JP4491568B2

JP4491568B2 - シリカ充填ゴムをゴム成分とするゴム組成物、およびシリカ充填ゴムの製造方法

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Publication number: JP4491568B2
Application number: JP2004142543A
Authority: JP
Inventors: 亜衣松浦; 大北本; 宏柳下; 洋基薄井
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: JP2005325172A

Description

本発明は、シリカ充填ゴムをゴム成分とするゴム組成物、およびシリカ充填ゴムの製造方法に関する。

近年、環境問題や省資源の観点から、タイヤに対して低燃費化とグリップ性能の向上が求められており、これらを可能にする補強用充填剤としてシリカが検討されている。

ゴム組成物に対するシリカの混練は、一般的にバンバリーミキサー、オープンロール、ニーダー等の混練装置を用いて行なわれている。しかし、シリカは、補強用充填剤として広く使用されているカーボンブラックに比べ、その表面がシラノール基に覆われ、強い自己凝集性があるため、ゴム中での分散性に劣るという問題があった。

ゴム中におけるシリカの分散性を向上させるために、近年、様々な方法が検討されている。例えば、シランカップリング剤の添加によってゴムとシリカとの親和性を向上させる方法が検討されている。また、ゴムラテックスとカーボンブラックを適当な割合で混合、分散させた水溶液を適当な酸で共沈殿させてゴムとカーボンブラックの凝固物を得る方法をもとにして、ゴムラテックス中のゴムおよびシリカを共沈殿させてゴムとシリカとの凝固物を得る方法が検討されている。さらに、ゴムラテックス中のゴムおよびシリカを共沈殿させる際に、その分散液にシランカップリング剤およびカチオン性高分子を添加してゴムとシリカを均一に凝固させる方法などが検討されている。

このように、シリカのゴム中への分散性を向上させる方法は種々検討されてきているが、いまだ、カーボンブラックと比較すると分散性は不十分であり、さらなる改善が必要とされている。

特開２００３−２２１４０２号公報

本発明は、ゴム中におけるシリカの分散性を向上させたゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、糖系界面活性剤の存在下で、ゴムラテックスおよびシリカを共凝固させて得られるシリカ充填ゴムからなるゴム成分を含有するゴム組成物に関する。

前記糖系界面活性剤は、生物由来の界面活性剤であることが好ましい。

また、本発明は、糖系界面活性剤の存在下で、ゴムラテックスおよびシリカを共凝固させる工程を含むシリカ充填ゴムの製造方法に関する。

本発明によれば、ゴムラテックスとシリカとを共凝固する際に糖系界面活性剤を添加することでシリカの分散性を向上させたシリカ充填ゴムを使用することにより、ムーニー粘度が低下して加工性が改善され、高い弾性率を示すゴム組成物を提供することができる。

本発明のゴム組成物は、予めシリカが充填されているゴム（シリカ充填ゴム）をゴム成分として含有する。

前記シリカ充填ゴムは、糖系界面活性剤の存在下でゴムラテックスおよびシリカを共凝固させて製造される。ここで共凝固とは、ゴムラテックス中のゴムとシリカとを共沈殿させてゴムとシリカとの共凝固物を生成する方法をいう。

前記ゴムラテックスとしては、水を溶媒としてゴムが分散しているものであればとくに規定はなく、天然ゴムラテックス、脱蛋白質天然ゴムラテックス、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）ラテックスやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）ラテックス、イソプレンゴム（ＩＲ）ラテックスなどのゴムラテックスを用途に応じて使用できる。また、ゴムラテックス中にプロセスオイルを混合した油展系のゴムラテックスにも適用することができる。

前記シリカとしては、公知の方法によって得られる乾式シリカ、湿式シリカおよびゾル−ゲル法シリカを用いることができる。また、本発明の製造工程を用いることで、表面が水酸基によって覆われているような充填剤、たとえば糖系の充填剤であるバイオフィラーやコーンスターチなどを前記シリカとともに併用することができる。

シリカ充填ゴム中におけるシリカの配合量は、ゴムラテックス中のゴム固形分１００重量部に対して１０重量部以上であることが好ましく、２０重量部以上であることがより好ましい。シリカの配合量が１０重量部未満では、十分な補強効果を得ることができない傾向がある。また、シリカの配合量は、ゴム固形分１００重量部に対して１５０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下であることがより好ましい。配合量が１５０重量部をこえると、加工性が大幅に悪化する傾向がある。

前記糖系界面活性剤とは、親水性部位として糖鎖を有し、疎水性部位として脂質を有する界面活性剤をいう。糖系界面活性剤としてはたとえば、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルなどがあげられる。

本発明において用いられる糖系界面活性剤は生物由来のものであることが好ましい。ここで生物由来とは、例えば、微生物などにより産生されるものをいう。このような微生物としては、生物由来の糖系界面活性剤を生産する能力を有する微生物であればよい。例えば、生物由来の糖系界面活性剤としてマンノシルエリスリトールリピッド（ＭＥＬ）を生産する場合は、Psuedozyma antarctica（旧分類名ではCandida antarctica）を微生物として用いることが好ましい。

ここで、生物由来の界面活性剤としては前記糖系界面活性剤のほかに、コリノミコリン酸(Corynomycolic acid)などの脂肪酸系のもの、エマルサン(Emulsan)、リポサン(Liposan)などのバイオポリマー系のもの、サーファクチン、ビィスコシンなどのリポペプタイド系のものなど種々のものが知られている。これらは通常の界面活性剤に比べ、複数の官能基や光学活性を有する点、嵩高い構造や複雑な構造を有する点、生理活性（抗微生物、抗腫瘍作用）を有する点、および生分解性や安全性が高い点を有することを特徴とする。生物由来の糖系界面活性剤は、他の生物由来の界面活性剤に比べて少量の添加により、十分な分散性が得られるという点が優れているため、本発明において好ましく用いられる。

前記生物由来の糖系界面活性剤は、糖類を含有する種母培地に前記微生物を接種して培養を行なったのちに、原料（炭素源）を添加することで生産されることが好ましい。糖類としては、グルコースが好ましいが、例えば、グリセロール、ショ糖、果糖、マンノース、マンニトールなどを用いてもよい。

前記微生物、および種母培地に含有されるグルコースなどの糖類からは、直接、生物由来の糖系界面活性剤を生産することができない。しかし、該糖類で培養した後に得られる菌体（休止菌体ともよぶ）をフランコやリアクターなどの反応容器中で、原料（油脂や炭化水素類）と混合・攪拌すると、ただちに大量に生物由来の糖系界面活性剤を生産することができる。この手法（休止菌体法）を用いることで、生物由来の糖系界面活性剤の生産のスケールアップが容易であり、生産収率を向上させることができる（とくにＭＥＬの場合、６５〜７５％程度、収率を向上可能）。また、炭素源以外の培地成分も含まないため、分離精製も容易である。

前記原料（炭素源）としては、各種天然油脂（動物油、植物油）を利用することができる。例えば、生物由来の糖系界面活性剤としてＭＥＬを生産した場合、落花生油を原料として用いたときにＭＥＬの収率が最大となる。大豆油の場合も、ほぼ同様の収率で生成物が得られる。大豆油以外に、サフラワー油、ヒマワリ油、綿実油、コーン油などでも良好な生産が認められる。油脂以外の原料としては、炭化水素（ｎ−アルカン、ｎ−アルケンなど）、脂肪族アルコール（１級、２級）、脂肪族ケトン（末端にメチルケトン、エチルケトン構造を持つもの）、脂肪族メチルエステルなどがあげられる。なお、炭化水素類を原料として用い、ＭＥＬを生産する場合、炭素鎖長が長くなるにともなってＭＥＬの生産性が向上し、ｎ−オクタデカン（鎖長が１８）の場合に最高の収率が得られる（対原料重量あたり、８０〜８７％（ｗ／ｗ））。

前記生物由来の糖系界面活性剤としては、例えば、トレハロースリピド化合物、サクシノイルトレハロースリピド系化合物、ソフォローリピド系化合物、セロビオースリピド系化合物、マルトースリピド系化合物、ポリオールリピド系化合物、グルコースリピド系化合物、フルクトースリピド系化合物、グルコシドリピド系化合物、マンノシドリピド系化合物、シュークロースリピド系化合物、ラムノースリピド系化合物、アルカノイル−Ｎ−グルカミド系化合物等の各種化合物をあげることができる。また、これらの誘導体も本発明における生物由来の糖系界面活性剤に含めることとする。

前記生物由来の糖系界面活性剤としては、なかでも（１）マンノシドリピド系化合物、（２）ラムノースリピド系化合物、（３）ソフォロースリピド系化合物、（４）トレハロースリピド化合物、（５）サクシノイルトレハロースリピド系化合物、（６）セロビオースリピド系化合物、（７）グルコシドリピド系化合物および（８）アルカノイル−Ｎ−メチルグルカミド系化合物の８種類が好ましく用いられる。

マンノシドリピド系化合物（１）としては、以下の一般式１で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１

｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇およびＲ₈は、それぞれ水素原子、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、もしくは脂肪族アシル基を示し、ｎは０〜１０の整数を示す。（ただし、Ｒ₁〜Ｒ₈の全てが水素原子である場合を除く。また、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基中、ｍは０〜８の整数を示す。）｝

マンノシドリピド系化合物（１）としては、以下の一般式２で表されるものを用いることがさらに好ましい。

一般式２

｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄およびＲ₅は、それぞれ水素原子、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、もしくは脂肪族アシル基を示す。（ただし、Ｒ₁〜Ｒ₅の全てが水素原子である場合を除く。また、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基中、ｍは０〜８の整数を示す。）｝

マンノシドリピド系化合物（１）としてさらに好ましいものは、マンノース・糖アルコール系化合物であり、一般式２に対応させれば、Ｒ₅がＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基（ただしｍは１〜８好ましくは２〜６の整数を示す）であり、Ｒ₁〜Ｒ₄が同一もしくは異なっていてもよい炭素数１〜１５のアルカノイル基である化合物である。なかでも以下の一般式３で表される構造を有する３種のマンノシルエリスリトール系化合物（ＭＥＬ−Ａ、ＭＥＬ−Ｂ、ＭＥＬ−Ｃ）がとくに好ましい。

一般式３

また、マンノシドリピド系化合物（１）としては前記以外にも、アルキルマンノシド系の化合物（一般式４においてＲ₈がアルキル基のもの）を用いることが好ましく、その中でもとくに以下の一般式４で表される構造の化合物（ＭＬ−１）が好ましい。

一般式４

（ＭＬ−１；ｎ＝０、Ｒ₈＝ｄｏｄｅｃｙｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄＝Ｈ。）

ラムノースリピド系化合物（２）としては、以下の一般式５または６で表されるものを用いることが好ましい。

一般式５

一般式６

（式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、それぞれ水素原子、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、脂肪族アシル基、もしくは下記式で表される基を示す。）

（ただし、一般式５、６および上記式中、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０の整数を示す。）｝

ラムノースリピド系化合物（２）としては、一般式７で表される構造を有する６種の化合物（ＲＬ−１、ＲＬ−２、ＲＬ−３、ＲＬ−４、ＲＬ−Ａ、ＲＬ−Ｂ）を用いることがさらに好ましい。

一般式７

ソフォロースリピド系化合物（３）としては、以下の一般式８または９で表されるものを用いることが好ましい。

一般式８

一般式９

（式中、Ｒ₁およびＲ₂は、それぞれ水素原子、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、脂肪族アシル基を示し、Ｒ₃は水素原子、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基を示し、ｍは１〜３０の整数を示す）

ソフォロースリピド系化合物（３）として、とくに好ましいものは以下の一般式１０で表される構造を有する５種の化合物（ＳＬ−１、ＳＬ−２、ＳＬ−３、ＳＬ−５、ＳＬ−６）を用いることが好ましい。

一般式１０

トレハロースリピド化合物（４）としては、一般式１１で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１１

｛式中、Ｒ₁およびＲ₂は、水素原子、もしくは下記式で表される基であるか、

（式中、ｍ≧１４、ｎ≧１３、ｍ＋ｎ＝１〜５０である）または、下記式で表される基を示す。

（式中、ｍ’≧１４、ｎ’≧１３、ｍ’＋ｎ’＝１〜５０である）ただし、Ｒ₁およびＲ₂がともに水素原子である場合を除く。また、これらの式で表される基には２重結合、分岐、ケトン基、シクロプロパン環、メトキシ基が含まれることがある。｝

トレハロースリピド系化合物（４）としては、一般式１２で表される構造を有する２種の化合物（ＴＬ−１、ＴＬ−２）を用いることがとくに好ましい。
一般式１２

サクシノイルトレハロースリピド系化合物（５）としては、一般式１３で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１３

（式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は水素原子または脂肪族アシル基を示し、かつＲ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも１つはサクシノイル基である。）

サクシノイルトレハロースリピド系化合物（５）としては、一般式１４で表される構造を有する３種の化合物（ＳＴＬ−１、ＳＴＬ−２、ＳＴＬ−３）を用いることが好ましい。

一般式１４

セロビオースリピド系化合物（６）は、一般式１５で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１５

｛式中、Ｒ₁は水素原子またはＯＨを示し、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は、それぞれ水素原子、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、脂肪族アシル基もしくは下記式で表される基を示す。

（ただし、式中、ｎは１〜３０の整数を示す。）｝

セロビオースリピド系化合物（６）としては、一般式１６で表される構造を有する３種の化合物（ＣＬ−Ａ、ＣＬ−Ｂ、ＣＬ−Ｃ）を用いることがとくに好ましい。

一般式１６

グルコシドリピド系化合物（７）は、以下の一般式１７で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１７

｛上記一般式１７中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇およびＲ₈は、それぞれ水素原子、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基、もしくは脂肪族アシル基を示し、ｎは０〜１０の整数を示す。（ただし、Ｒ₁〜Ｒ₈の全てが水素原子である場合を除く。また、ＣＨ₂（ＯＨ）−〔ＣＨ（ＯＨ）〕_m−ＣＨ₂−基中、ｍは０〜８の整数を示す。）｝

グルコシドリピド系化合物（７）としては、アルキルグルコシド系の化合物（下記式においてＲ₈がアルキル基のもの。）を用いることが好ましく、その中でもとくに好ましいものは一般式１８で表される構造を有する化合物（ＧＬ−１）である。

一般式１８

（ＧＬ−１；ｎ＝０、Ｒ₈＝dodecyl、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄＝Ｈ）

アルカノイル−Ｎ−メチルグルカミド系化合物（８）としては、一般式１９で表されるものを用いることが好ましい。

一般式１９

（式中、Ｒ₁は飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素基を表す。）

アルカノイル−Ｎ−メチルグルカミド系化合物（８）としては、前記一般式１９においてＲ₁が炭素数１２の化合物であることが好ましい。

シリカ充填ゴム中における糖系界面活性剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して０．０１重量部以上であることが好ましく、０．１重量部以上であることがより好ましい。糖系界面活性剤の配合量が０．０１重量部未満では、シリカの分散性を十分に改善させる効果が得られない傾向がある。また、糖系界面活性剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して５重量部以下であることが好ましく、１重量部以下であることがより好ましい。配合量が５重量部をこえると、それ以上配合してもシリカの分散性を改善させる効果が得られないだけでなく、逆に凝集を引き起こす傾向がある。

本発明におけるシリカ充填ゴムの製造方法としては、水中において（１）予め糖系界面活性剤およびシリカを混合し、得られた混合液とゴムラテックスとを混合して共凝固させる方法、（２）予めゴムラテックスおよびシリカを混合し、得られた混合液と糖系界面活性剤とを混合して共凝固させる方法、（３）ゴムラテックス、シリカおよび糖系界面活性剤を混合して共凝固させる方法などの方法があげられる。これらの方法のなかでも、シリカの表面により吸着させ、シリカの分散性の効果をより高めるという理由から、（１）の方法により共凝固させてシリカ充填ゴムを製造することが好ましい。

前記シリカ充填ゴムの製造において、シランカップリング剤を適宜配合することができる。本発明で好適に使用できるシランカップリング剤は、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤である。具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−メチルジエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−メチルジエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−メチルジエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−メチルジメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−メチルジメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−メチルジメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（４−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−メチルジメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−メチルジメトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（４−メチルジメトキシシリルブチル）ジスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどがあげられる。なかでも、優れた添加効果が得られ、コストがかからないことから、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドなどが好適に用いられる。これらシランカップリング剤は１種、または２種以上組み合わせて用いてもよい。

シリカ充填ゴムの製造工程において、シランカップリング剤の配合時期にとくに制限はないが、界面活性剤を予めシリカと混合することでシリカの凝集を小さくする効果が大きいことから、予め糖系界面活性剤とシリカとを混合した後にシランカップリング剤を配合することが好ましい。なお、通常シランカップリング剤をシリカと混合してシリカを分散させる場合、それらのカップリング反応のために熱処理が必要であるが、本発明において用いられる界面活性剤をシリカと混合してシリカを分散させる場合、界面活性剤にシリカを吸着させてシリカを分散させるため、熱処理しなくてもよい。

シリカ充填ゴム中におけるシランカップリング剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して２重量部以上であることが好ましく、５重量部以上であることがより好ましい。シランカップリング剤の配合量が２重量部未満では、シランカップリング剤の補強効果がみられない傾向がある。また、シランカップリング剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して２０重量部以下であることが好ましく、１５重量部以下であることがより好ましい。配合量が２０重量部をこえると、これ以上配合してもカップリング剤による補強効果の向上がみられない傾向がある。

シリカ充填ゴムの凝固方法としては、乳化重合ＳＢＲラテックスから酸と塩を併用してＳＢＲを凝固させる方法や天然ゴムラテックスから酸によって天然ゴムを凝固させる方法のような通常工業的に行なわれている手法を原料とするラテックスの種類に併せてそのまま用いることができる。

本発明のゴム組成物のゴム成分として、シリカ充填ゴムとともに天然ゴム（ＮＲ）、ＩＲ、ＳＢＲ、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ＮＢＲ、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などを併用することができる。

本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などのゴム工業で一般的に配合される薬品を配合することができる。

本発明のゴム組成物は、タイヤの各コンポーネント（トレッド、サイドウォール、インナーライナーなど）に用いられることが好ましく、中でも高弾性であるという特性が求められるという理由から、トレッド、サイドウォールに用いられることが好ましい。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

シリカ充填ゴムの製造において用いた各種薬品を以下に示す。

天然ゴムラテックス：（ゴム固形分：３０重量％）
シリカ：日本シリカ製のニップシールＡＱ（湿式シリカ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）

（マンノシルエリスリトールリピッド（Mannosylerythritol lipid(ＭＥＬ)）の合成）
寒天スラントに保存されているPsuedozyma antarcticaの菌株を取って、種母培養に接種し、２日間、回転振とう機上にて２５〜３０℃で培養を行なった（種母培地：グルコース（４％）、ＮａＮＯ₃（０．２％、ｖ／ｖ）、ＫＨ₂ＰＯ₄（０．０２％）、ＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ（０．０２％）、酵母エキス（０．０５％））。

２日後、培養液を種母（各１ｍｌ）として、別に調製した生育培地の入った多数の三角フラスコ（容積５００ｍｌ）を用い、さらに培養を３日間継続して行なった（生育培地：グルコース（４％）、ＮａＮＯ₃（０．３％、ｖ／ｖ）、ＫＨ₂ＰＯ₄（０．０２％）、ＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ（０．０２％）、酵母エキス（０．１％））。

培養終了後、前記培養液から遠心分離（３０００ｒｐｍで１５分間）により菌体を集め、蒸留水で数回洗浄し、得られた菌体を所定の濃度になるように調整し（乾燥菌体重量で１５〜２０ｇ／ｌの菌体濃度）、三角フラスコ（容積３００ｍｌ）に添加した。さらに、蒸留水および原料（炭素源、４〜６％（ｖ／ｖ））を入れ、２５〜３０℃で１週間程度、混合攪拌した。

培養液から少量の培養液を分取し、そこに等量の酢酸エチルに加え攪拌・分液した後、有機溶媒層を薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）に供することでＭＥＬの存在を確認した。なお、ＴＬＣ分析には、展開溶媒としてクロロホルム−メタノール−水（６５：１５：２）溶液を、発色剤として５０％硫酸溶液およびアンスロン硫酸試薬を用いた。

培養終了後、培養液を回収し、これに等量の酢酸エチルを加えて、攪拌した後、遠心分離することにより有機溶媒層を分離した。この有機溶媒層を食塩水で洗浄した後、溶媒を減圧下で除去することで、クルードなＭＥＬを得た。

得られたクルードなＭＥＬを、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ガラスカラム、直径４ｃｍ×５０ｃｍ）に供することで、ＭＥＬを単離した。なお、シリカゲルには、ＷａｋｏｇｅｌＣ−２００（和光純薬製）を、展開溶媒にはクロロホルム−アセトン混合溶液を使用し、段階的な溶出（１０：０から１０：１０まで変化、ｖ／ｖ）により単離を行なった。

（シリカ充填ゴムの製造）
濃度が０．０３％になるようにＭＥＬを蒸留水に添加し、得られた水溶液とシリカとをシリカの濃度が１６％になるように混合し、ホモジナイザーを用いて１０分間撹拌、粉砕することで水性懸濁液を得た。得られた水性懸濁液５４０ｇにシランカップリング剤を７．２ｇ加えることで、シランカップリング剤により処理された水性懸濁液を得た。得られた水性懸濁液を天然ゴムラテックス６００ｇ（ゴム固形分３０重量％）に撹拌しながら加え、これに５％の蟻酸を添加し、ｐＨを５以下にすることで、ゴムとシリカを共凝固させた。得られた共凝固物を水絞りロールにかけてシート状にし、水洗、乾燥の工程を経てシリカ充填ゴムＡを作製した。

また、シリカ充填ゴムＢに関しては、ＭＥＬを添加しない蒸留水を使用した以外は、シリカ充填ゴムＡと同様にして作製した。

シリカ充填ゴムＡおよびＢにおける、天然ゴム固形分１００重量部に対するシリカ、シランカップリング剤およびＭＥＬの各種配合量を表１に示す。

以下に、ゴム組成物の製造において用いられた、前記シリカ充填ゴム以外の各種薬品を詳細に説明する。

老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノックラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＴＢＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ−ジフェニルグアニジン）

実施例および比較例
（ゴム組成物の製造）
表２に示す配合処方にしたがって各種薬品を混練配合し、これらの配合物を１５０℃で１０分間プレス加硫して加硫物を得た。

得られた加硫物を用いて、以下の試験を実施した。

（ムーニー粘度指数）
ＪＩＳＫ６３００に定められたムーニー粘度の測定方法にしたがい、１３０℃で測定した。比較例のムーニー粘度を１００とし、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほどムーニー粘度が低く、加工性に優れる。
（ムーニー粘度指数）＝（比較例のＭＬ１＋４）／（実施例のＭＬ１＋４）×１００

（３００％モジュラス）
ＪＩＳＫ６３０１の引張応力試験法により測定した。

（転がり抵抗指数）
粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で各配合の損失正接（ｔａｎδ）を測定し、比較例のｔａｎδを１００として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が低減され、転がり抵抗特性に優れることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（比較例のｔａｎδ）／（実施例のｔａｎδ）×１００

（弾性率）
粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で各配合の弾性率を測定した。

結果をそれぞれ表２に示す。

作製においてＭＥＬを添加して得られたシリカ充填ゴムＡを配合した実施例の加硫物は、ムーニー粘度指数が大きく加工性が改善されていることがわかる。また、比較例とほぼ同等の転がり抵抗指数であるにも関わらず、高い弾性率を示している。

Claims

糖系界面活性剤の存在下で、ゴムラテックスおよびシリカを共凝固させて得られるシリカ充填ゴムからなるゴム成分を含有するゴム組成物。
糖系界面活性剤が、生物由来の界面活性剤である請求項１記載のゴム組成物。
糖系界面活性剤の存在下で、ゴムラテックスおよびシリカを共凝固させる工程を含むシリカ充填ゴムの製造方法。