JP2015030815A - Tire rubber composition and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires and a pneumatic tire using the rubber composition.
ゴム組成物に充填剤としてセルロース繊維等のミクロフィブリル化植物繊維を配合することにより、ゴム組成物の物理的特性を向上できることが従来から知られている。しかしながら、ミクロフィブリル化植物繊維はゴム成分との相溶性が悪いため、ゴム組成物に配合しても、充分な向上効果が得られない場合がある。 It has been conventionally known that physical properties of a rubber composition can be improved by blending a microfibrillated plant fiber such as cellulose fiber as a filler with the rubber composition. However, since the microfibrillated plant fiber has poor compatibility with the rubber component, there may be a case where a sufficient improvement effect cannot be obtained even if it is blended with the rubber composition.
特許文献1では、セルロース繊維の表面を化学的に処理して疎水基を導入することにより、ゴム成分との相溶性を向上させる手法が提案されている。また、近年では、アミノ基を有するシランカップリング剤でパルプを化学処理することにより、ゴム成分との相溶性を向上させる手法が提案されている。しかしこれらの手法はいずれも化学反応プロセスを必要とすることから、より簡便な手法が求められている。 Patent Document 1 proposes a technique for improving the compatibility with a rubber component by chemically treating the surface of cellulose fibers to introduce a hydrophobic group. In recent years, a method has been proposed in which the pulp is chemically treated with a silane coupling agent having an amino group to improve the compatibility with the rubber component. However, since these methods all require a chemical reaction process, a simpler method is required.
本発明は、前記課題を解決し、石油資源の使用を極力抑えながら、ミクロフィブリル化植物繊維とゴム成分との相溶性を向上させ、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性をバランス良く改善できるタイヤ用ゴム組成物、その製造方法、及び該ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems and improves the compatibility between the microfibrillated plant fiber and the rubber component while suppressing the use of petroleum resources as much as possible, and can improve the fracture characteristics, handling stability and fuel efficiency in a balanced manner. An object is to provide a rubber composition for a tire, a method for producing the same, and a pneumatic tire produced using the rubber composition.
本発明は、ゴム成分、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を含むタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires comprising a rubber component, microfibrillated plant fibers, and a dried product of microalgae.
前記ゴム成分が、天然ゴム、改質天然ゴム、合成ゴム及び変性合成ゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 The rubber component preferably contains at least one selected from the group consisting of natural rubber, modified natural rubber, synthetic rubber and modified synthetic rubber.
前記ミクロフィブリル化植物繊維がセルロースミクロフィブリルであることが好ましい。 It is preferable that the microfibrillated plant fiber is cellulose microfibril.
前記ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径が10μm以下であることが好ましい。 The average fiber diameter of the microfibrillated plant fiber is preferably 10 μm or less.
前記ミクロフィブリル化植物繊維の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して1〜100質量部であることが好ましい。 It is preferable that the content of the microfibrillated plant fiber is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
前記微細藻類が、Euglenophyceae網に属する微細藻類であることが好ましい。 The microalgae is preferably a microalga belonging to the Euglenophycea net.
前記微細藻類が、ユーグレナ属に属する微細藻類であることが好ましい。 The microalgae is preferably a microalga belonging to the genus Euglena.
前記微細藻類が、好気性条件で培養した後、嫌気性条件で培養されたものであることが好ましい。 The microalgae are preferably cultured under anaerobic conditions after being cultured under aerobic conditions.
前記ミクロフィブリル化植物繊維及び前記微細藻類の乾燥物を混合する工程(I)と、該工程(I)で得られた混合物と前記ゴム成分を更に混合する工程(II)とを含む上記タイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。 For the tire, comprising the step (I) of mixing the microfibrillated plant fiber and the dried product of the microalgae and the step (II) of further mixing the mixture obtained in the step (I) and the rubber component. The present invention relates to a method for producing a rubber composition.
上記タイヤ用ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a pneumatic tire produced using the tire rubber composition.
本発明によれば、ゴム成分、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を含むタイヤ用ゴム組成物であり、微細藻類の乾燥物を添加することでミクロフィブリル化植物繊維とゴム成分との相溶性を向上させることができるため、良好な低燃費性を維持しながら、剛性と破断伸びとを両立できる。これにより、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性をバランス良く改善された空気入りタイヤを提供できる。また、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物は石油を原料としない材料であることから、石油資源の使用量を低減して、環境に配慮することができる。 According to the present invention, a rubber composition for a tire containing a rubber component, a microfibrillated plant fiber and a dried product of microalgae, and the microfibrillated plant fiber and the rubber component are added by adding the dried product of microalgae. Since compatibility can be improved, both rigidity and elongation at break can be achieved while maintaining good fuel efficiency. Thereby, it is possible to provide a pneumatic tire that is improved in a well-balanced manner in terms of fracture characteristics, steering stability, and fuel efficiency. In addition, since the dried microfibrillated plant fibers and microalgae are materials that do not use petroleum as a raw material, the amount of petroleum resources used can be reduced and the environment can be considered.
本発明のゴム組成物は、ゴム成分、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を含む。微細藻類の乾燥物を添加することで、ゴム成分とミクロフィブリル化植物繊維との界面での接着性が改善され、該界面でのエネルギーロスが低下する。また、ミクロフィブリル化植物繊維同士が絡み合った接点が微細藻類の乾燥物によって補強され、破断強度が向上する。これらの作用により、エネルギーロスの増大を抑制しながら、剛性及び破断伸びを両立できる。従って、上記ゴム組成物をタイヤに用いることで、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性がバランス良く改善された空気入りタイヤを提供できる。 The rubber composition of the present invention includes a rubber component, microfibrillated plant fibers, and a dried product of microalgae. By adding a dried product of microalgae, adhesion at the interface between the rubber component and the microfibrillated plant fiber is improved, and energy loss at the interface is reduced. In addition, the contact point where the microfibrillated plant fibers are entangled with each other is reinforced by the dried microalgae, and the breaking strength is improved. With these actions, both rigidity and elongation at break can be achieved while suppressing an increase in energy loss. Therefore, by using the rubber composition in a tire, it is possible to provide a pneumatic tire in which fracture characteristics, steering stability and fuel efficiency are improved in a well-balanced manner.
また、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物は、いずれも石油を原料としない材料(石油外資源)であるため、石油資源の使用量を低減することができる。 Moreover, since the microfibrillated plant fiber and the dried product of microalgae are both materials that do not use petroleum as a raw material (non-petroleum resources), the amount of petroleum resources used can be reduced.
本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム成分、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を混合する方法であれば特に限定されないが、例えば、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を混合する工程(I)と、該工程(I)で得られた混合物にゴム成分を添加して更に混合する工程(II)とを含む製造方法が好適である。 The method for producing the rubber composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a method of mixing a rubber component, a microfibrillated plant fiber and a dried product of microalgae. For example, a dried product of microfibrillated plant fiber and microalgae is used. A production method comprising the step (I) of mixing the step (I) and the step (II) of adding a rubber component to the mixture obtained in the step (I) and further mixing is preferable.
(工程(I))
工程(I)では、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を混合する。このように、予めミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を混合することで、後述する工程(II)でゴム成分と工程(I)で得られた混合物とを混合した際、ゴム成分中にミクロフィブリル化植物繊維を充分に分散できる。ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を容易に混合できるという点から、工程(I)では、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を水等の溶媒中で混合することが好ましい。
(Process (I))
In step (I), the microfibrillated plant fiber and the dried microalgae are mixed. Thus, when the rubber component and the mixture obtained in the step (I) are mixed in the step (II) described later by mixing the microfibrillated plant fiber and the dried product of microalgae in advance, In addition, the microfibrillated plant fiber can be sufficiently dispersed. In the step (I), it is preferable to mix the microfibrillated plant fiber and the dried product of microalgae in a solvent such as water because the dried product of the microfibrillated plant fiber and the dried microalgae can be easily mixed.
工程(I)で使用するミクロフィブリル化植物繊維としては、良好な補強性が得られるという点から、セルロースミクロフィブリルが好ましい。セルロースミクロフィブリルとしては、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物、布、再生パルプ、古紙、バクテリアセルロース、ホヤセルロース等の天然物に由来するものが挙げられる。 As the microfibrillated plant fiber used in the step (I), cellulose microfibril is preferable from the viewpoint that good reinforcing properties can be obtained. Examples of cellulose microfibrils include those derived from natural products such as wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, crop residue, cloth, recycled pulp, waste paper, bacterial cellulose, and squirt cellulose.
ミクロフィブリル化植物繊維の製造方法としては特に限定されないが、例えば、上記セルロースミクロフィブリルの原料を水酸化ナトリウム等の薬品で化学処理した後、リファイナー、二軸混錬機(二軸押出機)、二軸混錬押出機、高圧ホモジナイザー、媒体撹拌ミル、石臼、グラインダー、振動ミル、サンドグラインダー等により機械的に磨砕ないし叩解する方法が挙げられる。この方法では、化学処理によって原料からリグニンが分離されるため、リグニンを実質的に含有しないミクロフィブリル化植物繊維が得られる。 Although it does not specifically limit as a manufacturing method of a microfibrillated plant fiber, For example, after chemically processing the raw material of the said cellulose microfibril with chemicals, such as sodium hydroxide, a refiner, a twin screw kneader (double screw extruder), Examples of the method include mechanical grinding or beating using a twin-screw kneading extruder, a high-pressure homogenizer, a medium stirring mill, a stone mill, a grinder, a vibration mill, a sand grinder, and the like. In this method, since lignin is separated from the raw material by chemical treatment, microfibrillated plant fibers substantially free of lignin are obtained.
ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径は、ゴム補強効果と破断伸びのバランスが良好であるという観点から、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である。ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径の下限は特に限定されないが、工程(I)で水等の溶媒を用いた場合に、濾水性の悪化による作業性の悪化を抑制できる観点から、4nm以上であることが好ましい。 The average fiber diameter of the microfibrillated plant fiber is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, still more preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.5 μm, from the viewpoint of a good balance between the rubber reinforcing effect and the elongation at break. It is as follows. The lower limit of the average fiber diameter of the microfibrillated plant fiber is not particularly limited, but when a solvent such as water is used in step (I), it is 4 nm or more from the viewpoint of suppressing deterioration of workability due to deterioration of drainage. Preferably there is.
ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維長は、好ましくは5mm以下、より好ましくは1mm以下であり、また、好ましくは1μm以上、より好ましくは50μm以上である。平均繊維長が下限未満の場合や上限を超える場合は、前述の平均繊維径と同様の傾向がある。 The average fiber length of the microfibrillated plant fiber is preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and preferably 1 μm or more, more preferably 50 μm or more. When the average fiber length is less than the lower limit or exceeds the upper limit, there is a tendency similar to the average fiber diameter described above.
ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、走査型電子顕微鏡写真の画像解析、透過型顕微鏡写真の画像解析、X線散乱データの解析、細孔電気抵抗法(コールター原理法)等によって測定できる。 The average fiber diameter and average fiber length of microfibrillated plant fibers are image analysis of scanning electron micrographs, image analysis of transmission micrographs, analysis of X-ray scattering data, pore electrical resistance method (Coulter principle method), etc. Can be measured by.
工程(I)では、ミクロフィブリル化植物繊維の水分散液を使用することが好ましい。これにより、ミクロフィブリル化植物繊維と微細藻類の乾燥物とを短時間で均一に混合できる。ミクロフィブリル化植物繊維の水分散液中、ミクロフィブリル化植物繊維の含有量(固形分)は、好ましくは2〜40質量%、より好ましくは5〜30質量%である。 In step (I), an aqueous dispersion of microfibrillated plant fibers is preferably used. Thereby, the microfibrillated plant fiber and the dried product of microalga can be mixed uniformly in a short time. The content (solid content) of microfibrillated plant fibers in the aqueous dispersion of microfibrillated plant fibers is preferably 2 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.
工程(I)で使用する微細藻類の乾燥物において、微細藻類としては、体内の栄養分の一部を炭化水素(脂肪族系炭化水素)に変換する性質を有する藻類であれば特に限定されず、二酸化炭素を資化できる藻類が好ましい。 In the dried microalgae used in step (I), the microalgae is not particularly limited as long as it is algae having a property of converting a part of nutrients in the body into hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons), Algae that can assimilate carbon dioxide are preferred.
脂肪族系炭化水素としては、微細藻類が産生する脂肪族系炭化水素であれば特に限定されず、例えば、n−ヘプタデセン等の炭素数が15〜50の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素;n−エイコサジエン等の炭素数が15〜50の飽和又は不飽和の脂肪酸;ラウリン酸メチル、ミリスチン酸ミリスチル、パルミチン酸メチル等の炭素数が15〜50の飽和又は不飽和の脂肪酸エステル等が挙げられる。なかでも、炭素数が15〜50(好ましくは炭素数が15〜40)の飽和又は不飽和の脂肪酸エステル(特に、(高級)脂肪酸と(高級)脂肪族アルコールとのエステル)が好ましい。 The aliphatic hydrocarbon is not particularly limited as long as it is an aliphatic hydrocarbon produced by microalgae, for example, a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon having 15 to 50 carbon atoms such as n-heptadecene; Saturated or unsaturated fatty acid having 15 to 50 carbon atoms such as n-eicosadiene; saturated or unsaturated fatty acid ester having 15 to 50 carbon atoms such as methyl laurate, myristyl myristate and methyl palmitate . Of these, saturated or unsaturated fatty acid esters having 15 to 50 carbon atoms (preferably 15 to 40 carbon atoms) (particularly esters of (higher) fatty acids and (higher) aliphatic alcohols) are preferred.
微細藻類の具体例としては、Euglenophyceae網に属する微細藻類、クロレラ(Chlorella)属に属する微細藻類、イカダモ(Scenedesmus)属に属する微細藻類、デスモデスムス(Desmodesmus)属に属する微細藻類、スピルリナ(Spirulina)属に属する微細藻類、アルスロスピラ(オルソスピラ)(Arthrospira)属に属する微細藻類、ボツリオコッカス(Botryococcus)属に属する微細藻類(特に、ボツリオコッカス・ブラウニー(Botryococcus braunii))、シュードコリシスチス(Pseudochoricystis)属に属する微細藻類(特にシュードコリシスチスエリプソイディア(Pseudochoricystis ellipsoidea))等が挙げられる。これらの微細藻類は、ワックス(脂肪族系炭化水素)を生合成できることが知られている。なかでも、ワックスの生産性の観点からEuglenophyceae網に属する微細藻類が好ましい。 Specific examples of the microalgae include the microalgae belonging to the Euglenophyceae net, the microalgae belonging to the genus Chlorella, the microalgae belonging to the genus Scededesmus, the microalgae belonging to the genus Desmodesmus, and the genus Spirulina (Spirulina) A microalga belonging to the genus Arthrospira, a microalga belonging to the genus Botryococcus (especially Botryococcus braunii), Pseudocystis (Pseudistiosch) Microalgae belonging to the genus (especially Pseudochoricitis) ellipsiside))) and the like. These microalgae are known to be able to biosynthesize waxes (aliphatic hydrocarbons). Of these, microalgae belonging to the Euglenophycea net are preferred from the viewpoint of wax productivity.
Euglenophyceae網に属する微細藻類としては、例えば、ユーグレナ(Euglena)属、アスタシア属、カウキネア属、トックリヒゲムシ属、ペラネマ属、ウチワヒゲムシ属、レボキンクリス属、ストロンボモナス属に属する微細藻類等が挙げられる。なかでも、ユーグレナ属に属する微細藻類が好ましい。
これは、ユーグレナ属に属する微細藻類は、培養が容易な上、好気性条件下で培養すると、炭水化物としてパラミロンを細胞内に蓄積し、その後、嫌気性条件下で培養することにより、蓄積されたパラミロンが分解されてワックス((高級)脂肪酸と(高級)脂肪族アルコールとのエステル)が生成することが知られており(特開昭59−118090号公報)、更に、本発明者らが該ワックスを細胞内に含有する微細藻類を乾燥し、タイヤ用ゴム組成物に配合することにより、本発明の効果が好適に得られ、タイヤ用ゴム組成物に耐オゾン性の向上を目的として配合されるワックスとして、更には充填剤としても当該乾燥物を好適に使用可能である(すなわち、当該乾燥物が充填剤とワックスの効果を併せ持つ配合剤である)ことを見出したからである。
Examples of the microalgae belonging to the Euglenophyceae net include the microalgae belonging to the genus Euglena, Astasia, Kaukinea, Tokurigemushi, Peranema, Puchiwagemushi, Levokincris, and Strombomonas. Of these, microalgae belonging to the genus Euglena are preferred.
This is because microalgae belonging to the genus Euglena are easy to culture, and when cultured under aerobic conditions, paramylon is accumulated in the cells as carbohydrates and then accumulated under anaerobic conditions. It is known that paramylon is decomposed to produce a wax (ester of (higher) fatty acid and (higher) aliphatic alcohol) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-118090). The effect of the present invention is suitably obtained by drying microalgae containing the wax in the cells and blending it into the tire rubber composition, and blended in the tire rubber composition for the purpose of improving ozone resistance. The dried product can be suitably used as a wax and further as a filler (that is, the dried product is a compounding agent having both filler and wax effects). It is from.
また、ユーグレナ属に属する微細藻類は、培養条件によっては、乾燥菌体質量の50質量%にも達する極めて高い生産効率でワックス((高級)脂肪酸と(高級)脂肪族アルコールとのエステル)を生産することが知られており(特開昭59−118090号公報)、生産効率の点でも、他の天然由来ワックス類と比較して優れている。 In addition, microalgae belonging to the genus Euglena produce wax (ester of (higher) fatty acid and (higher) aliphatic alcohol) with extremely high production efficiency that reaches 50% by weight of the dry cell mass depending on the culture conditions. (Japanese Patent Laid-Open No. 59-118090) is superior to other naturally-derived waxes in terms of production efficiency.
ユーグレナ属に属する微細藻類は、動物学ではミドリムシ目、植物学ではEuglenophyceae網、ミドリムシ目に属する鞭毛虫の一群であり、池や沼等の天然水系に自然に生息している採取、培養が容易なものである。代表的なものとして、ユーグレナ・グラシリス・Z株、ユーグレナ・グラシリス・バシラリス変株、ユーグレナ・ビリディス、アスタシア・ロンガ等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、また公知の方法で処理した各種変異株も使用することができる。 The microalgae belonging to the genus Euglena are a group of flagellates belonging to the order of Euglena in zoology, Euglenophyceae net in the botany, and Euglena, and can be easily collected and cultured in natural water systems such as ponds and swamps. It is a thing. Representative examples include Euglena Gracilis Z strain, Euglena Gracilis Basilis variant, Euglena Viridis, Astasia Longa, etc., but are not limited thereto, and were treated by a known method. Various mutant strains can also be used.
ユーグレナ属に属する微細藻類は、天然のものを採取してもよく、また培養したものでもよい。 The microalgae belonging to the genus Euglena may be collected from natural sources or cultured.
また、上記のようにユーグレナ属に属する微細藻類は、天然に存在し、培養容易な上、高効率でワックスを生産し、ユーグレナ属に属する微細藻類の乾燥物をそのまま充填剤とワックスの効果を併せ持つ配合剤として利用することができ、枯渇の心配も無く、環境にも優しいタイヤ製造が可能となる。 In addition, as described above, microalgae belonging to the genus Euglena are naturally present, are easy to culture and produce wax with high efficiency, and the dried algae belonging to the genus Euglena have the effect of filler and wax as they are. It can be used as a compounding agent, and there is no worry of exhaustion, making it possible to manufacture environmentally friendly tires.
微細藻類の培養には、各種微生物を培養する公知の方法が適用できる。具体的には、炭素源、窒素源、無機塩、ビタミン類を適量加えた培地であれば良く、公知のものとしては、コーレン・ハットナー培地(Korren and Hutner,J.Protozool.14,Supple.17(1967))、ハットナー培地(Hutner,J.Protozool,6,23(1959))、クレマー・マイヤー培地(Cramer and Myers,Arch.Mikrobiol,17,384,(1952))等が挙げられるが、この限りではない。 For culturing microalgae, known methods for culturing various microorganisms can be applied. Specifically, a medium containing an appropriate amount of a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, and vitamins may be used, and known media include Koren-Hutner medium (Korren and Hutner, J. Protocol. 14, Supple. 17). (1967)), Hutner medium (Hutner, J. Protocol, 6, 23 (1959)), Kramer-Myers medium, Archer Mikrobiol, 17, 384 (1952)) and the like. Not as long.
また微細藻類の培養に関しては、公知の方法、例えば、北岡らの成書(「ユーグレナ」北岡正三郎編、学会出版センター(1989年))や、化学と工業(谷口道子、化学と工業、52巻、262頁(1999))などに詳しくまとめられている方法に基づいて行うことができる。また、上記微細藻類のなかでも、ユーグレナ属、クロレラ属、スピルリナ属、アルスロスピラ属に属する微細藻類等は、既に工業的規模で培養されている。 Regarding the culture of microalgae, known methods such as Kitaoka et al. ("Eugrena", edited by Shozaburo Kitaoka, Society Publishing Center (1989)), Chemistry and Industry (Michiko Taniguchi, Chemistry and Industry, Volume 52). , Page 262 (1999)) and the like. Among the above-mentioned microalgae, microalgae belonging to the genus Euglena, Chlorella, Spirulina, and Arsulospira have already been cultured on an industrial scale.
炭素源としては、グルコース、澱粉水解物、糖蜜、グルタミン酸、酢酸、エタノールなどが好ましく、2種類以上を組み合わせて用いてもかまわない。 As the carbon source, glucose, starch hydrolyzate, molasses, glutamic acid, acetic acid, ethanol and the like are preferable, and two or more kinds may be used in combination.
窒素源としては、アンモニア、アンモニウム塩、グルタミン酸、アスバラギン酸などが好ましく、2種類以上を組み合わせて用いてもかまわない。また前記炭素源と窒素源の質量比(C/N)は4〜30が好ましい。 As the nitrogen source, ammonia, ammonium salt, glutamic acid, aspartic acid and the like are preferable, and two or more kinds may be used in combination. The mass ratio (C / N) of the carbon source and nitrogen source is preferably 4-30.
無機塩としては、カルシウム、マグネシウム、マンガン、鉄類を含む無機塩を組み合わせることが望ましい。 As the inorganic salt, it is desirable to combine inorganic salts containing calcium, magnesium, manganese, and irons.
ビタミン類としては、ビタミンB1、ビタミンB12、ビタミンB16等を組み合わせて加えることが好ましい。 As vitamins, vitamin B 1 , vitamin B 12 , vitamin B 16 and the like are preferably added in combination.
培養温度は20℃〜35℃が好ましく、27℃〜33℃がより好ましい。20℃未満でも35℃を超えても培養は可能であるが、成長が遅くなりワックスの生成効率が悪くなる傾向がある。 The culture temperature is preferably 20 ° C to 35 ° C, more preferably 27 ° C to 33 ° C. Cultivation is possible at temperatures below 20 ° C. and above 35 ° C., but growth tends to be slow and wax production efficiency tends to be poor.
培養は、暗所で行っても明所で行ってもよい。すなわち、光照射を行ってもよく、暗黒下や、室内光下でもよい。 Culture may be performed in the dark or in the light. That is, light irradiation may be performed, and it may be under dark or indoor light.
液体又は懸濁液で培養する際には、適度の振とう、若しくは攪拌を行うことが望ましい。また、培養は好気性条件下で行うことが望ましく、通気は、培養液1リットル、1分間あたり0.4〜2リットルが、生育上望ましい。 When culturing in a liquid or suspension, it is desirable to perform appropriate shaking or stirring. In addition, the culture is preferably performed under aerobic conditions, and aeration is desirably 1 to 2 liters of culture solution per minute and 0.4 to 2 liters per minute.
また、特開昭59−118090号公報に記載のように、パラミロンのワックスへの変換を促進するため、ユーグレナ属に属する微細藻類を好気性条件下で一定期間培養してパラミロンを細胞内に蓄積した後、嫌気性条件下に移行させて培養し、ワックス((高級)脂肪酸と(高級)脂肪族アルコールとのエステル)を生成させることが望ましい。この場合、4日〜7日間好気性条件下で培養し、成長の定常期に達したところで、嫌気性条件下に変換して1〜3日間培養することが望ましい。これにより、多量のワックスを微細藻類の細胞内に効率良く生成でき、より良好な耐オゾン性が得られる。 Further, as described in JP-A-59-118090, in order to promote the conversion of paramylon into wax, microalgae belonging to the genus Euglena are cultured for a certain period under aerobic conditions and accumulated in the cells. After that, it is desirable to transfer under anaerobic conditions and culture to produce wax (ester of (higher) fatty acid and (higher) fatty alcohol). In this case, it is desirable to culture under aerobic conditions for 4 days to 7 days, and after reaching the stationary phase of growth, convert to anaerobic conditions and culture for 1 to 3 days. Thereby, a large amount of wax can be efficiently generated in the cells of the microalgae, and better ozone resistance can be obtained.
嫌気性条件下に変換する方法としては、例えば、好気性条件下で培養した細胞を遠心分離等で集めた後、リン酸緩衝液等の溶液に懸濁し、窒素ガスを通気する方法等が挙げられる。 Examples of the method for conversion to anaerobic conditions include a method in which cells cultured under an aerobic condition are collected by centrifugation and then suspended in a solution such as a phosphate buffer and aerated with nitrogen gas. It is done.
また、ワックス((高級)脂肪酸と(高級)脂肪族アルコールとのエステル)は、構成する脂肪酸、脂肪族アルコールの炭素数が小さいほど、また不飽和度が大きいほど低い融点を示す傾向がある。そのため、特開昭61−254193号公報に記載のように、微細藻類の培養の際に、脂肪酸を添加することによって、生成するワックスの融点を目的に応じて制御することができる。 In addition, the wax (ester of (higher) fatty acid and (higher) aliphatic alcohol) tends to exhibit a lower melting point as the number of carbon atoms of the fatty acid and aliphatic alcohol constituting the wax decreases and as the degree of unsaturation increases. Therefore, as described in JP-A-61-254193, the melting point of the generated wax can be controlled according to the purpose by adding a fatty acid during the cultivation of microalgae.
従って、上記添加物とは別に、特定の組成のワックス(例えば、特定の炭素数を有するワックスや特定数の不飽和結合を有するワックス)を生成させる目的で、脂肪酸を添加しても構わない。脂肪酸を添加するタイミングとしては、特に限定されない。ただし、本発明のように、得られたワックスを耐オゾン性の向上を目的としてタイヤ用ゴム組成物に配合する場合、ユーグレナ属に属する微細藻類を通常の培地(脂肪酸が添加されていない培地)で培養することにより、不飽和結合が少ないワックス(25℃で固形状の脂肪酸エステル)が生成するため、培養液に、脂肪酸を添加しないことが好ましい。 Therefore, apart from the above additives, a fatty acid may be added for the purpose of producing a wax having a specific composition (for example, a wax having a specific carbon number or a wax having a specific number of unsaturated bonds). The timing for adding the fatty acid is not particularly limited. However, when the obtained wax is blended with the rubber composition for tires for the purpose of improving ozone resistance as in the present invention, a microalga belonging to the genus Euglena is a normal medium (medium without added fatty acid). By culturing in (2), a wax (solid fatty acid ester solid at 25 ° C.) with less unsaturated bonds is produced, so it is preferable not to add fatty acid to the culture solution.
脂肪酸の炭素数としては、生成するワックス(例えば、脂肪酸エステル)の望ましい融点を考慮すると、8〜40が好ましく、10〜20がより好ましい。 The carbon number of the fatty acid is preferably 8 to 40 and more preferably 10 to 20 in consideration of a desirable melting point of the wax to be produced (for example, fatty acid ester).
上記脂肪酸としては、特に限定されず、例えば、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸;ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The fatty acid is not particularly limited, and examples thereof include unsaturated fatty acids such as myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, elaidic acid, linoleic acid, linolenic acid, gadoleic acid, gondoic acid, cetreic acid, and erucic acid; lauric acid And saturated fatty acids such as myristic acid, palmitic acid and stearic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
自然界から採取した微細藻類及び/又は培養した微細藻類から、微細藻類の乾燥物を得る方法としては、公知のいずれの方法を用いても構わない。例えば、採取液、培養液をろ過、及び/又は遠心分離することにより細胞を集め、そのまま乾燥すればよい。また、耐オゾン性の向上効果がより好適に得られるという理由から、細胞を超音波等で破砕した後、乾燥することが好ましく、細胞を超音波等で破砕した後、遠心分離等により細胞等を集めた後、乾燥することがより好ましい。 As a method for obtaining a dried product of microalgae from microalgae collected from nature and / or cultured microalgae, any known method may be used. For example, cells may be collected by filtering and / or centrifuging the collected solution and culture solution and dried as they are. In addition, because the effect of improving the ozone resistance is more suitably obtained, it is preferable that the cells are crushed with ultrasonic waves, and then dried, and the cells are crushed with ultrasonic waves, etc., and then centrifuged, etc. It is more preferable to dry after collecting.
乾燥は、減圧乾燥、熱風乾燥、ドラム乾燥、フィルタープレス、熱板乾燥、凍結乾燥等の公知の手段を用いて行うことができる。乾燥条件も特に限定されないが、例えば、乾燥温度0〜250℃、乾燥時間0.5〜5日間または凍結乾燥が好適である。 Drying can be performed using known means such as reduced pressure drying, hot air drying, drum drying, filter press, hot plate drying, freeze drying and the like. Although drying conditions are not particularly limited, for example, a drying temperature of 0 to 250 ° C., a drying time of 0.5 to 5 days, or freeze drying is preferable.
工程(I)では、本発明のゴム組成物において後述する含有量となるように各成分を配合することが好ましい。これにより、ゴム補強効果、破断伸び及びエネルギーロスのバランスが良好となる。 In the step (I), it is preferable to blend each component so as to have a content described later in the rubber composition of the present invention. Thereby, the balance of a rubber reinforcement effect, breaking elongation, and energy loss becomes favorable.
工程(I)において各成分を混合する方法としては特に限定されず、例えば、プロペラ式攪拌装置、ホモジナイザー、ロータリー攪拌装置、電磁攪拌装置、手動による攪拌等の一般的な方法を用いることができる。 The method of mixing each component in the step (I) is not particularly limited, and for example, a general method such as a propeller type stirring device, a homogenizer, a rotary stirring device, an electromagnetic stirring device, manual stirring, or the like can be used.
(工程(II))
工程(II)では、工程(I)で得られた混合物にゴム成分を添加して更に混合する。この工程で、ミクロフィブリル化植物繊維とゴム成分とが複合化される。
(Process (II))
In step (II), the rubber component is added to the mixture obtained in step (I) and further mixed. In this step, the microfibrillated plant fiber and the rubber component are combined.
工程(II)で使用するゴム成分は、天然ゴム、改質天然ゴム、合成ゴム及び変性合成ゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。上記ゴム成分としては、例えば、ジエン系ゴムが挙げられ、具体的には、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリル−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、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−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や、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム、脱タンパク天然ゴム等の改質天然ゴムが挙げられる。また、ジエン系ゴム以外のゴム成分としては、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、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、ウレタンゴム等が挙げられる。これらのゴム成分は、単独で使用してもよく、2種類以上をブレンドして用いてもよい。ブレンドする場合のブレンド比においても、各種用途に応じて適宜配合すればよい。なかでも、汎用性やコストの面で有利であること、及び、ミクロフィブリル化植物繊維と混合する際の作業性が良好であるという観点から、NR、BR、SBR、IR、IIR及びENRが好ましく、石油資源の使用量を低減し、環境に配慮することができるという観点から、石油外資源由来の材料であるNR及びENRがより好ましい。
また、ミクロフィブリル化植物繊維とゴム成分とを短時間で均一に混合できるという点から、上記ゴム成分は、ラテックスの状態で使用することが好ましい。ゴムラテックス中、ゴム成分の含有量(固形分)は、好ましくは30〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%である。
The rubber component used in step (II) preferably contains at least one selected from the group consisting of natural rubber, modified natural rubber, synthetic rubber and modified synthetic rubber. Examples of the rubber component include diene rubbers. Specifically, natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), isoprene rubber (IR), butyl rubber. (IIR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer rubber, chloroprene rubber, styrene-isoprene copolymer rubber, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, isoprene-butadiene copolymer rubber And modified natural rubbers such as chlorosulfonated polyethylene, epoxidized natural rubber (ENR), hydrogenated natural rubber, and deproteinized natural rubber. Examples of the rubber component other than the diene rubber include ethylene-propylene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber, and urethane rubber. These rubber components may be used alone or in combination of two or more. What is necessary is just to mix | blend suitably also in the blend ratio in the case of blending according to various uses. Among them, NR, BR, SBR, IR, IIR and ENR are preferable from the viewpoint of versatility and cost, and good workability when mixed with microfibrillated plant fibers. From the viewpoint that the amount of petroleum resources used can be reduced and the environment can be taken into consideration, NR and ENR, which are materials derived from resources other than petroleum, are more preferable.
Moreover, it is preferable to use the said rubber component in the state of a latex from the point that a microfibril plant fiber and a rubber component can be mixed uniformly in a short time. In rubber latex, content (solid content) of a rubber component becomes like this. Preferably it is 30-80 mass%, More preferably, it is 40-70 mass%.
工程(II)では、本発明のゴム組成物において後述する含有量となるように各成分を配合することが好ましい。これにより、ゴム補強効果、破断伸び及びエネルギーロスのバランスが良好となり、また、各種材料の歩留りや作業性も良好となる。 In the step (II), it is preferable to blend each component so as to have a content described later in the rubber composition of the present invention. Thereby, the balance of the rubber reinforcing effect, elongation at break and energy loss becomes good, and the yield and workability of various materials become good.
工程(II)において各成分を混合する方法としては特に限定されず、工程(I)と同様の方法を用いることができる。 The method of mixing each component in step (II) is not particularly limited, and the same method as in step (I) can be used.
工程(I)、(II)により、ミクロフィブリル化植物繊維がゴムマトリクス中に均一に分散したマスターバッチを調製できる。なお、工程(II)で得られた混合物がスラリー状態である場合は、上記混合物を公知の方法で凝固、乾燥した後、バンバリーミキサー等で混練りすることにより、マスターバッチを調製できる。 By the steps (I) and (II), a master batch in which microfibrillated plant fibers are uniformly dispersed in a rubber matrix can be prepared. In addition, when the mixture obtained by process (II) is a slurry state, after solidifying and drying the said mixture by a well-known method, a masterbatch can be prepared by knead | mixing with a Banbury mixer etc.
本発明のゴム組成物は、上記マスターバッチを用いて公知の方法で製造される。例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロール等で上記マスターバッチと他の成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。他の配合剤としては、例えば、補強剤(カーボンブラック、シリカ等)、シランカップリング剤、加硫剤、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、オイル、硬化レジン、ワックス、老化防止剤等が挙げられる。 The rubber composition of this invention is manufactured by a well-known method using the said masterbatch. For example, it can be produced by a method in which the masterbatch and other components are kneaded with a Banbury mixer, a kneader, an open roll or the like and then vulcanized. Other compounding agents include, for example, reinforcing agents (carbon black, silica, etc.), silane coupling agents, vulcanizing agents, stearic acid, vulcanization accelerators, vulcanization acceleration aids, oils, cured resins, waxes, aging An inhibitor etc. are mentioned.
本発明のゴム組成物において、ミクロフィブリル化植物繊維の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、また、好ましくは100質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。上記範囲内であれば、ミクロフィブリル化植物繊維を良好に分散させ、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性をバランス良く改善できる。 In the rubber composition of the present invention, the content of the microfibrillated plant fiber is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and preferably 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Part or less, more preferably 20 parts by weight or less. If it is in the said range, a microfibrillated plant fiber can be disperse | distributed favorably and a destructive characteristic, steering stability, and low fuel consumption can be improved with good balance.
本発明のゴム組成物において、微細藻類の乾燥物の含有量は、ミクロフィブリル化植物繊維100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは50質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。上記範囲内であれば、ミクロフィブリル化植物繊維を良好に分散させ、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性をバランス良く改善できる。 In the rubber composition of the present invention, the content of dried microalgae is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, with respect to 100 parts by mass of microfibrillated plant fibers. The amount is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less. If it is in the said range, a microfibrillated plant fiber can be disperse | distributed favorably and a destructive characteristic, steering stability, and low fuel consumption can be improved with good balance.
ゴム組成物100質量%中の石油外資源の含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは97質量%以上である。本発明によれば、上述の成分を併用しているため、石油外資源の含有量を高くした場合であっても、破壊特性、操縦安定性及び低燃費性がバランス良く得られる。
なお、石油外資源の含有量は、ゴム組成物を燃焼させた排気ガス中の二酸化炭素の炭素同位体14Cの存在量を計測し、石油外資源由来材料と石油資源由来材料の14Cの差異を比較する等の方法により判別可能である。
The content of non-petroleum resources in 100% by mass of the rubber composition is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 97% by mass or more. According to the present invention, since the above-described components are used in combination, even when the content of non-petroleum resources is increased, destruction characteristics, steering stability, and low fuel consumption can be obtained in a well-balanced manner.
The content of non-petroleum resources, the abundance of carbon isotope 14 C in carbon dioxide in the exhaust gas by burning rubber composition was measured, the 14 C of resources other than petroleum derived materials and petroleum-resource-derived material It can be discriminated by a method such as comparing differences.
本発明のゴム組成物は、タイヤ部材に使用することができ、なかでも、トレッド、サイドウォールに好適に使用できる。 The rubber composition of the present invention can be used for tire members, and in particular, can be suitably used for treads and sidewalls.
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて公知の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形することにより未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。 The pneumatic tire of the present invention is produced by a known method using the rubber composition. That is, a rubber composition containing various additives as necessary is extruded in accordance with the shape of each member of the tire at an unvulcanized stage and molded by a normal method on a tire molding machine. After forming an unvulcanized tire by heating, the tire can be manufactured by heating and pressing in a vulcanizer.
本発明の空気入りタイヤは、乗用車、トラック・バス等に好適に使用できる。 The pneumatic tire of the present invention can be suitably used for passenger cars, trucks, buses and the like.
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下、実施例、比較例及び参考例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
グルコース:ナカライテスク(株)製
硫酸アンモニウム:関東化学(株)製
コーンスティープリカー:王子コーンスターチ(株)製
硫酸マグネシウム:関東化学(株)製
リン酸一カリウム:和光純薬工業(株)製
エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩:ナカライテスク(株)製
モール塩:和光純薬工業(株)製
硫酸亜鉛:和光純薬工業(株)製
硫酸マンガン:関東化学(株)製
ビタミンB1:シグマアルドリッチ社製
ビタミンB12:シグマアルドリッチ社製
天然ゴムラテックス:HYTEX HA(Golden Hope Plantations(ゴールデン・ホープ・プランテーションズ)社製の天然ゴムラテックス、固形分:60質量%、平均粒径:1μm)
ミクロフィブリル化植物繊維:ダイセル化学工業(株)製のセリッシュKY−100G(平均繊維長:0.5mm、平均繊維径:0.02μm、固形分:10質量%)
微細藻類乾燥物:下記調製例で作製
マスターバッチ1〜3:下記製造例で調製
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM
Hereinafter, various chemicals used in Examples, Comparative Examples and Reference Examples will be described together.
Glucose: Nacalai Tesque Co., Ltd. ammonium sulfate: Kanto Chemical Co., Ltd. Corn steep liquor: Oji Corn Starch Co., Ltd. Magnesium sulfate: Kanto Chemical Co., Ltd. monopotassium phosphate: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Sodium acetate: Nacalai Tesque Co., Ltd. Mole salt: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Zinc sulfate: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Manganese sulfate: Kanto Chemical Co., Ltd. Vitamin B 1 : Vitamins manufactured by Sigma Aldrich B 12 : Natural rubber latex manufactured by Sigma-Aldrich: Natural rubber latex manufactured by HYTEX HA (Golden Hope Plantations), solid content: 60% by mass, average particle size: 1 μm)
Microfibrillated plant fiber: Selish KY-100G manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. (average fiber length: 0.5 mm, average fiber diameter: 0.02 μm, solid content: 10% by mass)
Dried microalgae: prepared in the following preparation examples Master batches 1-3: prepared in the following manufacturing examples Anti-aging agent: NOCRACK 6C manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
Stearic acid: Beads manufactured by NOF Corporation Zinc stearate Zinc oxide: Zinc oxide manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd .: Ouchi Shinsei Chemical NOCELLER DM manufactured by Kogyo Co., Ltd.
<微細藻類の乾燥物の調製例>
グルコース20g、硫酸アンモニウム7g、コーンスティープリカー5g、硫酸マグネシウム0.5g、リン酸一カリウム0.5g、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩0.05g、モール塩0.05g、硫酸亜鉛0.025g、硫酸マンガン0.02g、ビタミンB15mg、ビタミンB1210μgを水道水1Lに溶解し、2L容量のジャーファーメンターに仕込んで、オートクレーブで滅菌(120℃、20分)した。これに予め同様の培地で前培養したユーグレナ・グラシリス(Euglena grasilis)の培養液100mlを接種し、室内光の下、28℃で72時間、120rpmの好気的な条件で振盪培養した。この時、培地のpHはpHコントローラーを用い、2N水酸化ナトリウム水溶液で3.5になるよう、培養終了まで維持した。
更に、遠心分離により培養細胞を採取し、pH6.8のリン酸バッファーに懸濁し、室内光の下、1分間に20mlの窒素ガス通気下で2日間、120rpmの嫌気的な条件で振盪培養した。
その後、超音波処理で細胞を破砕し、遠心分離で破砕物を採取した後、減圧乾燥機中、40℃で4日間乾燥させ、微細藻類乾燥物を得た。
<Preparation example of dried microalgae>
20 g of glucose, 7 g of ammonium sulfate, 5 g of corn steep liquor, 0.5 g of magnesium sulfate, 0.5 g of monopotassium phosphate, 0.05 g of sodium ethylenediaminetetraacetate, 0.05 g of molle salt, 0.025 g of zinc sulfate, 0.02 g of manganese sulfate 02 g, vitamin B 1 5 mg and vitamin B 12 10 μg were dissolved in 1 L of tap water, charged into a 2 L capacity jar fermenter, and sterilized (120 ° C., 20 minutes) in an autoclave. This was inoculated with 100 ml of Euglena gracilis pre-cultured in the same medium in advance, and cultured with shaking under aerobic conditions of 120 rpm at 28 ° C. for 72 hours under room light. At this time, the pH of the medium was maintained until the end of the culture using a pH controller so that the pH became 3.5 with 2N aqueous sodium hydroxide solution.
Further, the cultured cells were collected by centrifugation, suspended in a phosphate buffer having a pH of 6.8, and cultured with shaking under anaerobic conditions at 120 rpm for 2 days under room light under 20 ml nitrogen gas flow for 1 minute. .
Thereafter, the cells were crushed by sonication, and the crushed material was collected by centrifugation, and then dried at 40 ° C. for 4 days in a vacuum dryer to obtain a dried microalgae.
<製造例1:マスターバッチ1の調製>
表1の配合に従い、高速ホモジナイザー(IKA社製のバッチ式ホモジナイザーT65Dウルトラタラックス(Ultraturrax T25))を用いて、24,000rpmの条件でミクロフィブリル化植物繊維及び上記微細藻類乾燥物を水中で1時間撹拌分散させ、ついで天然ゴムラテックスを添加し、更に30分撹拌分散させた。得られた混合液を5質量%ギ酸水溶液で凝固し、水洗後、40℃の加熱オーブン中で乾燥させることでマスターバッチ1を得た。
<Production Example 1: Preparation of Masterbatch 1>
According to the composition in Table 1, using a high-speed homogenizer (IKA's batch homogenizer T65D Ultra Turrax (Ultraturrax T25)), the microfibrillated plant fiber and the dried microalgae were mixed in water at 24,000 rpm. The mixture was stirred and dispersed for a period of time, then natural rubber latex was added, and the mixture was further stirred and dispersed for 30 minutes. The obtained mixed solution was coagulated with a 5 mass% formic acid aqueous solution, washed with water, and dried in a heating oven at 40 ° C to obtain a master batch 1.
<製造例2:マスターバッチ2の調製>
微細藻類乾燥物を配合しない点以外はマスターバッチ1と同様の方法でマスターバッチ2を得た。
<Production Example 2: Preparation of Masterbatch 2>
Masterbatch 2 was obtained in the same manner as Masterbatch 1 except that the dried microalgae were not blended.
<製造例3:マスターバッチ3の調製>
天然ゴムラテックスをそのまま5質量%ギ酸水溶液で凝固し、水洗後、40℃の加熱オーブン中で乾燥させることでマスターバッチ3を得た。
<Production Example 3: Preparation of Masterbatch 3>
The natural rubber latex was coagulated as it was with a 5% by mass aqueous formic acid solution, washed with water, and then dried in a heating oven at 40 ° C. to obtain a master batch 3.
<加硫ゴム組成物の調製>
表2の配合に従い、135℃に加熟した250ccインターナルミキサーを用いて、88rpmの条件で加硫促進剤及び硫黄以外の薬品と各種マスターバッチとを3分間混練りした後、混練りしたゴムを排出して、60℃、24rpmの条件で6インチオープンロールにより加硫促進剤と硫黄を添加、5分間混練し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を150℃でプレス加熱することで、実施例1、比較例1、参考例1に対応する加硫ゴム組成物を得た。
<Preparation of vulcanized rubber composition>
Using a 250 cc internal mixer ripened to 135 ° C. in accordance with the composition of Table 2, the vulcanization accelerator and chemicals other than sulfur and various master batches were kneaded for 3 minutes under the condition of 88 rpm, and then kneaded rubber. The vulcanization accelerator and sulfur were added with a 6-inch open roll at 60 ° C. and 24 rpm, and kneaded for 5 minutes to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was press-heated at 150 ° C. to obtain vulcanized rubber compositions corresponding to Example 1, Comparative Example 1, and Reference Example 1.
<実施例、比較例及び参考例>
上記の方法で作製した加硫ゴム組成物を用い、以下に示す評価を行った。なお、表2に示す特性データ中の各指数については、参考例1を基準配合とし、下記記載の計算式で算出した。表2において、石油外資源の含有量とは、ゴム組成物100質量%中の石油外資源の含有量(質量%)である。
<Examples, comparative examples and reference examples>
The following evaluation was performed using the vulcanized rubber composition produced by the above method. Each index in the characteristic data shown in Table 2 was calculated by the following formula using Reference Example 1 as a reference composition. In Table 2, the content of non-petroleum resources is the content (mass%) of non-petroleum resources in 100% by mass of the rubber composition.
(引張試験)
JIS K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に従い、100%引張応力、300%引張応力、破断応力、破断伸び、破壊エネルギーを測定した。下記の計算式、
100%引張応力指数=(各配合の100%引張応力)/(基準配合の100%引張応力)×100
300%引張応力指数=(各配合の300%引張応力)/(基準配合の300%引張応力)×100
引張強度指数=(各配合の破断応力)/(基準配合の破断応力)×100
破断伸び指数=(各配合の破断伸び)/(基準配合の破断伸び)×100
破壊エネルギー指数=(各配合の破壊エネルギー)/(基準配合の破壊エネルギー)×100
により100%引張応力指数、300%引張応力指数、引張強度指数、破断伸び指数、破壊エネルギー指数を算出した。指数が大きい程、加硫ゴム組成物が良好に補強されており、ゴムの機械強度が大きく、破壊特性に優れることを示す。
(Tensile test)
100% tensile stress, 300% tensile stress, breaking stress, breaking elongation and breaking energy were measured according to JIS K6251 “Vulcanized rubber and thermoplastic rubber—How to obtain tensile properties”. The following formula:
100% tensile stress index = (100% tensile stress of each formulation) / (100% tensile stress of standard formulation) × 100
300% tensile stress index = (300% tensile stress of each formulation) / (300% tensile stress of standard formulation) × 100
Tensile strength index = (breaking stress of each compound) / (breaking stress of the standard compound) × 100
Breaking elongation index = (breaking elongation of each formulation) / (breaking elongation of the reference formulation) × 100
Fracture energy index = (Fracture energy of each formulation) / (Fracture energy of the reference formulation) × 100
Were used to calculate a 100% tensile stress index, a 300% tensile stress index, a tensile strength index, a breaking elongation index, and a breaking energy index. The larger the index, the better the vulcanized rubber composition is reinforced, and the higher the mechanical strength of the rubber, the better the fracture characteristics.
(操縦安定性指数及び転がり抵抗指数)
前述の方法で調製された加硫ゴム組成物の2mmゴムスラブシートから測定用試験片を切り出し、粘弾性スペクトロメータVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、初期歪10%、動歪2%、周波数10Hzの条件下で、各測定用試験片のE*(複素弾性率)及びtanδ(損失正接)を測定した。下記の計算式、
操縦安定性指数=(各配合のE*)/(基準配合のE*)×100
転がり抵抗指数=(各配合のtanδ)/(基準配合のtanδ)×100
により操縦安定性指数、転がり抵抗指数を算出した。操縦安定性指数が大きい程、空気入りタイヤとして用いた場合に良好な操縦安定性を与え、転がり抵抗指数が小さい程、空気入りタイヤとして用いた場合に良好な転がり抵抗特性(低燃費性)を与えることを示す。
(Maneuvering stability index and rolling resistance index)
A test specimen for measurement was cut out from a 2 mm rubber slab sheet of the vulcanized rubber composition prepared by the above-described method, and the temperature was 70 ° C. and the initial strain was 10% using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho). The E * (complex elastic modulus) and tan δ (loss tangent) of each test specimen were measured under the conditions of dynamic strain 2% and frequency 10 Hz. The following formula:
Steering stability index = (E * of each formulation) / (E * of reference formulation) × 100
Rolling resistance index = (tan δ of each formulation) / (tan δ of reference formulation) × 100
The steering stability index and rolling resistance index were calculated. The larger the steering stability index, the better the steering stability when used as a pneumatic tire, and the smaller the rolling resistance index, the better the rolling resistance characteristic (low fuel consumption) when used as a pneumatic tire. Indicates to give.
表2より、ミクロフィブリル化植物繊維を含有し、微細藻類の乾燥物を含有しない比較例1は、参考例1と比較して、引張応力、引張強度、破壊エネルギー及び操縦安定性は改善したが、破断伸び、低燃費性が悪化した。一方、ミクロフィブリル化植物繊維及び微細藻類の乾燥物を含有する実施例1は、比較例1の低燃費性を維持しながら、破断伸びを改善し、引張応力、引張強度、破壊エネルギー及び操縦安定性を更に改善した。 From Table 2, Comparative Example 1 containing microfibrillated plant fibers and not containing dried microalgae improved tensile stress, tensile strength, fracture energy, and handling stability compared to Reference Example 1. , Elongation at break and low fuel consumption deteriorated. On the other hand, Example 1 containing microfibrillated plant fibers and dried microalgae improved the elongation at break while maintaining the low fuel consumption of Comparative Example 1, and improved tensile stress, tensile strength, fracture energy and handling stability. Improved further.
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