JP2020044853A - Pneumatic tire - Google Patents

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直昭 宮部
Naoaki Miyabe
直昭 宮部
敬倫 砂川
Takamichi Sunakawa
敬倫 砂川
東 浩司
Koji Azuma
浩司 東
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Toyota Tsusho Corp
Teijin Ltd
Toyo Tire Corp
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Teijin Ltd
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Abstract

To provide a pneumatic tire that is manufactured using an environmental load reduction type polyethylene naphthalate that uses a non-fossil raw material as a principal raw material for a belt reinforcement material.SOLUTION: A pneumatic tire is manufactured using a belt reinforcement material that includes a polyethylene naphthalate derived from a non-fossil raw material. In a preferable embodiment, the pneumatic tire is manufactured using a polyethylene naphthalate that is manufactured using a raw material derived from a non-fossil raw material for a straight chain part or cyclic part of the polyethylene naphthalate for the belt reinforcement material.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ベルト補強材に非化石原料由来で構成された、環境負荷低減型ポリエチレンナフタレートを用いて製造された空気入りタイヤに関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pneumatic tire manufactured by using a polyethylene naphthalate with reduced environmental impact, which is constituted by a non-fossil raw material as a belt reinforcing material.

ベルト補強材に用いられるポリエチレンナフタレートは、そのほとんどが石油由来の原料より製造されている。石油由来のポリエチレンナフタレートの多くは軽くて強靭であり耐久性に優れ、容易かつ任意に成形することが可能であり、量産されて空気入りベルト補強材が優れた性能を発揮することを支えてきた。しかし、これらのポリエチレンナフタレートは、環境中に廃棄された場合、容易に分解されずに蓄積する。また、焼却の際には大量の二酸化炭素を放出し、地球温暖化に拍車を掛けている。近年、化石燃料の減少、大気中の二酸化炭素増加という深刻な環境問題に対する対策が必要となっており、ベルト補強材に用いるポリエチレンナフタレートの分野では、原料として非化石原料から誘導された原料を用いた環境負荷の軽減されたポリエチレンナフタレートが求められている。   Most of polyethylene naphthalate used for the belt reinforcing material is manufactured from petroleum-derived raw materials. Many petroleum-derived polyethylene naphthalates are light, tough, durable, easily and arbitrarily moldable, and have been mass-produced to support pneumatic belt reinforcements with excellent performance. Was. However, these polyethylene naphthalates accumulate without being easily decomposed when disposed of in the environment. It also emits a large amount of carbon dioxide during incineration, spurring global warming. In recent years, measures against serious environmental problems such as a decrease in fossil fuels and an increase in atmospheric carbon dioxide have become necessary.In the field of polyethylene naphthalate used for belt reinforcement, raw materials derived from non-fossil raw materials have been used as raw materials. There is a need for polyethylene naphthalate with reduced environmental load.

植物はその成長時に空気中の二酸化炭素を吸収し、光合成により炭素を自らに固定化する。したがってその植物を原料として製造したポリエチレンナフタレートを使用し、使用後に燃焼された際に発生する二酸化炭素は、その植物がもともと吸収した二酸化炭素と同量である、いわゆるカーボンニュートラルとなり、たとえ燃焼させても地球上の二酸化炭素を増加させることはない。   During their growth, plants absorb carbon dioxide in the air and immobilize the carbon themselves by photosynthesis. Therefore, using polyethylene naphthalate produced from the plant as a raw material, the carbon dioxide generated when burned after use is the same amount as the carbon dioxide originally absorbed by the plant, so-called carbon neutral, even if burned It does not increase carbon dioxide on Earth.

このような観点から、特許文献1には、非化石原料を主たる原料として用いた、優れた耐熱性を有する環境負荷低減型のポリエチレンナフタレートが記載されている。しかしながら、引用文献1には、この環境負荷低減型のポリエチレンナフタレートをベルト補強材に利用することは記載されていない。
また、特許文献2には、ポリエチレンナフタレートをタイヤのカーカス材として使用することが記載されている。しかしながら、特許文献2には、ポリエチレンナフタレートの構成炭素の由来については記載されていないことから、化石原料由来のポリエチレンナフタレートが使用されていると推測される。
さらに、特許文献3には、ポリエチレンナフタレートをタイヤのベルト補強材として使用することが記載されている。しかしながら、特許文献3にも、かかるポリエチレンナフタレートの構成炭素の由来については記載されていないことから、化石原料由来のポリエチレンナフタレートが使用されていると推測される。
From such a viewpoint, Patent Document 1 describes an environmental load-reducing polyethylene naphthalate having excellent heat resistance and using a non-fossil raw material as a main raw material. However, Patent Literature 1 does not disclose that this environmental load-reducing polyethylene naphthalate is used as a belt reinforcing material.
Patent Literature 2 discloses that polyethylene naphthalate is used as a carcass material for a tire. However, Patent Document 2 does not describe the origin of the constituent carbon of polyethylene naphthalate, and it is presumed that polyethylene naphthalate derived from fossil raw materials is used.
Further, Patent Literature 3 discloses that polyethylene naphthalate is used as a belt reinforcing material for a tire. However, Patent Document 3 does not describe the origin of the constituent carbon of polyethylene naphthalate, and it is presumed that polyethylene naphthalate derived from fossil raw materials is used.

特開2010−280750号公報JP 2010-280750 A 特開2008−290503号公報JP 2008-290503 A 特開平5−338403号公報JP-A-5-338403

本発明の目的は、ベルト補強材に主たる原料として非化石原料を用いた環境負荷低減型ポリエチレンナフタレートを用いて製造された空気入りタイヤを提供することにある。
ここで「環境負荷低減型」とは、具体的にはその対象となるポリエチレンナフタレートを燃焼させた場合に発生する二酸化炭素の実質的な発生量が少ないことなどを表す。
An object of the present invention is to provide a pneumatic tire manufactured by using environmentally friendly polyethylene naphthalate using a non-fossil raw material as a main raw material for a belt reinforcing material.
Here, the term “environmental load reduction type” specifically means that the substantial amount of carbon dioxide generated when the target polyethylene naphthalate is burned is small.

上記課題の下に本発明者らが鋭意検討した結果、非化石原料由来ポリエチレンナフタレートを用いることにより、従来の化石原料由来のポリエチレンナフタレートから製造したベルト補強材と比較しても性能が損なわれることがないことを見出し、本発明を完成するにいたった。   As a result of intensive studies by the present inventors under the above problems, the use of non-fossil raw material-derived polyethylene naphthalate impairs performance even when compared with a belt reinforcing material manufactured from conventional fossil raw material-derived polyethylene naphthalate. The inventors have found that the present invention will not be performed, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、ベルト補強材に非化石原料由来ポリエチレンナフタレートを用いて製造された空気入りタイヤを提供する。   That is, the present invention provides a pneumatic tire manufactured by using polyethylene naphthalate derived from a non-fossil raw material as a belt reinforcing material.

本発明のベルト補強材のポリエチレンナフタレートは非化石原料で構成されており、かつ固有粘度が0.50〜1.00dL/g、融点が230℃以上であるポリエチレンナフタレートであり、これによって上記の課題が解決できる。
以下、ある有機化合物中の全炭素原子中、1950年時点の循環炭素中の14C濃度を基準(100%)としたときに、現時点でのその有機化合物に含まれる14C濃度比率をその有機化合物の「バイオ化率」と称する。この濃度比率の測定原理・測定手法については後述する。
The polyethylene naphthalate of the belt reinforcing material of the present invention is a polyethylene naphthalate composed of a non-fossil raw material, having an intrinsic viscosity of 0.50 to 1.00 dL / g and a melting point of 230 ° C. or more. Can be solved.
Hereinafter, when the 14 C concentration in the circulating carbon as of 1950 in the total carbon atoms in a certain organic compound is defined as a reference (100%), the 14 C concentration ratio contained in the organic compound at the present time is defined as the organic compound. It is referred to as the "bioconversion rate" of the compound. The principle and method of measuring the concentration ratio will be described later.

本発明によれば、非化石原料由来環境負荷低減型ポリエチレンナフタレートを使用した環境負荷低減型のベルト補強材を提供することができる。
すなわち、化石原料を使用して製造される同じ化学構造を有するポリエチレンナフタレートから構成されるベルト補強材と比べて、本発明のベルト補強材を構成するポリエチレンナフタレートを燃焼させたときに発生する二酸化炭素の実質的な排出量が少なくともポリエチレンナフタレート1kgあたり400g以上削減されるベルト補強材であるという効果を有する。よって、環境負荷を低減させながら、従来と同じ性能を発揮できるベルト補強材を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the environmental load reduction type belt reinforcement using the environmental load reduction type polyethylene naphthalate derived from a non-fossil raw material can be provided.
That is, it is generated when the polyethylene naphthalate constituting the belt reinforcing material of the present invention is burned, as compared with a belt reinforcing material composed of polyethylene naphthalate having the same chemical structure manufactured using a fossil raw material. This has the effect of being a belt reinforcing material in which the substantial emission of carbon dioxide is reduced by at least 400 g per kg of polyethylene naphthalate. Therefore, it is possible to provide a belt reinforcing material that can exhibit the same performance as the conventional belt while reducing the environmental load.

本発明の非化石原料由来ポリエチレンナフタレートは、例えば、空気入りタイヤを構成するベルト補強材として用いることができる。非化石原料由来ポリエチレンナフタレートは、非化石原料由来原料を用いる以外は、従来のポリエチレンナフタレートと同様の方法で製造され、ベルト補強材の製造に用いられる。   The non-fossil raw material-derived polyethylene naphthalate of the present invention can be used, for example, as a belt reinforcing material constituting a pneumatic tire. The non-fossil raw material-derived polyethylene naphthalate is produced in the same manner as the conventional polyethylene naphthalate except that a non-fossil raw material-derived raw material is used, and is used for producing a belt reinforcing material.

本発明において、また非化石原料由来原料とは、非化石バイオマス資源から製造した原料を指す。ここで非化石バイオマス資源とは、太陽エネルギーを使い、水と二酸化炭素から生成される再生可能な生物由来のカーボンニュートラルな有機性資源を指し、石油、石炭、天然ガスなどより得られる化石資源を除く資源のことを指す。すなわち、このような非化石バイオマス資源より製造された原料となる有機化合物などを上述した非化石原料と称する。   In the present invention, a non-fossil raw material-derived raw material refers to a raw material produced from non-fossil biomass resources. Here, non-fossil biomass resources refer to carbon-neutral organic resources derived from renewable organisms that are generated from water and carbon dioxide using solar energy, and include fossil resources obtained from petroleum, coal, natural gas, etc. Excluding resources. That is, such an organic compound as a raw material produced from a non-fossil biomass resource is referred to as the non-fossil raw material described above.

本発明におけるバイオマス資源は、その発生形態から廃棄物系、未利用系、資源作物系の3種に分類される。バイオマス資源としては、例えばセルロース系作物(パルプ、ケナフ、麦わら、稲わら、古紙、製紙残渣など)、リグニン、木炭、堆肥、天然ゴム、綿花、サトウキビ、油脂(菜種油、綿実油、大豆油、ココナッツ油など)、グリセロール、炭水化物系作物(トウモロコシ、イモ類、小麦、米、キャッサバなど)、バガス、テルペン系化合物、パルプ黒液、生ごみ、排水汚泥などが挙げられる。また、バイオマス資源からグリコール化合物を製造する方法としては、特に限定はされないが、菌類や細菌などの微生物などの働きを利用した生物学的処理方法;酸、アルカリ、触媒、熱エネルギーもしくは光エネルギーなどを利用した化学的処理方法;または微細化、圧縮、マイクロ波処理もしくは電磁波処理など物理的処理方法など既知の方法が挙げられる。   The biomass resources according to the present invention are classified into three types: waste, unused, and resource crop based on their generation form. Examples of biomass resources include cellulosic crops (pulp, kenaf, straw, rice straw, waste paper, papermaking residue, etc.), lignin, charcoal, compost, natural rubber, cotton, sugarcane, oils and fats (rapeseed oil, cottonseed oil, soybean oil, coconut oil) Glycerol, carbohydrate crops (corn, potatoes, wheat, rice, cassava, etc.), bagasse, terpene compounds, pulp black liquor, garbage, wastewater sludge, and the like. The method for producing the glycol compound from biomass resources is not particularly limited, but a biological treatment method utilizing the action of microorganisms such as fungi and bacteria; acids, alkalis, catalysts, heat energy or light energy, etc. Or a known method such as a physical treatment method such as miniaturization, compression, microwave treatment or electromagnetic wave treatment.

バイオマス資源からポリエチレンナフタレートを製造する方法としては、種々の製造方法を挙げることができる。その製造方法は特に限定されないが、まずバイオマス資源から菌類や細菌などの微生物などの働きを利用した生物学的処理方法;酸、アルカリ、触媒、熱エネルギーもしくは光エネルギーなどを利用した化学的処理方法;または微細化、圧縮、マイクロ波処理もしくは電磁波処理など物理的処理方法など既知の方法を行う。次にこれらの製造方法により得られた生成物に対して、さらに触媒を用いて水素加熱分解反応を行い精製する方法が挙げられる。また別の1つの製造方法として、サトウキビ、バガス、炭水化物系作物などから生物学処理方法によりエタノールを製造し、さらに、エチレンオキサイドを経て生成する方法などが挙げられる。このような手法により製造され、さらに蒸留操作等により精製する方法なども採用することができる。   As a method for producing polyethylene naphthalate from biomass resources, various production methods can be mentioned. The production method is not particularly limited. First, a biological treatment method utilizing the action of microorganisms such as fungi and bacteria from biomass resources; a chemical treatment method using an acid, an alkali, a catalyst, heat energy or light energy, or the like. Or a known method such as a physical treatment method such as miniaturization, compression, microwave treatment, or electromagnetic wave treatment is performed. Next, there is a method of purifying a product obtained by these production methods by further performing a hydrogen thermal decomposition reaction using a catalyst. As another production method, there is a method of producing ethanol from sugarcane, bagasse, carbohydrate-based crops and the like by a biological treatment method, and further producing ethanol through ethylene oxide. It is also possible to adopt a method of producing by such a method and further purifying by a distillation operation or the like.

あるいは別の方法としてバイオマス資源から、グリセロール、ソルビトール、キシリトール、グルコール、フルクトースまたはセルロースなどに変換し、さらに触媒を用いて水素化熱分解反応により、エチレングリコールと1,2−プロパンジオールの混合物を生成する。またはサトウキビ、バガス、炭水化物系作物などから生物学処理方法によりエタノールを製造し、さらに、エチレンオキサイドを経て、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの混合物を生成する方法などが挙げられる。   Alternatively, as another method, a mixture of ethylene glycol and 1,2-propanediol is produced by converting biomass resources to glycerol, sorbitol, xylitol, glycol, fructose, cellulose, or the like, and further performing a hydrogenolysis reaction using a catalyst. I do. Alternatively, a method of producing ethanol from sugarcane, bagasse, carbohydrate crops, or the like by a biological treatment method, and further producing a mixture of ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol via ethylene oxide may be used.

本発明においてバイオ化率とは、ポリエチレンナフタレートを構成する全炭素原子中、1950年時点の循環炭素中の放射性炭素である14C濃度を基準(この値を100%と設定する)とした場合の14C濃度の比率を表す。その放射性炭素である14Cの濃度は以下の測定方法(放射性炭素濃度測定)により測定することができる。すなわち14Cの濃度測定は、タンデム加速器と質量分析計を組み合わせた加速器質量分析法(AMS:Accelerator Mass Spectrometry)によって、分析する試料に含まれる炭素の同位体(具体的には12C、13C、14Cが挙げられる。)を加速器により原子の重量差を利用して物理的に分離し、同位体の原子一つ一つの存在量を計測する方法である。 In the present invention, the bioconversion rate is defined as a value based on the 14 C concentration of radioactive carbon in circulating carbon as of 1950 in all the carbon atoms constituting polyethylene naphthalate (this value is set to 100%). Represents the ratio of the 14 C concentration. The concentration of 14 C as the radiocarbon can be measured by the following measurement method (radiocarbon concentration measurement). That is, the concentration of 14 C is measured by an accelerator mass spectrometry (AMS) in which a tandem accelerator and a mass spectrometer are combined, and isotopes of carbon (specifically, 12 C and 13 C) contained in a sample to be analyzed. , 14 C) are physically separated by an accelerator using the weight difference between atoms, and the abundance of each isotope atom is measured.

炭素原子1モル(6.02×1023個)中には、通常の炭素原子の約一兆分の一である約6.02×1011個の14Cが存在する。14Cは放射性同位体と呼ばれ、その半減期は5730年で規則的に減少している。これらが全て崩壊するには22.6万年を要する。従って大気中の二酸化炭素などが植物などに取り込まれて固定化された後、22.6万年以上が経過したと考えられる石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料においては、固定化当初はこれらの中にも含まれていた14C元素は全てが崩壊している。ゆえに、現在に至っては石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料中に14C元素は全く含まれてない。ゆえに、これらの化石燃料を原料として生産された化学物質にも14C元素は全く含まれていない。一方、14Cは宇宙線が大気中で原子核反応を行い、絶え間なく生成され、放射壊変による減少とがバランスし、地球の大気環境中では、14Cの量は一定量となっている。 In one mole of carbon atoms (6.02 × 10 23 ), there are about 6.02 × 10 11 14 C, which is about one trillionth of a normal carbon atom. 14 C is called a radioisotope, and its half-life is regularly decreasing at 5730 years. It will take 2260 years to collapse. Therefore, fossil fuels such as coal, oil, and natural gas, which are considered to have passed 22.6 million years after carbon dioxide and other substances in the atmosphere were taken into plants and fixed, were initially immobilized. All of the 14 C elements contained in are decaying. Therefore, to date, fossil fuels such as coal, oil, and natural gas do not contain any 14C element. Therefore, the chemical substances produced using these fossil fuels as raw materials also contain no 14C element. On the other hand, 14 C undergoes a nuclear reaction in the atmosphere where cosmic rays undergo a nuclear reaction, is constantly generated, and the reduction due to radiation decay is balanced, and the amount of 14 C is constant in the earth's atmospheric environment.

一方、大気中の二酸化炭素が植物やそれを食する動物などに取り込まれて固定化された場合には、その取り込まれた状態では、14Cは新たに補充されることなく、14Cの半減期に従って、時間の経過とともに14C濃度は一定の割合で低下する。このため、14C濃度を分析することにより、化石資源を原料としたものか、あるいはバイオマス資源を原料にした化合物かを簡易に判別することが可能となる。またこの14C濃度は1950年時点の自然界における循環炭素中の14C濃度をmodern standard referenceとし、この14C濃度を100%とする基準を用いることが通常行われる。現在のこのようにして測定される14C濃度は、約110pMC(percent Modern Carbon)前後の値であり、仮に試料として用いられているプラスチックなどが100%天然系(生物系)由来の物質で製造されたものであれば、110pMC程度の値を示すことが知られている。この値が上述したバイオ化率100%に相当する。一方石油系(化石系)由来の物質を用いてこの14C濃度を測定した場合、ほぼ0pMCを示す。この値が上述したバイオ化率0%に相当する。これらの値を利用して天然由来系−化石由来系の混合比を算出することができる。さらにこの14C濃度の基準となるmodern standard referenceとしてはNIST(National Institute of Standards and Technology:米国国立標準・技術研究所)が発行した蓚酸標準体を用いることが好ましく採用することができる。この蓚酸中の炭素の比放射能(炭素1g当たりの14Cの放射能強度)を炭素同位体毎に分別し、13Cについて一定値に補正して、西暦1950年から測定日までの減衰補正を施した値を標準の14C濃度の値として用いている。 On the other hand, if the carbon dioxide in the atmosphere has been immobilized incorporated such animals eat the plants and which in its captured state, 14 C without newly replenished, half of 14 C Over time, the 14 C concentration decreases at a constant rate over time. For this reason, by analyzing the 14 C concentration, it is possible to easily determine whether the material is a material using fossil resources or a compound using biomass resources. As the 14C concentration, it is common practice to use the 14C concentration in circulating carbon in nature in 1950 as a modern standard reference, and to use this 14C concentration as a standard of 100%. At present, the 14 C concentration measured in this way is about 110 pMC (percent Modern Carbon), and plastics and the like used as samples are made of 100% natural (biological) substances. It is known that a value of about 110 pMC is exhibited if the value is obtained. This value corresponds to the above-mentioned bio-conversion rate of 100%. On the other hand, when this 14 C concentration is measured using a petroleum-based (fossil-based) substance, it shows almost 0 pMC. This value corresponds to the above-mentioned bio-conversion rate of 0%. Using these values, the mixture ratio of the naturally derived system-fossil derived system can be calculated. Further, as a modern standard reference serving as a reference for the 14 C concentration, it is preferable to use an oxalic acid standard issued by the NIST (National Institute of Standards and Technology). The specific activity of carbon in oxalic acid (activity intensity of 14 C per gram of carbon) is fractionated for each carbon isotope, corrected to a constant value for 13 C, and corrected for attenuation from 1950 AD to the measurement date Are used as standard 14 C concentration values.

ポリエチレンナフタレート中の14C濃度の分析方法は、まずポリエチレンナフタレートの前処理が必要となる。具体的には、ポリエチレンナフタレートに含まれる炭素を酸化処理し、すべて二酸化炭素へと変換する。さらに、得られた二酸化炭素を水や窒素と分離し、二酸化炭素を還元処理し、固形炭素であるグラファイトへと変換する。この得られたグラファイトにCsなどの陽イオンを照射して炭素の負イオンを生成させる。引き続いて、タンデム加速器を用いて炭素イオンを加速し、負イオンから陽イオンへ荷電変換させ、質量分析電磁石により123+133+143+の進行する軌道を分離し、143+は静電分析器により測定を行う。 The method for analyzing the concentration of 14 C in polyethylene naphthalate requires a pretreatment of polyethylene naphthalate first. Specifically, carbon contained in polyethylene naphthalate is oxidized and all converted to carbon dioxide. Further, the obtained carbon dioxide is separated from water and nitrogen, and the carbon dioxide is subjected to a reduction treatment to be converted into solid carbon, graphite. The obtained graphite is irradiated with cations such as Cs + to generate carbon negative ions. Subsequently, accelerated carbon ions using tandem accelerator, is charged converted from negative ions to positive ions, 12 C 3+ by mass analysis electromagnet, 13 C 3+, separating the progressive trajectory of 14 C 3+, 14 C 3+ Is measured by an electrostatic analyzer.

本発明において、重合して生成されるポリエチレンナフタレートは、ナフタレンジカルボン酸またはナフタレンジカルボン酸のジアルキルエステルを主たる原料として用い、エチレングリコールをジオール成分として用いた製造方法により得ることができる。ナフタレンジカルボン酸のジアルキルエステルとしては、ナフタレンジカルボン酸の低級ジアルキルエステル、具体的にはジメチルエステル、ジエチルエステル、ジプロピルエステル、ジブチルエステルなどを挙げることができる。   In the present invention, polyethylene naphthalate produced by polymerization can be obtained by a production method using naphthalenedicarboxylic acid or a dialkyl ester of naphthalenedicarboxylic acid as a main raw material and using ethylene glycol as a diol component. Examples of the dialkyl ester of naphthalenedicarboxylic acid include lower dialkyl esters of naphthalenedicarboxylic acid, specifically, dimethyl ester, diethyl ester, dipropyl ester, dibutyl ester and the like.

ここで、「主たる」とは、本発明の効果が実質的に損なわれない範囲内で他の酸成分を重合してもよいことを意味する。その共重合成分としては、一般にポリエチレンナフタレートで用いられているジカルボン酸成分を挙げることができる。具体例としては、ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸およびそれらの低級アルキルエステルなどが好ましく例示される。これらは基本的に化石資源由来であることがほとんどであり、本発明のポリエチレンナフタレートの原料総量に対して、その他の化石資源由来原料とあわせて最大10重量%まで添加することができる。   Here, "mainly" means that other acid components may be polymerized within a range that does not substantially impair the effects of the present invention. Examples of the copolymer component include a dicarboxylic acid component generally used in polyethylene naphthalate. Specific examples are preferably naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, isophthalic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid and lower alkyl esters thereof. Most of these are basically derived from fossil resources, and can be added up to 10% by weight together with other fossil resource-derived materials based on the total amount of the raw materials of the polyethylene naphthalate of the present invention.

本発明のポリエチレンナフタレートの製造においては、必要に応じて少量の添加剤、例えば滑剤、酸化防止剤、固相重合促進剤、整色剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、遮光剤または艶消剤などを添加してもよい。しかしながらこれらの添加剤も、基本的に化石資源由来であることが多く、本発明のポリエチレンナフタレートの原料総量に対して、その他の化石資源由来原料とあわせて最大10重量%まで添加することができる。   In the production of the polyethylene naphthalate of the present invention, if necessary, a small amount of additives such as a lubricant, an antioxidant, a solid-phase polymerization accelerator, a coloring agent, a fluorescent whitening agent, an antistatic agent, an antibacterial agent, and an ultraviolet ray. An absorbent, a light stabilizer, a heat stabilizer, a light-shielding agent or a matting agent may be added. However, these additives are also often derived from fossil resources, and may be added up to 10% by weight together with other fossil resource-derived materials, based on the total amount of the polyethylene naphthalate raw material of the present invention. it can.

上記のポリエチレンナフタレートは、非化石原料由来原料を用いること以外は任意の方法によって製造することができる。具体的には、ナフタレンジカルボン酸と非化石原料由来エチレングリコールとを直接エステル化反応させるか、ナフタレンジカルボン酸のジアルキルエステルと非化石原料由来エチレングリコールとをエステル交換反応させることにより、ナフタレンジカルボン酸のエチレングリコールエステルおよび/またはその低重合体を生成させる第一段階の反応と、第一段階の反応生成物を重合反応触媒の存在下で減圧加熱して所望の重合度になるまで重縮合反応させる第二段階の反応によって製造することができる。   The above-mentioned polyethylene naphthalate can be produced by any method except that a raw material derived from a non-fossil raw material is used. Specifically, naphthalenedicarboxylic acid and a non-fossil raw material-derived ethylene glycol are directly subjected to an esterification reaction, or a dialkyl ester of a naphthalenedicarboxylic acid and a non-fossil raw material-derived ethylene glycol are subjected to a transesterification reaction, whereby naphthalenedicarboxylic acid A first-stage reaction for producing an ethylene glycol ester and / or a low-polymer thereof, and a polycondensation reaction of the first-stage reaction product by heating under reduced pressure in the presence of a polymerization reaction catalyst to a desired degree of polymerization. It can be produced by a second stage reaction.

本発明のポリエチレンナフタレートの中で、酸成分として2,6−ナフタレンジカルボン酸などを原料に用いて得られたポリエチレンナフタレートを構成する繰り返し単位中の全炭素に対する割合は、2,6−ナフタレンジカルボン酸由来の炭素が86%(12個)、エチレングリコール由来の炭素が14%(2個)で構成されている。ジオール成分としてバイオ化率80%以上のエチレングリコールを用いるということは、ポリエチレンナフタレートの繰り返し単位を構成する全炭素のうち、エチレングリコール由来の全炭素(ポリエチレンナフタレートの繰り返し単位を構成する全炭素のうち14%)の80%以上が非化石原料由来の14Cを含む炭素原子である。したがって、理論計算上、ポリエチレンナフタレートのバイオ化率は11%以上となる。このようなバイオ化率11%以上のポリエチレンナフタレートを採用することも本発明における一態様である。
上述した本発明の効果を奏するには、このようなバイオ化率10%以上のポリエチレンナフタレートであることが必要であり、10%未満であるとその効果を充分に発現させることができない。
In the polyethylene naphthalate of the present invention, the ratio to the total carbon in the repeating unit constituting polyethylene naphthalate obtained by using 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or the like as a raw material as an acid component is 2,6-naphthalene. It is composed of 86% (12) of carbon derived from dicarboxylic acid and 14% (2) of carbon derived from ethylene glycol. The use of ethylene glycol having a biodegradation ratio of 80% or more as a diol component means that, among all carbons constituting the polyethylene naphthalate repeating unit, all carbons derived from ethylene glycol (all carbons constituting the polyethylene naphthalate repeating unit) (14% of them) are carbon atoms containing 14 C derived from non-fossil raw materials. Therefore, the theoretical calculation shows that the bioforming ratio of polyethylene naphthalate is 11% or more. It is one aspect of the present invention to employ such a polyethylene naphthalate having a bioconversion rate of 11% or more.
In order to exhibit the effects of the present invention described above, it is necessary that the polyethylene naphthalate has such a bio-conversion rate of 10% or more, and if it is less than 10%, the effect cannot be sufficiently exhibited.

生成したポリエチレンナフタレートの固有粘度は、0.50〜1.00dL/gの範囲内にあることが好ましい。該固有粘度が0.50dL/g未満であると、得られる成形物の強度は非常に弱くなり、成形物としての使用は困難である。一方、固有粘度が1.00dL/gを超えると、溶融粘度が大きくなりすぎて成形性が極度に悪化する。該固有粘度は0.60〜0.70dL/gの範囲にあることが好ましい。固有粘度は後述するように、ポリエチレンナフタレートを溶解した溶液粘度から算出することができる。   The intrinsic viscosity of the produced polyethylene naphthalate is preferably in the range of 0.50 to 1.00 dL / g. If the intrinsic viscosity is less than 0.50 dL / g, the strength of the obtained molded article becomes extremely weak, and it is difficult to use the molded article. On the other hand, if the intrinsic viscosity exceeds 1.00 dL / g, the melt viscosity becomes too large, and the moldability is extremely deteriorated. The intrinsic viscosity is preferably in the range of 0.60 to 0.70 dL / g. The intrinsic viscosity can be calculated from the solution viscosity in which polyethylene naphthalate is dissolved, as described later.

一般的にポリエチレンナフタレートの重合反応では、エステル交換反応触媒、重合反応触媒が使用され、主にマンガン、アンチモン、ゲルマニウムなどの重金属が使用される。より具体的には、酢酸マンガン、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなどを挙げることができる。重金属は環境負荷が大きいため、本発明において双方の反応触媒として環境への負荷が比較的少ないチタン触媒の使用がさらに望ましい。酸成分としてポリエチレンナフタレート、ジオール成分として非化石原料由来エチレングリコールを使用し、重合反応触媒としてチタン触媒を使用することで、地球環境問題をさらに改善し得るポリエチレンナフタレートを含むベルト補強材の提供が可能となる。   Generally, in the polymerization reaction of polyethylene naphthalate, a transesterification catalyst and a polymerization reaction catalyst are used, and heavy metals such as manganese, antimony, and germanium are mainly used. More specifically, manganese acetate, antimony trioxide, germanium dioxide and the like can be mentioned. Since heavy metals have a large environmental load, it is more desirable in the present invention to use a titanium catalyst having a relatively low environmental load as both reaction catalysts. Use of polyethylene naphthalate as an acid component, ethylene glycol derived from a non-fossil raw material as a diol component, and use of a titanium catalyst as a polymerization reaction catalyst to provide a belt reinforcing material containing polyethylene naphthalate that can further improve global environmental problems. Becomes possible.

また重合反応触媒として用いるチタン触媒については、下記一般式(I)で表わされる化合物、または一般式(I)で表わされる化合物と下記一般式(II)で表わされる2,6−ナフタレンジカルボン酸もしくはその無水物とを反応させた生成物を用いることも好ましく挙げることができる。   As for the titanium catalyst used as the polymerization reaction catalyst, a compound represented by the following general formula (I), or a compound represented by the following general formula (I) and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid represented by the following general formula (II) or It is preferable to use a product obtained by reacting the anhydride with the anhydride.

Figure 2020044853

[但し、式(I)中、R、R、RおよびRはそれぞれ同一もしくは異なって、アルキル基またはフェニル基を表す。mは1〜4の整数を表し、且つmが2〜4のとき、それぞれ2〜4個あるRおよびRはそれぞれ同一の基または異なる基を表す。]
Figure 2020044853

[However, in the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents an alkyl group or a phenyl group. m represents an integer of 1 to 4, and when m is 2 to 4, 2 to 4 R 2 and R 3 each represent the same group or different groups. ]

Figure 2020044853
Figure 2020044853

ここで上記式(I)で表されるチタン化合物としては例えば、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ−n−プロポキシド、チタンテトラブトキシドなどのチタンテトラアルコキシドのほか、チタンテトラフェノキシド、ヘキサエチルジチタネート、ヘキサプロピルジチタネート、ヘキサブチルジチタネート、ヘキサフェニルジチタネート、オクタエチルトリチタネート、オクタプロピルトリチタネート、オクタブチルトリチタネート、オクタフェニルトリチタネートなどを挙げることができる。また、一般式(II)で表される芳香族多価カルボン酸またはその無水物としては、フタル酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの無水物が好ましく用いられる。   Examples of the titanium compound represented by the above formula (I) include titanium tetraalkoxides such as titanium tetraethoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra-n-propoxide and titanium tetrabutoxide, and titanium tetraphenoxide. , Hexaethyl dititanate, hexapropyl dititanate, hexabutyl dititanate, hexaphenyl dititanate, octaethyl trititanate, octapropyl trititanate, octabutyl trititanate, octaphenyl trititanate and the like. As the aromatic polycarboxylic acid represented by the general formula (II) or an anhydride thereof, phthalic acid, trimellitic acid, hemi-mellitic acid, pyromellitic acid and anhydrides thereof are preferably used.

上記チタン化合物と2,6−ナフタレンジカルボン酸またはその無水物とを反応させる場合には、溶媒に2,6−ナフタレンジカルボン酸またはその無水物の一部または全部を溶解し、この混合液にチタン化合物を滴下し、0〜200℃の温度で少なくとも30分間、好ましくは30〜150℃の温度で40〜90分間加熱することによって行われる。この際の反応圧力については特に制限はなく、常圧で十分である。なお、2,6−ナフタレンジカルボン酸またはその無水物を溶解させる溶媒としては、エタノール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ベンゼンおよびキシレンなどから所望に応じていずれを用いることもできる。   When reacting the above titanium compound with 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or its anhydride, part or all of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or its anhydride is dissolved in a solvent, and titanium It is carried out by adding the compound dropwise and heating at a temperature of 0 to 200 ° C for at least 30 minutes, preferably at a temperature of 30 to 150 ° C for 40 to 90 minutes. The reaction pressure at this time is not particularly limited, and normal pressure is sufficient. As a solvent for dissolving 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or its anhydride, any of ethanol, ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, benzene and xylene can be used as desired.

ここで、チタン化合物と2,6−ナフタレンジカルボン酸またはその無水物との反応モル比には特に限定はないが、チタン化合物の割合が高すぎると、この化合物を触媒として用いて得られるポリエチレンナフタレートの色調が悪化したり、軟化点が低下したりすることがある。逆にチタン化合物の割合が低すぎるとポリエチレンナフタレート製造工程において重縮合反応が進みにくくなることがある。このため、チタン化合物と2,6−ナフタレンジカルボン酸またはその無水物との反応モル比は、2/1〜2/5の範囲内とすることが好ましい。特に好ましくは2/2〜2/4である。   Here, the reaction molar ratio of the titanium compound to 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or its anhydride is not particularly limited, but if the ratio of the titanium compound is too high, the polyethylene mole obtained by using this compound as a catalyst may be used. The color tone of phthalate may deteriorate or the softening point may decrease. Conversely, if the proportion of the titanium compound is too low, the polycondensation reaction may not easily proceed in the polyethylene naphthalate production process. Therefore, the reaction molar ratio of the titanium compound to 2,6-naphthalenedicarboxylic acid or its anhydride is preferably in the range of 2/1 to 2/5. Particularly preferably, it is 2/2 to 2/4.

本発明のポリエチレンナフタレート中に含まれる、ポリエチレンナフタレート可溶性のチタン元素量は全ジカルボン酸成分を基準として5〜70ppmの範囲にあるようにすることが好ましい。ここでポリエチレンナフタレート可溶性のチタン元素とは二酸化チタンのような無機粒子としてポリエチレンナフタレート中に配合され、ポリエチレンナフタレートと分子レベルで混和することなくポリエチレンナフタレート中に存在するTi元素は該当しないことを意味する。より具体的には有機系のTi系触媒などに含まれているチタン元素がポリエチレンナフタレート可溶性のチタン元素に該当する。より具体的には、ポリエチレンナフタレート可溶性のチタン元素とは、艶消し目的で添加される二酸化チタンのような無機のチタン化合物は含まれず、通常触媒として用いられている有機のチタン化合物や艶消し剤として使用される二酸化チタンに不純物として含有されている有機チタン化合物を指す。該ポリエチレンナフタレート可溶性のチタン元素量が5ppm未満の場合は重縮合反応が遅くなり、70ppmを超える場合は得られるポリエチレンナフタレートの色調が、不良になり、かつその耐熱性が低下することがあり好ましくない。チタン元素量はポリエチレンナフタレートに対して7〜60ppmの範囲が好ましく、10〜50ppmの範囲がさらに好ましい。   It is preferable that the amount of the titanium element soluble in polyethylene naphthalate contained in the polyethylene naphthalate of the present invention is in the range of 5 to 70 ppm based on all dicarboxylic acid components. Here, the titanium element soluble in polyethylene naphthalate is included in polyethylene naphthalate as inorganic particles such as titanium dioxide, and the Ti element present in polyethylene naphthalate without being mixed with polyethylene naphthalate at the molecular level does not apply. Means that. More specifically, a titanium element contained in an organic Ti-based catalyst or the like corresponds to a polyethylene naphthalate-soluble titanium element. More specifically, the polyethylene naphthalate-soluble titanium element does not include an inorganic titanium compound such as titanium dioxide added for the purpose of matting, and includes an organic titanium compound and matting usually used as a catalyst. Refers to organic titanium compounds contained as impurities in titanium dioxide used as an agent. If the amount of the titanium element soluble in polyethylene naphthalate is less than 5 ppm, the polycondensation reaction becomes slow, and if it exceeds 70 ppm, the color tone of the obtained polyethylene naphthalate may be poor and its heat resistance may be reduced. Not preferred. The amount of titanium element is preferably in the range of 7 to 60 ppm, more preferably 10 to 50 ppm, based on polyethylene naphthalate.

本発明のポリエチレンナフタレートを製造する際は、エステル交換触媒や重縮合触媒以外に、任意のリン化合物を添加することができる。リン化合物の種類は特に限定するものではないが、たとえば特にチタン系触媒を使用した場合には、下記一般式(III)により表されるリン化合物を任意の段階で添加することが好ましい。   When producing the polyethylene naphthalate of the present invention, any phosphorus compound can be added in addition to the transesterification catalyst and the polycondensation catalyst. The type of the phosphorus compound is not particularly limited. For example, when a titanium-based catalyst is used, it is preferable to add the phosphorus compound represented by the following general formula (III) at an arbitrary stage.

Figure 2020044853

[上記式中、RおよびRは同一または異なっている、炭素原子数1〜4個のアルキル基を表し、Xは−CH−または−CHPh−を表す。]
Figure 2020044853

[In the above formula, R 6 and R 7 are the same or different and represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X represents —CH 2 — or —CHPh—. ]

上記一般式(III)のリン化合物(ホスホネート化合物)としては、カルボメトキシメタンホスホン酸、カルボエトキシメタンホスホン酸、カルボプロポキシメタンホスホン酸、カルボプトキシメタンホスホン酸、カルボメトキシ−ホスホノ−フェニル酢酸、カルボエトキシ−ホスホノ−フェニル酢酸、カルボプロトキシ−ホスホノ−フェニル酢酸およびカルボブトキシ−ホスホノ−フェニル酢酸のジメチルエステル類、ジエチルエステル類、ジプロピルエステル類およびジブチルエステル類から選ばれることが好ましい。これらの化合物の中でより好ましいのは、カルボメトキシメタンホスホン酸、カルボメトキシメタンホスホン酸ジメチルエステル、カルボメトキシメタンホスホン酸ジエチルエステル、カルボエトキシメタンホスホン酸、カルボエトキシメタンホスホン酸ジメチルエステルまたはカルボエトキシメタンホスホン酸ジエチルエステルである。上記のホスホネート化合物は、通常安定剤として使用されるリン化合物に比較して、チタン化合物との反応が比較的緩やかに進行するので、反応中におけるチタン化合物の触媒活性持続時間が長くなり、結果として該チタン化合物のポリエチレンナフタレートへの添加量を少なくすることができる。   Examples of the phosphorus compound (phosphonate compound) of the general formula (III) include carbomethoxymethanephosphonic acid, carbethoxymethanephosphonic acid, carbopropoxymethanephosphonic acid, carboptoxymethanephosphonic acid, carbomethoxy-phosphono-phenylacetic acid, It is preferably selected from the dimethyl, diethyl, dipropyl and dibutyl esters of ethoxy-phosphono-phenylacetic acid, carboxy-phosphono-phenylacetic acid and carboxy-phosphono-phenylacetic acid. More preferred among these compounds are carbomethoxymethane phosphonic acid, carbomethoxymethane phosphonic acid dimethyl ester, carbomethoxymethane phosphonic acid diethyl ester, carboethoxymethane phosphonic acid, carboethoxymethane phosphonic acid dimethyl ester or carboethoxymethane This is diethyl phosphonate. The above-mentioned phosphonate compound, the reaction with the titanium compound proceeds relatively slowly as compared with the phosphorus compound which is usually used as a stabilizer, so that the catalytic activity duration of the titanium compound during the reaction becomes longer, and as a result, The amount of the titanium compound added to polyethylene naphthalate can be reduced.

また、上記のチタン化合物を含む触媒系は下記数式(1)および数式(2)を同時に満足するものであることが好ましい。
0.65 ≦ P/Ti ≦ 5.0 (1)
10 ≦ P+Ti ≦ 200 (2)
[上記数式(1)、数式(2)中、Tiはポリエチレンナフタレート中に含有されるポリエチレンナフタレート可溶性のチタン金属元素の濃度(重量ppm)を、Pはポリエチレンナフタレート中に含有されるリン化合物のリン元素の濃度(重量ppm)を表す。]
Further, it is preferable that the catalyst system containing the above-mentioned titanium compound simultaneously satisfies the following mathematical expressions (1) and (2).
0.65 ≦ P / Ti ≦ 5.0 (1)
10 ≦ P + Ti ≦ 200 (2)
[In the above formulas (1) and (2), Ti represents the concentration (weight ppm) of a titanium metal element soluble in polyethylene naphthalate contained in polyethylene naphthalate, and P represents phosphorus contained in polyethylene naphthalate. It represents the concentration of elemental phosphorus (ppm by weight) in the compound. ]

ここで、(P/Ti)が0.65未満の場合、ポリエチレンナフタレートの色相が黄味を帯び、好ましくない。また、(P/Ti)が5.0を超えるとポリエチレンナフタレートの重合反応性が大幅に低下し、目的とするポリエチレンナフタレートを得ることが困難となる。この(P/Ti)の適正範囲は通常の金属触媒系よりも狭いことが特徴的であるが、適正範囲にある場合、本発明のような従来にない効果を得ることができる。一方、(Ti+P)が10に満たない場合は、製糸プロセスにおける生産性が大きく低下し、満足な性能が得られなくなる。また、(Ti+P)が200を超える場合には、少量ではあるが触媒に起因する異物が発生し好ましくない。上記数式(1)、(2)の範囲は好ましくは(1)式中の(P/Ti)は1.0〜4.5の範囲、(2)式中の(Ti+P)は12〜150の範囲であり、さらに好ましくは、(1)式中の(P/Ti)は2.0〜4.0の範囲、(2)式中の(Ti+P)は15〜100の範囲である。本発明の製造方法において、前記触媒系を用いて行われる重合反応は、230〜320℃の温度において、常圧下または減圧下、好ましくは0.05Pa〜0.2MPaにおいて、これらの条件を組み合わせて、15〜300分間重合反応させることが好ましい。   Here, when (P / Ti) is less than 0.65, the hue of polyethylene naphthalate is yellowish, which is not preferable. On the other hand, when (P / Ti) exceeds 5.0, the polymerization reactivity of polyethylene naphthalate is greatly reduced, and it is difficult to obtain the desired polyethylene naphthalate. Although the proper range of (P / Ti) is characteristically narrower than that of a normal metal catalyst system, when it is in the proper range, an effect which has not existed in the past as in the present invention can be obtained. On the other hand, when (Ti + P) is less than 10, productivity in the spinning process is greatly reduced, and satisfactory performance cannot be obtained. On the other hand, when (Ti + P) is more than 200, a small amount of foreign matters due to the catalyst is generated, which is not preferable. The range of the above formulas (1) and (2) is preferably (P / Ti) in the range of 1.0 to 4.5 in the formula (1), and (Ti + P) in the range of 12 to 150 in the formula (2). (P / Ti) in the formula (1) is more preferably in the range of 2.0 to 4.0, and (Ti + P) in the formula (2) is more preferably in the range of 15 to 100. In the production method of the present invention, the polymerization reaction carried out using the catalyst system is carried out at a temperature of 230 to 320 ° C. under normal pressure or reduced pressure, preferably at 0.05 Pa to 0.2 MPa, by combining these conditions. It is preferable to carry out the polymerization reaction for 15 to 300 minutes.

本発明によって得られるポリエチレンナフタレートは、最終的に燃焼処理された場合の二酸化炭素発生量を実質的に削減することができる。前述のとおり、植物がその成長時に空気中の二酸化炭素を吸収し、光合成により炭素を自らに固定化するため、その植物を原料として製造したプラスチックを使用し、使用後に燃焼された際に発生する二酸化炭素は、その植物がもともと吸収した二酸化炭素と同量であり、カーボンニュートラルとなり、たとえ燃焼させても地球上の二酸化炭素を実質的には増加させない、とみなせるからである。完全燃焼時の二酸化炭素発生量は計算により求めることができる。例えばポリエチレンナフタレート(PEN)の場合、PENの1構成単位(分子量242.2)を完全燃焼させた場合、14倍モル量のCO(分子量44.0)が発生することから、二酸化炭素発生量は下記数式(3)によって求められる。
二酸化炭素発生量CO(g)
=燃焼させたPEN重量(g)/242.2×14×44 (3)
The polyethylene naphthalate obtained according to the present invention can substantially reduce the amount of carbon dioxide generated when finally burned. As mentioned above, plants absorb carbon dioxide in the air during their growth and fix themselves to themselves by photosynthesis, so they use plastics produced from the plant and are burned after use. Carbon dioxide is the same amount as the carbon dioxide originally absorbed by the plant, is carbon neutral, and can be considered to not substantially increase carbon dioxide on earth even if burned. The amount of carbon dioxide generated during complete combustion can be obtained by calculation. For example, in the case of polyethylene naphthalate (PEN), when one constituent unit (molecular weight: 242.2) of PEN is completely burned, 14 times molar amount of CO 2 (molecular weight: 44.0) is generated. The amount is determined by the following equation (3).
Carbon dioxide generation CO 2 (g)
= Weight of PEN burned (g) /242.2×14×44 (3)

ただし、エチレングリコールがバイオマス由来であれば、上記のPENの場合と同様に考えると二酸化炭素発生量は下記数式(4)によって求められる。
二酸化炭素発生量CO(g)
=燃焼させたPEN重量(g)/242.2×12×44 (4)
However, if ethylene glycol is derived from biomass, the amount of carbon dioxide generated can be obtained by the following formula (4), as in the case of PEN.
Carbon dioxide generation CO 2 (g)
= Weight of PEN burned (g) /242.2×12×44 (4)

ゆえに、バイオマスエチレングリコールを使用することにより、従来のポリエチレンナフタレートに比べて、実質的な二酸化炭素排出量をポリエチレンナフタレート1kgあたり300g以上抑制することができる。   Therefore, by using biomass ethylene glycol, a substantial carbon dioxide emission can be suppressed by 300 g or more per 1 kg of polyethylene naphthalate as compared with conventional polyethylene naphthalate.

また本発明においてはポリエチレンナフタレートを構成する成分の総量の20重量%以上が非化石原料で構成されている必要がある。非化石原料とは上述のように、バイオマス資源より製造された原料と成る有機化合物を非化石原料と称している。本発明者らの検討の結果、このようなポリエチレンナフタレート中の非化石原料の構成率が20重量%以上のポリエチレンナフタレートを採用することによって、上述した本発明の効果を奏することができ、20重量%未満であるとその効果を充分に発現させることができない。一例として上述のようにポリマーがポリエチレンナフタレート(PEN)でそのエチレングリコールがバイオマス由来である場合には、同様にして以下の式(5)に示すようにしてポリエチレンナフタレート中の非化石原料で構成されている重量比率を算出することができる。
PEN1構成単位中のEG部分の分子量/PEN1構成単位の分子量
=60/242.2×100=24.8% (5)
Further, in the present invention, it is necessary that at least 20% by weight of the total amount of the components constituting the polyethylene naphthalate is composed of a non-fossil raw material. As described above, the non-fossil raw material refers to an organic compound that is a raw material produced from biomass resources as a non-fossil raw material. As a result of the study by the present inventors, the effect of the present invention described above can be obtained by employing polyethylene naphthalate in which the composition ratio of the non-fossil raw material in such polyethylene naphthalate is 20% by weight or more, If the amount is less than 20% by weight, the effect cannot be sufficiently exhibited. As an example, as described above, when the polymer is polyethylene naphthalate (PEN) and the ethylene glycol is derived from biomass, a non-fossil raw material in polyethylene naphthalate is similarly used as shown in the following formula (5). The configured weight ratio can be calculated.
Molecular weight of EG moiety in PEN1 structural unit / molecular weight of PEN1 structural unit = 60 / 242.2 × 100 = 24.8% (5)

よって好ましくはポリエチレンナフタレートを構成する総量の24重量%以上が非化石原料で構成されていることが好ましい。これらの要件を満たすことによって、本発明のポリエチレンナフタレートは実質的な二酸化炭素発生量の削減を達成することができる。   Therefore, it is preferable that 24% by weight or more of the total amount constituting polyethylene naphthalate is constituted by non-fossil raw materials. By satisfying these requirements, the polyethylene naphthalate of the present invention can achieve a substantial reduction in carbon dioxide generation.

以上のとおり、本発明によって、化石原料を使用した同じに比べて該ポリエチレンナフタレートを燃焼させたときに発生する二酸化炭素量が削減される、環境負荷が低減されたポリエチレンナフタレート、それから構成されるベルト補強材が得られる。   As described above, according to the present invention, the amount of carbon dioxide generated when the polyethylene naphthalate is burned is reduced as compared with the same using a fossil raw material. Belt reinforcement is obtained.

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

従来の化石原料由来の原料と非化石原料由来の原料を用いて製造したポリエチレンナフタレート(PEN)をそれぞれ用いたタイヤおよびタイヤ部材を作成し、性能試験を行った。   Tires and tire members were produced using polyethylene naphthalate (PEN) produced using conventional fossil raw materials and non-fossil raw materials, and performance tests were performed.

Figure 2020044853

各測定方法は以下の通りである。
Figure 2020044853

Each measuring method is as follows.

・バイオ化率:ASTM D6866 Method Bに準拠し、コード中に含まれる14C濃度を測定後、1950年時点の循環炭素中の放射性炭素である14C濃度を基準(この値を100%と設定する)とした場合の14C濃度の比率。 -Bioconversion rate: Based on ASTM D6866 Method B, after measuring the concentration of 14 C contained in the code, based on the concentration of 14 C, which is radioactive carbon in circulating carbon as of 1950 (this value is set to 100%) ) And the ratio of 14 C concentration.

・上より数:JIS L1017に準拠し、上より数を測定。 -Number from above: Measure the number from above according to JIS L1017.

・コード径:JIS L1017に準拠し、コード径を測定。 -Cord diameter: Measure the cord diameter according to JIS L1017.

・繊度:JIS L1017に準拠し、正量繊度を測定。 -Fineness: Measures the positive fineness according to JIS L1017.

・強力:JIS L1017に準拠し、引張試験を行い、コードが破断した時の荷重を測定。 -Strong: A tensile test is performed according to JIS L1017, and the load when the cord breaks is measured.

・切伸:JIS L1017に準拠し、引張試験を行い、コードが破断した時の伸び率を測定。 Cut and elongation: A tensile test is performed in accordance with JIS L1017, and the elongation percentage when the cord breaks is measured.

・EASL@2cN/dtex:JIS L1017に準拠し、引張試験を行い、2cN/dtex時の伸び率を測定。 EASL @ 2cN / dtex: A tensile test is performed in accordance with JIS L1017, and the elongation at 2cN / dtex is measured.

・乾熱収縮率:JIS L1017 B法に準拠し、無荷重状態で加熱した際のコードの長さ変化により収縮率を測定。 Dry heat shrinkage: Shrinkage was measured by the change in cord length when heated under no load, in accordance with JIS L1017 B method.

・T−pull接着:JIS L1017に準拠し、引抜試験を行い、引抜接着力を測定。 -T-pull adhesion: A pull-out test is performed according to JIS L1017, and the pull-out adhesive strength is measured.

・Disc疲労:JIS L1017に準拠し、コードをGCF疲労試験機で疲労させた後、コードの強力を測定し、強力保持率を求める。圧縮/伸長歪=10%/5%, 疲労時間:24時間 Disc fatigue: According to JIS L1017, after the cord is fatigued with a GCF fatigue tester, the strength of the cord is measured to determine the strength retention. Compression / elongation strain = 10% / 5%, fatigue time: 24 hours

・一般耐久性:JIS D4230−A法終了後にタイヤから取り出したコードを、JIS L1017に準拠し、コード強力を測定。得られたコード強力を新品タイヤから取り出したコードの強力で除することにより強力保持率を求める。 -General durability: The cord taken out of the tire after the end of the JIS D4230-A method was measured for cord strength in accordance with JIS L1017. The strength retention is determined by dividing the obtained cord strength by the strength of the cord taken out of the new tire.

・高速耐久性:ECS−30の試験条件でスピードレンジ+30km/hr.×10minを上限として評価。終了後解体。タイヤから取り出したコードを、JIS L1017に準拠し、コード強力を測定。得られたコード強力を新品タイヤから取り出したコードの強力で除することにより強力保持率を求める。 -High-speed durability: Evaluated with an upper limit of speed range +30 km / hr. × 10 min under ECS-30 test conditions. Dismantle after the end. The cord taken from the tire is measured for cord strength in accordance with JIS L1017. The strength retention is determined by dividing the obtained cord strength by the strength of the cord taken out of the new tire.

・操縦安定性 Dry/Wet:東洋ゴム工業株式会社所有のテストコースで試験。
テストに使用した車両は当該タイヤを標準とする車両。
テストドライバー3人による官能評価。満点=5点/標準=3点、の平均値。
Dryは乾燥路、Wetは水深1mmに調整。走路は別。
-Driving stability Dry / Wet: Tested on a test course owned by Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
The vehicle used for the test is a vehicle that uses the tires as standard.
Sensory evaluation by three test drivers. Average value of perfect score = 5 points / standard = 3 points.
Dry is adjusted to a dry road, and Wet is adjusted to a depth of 1 mm. The runway is different.

表から明らかなように、本発明の非化石原料由来原料を用いたポリエチレンナフタレートから製造した空気入りタイヤならびにそれを構成する部材の性能は、従来の化石原料由来原料を用いたものと同等であることが示された。
したがって、本発明によれば、環境負荷低減型のベルト補強材を提供することができる。
As is clear from the table, the performance of the pneumatic tire manufactured from polyethylene naphthalate using the raw material derived from the non-fossil raw material of the present invention and the performance of members constituting the same are the same as those using the conventional raw material derived from fossil raw material. It was shown that there is.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an environmental load reduction type belt reinforcing material.

Claims (3)

ベルト補強材に非化石原料由来の原料を用いて製造されたポリエチレンナフタレートを用いた空気入りタイヤ。   A pneumatic tire using polyethylene naphthalate manufactured using a raw material derived from a non-fossil raw material as a belt reinforcing material. 該ポリエチレンナフタレートの直鎖部分もしくは環状部分が非化石原料由来の原料を用いて製造されたポリエチレンナフタレートをベルト補強材に用いた、請求項1記載の空気入りタイヤ。   2. The pneumatic tire according to claim 1, wherein a polyethylene naphthalate in which a linear portion or a cyclic portion of the polyethylene naphthalate is produced using a raw material derived from a non-fossil raw material is used as a belt reinforcing material. 該ポリエチレンナフタレートの直鎖部分および環状部分が非化石原料由来の原料を用いて製造されたポリエチレンナフタレートをベルト補強材に用いた、請求項1記載の空気入りタイヤ。   2. The pneumatic tire according to claim 1, wherein a polyethylene naphthalate produced by using a raw material derived from a non-fossil raw material is used as a belt reinforcing material in a linear part and a cyclic part of the polyethylene naphthalate.
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