JP5480141B2

JP5480141B2 - ゴム組成物を用いたタイヤ

Info

Publication number: JP5480141B2
Application number: JP2010523851A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: WO2010016466A1; JPWO2010016466A1

Description

本発明は、ゴム成分の使用量を低減した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を原料として含んでおり、例えば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、例えば特開２００３−６３２０６号公報には、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。

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、天然繊維等を代替原料として使用した場合には、代替原料自体に燃料・資源等としての利用可能性の余地があるという観点等から、代替原料に改良および選択の余地があった。

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、この発明のタイヤは、ゴム成分に対して豆乳の抽出残渣を配合してなるゴム組成物で少なくとも一部を構成したことを特徴とする。このように、大豆から豆乳を絞った後の残渣（豆乳の抽出残渣）であるおから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、豆乳の抽出残渣であるおからは、豆腐等を製造した後に残る利用可能性の低い産業廃棄物であり、安価であると共にゴム組成物に配合することでその廃棄物量を低減することもできるので、ゴム成分の代替原料（ゴム組成物の増量材等）として適している。従って、従来のタイヤではゴムのみで構成していた部分を、豆乳の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、本発明のタイヤは、前記豆乳の抽出残渣の含水率が８０％以下、特には１〜８０％であることが好ましく、１〜５０％であることがより好ましく、１〜３０％であることが更に好ましい。豆乳の抽出残渣の含水率が８０％超の場合、豆乳の抽出残渣とゴム成分との混練時に両者が上手く混ざり合わず、豆乳の抽出残渣をゴム成分の代替原料として使用できない恐れがある。また、豆乳の抽出残渣の含水率を８０％以下とすることで、豆乳の抽出残渣の腐敗を抑制することができる。一方、豆乳の抽出残渣の含水率が１％未満の場合、豆乳の抽出残渣の含水率を１％未満まで低減させるために必要なエネルギーが大きくなり製造コストが増加すると共に、豆乳の抽出残渣が乾燥し過ぎて扱い難くなる。なお、含水率は、豆乳の抽出残渣（おから）の水分を既知のヒーターで蒸発させ、その蒸発前後の重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。

本発明のタイヤは、前記豆乳の抽出残渣の粒子径が０．０２〜３００μｍであることが好ましい。粒子径が０．０２μｍ未満の場合は取り扱い難く、粒子径が３００μｍより大きい場合はゴム成分中での分散性が悪くゴム組成物の物性が低下する。ここで、前記豆乳の抽出残渣の粒子が凝集して塊状となっている場合、取り扱い性および分散性の観点から、該塊の直径は０．５μｍ〜３ｍｍであることが好ましい。なお、粒子径および直径は、レーザー回折による粒子径測定（ＪＩＳＺ８８２５−１）で求められ、該レーザー回折による方法において、粒子等の長軸−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。

本発明のタイヤは、前記豆乳の抽出残渣の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．２〜３０質量部であることが好ましく、１〜２０質量部であることが更に好ましい。豆乳の抽出残渣の配合量を０．２質量部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し得るゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。また、豆乳の抽出残渣の配合量を３０質量部以下とすることで、代替原料を使用しないゴム組成物と近い性能を有するゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。

なお、本明細書では、アスペクト比が１〜５のものを粒子と呼んでいる。

本発明のタイヤは、前記豆乳の抽出残渣の３０〜６５質量％が蛋白質であることが好ましく、３０〜５５質量％が蛋白質であることが更に好ましい。豆乳の抽出残渣中の蛋白質量が多い場合、乾燥処理を行うまでの輸送・保管中に豆乳の抽出残渣が腐敗することがあるからである。

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な、環境に優しい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、大豆から豆乳を絞った後の残渣である豆乳の抽出残渣（おから）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、またはそれらを混合したものからなり、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。

豆乳の抽出残渣とは、豆腐等の製造工程で排出される、大豆から豆乳を絞った後の残渣であり、水に浸した大豆をすり潰し、該すり潰した大豆に水を加えて煮詰めた後にカスを濾すことで豆乳を製造する際に残る、残りカスである。そして、豆乳の抽出残渣には、蛋白質、脂肪、可溶無窒素物、繊維、水分等が含まれており、豆腐等の製造工程で排出される豆乳の抽出残渣の大部分は、通常、産業廃棄物として廃棄されている。なお、ゴム成分には、任意に、既知の防腐剤を混合した豆乳の抽出残渣を配合しても良い。

豆乳の抽出残渣は、必要に応じて、含水率を調整した上でゴム成分に対して配合することができ、含水率の調整は、熱風乾燥、ドラム乾燥、フィルタープレス、熱板乾燥等の既知の手段を用いて行うことができる。このように、含水率を調整すれば、豆乳の抽出残渣の腐敗を防止して保存性を高めることができると共に、豆乳の抽出残渣とゴム成分との混練性を向上させることができる。

本発明のゴム組成物は、上記豆乳の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。

必要に応じて既知の乾燥手段で含水率を調整した豆乳の抽出残渣を、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、豆乳の抽出残渣と、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。

＜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、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、上述した豆乳の抽出残渣を配合したゴム組成物を用いることを特徴とする。

なお、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、ベースゴム、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。

また、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。

［実施例］
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。

（参考例１〜９）
バンバリーミキサーを用いて、表１に示す配合処方で、豆乳の抽出残渣としてのおからを含むゴム組成物を調製し、既知の加硫剤等（ゴム成分１００質量部に対して、硫黄：１．５質量部、加硫促進剤：２．９質量部［ＣＺ：１．５質量部、ＤＰＧ：１．２質量部、ＤＭ：０．２質量部］、ＺｎＯ：２．０質量部、ステアリン酸：１．０質量部、老化防止剤６Ｃ：１．０質量部）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伸びを測定した。結果を表１に示す。なお、表中における「ゴム組成物中のおから含有率」は、下記式：
おから含有率＝おから配合量／（ゴム成分配合量＋カーボンブラック配合量＋おから配合量）×１００
に基づき算出し、配合量の少ない成分（加硫剤等）は無視した。

（比較例１）
バンバリーミキサーを用いて、表１に示す配合処方でおからを含まないゴム組成物を調製し、既知の加硫剤等（ゴム成分１００質量部に対して、硫黄：１．５質量部、加硫促進剤：２．９質量部［ＣＺ：１．５質量部、ＤＰＧ：１．２質量部、ＤＭ：０．２質量部］、ＺｎＯ：２．０質量部、ステアリン酸：１．０質量部、老化防止剤６Ｃ：１．０質量部）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伸びを測定した。結果を表１に示す。

（破断伸び）
参考例１〜９および比較例１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の条件で破断伸びを測定した。

*1 乳化重合ＳＢＲ、ゴム成分１００質量部に対して３８質量部のアロマ油で油展
*2 旭カーボン株式会社製、Ｎ１１０
*3 おから：豆腐製造工場で排出されたおからを乾燥して含水率を調整したもの、含水率１０〜９０％、組成［セルロース粒子／短繊維：脂肪質：蛋白質＝５：３：１０］、粒子径（凝集状態での粒子径も含む）２〜５００μｍ

表１の参考例１〜９および比較例１より、おからを増量材としてゴム組成物に配合しても、破断伸びは殆ど悪化しないことが分かった。なお、配合したおからの含水率が高い参考例６〜８では、破断伸びは殆ど悪化しなかったが、混練（ゴム組成物の調製）に時間がかかり、ゴム組成物製造時のエネルギー効率が悪かった。

Claims

ゴム成分に対して豆乳の抽出残渣を配合してなるゴム組成物で少なくとも一部を構成したことを特徴とする、タイヤ。
前記豆乳の抽出残渣の含水率が８０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
前記豆乳の抽出残渣の含水率が１〜８０％であることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ。
前記豆乳の抽出残渣の粒子径が０．０２〜３００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
前記豆乳の抽出残渣の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．２〜３０質量部であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。