特許ウォッチ

公開番号2024165318
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081424
出願日2023-05-17
発明の名称セルロースナノファイバーを含むゴム組成物
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C08J 3/22 20060101AFI20241121BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】力学物性に優れ且つ所望の粘弾性特性(特に低い損失正接)を示すゴム硬化物、並びに、当該ゴム硬化物の製造に有用な、マスターバッチ及びゴム組成物の提供。
【解決手段】セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むマスターバッチの製造方法であって、セルロースナノファイバーと、第1のゴムと、変性ゴム系カップリング剤とを含むマスターバッチ成分を混練してマスターバッチを生成する工程を含み、前記変性ゴム系カップリング剤の変性基が、無水マレイン酸変性基であり、前記変性ゴム系カップリング剤の変性基含有量が、1.5質量%～20質量%であり、前記変性ゴム系カップリング剤が、液状ゴムであり、前記変性ゴム系カップリング剤の数平均分子量が、10,000～100,000である、方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むマスターバッチの製造方法であって、
セルロースナノファイバーと、第１のゴムと、変性ゴム系カップリング剤とを含むマスターバッチ成分を混練してマスターバッチを生成する工程を含み、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基が、無水マレイン酸変性基であり、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基含有量が、１．５質量％～２０質量％であり、
前記変性ゴム系カップリング剤が、液状ゴムであり、
前記変性ゴム系カップリング剤の数平均分子量が、１０，０００～１００，０００である、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記マスターバッチ成分において、前記第１のゴム１００質量部に対する前記セルロースナノファイバーの量が、１０質量部～１００質量部である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マスターバッチ成分において、前記第１のゴム１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の含有量が、５質量部～１００質量部である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マスターバッチ成分において、前記セルロースナノファイバー１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の量が、３０質量部～５００質量部である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変性ゴム系カップリング剤が、無水マレイン酸変性イソプレンゴムである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスターバッチ成分が、未変性液状ゴムを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のゴムが、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム及びイソプレンゴムからなる群から選択される１種以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記セルロースナノファイバーが、機械解繊物である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むゴム組成物の製造方法であって、
請求項１に記載の方法でマスターバッチを生成する工程、及び
前記マスターバッチと、第２のゴムとを含むゴム組成物成分を混練して、ゴム組成物を生成する工程、
を含む、方法。
【請求項１０】
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むゴム組成物の製造方法であって、
セルロースナノファイバーと、第１のゴムとを含むマスターバッチを生成する工程、及び
前記マスターバッチと、第２のゴムと、変性ゴム系カップリング剤とを含むゴム組成物成分を混練して、ゴム組成物を生成する工程、
を含み、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基が、無水マレイン酸変性基であり、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基含有量が、１．５質量％～２０質量％であり、
前記変性ゴム系カップリング剤が、液状ゴムであり、
前記変性ゴム系カップリング剤の数平均分子量が、１０，０００～１００，０００である、ゴム組成物の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の一態様は、セルロースナノファイバーを含むゴム組成物等に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム成形体においては、機械強度、柔軟性、耐摩耗性、加工性等の種々の特性を高度にバランスさせることが求められており、例えば、弾性率、硬度，耐摩耗性等を向上させる目的で、ゴム成形体中にフィラーを含有させることが一般的に行われている。このようなフィラーを含むゴム成形体が所望の特性を発揮するためには、フィラーがゴム中に良好に分散していることが重要である。近年、環境問題への意識の高まりから、ゴム成形体に含有させるフィラーとして、低比重且つ再生可能な材料であるセルロースの利用が種々模索されている。中でも、セルロースナノファイバーは、各種ポリマーと組合せてポリマー成形体を構成した際の当該ポリマー成形体に与える使用量当たりの補強効果が良好であることから、ポリマー成形体用のフィラーとして極めて有望である。セルロースナノファイバーをゴム成形体に利用できれば、低比重で且つ各種物性に優れ、多様な用途に利用でき、輸送コスト及び廃棄コストの点でも有利であるゴム成形体を提供できる。しかし、セルロースナノファイバーは、セルロース中の水酸基の寄与によって本質的に親水性であることから、一般に疎水性が高い材料であるゴムとの混和は困難である。そこで、セルロースナノファイバーとゴムとの混和性を向上させるための種々の試みが行われてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１は、ゴム成分、セルロース繊維であってよいミクロフィブリル化植物繊維、及び当該ミクロフィブリル化植物繊維と共有結合可能な修飾剤を含むタイヤ用ゴム組成物を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－４１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、セルロースナノファイバーを含むゴム組成物において、例えば当該ゴム組成物の硬化物の力学物性を向上させるために配合を変更すると、硬化物の粘弾性特性も変化してしまうことから、力学物性に優れ且つ所望の粘弾性特性を示すゴム硬化物を製造することは容易でなかった。特許文献１に記載される技術は、ミクロフィブリル化植物繊維の分散性に優れ、引張特性及び燃費を改善できるタイヤ用ゴム組成物等を提供しようとするものであるが、ゴム硬化物の高い力学物性を実現しつつ粘弾性特性を所望範囲で広範に制御できるようなゴム組成物を提供するものではない。
【０００６】
本発明の一態様は、上記の課題を解決し、力学物性に優れ且つ所望の粘弾性特性（特に低い損失正接）を示すゴム硬化物、並びに、当該ゴム硬化物の製造に有用な、マスターバッチ及びゴム組成物の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、以下の項目を包含する。
［項目１］
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むマスターバッチの製造方法であって、
セルロースナノファイバーと、第１のゴムと、変性ゴム系カップリング剤とを含むマスターバッチ成分を混練してマスターバッチを生成する工程を含み、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基が、無水マレイン酸変性基であり、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基含有量が、１．５質量％～２０質量％であり、
前記変性ゴム系カップリング剤が、液状ゴムであり、
前記変性ゴム系カップリング剤の数平均分子量が、１０，０００～１００，０００である、方法。
［項目２］
前記マスターバッチ成分において、前記第１のゴム１００質量部に対する前記セルロースナノファイバーの量が、１０質量部～１００質量部である、項目１に記載の方法。
［項目３］
前記マスターバッチ成分において、前記第１のゴム１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の含有量が、５質量部～１００質量部である、項目１又は２に記載の方法。
［項目４］
前記マスターバッチ成分において、前記セルロースナノファイバー１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の量が、３０質量部～５００質量部である、項目１～３のいずれかに記載の方法。
［項目５］
前記変性ゴム系カップリング剤が、無水マレイン酸変性イソプレンゴムである、項目１～４のいずれかに記載の方法。
［項目６］
前記マスターバッチ成分が、未変性液状ゴムを更に含む、項目１～５のいずれかに記載の方法。
［項目７］
前記第１のゴムが、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム及びイソプレンゴムからなる群から選択される１種以上である、項目１～６のいずれかに記載の方法。
［項目８］
前記セルロースナノファイバーが、機械解繊物である、項目１～７のいずれかに記載の方法。
［項目９］
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むゴム組成物の製造方法であって、
項目１～８のいずれかに記載の方法でマスターバッチを生成する工程、及び
前記マスターバッチと、第２のゴムとを含むゴム組成物成分を混練して、ゴム組成物を生成する工程、
を含む、方法。
［項目１０］
セルロースナノファイバーと、ゴムとを含むゴム組成物の製造方法であって、
セルロースナノファイバーと、第１のゴムとを含むマスターバッチを生成する工程、及び
前記マスターバッチと、第２のゴムと、変性ゴム系カップリング剤とを含むゴム組成物成分を混練して、ゴム組成物を生成する工程、
を含み、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基が、無水マレイン酸変性基であり、
前記変性ゴム系カップリング剤の変性基含有量が、１．５質量％～２０質量％であり、
前記変性ゴム系カップリング剤が、液状ゴムであり、
前記変性ゴム系カップリング剤の数平均分子量が、１０，０００～１００，０００である、ゴム組成物の製造方法。
［項目１１］
前記ゴム組成物成分において、前記第１のゴムと前記第２のゴムとの合計１００質量部に対する前記セルロースナノファイバーの量が、０．５質量部～３０質量部である、項目９又は１０に記載の方法。
［項目１２］
前記ゴム組成物成分において、前記第１のゴムと前記第２のゴムとの合計１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の含有量が、１質量部～１５質量部である、項目９～１１のいずれかに記載の方法。
［項目１３］
前記ゴム組成物成分において、前記セルロースナノファイバー１００質量部に対する前記変性ゴム系カップリング剤の量が、８０質量部～３００質量部である、項目９～１２のいずれかに記載の方法。
［項目１４］
前記変性ゴム系カップリング剤が、無水マレイン酸変性イソプレンゴムである、項目９～１３のいずれかに記載の方法。
［項目１５］
前記ゴム組成物成分が、未変性液状ゴムを更に含む、項目９～１４のいずれかに記載の方法。
［項目１６］
前記第１のゴム及び／又は前記第２のゴムが、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム及びイソプレンゴムからなる群から選択される１種以上である、項目９～１５のいずれか記載の方法。
［項目１７］
前記セルロースナノファイバーが、機械解繊物である、項目９～１６のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、力学物性に優れ且つ所望の粘弾性特性（特に低い損失正接）を示すゴム硬化物、並びに、当該ゴム硬化物の製造に有用な、マスターバッチ及びゴム組成物が提供され得る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示の実施の形態（以下、「本実施形態」と略記する。）について説明するが、本発明はこれら実施形態に何ら限定されない。なお本開示の特性値は、特記がない限り、本開示の［実施例］の項に記載される方法又はこれと同等であることが当業者に理解される方法で測定される値である。
【００１０】
本発明の一態様は、セルロースナノファイバーとゴムとを含むマスターバッチ及びその製造方法を提供する。本発明の一態様はまた、セルロースナノファイバーとゴムとを含むゴム組成物及びその製造方法を提供する。本発明の一態様はまた、セルロースナノファイバーとゴムとを含むゴム組成物の硬化物であるゴム硬化物及びその製造方法を提供する。本発明の一態様はまた、ゴム硬化物を含む各種成形体を提供する。一態様において、マスターバッチを製造するためのマスターバッチ成分はセルロースナノファイバーと変性ゴム系カップリング剤と第１のゴムとを含み、ゴム組成物を製造するためのゴム組成物成分はセルロースナノファイバーと変性ゴム系カップリング剤と第２のゴムとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許