JP2014234469A - Rubber composition and tire prepared using the same - Google Patents

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Takahiko Matsui
貴彦 松井
春樹 美濃島
Haruki Minojima
春樹 美濃島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition which provides a tire having improved reduced rolling resistance and wear resistance at high levels by combining a specific rubber component with a specific carbon black, and a tire prepared using the same.SOLUTION: According to a rubber composition of the present invention, a natural rubber to be used is one obtained by hydrolysis of phospholipid, for example, hydrolysis by enzyme treatment of lipase and/or phospholipase, and obtained by blending oxidized carbon black with the rubber composition. There is also provided a tire prepared using the rubber composition.

Description

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関するものであり、より詳しくは、加水分解処理した天然ゴムと酸化カーボンブラックとを配合して低発熱性及び耐摩耗性を改良したゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関するものである。   The present invention relates to a rubber composition and a tire using the same, and more specifically, a rubber composition having improved low heat buildup and wear resistance by blending a hydrolyzed natural rubber and oxidized carbon black. And a tire using the same.

近年、環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出の規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に関する要求が高まり、上記のような要求に対応することが求められている。このため、特定のゴム成分と特定のカーボンブラックとを組み合わせたゴム組成物及びタイヤで、耐摩耗性及び転がり抵抗の低減等による低発熱性を更に向上させるものが望まれている。   In recent years, there has been an increasing demand for lower fuel consumption of automobiles in response to the global movement of regulations on carbon dioxide emissions due to increasing interest in environmental issues, and there is a need to meet the above requirements. . For this reason, a rubber composition and a tire in which a specific rubber component and a specific carbon black are combined, and those that further improve the low heat build-up due to reduction in wear resistance and rolling resistance are desired.

またゴム組成物には通常、ゴム用カーボンブラックが配合される。カーボンブラックは、その物理化学的特性、即ち、カーボンブラックを構成する単位粒子径、単位質量当たりの表面積(比表面積)、粒子のつながり具合(ストラクチャー)、表面性状などにより配合ゴム組成物の性能に大きな影響を与える。このため、要求されるゴム性能、使用される環境等によって各種特性の異なるカーボンブラックが選択的に使用されている。特に、タイヤに用いられるゴム組成物では、高速度で回転して道路と接触することによる摩耗に対する耐性(耐摩耗性)に優れていると同時に、路面との接触で生じるゴム組成物の繰り返し変形によるヒステリシスロス特性を低下させる(低発熱性)ことが重要な要素である。しかしながら、耐摩耗性と低発熱性は互いに相反する特性である。この課題を解決するために種々の特性を有するカーボンブラックが提案されている。   The rubber composition usually contains carbon black for rubber. Carbon black improves the performance of the compounded rubber composition by its physicochemical characteristics, that is, the unit particle diameter, the surface area per unit mass (specific surface area), the degree of particle connection (structure), and the surface properties. It has a big impact. For this reason, carbon black having different characteristics is selectively used depending on required rubber performance, environment in which it is used, and the like. In particular, rubber compositions used for tires are excellent in wear resistance (wear resistance) due to contact with the road by rotating at a high speed, and at the same time, repeated deformation of the rubber composition caused by contact with the road surface. It is an important factor to reduce the hysteresis loss characteristic due to (low heat generation property). However, wear resistance and low heat build-up are mutually contradictory characteristics. In order to solve this problem, carbon black having various characteristics has been proposed.

また、天然ゴムはタイヤ、ゴムベルト、ゴムロール、プラダー、防舷材等の工業用品、さらにテニスボール、バスケットボール、サッカーボール、バレーボール等のスポーツ用品類等の多くの分野で頻用され、また最近では医療分野、バイオ分野にも頻用されてきている。またタイヤにおいてはトレッド、サイドウォール、プライコーティングゴム、ビードフィラー等のゴムタイヤを構成するあらゆるコンポーネンツの材料として使用されている。
近年、天然ゴムラテックスを化学処理、酵素処理して、天然ゴムに含まれるゴム成分以外のものを分解或いはそれを除去して、天然ゴムの特性向上(天然ゴムの発熱性低減など)をさせることが提案されている。
Natural rubber is also frequently used in many fields such as industrial equipment such as tires, rubber belts, rubber rolls, priders, and fenders, and sporting goods such as tennis balls, basketball, soccer balls, and volleyball. It is also frequently used in the bio field. Further, in tires, it is used as a material for all components constituting rubber tires such as treads, sidewalls, ply coating rubbers, and bead fillers.
In recent years, natural rubber latex has been chemically or enzymatically treated to decompose or remove components other than rubber components contained in natural rubber, thereby improving the properties of natural rubber (reducing exothermic properties of natural rubber, etc.). Has been proposed.

例えば、天然ゴム中の総窒素量を化学的に低減すること(特許文献1参照)や天然ゴム中のリンの量を減らすためにケン化&洗浄を繰り返すことが提案されている(特許文献2、特許文献3及び特許文献4参照)。   For example, it has been proposed to chemically reduce the total nitrogen amount in natural rubber (see Patent Document 1) and to repeat saponification and washing in order to reduce the amount of phosphorus in natural rubber (Patent Document 2). Patent Document 3 and Patent Document 4).

近年の更なる耐摩耗性と低発熱性の向上に応えるため、特性の低減されない天然ゴムと補強充填剤、特に特定のカーボンブラック等を組み合わせて、耐摩耗性と低発熱性を更に向上させることのできるゴム組成物及びタイヤが求められている。   To further improve wear resistance and low heat build-up in recent years, further improve wear resistance and low heat build-up by combining natural rubber and reinforcing filler, especially specific carbon black, whose characteristics are not reduced. There is a need for rubber compositions and tires that can be used.

特開平6−329838号公報JP-A-6-329838 特開2010−174169号公報JP 2010-174169 A 特開2010−138360号公報JP 2010-138360 A 特開2010−138359号公報JP 2010-138359 A

本発明は、特定のゴム成分と特定のカーボンブラックとを組み合わせることにより、転がり抵抗の低減と耐摩耗性を高レベルで向上させたタイヤを与えるゴム組成物、及びそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。   The present invention provides a rubber composition that gives a tire having a high level of reduction in rolling resistance and wear resistance by combining a specific rubber component and a specific carbon black, and a tire using the rubber composition. For the purpose.

本発明は、ゴム成分に天然ゴムを使用し、更に天然ゴム分子の末端に結合しているリン脂質を加水分解し、リン脂質が加水分解された部分の末端に生じる水酸基に、反応性のある酸化カーボンブラックと親和性及び結合性を持たせることにより、また天然ゴムの耐老化性等の品質を損なうことなく、天然ゴムに反応性を持たせて、酸化カーボンブラックと共に使用することにより、上記目的を達成したものである。
即ち、本発明のゴム組成物は、天然ゴム分子のリン脂質を加水分解した天然ゴムに酸化カーボンブラックを配合することを特徴とする。
The present invention uses natural rubber as a rubber component, further hydrolyzes the phospholipid bonded to the end of the natural rubber molecule, and is reactive with the hydroxyl group generated at the end of the hydrolyzed portion of the phospholipid. By giving affinity and binding properties to oxidized carbon black, and without damaging the quality of natural rubber such as aging resistance, the natural rubber is made reactive and used together with oxidized carbon black. The goal has been achieved.
That is, the rubber composition of the present invention is characterized by blending oxidized carbon black with natural rubber obtained by hydrolyzing phospholipids of natural rubber molecules.

リン脂質を加水分解した天然ゴムは、酸化カーボンブラックとの親和性、及び酸塩基反応及び水素結合等の結合性が期待される。また、天然ゴムの本来の特性を損なわせない観点からリン脂質の加水分解を酵素処理したものは、酸化カーボンブラックと親和性及び結合性を発揮しながら、天然ゴムの特性を損なわないので好ましい。
天然ゴムのリン脂質の加水分解処理は、天然ゴムの原料ラテックス中のリン脂質のエステル結合を解いてオレイン酸、パルミチン酸等の脂肪酸を分離する。ラテックス中のリン脂質のエステル分解処理は、化学的処理も可能であるが、リパーゼ及び/又はホスホリパーゼの酵素処理が好ましい。
Natural rubber obtained by hydrolyzing phospholipid is expected to have affinity with oxidized carbon black, and binding properties such as acid-base reaction and hydrogen bonding. From the viewpoint of not impairing the original properties of natural rubber, an enzyme-treated phospholipid is preferable because it exhibits affinity and binding properties with oxidized carbon black and does not impair the properties of natural rubber.
In the natural rubber phospholipid hydrolysis treatment, phospholipid ester bonds in the natural rubber raw latex are released to separate fatty acids such as oleic acid and palmitic acid. The ester decomposition treatment of the phospholipid in the latex can be a chemical treatment, but an enzyme treatment of lipase and / or phospholipase is preferable.

天然ゴムのリン脂質の加水分解にあっては、天然ゴム中のリン脂質が50%以上分解されていることが好ましく、70%以上がより好ましく、85%以上が更に好ましい。特定構造の含水ケイ酸が天然ゴムに対して十分な親和性及び結合性を示すからである。天然ゴムの未分解リン脂質は0.66wt%以下であることが好ましく、0.4wt%以下がより好ましく、0.3wt%以下が更に好ましい。
また天然ゴムの加水分解処理にあっては、使用する原料の天然ゴムラテックスは採取後1時間以内にpH7以上に調整したものを使用することが好ましい。
リン脂質の分解量(%)は、反応性の指標設定(リン脂質からエステル分解して生じる脂肪酸のラテックス溶液中での脂肪酸増加を指標とする。)により求める。
また、酵素処理は、至適pH及び至適温度で行うことが好ましく、本発明では、pH5以上から11以下で、温度70℃以下であることが好ましい。更に必要により、酵素処理に加えて、界面活性剤で処理することが好ましい。
In the hydrolysis of phospholipids in natural rubber, it is preferable that phospholipids in natural rubber are degraded by 50% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 85% or more. This is because the hydrous silicic acid having a specific structure exhibits sufficient affinity and binding to natural rubber. The undegraded phospholipid of the natural rubber is preferably 0.66 wt% or less, more preferably 0.4 wt% or less, and further preferably 0.3 wt% or less.
In the hydrolysis treatment of natural rubber, it is preferable to use a natural rubber latex that is adjusted to pH 7 or more within 1 hour after collection.
The degradation amount (%) of phospholipid is determined by setting an index of reactivity (indicating an increase in fatty acid in a latex solution of fatty acid generated by ester decomposition from phospholipid as an index).
In addition, the enzyme treatment is preferably performed at an optimum pH and an optimum temperature. In the present invention, the pH is preferably 5 or more and 11 or less, and is preferably 70 ° C. or less. If necessary, it is preferable to treat with a surfactant in addition to the enzyme treatment.

本発明に使用する酸化カーボンブラックは、オゾン、ジクロメート、又は酸化性酸による酸化等の従来技術を用いても酸化することができる。本発明にあっては特に、窒素の酸化剤によってカーボンブラックを処理したものが好ましい。
酸化カーボンブラックは、カーボンブラック上に、OH、CHO、CO等のヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基(キノン基)等を有している。窒素の酸化剤としては硝酸、亜硝酸等の酸、及び二酸化窒素、四酸化二窒素および窒素五酸化物等の窒素酸化物を含む。
The oxidized carbon black used in the present invention can be oxidized using conventional techniques such as oxidation with ozone, dichromate, or oxidizing acid. In the present invention, carbon black treated with an oxidizing agent of nitrogen is particularly preferable.
Oxidized carbon black has hydroxyl groups such as OH, CHO, and CO, aldehyde groups, and ketone groups (quinone groups) on carbon black. Nitrogen oxidizing agents include acids such as nitric acid and nitrous acid, and nitrogen oxides such as nitrogen dioxide, dinitrogen tetroxide and nitrogen pentoxide.

このような本発明のゴム組成物にあっては、ゴム成分全量に対して、天然ゴムを10質量%以上含むことが好ましく、また、ゴム成分100質量部に対して、酸化カーボンブラックを10〜250質量部の割合で含むことが好ましい。
更に、本発明はまたゴム組成物を用いてなるタイヤを提供するものである。
In such a rubber composition of the present invention, it is preferable to contain 10% by mass or more of natural rubber with respect to the total amount of the rubber component, and 10 to 10 parts by mass of oxidized carbon black with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferable to contain in the ratio of 250 mass parts.
Furthermore, this invention also provides the tire which uses a rubber composition.

本発明に係るゴム組成物によれば、天然ゴムのリン脂質中のエステル結合が加水分解され、末端に水酸基を生じ、特に、酵素処理によって選択的に加水分解されることで、天然ゴムの有する安定した特性が損なわれず、この水酸基が生じることにより、酸化カーボンブラックとの親和性が向上し、且つ酸塩基反応及び水素結合等の結合性を生じることとなり、その結果、本発明のゴム組成物を用いて得られたタイヤは、耐酸化老化性、及び耐摩耗性に優れると共に転がり抵抗が向上する。   According to the rubber composition according to the present invention, the ester bond in the phospholipid of natural rubber is hydrolyzed to generate a hydroxyl group at the end, and in particular, it is selectively hydrolyzed by enzymatic treatment, so that the natural rubber has The stable characteristics are not impaired, and the generation of this hydroxyl group improves the affinity with oxidized carbon black, and results in binding properties such as acid-base reaction and hydrogen bonding. As a result, the rubber composition of the present invention The tire obtained by using is excellent in oxidation aging resistance and abrasion resistance, and rolling resistance is improved.

ホスホリパーゼ処理によって分解される天然ゴムラテックス中のリン脂質の分解反応を示した図である。It is the figure which showed the decomposition reaction of the phospholipid in the natural rubber latex decomposed | disassembled by a phospholipase process. 図1に示す酵素量に対する、酵素分解によって生じるラテックス中の脂肪酸の増加量を示す反応性指標のグラフ図である。It is a graph of the reactivity parameter | index which shows the increase amount of the fatty acid in the latex produced by enzymatic decomposition with respect to the enzyme amount shown in FIG. 図1の酵素分解によって生じるラテックス中のエステル結合の減少及び脂肪酸の増加を示すFT−IRのチャート図である。FIG. 2 is a chart of FT-IR showing a decrease in ester bond and an increase in fatty acid in latex caused by the enzymatic degradation of FIG. 1.

本発明のゴム組成物は、天然ゴム分子のリン脂質を加水分解した天然ゴムと酸化カーボンブラックとを含むものである。   The rubber composition of the present invention contains natural rubber obtained by hydrolyzing phospholipids of natural rubber molecules and oxidized carbon black.

<天然ゴム>
本発明に用いる天然ゴムは、天然ゴムに結合するリン脂質を加水分解したものであり、その加水分解は、天然ゴムのラテックスを処理するものである。
図1に示すように、天然ゴム分子中にはリン脂質が含まれる。リン脂質はエステル分解によってオレイン酸、パルミチン酸等の遊離脂肪酸を生じる。
図2に示すように、加水分解では、分解によって生じる脂肪酸量をリン脂質分解の反応性の指標として設定する。
図3に示すように、酵素の分解によって生じるラテックス溶液中の脂肪酸量は、FT−IR測定装置(Varian社製)による1710[cm−1]付近での[−COOH]のピーク量を測定する。
<Natural rubber>
The natural rubber used in the present invention is obtained by hydrolyzing a phospholipid bonded to the natural rubber, and the hydrolysis is for treating a latex of the natural rubber.
As shown in FIG. 1, the natural rubber molecule contains phospholipid. Phospholipids produce free fatty acids such as oleic acid and palmitic acid by ester decomposition.
As shown in FIG. 2, in the hydrolysis, the amount of fatty acid generated by the decomposition is set as an index of phospholipid decomposition reactivity.
As shown in FIG. 3, the amount of fatty acid in the latex solution generated by enzyme degradation is determined by measuring the peak amount of [—COOH] in the vicinity of 1710 [cm −1 ] using an FT-IR measuring device (manufactured by Varian). .

反応性の指標設定は、予め使用する原料ラテックス溶液中の初期脂肪酸量を測定し、この値をリン脂質の分解率0%とし、ラテックス溶液に、天然ゴムの固形分としてのラテックス100質量に対して0.1、0.2、0.5、1.0、及び5.0質量部の割合でホスホリパーゼをそれぞれ添加する。図3に示すように、反応後のラテックス溶液中での脂肪酸のピークの変化量を測定して、図2に示すように、基準曲線の脂肪酸量の推移から最大脂肪酸量を求め、このときをリン脂質の分解率100%とする。最大値の推定は、基準曲線特性に基づいて、無限大の酵素添加量のときの値を推測する。
従って、原料の天然ゴム中のリン脂質の分解率(%)={(実測された脂肪酸量)−(初期脂肪酸量)}/{(指標設定した最大脂肪酸量)−(初期脂肪酸量)}×100である。尚、原料ラテクッス(100g)中の未分解リン脂質量(脂肪酸量を指標としたもの)(wt%)は、(最大脂肪酸量g)−(初期脂肪酸量g)であり、所定反応処理後のラテックス中の未分解リン脂質量(wt%)は、(最大脂肪酸量g)−(実測された脂肪酸量g)である。
ここで、指標設定における使用酵素は、2000LEN/g(ノボザイム社規格単位)のホスホリパーゼ(ノボザイム社製)を使用した。反応条件は、ラテックス固形分濃度が20wt%のラテックス溶液を使用し、pHを8として、室温(25℃)で、16時間反応させたものである。
The index of reactivity is set by measuring the amount of initial fatty acid in the raw latex solution used in advance, and setting this value as the phospholipid decomposition rate of 0%. The latex solution contains 100 mass of latex as the solid content of natural rubber. Phospholipase is added at a ratio of 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, and 5.0 parts by mass, respectively. As shown in FIG. 3, the amount of change in the fatty acid peak in the latex solution after the reaction was measured, and as shown in FIG. 2, the maximum amount of fatty acid was determined from the change in the amount of fatty acid in the reference curve. The decomposition rate of phospholipid is 100%. In the estimation of the maximum value, a value at an infinite enzyme addition amount is estimated based on the reference curve characteristic.
Therefore, the degradation rate (%) of phospholipid in the natural rubber as a raw material = {(measured fatty acid amount) − (initial fatty acid amount)} / {(maximum fatty acid amount set as an index) − (initial fatty acid amount)} × 100. The amount of undegraded phospholipid (based on the amount of fatty acid) (wt%) in the raw latex (100 g) is (maximum fatty acid amount g) − (initial fatty acid amount g), and after the predetermined reaction treatment The amount (wt%) of undegraded phospholipid in the latex is (maximum fatty acid amount g) − (measured fatty acid amount g).
Here, 2000 LEN / g (Novozyme standard unit) phospholipase (manufactured by Novozyme) was used as the enzyme used in the index setting. The reaction conditions were such that a latex solution having a latex solid content concentration of 20 wt% was used, the pH was set to 8, and the reaction was performed at room temperature (25 ° C.) for 16 hours.

原料となる天然ゴムラテックスは、天然のゴムの木から得られたフィールドラテックスを意味し、ラテックスは市販のアンモニア処理ラテックスでも新鮮なフィールドラテックスのいずれをも使用することができる。
本発明において、ラテックスは採取後1時間以内にpH7以上に調整されたものであることが好ましい。このようなラテックスの使用では、ラテックス溶液に添加酵素を均一に分散させることが容易である。
The natural rubber latex used as a raw material means a field latex obtained from a natural rubber tree, and either a commercially available ammonia-treated latex or a fresh field latex can be used as the latex.
In the present invention, the latex is preferably adjusted to pH 7 or more within 1 hour after collection. When such a latex is used, it is easy to uniformly disperse the added enzyme in the latex solution.

天然ゴムのリン脂質を分解する酵素は、上述のように測定指標として使用したリパーゼ及び/又はホスホリパーゼを挙げることができる。
リパーゼ及びホスホリパーゼとしては、特に限定されず、細菌由来のもの、糸状菌由来のもの、酵母由来のものいずれでも構わない。また、リパーゼ及びホスホリパーゼは、国際単位100(U/g)以上、好ましくは1000(U/g)以上、より好ましくは10000(U/g)以上、更に好ましくは100000(U/g)以上であることが良い。このようなリパーゼ及びホスホリパーゼとしては市販品のNS44151(ノボザイム社製の商品)、リパーゼM「アマノ」10(天野エンザイム株式会社製の商品)、リパーゼOF(名糖株式会社製の商品)、ホスホリパーゼA1(三共株式会社製の商品)等を挙げることができる。
尚、上述の指標酵素の使用にあっては、2000LEN/g(ノボザイム社規格単位)のホスホリパーゼ(ノボザイム社製)以上の高純度の酵素の使用が好ましい。
このような酵素処理に際してのリパーゼ及び/又はホスホリパーゼの添加量は、天然ゴムラテックス中の固形成分100質量部に対して0.01〜10質量部、特に0.1〜5質量部の範囲であることが好ましい。上記範囲の添加量であれば、天然ゴム中のリン脂質の50%以上の分解率が達成できる。
Examples of the enzyme that degrades phospholipids of natural rubber include lipase and / or phospholipase used as a measurement index as described above.
The lipase and phospholipase are not particularly limited, and any of those derived from bacteria, those derived from filamentous fungi, and those derived from yeast may be used. Moreover, lipase and phospholipase are international unit 100 (U / g) or more, preferably 1000 (U / g) or more, more preferably 10,000 (U / g) or more, and further preferably 100,000 (U / g) or more. That is good. Examples of such lipases and phospholipases include commercially available NS44151 (a product manufactured by Novozyme), lipase M “Amano” 10 (a product manufactured by Amano Enzyme Co., Ltd.), lipase OF (a product manufactured by Meika Inc.), phospholipase A1. (Product of Sankyo Co., Ltd.).
In addition, in the use of the above-described indicator enzyme, it is preferable to use an enzyme having a purity of 2000 LEN / g (Novozyme standard unit) or higher phospholipase (manufactured by Novozyme) or higher.
The amount of lipase and / or phospholipase added during such enzyme treatment is in the range of 0.01 to 10 parts by weight, particularly 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid component in the natural rubber latex. It is preferable. When the addition amount is in the above range, a decomposition rate of 50% or more of the phospholipid in the natural rubber can be achieved.

本発明に使用する天然ゴムは、リパーゼ及び/又はホスホリパーゼに加えて更にプロテアーゼによる酵素処理をしても良い。
上記プロテアーゼもリパーゼ及びホスホリパーゼと同様に、特に限定されず、細菌由来のもの、糸状菌由来のもの、酵母由来のものいずれでも構わない。また、プロテアーゼの力価は、好ましくは100(U/g)以上であり、好ましくは1000(U/g)以上、より好ましくは10000(U/g)以上、更に好ましくは100000(U/g)以上であることが良い。このようなプロテアーゼとしては市販品のアルカラーゼ2.5L−タイプDX(ノボザイムズ社製)、プロレザーFG−F(天野エンザイム株式会社製)等を挙げることができる。
尚、本発明においては、上述の酵素の他、ペプチターゼ、セルラーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、アミラーゼ等を組み合わせて用いることができる。
The natural rubber used in the present invention may be further subjected to an enzyme treatment with a protease in addition to lipase and / or phospholipase.
Like the lipase and phospholipase, the protease is not particularly limited, and may be any of bacteria, filamentous fungi, or yeast. Further, the titer of the protease is preferably 100 (U / g) or more, preferably 1000 (U / g) or more, more preferably 10,000 (U / g) or more, and further preferably 100,000 (U / g). That is good. Examples of such proteases include commercially available Alcalase 2.5L-type DX (manufactured by Novozymes), pro leather FG-F (manufactured by Amano Enzymes) and the like.
In the present invention, in addition to the above-mentioned enzymes, peptidase, cellulase, pectinase, esterase, amylase and the like can be used in combination.

また、このような酵素を添加するにあたり、他の添加剤、例えばpH調整剤としてリン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸ナトリウム等の燐酸塩や酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の酢酸塩、さらに硫酸、酢酸、塩酸、硝酸、クエン酸、コハク酸等の酸類またはその塩、あるいはアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を使用することができる。
本発明において、上記酵素処理は、至適pHで行うことが好ましいが、ラテックス中での分散性をも考量すると、pH5〜11が好ましく、特に好ましくは、pH7〜10の範囲が好ましい。
In addition, when such an enzyme is added, other additives such as phosphates such as potassium phosphate, potassium phosphate and sodium phosphate, and acetates such as potassium acetate and sodium acetate as pH adjusters. Furthermore, acids such as sulfuric acid, acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, citric acid and succinic acid or salts thereof, or ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like can be used.
In the present invention, the enzyme treatment is preferably performed at an optimum pH, but considering the dispersibility in latex, pH 5 to 11 is preferable, and pH 7 to 10 is particularly preferable.

本発明において、上記酵素処理は、温度70℃以下でなされること、好ましくは温度60℃以下でなされること、更に好ましくは50℃以下でなされる。
上記酵素処理温度が70℃を超えると、天然ゴムラテックスの安定性が低下し、酵素処理中にラテックスが凝固する。凝固後は酵素による分解効果が低下する。このため、加工性に優れている天然ゴムの製造が困難になる。
上記酵素処理温度が70℃を超えると、天然ゴムラテックスの安定性が低下し、酵素処理中にラテックスが凝固する。凝固後は酵素による分解効果が低下する。このため、加工性に優れている天然ゴムの製造が困難になる。
In the present invention, the enzyme treatment is performed at a temperature of 70 ° C. or less, preferably at a temperature of 60 ° C. or less, more preferably at 50 ° C. or less.
When the enzyme treatment temperature exceeds 70 ° C., the stability of the natural rubber latex decreases, and the latex coagulates during the enzyme treatment. After coagulation, the degradation effect by the enzyme decreases. For this reason, it becomes difficult to produce natural rubber having excellent processability.
When the enzyme treatment temperature exceeds 70 ° C., the stability of the natural rubber latex decreases, and the latex coagulates during the enzyme treatment. After coagulation, the degradation effect by the enzyme decreases. For this reason, it becomes difficult to produce natural rubber having excellent processability.

本発明において、上記酵素処理時間は、12時間以上、より好ましくは16時間以上48時間以下である。このような反応時間であれば、ラテックス中のリン脂質は十分に分解される。リン脂質の分解は、50%以上、より好ましくは、70%以上、更に好ましくは、80%以上である。このため、上記好ましい処理時間であれば、十分に反応を達成することができる。   In the present invention, the enzyme treatment time is 12 hours or longer, more preferably 16 hours or longer and 48 hours or shorter. With such a reaction time, the phospholipid in the latex is sufficiently decomposed. Phospholipid degradation is 50% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more. For this reason, if it is the said preferable processing time, reaction can fully be achieved.

本発明に使用する天然ゴムは上記酵素処理と共に、界面活性剤を併用して処理することが良い。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が使用でき、特に、非イオン界面活性剤、陰イオン性界面活性剤等を使用することが好ましい。
非イオン界面活性剤としては、例えばポリオキシアルキレンエーテル系、ポリオキシアルキレンエステル系、多価アルコール脂肪酸エステル系、糖脂肪酸エステル系、及びアルキルポリグリコシド系などが好適である。
陰イオン界面活性剤には、例えばカルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、及びリン酸エステル系などが好適である。
カルボン酸系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、多価カルボン酸塩、ロジン酸塩、ダイマー酸塩、ポリマー酸塩、トール油脂肪酸塩等が挙げられる。スルホン酸系界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ジフェニルエーテルスルホン酸塩等が挙げられる。硫酸エステル系界面活性剤としては、例えばアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、トリスチレン化フェノール硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェノール硫酸エステル塩等が挙げられる。リン酸エステル系界面活性剤としてはアルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンリン酸エステル塩等が挙げられる。
The natural rubber used in the present invention is preferably treated together with the enzyme treatment and a surfactant. As the surfactant, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like can be used. In particular, nonionic surfactants and anionic surfactants can be used. It is preferable to use an agent or the like.
As the nonionic surfactant, for example, polyoxyalkylene ether, polyoxyalkylene ester, polyhydric alcohol fatty acid ester, sugar fatty acid ester, and alkyl polyglycoside are suitable.
As the anionic surfactant, for example, carboxylic acid type, sulfonic acid type, sulfuric acid ester type, and phosphoric acid ester type are suitable.
Examples of the carboxylic acid surfactant include fatty acid salts, polyvalent carboxylates, rosinates, dimer salts, polymer acid salts, tall oil fatty acid salts, and the like. Examples of the sulfonic acid surfactant include alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, and diphenyl ether sulfonate. Examples of sulfate surfactants include alkyl sulfates, polyoxyalkylene alkyl sulfates, polyoxyalkylene alkyl phenyl ether sulfates, tristyrenated phenol sulfates, polyoxyalkylene distyrenated phenol sulfates. Etc. Examples of phosphate ester surfactants include alkyl phosphate ester salts and polyoxyalkylene phosphate ester salts.

上記の如く酵素処理された天然ゴムラテックスは、非ゴム成分を完全に分離することなく、凝固する。非ゴム成分を分離した場合には、耐老化性が劣る。上記処理ラテックスを凝固して得られたゴム成分は洗浄後、真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー等の通常の乾燥機を用いて乾燥することにより、本発明に用いる天然ゴムを得ることができる。   The natural rubber latex treated with the enzyme as described above coagulates without completely separating non-rubber components. When the non-rubber component is separated, the aging resistance is poor. The rubber component obtained by coagulating the treated latex is washed and then dried using a normal dryer such as a vacuum dryer, air dryer, drum dryer or the like, whereby the natural rubber used in the present invention can be obtained. .

<酸化カーボンブラック>
本発明に使用する酸化カーボンブラックは、オゾン、ジクロメート、又は酸化性酸による酸化等の従来技術を用いても酸化することができる。
酸化カーボンブラックは、カーボンブラック上に、OH、CHO、CO等のヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基(キノン基)等を有している。これらの官能基量は、好ましくはカーボンブラック100g当たり、0.5〜7wt%の範囲、特に好ましくは、1.2〜5wt%の範囲である。酸化カーボンブラックの官能基量が上記範囲内にあれば、ゴム成分との親和性及び結合性を十分に持たせることができる。
本発明にあっては特に、窒素の酸化剤によってカーボンブラックを処理したものが好ましい。窒素の酸化剤としては硝酸、亜硝酸等の酸、及び二酸化窒素、四酸化二窒素および窒素五酸化物等の窒素酸化物を含む。
これらの製造方法は、米国特許第3,914,148;4,075,140;及び4,075,157号公報に開示される。例えば、カーボンブラックを濃度0.05〜1質量%の硝酸水に2:1〜1:2の割合で分散させ、温度100℃程度でペレットミルによりペレット化して、温度200〜300℃程度で乾燥して製造すること等が示されている。
<Oxidized carbon black>
The oxidized carbon black used in the present invention can be oxidized using conventional techniques such as oxidation with ozone, dichromate, or oxidizing acid.
Oxidized carbon black has hydroxyl groups such as OH, CHO, and CO, aldehyde groups, and ketone groups (quinone groups) on carbon black. The amount of these functional groups is preferably in the range of 0.5 to 7 wt%, particularly preferably in the range of 1.2 to 5 wt% per 100 g of carbon black. If the functional group amount of the oxidized carbon black is within the above range, the affinity and binding property with the rubber component can be sufficiently provided.
In the present invention, carbon black treated with an oxidizing agent of nitrogen is particularly preferable. Nitrogen oxidizing agents include acids such as nitric acid and nitrous acid, and nitrogen oxides such as nitrogen dioxide, dinitrogen tetroxide and nitrogen pentoxide.
These manufacturing methods are disclosed in US Pat. Nos. 3,914,148; 4,075,140; and 4,075,157. For example, carbon black is dispersed in nitric acid solution having a concentration of 0.05 to 1% by mass in a ratio of 2: 1 to 1: 2, pelletized by a pellet mill at a temperature of about 100 ° C., and dried at a temperature of about 200 to 300 ° C. It is shown that it is manufactured.

酸化カーボンブラックに使用するカーボンブラックとしては、一般に入手可能で、商業生産されている如何なるカーボンブラックをも挙げることができる。
特に、カーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量(DBP)が95〜220mL/100g、圧縮DBP吸収量(24M4DBP)が90〜200mL/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gであるものが好ましい。
なお、ジブチルフタレート吸収量(DBP)及び圧縮DBP吸収量(24M4DBP)は、ASTM D2414−88(JIS K6217−4:2001)に記載の方法により測定され、カーボンブラック100g当たりに吸収されるジブチルフタレート(DBP)の体積mLで表示される。また、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)は、JIS K6217−3:2001に記載の方法により測定され、カーボンブラック単位質量当たりの比表面積m/gで表示される。
Examples of the carbon black used for the oxidized carbon black include any carbon black that is generally available and is commercially produced.
In particular, carbon black has a dibutyl phthalate absorption (DBP) of 95 to 220 mL / 100 g, a compressed DBP absorption (24M4DBP) of 90 to 200 mL / 100 g, and a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70 to 200 m2 / g. Are preferred.
The dibutyl phthalate absorption amount (DBP) and the compressed DBP absorption amount (24M4DBP) are measured by the method described in ASTM D2414-88 (JIS K6217-4: 2001) and are absorbed per 100 g of carbon black. DBP) in mL. The cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is measured by the method described in JIS K6217-3: 2001, and is expressed as a specific surface area m 2 / g per unit mass of carbon black.

例えば、有用なカーボンブラックの中には、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びランプブラックがある。より具体的に、カーボンブラックの例としては、超耐摩耗性ファーネス(SAF)ブラック、高耐摩耗性ファーネス(HAF)ブラック、高速押出性ファーネス(FEF)ブラック、微粒子ファーネス(FF)ブラック、準超耐摩耗性ファーネス(ISAF)ブラック、半補強性ファーネス(SRF)ブラック、中級作業性チャンネルブラック、ハード作業性チャンネルブラック及び導電性チャンネルブラックが挙げられる。利用可能な他のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックが挙げられる。使用される代表的なカーボンブラックとしては、N110, N121, N220, N231, N242, N293, N299, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N472, N539, N472, N539, N550, N660, N683, N754, 及びN765が挙げられる。   For example, useful carbon blacks include furnace black, channel black, and lamp black. More specifically, examples of carbon black include super abrasion furnace (SAF) black, high abrasion furnace (HAF) black, high speed extrusion furnace (FEF) black, fine particle furnace (FF) black, quasi super Abrasion resistant furnace (ISAF) black, semi-reinforcing furnace (SRF) black, intermediate workability channel black, hard workability channel black and conductive channel black. Other carbon blacks that can be used include acetylene black. Typical carbon blacks used are N110, N121, N220, N231, N242, N293, N299, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N472, N539, N472, N539 , N550, N660, N683, N754, and N765.

<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分全量に対して、上記の天然ゴムを10質量%以上、特に、30質量%以上含むことが好ましい。上記天然ゴムを含むことによって、酸化カーボンブラックとの効果が十分に高まる。
ゴム成分としては、上記天然ゴム以外に、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、合成イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴムなどを含めることができる。
<Rubber composition>
The rubber composition of the present invention preferably contains 10% by mass or more, particularly 30% by mass or more of the above natural rubber with respect to the total amount of the rubber component. By including the natural rubber, the effect of oxidized carbon black is sufficiently enhanced.
As the rubber component, polybutadiene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, synthetic isoprene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, chloroprene rubber, and the like can be included in addition to the natural rubber.

また、ゴム成分100質量部に対して、酸化カーボンブラックを、10〜250質量部の割合で含むことが好ましい。
このような範囲で酸化カーボンブラックを含むゴム組成物にあっては、耐摩耗性と低転がり抵抗などの所望の物性を有する。更に、酸化カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、20〜150質量部であることが好ましく、30〜120質量部であることがより好ましい。
本発明のゴム組成物には、ゴム成分及び酸化カーボンブラック以外に、その他成分、例えば、酸化カーボンブラック以外のカーボンブラック、無機充填材、加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。また、上記ゴム組成物は、ゴム成分と、酸化カーボンブラックと、適宜選択した各種配合剤とを配合して、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー、インテンシブミキサー等を用いて混練り後、熱入れ、押出等することにより調製することができる。
Moreover, it is preferable to contain oxidized carbon black in the ratio of 10-250 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components.
In such a range, the rubber composition containing oxidized carbon black has desired physical properties such as wear resistance and low rolling resistance. Furthermore, the content of oxidized carbon black is preferably 20 to 150 parts by mass, and more preferably 30 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
In addition to the rubber component and oxidized carbon black, the rubber composition of the present invention includes other components such as carbon black other than oxidized carbon black, inorganic fillers, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, zinc oxide, stearic acid, A compounding agent usually used in the rubber industry such as an anti-aging agent can be appropriately selected and blended within a range not impairing the object of the present invention. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used. The rubber composition is prepared by blending a rubber component, oxidized carbon black, and various appropriately selected compounding agents, kneading using a Banbury mixer, roll, internal mixer, intensive mixer, etc. It can be prepared by extrusion or the like.

<タイヤ>
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに適用したことを特徴とする。ここで、本発明のタイヤにおいては、本発明のゴム組成物をトレッドに用いることが特に好ましく、上記ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、耐摩耗性に優れると共に、転がり抵抗が低く低燃費性にも優れる。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。本発明のゴム組成物をトレッドに用いる場合は、例えばトレッド用部材に押出し加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られる。
<Tire>
The tire of the present invention is characterized in that the rubber composition is applied to any of tire members. Here, in the tire of the present invention, it is particularly preferable to use the rubber composition of the present invention for a tread. The tire using the rubber composition for a tread has excellent wear resistance and low rolling resistance and low fuel consumption. Excellent in properties. In addition, as gas with which the tire of the present invention is filled, normal or air with a changed oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen is exemplified. When the rubber composition of the present invention is used for a tread, for example, it is extruded on a tread member, and is pasted and molded by a usual method on a tire molding machine to form a raw tire. The green tire is heated and pressed in a vulcanizer to obtain a tire.

以下に本発明を、実施例に基づいて説明するが、本発明の構成は、以下の実施例に限定されるものではない。
<加水分解した天然ゴムの製造例>
(製造例a)
(1)天然ゴムラテックスの酵素処理工程
クローン種GT−1、NH0.4wt%で処理した天然ゴムラテックス(採取後、1時間以内のもの)に、水を加えて固形分濃度15wt%に調整したラテックス溶液1000gに、ホスホリパーゼ(2000LEN/gノボザイム社製)を、それぞれに、ラテックス固形分100質量部に対して、5.0質量部の割合で添加して撹拌し、分散させた後、16時間静置した。尚、ラテックス溶液はpH8に調整され、室温(25℃)で反応させた。
(2)凝固・乾燥工程
次に得られたラテックスにギ酸を加えてpHを4.7に調整し凝固させた。この固形物をクレーパー5回、シュレッダーを通してクラム化した後、熱風乾燥機で110℃、210分間、乾燥することで天然ゴムを得た。
リン脂質の分解率は87%、天然ゴムの未分解リン脂質量は0.12%であった。
The present invention will be described below based on examples, but the configuration of the present invention is not limited to the following examples.
<Production example of hydrolyzed natural rubber>
(Production example a)
(1) Enzymatic treatment process of natural rubber latex Water added to natural rubber latex (within 1 hour after collection) treated with clone species GT-1 and NH 3 0.4 wt% to a solid content concentration of 15 wt% To the prepared latex solution 1000 g, phospholipase (2000 LEN / g Novozyme) was added to each 100 parts by mass of latex solids in a proportion of 5.0 parts by mass, stirred, and dispersed. It was allowed to stand for 16 hours. The latex solution was adjusted to pH 8 and reacted at room temperature (25 ° C.).
(2) Coagulation / Drying Step Next, formic acid was added to the obtained latex to adjust the pH to 4.7 and coagulate. This solid was crushed 5 times with a scraper through a shredder, and then dried with a hot air dryer at 110 ° C. for 210 minutes to obtain natural rubber.
The degradation rate of phospholipids was 87%, and the amount of undegraded phospholipids of natural rubber was 0.12%.

〔用いたカーボンブラックA〜C〕
(カーボンブラックA)
カーボンブラックA(コントロール)は、ASTMコードN330を用いた。
(カーボンブラックB)
カーボンブラックAを室温、2時間、オゾン雰囲気中で酸化処理したものである。
(カーボンブラックC)
カーボンブラックAを室温、3時間、オゾン雰囲気中で酸化処理したものである。
[Carbon blacks A to C used]
(Carbon black A)
Carbon black A (control) used ASTM code N330.
(Carbon black B)
Carbon black A is oxidized in an ozone atmosphere at room temperature for 2 hours.
(Carbon black C)
Carbon black A is oxidized in an ozone atmosphere at room temperature for 3 hours.

各カーボンブラックの性能を下記表1に示す。
尚、官能基量(>C=O、−OH)の測定は、以下の方法による。
〔>C=O 官能基濃度の測定方法〕
1)オキシム化カーボンブラックの調製
約1.5gのカーボンブラックを入れた2本の三角フラスコを用意し、一方のフラスコにはピリジン20mlに塩酸ヒドロキシルアミン1gを溶かしたものを、他方のフラスコにはピリジン20mlを添加する。三角フラスコの上部に球付冷却管を取付け、冷却管には塩化カルシウム管および脱酸素装置を接続する。装置全体を窒素ガスを流しながら置換し、窒素雰囲気とする。
フラスコを100℃に保ったオイルバスに入れ、この温度で16時間反応させる。反応終了後、反応物を冷却しながら3規定の塩酸50mlを加え、過剰のヒドロキシルアミンを中和する。内容物を吸引ろ過してオキシム化カーボンブラックを分離し、約300mlの蒸留水で洗浄する。これをNo.5Bろ紙上に移し、さらに300mlの蒸留水で洗浄する。
洗浄後のオキシム化カーボンブラックを105℃に保った乾燥器中に入れ、恒量となるまで乾燥してオキシム化カーボンブラックを調製する(同様の操作をブランクでも行う。
2)窒素量の定量
〈定量用サンプルの調製〉
オキシム化カーボンブラックとコントロールカーボンブラックの約0.2gを精秤し、セミ・ミクロケルダール分解ビンに入れる。それぞれに硫酸カルシウム2.5g、酸化第2水銀0.02gを入れ、最後に濃硫酸4mlを加える。
分解ビンをセミ・ミクロケルダール分解装置に取付け、排ガス吸引アスピレーターに水道水を流して加熱する。炎の強さは初めは弱くして分解ビンの内容物が沸騰しない程度とし、分解ビンの白煙の発生が少なくなったら除々に強くしていき、沸騰する程度まで火を強める。分解ビンの内容物が完全に透明になったてからさらに1時間強熱する。火を止めて室温まで放冷後分解装置からビンをはずし、約10mlの蒸留水を少量づつ加える。その後、内容物をセミ・ミクロケルダール窒素蒸留装置のサンプルフラスコに入れる。
〈窒素量の定量〉
サンプルフラスコを蒸留装置に取付け、蒸留装置の球付冷却管の出口に2%ホウ酸溶液5mlを入れたビーカーを接続する。蒸留装置のアルカリ注入口から、水酸化ナトリウム・チオ硫酸ナトリウム(50%・5%)溶液25mlを注入し、注入口と蒸気口を閉じて9分間蒸留を行う。
アンモニアが溶解した2%ホウ酸液を1/100規定の塩酸により滴定する。窒素量既知の硫酸アンモニウム溶液を用い、上述の操作を行って検量線を作成し、サンプルの滴定量と検量線から窒素のミリ当量を求め、カーボンブラック1g当りの>C=O官能基のミリ当量(meq/g)は、次式で算出される。
The performance of each carbon black is shown in Table 1 below.
In addition, the measurement of the amount of functional groups (> C = O, -OH) is based on the following method.
[> Method for measuring C = O functional group concentration]
1) Preparation of oximed carbon black
Two Erlenmeyer flasks containing about 1.5 g of carbon black are prepared. One flask is prepared by dissolving 1 g of hydroxylamine hydrochloride in 20 ml of pyridine, and 20 ml of pyridine is added to the other flask. A condenser tube with a sphere is attached to the top of the Erlenmeyer flask, and a calcium chloride tube and a deoxygenator are connected to the condenser tube. The entire apparatus is replaced while flowing nitrogen gas to create a nitrogen atmosphere.
The flask is placed in an oil bath maintained at 100 ° C. and reacted at this temperature for 16 hours. After completion of the reaction, 50 ml of 3N hydrochloric acid is added while cooling the reaction product to neutralize excess hydroxylamine. The contents are suction filtered to separate the oximed carbon black and washed with about 300 ml of distilled water. This is No. Transfer onto 5B filter paper and wash with 300 ml distilled water.
The washed oximed carbon black is placed in a drier kept at 105 ° C. and dried to a constant weight to prepare oximed carbon black (the same operation is performed with a blank).
2) Determination of nitrogen content <Preparation of sample for determination>
About 0.2 g of oximed carbon black and control carbon black are weighed accurately and placed in a semi-micro Kjeldahl decomposition bottle. Add 2.5 g of calcium sulfate and 0.02 g of mercuric oxide to each, and finally add 4 ml of concentrated sulfuric acid.
A decomposition bottle is attached to a semi-micro Kjeldahl decomposition device, and tap water is poured into an exhaust gas suction aspirator and heated. The strength of the flame is initially weakened so that the contents of the decomposition bottle do not boil. When the generation of white smoke in the decomposition bottle decreases, the intensity is gradually increased, and the fire is increased to the point of boiling. Ignition is continued for an additional hour after the contents of the decomposition bottle are completely clear. Turn off the fire, let it cool to room temperature, remove the bottle from the cracker, and add about 10 ml of distilled water in small portions. The contents are then placed in a sample flask of a semi-micro Kjeldahl nitrogen distillation apparatus.
<Quantification of nitrogen content>
A sample flask is attached to a distillation apparatus, and a beaker containing 5 ml of 2% boric acid solution is connected to the outlet of a condenser tube with a bulb of the distillation apparatus. 25 ml of a sodium hydroxide / sodium thiosulfate (50% / 5%) solution is injected from the alkali inlet of the distillation apparatus, and the inlet and the steam port are closed, and distillation is performed for 9 minutes.
A 2% boric acid solution in which ammonia is dissolved is titrated with 1/100 N hydrochloric acid. Using an ammonium sulfate solution with a known amount of nitrogen, the above procedure was performed to create a calibration curve, and the milliequivalent of nitrogen was determined from the titration amount of the sample and the calibration curve. The milliequivalent of> C = O functional group per gram of carbon black (Meq / g) is calculated by the following equation.

Figure 2014234469
Figure 2014234469

〔−OH官能基濃度の測定方法〕
1)アセチル化カーボンブラックの調製
約2gのカーボンブラックを入れた三角フラスコにピリジン20mlと無水酢酸10mlを入れ、球付冷却管の上部に塩化カルシウム管を接続し、この管に脱酸素装置をつなぐ。装置を窒素ガスを流しながら置換し、窒素雰囲気とする。
フラスコを120℃に保ったオイルバスに入れ、この温度で15時間反応させる。反応終了後、反応物を冷却しながら100mlの蒸留水を加えて過剰の無水酢酸を分解させ、次に吸引ろ過によりアセチル化カーボンブラックを分離し、約300mlの蒸留水で洗浄する。
洗浄後のアセチル化カーボンブラックを105℃に保った乾燥器中に入れ、恒量となるまで乾燥してアセチル化カーボンブラックを調製する。
2)酢酸の定量
アセチル化カーボンブラック約1gを精秤してビーカーに入れ、これに加温蒸留水20mlに水酸化バリウム2gを加えた溶液を添加する。容器を100℃の水浴中に入れ、5時間加水分解を行う。内容物を放冷し、メンブランフィルターを用いて吸引ろ過する。ビーカーおよびフィルターを少量の蒸留水で洗浄し、ろ液と洗浄液を合わせた液を塩酸で活性化した陽イオン交換樹脂のアンバーライトIR120(オルガノ株式会社製)のカラムに流下させて酢酸を遊離させ、酢酸酸性が認められなくなるでカラムを洗浄する。
この流出液をメチルレッドとブロモクレゾールグリーンの混合指示薬を用いて1/500規定の水酸化ナトリウム溶液を滴定する。
この滴定に先立ち、1/500規定の酢酸標準液を用いて予め検量線を作成しておき、前記の滴定値からこの検量線を用いて酢酸量を求める。
カーボンブラック1g当りの−OH官能基のミリ当量(meq/g)は次式で算出される。
[Measurement method of -OH functional group concentration]
1) Preparation of acetylated carbon black 20 ml of pyridine and 10 ml of acetic anhydride are placed in an Erlenmeyer flask containing about 2 g of carbon black, and a calcium chloride tube is connected to the upper part of a condenser tube with a bulb, and a deoxygenator is connected to this tube. . The apparatus is replaced with flowing nitrogen gas to create a nitrogen atmosphere.
The flask is placed in an oil bath maintained at 120 ° C. and reacted at this temperature for 15 hours. After completion of the reaction, while cooling the reaction product, 100 ml of distilled water is added to decompose excess acetic anhydride, and then acetylated carbon black is separated by suction filtration and washed with about 300 ml of distilled water.
The washed acetylated carbon black is placed in a drier maintained at 105 ° C. and dried to a constant weight to prepare acetylated carbon black.
2) Determination of acetic acid
About 1 g of acetylated carbon black is precisely weighed and placed in a beaker, and a solution obtained by adding 2 g of barium hydroxide to 20 ml of warm distilled water is added thereto. The vessel is placed in a 100 ° C. water bath and hydrolyzed for 5 hours. The contents are allowed to cool and filtered with suction using a membrane filter. The beaker and filter are washed with a small amount of distilled water, and the combined filtrate and washing solution are allowed to flow down to a column of cation exchange resin Amberlite IR120 (manufactured by Organo Corporation) activated with hydrochloric acid to release acetic acid. Wash the column without acetic acidity.
This effluent is titrated with 1/500 N sodium hydroxide solution using a mixed indicator of methyl red and bromocresol green.
Prior to this titration, a calibration curve is prepared in advance using a 1/500 standard acetic acid standard solution, and the amount of acetic acid is determined from the titration value using this calibration curve.
The milliequivalent (meq / g) of —OH functional group per gram of carbon black is calculated by the following formula.

Figure 2014234469
Figure 2014234469

Figure 2014234469
Figure 2014234469

(実施例1〜4及び比較例1〜6)
実施例1〜4において、リン脂質酵素分解した天然ゴムの製造例aの酵素添加量1.0質量部のものを使用し、上記表1のカーボンブラックA、B及びCを使用してバンバリーミキサーにより、下記表2に示すゴム組成物の配合処方で10種のゴム組成物を調製した。尚、比較例1〜6では、通常天然ゴム(製造例aの酵素添加量0のもの、リン脂質の分解率は0%、天然ゴムの未分解リン脂質量は0.91wt%)を使用してゴム組成物を調整した。
(Examples 1-4 and Comparative Examples 1-6)
In Examples 1 to 4, the phospholipid enzyme-decomposed natural rubber production example a having 1.0 parts by mass of the enzyme added was used, and the carbon blacks A, B and C in Table 1 were used to make a Banbury mixer. Thus, 10 rubber compositions were prepared according to the formulation of the rubber composition shown in Table 2 below. In Comparative Examples 1 to 6, natural rubber (usually the amount of enzyme added in Production Example a is 0, the degradation rate of phospholipid is 0%, the amount of undegraded phospholipid of natural rubber is 0.91 wt%) is used. The rubber composition was adjusted.

Figure 2014234469
Figure 2014234469

次に、これら10種のゴム組成物をトレッドに用いたタイヤサイズ11R22.5のトラック用タイヤ10種類を作製し、転がり抵抗及び耐摩耗性を評価した。これらの結果を表3に示す。
なお、タイヤの耐摩耗性及び転がり抵抗は、以下に示す方法に従って評価した。
(1)耐摩耗性の評価方法
供試タイヤを車輌に装着し、4万km走行した時点での溝の残量を測定し、比較例1のタイヤの残量値の逆数を100として指数表示した。この値が大きいほど、耐摩耗性に優れる。
耐摩耗指数=(供試タイヤの溝残量)×100)/(比較例1のタイヤの溝残量)
(2)転がり抵抗の評価方法
ドラム上でフリー回転させた際の走行抵抗を測定した。これにより得た転がり抵抗値により、次式に従って転がり抵抗指数を求めた。数値が大きいほど、転がり抵抗は良好である。
転がり抵抗指数=(供試タイヤの転がり抵抗値×100)/(比較例1のタイヤの転がり抵抗値)
Next, 10 types of tires for trucks of tire size 11R22.5 using these 10 types of rubber compositions as treads were produced, and rolling resistance and wear resistance were evaluated. These results are shown in Table 3.
The tire wear resistance and rolling resistance were evaluated according to the following methods.
(1) Wear resistance evaluation method The test tire is mounted on a vehicle, the remaining amount of the groove is measured when the vehicle runs 40,000 km, and the index is displayed with the reciprocal of the remaining amount of the tire of Comparative Example 1 being 100. did. The larger this value, the better the wear resistance.
Wear resistance index = (remaining groove of the test tire) × 100) / (remaining groove of the tire of Comparative Example 1)
(2) Evaluation method of rolling resistance The running resistance when the drum was rotated freely on the drum was measured. Based on the rolling resistance value thus obtained, a rolling resistance index was determined according to the following formula. The higher the value, the better the rolling resistance.
Rolling resistance index = (Rolling resistance value of test tire × 100) / (Rolling resistance value of tire of Comparative Example 1)

Figure 2014234469
Figure 2014234469

上記表3の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例1〜4は、本発明の範囲外となる比較例1〜6に較べて、耐摩耗性及び転がり抵抗の低減等の特性に優れることが判った。   As is clear from the results of Table 3 above, Examples 1 to 4 that are within the scope of the present invention have characteristics such as wear resistance and reduced rolling resistance, as compared with Comparative Examples 1 to 6 that are outside the scope of the present invention. It was found to be excellent.

本発明に係るゴム組成物及びタイヤは、反応性を示し、且つその酸化老化特性を向上させた天然ゴムと反応性のある酸化カーボンブラックとの組み合わせにより、耐摩耗性及び転がり抵抗の低減等の特性に優れるものであり、産業上の利用可能性が高いものである。   The rubber composition and tire according to the present invention have a combination of a natural rubber that exhibits reactivity and improved oxidative aging characteristics and a reactive oxidized carbon black, such as reduced wear resistance and rolling resistance. It has excellent characteristics and has high industrial applicability.

Claims (7)

天然ゴム分子のリン脂質を加水分解した天然ゴムと酸化カーボンブラックとを含むことを特徴とするゴム組成物。   A rubber composition comprising a natural rubber obtained by hydrolyzing a phospholipid of a natural rubber molecule and oxidized carbon black. 酸化カーボンブラックは、ゴム成分100質量部に対して15〜250質量部の範囲で含む請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, wherein the oxidized carbon black is contained in a range of 15 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. 天然ゴム中のリン脂質の50%以上が分解されている請求項1又は2に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1 or 2, wherein 50% or more of the phospholipid in the natural rubber is decomposed. 天然ゴム中の未分解リン脂質量が0.66重量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物。
(未分解リン脂質量とは、被測定天然ゴムを過剰の酵素で処理して分解して生成する脂肪酸量の天然ゴムに対する重量%)
The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of undegraded phospholipid in the natural rubber is 0.66% by weight or less.
(The amount of undegraded phospholipid is the weight percentage of the amount of fatty acid produced by treating natural rubber to be measured with an excess enzyme and decomposing it)
リン脂質の加水分解が酵素処理である請求項1〜4の何れかの項に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrolysis of the phospholipid is an enzyme treatment. ゴム成分全量に対して、天然ゴムを10質量%以上含む請求項1〜5の何れかの項に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 5, comprising 10% by mass or more of natural rubber based on the total amount of the rubber component. 請求項1〜6の何れかの項に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。   A tire using the rubber composition according to any one of claims 1 to 6.
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