホモジェッターＭ型）を用い速度勾配１１０００ｓｅｃ-1（速度勾配は、ホモミクサーのタービンの周速ｘ  ｍ／ｓｅｃ及び、そのタービンとステータスとのクリアランスｙ  ｍｍから式ｘ／ｙ×１０3ｓｅｃ-1により導出した。）の条件で撹拌しながら約３分間で注入して中和反応を行った。この後、１５分間撹拌を続けて水酸化アルミニウム水スラリーを得た。中和反応時の最高到達温度は１５℃であった。得られた水酸化アルミニウム水スラリーを遠心分離機を用いて固液分離して固形分を得た。得られた固形分に水６ｄｍ3を加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで遠心分離機を用いて固液分離する方法を７回繰り返すことによって、水酸化アルミニウムを洗浄した。洗浄後の固形分に水を加え水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで噴霧乾燥機（ニロ社製、商品名：モービルマイナ型、乾燥温度：ドライヤー入口温度２５０℃、出口温度１００℃、アトマイザー圧：０．１２ＭＰａ）を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムＣを得た。得られた水酸化アルミニウムＣの物性を表１に示す。
【００３２】
比較例２
２ｄｍ3バッフル付きステンレス槽に、塩基性溶液としてアルミン酸ソーダ溶液（ソーダ濃度：Ｎａ2Ｏ換算で１２５ｇ／ｄｍ3、Ｎａ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比：１．５５）８００ｃｍ3を、酸性溶液として硫酸アルミニウム水溶液（アルミナ濃度：Ａｌ2Ｏ3換算で３．２ｗｔ％）８９８ｃｍ3を、氷冷しながらホモミクサー（特殊機化工業株式会社製、商品名：Ｔ．Ｋ．ホモジェッターＭ型）を用い速度勾配１１０００ｓｅｃ-1の条件で撹拌しながら約３分間で注入して中和反応を行った。この後、１５分間撹拌を続けて水酸化アルミニウム水スラリーを得た。中和反応時の最高到達温度は１５℃であった。得られた水酸化アルミニウム水スラリーを遠心分離機を用いて固液分離して固形分を得た。得られた固形分に水６ｄｍ3を加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで遠心分離機を用いて固液分離する方法を７回繰り返すことによって、水酸化アルミニウムを洗浄した。洗浄後の固形分に水を加え水酸化アルミニウム水スラリーを得、次いで噴霧乾燥機（ニロ社製、商品名：モービルマイナ型、乾燥温度：ドライヤー入口温度２５０℃、出口温度１００℃、アトマイザー圧：０．１２ＭＰａ）を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムＤを得た。得られた水酸化アルミニウムＤの物性を表１に示す。
【００３３】
比較例３
市販の水酸化アルミニウムＥ（昭和電工(株)製、商品名：ハイジライトＨ−４３）をそのまま使用した。
【００３４】
表１に示すように、水酸化アルミニウムＢに対して、水酸化アルミニウムＣはＤＯＰ吸油量が小さく、水酸化アルミニウムＤは軽装嵩比重が大きく、水酸化アルミニウムＥはＢＥＴ比表面積が小さい。
【００３５】
次に本発明のゴム組成物について実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明もまた、これらに限定されるものではない。ゴム組成物の調整方法ならびに耐摩耗性、転がり抵抗、グリップ性能の評価方法について以下に示す。
【００３６】
ゴム組成物の調製方法：
ゴム組成物は、水酸化アルミニウムＡ〜Ｅおよび下記材料を用いてを調製した。
ＳＢＲ１：日本ゼオン(株)製  Ｎ９５２０（３７．５重量部油展）
ＳＢＲ２：住友化学工業(株)製  ＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：三菱化学(株)製ダイヤブラックＩ
アロマオイル：出光興産(株)製  ダイアナプロセスＰＳ３２
老化防止剤：精工化学(株)製  オゾノン６Ｃ
ＷＡＸ：大内新興化学(株)製  サンノックワックス
ステアリン酸：日本油脂(株)製  桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業(株)製  酸化亜鉛２種
硫黄：軽井沢硫黄(株)製  粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興(株)製  ノクセラーＮＳ
【００３７】
表２記載の主要成分に、ＳＢＲ１を５５重量部（ポリマー分４０重量部）、ＳＢＲ２を６０重量部、老化防止剤２部、ＷＡＸ１部、ステアリン酸２部、酸化亜鉛３部とを配合した組成物をバンバリーで約１５０℃で５分間混練した。得られた混練物に硫黄１．７部、加硫促進剤１部を加えて２軸オープンロールにより８０℃で５分間練りこんだゴム組成物を１６０℃で１８分間加硫することにより加硫ゴムサンプルを得、耐摩耗性ならびに転がり抵抗を評価した。また、グリップ性能は上記方法で得られたゴム組成物からタイヤトレッドを作成し、１８５／６５Ｒ１４サイズのタイヤを作成しグリップ性能を評価した。耐摩耗性、転がり抵抗ならびにグリップ性能は以下の方法で評価し、評価結果を表２に示した。
【００３８】
耐摩耗性：前記加硫ゴムサンプルより試験片を作成し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所(株)製）を用いて、表面回転速度８０m/min、落砂量２０g/minで、スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎにて摩耗試験し摩耗減量を測定した。試験結果をいずれも比較例６を１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れる。
【００３９】
転がり抵抗：前記加硫ゴムサンプルより試験片を作成し、岩本製作所(株)製の粘弾性スペクトロメーターで周波数１０Ｈｚ、動歪み２．０％の条件下で６０℃の損失正接（tanδ）の測定を行った。試験結果をいずれも比較例６を１００として指数で示した。数値が大きい程tanδが小さく転がり抵抗が小さく良好であることを示している。
【００４０】
グリップ性能：グリップ性能はＡＢＳ制動性能で評価した。１８００ｃｃ級のＡＢＳが装備された乗用車にタイヤを装着し、アスファルト路面を時速１００ｋｍ／ｈからの停止距離から減速度を算出し、比較例６を１００とした時の指数で示した。指数が大きいほど制動性能が良く、したがってグリップ性能が高いといえる。なお、ＡＢＳ制動試験に使用した路面はスキッドナンバーが約５０のアスファルト路面（濡れた路面状態）を用いた。
【００４１】
表２に示すように、水酸化アルミニウムＣまたはＤを用いて得られたゴムサンプル（比較例４、比較例５）や水酸化アルミニウムＥを用いて得られたゴムサンプル（比較例７）は、十分な耐摩耗性が得られなかった。水酸化アルミニウムＡまたはＢを用いたゴムサンプル（実施例３、実施例４）は転がり抵抗、グリップ性能、耐摩耗性のバランスがよく、耐摩耗性に優れていた。
【００４２】
【表１】
0004404423.tif 000002
【００４３】
【表２】
0004404423.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、転がり抵抗の低減効果、十分なグリップ性能及び優れた耐磨耗性を有し、本発明の水酸化アルミニウムは前記タイヤトレッド用ゴム組成物の充填剤として有用である。また、本発明のタイヤは、転がり抵抗の低減効果、十分なグリップ性能及び優れた耐磨耗性を有するタイヤトレッド用ゴム組成物を用いてなることにより、自動車等の低燃費化、制動距離の短縮及びタイヤ交換時期の長期間化に対して有用である。