JP6046509B2 - ゴム組成物、樹脂組成物、およびタイヤ - Google Patents
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Description
また、本発明は、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用した樹脂組成物を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、そのような材料を利用した、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させたタイヤを提供することを目的とする。
ゴム成分に、上記特定の平均粒径と含水率とを有する植物資源抽出残渣を配合することにより、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用して、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させ得るゴム組成物を提供することが可能となる。
本発明において、球状以外の楕円体および不定形の植物資源抽出残渣では、用語「粒径」は、ゴム成分または樹脂成分に配合する前の植物資源抽出残渣の外周上の2点を結ぶ線分のうち最も長いものの長さを意味する。
本発明におけるゴム成分または樹脂成分に配合する植物資源抽出残渣の平均粒径は、マイクロスコープ(例えば、株式会社Keyence製のVHX digital microscope)を用いて対象となる植物資源抽出残渣を観察することにより求められ、任意に選択された100個の植物資源抽出残渣の粒径の平均値を意味する。
本発明において、配合とは、ゴム組成物を得るためにゴム成分に、または樹脂組成物を得るために樹脂成分に、植物資源抽出残渣等の成分を加えることをいう。
本発明において、ゴム成分または樹脂成分に配合する植物資源抽出残渣の質量は、当該植物資源抽出残渣が水または有機溶剤等の溶媒を含む場合は、その水等を含んだ状態の植物資源抽出残渣の質量を意味する。
本発明において、含水率とは、植物資源抽出残渣に含まれる水または有機溶媒をヒーター等の既知の乾燥手段により除去し、その除去前後の質量変化を天秤等の既知の手段で測定することにより算出される値である。例えば、乾燥前の植物資源抽出残渣の質量が10g、乾燥後の植物資源抽出残渣の質量が3gの場合、含水率(質量%)は、{1−(3/10)}×100=70質量%となる。
樹脂成分に、上記特定の平均粒径と含水率を有する植物資源抽出残渣を配合することにより、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用した樹脂組成物を提供することができる。
本発明に係るタイヤは、その少なくとも一部に上記ゴム組成物を用いたことにより、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能が向上している。
また、本発明によれば、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用した樹脂組成物を提供することができる。
さらに、本発明によれば、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させたタイヤを提供することができる。
以下、本発明に係るゴム組成物の好適な実施形態の一例を詳細に説明する。
本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分に、平均粒径が600μmよりも大きく、含水率が60質量%以上の植物資源抽出残渣を配合したことを特徴とする。
ゴム成分に、上記特定の平均粒径と含水率を有する植物資源抽出残渣を配合することにより、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用して、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させ得るゴム組成物を提供することが可能となる。
この理由は定かではないが、ゴム成分に配合する植物資源抽出残渣の平均粒径を600μmよりも大きくして、かつ、含水率を60質量%以上とすることにより、当該植物資源抽出残渣が柔らかく、練りによってゴム組成物中に適度に細かく分散されることが要因と推測される。
ゴム成分は、天然ゴムまたは合成ゴム等のゴム成分からなる。
合成ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、植物資源の固−液抽出処理において生じる残渣が増量剤ないし充填剤として働くため、当該残渣を配合することにより、ゴム成分の使用量を低減することができる。
また、植物資源の抽出処理後に生じる残渣は、カーボンニュートラルな資源である植物資源から有効成分を抽出した後に残る安価な廃棄物である。
本発明においては、ゴム成分に、平均粒径が600μmよりも大きく、含水率が60質量%以上の植物資源抽出残渣を配合することにより、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用して、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させ得るゴム組成物を提供することができる。
植物資源としては、例えば、茶葉、コーヒー豆、アロエの葉、ヨモギの葉、桑の根、赤ブドウの皮、アザミの実、明日葉の葉、アセロラ、クロレラ、クズの根(葛根)、バラの花、桃の葉、そばの実、大麦の種子等が挙げられる。
また、抽出処理においては、必要に応じて、例えば、加熱または撹拌を行ってもよい。
溶媒としては、例えば、水または有機溶媒(エチルアルコール、油等)が挙げられる。当該溶媒に、必要に応じてキレート剤、酸、アルカリ等の抽出剤を混合して用いてもよい。
そして、上述した植物資源をこれらの溶媒に浸漬して植物資源中の有効成分を抽出することにより、当該有効成分を含む飲料、化粧水、乳液等を得ることができる。
また、茶殻およびコーヒー粕は、通常、製造過程から排出された廃棄物の時点で水等の溶媒を含み、そして破砕または粉砕されており、ゴム成分に配合する前にさらに、当該茶殻およびコーヒー粕を、乾燥する工程および破砕または粉砕する工程を経る必要がなく、環境負荷を低減できるため好ましい。
植物資源抽出残渣として例えば、茶殻を用いた場合、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能を向上させ得ることに加えて、ゴム組成物の加硫物の破断伸びを殆ど低下させることがないという効果もある。
さらに、植物資源抽出残渣が茶殻である場合には、ゴム成分に当該茶殻を配合する際の臭気が大幅に改善されるという効果もある。
茶殻の種類としては、例えば、緑茶、ほうじ茶およびウーロン茶等の茶殻が挙げられる。
植物資源抽出残渣が茶殻である場合は、ゴム成分に配合する茶殻の形状は、特に限定されない。
ゴム成分に配合する植物資源抽出残渣は、1種単独で用いてもよいし、または種類、形状の異なる2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るゴム組成物の好適な実施形態では、植物資源抽出残渣の平均粒径が650μm〜5cm(50000μm)であっても、耐カット性または耐熱老化性能を向上させ得るゴム組成物を提供することが可能となる。
上述した種類、形状の異なる2種以上の植物資源抽出残渣をゴム成分に配合する場合は、植物資源抽出残渣全体の平均粒径が600μmよりも大きければよい。
植物資源抽出残渣の含水率を60質量%未満とするためには、粉砕・破砕・脱水・分別の工程が煩雑になり、環境負荷を低減することが難しい。
上述したように植物資源抽出残渣は、植物資源を固−液抽出処理することにより生じる残渣であることから、水等の溶媒を含んでいる場合がある。植物資源抽出残渣の含水率が60質量%以上である場合には、含水等の植物資源抽出残渣の含水率を調整する工程を経ることなく植物資源抽出残渣をゴム成分に配合することができる。
ゴム成分100質量部に対して、植物資源抽出残渣を0.5〜35質量部配合することにより、少なくとも一部に、当該ゴム組成物を用いたタイヤの耐カット性または耐熱老化性能を向上させやすい。
ゴム成分100質量部に対して、植物資源抽出残渣を0.5〜20質量部配合することにより、少なくとも一部に、当該ゴム組成物を用いたタイヤの耐カット性または耐熱老化性能に加えて、転がり抵抗を向上させ得る。
本発明に係るゴム組成物は、任意に、カーボンブラックおよびシリカ等の補強性充填剤、アロマオイル等の軟化剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤等の一般に含有され得る成分を含んでいてもよい。
植物資源抽出残渣は、所望の量を一括で配合してもよく、複数回に分けて配合してもよい。
本発明に係る樹脂組成物は、樹脂成分に、平均粒径が600μmよりも大きく、含水率が60質量%以上の植物資源抽出残渣を配合したことを特徴とする。
樹脂成分に、上記特定の平均粒径と含水率を有する植物資源抽出残渣を配合することにより、環境負荷が小さく、低コストである材料を利用した樹脂組成物を提供することができる。
これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その他の任意成分も上記ゴム組成物で挙げたものを同様に用いることができ、用途に応じて適宜選択して用いることができる。
また、樹脂組成物の調製方法は、特に限定されず、植物資源抽出残渣を、任意成分である硬化剤等の成分と共に樹脂成分に配合して、例えば、バンバリーミキサーまたはロール等を用いて、混練することで調製することができる。
植物資源抽出残渣は、所望の量を一括で配合してもよく、複数回に分けて配合してもよい。
これにより、低コストである材料を利用して、環境負荷を低減することができる。
本発明に係るタイヤは、少なくとも一部に、本発明に係るゴム組成物を用いたことを特徴とする。これにより、本発明に係るタイヤは、タイヤ性能、特に耐カット性または耐熱老化性能が向上している。
本発明に係るタイヤは、当該ゴム組成物の加硫物を用いたこと以外は、通常のタイヤと同様の製造方法により製造することができる。
図1は、本発明のタイヤの一例の断面図である。図1に示すタイヤは、一対のビード部1及び一対のサイドウォール部2と、両サイドウォール部2に連なるトレッド部3とを有し、上記一対のビード部1間にトロイド状に延在してこれら各部1,2および3を補強するカーカス4と、当該カーカス4のクラウン部のタイヤ半径方向外側に位置するベルト5とを具える。
なお、図示例のカーカス4は、一枚のカーカスプライよりなるが、本発明のタイヤにおいては、カーカスプライの枚数は複数であってもよい。
さらに、本発明のタイヤは、ベルト5のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなるベルト補強層を具えてもよく、ベルト5の端部と当該ベルト補強層との間にさらに層間ゴムを具えてもよい。
・ポリブタジエンゴム(BR:ゴム成分):宇部興産株式会社製、商品名UBEPOL BR150L
・天然ゴム(NR:ゴム成分):TSR
・スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR:ゴム成分):乳化重合SBR 商品名:SBR1500
・カーボンブラック(CB:充填剤):旭カーボン株式会社製、商品名ISAFグレード、SAFグレード
・オイル(oil:軟化剤):プロセスオイル
・茶殻(植物資源抽出残渣):飲料製造工場より排出された茶殻
・硫黄:1.5質量部
・加硫促進剤(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド):1.5質量部
・加硫促進剤(ジフェニルグアニジン):1.2質量部
・加硫促進剤(ジベンゾチアジルジスルフィド):0.2質量部
・亜鉛華(ZnO):2.0質量部
・ステアリン酸:1.0質量部
・老化防止剤(大内新興化学工業株式会社製の商品名ノクラック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):1.0質量部
本検討におけるゴム組成物の加硫は、上記加硫剤等を用いて、150℃、30分間で行った。
本検討における耐熱老化性能の測定および評価は、以下のように行った。
ゴム組成物の加硫物について、JIS K 6251(2010)に準拠した上記加硫物の2mm厚さのダンベル状3号形試験片について、100℃の窒素雰囲気中で1日間の熱老化前後の、JIS K 6257(2010)に準拠した25℃における破断時の引張強さ(MPa)を測定した。そして、熱老化試験後の性能を熱老化試験前の性能で除した結果を指数化した。数値が大きいほど熱老化前後での破断強度の落ち幅が少なく、耐熱老化性が良好であることを示す。
耐カット性は、振り子式衝撃カット試験機にて、任意の高さから鋼鉄製の刃を打ちつけて傷を付け、その傷の深さを測定することにより評価した。得られた値の逆数を取って指数化し、数値が大きいほど、耐カット性が良好であることを示す。
上記バンバリーミキサーを用いて、表1に示す配合処方で茶殻を含まないゴム組成物を調製し、上記加硫剤等を配合して加硫した。
上記バンバリーミキサーを用いて、表1〜3に示す配合処方で茶殻を含むゴム組成物を調製し、上記加硫剤等を配合して加硫した。
また、各ゴム組成物の加硫物について、上述した方法で耐カット性および耐熱老化性能を測定、評価した。
なお、各性能の数値は、表1〜2については比較例1の性能を、表3については比較例3の性能を、それぞれ、100とした場合の指数値である。
実施例2の加硫物のマイクロスコープ写真を図2〜4に示す。
また、ゴム成分として天然ゴムを用いて茶殻の配合量を変更して検討した表2より、実施例2、7〜12において耐カット性および耐熱老化性能が比較例1よりも向上していることが分かる。
2 サイドウォール部
3 トレッド部
4 カーカス
5 ベルト
6 ビードコア
Claims (3)
- ゴム成分100質量部に対して天然ゴムを70質量部以上含むゴム成分に、
植物資源抽出残渣と、
カーボンブラックとを配合してなるタイヤ用ゴム組成物であって、
前記植物資源抽出残渣は、平均粒径が650〜50000μmであり、含水率が60〜90質量%であり、
前記植物資源抽出残渣は、茶殻およびコーヒー粕からなる群より選択される1種以上であり、
ゴム成分100質量部に対して、前記植物資源抽出残渣を0.5〜35質量部配合してなることを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物。 - ゴム成分100質量部に対して、前記植物資源抽出残渣を0.5〜20質量部配合してなることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 少なくとも一部に、請求項1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。
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