倉田奨励金研究報告書｜2016 年度（第 48 回）助成■受領№1297

免震ゴムのサスティナビリティ－ロシアタンポポ天然ゴムの伸長結晶化に関する研究－

代表研究者

池田裕子

京都工芸繊維大学教授

1．研究目的中国は天然ゴム栽培地を求めての南下を続けてい現在、天然ゴムは大型トラック用タイヤや飛行る3)。この問題は特に、地震国日本における免震ゴ機用タイヤなどの素材として安全走行・飛行のたムの需要が急激に増加すると予想される中、安め必要不可欠なものとなっている。そして、地震全・安心な生活を送るために極めて危険な懸念要対策用の免震システムの構成成分としても天然ゴ因となる。従って、ヘベア天然ゴムのみに依存しムは欠かせない物質である。しかし、現在、使用ない社会を構築することが緊急の課題と位置付けされている天然ゴムの98％以上は東南アジアで栽られ、ヘベア天然ゴム代替物質の活発な研究が求培されているヘベア樹から採取されたものであり、められている。

しかも栽培ヘベア樹のほぼ全てが、ウイッカムがそこで本研究では、現在、最も有望視されていアマゾンのタパジョス河左岸で採取したもの（ウる代替天然ゴムの⼀つであるゴムタンポポ（ロシイッカム樹）の子孫と考えられるので、遺伝子のアタンポポ）天然ゴムの高性能化と実用化への展多様性の点で問題があり、⼀旦⻭⾞が狂うと絶滅開のために、その最も重要な特徴である伸⻑結晶しやすい状況にある。例えばそれは、ヘベア樹に化（SIC）挙動を研究する。そして、地震対策用のは、南アメリカ枯葉病に対する病理学的に有効な免震システム用ゴムの観点からその有用性につい対策が未だ無いからである。従って、学術書

1,2)でて考察する。

も取り上げられている通り、ヘベア天然ゴム産出量の維持は我々人類にとって、極めて重要な課題になっている。
これまで人類は有機合成化学により、天然物を合成物で置き換える歴史を歩んできた。しかし、天然ゴムに関しては、いまだ完全化学合成は達成されておらず、また、仮に可能となっても将来の

図１ ゴムタンポポ天然ゴム．

石油枯渇の事態を考えると、天然ゴム産生植物の新たな可能性調査と対策の検討を急がねばならな

2．研究概要い。これは、紛れも無く、国家の⼀つの重要課題

アメリカオハイオ州立大学コーニッシュ教授よと言っても過言ではない。天然ゴムが軍需物質でり提供して頂いた図１に示すゴムタンポポから採あることからも、アメリカでは既に非ヘベア天然取された天然ゴムの加硫反応を行い、硫⻩架橋体ゴムに関する大型国家プロジェクトが動いている。

（S-DR）を作製した。架橋試薬として酸化亜鉛と倉田奨励金研究報告書｜2016 年度（第 48 回）助成
ステアリン酸と N-シクロヘキシル-2-ベンゾチア
ゾールスルフェンアミドと硫⻩を用いて、二本ロールで混練後、熱プレスして作製した。網目鎖密度の評価を行うとともに、引張試験と動的粘弾性分析を行って力学的性質を評価した。また、元素分析とフーリエ変換赤外吸収スペクトル測定により非ゴム成分を分析し、ゴムタンポポ天然ゴムにおける非ゴム成分の特徴を検討した。さらに、小型引張試験機をSPring-8のビームラインに設置して、図２に示すように、時分割広角Ｘ線回折（ WAXD ） ／ 引 張 試 験 同 時 測 定 を 引 張 速 度100mm/min、Ｘ線照射時間約70msの条件で、歪図３繰り返し変形に対応する WAXD パターン
右上の数字と“re”は、それぞれ、伸長比と収縮過程を示す．

み8.0まで伸⻑した後に元の状態に戻す条件下、繰認できた。これらの現象はヘベア天然ゴムに見らり返し変形に伴うSIC挙動を探究した。そして、解れる挙動と同じであった。しかし、S-DRは比較的析ソフトPOLARを用いWAXDパターンの画像解低いCIとOAIを示し、微結晶の配向の揺らぎが大析から結晶化度(CI)と配向性アモルファス成分のきいことからSICで生成した微結晶の伸⻑方向へ指標(OAI)を計算し、Scherrerの式から微結晶のの配向が非ゴム成分により強く影響を受けること平均体積を求めた。さらに、得られたCIと微結晶が判った。また、S-DRの繰り返し変形に伴う応力の平均体積より平均微結晶数を算出した。また、-歪み曲線の低下は、ヘベア天然ゴムより大きい傾生成した微結晶の配向の揺らぎは(200)結晶面の向にあり、さらに、繰り返し変形を経た場合のCI回折スポットの方位強度分布から見積もった。の減少やSICの開始歪みの遅れが大きく、微結晶数の減少やその体積の増加がより明瞭になる傾向があった。これらは、多くの非ゴム成分を含むS-DRの特性とその非ゴム成分の凝集構造の破壊に著しく影響された結果であると考えられる。
上述した傾向は、伸⻑比を１ずつ変えて繰り返し変形させてえたマリンス効果の結果からも支持された。従って、地震対策用の免震システム用ゴムとしてタンポポ天然ゴムを利用する場合、従来

図２ SIC 研究で用いた試験機のの配合とは異なる非ゴム成分の影響を低減するゴアウトライン．

ム配合設計を行う必要がある。しかし、ワユーレ

繰り返し変形下のS-DRの応力-歪み曲線から、急な応力の上昇が伸張過程の高歪み側で起こり、収縮直後に減少する挙動を確認した。繰り返し変形を経ると応力上昇の開始が遅れ、応力が低下し天然ゴムと比較して、よりヘベア天然ゴムに似たSIC挙動を示したことから、地震対策用の免震シス
テム用ゴムとして期待されるのは間違いないであろう。

た。図３に示す幾つかの歪におけるWAXDパター

引用文献

ンから判るように、S-DRにおいても繰り返し変形[1] Y. Ikeda, A. Tohsan, S. Kohjiya, “Renewedに伴うリバーシブルなSIC挙動が起こることを確

Consideration on Natural Rubber Yielding倉田奨励金研究報告書｜2016 年度（第 48 回）助成
Plants: A Sustainable Development
Standpoint”, in Sustainable Development:

Processes, Challenges and Prospects, Ed. D.
Reyes, Nova Science Publishers, 2015）[2] A. H. Tullo, “Guayule Rubber Gets Ready To
Hit The Road”, Chem. & Eng. News, 93(16),pp.18-19, April 20, 2015.
[3] C. C. Mann, “Addicted to Rubber”, Science,235(5940), pp. 564-566, July 19, 2009.

3．発表（研究成果の発表）
国内外の学会発表会(1) “Study on Guayule and Dandelion NaturalRubbers for a Sustainability”: P. Junkong, Y.
Matshishima, K. Cornish and Y. Ikeda,
International Rubber Conference 2018
(IRC2018), Sept. 4-6, 2018, Kuala Lumpur,Malaysia. （発表登録受理済、発表予定。)(2) “Influence of Strain-Induced Crystallization on
Mullin-like Effect of Sulfur Cross-linked
Guayule and Dandelion Natural Rubbers”, Y.
Ikeda, P. Junkong, T. Phakkeeree, K. Cornish,
International Elastomer Conference – 2018,ACS Rubber Division, Louisville, KY, USA,
Oct. 9-11, 2018. (発表登録受理済、発表予定。)