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JP-2026514685-A - ゴム組成物

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Abstract

ゴム組成物が開示される。このゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤及びゴム、並びに任意選択で可塑剤を使用することによって作製されてもよい。さらに、このゴム組成物を含む物品が開示される。 【選択図】なし

Inventors

  • ディール フロリアン
  • ギャル バーバラ
  • ウィーバー マキシミリアン
  • ヴァルコネン サンナ
  • ヒューブシュ クリスティアン

Assignees

  • ユー ピー エム キュンメネ コーポレーション

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20230420

Claims (16)

  1. ゴム組成物であって、前記ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤及びゴム、並びに任意選択で可塑剤を使用することによって作製され、 前記リグニン系充填剤は、水熱炭化処理に供されたリグニンから調製され、 前記ゴム組成物中のリグニン系充填剤の総量は２～５００ｐｈｒであり、 前記ゴム組成物の総生物起源炭素含有量は、規格ＡＳＴＭ Ｄ６８６６－２２に従って決定して、５０～１００％であり、 ただし、前記ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、少なくとも１種の生物系ゴムが使用され、前記ゴム組成物を作製するためにゴム及び可塑剤の両方が使用される場合、少なくとも１種の生物系ゴム及び／又は少なくとも１種の生物系可塑剤が使用される、 ゴム組成物。
  2. 前記ただし書きは、 ｉ）前記ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、前記ゴムは生物系ゴムを含み、 ｉｉ）前記ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用される場合、 前記ゴムは生物系ゴムを含み、前記可塑剤は生物系可塑剤を含むか、又は 前記ゴムは生物系ゴムを含み、前記可塑剤は化石系可塑剤を含むか、又は 前記ゴムは化石系ゴムを含み、前記可塑剤は生物系可塑剤を含む ということである、請求項１に記載のゴム組成物。
  3. 前記ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤、生物系ゴム、及び生物系可塑剤を使用することによって作製される、請求項１又は請求項２に記載のゴム組成物。
  4. ゴムの総量に対する可塑剤の総量の重量比は０～２、又は０．０１～１．７５、又は０．０２～１．５である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  5. 前記生物系可塑剤は、生物系油、生物系ワックス、又は生物系液体ポリマーから選択される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  6. 前記ゴム組成物中のリグニン系充填剤の総量は５～２００ｐｈｒ、又は１０～１５０ｐｈｒ、又は２０～１００ｐｈｒ、又は２５～７５ｐｈｒである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  7. リグニン系充填剤の総量に対する可塑剤の総量の重量比は０～４０、又は０．０５～２０、又は０．１～１０、又は０．２～５、又は０．５～２である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  8. 前記ゴム組成物は、規格ＡＳＴＭ Ｄ ２２４０－１５（２０２１）に従って決定して、２０～１００、又は３０～９０、又は４０～８５、又は４５～７５、又は５０～６５の硬度値を示す、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  9. ゴム組成物は、規格ＡＳＴＭ Ｄ １６４６－１９ａに従って決定して、２０～１１０ＭＵ、又は２５～１００ＭＵ、又は３０～９０ＭＵ、又は３５～９５ＭＵ、又は４０～８５ＭＵ、又は４５～７５ＭＵ、又は５０～７０ＭＵ、又は５５～６５ＭＵのムーニー粘度Ｍ Ｌ （１＋４）１００℃を示す、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  10. 前記ゴム組成物の総生物起源炭素含有量は、規格ＡＳＴＭ Ｄ６８６６－２２に従って決定して、５０～９９％、又は６０～９８％、又は７０～９７％、又は８０～９６％、又は９０～９５％である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  11. 前記ゴム組成物の全有機炭素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５９３６：２０１２－１１に従って決定して、３０～１００％、４０～１００％、５０～９９％、６０～９８％である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  12. 前記ゴム組成物の灰分含有量は、ＤＩＮ ５１７１９：１９９７－０７に従って決定して、２５重量％未満、又は２０重量％未満、又は１５重量％未満、又は１０重量％未満、又は５重量％未満である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  13. 前記ゴムは、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）又はこれらのいずれかの組み合わせ又は混合物から選択される、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  14. 前記リグニンは第２世代バイオマスに由来する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  15. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のゴム組成物を含む物品。
  16. 異形材、ホース、シーリング材、Ｏリング、ウェザーストリップ、ガスケット、管材料、膜、絶縁体、ケーブル、ワイパーブレード、ブッシング、テープ、箔、裏張り材、床材、プラグ、ニップル、コンベヤベルト、シール又はタイヤである、請求項１５に記載の物品。

Description

本開示はゴム組成物に関する。さらに、本開示は、本開示に開示されるゴム組成物を含む物品に関する。 ゴム産業は、化石に基づきかつ非常にＣＯ２集約的な原材料に主に依存している。その結果、例えばタイヤ、異形材、シーリング材、及びホースのような最終物品は、物品重量あたりのＣＯ２負荷が非常に高く、これは、エンドユーザ製品、例えば自動車、のカーボンフットプリント全体に大きく寄与する。主な寄与成分（ドライバー）は、典型的には主要なシェア（配合量）のコンパウンド成分、すなわちゴム、機能性充填剤及び可塑剤である。本発明者らは、排出量を低減するために様々な用途のための持続可能な解決手段を見出す継続的な必要性を認識するに至った。 ゴム組成物が開示される。このゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤及びゴム、並びに任意選択で可塑剤を使用することによって作製され、 ・上記リグニン系充填剤は、水熱炭化処理に供されたリグニンから調製され、 ・当該ゴム組成物中のリグニン系充填剤の総量は２～５００ｐｈｒであり、 ・当該ゴム組成物の総生物起源炭素含有量は、規格ＡＳＴＭ Ｄ６８６６－２２に従って測定して、５０～１００％であり、 ただし、当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、少なくとも１種の生物系ゴムが使用され、当該ゴム組成物を作製するためにゴム及び可塑剤の両方が使用される場合、少なくとも１種の生物系ゴム及び／又は少なくとも１種の生物系可塑剤が使用される。 １つの実施形態では、上記ただし書きは、 ｉ）当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、上記ゴムは生物系ゴムを含み、 ｉｉ）当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用される場合、 ・ゴムは生物系ゴムを含み、可塑剤は生物系可塑剤を含むか、又は ・ゴムは生物系ゴムを含み、可塑剤は化石系可塑剤を含むか、又は ・ゴムは化石系ゴムを含み、可塑剤は生物系可塑剤を含む ということである。 １つの実施形態では、上記ただし書きは、 ｉ）当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、上記ゴムは生物系ゴムであり、 ｉｉ）当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用される場合、 ・ゴムは生物系ゴムであり、可塑剤は生物系可塑剤であるか、又は ・ゴムは生物系ゴムであり、可塑剤は化石系可塑剤であるか、又は ・ゴムは化石系ゴムであり、可塑剤は生物系可塑剤である ということである。 さらに、本開示に開示されるゴム組成物を含む物品が開示される。この物品は、異形材（ｐｒｏｆｉｌｅ）、ホース、シーリング材、Ｏリング、ウェザーストリップ、ガスケット、管材料、膜、絶縁体、ケーブル、ワイパーブレード、ブッシング（軸受筒）、テープ、箔（ホイル）、裏張り材（ライニング）、床材（フローリング）、プラグ、ニップル、コンベヤベルト、シール又はタイヤであってもよい。 ゴムは、天然源から製造されてもよい（例えば、天然ゴム）し、又は工業規模で合成されてもよい（化石系ゴム）種類の材料である。ゴムは、弾性、弾力性、及び靭性を有し、このため、例えば、自動車、航空機、及び自転車で使用されるタイヤにおける基本構成成分として適している。ゴムの主な化学的構成成分はエラストマーであってもよい。 当該ゴム組成物を作製するために可塑剤が使用されない場合、少なくとも１種の生物系ゴムが使用される。従って、このような状況で当該ゴム組成物を作製するために化石系ゴムも使用されてもよいが、少なくとも１種の生物系ゴムが使用されるべきである。従って、生物系ゴム及び化石系ゴムの混合物が使用されてもよい。 当該ゴム組成物を作製するためにゴム及び可塑剤の両方が使用される場合、少なくとも１種の生物系ゴム及び／又は少なくとも１種の生物系可塑剤が使用される。従って、このような状況で当該ゴム組成物を作製するために化石系ゴム及び／又は化石系可塑剤も使用されてもよいが、少なくとも１種の生物系ゴム及び／又は少なくとも１種の生物系可塑剤が使用されるべきである。従って、生物系ゴム及び化石系ゴムの混合物が生物系可塑剤及び化石系可塑剤の混合物とともに使用されてもよい。 １つの実施形態では、当該ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤及び生物系ゴムを使用することによって作製される。１つの実施形態では、当該ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤、生物系ゴム、及び可塑剤を使用することによって作製される。１つの実施形態では、当該ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤、化石系ゴム、及び生物系可塑剤を使用することによって作製される。１つの実施形態では、当該ゴム組成物は、少なくともリグニン系充填剤、生物系ゴム、及び生物系可塑剤を使用することによって作製される。 １つの実施形態では、当該ゴム組成物を作製するために化石系ゴムは使用されない。１つの実施形態では、当該ゴム組成物を作製するために化石系可塑剤は使用されない。１つの実施形態では、当該ゴム組成物を作製するために化石系ゴムも化石系可塑剤も使用されない。 ゴム組成物における再生可能なリグニン系充填剤の使用は、そのＣＯ２フットプリントがむしろ負であるため、優れた環境性能を提供するという追加の有用性を有する。従って、リグニン系充填剤は、ゴム組成物中の伝統的な機能性充填剤に取って代わる場合、擬ＣＯ２吸収剤として作用してもよい。この効果は、より低い最終組成物密度をもたらすリグニン系充填剤の軽量特性によってさらに増強されてもよい。これは、ゴム物品がしばしば体積ベースであるため、さらなるプラスの寄与を有する。従って、より低い組成物密度は、１ピース当たりに必要とされる原材料の量がより少ないことを意味する。従って、当該ゴム組成物のカーボンフットプリント値は、化石系成分のみを使用することを除き本開示で規定されるゴム組成物と同様にして調製された化石系ゴム組成物と比較して、少なくとも１０％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも６０％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも１００％低減される。 当該ゴム組成物は、規格ＡＳＴＭ Ｄ ２２４０－１５（２０２１）に従って決定して、２０～１００、又は３０～９０、又は４０～８５、又は４５～７５、又は５０～６５の硬度値を示してもよい。当該ゴム組成物は、規格ＡＳＴＭ Ｄ１６４６－１９ａに従って決定して、２０～１１０ＭＵ、又は２５～１００ＭＵ、又は３０～９０ＭＵ、又は３５～９５ＭＵ、又は４０～８５ＭＵ、又は４５～７５ＭＵ、又は５０～７０ＭＵ、又は５５～６５ＭＵのムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃を示してもよい。本発明者らは、驚くべきことに、硬度及びムーニー粘度等の特性が化石系ゴム組成物と同様のレベルで同時に維持され、高度に生物系の起源のゴム組成物を製造することができるということに気付いた。 当該ゴム組成物の総生物起源炭素含有量は、規格ＡＳＴＭ Ｄ６８６６－２２に従って決定して、５０～１００％、５０～９９％、又は６０～９８％、又は７０～９７％、又は８０～９６％、又は９０～９５％であってもよい。生物起源炭素は、植物又は土壌等の生物材料中に貯蔵される炭素である。炭素は、光合成のプロセスを通して植物に蓄積し、従って、生物系生成物は、大気中の二酸化炭素のレベルを低下させるのに寄与してもよい。 当該ゴム組成物の全有機炭素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５９３６：２０１２－１１に従って決定して、３０～１００％、４０～１００％、５０～９９％、６０～９８％であってもよい。当該ゴム組成物の全有機炭素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５９３６：２０１２－１１に従って決定して、９０～１００％、又は９３～９９％、又は９６～９８％であってもよい。用語「全有機炭素（ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ、ＴＯＣ）」は、有機化合物中に、又は本件の場合はゴム組成物中に見出される炭素の量として解釈されてもよい。従って、本開示に開示されるゴム組成物は、高い全有機炭素含有量を有してもよい。 当該ゴム組成物を作製するために使用される可塑剤は、生物系可塑剤又は化石系可塑剤であってもよい。当該ゴム組成物で使用される可塑剤は、化石資源及び／又は生物系資源に由来してもよい。生物系可塑剤と化石系可塑剤との組み合わせ又は混合物も、当該ゴム組成物を作製するために使用されてもよい。生物系可塑剤は、生物系油、生物系ワックス、又は生物系液体ポリマーから選択されてもよい。生物系可塑剤の使用は、ゴム組成物の総生物起源炭素含有量を増加させると同時に、ゴム組成物の特性に影響を及ぼしてもよい。 ゴムの総量に対する可塑剤の総量の重量比は、０～２、又は０．０１～１．７５、又は０．０２～１．５であってもよい。 当該ゴム組成物中の生物系ゴムの総量は、０～１００ｐｈｒ、又は５～９５ｐｈｒ、又は１０～９０ｐｈｒであってもよい。当該ゴム組成物中の生物系ゴムの総量は、０～１００ｐｈｒ、又は５～９５ｐｈｒ、又は１０～９０ｐｈｒ、又は２０～８０ｐｈｒ、又は３０～７０ｐｈｒ、又は４０～６０ｐｈｒ、又は５０～５５ｐｈｒであってもよい。ゴムの残りは化石系ゴムであってもよい。 １つの実施形態では、リグニン系充填剤の総量に対する可塑剤の総量の重量比は、０～４０、又は０．０５～２０、又は０．１～１０、又は０．２～５、又は０．５～２である。 １つの実施形態では、当該ゴム組成物中のリグニン系充填剤の総量は、２～５００ｐｈｒ、又は５～２００ｐｈｒ、又は１０ｐｈｒ～１５０ｐｈｒ、又は２０～１００ｐｈｒ、又は２５～７５ｐｈｒである。 「ｐｈｒ」という用語は、「ゴム１００部あたりの部数」を指す。ゴム１００部あたりの部数は、組成物中のゴムの総量に関して組成物中にどのくらいの量の特定の成分が必要とされるかを描写するためにゴム化学者によって通常使用される尺度である。 リグニン系充填剤に加えてさらなる充填剤が、当該ゴム組成物を作製するために使用されてもよい。さらなる充填剤は化石系充填剤であってもよい。 当該ゴム組成物を作製するために使用されるゴムは、生物系ゴム又は化石系ゴムであってもよい。当該ゴム組成物で使用されるゴムは、化石資源及び／又は生物系資源に由来してもよい。生物系ゴムと化石系ゴムとの組み合わせ又は混合物も、当該ゴム組成物を作製するために使用されてもよい。 用語「生物系ゴム」は、本明細書において、バイオ資源に由来するゴムを指すために使用される。従って、「生物系ゴム」という用語は、生物系の原材料を使用して合成によって調製されるゴムを含んでもよく、また、天然から見出される天然ゴムも含んでもよい。生物系ゴムは、ゴム産業の持続可能な発展のための重要な方法である。 （生物系）ゴムは、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）又はこれらのいずれかの組み合わせ又は混合物から選択されてもよい。 生物系ゴムは、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、クロロブ