DE60013750T2

DE60013750T2 - Aluminiumhydroxid, Zusammensetzung einer Reifenlauffläche und Luftreifen enthaltend Aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE60013750T2
Application number: DE60013750T
Authority: DE
Inventors: Naohiko Kobe-shi Kikuchi; Takeshi Kobe-shi Ota; Mamoru Kobe-shi Uchida; Satoru Niihama-shi Nippa
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-12-23
Also published as: EP1329420A2; US6573323B2; DE60013750D1; EP1112961B1; EP1329420A3; EP1329420B1; US20010023271A1; EP1112961A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Aluminiumhydroxid und eine Gummizusammensetzung für Reifenlaufflächen sowie einen Luftreifen, welcher das Aluminiumhydroxid verwendet. Mehr spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Aluminiumhydroxid, das spezifische Merkmale aufweist, auf eine Gummizusammensetzung für Reifenlaufflächen, welche hierin eingemischt Aluminiumhydroxid aufweist, was die Erhöhung der Griffigkeitsleistungsfähigkeit auf einer nassen Straßenoberfläche (Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit) und der Abriebfestigkeit erlaubt, und es erlaubt, daß der Abrollwiderstand zur Verbesserung der Ausnutzung des Brennstoffes abnimmt, sowie auf einen Luftreifen, welcher die Gummizusammensetzung für die Reifenlauffläche verwendet.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In den letzten Jahren hat sich die Anforderung für den Treibstoff gut ausnützende Kraftfahrzeuge, den Treibstoff gut ausnützende Reifen mit herabgesetztem Abrollwiderstand entwickelt. Als eine Technik zur Herabsetzung des Abrollwiderstandes wurde der konventionellerweise als ein Verstärkungsmittel für Laufflächengummi verwendete Ruß teilweise durch Siliziumdioxid ersetzt, bei den Anstrengungen zum Ausgleichen der sich widersprechenden Eigenschaften der Ausnutzung des Brennstoffes und der Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit.
Im Vergleich zu der konventionellen Gummizusammensetzung mit hierin eingemischtem Ruß zeigt jedoch die Gummizusammensetzung mit hierin eingemischtem Siliziumdioxid verschiedene Probleme hinsichtlich der Verarbeitbarkeit. Spezifisch zersetzt sie sich leicht wegen der hohen Viskosität der nichtvulkanisierten Massen, und ist schlecht hinsichtlich der Di mensionsstabilität nach der Extrusion. Daher wurde eine Kautschukzusammensetzung für Laufflächen gewünscht, welche sowohl die Verarbeitbarkeit als auch die Leistungsfähigkeit befriedigt.
Mehrere Techniken zur Verbesserung der Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit wurden ebenfalls vorgeschlagen. Eine dieser Techniken besteht in der Erhöhung des Einfrierbereiches (Tg) einer Kautschukkomponente oder, in der Erhöhung des Verlusttangens (tanδ-Wert) bei 0°C. Eine andere Technik besteht darin, Ruß von kleiner Teilchengröße in eine Kautschukzusammensetzung in hoher Beladung einzumischen. Falls der Einfrierbereich (Tg) erhöht wird, verschlechtert sich jedoch die Leistungsfähigkeit bei niedriger Temperatur und der Abrollwiderstand steigt an. Die Gummizusammensetzung, welche stark mit Ruß von kleiner Teilchengröße beladen ist, hat ebenfalls den Nachteil, daß ihr Abrollwiderstand ansteigt.
Ebenfalls wurde in der EP 0 807 603 vorgeschlagen, als einen Füllstoff in Reifen Aluminiumhydroxid zu verwenden, wobei in den Beispielen hiervon eine BET-Oberfläche von 60 bis 250 m²/g angegeben ist. Diese und die anderen angegebenen Beschränkungen liefern jedoch nicht die Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung gelöst werden sollen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Füllstoffes, welcher besonders nützlich für die Gummizusammensetzung der Lauffläche eines Reifens ist, wobei er die zuvor angegebenen Probleme löst, indem die Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit und der Abriebwiderstand erhöht wird, der Abrollwiderstand zur Verbesserung der Ausnutzung des Brennstoffes herabgesetzt wird und verbesserte Verarbeitbarkeit gleichzeitig erreicht wird.
Entsprechend liefert die vorliegende Erfindung Aluminiumhydroxid, das durch eine gelöste Schüttdichte von wenigstens 0,10 g/cm³ und nicht mehr als 0,35 g/cm³, eine DOP-Öl- absorption von wenigstens 70 cm³/100 g und weniger als 250 cm³/100 g, eine spezifische BET-Oberfläche von wenigstens 30 m²/g und nicht mehr als 350 m²/g und eine Kristallstruktur vom Boehmittyp, welches eine Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene von wenigstens 5 nm und nicht mehr als 20 nm hat, gekennzeichnet ist.
Das Aluminiumhydroxid kann in einer Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche durch Einmischen und Kneten von 5-150 Gew.-Teilen des Aluminiumhydroxids, wie oben beschrieben, mit 100 Gew.-Teilen einer Kautschukkomponente verwendet werden.
Die Kautschukkomponente besteht bevorzugt aus wenigstens 20 Gew.-Teilen von Styrol-Butadienkautschuk mit einem Einfrierbereich (Tg) von nicht mehr als –27°C und wenigstens 20 Gew.-Teilen eines Kautschuks vom Dientyp, der wenigstens eine Sorte von Kautschuk, ausgewählt aus Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk und Polybutadienkautschuk, einschließt. In der Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche werden bevorzugt 5-60 Gew.-Teile Ruß mit einer spezifischen BET-Oberfläche von wenigstens 60 m²/g, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, eingemischt. Weiterhin werden in der Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche bevorzugt 2-20 Gew.-% Silankupplungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Aluminiumhydroxids, eingemischt.
Alternativ kann die Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche eine Kautschukkomponente verwenden, welche wenigstens 60 Gew.-Teile von Styrol-Butadienkautschuk mit einem Styrolgehalt von 20-60 Gew.-% einschließt. 10-100 Gew.-Teile Ruß mit einer spezifischen BET-Oberfläche von wenigstens 60 m²/g können, bezogen auf 100 Gew.-Teile dieser Kautschukkomponente, und/oder 2-20 Gew.-% Silankupplungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Aluminiumhydroxids, eingemischt werden.
Die zuvor genannten und anderen Aufgaben, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung erge ben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Aluminiumhydroxid gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine gelöste Massendichte, gemessen entsprechend der JIS H1902, von nicht mehr als 0,60 g/cm³, und bevorzugt wenigstens 0,10 g/cm³, sowie von nicht mehr als 0,35 g/cm³. Falls diese größer als 0,60 g/cm³ ist, verschlechtert dies den Abriebwiderstand der Gummizusammensetzung beträchtlich. Falls sie zu niedrig ist, steigt das Drehmoment beim Kneten des Aluminiumhydroxids und des Kautschuks an, wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert wird.
Weiterhin hat das oben beschriebene Aluminiumhydroxid eine DOP-Ölabsorption, gemessen entsprechend JIS K6221 von wenigstens 70 cm³/100 g und weniger als 250 cm³/100 g, und vorzugsweise von wenigstens 90 cm³/100 g und nicht mehr als 150 cm³/100 g. Falls sie außerhalb eines solchen Bereiches liegt, leidet die Gummizusammensetzung an Verschlechterung ihrer Abriebfestigkeit.
Weiterhin ist es zum Zweck der Erzielung einer Gummizusammensetzung, welche einen Einfluß zur Herabsetzung des Abrollwiderstandes hat und ausreichend Griffigkeitsleistungsfähigkeit zeigt, daß das Aluminiumhydroxid eine spezifische BET-Oberfläche, gemessen durch Stickstoffadsorption, von wenigstens 30 m²/g und nicht mehr als 350 m²/g, bevorzugt von wenigstens 30 m²/g und nicht mehr als 200 m²/g hat. Falls diese 350 m²/g übersteigt, kann das Drehmoment beim Kneten des Aluminiumhydroxids und des Kautschuks ansteigen, wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert wird.
Für die Zwecke der weiteren Verbesserung der Griffigkeitsleistungsfähigkeit, der Abriebfestigkeit und des Effektes zur Herabsetzung des Abrollwiderstandes der Gummizusammensetzung hat darüber hinaus das Aluminiumhydroxid der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine Kristallstruktur vom Boeh mittyp. Mehr bevorzugt ist die Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene wenigstens 5 nm und nicht mehr als 20 nm.

Die Kristallgröße wurde wie folgt berechnet. Spitzen der Boehmit-(020)-ebene wurden aus dem Profil gemessen, das unter Verwendung eines Röntgenstrahl-Diffraktometers erhalten wurde. Für diese Peaks der Kristallebene wurde eine Anpassung, basierend auf Gauss'scher Verteilung unter Verwendung der Software für "multi-peak separation" von RINT 2100 durchgeführt. Unter Verwendung der Halbwertsbreite des berechneten Ergebnisses und des Peakwinkels, erhalten nach der Schwerpunktmethode, wurde die Kristallgröße nach der Scherrer-Formel berechnet. Die Meßbedingungen für die Röntgenbeugung waren wie folgt:

Meßeinrichtung:	Rint-2100V von Rigaku International Corporation
Meßbedingungen:	Cu-Target; Spannung x Strom = 40 kV + 40 mS; Spalt: DS1° – SS1° – RS 0,3 mm; Abtastweise: kontinuierlich; Abtastgeschwindigkeit = 2°/min; Abtaststufe = 0,010°/Stufe; Abtastachse 2 θ/θ; Abtastbereich: 2-70°; und Rotationsgeschwindigkeit: 0 Upm.

Eine Einmischmenge des oben beschriebenen Aluminiumhydroxids beträgt 5-150 Gew.-Teile, bevorzugt 5-80 Gew.-Teile und insbesondere 5-60 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der oben beschriebenen Kautschukkomponente. Falls diese weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, ist die Abnahme des Abrollwiderstandes als Folge einer solchen Zugabe nicht angemessen, und die Griffigkeitsleistungsfähigkeit gegenüber einer nassen Straßenoberfläche wird nur in einem schmalen Ausmaß verbessert. Falls die eingemischte Menge 150 Gew.-Teile übersteigt, wird die Viskosität der Kautschukzusammensetzung zu hoch, was die Verarbeitbarkeit wie auch die Abriebfestigkeit verschlechtert.
Ein Weg zur Herstellung des Aluminiumhydroxids der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: Aluminiumalkoxid wird zum Erhalt einer Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid hydrolysiert, wobei diese durch eine kontinuierlich betriebene Naßmahlvorrichtung oder dergleichen zum Erhalt einer Suspension durchgeführt wird. Die erhaltene Suspension wird alkalisch gemacht, dann wird sie der Hitzebehandlung bei etwa 100°C bis 140°C für etwa 10 Stunden bis 100 Stunden unterzogen und dann unter Verwendung eines Schnelltrockners oder dergleichen getrocknet. Bei diesem Verfahren zur Herstellung des Aluminiumhydroxids wird es bevorzugt, daß die Suspension, welche eine Hitzebehandlung durchlaufen hat, einer Trennung Feststoff-Flüssigkeit unterworfen wird, um den Feststoffgehalt (Aluminiumhydroxid) zu extrahieren, und dann wird der Feststoffgehalt zur Entfernung von Verunreinigungen gewaschen.
In der vorliegenden Erfindung können verschiedene Arten von Kautschuk, welche allgemein für einen Gummi der Reifenlauffläche verwendet werden, als Kautschukkomponente verwendet werden, z.B. Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk und Polybutadienkautschuk.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kautschukkomponente schließt bevorzugt wenigstens 20 Gew.-Teile von Styrol-Butadienkautschuk mit einem Einfrierbereich von nicht mehr als –27°C ein, konventionellerweise zum Ausgleich der sich widersprechenden Eigenschaften von verbesserter Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit und herabgesetztem Abrollwiderstand. Styrol-Butadienkautschuk mit einem relativ hohen Einfrierbereich (Tg) wurde verwendet. In diesem Fall ist jedoch eine Grenze für die Verbesserung des Abrollwiderstandes gegeben, und der Abrollwiderstand hat die Neigung zur Verschlechterung. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Einfrierbereich (Tg) des Styrol-Butadienkautschuks so eingestellt, daß er –27°C nicht übersteigt, um den Abrollwiderstand zu verbessern. Für die Zwecke der Beibehaltung einer guten Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit wird der Styrol- Butadienkautschuk bevorzugt so ausgewählt, daß er einen Einfrierbereich in dem Bereich zwischen –0°C und –50°C besitzt, und mehr bevorzugt werden wenigstens 50 Gew.-Teile hiervon in die Kautschukkomponente eingemischt.
Bei Verwendung einer solchen Kautschukkomponente wird das Aluminiumhydroxid bevorzugt mit 5-60 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, zugesetzt.
In diesem Fall werden wenigstens 20 Gew.-Teile von wenigstens einer Sorte eines Kautschuks, ausgewählt aus Naturkautschuk (NR), Polyisoprenkautschuk (IR), Polybutadienkautschuk mit niedrigem cis-Gehalt (Niedrig-cis-BR) und ein Polybutadienkautschuk mit hohem cis-Gehalt (Hoch-cis-BR) ebenfalls als eine weitere Kautschukkomponente eingegeben. Bevorzugt hat jede dieser Kautschukkomponenten einen Einfrierbereich (Tg) von nicht mehr als –27°C, und sie arbeiten zusammen mit dem oben beschriebenen Styrol-Butadienkautschuk zur Verbesserung der Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit, des Abrollwiderstandes und der Abriebfestigkeit, insgesamt in einer gut ausgeglichenen Weise.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt die Kautschukkomponente, welche für die Gummizusammensetzung der Reifenlauffläche verwendet wird, bevorzugt Styrol-Butadienkautschuk mit einem Styrolgehalt von 20-60 Gew.-% ein. Falls der Styrolgehalt geringer als 20 Gew.-% ist, wird die Griffigkeitsleistungsfähigkeit in den Bereichen von niedriger und hoher Temperatur nicht verbessert. Falls er 60 Gew.-% übersteigt, nimmt die Blocksteifigkeit zu, so daß der "Biß", falls der Gummi im Kontakt mit der Straßenoberfläche ist, schlecht wird, was es unmöglich macht, die gewünschte Griffigkeitskraft zu erreichen. Insbesondere ist ein Styrolgehalt von 30-45 Gew.-% bevorzugt. Ein solcher Styrol-Butadienkautschuk wird durch Emulsionspolymerisation, Lösungspolymerisation oder dergleichen synthetisiert.
Bei Verwendung einer solchen Kautschukkomponente wird das Aluminiumhydroxid bevorzugt mit 5-80 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, eingemischt.
Weiterhin schließen andere Kautschukkomponenten, welche für die Gummizusammensetzung der Reifenlauffläche verwendet werden können, ein: Naturkautschuk (NR), 1,4-Polybutadienkautschuk mit hohem cis-Gehalt, 1,4-Polybutadienkautschuk mit niedrigem cis-Gehalt, Styrol-Butadienkautschuk (SPR), der von dem oben beschriebenen verschieden ist, Polyisoprenkautschuk (IR), Butylkautschuk (IIR), halogenierter Butylkautschuk, Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR), Acrylnitril-Styrol-Butadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Ethylen-Propylencopolymerkautschuk, Styrol-Isoprencopolymerkautschuk, Styrol-Isopren-Butadiencopolymerkautschuk, Isopren-Butadiencopolymerkautschuk, Chlorsulfonpolyethylen, Acrylkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Silikonkautschuk und Urethankautschuk. Beliebige hiervon können alleine verwendet werden oder wenigstens zwei Sorten hiervon können in beliebigen willkürlichen Anteilen zusammengemischt werden. Insbesondere für die Zwecke der Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Abriebfestigkeit sind NR, BR, SBR, IR, Styrol-Isopren-Butadiencopolymerkautschuk und dergleichen bevorzugt.
Bevorzugt werden wenigstens 60 Gew.-Teile des Styrol-Butadienkautschuks mit einem Styrolgehalt innerhalb des oben beschriebenen Bereiches in die Kautschukkomponente zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung eingemischt. Falls die eingemischte Menge des Styrol-Butadienkautschuks geringer als 60 Gew.-Teile ist, kann die Griffigkeitsleistungsfähigkeit in den Bereichen von niedriger und hoher Temperatur nicht verbessert werden.
Der in die Kautschukzusammensetzung der Lauffläche der vorliegenden Erfindung einzumischende Ruß hat bevorzugt eine spezifische BET-Oberfläche, gemessen durch Stickstoffadsorption, von wenigstens 60 m²/g, bevorzugt von 70-220 m²/g und mehr bevorzugt von 70-200 m²/g. Die spezifische BET-Ober fläche von weniger als 60 m²/g ist nicht bevorzugt, da ein angemessener Wert der Abriebfestigkeit nicht erwartet werden kann. Hier wurde die spezifische BET-Oberfläche in Übereinstimmung mit der Methode ASTMD 4820-99 gemessen.
Falls der Ruß in eine Kautschukkomponente eingemischt werden soll, welche wenigstens 60 Gew.-Teile Styrol-Butadienkautschuk mit einem Styrolgehalt von 20-60 Gew.-% hat, beträgt die eingemischte Menge des Rußes 10-100 Gew.-Teile, bevorzugt 30-100 Gew.-Teile und mehr bevorzugt 40-100 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Falls das Gewicht des Rußes geringer als 10 Gew.-Teile ist, wird die Abriebfestigkeit verschlechtert. Falls sie 100 Gew.-Teile übersteigt, steigt die Viskosität des Kautschuks an, wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert wird.
In dem Fall, in welchem der Ruß in eine Kautschukkomponente eingemischt werden soll, welche wenigstens 20 Gew.-Teile von Styrol-Butadienkautschuk mit einem Einfrierbereich (Tg) von nicht mehr als –27°C hat, beträgt die eingemischte Menge des Rußes 5-60 Gew.-Teile, bevorzugt 10-60 Gew.-Teile und mehr bevorzugt 20-60 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Falls sie geringer als 5 Gew.-Teile ist, wird die Abriebfestigkeit schlecht. Falls sie 60 Gew.-Teile übersteigt, nimmt die Viskosität des Kautschuks zu, wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert wird.
Weiterhin können noch zum Zwecke der weiteren Verbesserung des Aluminiumhydroxids 2-20 Gew.-% von Silankupplungsmittel, bezogen auf die eingemischte Menge von Aluminiumhydroxid, zugesetzt werden. Die Silankupplungsmittel, welche hier verwendet werden können, schließen ein:
Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid,
Bis(2triethoxysilylethyl)tetrasulfid,
Bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid,
Bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfid,
3-Mercaptopropyltrimerthoxysilan,
3-Mercaptopropyltriethoxysilan,
2-Mercaptoethyltrimethoxysilan,
2-Mercaptoethyltriethoxysilan,
3-Nitropropyltrimethoxysilan,
3-Nitropropyltriethoxysilyn,
3-Chlorpropyltrimethoxysilan,
3-Chlorpropyltriethoxysilan,
2-Chlorethyltrimethoxysilan und
2-Chlorethyltriethoxysilan.
Unter diesen ist Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid für Ausgeglichenheit der Kosten und des durch Zugabe des Kupplungsmittels zu erwartenden Effektes bevorzugt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit anderen Füllstoffen, wie Siliziumdioxid, Ton oder dergleichen verwendet werden. Ebenfalls kann sie, falls erforderlich, mit verschiedenen Arten von Zusätzen einschließlich Verarbeitungsöl, Antioxidanzien, Stearinsäure, Zinkoxid und Wachs sowie selbstverständlich mit Vulkanisationsmitteln wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger oder dergleichen vermischt werden.
BEISPIELE
Beispiele A, B und Vergleichsbeispiele C, D und E
Das in jedem dieser Beispiele und der Vergleichsbeispiele verwendete Aluminiumhydroxid wurde wie folgt hergestellt. Charakteristische Werte hiervon sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel A (Aluminiumhydroxid A)
376 g Aluminiumhydroxid (gelöste Schüttdichte: 0,77 g/cm³, DOP-Ölabsorption: 70 cm³/100 g), erhalten durch Hydrolyse von Aluminiumalkoxid, wurde mit 5 dm³ Wasser vermischt, und es wurde eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 7 Gew.-% hergestellt. Die Suspension wurde durch eine kontinuierliche Kugelmühle passiert, um das Aluminiumhydroxid in der Suspension gleichförmig dispergiert zu halten. Die Suspension wurde nach der Dispersion in einen Becher aus rostfreiem Stahl eingegeben und auf einen pH von 10 unter Verwendung von 1N NaOH eingestellt. Mit einer Rückflußeinrichtung, die mit dem Becher aus rostfreiem Stahl verbunden war, wurde die Suspension innerhalb des Bechers aus rostfreiem Stahl erhitzt, auf 100°C für 60 Stunden belassen und allmählich abgekühlt. Die Suspension wurde dann in Feststoff und Flüssigkeit unter Verwendung eines Zentrifugalseparators getrennt. Nach Entfernen der überstehenden Flüssigkeit wurde der Feststoffgehalt in 5 dm³ zugesetztem Wasser dispergiert. Ein Zentrifugalseparator wurde erneut für die Trennung Feststoff-Flüssigkeit hiervon verwendet. Der so erhaltene Feststoff wurde in 5 dm³ von erneut zugesetztem Wasser dispergiert, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten, diese wurde durch eine kontinuierlich arbeitende Kugelmühle passiert und dann in einem Schnelltrockner (Handelsmarke: Flash Jet Dryer, hergestellt von Seishin Enterprise Co., Ltd.) getrocknet, wobei Aluminiumhydroxid A auf diese Weise erhalten wurde.
Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Aluminiumhydroxids A sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel B (Aluminiumhydroxid B)
376 g Aluminiumhydroxid (gelöste Schüttdichte: 0,77 g/dm³, DOP-Ölabsorption: 70 cm³/100 g), erhalten durch Hydrolyse von Aluminiumalkoxid, wurden mit 5 dm³ Wasser vermischt, und die Suspension mit einem Feststoffgehalt von 7 Gew.-% wurde hergestellt. 1N NaOH wurde zur Einstellung eines pH dieser Suspension auf 10 verwendet. Die Suspension wurde dann in einen Autoklaven eingegeben und auf 120°C für 24 Stunden gehalten. Die Suspension wurde allmählich abgekühlt und dann einer Trennung Feststoff-Flüssigkeit unter Verwendung eines Zentrifugalseparators unterworfen. Nach Entfernen der überstehenden Flüssigkeit wurde der Feststoffgehalt in 5 dm³ von zugesetztem Wasser dispergiert. Die Trennung Feststoff-Flüssigkeit wurde erneut unter Verwendung eines Zentrifugalsepa rators durchgeführt. Der erhaltene Feststoff wurde in 5 dm³ von neu zugesetztem Wasser dispergiert, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten, diese wurde durch eine kontinuierlich arbeitende Kugelmühle passiert und dann unter Verwendung eines Schnelltrockners (Markenname: Flash Jet Dryer, hergestellt von Seishin Enterprise Co., Ltd.) getrocknet. Auf diese Weise wurde Aluminiumhydroxid B erhalten.
Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Aluminiumhydroxids B sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel C (Aluminiumhydroxid C)
533 cm³ einer Natriumaluminatlösung (Natriumkonzentration: 125 g/dm³, ausgedrückt als Na₂O, Na₂O/Al₂O₃ Molverhältnis: 1,55) als eine basische Lösung und 880 cm wässrige Aluminiumsulfatlösung (Aluminiumkonzentration: 5,3 Gew.-% als Al₂O₃) als eine saure Lösung wurden in eine rostfreie Schüssel, versehen mit einem Prallblech, für etwa drei Minuten zur Neutralisation eingespritzt. Während des Einspritzens wurde die Lösung mit Eis gekühlt und unter Verwendung eines Homo-Mischers (Handelsmarke: T.K. Homo-Jetter M Typ, hergestellt von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) unter Bedingungen einer Scherrate von 11000 sec^–1 gerührt (die Scherrate wurde von der Umfangsgeschwindigkeit der Turbine des Homo-Mischers, x m/sec, und des Abstandes zwischen der Turbine und dem Stator y mm unter Verwendung einer Angabe von x/y x 10³ sec^–1 abgeleitet). Danach wurde das Rühren für 15 Minuten fortgeführt, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten. Die maximal erreichbare Temperatur zum Zeitpunkt der Neutralisation betrug 15°C.
Ein zentrifugaler Separator wurde für die Trennung Feststoff-Flüssigkeit der erhaltenen Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid verwendet, um den Feststoffgehalt zu extrahieren. Der erhaltene Feststoff wurde in 6 dm³ zugesetztem Wasser dispergiert, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten. Danach wurde die Trennung Feststoff-Flüssigkeit unter Verwendung eines zentrifugalen Separators sieben mal wiederholt, um das Aluminiumhydroxid zu waschen. Wasser wurde zu dem nach jedem Waschvorgang extrahierten Feststoff zugesetzt, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten, welche dann unter Verwendung eines Sprühtrockners (von Niro A/S, Markenname: Mobile Minor Type, Trocknungstemperatur: 250°C bei trockenem Einlaß und 100°C bei trockenem Auslaß, Zerstäubungsdruck: 0,12 MPa) getrocknet wurde. Auf diese Weise wurde Aluminiumhydroxid C erhalten, die physikalischen Eigenschaften hiervon sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel D (Aluminiumhydroxid D)
800 cm³ von Natriumaluminatlösung (Natriumkonzentration: 125 g/dm³ als Na₂O, Na₂O/Al₂O₃ Molverhältnis 1, 55) als eine basische Lösung und 898 cm³ wässrige Aluminiumsulfatlösung (Aluminiumkonzentration: 3,2 Gew.-% als Al₂O₃) als eine saure Lösung wurden in eine Schüssel aus rostfreiem Stahl von 2 dm³, ausgerüstet mit einem Prallblech, für drei Minuten zur Neutralisation injiziert. Während der Injektion wurden die Lösungen mit Eis gekühlt und unter Verwendung eines Homo-Mischers (Markenname: T.K. Homo-Jetter M Typ, hergestellt von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) unter Bedingungen einer Scherrate von 11000 sec^–1 gerührt. Danach wurde das Rühren für 15 Minuten fortgeführt, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten. Die maximal erreichbare Temperatur zum Zeitpunkt der Neutralisation war 15°C. Ein zentrifugaler Separatur wurde für die Trennung Feststoff-Flüssigkeit der erhaltenen Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zum Extrahieren des Feststoffes verwendet. Der erhaltene Feststoff wurde in 6 dm³ von zugesetztem Wasser dispergiert, so daß eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid erhalten wurde. Danach wurde die Trennung Feststoff-Flüssigkeit unter Verwendung eines zentrifugalen Separators sieben mal wiederholt, um das Aluminiumhydroxid zu waschen. Zu dem Feststoff, der nach einem solchen Waschvorgang extrahiert wurde, wurde Wasser zugesetzt, um eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid zu erhalten, diese wurde dann unter Anwendung einer Sprühtrocknung (von Niro A/S, Markenname: Mobile Minor Type, Trocknungstemperatur: 250°C am Trocknereinlaß und 100°C am Trocknerauslaß, Zerstäubungsdruck: 0,12 MPa) getrocknet. Auf diese Weise wurde Aluminiumhydroxid D erhalten. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Aluminiumhydroxids D sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel E (Aluminiumhydroxid E)
Kommerziell erhältliches Aluminiumhydroxid (hergestellt von Showa Denko K.K., Markenname: Higilite H-43) wurde ohne Veränderung verwendet.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, haben Aluminiumhydroxid C von Vergleichsbeispiel C und Aluminiumhydroxid von Vergleichsbeispiel D jeweils eine größere gelöste Schüttdichte und eine kleinere Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene im Vergleich zu denjenigen von Beispiel A und B. Aluminiumhydroxid E von Vergleichsbeispiel E hat eine spezifische BET-Oberfläche und eine DOP-Ölabsorption, die beide geringer sind als diejenigen von Beispiel A und B, und seine Kristallstruktur ist Gibbsit, wobei dies von Boehmit von Beispiel A und B verschieden ist.
Beispiele 1-11 und Vergleichsbeispiele 1-12
Kautschukzusammensetzungen für Reifenlauffläche und Reifen wurden wie folgt hergestellt.
Die in den Tabellen 2 und 3 gezeigten Bestandteile wurden wie hierin angegeben miteinander vermischt und unter Verwendung eines Banbury-Mischers zur Herstellung der jeweiligen Kautschukzusammensetzungen geknetet. Die Verarbeitbarkeit (Monney-Viskosität) hiervon wurde bestimmt. Danach wurde ein Extruder zum Extrudieren der jeweiligen Kautschukzusammensetzungen zu einer Laufflächenform verwendet, diese wurde in einer Form zur versuchsweisen Herstellung eines Reifens einer Größe von 185/65R14 vulkanisiert. Für jeden erhaltenen Reifen wurde die Abriebfestigkeit, der Abrollwiderstand und die Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit (ABS-Bremsung) bestimmt. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in den Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Einzelheiten der in Tabelle 2 gezeigten Inhaltsstoffe sind wie folgt:

X1): SBR: Styrol-Butadienkautschuk N9520 (von Nippon Zeon Corporation), Styrolgehalt: 35 Gew.-%, 37,5 PHR ölgestreckter Kautschuk, Einfrierbereich (Tg): –38°C.
X2): BR: Polybutadienkautschuk BR150B (von Ube Industries Ltd.).
X3): Ruß: Diablack I (N220, von Mitsubishi Chemical Corporation), spezifische BET-Oberfläche mittels Stickstoffadsorption: 115 m²/g.
X4): Siliziumdioxid: VN3 (von Degussa).
X5): Silankupplungsmittel TESPT: Si-69 (von Degussa).
X6): aromatisches Öl: Diana Process PS32 (von Idemitsu Kosan Co., Ltd.).
X7): Antioxidans: Ozonon 6C (von Seiko Chemical Co., Ltd.).
X8): Wachs: Sannoc Wax (von Ouchishinko Chemical Industrial Co., Ltd.).
X9): Stearinsäure: Kiro (von NOF Corp.).
X10): Zinkoxid: Zinc Oxide #2 (von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.).
X11): Schwefel: Schwefel (von Karuizawa Seirensho Co. Ltd.).
X12): Vulkanisationsbeschleuniger: Noceler CZ (von Ouchishinko Chemical Industrial Co., Ltd.).

Einzelheiten der in Tabelle 3 gezeigten Inhaltsstoffe sind wie folgt:

X1): SBR: Styrol-Butadienkautschuk SBR 1502 (von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Einfrierbereich (Tg): –48°C, Styrolgehalt: 23,5 Gew.-%.
X2): NR: Naturkautschuk RSS#1.
X3): SBR: Styrol-Butadienkautschuk N9550 (von Nippon Zeon Corporation), Einfrierbereich (Tg): –26°C, Styrolgehalt: 45 Gew.-%.
X4): Ruß: Sho Black N339 (von Showa Cabot K.K.), spezifische BET-Oberfläche mittels Stickstoffadsorption: 90 m²/g.
X5): Siliziumdioxid: VN3 (von Degussa).
X6): Silankupplungsmittel TESPT: Si-69 (von Degussa).
X7): aromatisches Öl: Diana Process PS32 (von Idenitsu Kosan Co., Ltd.).
X8): Antioxidans: Ozonon 6C (von Seiko Chemical Co., Ltd.).
X9): Wachs: Sannoc Wax (von Ouchishinko Chemical Industrial Co., Ltd.).
X10): Stearinsäure: Kiri (von NOF Corp.).
X11): Zinkoxid: Zinc Oxide #2 (von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.).
X12): Schwefel: Schwefel (von Karuizawa Seirensho Co. Ltd.).
X13): Vulkanisationsbeschleuniger: Noceler CZ (von Ouchishinko Chemical Industrial Co., Ltd.).

Die für die Beispiele 1-11 und die Vergleichsbeispiele 1-12 angewandten Bestimmungsmethoden sind wie folgt:
1. Mooney-Viskosität ML (1+4)
Die Mooney-Viskosität wurde unter Verwendung von MV-202 (von Shimadzu Corporation) in Übereinstimmung mit der Norm JIS K6300 gemessen. Die Messungen wurden als Indizes angegeben, wobei diejenigen von Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 2 und von Vergleichsbeispiel 9 in Tabelle 3 jeweils auf 100 gesetzt wurden. Die Messung wurde bei 130°C durchgeführt. Je größer der Index ist, um so schlechter werden die Faktoren der Verarbeitbarkeit, wie die Extrusion.
2. Abriebfestigkeit
Ein Test auf Abriebfestigkeit wurde unter Verwendung eines Abriebtesters Lambourn FR-702 (von Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) in Übereinstimmung mit der Norm JIS K6264 durchgeführt. Die Messung wurde bei 23°C für 5 Minuten mit einem Schlupfverhältnis von 30% und Anlegen einer Last von 40N zur Messung des Volumens des Abriebverlustes durchgeführt. Die Messungen wurden als Indizes angegeben, wobei diejenigen für Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 2 und Vergleichsbeispiel 9 in Tabelle 3 jeweils auf 100 gesetzt wurden. Je größer der Index ist, um so besser wird die Abriebfestigkeit.
3. Abrollwiderstand
Der Abrollwiderstand wurde unter Verwendung einer Abrollwiderstandsmeßeinrichtung vom Trommeltyp mit einem Durchmesser von 1707,6 mm (von Kobe Steel Ltd.) gemessen. Die Messungen wurden als Indizes angegeben, wobei diejenigen für Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 2 und für Vergleichsbeispiel 9 in Tabelle 3 jeweils auf 100 gesetzt wurden. Je größer der Index ist, um so niedriger wird der Abrollwiderstand. Die Meßbedingungen waren wie folgt: Innendruck: 200 kPa, Belastung: 3,4 kN, Felge: 5,5 JJ x 14, Geschwindigkeit: 80 km/h.
4. Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit (ABS-Bremsung)
Die Reifen wurden an eine Limousine der 1800 cm³-Klasse, die mit ABS (Antiblockierungsbremssystem) versehen war, angebracht, und der Beschleunigungsabbau wurde aus einem Bremsabstand aus 100 km/h auf einer mit Asphalt versehenen Straßenoberfläche berechnet. Die berechneten Ergebnisse wurden als Indizes angegeben, wobei diejenigen von Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 2 und von Vergleichsbeispiel 9 in Tabelle 3 jeweils auf 100 gesetzt wurden. Je größer der Index ist, um so stärker ist die Abbremsung und daher nimmt die Griffigkeitsleistungsfähigkeit zu. Die für den ABS-Bremstest benutzte Straßenoberfläche war eine mit Asphalt versehene Straßenoberfläche mit einer Rutschzahl von etwa 50 (Bedingung einer nassen Straßenoberfläche).
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung von Siliziumdioxid eine hohe Mooney-Viskosität zeigt, was bedeutet, daß die Verarbeitbarkeit schlecht ist. Vergleichsbeispiel 2, welches kein Aluminiumhydroxid hierin eingemischt enthält, ist beim ABS-Bremsen schlechter. Vergleichsbeispiel 4 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid C, dessen Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene klein ist und dessen gelöste Schüttdichte groß ist, Vergleichsbeispiel 5 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid D und Vergleichsbeispiel 6 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid E, dessen spezifische BET-Oberfläche klein ist und dessen Kristallstruktur vom Gibbsittyp ist, zeigen sämtlich beträchtlich schlechte Abriebfestigkeit.
Im Gegensatz zu diesen Vergleichsbeispielen sind die Beispiele 1-4 signifikant hinsichtlich des Abrollwiderstandes und der Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit (ABS-Bremsen) verbessert, ohne daß ihre Verarbeitbarkeit oder ihre Abriebfestigkeit geopfert wurden. Beispiel 5, welches weniger als 60 Gew.-Teile Styrol-Butadienkautschuk mit einem Styrolgehalt von 20-60 Gew.-% enthält, ist beim ABS-Bremsen etwas schlechter.
Aus Tabelle 3 ergibt sich, daß Vergleichsbeispiel 7 unter Verwendung von Siliziumdioxid eine hohe Mooney-Viskosität zeigt, was bedeutet, daß seine Verarbeitbarkeit schlecht ist. Vergleichsbeispiel 8, das kein Aluminiumhydroxid hierin eingemischt enthält, ist beim ABS-Bremsen unterlegen. Vergleichsbeispiel 12 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid C, dessen Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene klein ist und dessen gelöste Schüttdichte groß ist, Vergleichsbeispiel 10 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid D und Vergleichsbeispiel 11 unter Verwendung von Aluminiumhydroxid E, dessen spezifische BET-Oberfläche klein ist und dessen Kristallstruktur vom Gibbsittyp ist, zeigen sämtlich verschlechterte Abriebfestigkeit.
Im Gegensatz zu diesen Vergleichsbeispielen zeigen die Beispiele 6-9 stark verbesserten Abrollwiderstand und stark verbesserte Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit (ABS-Bremsen), ohne daß ihre Verarbeitbarkeit oder ihre Abriebfestigkeit verschlechtert worden sind. Beispiel 10, welches keinen Naturkautschuk (NR), Polyisoprenkautschuk (IR) oder Polybutadienkautschuk (BR) einschließt, und Beispiel 11 unter Verwendung von Styrol-Butadien (SBR), dessen Einfrierbereich (Tg) höher als –27°C ist, sind beide hinsichtlich des Abrollwiderstandes schwach schlechter.
Wie oben erläutert, besitzt Aluminiumhydroxid gemäß der vorliegenden Erfindung spezifische Eigenschaften. Eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche, welche ein solches Aluminiumhydroxid hierin eingemischt enthält, erlaubt eine Steigerung der Naß-Griffigkeitsleistungsfähigkeit und der Abriebfestigkeit, eine Erniedrigung des Abrollwiderstandes zur Verbesserung der Ausnutzung des Brennstoffes und ergibt verbesserte Verarbeitbarkeit. Ein Luftreifen unter Verwendung einer solchen Laufflächen-Gummizusammensetzung ist daher hinsichtlich dieser Merkmale überlegen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben und erläutert wurde, gilt selbstverständlich, daß dies nur zur Erläuterung und beispielhaft ist und nicht als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden sollte, welche nur durch die anhängenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Aluminiumhydroxid, gekennzeichnet durch eine gelöste Schüttdichte von wenigstens 0,10 g/cm³ und nicht mehr als 0,35 g/cm³, eine DOP-Ölabsorption von wenigstens 70 cm³/100 g und weniger als 250 cm³/100 g, eine spezifischen BET-Oberfläche von wenigstens 30 m²/g und nicht mehr als 350 m²/g und eine Kristallstruktur von Boehmittyp, die eine Kristallgröße der Boehmit-(020)-ebene von wenigstens 5 nm und nicht mehr als 20 nm hat.