JP2010215720A - ゴム組成物および該ゴム組成物を用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な製造工程を用いることなく、低環境負荷および低コストで製造が可能であり、且つ、代替材料を配合しないゴム組成物と同等の性能を有するゴム組成物、および該ゴム組成物を用いたタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分に対して、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物であって、植物資源抽出残渣の最大粒径が６００μｍ以下であるゴム組成物、或いは、植物資源抽出残渣が粒径９０μｍ以上の残渣を５０質量％以下の割合で含んでいるゴム組成物である。また、少なくとも一部に該ゴム組成物を用いたタイヤである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム成分の使用量を低減したゴム組成物および該ゴム組成物を使用したタイヤに関するものである。

タイヤ等に使用するゴム組成物は多量のゴム成分を原料として含んでおり、例えばゴム組成物を使用した乗用車用空気入りタイヤの場合、ゴム組成物の５０質量％以上が天然ゴムと合成ゴムとを配合したゴム成分からなる。従って、これらのゴム組成物および当該ゴム組成物を使用したタイヤは、原油価格の高騰や天候不良によるゴムの不作等の影響を受け、原料コストが上昇したり、安定した製品の供給が困難となったりする恐れがある。

また、近年では世界的に環境問題が重視される傾向にあり、特に地球温暖化防止の観点からＣＯ_２の排出量の規制が強化され、石油資源の使用量の低減が求められていると共に、資源循環型社会の形成が求められている。

そこで、タイヤ製造時の石油資源の使用量を低減するため、例えば特許文献１には、全重量の７５重量％以上を石油外資源からなる原材料で構成した、いわゆるエコタイヤが記載されている。

特開２００３−６３２０６号公報

しかし、上記従来技術にかかるゴム組成物およびタイヤでは、石油資源の使用量は低減できるものの、製造工程が複雑になったり、石油資源の代替原料の単価が高かったりするため、必ずしも製造コストを低減できなかった。

また、代替原料について、使用に際して必要な加工エネルギー（例えば、代替原料の破砕に必要なエネルギー）や、代替原料自体の燃料・資源等としての利用可能性が高いという観点等から改良および選択の余地があった。

そのため、使用に際して必要な加工エネルギーが少なく、且つ、燃料・資源等としての利用可能性が低い代替材料であって、ゴム等の代わりに配合してもゴム組成物の物性を大幅に低下させることが無いものを配合した、低コストで製造できるゴム組成物が求められていた。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対して、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物であって、前記植物資源抽出残渣の最大粒径が６００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは１５０μｍ以下であることを特徴とする。このように、植物資源の固液抽出処理において生じる残渣を配合することにより、ゴム組成物中の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ので、ゴム成分の代替材料として適している。更に、配合する残渣の最大粒径が６００μｍ以下であれば、ゴム組成物中で植物資源抽出残渣が均一に分散し易いので、ゴム組成物の物性（例えば、破断応力など）が代替材料を配合しないゴム組成物と比較して大幅に低下することが無い。なお、ゴム成分中で均一に分散してゴム組成物の物性を低下させないという観点からは、ゴム成分に配合する植物資源抽出残渣の最大粒径は小さい方が好ましい。ここで、最大粒径とは、配合した残渣の中で最も粒径が大きい残渣の粒径を指す。

また、本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対して、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物であって、前記植物資源抽出残渣が、粒径９０μｍ以上の残渣を５０質量％以下、好ましくは２５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、特に好ましくは５質量％以下の割合で含んでいることを特徴とする。このように、植物資源の固液抽出処理において生じる残渣を配合することにより、ゴム組成物中の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ので、ゴム成分の代替材料として適している。更に、配合する植物資源抽出残渣中に含まれている粒径が９０μｍ以上の残渣の割合が５０質量％以下であれば、ゴム組成物中で植物資源抽出残渣が均一に分散し易いので、ゴム組成物の物性が代替材料を配合しないゴム組成物と比較して大幅に低下することが無い。なお、ゴム成分中で均一に分散してゴム組成物の物性を低下させないという観点からは、ゴム成分に配合する植物資源抽出残渣中における粒径９０μｍ以上の残渣の割合は低い方が好ましい。

ここで、本発明のゴム組成物は、前記植物資源抽出残渣の含有量が０．５〜３０質量％であることが好ましい。残渣の含有量を０．５質量％以上とすることで本発明の目的である環境負荷の低減を十分に達成することができるからである。また、残渣の含有量を３０質量％以下とすることで、代替材料を配合しないゴム組成物と比較してゴム組成物の性能が大幅に低下することを防止することができるからである。ここで、本発明において、植物資源抽出残渣の含有量とは、植物資源抽出残渣の固形分の含有量を指す。即ち、植物資源抽出残渣の含有量が０．５〜３０質量％であるとは、植物資源抽出残渣の含水率０％時の質量をゴム組成物の質量で割った値が０．００５〜０．３０であることを意味する。

本発明のゴム組成物は、前記植物資源抽出残渣が茶殻であることが好ましい。茶殻は茶系飲料の製造過程等で大量に排出される安価な廃棄物であり、また、増量材としてゴム組成物に配合しても、破断伸びが殆ど低下しないからである。

また、本発明のゴム組成物は、前記植物資源抽出残渣がコーヒー粕であることが好ましい。コーヒーの木の種子であるコーヒー豆からコーヒーを作製した後に残るコーヒー粕は、コーヒー飲料の製造過程等で大量に排出される安価な廃棄物であるから、ゴム成分の代替原料に適しており、そのような廃棄物をゴム組成物に使用することにより、廃棄物量を低減することができる。なお、コーヒー粕を配合したゴム組成物は、スタッドレスタイヤのトレッド部分に特に好適に使用することができる。コーヒー粕は表面が軽石状の多孔質体であり、水分を吸収する能力が高いところ、コーヒー粕を配合したゴム組成物をタイヤのトレッド部分に使用すれば、水分を吸収してタイヤの氷上での摩擦係数（氷上μ）を向上させることができるからである。

なお、本発明において、植物資源の固液抽出とは、溶媒中に植物資源（固体）を浸漬することにより、植物中に含まれる所望の成分を溶媒中に抽出することを指し、任意に、加熱、撹拌、植物の破砕、および抽出剤（キレート剤、酸、アルカリ等）の添加等の操作を伴う。特に、ゴム組成物への配合のし易さの観点からは、破砕処理を行った植物資源に対して固液抽出を行った後に残る残渣をゴム成分に配合するのが好ましい。そして、本発明において、植物資源抽出残渣とは、植物資源を溶媒に浸漬して溶媒中に所望の成分を抽出し、該成分を含む溶媒（抽出液）をろ過等により分離した後に残る残渣をいう。また、残渣の粒径とは、レーザー回折による粒子径測定（ＪＩＳ Ｚ８８２５−１）で求められ、該レーザー回折による方法において、残渣の長軸−短軸の平均（球形と捉えられる）を測定して得られる値である。

また、本発明のタイヤは、少なくとも一部を上記ゴム組成物で構成したことを特徴とする。従来のタイヤではゴムのみで構成していた部分を、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物で構成することにより、タイヤとしての性能を維持しつつゴム成分の使用量を低減して環境負荷を低減することができる。

ここで、本発明のゴム組成物は、タイヤのトレッド部、サイド部、ビードフィラー（スティフナー）の何れか一つ以上の部分に対して好適に使用できる。特に、雪用タイヤに本発明のゴム組成物を使用する場合には、トレッド部を本発明のゴム組成物で構成するのが好ましい。植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物を使用すれば、石油由来の合成ゴムの使用量を低減することができるからである。また、特に、植物資源抽出残渣としてコーヒー粕を配合したゴム組成物をトレッド部に使用することは、多孔質体であるコーヒー粕が水分を吸収して氷とタイヤとの間の摩擦を大きくするという効果や、氷をひっかく効果が得られるので好ましい。

本発明によれば、複雑な製造工程を用いることなく、低環境負荷および低コストで製造が可能であり、且つ、代替材料を配合しないゴム組成物と同等の性能を有するゴム組成物を提供することができる。また、当該ゴム組成物を用いた、環境負荷が低いタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤの一例の断面図である。

＜ゴム組成物＞
以下に、本発明のゴム組成物を詳細に説明する。本発明に従うゴム組成物は、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣であって所定の性状を有する残渣をゴム成分に配合して混練することで、ゴム成分の使用量を低減したことを特徴とする。

ここで、ゴム成分は、天然ゴム、合成ゴム等からなり、合成ゴムとしては、具体的には、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。なお、本発明のゴム組成物は、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や、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添加される添加剤等を含んでも良い。

植物資源は、抽出操作により取り出すことが可能な任意の有効成分を含有する植物の一部であれば良く、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、大麦の種子などが挙げられる。なお、これらの植物資源は、抽出作業の効率を高めるために、破砕機等で破砕してから抽出操作に供するのが好ましい。

抽出に使用する溶媒は、植物資源の種類、所望の有効成分および抽出液の用途に合わせて選択することができ、例えば、水や有機溶媒（エチルアルコール、油等）を溶媒として用いることができる。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、飲料、化粧水、乳液等を得ることができる。なお、溶媒には、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良い。

なお、植物資源抽出残渣とは、溶媒中に植物資源を浸漬し、任意に、加熱、撹拌等の操作を行って植物中に含まれる所望の成分を溶媒中に抽出した後に、ろ過等の手段で抽出液（溶媒）を分離した際に残る固体成分を指す。そして、本発明の第１態様においてゴム成分に配合される植物資源抽出残渣は、最大粒径が６００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは１５０μｍ以下であり、本発明の第２態様においてゴム成分に配合される植物資源抽出残渣は、粒径９０μｍ以上の残渣を５０質量％以下、好ましくは２５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、特に好ましくは５質量％以下の割合で含有している。なお、本発明において、ゴム成分に配合される植物資源抽出残渣は、最大粒径が６００μｍ以下、且つ、粒径９０μｍ以上の残渣の含有量が５０質量％以下であっても良い。また、本発明において、植物資源抽出残渣の粒径は、０．０２μｍ以上であることが好ましい。微細な残渣は、入手が困難であり、且つ、取り扱い難いからである。

そして、本発明のゴム組成物は、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る上述の植物資源抽出残渣をゴム成分に配合した以外特に制限はなく、例えば、以下のようにして製造することができる。

まず、植物資源抽出残渣を乾燥し、残渣に付着した溶媒を取り除く。なお、必要に応じて、篩い分けや破砕等の既知の手段を用いて植物資源抽出残渣の粒径を調整しても良い。

次に、乾燥した残渣を、任意の充填剤（カーボンブラック等）および添加剤とともにゴム成分に配合して混練する。なお、本発明のゴム組成物の調製方法に特に制限はなく、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、ゴム成分に、残渣と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを練り込んで調製することができる。ここで、残渣は、ゴム組成物中の残渣の含有量が０．５〜３０質量％となるように配合することが好ましい。

＜タイヤ＞
本発明のタイヤは、少なくとも一部を上記ゴム組成物で構成したことを特徴とし、それ以外は通常のタイヤと同様の製造方法を用いて製造することができる。

次に、本発明のタイヤを、図面を参照しながら詳細に説明する。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１，２，３を補強するカーカス４と、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。

図示例のタイヤにおいて、カーカス４は、一枚のカーカスプライからなり、また、上記ビード部１内に夫々配設した一対のビードコア（ワイヤ）６間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなる。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。

また、図示例のタイヤにおいて、ベルト５は、二枚のベルト層からなるが、本発明のタイヤにおいて、ベルトを構成するベルト層の枚数は一枚以上であればよく、これに限られるものではない。更に、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の端部と該ベルト補強層との間に更に層間ゴムを具えることもできる。

そして、図示例のタイヤは、少なくともトレッド部３に、上述した植物資源抽出残渣としてコーヒー粕を配合したゴム組成物を用いることを特徴とする。コーヒー粕を配合したゴム組成物をトレッド部３に使用することで、氷上μが向上したタイヤを提供することができる。

なお、上述した例以外にも、例えば、植物資源抽出残渣として茶殻を配合したゴム組成物を用いてタイヤを構成しても良い。茶殻を増量材として用いれば、破断伸びを殆ど低下させることなく、ゴム成分の使用量を低減することができる。

また、上記ゴム組成物を用いる部材としては、トレッドゴムの他、サイドゴム、ビードワイヤの半径方向外側に位置するビードフィラーないしスティフナー、カーカスやベルトのコーティングゴム等が挙げられる。

その他、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（従来例１）
バンバリーミキサーを用いて、表１および表２に示す配合処方でコーヒー粕および茶殻を含まないゴム組成物を調製し、既知の加硫剤等を配合して通常の方法で加硫した後に以下の方法で破断応力Ｔｂを測定、評価した。結果を表１および表２に示す。

（実施例１〜５および比較例１）
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むゴム組成物を調製し、既知の加硫剤等を配合して通常の方法で加硫した後に以下の方法で破断応力Ｔｂを測定、評価した。結果を表１に示す。

（実施例６〜１０および比較例２）
バンバリーミキサーを用いて、表２に示す配合処方でコーヒー粕を含むゴム組成物を調製し、既知の加硫剤等を配合して通常の方法で加硫した後に以下の方法で破断応力Ｔｂを測定、評価した。結果を表２に示す。

（破断応力）
従来例１、実施例１〜１０、および比較例１〜２で作製したゴム組成物を１６０℃で１５分加硫して得た加硫ゴムに対し、株式会社東洋精機製作所製のストログラフを用いて、温度２５℃、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎの条件で破断応力Ｔｂを測定した。そして、従来例１の破断応力を基準として指数評価した。

*1 乳化重合ＳＢＲ、ゴム成分１００質量部に対して３７．５質量部のアロマ油で油展
*2 旭カーボン株式会社製、Ｎ１１０
*3 飲料製造工場より排出された茶殻、含水率５％、最大粒径はＪＩＳ Ｚ８８２５−１に従い測定

*4 飲料製造工場より排出されたコーヒー粕、含水率５％、粒径はＪＩＳ Ｚ８８２５−１に従い測定

表１の実施例１〜５、従来例１、および比較例１より、最大粒径が６００μｍ以下の茶殻を配合すれば、破断応力を大幅に低下させること無く、ゴム成分の使用量を低減することが可能であることが分かった。

また、表２の実施例６〜１０、従来例１、および比較例２より、粒径９０μｍ以上のコーヒー粕の割合が５０質量％以下であるコーヒー粕を配合すれば、破断応力を大幅に低下させること無く、ゴム成分の使用量を低減することが可能であることが分かった。

１ ビード部
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 (11)

1. ゴム成分に対して、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物であって、
   前記植物資源抽出残渣の最大粒径が６００μｍ以下であることを特徴とする、ゴム組成物。
2. 前記最大粒径が３００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記最大粒径が１５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
4. ゴム成分に対して、植物資源を溶媒に浸漬して固液抽出を行った後に残る植物資源抽出残渣を配合したゴム組成物であって、
   前記植物資源抽出残渣が、粒径９０μｍ以上の残渣を５０質量％以下の割合で含んでいることを特徴とする、ゴム組成物。
5. 前記植物資源抽出残渣が、前記粒径９０μｍ以上の残渣を２５質量％以下の割合で含んでいることを特徴とする、請求項４に記載のゴム組成物。
6. 前記植物資源抽出残渣が、前記粒径９０μｍ以上の残渣を１０質量％以下の割合で含んでいることを特徴とする、請求項４に記載のゴム組成物。
7. 前記植物資源抽出残渣が、前記粒径９０μｍ以上の残渣を５質量％以下の割合で含んでいることを特徴とする、請求項４に記載のゴム組成物。
8. 前記植物資源抽出残渣の含有量が０．５〜３０質量％であることを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載のゴム組成物。
9. 前記植物資源抽出残渣が茶殻であることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載のゴム組成物。
10. 前記植物資源抽出残渣がコーヒー粕であることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載のゴム組成物。
11. 少なくとも一部を請求項１〜１０の何れかに記載のゴム組成物で構成したことを特徴とする、タイヤ。

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