JP5981359B2 - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
上記マスターバッチは、例えば、循環式又は連続式のホモジナイザーを用いて溶媒中でミクロフィブリル化植物繊維を撹拌し、平均繊維長が10〜150μmのミクロフィブリル化植物繊維を0.1〜2.0質量%含有するミクロフィブリル化植物繊維溶液を作製する工程(I)と、該工程(I)で得られたミクロフィブリル化植物繊維溶液をゴムラテックスと混合し、得られた混合物を凝固させる工程(II)と、該工程(II)で得られた凝固物を洗浄する工程(III)とを含む方法により製造することができる。なお、カチオン系高分子は、工程(II)において、混合物の凝固前、又は、混合物の凝固後に、凝集剤、すなわち、凝固助剤として添加する。
工程(I)では、循環式又は連続式のホモジナイザーを用いてミクロフィブリル化植物繊維溶液を作製する。循環式又は連続式のホモジナイザーを用いることで、所定の平均繊維長を有するミクロフィブリル化植物繊維が均一に分散された溶液を容易に得ることができる。
ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維長は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置で測定した値である。
なお、ミクロフィブリル化植物繊維溶液の粘度は、音叉型振動式粘度計によって常温(23℃)で測定した値である。
工程(II)では、工程(I)で得られたミクロフィブリル化植物繊維溶液をゴムラテックスと混合し、得られた混合物を凝固させる。ゴムラテックスとミクロフィブリル化植物繊維溶液との混合物は、これらを順次滴下、注入等を行った後、公知の方法で混合することで調製できる。
なお、老化防止剤の添加量は特に限定されないが、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して、0.1〜10質量部程度であればよい。
工程(III)では、工程(II)で得られた凝固物(凝集ゴム及びミクロフィブリル化植物繊維を含む凝集物)を洗浄する。
なお、洗浄方法はこれらに限定されず、pHが4〜7(好ましくは4.5〜6)の範囲となるように炭酸水素ナトリウム等の弱アルカリ水でゴム中に残留するリンや窒素分を更に除去し、水洗することで洗浄してもよい。また、必要に応じて、洗浄後の凝固物をロール式の絞り機等で絞った後、更に洗浄してもよい。凝固物を絞る工程を追加することで、凝固物の表面と内部のpHを均一にすることができる。
なお、乾燥後の凝固物のpHは、凝固物に水を垂らして揉んだ後、pHメーターで計測することで測定できる。
リン含有量は、例えばICP発光分析等、従来の方法で測定することができる。リンは、リン脂質(リン化合物)に由来するものである。
窒素含有量は、例えばケルダール法等、従来の方法で測定することができる。窒素は、蛋白質に由来するものである。
上記マスターバッチにフィラー等を添加して混練りし、得られた混練り物に硫黄や加硫促進剤等を添加して混練りし、得られた未加硫ゴム組成物を加硫することで、本発明のゴム組成物が得られる。
なお、本明細書において、軟化点とは、JIS K 6220に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
本明細書において、タイヤ周方向、タイヤ径方向とは、具体的には特開2009−202865号公報の図1等に記載の方向である。
なお、本明細書において、E*a、E*bは、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、内層サイドウォールとは、多層構造を有するサイドウォールの内層部であり、具体的には、特開2007−106166号公報の図1等に示される部材である。
ブレーカークッションとは、ブレーカーのエッジ部とケース(カーカス)との間に設けられる部材であり、具体的には、特開2006−273934号公報の図1等に示される部材である。
ベーストレッドとは、多層構造を有するトレッドの内層部であり、2層構造〔表面層(キャップトレッド)及び内面層(ベーストレッド)〕からなるトレッドでは内面層である。
タイガムとは、ケースコードとインナーライナーの間に配置される部材であり、具体的には、特開2010−095705号公報の図1等に示される部材である。
ビードエイペックスとは、ビードコアの上から半径方向に最大幅付近まで伸びる三角形の部材であり、具体的には、特開2008−38140号公報の図1〜3等に示される部材である。
ストリップエイペックスとは、サイドウォール部の補強内層ゴムであり、具体的には、特開2010−149677号公報の図1、特開2008−038140号公報の図5等に示される部材である。
ブレーカーエッジストリップとは、ブレーカーのエッジ部分に配置される部材であり、具体的には、特開2012−87253号公報の図2〜4等に示される部材である。
天然ゴムラテックス:Muhibbah LATEKS社から入手したフィールドラテックスを使用
ネオファイバー:王子製袋(株)製のネオファイバー(ミクロフィブリル化植物繊維)
界面活性剤:花王(株)製のEmal−E(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム)
NaOH:和光純薬工業(株)製のNaOH
老化防止剤:Eliokem社製のWingstay L(t−ブチル化したp−クレゾールとジシクロペンタジエンの縮合物)
凝集剤:MTアクアポリマー(株)製のC−303H(強カチオン)
凝固剤:和光純薬工業(株)製の1%硫酸
ミクロフィブリル化植物繊維を200倍(質量比)の水で希釈後、ホモジナイザーを用いて撹拌し、ミクロフィブリル化植物繊維の含有量(以下、溶液濃度ともいう)が0.5〜2.5質量%のミクロフィブリル化植物繊維溶液を得た。このとき、撹拌時間やホモジナイザーの種類を変更し、ミクロフィブリル化植物繊維のほぐれ具合を調整した。
ミクロフィブリル化植物繊維溶液の粘度(以下、溶液粘度ともいう)は、音叉型振動式粘度計((株)エー・アンド・デイ製のSV−10)を用いて常温(23℃)で測定した。
ミクロフィブリル化植物繊維溶液中のミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維長(体積平均長(以下、繊維長ともいう))は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製のLA−910)を用いて常温(23℃)で測定した。
上記で得られた測定結果を表1に記載した。また、解繊時間と溶液粘度との相関関係を図6に、解繊時間と繊維長との相関関係を図7に記載した。なお、図6、7では、溶液濃度が1質量%のデータのみを記載した。
天然ゴムラテックスの固形分濃度(DRC)を30%(w/v)に調整した後、天然ゴムラテックス1000gに対し、界面活性剤10gとNaOH20gを加え、室温で48時間ケン化反応を行い、ケン化天然ゴムラテックスを得た。
次に、ケン化天然ゴムラテックスに老化防止剤5gを加えた。
次に、ケン化天然ゴムラテックスとミクロフィブリル化植物繊維溶液とが乾燥時に表1に示す所定の質量比率となるように計量、調整後、撹拌装置を用いて、300rpmの条件でこれらを表1に示す時間撹拌した。
次に、撹拌後の混合物に対し、表1に示す凝集剤を加え、撹拌装置を用いて、300rpmで2分間撹拌した。表1に記載した凝集剤の添加量は、使用したケン化天然ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対する量である。
次に、撹拌装置を用いて、300rpm、30〜35℃の条件で撹拌しながら凝固剤を段階的に加え、pHを4〜7に調整し、凝固物を得た。撹拌時間は1時間とした。得られた凝固物は、水1000mlで繰り返し洗浄した。
次に、数時間風乾させた凝固物を更に40℃で12時間真空乾燥し、マスターバッチ(MB)を得た。得られたMB1〜24を表1に示す。なお、MB19、20はケン化処理を行わずに作製した。
窒素含有量は、熱分解後ガスクロマトグラフで定量した。
ICP発光分析装置(日立製作所(株)製のP−4010)を使用してリン含有量を求めた。
(1)水中でミクロフィブリル化植物繊維を粉砕し、所定の溶液粘度になるまでのホモジナイザー作業時間(ホモジナイジング時間)
(2)ゴムラテックスと(1)で得られたミクロフィブリル化植物繊維溶液とを混合した際、固形物が沈澱し、固液相の分離が生じるまでの時間
(3)液相中のミクロフィブリル化植物繊維が、取りこぼしなく、ラテックスを主成分とする固形物に約100%取り込まれるまでの時間
上記(1)〜(3)の合計時間について、MB1を100として指数表示した。指数が大きいほど、上記(1)〜(3)の合計時間が短く、作業性が良好であることを示す。指数50以上が許容できるレベルである。
NR:TSR20
BR:宇部興産(株)製のBR150B
MB:上記方法で調製
ミクロフィブリル化植物繊維:王子製袋(株)製のネオファイバー
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN660(N2SA:30m2/g)
石油樹脂:東ソー(株)製のペトロタック100V
老化防止剤6C:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン)
老化防止剤RD:大内新興化学工業(株)製のノクラック224(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体)
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸 椿
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH−70S
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラ−NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
表2の上段に示す配合処方にしたがい、(株)神戸製鋼製1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を4分間混練りし、105℃で排出した。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加して練り込み、内層サイドウォール用の未加硫ゴム組成物を得た。
得られた内層サイドウォール用の未加硫ゴム組成物を、外層サイドウォール用の未加硫ゴム組成物、クリンチエイペックス用の未加硫ゴム組成物とともに3層コールドフィート押出機を用いて押出し成型した後、他のタイヤ部材と成型機上で貼り合わせて生タイヤを製造し、170℃で12分間加硫し、試験用タイヤ(205/65R15)を得た。得られた試験用タイヤの断面模式図を図1に示す。
得られた試験用タイヤから、タイヤ軸を中心として周方向が長辺となる様に短冊状のゴム試験片を切り出しゴム試験片1(サイズ:縦20mm、横3mm、厚さ2mm)を得た。また、タイヤ軸を中心として半径方向(ラジアル方向)が長辺となる様に短冊状のゴム試験片を切り出しゴム試験片2(サイズ:ゴム試験片1と同様)を得た。
得られたゴム試験片1、2を用いて、(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータVESを用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%及び動歪2%(長辺方向の歪)の条件下で、タイヤ周方向の複素弾性率E*a(MPa)、及びタイヤ径方向の複素弾性率E*b(MPa)を測定した。複素弾性率E*が大きいほど剛性が高いことを示す。
なお、E*aが目標値の範囲内であると、ハンドル応答性に優れ、操縦安定性が優れることを示す。E*a/E*bが目標値の範囲内であると、過渡特性(操舵角度をつけてのコーナリングの直後に、ハンドルを直進に戻した際の車両戻りの良さ)が優れることを示す。
上記ゴム試験片1からなる3号ダンベル型試験片を用いて、JlS K 6251 2010「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、常温にて引張試験を実施し、試験片の破断伸びEB(%)を測定した。破断伸びEB(%)が大きいほど、耐久性が優れることを示す。
各未加硫ゴム組成物について、押出し後の各未加硫ゴム組成物を厚さ1.0mmのシートに成形した成形品のエッジ状態、ゴムの焼け度合い、ゴム同士の粘着度合い、平坦さ、及びミクロフィブリル化植物繊維の凝集塊や飛び出しの有無を目視、触覚により評価し、比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど、シート加工性が優れることを示している。
なお、エッジ状態については、エッジが真っ直ぐで滑らかな状態を良好とし、ゴムの焼け度合いについては、上記成形品から切り出した15cm角の2mmシートにおいて、ピッツ焼けゴム塊による凹凸がない状態を良好とし、平坦さについては、該シートが平坦で平面板に密着する状態を良好として評価した。ミクロフィブリル化植物繊維の凝集塊や飛び出しの目視は、ゴムシート断面で0.1個/cm2(10個/100cm2)を基準として評価した。シートの模式図を図2に示す。図2中、Aの領域はエッジ状態が良好でない部分(エッジが欠けている部分)を、Bの領域はピッツ焼けゴム塊による凹凸が生じた部分を、Cの領域はミクロフィブリル化植物繊維の凝集塊や飛び出しが生じた部分を、Dの領域は平坦さが良好でない部分を示す。
試験用タイヤ(205/65R15)を車両(3000cc)の全輪に装着させ、一般的な走行条件のテストコースにて実車走行を行なった。操舵時のコントロールの安定性(操縦安定性)及び乗り心地性をテストドライバーが官能評価し、比較例1を100として指数表示した。操縦安定性指数が大きいほど操縦安定性が優れることを示し、乗り心地性指数が大きいほど乗り心地性が優れることを示す。
比較例3は、平均繊維長が短すぎるミクロフィブリル化植物繊維を含有するMB3を用いたため、複素弾性率E*が低く、操縦安定性等が劣っていた。
比較例4、5は、平均繊維長が長すぎるミクロフィブリル化植物繊維を含有するMB13、16をそれぞれ用いたため、E*が低く、操縦安定性等が劣っていた。
比較例6は、比較例5からMB16を増量したため、E*が向上したが、破断伸び、加工性が更に低下し、性能のバランスが悪かった。
比較例7は、濃度が高すぎるミクロフィブリル化植物繊維溶液から作製したMB23を用いたため、低燃費性、破断伸び、加工性が劣っていた。
2:外層サイドウォール
3:ストリップエイペックス
4:ベーストレッド
5:クリンチエイペックス
Claims (6)
- ゴムラテックス及びミクロフィブリル化植物繊維を含むマスターバッチを用いてゴム組成物を作製するゴム組成物の製造方法であって、
前記マスターバッチが、循環式又は連続式のホモジナイザーを用いて溶媒中で前記ミクロフィブリル化植物繊維を撹拌し、得られたミクロフィブリル化植物繊維溶液を前記ゴムラテックス及びカチオン系高分子と混合して得られたものであり、
前記ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維長が10〜150μmであり、
前記ミクロフィブリル化植物繊維溶液中の前記ミクロフィブリル化植物繊維の含有量が0.1〜2.0質量%であり、
前記ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対する前記カチオン系高分子の添加量が0.01〜5質量部であるゴム組成物の製造方法。 - 前記マスターバッチにおいて、前記ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対する前記ミクロフィブリル化植物繊維の含有量が5〜30質量部である請求項1記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記ゴムラテックス中のゴム成分がイソプレン系ゴムであり、
前記マスターバッチにおいて、前記イソプレン系ゴムのリン含有量が200ppm以下である請求項1又は2記載のゴム組成物の製造方法。 - 全ゴム成分100質量部に対する前記ミクロフィブリル化植物繊維の含有量が0.1〜20質量部である請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
- トレッド、サイドウォール、内層サイドウォール、ブレーカークッション、ベーストレッド、タイガム、ビードエイペックス、クリンチエイペックス、ストリップエイペックス又はブレーカーエッジストリップに使用されるゴム組成物を作製する請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物を用いて空気入りタイヤを作製する空気入りタイヤの製造方法。
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