JP4641214B2 - タイヤ用ゴム組成物およびその製造方法、ならびに該タイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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該リグニン分解酵素は、木材腐朽菌由来のリグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、バーサタイルペルオキシダーゼから選択される1種以上を含むことが好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(酵素分解ゴム1)
2Lの耐圧ガラス容器に、再生ゴム粉末(村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm))50gを入れ、これに、0.1M酒石酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)を125ml、脱イオン水375ml、1%Tween20水溶液62.5ml、10mM硫酸マンガン水溶液125ml、2mM過酸化水素水250ml、600mMリノール酸アセトン溶液187.5mlを順次加えた。さらにマンガンペルオキシダーゼを5Uになるように加えた。次いで、反応系内を酸素で置換し、撹拌しながら35℃で1週間反応させた。反応終了後、分解処理後ゴムをろ別し、脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄した後、40℃で真空乾燥させて酵素分解ゴム1を得た。
2Lの耐圧ガラス容器に再生ゴム粉末(村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm))50gを入れ、これに、リン酸緩衝液(pH6.0)を50ml、脱イオン水130ml、1%Tween20水溶液25ml、600mMリノール酸アセトン溶液75ml、2mM過酸化水素水100mlを順次加えた。さらに西洋わさび由来ペルオキシダーゼを5Uになるように加えた。次いで、反応系内を酸素で置換し、撹拌しながら35℃で1週間反応させた。反応終了後、分解処理後ゴムをろ別し、脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄した後、40℃で真空乾燥させて酵素分解ゴム2を得た。
西洋わさび由来ペルオキシダーゼを2Uにした他は酵素分解ゴム2と同様に加硫ゴムを分解処理し、酵素分解ゴム3を得た。
2Lの耐圧ガラス容器に、再生ゴム粉末(村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm))50gを入れ、これに0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)125ml、脱イオン水325ml、1%Tween20水溶液62.5ml、600mMリノール酸187.5ml、2mM過酸化水素水250mlを順次加え、さらにマンガンペルオキシダーゼを2Uになるように加えた。さらに、ペルオキシダーゼを10Uになるように加えた。次いで、反応系内を酸素で置換し、撹拌しながら35℃で4日間反応させた。反応終了後、分解処理後ゴムをろ別し、脱イオン水およびアセトンで数回洗浄した後、40℃で真空乾燥させて酵素分解ゴム4を得た。
2Lの耐圧ガラス容器に、再生ゴム粉末(村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm))50gを入れ、0.1Mホウ酸緩衝液(pH9.18)を125ml、脱イオン水575ml、1%Tween20水溶液62.5ml、600mMリノール酸187.5mlを順次加えた。さらに、リポキシゲナーゼを10Uとなるように加えた。次いで、反応系内を酸素で置換し、撹拌しながら35℃で4日間反応させた。反応終了後、分解処理後ゴムをろ別し、脱イオン水およびアセトンで数回洗浄した後、40℃で真空乾燥させて酵素分解ゴム5を得た。
2Lの耐圧ガラス容器に、再生ゴム粉末(村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm))50gを入れ、0.1M酒石酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)を125ml、脱イオン水575ml、1%Tween20水溶液62.5ml、600mMリノール酸187.5ml、10mM1−ヒドロキシ−1−ベンゾチアゾール50mlを順次加えた。さらに、ラッカーゼを10Uになるように加えた。次いで、反応系内を酸素で置換し、撹拌しながら35℃で4日間反応させた。反応終了後、分解処理後ゴムをろ別し、脱イオン水およびアセトンで数回洗浄した後、40℃で真空乾燥させて酵素分解ゴム6を得た。
マンガンペルオキシダーゼを加えない他は酵素分解ゴム1と同様に加硫ゴムを分解処理し、分解処理ゴム1を得た。
マンガンペルオキシダーゼおよびペルオキシダーゼを加えない他は酵素分解ゴム4と同様に加硫ゴムを分解処理し、分解処理ゴム2を得た。
リポキシゲナーゼを加えない他は酵素分解ゴム5と同様に加硫ゴムを分解処理し、分解処理ゴム3を得た。
ラッカーゼを加えない他は酵素分解ゴム6と同様に加硫ゴムを分解処理し、分解処理ゴム4を得た。
十分に窒素置換した、撹拌翼付の2Lオートクレーブに、シクロヘキサン1000g、テトラヒドロフラン(THF)20g、1,3−ブタジエン150gおよびスチレン50gを導入し、オートクレーブ内の温度を25℃に調整した。次に、n−ブチルリチウム2.0gを加えて昇温条件下で15分間重合し、低分子量SBRを得た。モノマーの転化率が99%であることを確認した。その後、老化防止剤として、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加えた。
ソックスレー抽出法で、酵素分解ゴム4〜6、分解処理ゴム2〜4、および再生ゴム粉末のクロロホルム抽出量を求めた。結果を表1に示す。
酵素分解ゴム1〜6、および低分子量SBRの重量平均分子量および分子量分布を測定した。測定には東ソー(株)製GPC−8000シリーズの装置を用い、検知器は示差屈折計を用い、ポリスチレン換算の平均分子量として求めた。結果を表1に示す。
吸光度測定用のブラックセルに、4mM2,6−ジメトキシフェノール(2,6−DMP)水溶液50μl、0.1M酒石酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)250μl、5mM硫酸マンガン水溶液100μl、1mM過酸化水素水100μl、脱イオン水490μlを順次加えた。さらにマンガンペルオキシダーゼ(Phanerochaete chrysosporium由来)10μlを加え、素早く撹拌した後、波長470nmにおける吸光度を測定した。
1Unit=1分間に1μmolの基質を反応させるのに必要な酵素量
1Unit/ml=1分間に1μmolの基質を反応させるのに必要な、酵素1ml当たりに含まれる酵素量
分子吸光係数ε=1/(生成物濃度[mol/l]×セルの長さ[cm])×吸光度[ABS]
すなわち、
生成物濃度=酵素活性=吸光度[ABS]/(ε×セルの長さ[cm])
である。
西洋わさび由来ペルオキシダーゼ(HRP)(東洋紡(株)製)10mgに脱イオン水10mlを加えてHRP溶液を調製した。吸光度測定用のセルに4mM2,6−ジメトキシフェノール50μl、リン酸緩衝液(pH6.0)250μl、2mM過酸化水素水100μl、脱イオン水590μl、HRP10μlを順次加え、素早く撹拌した後、波長470nmにおける吸光度を測定した。対照として、HRP非存在下での吸光度を測定した。得られた吸光度から、マンガンペルオキシダーゼと同様に酵素活性量を算出し、必要量を決定した。
大豆由来リポキシゲナーゼ(LOX)(ナカライテスク(株)製)10mgに脱イオン水10mlを加えてリポキシゲナーゼ溶液を調製した。吸光度測定用セルに0.1Mホウ酸緩衝液(pH9.18)250μl、600mMリノール酸50μl、脱イオン水690μl、LOX10μlを順次加え、素早く撹拌した後、波長470nmにおける吸光度を測定した。対照として、LOX非存在下での吸光度を測定した。得られた吸光度から、マンガンペルオキシダーゼと同様に酵素活性量を算出し、必要量を決定した。
ラッカーゼ粉末22mgをプラスチックの試験管に入れ、脱イオン水10mlを加えてラッカーゼ溶液を調製した。吸光度測定用のセルに0.1M乳酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)250μl、4mM2,6−ジメトキシフェノール(2,6−DMP)50μl、脱イオン水690μl、ラッカーゼ10μlを順次加え、素早く撹拌した後、波長470nmにおける吸光度を測定した。対照として、ラッカーゼ不存在下での吸光度を測定した。得られた吸光度から、マンガンペルオキシダーゼと同様に酵素活性量を算出し、必要量を決定した。
表2および表3に示す配合処方に従って配合成分を混練りし、ゴム組成物を得た。これを170℃で20分間プレス加硫して加硫物とした。
(株)上島製作所製フラットベルト式摩擦試験機(FR5010型)を用いて評価した。幅20mm、直径100mmの円筒形のゴム試験片を用い、速度20km/h、荷重4kgf、路面温度25℃で路面に対するサンプルのスリップ率を0〜70%まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の中の最大値を読み取った。実施例1〜3および比較例1〜4については比較例1を100として、実施例4〜6および比較例5〜9については比較例5を100として、それぞれ相対値で表わした。数値が大きい程グリップ性能に優れる。結果を表2および表3に示す。
ランボーン型摩耗試験機を用いて、温度25℃、負荷荷重1.0kgf、スリップ率30%、試験時間5分間の条件でランボーン摩耗量を測定し、容積損失を算出した。実施例1〜3および比較例1〜4については比較例1を100とし、以下の式、
摩耗指数=(比較例1の容積損失測定値)/(各実施例または比較例の容積損失測定値)×100
によって算出される相対値で表わした。また、実施例4〜6および比較例5〜9については比較例5を100とし、以下の式、
摩耗指数=(比較例5の容積損失測定値)/(各実施例または比較例の容積損失測定値)×100
によって算出される相対値で表わした。数値が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。結果を表2および表3に示す。
実施例4〜6および比較例5〜9につき、JIS−K6301に準拠し、破壊強度(TB)を測定した。比較例5を100とし、以下の式、
破壊強度指数=(各実施例または比較例の破壊強度測定値)/(比較例5の破壊強度測定値)×100
によって算出される相対値で表わした。数値が大きい程破壊強度に優れることを示す。結果を表3に示す。
注2:樹脂1は、日石ネオポリマーL−100(重量平均分子量Mw=1100)である。
注3:カーボンブラックは、昭和キャボネット(株)製の「ショウブラックN110」(N2SA=143m2/g)である。
注4:軟化剤は、出光興産(株)製のダイアナプロセスオイル「AH−16」である。
注5:老化防止剤は、大内新興化学工業(株)製の「ノクラック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)である。
注6:ステアリン酸は、日本油脂(株)製である。
注7:酸化亜鉛は、三井金属鉱業(株)製の「亜鉛華1号」である。
注8:硫黄は、鶴見化学(株)製の「粉末硫黄」である。
注9:加硫促進剤は、大内新興化学工業(株)製の「ノクセラーCZ」である。
注10:再生ゴム粉末は、村岡ゴム工業(株)製の再生ゴム(30メッシュ:最大粒径0.5mm)である。
Claims (8)
- 天然ゴムおよび/またはジエン系ゴムを主成分とするゴム成分100質量部に対し、リグニン分解力を有する酸化酵素を用いて加硫ゴムを分解することにより得られた酵素分解ゴムを5〜150質量部の範囲内で配合してなり、
前記加硫ゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴムおよびアクリロニトリル−ブタジエンゴムよりなる群から選択される少なくとも1種を含み、最大粒径が1mm以下のゴム粉末形状であり、
前記酵素分解ゴムの重量平均分子量が2,000〜80,000の範囲内、分子量分布Mw/Mnが1.0〜5.0の範囲内、かつソックスレー抽出法によって得られるクロロホルム抽出量が1〜80wt%の範囲内である、タイヤ用ゴム組成物。 - 前記酸化酵素が、前記加硫ゴム中の不飽和脂肪酸の過酸化反応により前記加硫ゴムを酵素分解する酸化酵素である、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記酸化酵素が、ペルオキシダーゼ、リポキシゲナーゼ、ラッカーゼから選択される1種以上を含む、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記酸化酵素がリグニン分解酵素である、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記リグニン分解酵素が、木材腐朽菌由来のリグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、バーサタイルペルオキシダーゼから選択される1種以上を含む、請求項4に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 天然ゴムおよび/またはジエン系ゴムを主成分とするゴム成分100質量部に対し、リグニン分解力を有する酸化酵素を用いて加硫ゴムを分解することにより得られる酵素分解ゴムを5〜150質量部の範囲内で配合してなるタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、
前記加硫ゴムを最大粒径が1mm以下となるように粉砕する工程と、
粉砕された前記加硫ゴムを前記酸化酵素によって分解処理し、酵素分解ゴムを得る工程と、
前記酵素分解ゴムが他のゴム成分とともに混合されたゴム組成物を生成させる工程と、を含み、
前記加硫ゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴムおよびアクリロニトリル−ブタジエンゴムよりなる群から選択される少なくとも1種を含み、
前記酵素分解ゴムの重量平均分子量が2,000〜80,000の範囲内、分子量分布Mw/Mnが1.0〜5.0の範囲内、かつソックスレー抽出法によって得られるクロロホルム抽出量が1〜80wt%の範囲内である、タイヤ用ゴム組成物の製造方法。 - 前記分解処理における反応時間が10時間〜30日間の範囲内に設定される、請求項6に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、もしくは請求項6または7に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法によって得られたタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
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