(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー成分に対して有機物の発酵処理において生じる残滓を配合した、エラストマー組成物。
【請求項２】
前記有機物がバイオマスである、請求項１に記載のエラストマー組成物。
【請求項３】
前記発酵処理が嫌気性微生物を利用した嫌気性発酵処理であり、
当該嫌気性発酵処理において生じる残滓を、燻煙処理した後に配合した、請求項１に記載のエラストマー組成物。
【請求項４】
前記発酵処理が好気性微生物を利用した好気性発酵処理である、請求項１に記載のエラストマー組成物。
【請求項５】
前記嫌気性発酵処理が、メタン発酵処理、エタノール発酵処理、若しくは水素発酵処理、またはそれらの組み合わせである、請求項３に記載のエラストマー組成物。
【請求項６】
前記残滓の直径が０．０２μｍ〜２００μｍである、請求項１に記載のエラストマー組成物。
【請求項７】
前記残滓が、発酵菌を用いた有機物の発酵処理において生じる、該発酵菌の細胞壁を含有する残滓である、請求項１または２に記載のエラストマー組成物。
【請求項８】
前記残滓の主成分がペプチドグリカンである、請求項７に記載のエラストマー組成物。
【請求項９】
前記残滓を燻煙処理または炭化処理した後に前記エラストマー成分に配合する、請求項７または８に記載のエラストマー組成物。
【請求項１０】
前記残滓の直径が０．０２〜５０μｍである、請求項７または８に記載のエラストマー組成物。
【請求項１１】
前記残滓が、植物の細胞壁および該植物の細胞壁が連なった短繊維の少なくとも一方を含有する有機物の発酵処理において生じる、該植物の細胞壁および短繊維の少なくとも一方を含有する残滓である、請求項１または２に記載のエラストマー組成物。
【請求項１２】
前記残滓が、前記植物の細胞壁の主成分であるセルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方からなる、請求項１１に記載のエラストマー組成物。
【請求項１３】
前記残滓が、前記短繊維からなり、
該短繊維は、セルロース短繊維およびヘミセルロース短繊維の少なくとも一方からなる、請求項１１に記載のエラストマー組成物。
【請求項１４】
前記セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の直径が０．０２μｍ〜５０μｍである、請求項１２に記載のエラストマー組成物。
【請求項１５】
前記セルロース粒子およびヘミセルロース粒子は凝集して塊状となっており、
該塊の直径が０．５μｍ〜２ｍｍである、請求項１２に記載のエラストマー組成物。
【請求項１６】
前記残滓が、前記植物の細胞壁の主成分であるセルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方と、前記植物の細胞壁が連なった短繊維とを含む、請求項１１に記載のエラストマー組成物。
【請求項１７】
前記発酵処理が麹菌および酵母菌の少なくとも一方を用いた処理であって、
前記セルロース粒子およびヘミセルロース粒子には、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随している、請求項１２に記載のエラストマー組成物。
【請求項１８】
前記発酵処理が麹菌および酵母菌の少なくとも一方を用いた処理であって、
前記短繊維には、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随している、請求項１１または１３に記載のエラストマー組成物。
【請求項１９】
前記短繊維の直径が１μｍ〜１５０μｍである、請求項１１または１３に記載のエラストマー組成物。
【請求項２０】
前記短繊維の長さが０．３ｍｍ〜５ｍｍである、請求項１１または１３に記載のエラストマー組成物。
【請求項２１】
前記短繊維が、２〜１０本集合して束状となっている、請求項１１または１３に記載のエラストマー組成物。
【請求項２２】
前記残滓の配合量が、前記エラストマー成分１００質量部に対して１〜５０質量部である、請求項１、７または１１に記載のエラストマー組成物。
【請求項２３】
少なくとも一部を請求項１〜２２の何れかに記載のエラストマー組成物で構成した、タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エラストマー成分の使用量を低減したエラストマー組成物および該エラストマー組成物を使用したタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ等に使用するゴム組成物などのエラストマー組成物は多量のエラストマー成分（ゴム等）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。【０００３】
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ＣＯ２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。【０００４】
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。
【発明の概要】
【０００５】
しかし、上記従来技術にかかるエラストマー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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、本発明のエラストマー組成物は、エラストマー成分に対して有機物の発酵処理において生じる残滓を配合したことを特徴とする。このように、有機物の発酵処理において生じる残滓等の、資源を利用した後に残る残滓を配合すれば、エラストマー組成物中のエラストマー成分の使用量を低減することができる。また、有機物の発酵処理において生じる残滓は安価な残物であるから、代替原料として適している。よって、該残滓をエラストマー組成物に配合することで、安価且つ環境負荷の低いエラストマー組成物を提供することが出来る。更に、発酵処理後の残滓は、発酵処理の過程で腐敗要因、例えば蛋白質や脂質の大部分が分解されるので扱い易いという利点も有している。なお、有機物の発酵とは、微生物の働きで有機物を分解することを意味し、嫌気的発酵および好気的発酵の双方を含み、糖質等が分解されることも含む概念である。
【０００８】
ここで、本発明のエラストマー組成物は、前記有機物がバイオマスであることが好ましい。このように、再生可能な生物由来の有機性資源であるバイオマスを用いれば、エラストマー組成物製造時の環境負荷をより低減することができる。
【０００９】
本発明のエラストマー組成物は、前記発酵処理が嫌気性微生物を利用した嫌気性発酵処理であることが好ましい。嫌気性発酵処理後の残滓をエラストマー成分に配合すれば、合成ゴム等の石油由来のエラストマーの使用量を低減することができるからである。なお、嫌気性発酵処理により生じた残滓は、後に詳細に説明する燻煙処理を行ってから配合するのが好ましい。燻煙処理を行うことにより、脱硫（消臭）および殺菌した取り扱いが容易な状態で残滓をエラストマー成分に配合することができるからである。
【００１０】
ここで、前記嫌気性発酵処理は、メタン発酵処理、エタノール発酵処理、若しくは水素発酵処理、またはそれらの組み合わせであることが好ましい。メタン発酵処理、エタノール発酵処理、若しくは水素発酵処理により資源から効率的に燃料等を取り出した後の残滓を用いれば、エラストマー成分に配合するまでに余計な工程を経る必要が無く、環境への負荷低減と共に資源の有効活用を図ることができるからである。
【００１１】
なお、本発明のエラストマー組成物は、前記発酵処理が好気性微生物を利用した好気性発酵処理であることが好ましい。臭気の少ない好気性発酵処理後の残滓を用いれば、配合時の消臭処理を不要とすることができるからである。
【００１２】
また、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓の直径が０．０２μｍ〜２００μｍのものが好ましく、残滓が凝集して塊状になっている場合には、塊径が０．５μｍ〜２ｍｍのものが好ましい。残滓の直径を０．０２μｍより小さくするには粉砕機を用いた細胞壁の破砕等の作業が必要となってしまう上、微細な残滓は取り扱い難いからである。また、直径が２００μｍまたは塊径が２ｍｍより大きくなると、エラストマー成分中での分散性が悪くなり、異物となって破断伸び等の物性低下を招くからである。なお、直径や塊径とは、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、残滓等の長軸−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。
【００１３】
また、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓が、発酵菌を用いた有機物の発酵処理において生じる、該発酵菌の細胞壁を含有する残滓であることが好ましい。発酵処理の際に生じる余剰汚泥等の残滓は、多量に存在する利用可能性の低い廃棄物であるので安価であり、且つ、配合に際して複雑な工程や大きな加工エネルギーを必要としないので、エラストマー成分の代替原料（エラストマー組成物の増量材）として適しているからである。
【００１４】
ここで、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓の主成分がペプチドグリカンであることが好ましい。エラストマー成分へ配合した際にエラストマー組成物に与える影響が少ないペプチドグリカンを主成分とする残滓を配合すれば、エラストマー組成物の性能を低下させることなくエラストマー成分の使用量を低減することができるからである。ここで、残滓の主成分とは残滓を構成する成分の主なものをいい、例えば残滓の５０質量％以上を構成する成分をいう。
【００１５】
本発明のエラストマー組成物は、前記残滓を燻煙処理または炭化処理した後に前記エラストマー成分に配合することが好ましい。ここで、燻煙処理とは木材等を熱した時に出る煙で残滓を燻すことを指す。燻煙処理を行うことにより、脱硫（消臭）および殺菌した取り扱いが容易な状態で残滓をエラストマー成分に配合することができるからである。また、炭化処理とは炭焼炉を用いて８００℃程度の温度で残滓を炭化することを指す。
【００１６】
本発明のエラストマー組成物は、前記残滓の直径が０．０２〜５０μｍであることが好ましい。直径が０．０２μｍ未満の残滓は取り扱い難く、直径が５０μｍより大きい残滓はエラストマー成分中での分散性が悪い。なお、直径とは、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、残滓の長軸−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。
【００１７】
また、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓が、植物の細胞壁および該植物の細胞壁が連なった短繊維の少なくとも一方を含有する有機物の発酵処理において生じる、該植物の細胞壁および短繊維の少なくとも一方を含有する残滓であることが好ましい。植物の細胞壁および短繊維の少なくとも一方を含有する残滓は、安価であると共にエラストマー組成物に配合することで廃棄物量を低減することもできるので、エラストマー成分の代替原料（エラストマー組成物の増量材等）として適しているからである。
【００１８】
ここで、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓が、前記植物の細胞壁の主成分であるセルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方からなることが好ましい。セルロース粒子およびヘミセルロース粒子は、分散性が良くエラストマー組成物の性能に悪影響を与えないという点で代替材料に適しているからである。また、石油由来のエラストマーの使用量を低減できるという効果もあるからである。更に、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方を単体でエラストマー組成物に配合すれば、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子がミクロな排水溝として働くからである。従って、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方を配合したエラストマー組成物を例えばスタッドレスタイヤに使用すれば、スタッドレスタイヤの性能（氷上性能等）を向上することができる。なお、前記セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の直径は、０．０２μｍ〜５０μｍであることが好ましい。直径が０．０２μｍ未満の場合は取り扱い難く、直径が５０μｍより大きい場合はエラストマー成分中での分散性が悪いからである。なお、直径とは、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、前記セルロース粒子およびヘミセルロース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〜２ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
本発明のエラストマー組成物は、前記残滓が、前記短繊維からなり、該短繊維は、セルロース短繊維およびヘミセルロース短繊維の少なくとも一方からなることが好ましい。セルロースまたはヘミセルロースの繊維は、エラストマー組成物の繊維補強材としても機能し得るので、代替材料として適しているからである。また、前記短繊維の直径は１μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、前記短繊維の長さは０．３ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。直径が大きい場合および長さが長い場合には分散性が悪く、直径が小さい場合および長さが短い場合には補強効果が低いからである。更に、前記短繊維は、２〜１０本集合して束状となっていることが好ましい。束状となることで補強効果が大きくなるが、集合する繊維数が多すぎると分散性が悪くなるからである。
【００２０】
本発明のエラストマー組成物は、前記残滓が、前記植物の細胞壁の主成分であるセルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方と、前記植物の細胞壁が連なった短繊維とを含むことが好ましい。粒子と短繊維との双方を含む場合、短繊維に粒子が付随し、そして付随した粒子により短繊維等の表面に微細な凹凸が生じてエラストマー成分との物理的接着が強まるからである。なお、本明細書では、アスペクト比が１〜５のものを粒子、６〜５０のものを短繊維と呼んでいる。
【００２１】
本発明のエラストマー組成物は、前記発酵処理が麹菌および酵母菌の少なくとも一方を用いた処理であって、前記セルロース粒子およびヘミセルロース粒子に、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随していることが好ましい。また、本発明のエラストマー組成物は、前記発酵処理が麹菌および酵母菌の少なくとも一方を用いた処理であって、前記短繊維に、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随していることが好ましい。このように麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随している場合、付随した麹菌および酵母菌により短繊維等の表面に微細な凹凸が生じ、エラストマー成分との物理的接着が強まるからである。
【００２２】
そして、本発明のエラストマー組成物は、前記残滓の配合量が、前記エラストマー成分１００質量部に対して１〜５０質量部であることが好ましい。残滓の配合量を１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することが可能なエラストマー組成物を提供することができるからである。また、残滓の配合量を５０質量部以下とすることで、代替原料を使用しないエラストマー組成物と同等の性能を有するエラストマー組成物を提供することができるからである。
【００２３】
また、本発明のタイヤは、少なくとも一部を上記エラストマー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組成物等のエラストマー組成物のみで構成していた部分を、有機物の発酵処理において生じる残滓を配合したエラストマー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エラストマー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。
【００２４】
本発明によれば、複雑な製造工程を用いることなく低コストで製造が可能で且つ環境に優しいエラストマー組成物を提供することができる。また、当該エラストマー組成物を用いた、製造時の環境負荷が低いタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のタイヤの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜エラストマー組成物＞
以下に、本発明のエラストマー組成物を詳細に説明する。本発明に従うエラストマー組成物は、エラストマー成分に、有機物の発酵処理において生じる残滓を配合して混練することで、エラストマー成分の使用量を低減したことを特徴とする。
【００２７】
ここで、エラストマー成分は、ゴム成分（天然ゴム、合成ゴム）、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、またはそれらを配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。また、熱可塑性エラストマーとしては、エチレン−メチルアクリレート共重合体、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー等が挙げられ、熱硬化性エラストマーとしては、フェノール系エラストマー、ウレア系エラストマー、メラミン系エラストマー、エポキシ系エラストマー等が挙げられる。なお、本発明のエラストマー組成物は、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。
【００２８】
発酵処理される有機物としては、例えば、紙、家畜排泄物、食品廃棄物、焼酎粕（例えば、芋焼酎粕、米焼酎粕、麦焼酎粕）、建設発生木材、黒液、余剰汚泥（例えば、下水汚泥、屎尿汚泥、メタン発酵汚泥）等の廃棄物系バイオマスと、稲わら、麦わら、籾殻、林地残材（間伐材・被害木など）等の未利用バイオマスと、飼料作物、果実（例えば、ブドウ、リンゴ、サクランボ、ヤシの実）、穀物（例えば、米、麦、トウモロコシ）、根菜類（例えば、ジャガイモ、サツマイモ）、でんぷん系作物（例えば、サトウキビ）等の資源作物バイオマスと、尾索類、例えばホヤの被のうとを含む、再生可能な生物由来の有機性資源であるバイオマスが挙げられる。このようなバイオマスを用いれば、エラストマー組成物製造時の環境負荷をより低減できる。なお、資源の有効活用および環境負荷の低減という観点から、廃棄物系バイオマスを有機物として用いることが好ましい。
【００２９】
なお、上述した有機物のうち、植物の細胞壁および該植物の細胞壁が連なった短繊維の少なくとも一方を含有する有機物としては、果実、穀物、根菜類およびサトウキビなどの資源作物バイオマス、尾索類、例えばホヤの被のうの他、芋焼酎粕、米焼酎粕、麦焼酎粕等の廃棄物系バイオマス、稲わら、麦わら等の未利用バイオマスなどが挙げられる。そして、植物の細胞壁および該植物の細胞壁が連なった短繊維の少なくとも一方を含有する有機物としては、入手容易性および資源としての再利用性の有無の観点から、これらの中でも、芋焼酎粕、米焼酎粕、麦焼酎粕が好ましい。また、芋焼酎粕、米焼酎粕、麦焼酎粕は、焼酎の製造工程で原料が粉砕される（例えば、芋焼酎の製造では二次仕込みで粉砕したサツマイモを添加する）ため粕中のセルロース短繊維等が十分に細かくなっている点においても、好ましい。
【００３０】
また、下水汚泥、畜産廃棄物を処理した汚泥、生ゴミ・食品／飲料廃棄物を処理した汚泥、或いは、酒造会社の排出するとぎ汁等の排水を好気的または嫌気的に処理した汚泥等の余剰汚泥を有機物として発酵処理した際に生じる残滓を用いる場合、エラストマー組成物の軽量化および金属含有によるエラストマー組成物への悪影響防止という観点から、該発酵処理を行う余剰汚泥は鉄系の凝集剤を含まないもの、例えばアルミ化合物を凝集剤として使用した汚泥が好ましく、例えば微生物が自己造粒したグラニュール等の凝集剤を含まない余剰汚泥がより好ましい。
【００３１】
ここで、有機物の発酵処理方法としては、嫌気性微生物を用いた発酵処理として、例えばメタン生成菌を用いたメタン発酵、エタノール発酵菌を用いたエタノール発酵、水素生成菌を用いた水素発酵等があり、好気性微生物を用いた発酵処理として、例えば酢酸産生菌を用いた酢酸発酵、アンモニア酸化細菌等の各種酸化細菌を用いた排水処理等がある。
【００３２】
また、エラストマー成分に配合する残滓としては、例えば、好気または嫌気条件下で有機物の生物学的処理（発酵）を行った際に生じる（発酵処理において分解されなかった）余剰汚泥や、各種焼酎粕等の発酵処理後の残留物等を用いることができる。ここで、余剰汚泥を残滓として用いる場合にはエラストマー組成物の軽量化および金属含有によるエラストマー組成物への悪影響防止という観点から、鉄系の凝集剤を含まない汚泥、例えばアルミ化合物を凝集剤として使用した汚泥が好ましく、凝集剤を含まない汚泥がより好ましい。なお、残滓としては、ろ過を行った後の残りかすである残渣を用いても良い。
【００３３】
なお、残滓は、例えば燻煙処理や炭化処理を用いて硫化水素を除去した後にエラストマー成分に配合することができる。ここで、燻煙処理とは、木材を熱した時に出る煙で残滓を燻すことを指し、炭化処理とは、８００℃程度の高温で残滓を炭化することを指す。このように燻煙処理や炭化処理を行うことにより、脱硫（消臭）および殺菌した取り扱いが容易な状態で残滓をエラストマー成分に配合することができる。
【００３４】
本発明のエラストマー組成物に配合し得る残滓の他の例としては、発酵菌を用いた有機物の発酵処理において生じる、該発酵菌の細胞壁を含有する残滓や、植物の細胞壁および該植物の細胞壁が連なった短繊維の少なくとも一方を含有する有機物の発酵処理において生じる、該植物の細胞壁および短繊維の少なくとも一方を含有する残滓が挙げられる。より具体的には、発酵菌等の細胞壁に含まれるペプチドグリカン、植物の細胞壁に含まれるセルロース粒子、ヘミセルロース粒子、リグニン、植物の細胞壁が連なった短繊維（セルロース短繊維、ヘミセルロース短繊維等）、またはそれらの混合物を含有する残滓が挙げられる。なお、残滓は、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方を単体で含むことが好ましい。また、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方と、短繊維との双方を含むことが更に好ましい。セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方を単体でエラストマー組成物に配合することにより、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子がミクロな排水溝として働くことができるので、該エラストマー組成物を例えばスタッドレスタイヤに用いた場合にスタッドレスタイヤの性能（氷上性能等）を向上することができるからである。また、粒子と短繊維との双方を含むことにより、例えばエラストマー組成物をスタッドレスタイヤに使用した場合に、水分を吸収するという効果を奏することが可能だからである。更に、残滓は、ペプチドグリカン、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子の少なくとも一方、並びにセルロース短繊維およびヘミセルロース短繊維の少なくとも一方を含むことが好ましい。ペプチドグリカンと、粒子と、短繊維とを含むことにより、例えばエラストマー組成物をスタッドレスタイヤに使用した場合に、水分を吸収するという効果を奏することが可能だからである。因みに、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子とセルロース短繊維およびヘミセルロース短繊維とは、それらの混合物から例えば粒子を洗い流すこと等により単離することができる。
【００３５】
ここで、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子には、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随していることが好ましい。更に、短繊維にも、麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随していることが好ましい。このように麹菌および酵母菌の少なくとも一方の細胞壁が付随している場合、付随した麹菌および酵母菌により短繊維等の表面に微細な凹凸が生じ、エラストマー成分との物理的接着が強まるからである。
【００３６】
なお、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子とは、植物の細胞壁の主成分であり、アスペクト比が１〜５のものである。またセルロース短繊維およびヘミセルロース短繊維とは、植物の細胞壁が連なったものであり、アスペクト比が６〜５０のものである。
【００３７】
ここで、エラストマー成分に配合する残滓は、取り扱い性および分散性の観点から直径が０．０２μｍ〜２００μｍのものが好ましい。残滓の直径を０．０２μｍ未満にするには粉砕機を用いた細胞壁の破砕等の作業が必要となってしまう上、微細な残滓は取り扱い難いからである。また、直径が２００μｍ超となると、エラストマー成分中での分散性が悪くなり、異物となって破断伸び等の物性低下を招くからである。なお、発酵菌を用いた有機物の発酵処理において生じる、該発酵菌の細胞壁を含有する残滓は、直径が０．０２〜５０μｍであることが好ましく、セルロース粒子およびヘミセルロース粒子は、直径が０．０２μｍ〜５０μｍであることが好ましい。また、残滓が凝集して塊状になっている場合には、塊径が０．５μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。塊径が２ｍｍより大きい場合にはエラストマー成分中での分散性が悪いからである。更に、短繊維の直径は１μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、短繊維の長さは０．３ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。直径が大きい場合および長さが長い場合には分散性が悪く、直径が小さい場合および長さが短い場合にはエラストマー組成物に対する補強効果やエラストマー組成物の排水効果が低いからである。更に、短繊維は、２〜１０本集合して束状となっていることが好ましい。束状となることでエラストマー組成物に対する補強効果やエラストマー組成物の排水効果が大きくなるが、集合する繊維数が多すぎると分散性が悪くなるからである。
【００３８】
本発明のエラストマー組成物は、エラストマー成分に、有機物の発酵処理において生じる残滓を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。なお、本発明のエラストマー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、エラストマー成分に、残滓と、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。
【００３９】
なお、残滓の配合量は、エラストマー成分１００質量部に対して残滓１〜５０質量部とすることが好ましく、５〜２０質量部とすることが更に好ましい。残滓の配合量を１質量部以上とすることで環境負荷の低減を十分に達成することが可能であり、また、残滓の配合量を５０質量部以下とすることで代替原料を使用しないエラストマー組成物と同等の性能を有するエラストマー組成物を提供することが可能となるからである。
【００４０】
（エラストマー組成物の調製例１）
まず、食品廃棄物をメタン発酵した後に残った残滓を、例えば温度８００℃で燻煙処理することにより、残滓中の菌体を殺菌すると共に硫化水素を除去する。
次に、燻煙処理後の残滓を、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エラストマー成分に配合して混練する。
【００４１】
（エラストマー組成物の調製例２）
まず、食品廃棄物をメタン発酵した後に残った残滓を、例えば温度８００℃で炭化処理することにより、残滓中の菌体を殺菌すると共に硫化水素を除去する。
次に、炭化処理後の残滓を、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エラストマー成分に配合して混練する。
【００４２】
（エラストマー組成物の調製例３）
まず、残滓を乾燥し、必要に応じて乾燥した残滓から上述の方法でセルロース粒子若しくはヘミセルロース粒子、またはセルロース短繊維若しくはヘミセルロース短繊維を取り出す。
次に、乾燥した残滓、セルロース粒子若しくはヘミセルロース粒子、またはセルロース短繊維若しくはヘミセルロース短繊維を、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エラストマー成分に配合して混練する。
【００４３】
＜タイヤ＞
本発明のタイヤは、少なくとも一部を上記エラストマー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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
そして、図示例のタイヤは、少なくともトレッド部３に、上述したセルロース短繊維を配合したエラストマー組成物を用いることを特徴とする。セルロース短繊維を配合したエラストマー組成物をトレッド部３に使用することで、セルロース短繊維と路面との相互作用により走行安定性、ウェット性能、氷雪性能の向上が可能なタイヤを提供することができる。
【００４８】
なお、上記エラストマー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。
【００４９】
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。
【００５０】
［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。
【００５１】
（実施例１〜３）
バンバリーミキサーを用いて、表１に示す配合処方でエラストマー組成物としての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（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、ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）：１．２質量部、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）：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性能を測定、評価した。結果を表２〜４に示す。なお、表中における「ゴム組成物の燻煙残滓含有率」は、下記式：
燻煙残滓含有率＝燻煙残滓配合量／（ゴム成分配合量＋カーボンブラック配合量＋燻煙残滓配合量）×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。
【００５２】
（従来例１）
バンバリーミキサーを用いて、表１に示す配合処方でエラストマー組成物としての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性能を測定、評価した。結果を表２〜４に示す。
【００５３】
＜評価＞
（S-S曲線）
実施例１〜３および従来例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、配向方向および垂直方向の双方について、引張応力および破断伸びを測定し、引張応力−歪み曲線（S-S曲線）を作成した。具体的には、株式会社東洋精機製作所製の引張試験機を用いて、温度−４５〜６２℃、周波数５２．１Ｈｚの条件で引張応力を測定し、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。伸びと応力との関係、引張強さ（ＴＢ）、および破断伸び（ＥＢ）を表２に示す。なお、ここで、配向方向とは燻煙残滓の配向方向を指し、垂直方向とは配向方向に垂直な方向を指す。
【００５４】
（動的弾性率および損失正接）
実施例１〜３および従来例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、配向方向および垂直方向の双方について、株式会社上島製作所製の粘弾性測定装置を用いて、温度２５℃、周波数５２．１Ｈｚ、歪０．０９〜５％の条件で動的弾性率（E'）および損失正接（tanδ）を測定した。動的弾性率（E'）および損失弾性率（E''）を表３に、損失正接（tanδ）を表４に示す。
【００５５】
【表１】
0005442608.tif 000002
【００５６】
*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  メタン発酵菌（ペプチドグリカン含有率９０％）含有汚泥（直径０．５〜２００μｍ）を燻煙炭化処理（処理温度８００℃）したもの
【００５７】
【表２】
0005442608.tif 000003
【００５８】
【表３】
0005442608.tif 000004
【００５９】
【表４】
0005442608.tif 000005
【００６０】
表２〜４の実施例１〜３および従来例１から、０．５〜４．４質量％の燻煙残滓を配合したエラストマー組成物であるゴム組成物が、燻煙残滓を配合していないゴム組成物と同等のS-S曲線、動的弾性率、および損失正接を有することが分かる。よって、燻煙残滓を配合することにより、エラストマー組成物の性能を悪化させることなくエラストマー成分の使用量を抑制可能であることが分かる。
【００６１】
（従来例２）
オレフィン系熱可塑性エラストマー（三井化学製、ミラストマー  ４４００Ｂ）のペレットを押出して引張試験用の試料を作製した。作製した試料につき、株式会社東洋精機製作所製の引張試験機で破断応力を測定した。
【００６２】
（実施例４〜１０）
オレフィン系熱可塑性エラストマー（三井化学製、ミラストマー  ４４００Ｂ）に、実施例１〜３で用いたのと同じ燻煙残滓を表５に示す配合量で配合し、ペレットとした。そして、該ペレットを押出して引張試験用の試料を作製した。作製した試料につき、株式会社東洋精機製作所製の引張試験機で破断応力を測定し、得られた測定値につき、従来例２の破断応力を１００％として指数で評価した。結果を表５に示す。なお、燻煙残滓の配合量は、上記「ゴム組成物の燻煙残滓含有率」の算出式に準拠して算出した。
【００６３】
【表５】
0005442608.tif 000006
【００６４】
表５の実施例４〜１０および従来例２より、樹脂にバイオマスの発酵処理において生じる残滓である燻煙残滓を配合しても、燻煙残滓を配合しない従来例２のエラストマー組成物の７割以上の破断応力を維持することが可能であることが分かった。また、実施例４〜９および１０より、燻煙残滓の配合量が５０質量％以下であれば、破断応力を従来例２のエラストマー組成物の破断応力の８５％以上に維持することができることが分かった。
【００６５】
（実施例１１〜１３）
バンバリーミキサーを用いて、表６に示す配合処方で芋焼酎粕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氷上μを測定、評価した。結果を表６に示す。なお、表中における「ゴム組成物中の芋焼酎粕含有率」は、上記「ゴム組成物の燻煙残滓含有率」の算出式中の「燻煙残滓配合量」を「芋焼酎粕配合量」に変更した算出式を用いて算出した。
【００６６】
（従来例３）
バンバリーミキサーを用いて、表６に示す配合処方で芋焼酎粕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氷上μを測定、評価した。結果を表６に示す。
【００６７】
（氷上μ）
実施例１１〜１３および従来例３で作製したゴム組成物を１４５℃で３３分加硫して得た加硫ゴムに対し、路面摩擦試験機（実開平５−６６５４５号に開示）を用いて、氷上路面上における摩擦力を温度０℃にて測定し、従来例３の値を１００として、指数表示した。数値の大きい方が、制動性能が良いと評価する。
【００６８】
【表６】
0005442608.tif 000007
【００６９】
*4  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
*5  旭カーボン株式会社製、Ｎ１１０
*6  芋麹：米麹＝４：１の割合で発酵処理を行い製造した芋焼酎の粕、含水率５０％、粕中の固形分の組成は芋短繊維：芋細胞壁＝１：４
【００７０】
表６の実施例１１〜１３および従来例３より、芋焼酎粕をゴム組成物に配合することにより氷上μが若干向上することが分かった。
【図１】
0005442608.tif 000008