CN101848976B

CN101848976B - 改善的密封组合物

Info

Publication number: CN101848976B
Application number: CN200880111432.2A
Authority: CN
Inventors: T·道威尔
Original assignee: Trydel Research Pty Ltd
Current assignee: Trydel Research Pty Ltd
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: AU2008310311B2; IL227601A; IL204903A0; RU2010113630A; NO20100498L; KR20100099680A; US20100222455A1; KR101494485B1; EG27112A; MY161499A; AU2008310311A1; CA2701477A1; HK1148768A1; AU2008310311C1; EP2201078A1; MX2010003755A; EP2201078B1; JP2010540760A; EP2201078A4; PH12013500847B1

Abstract

一种密封剂组合物，用于密封扎破的轮胎，该密封剂组合物包含一种液态载体，一种或多种粘性试剂和悬浮剂、一种或多种填料和密封剂和一种或多种聚丙烯酸盐。

Description

改善的密封组合物

发明领域

本发明概括地涉及用于密封（通过修复）破坏的充气（inflatable）制品的改进的组合物。更具体地，但非唯一地，本发明涉及用于密封（通过修复）损坏的例如被刺破的汽车轮胎的改进的组合物。本发明还涉及制备这种组合物的方法。

发明背景

本发明涉及密封剂组合物的改进或改变，该密封剂组合物是本申请人的国际申请（PCT）PCT/AU2007/001222的主题。

刺孔可以成为使用充气载重制品的严重的危险，所述充气载重制品诸如轮胎—无论是汽车轮胎、卡车轮胎、摩托车轮胎、自行车轮胎等中的任一种轮胎。当汽车发生刺破时，例如传统的做法是用备用轮胎替换损坏的/扎破的轮胎，这种备胎意在仅在有限的时间和有限的距离内允许使用车辆—以便允许司机开到能够修理和恢复车辆的受损轮胎的地方-或者允许正常驱车直到可以获得和安装替换的轮胎或修复的轮胎。

首先取下刺破的轮胎，然后在车辆上安装备胎或替换轮胎，这会有些难度。这些难度包括无法获得取下受损轮胎和用备胎代替受损轮胎所需的工具，有关此类任务的实际体力，更不用说实现这类任务的人要冒的潜在风险/损害。而且，已知有这种情况出现，备胎可能充气不足以致不能正确且安全地使用。

根据现有技术实践，为了将密封组合物引入扎破的轮胎，人们采用由密封组合物用压力容器组成的装置，该压力容器装有任意合适类型的液化气作为压力源。为了分配内容物，这类容器包括具有与其相关的或即将相关的转接器（adaptor）的阀或类似物，该转接器使整个容器与轮胎阀连接。这类转接器可以是用螺钉固定的类型或任何其他已知的类型。基于这样的配置，该密封组合物通过轮胎阀喷入轮胎中，然后通过气体推进剂使轮胎再次充气，接着使汽车能够行使。

在另一个已知的配置中，密封组合物装在可压缩细颈瓶中，该细颈瓶可通过任意已知类型的转接器与轮胎阀相连，且轮胎阀密封垫或阀芯首先要从阀体上除去。基于这类配置，通过对可压缩细颈瓶施加压力将密封组合物喷入轮胎中。在替换阀芯或阀密封垫后，可以根据需要再次给轮胎充气（使用任意合适的装置和方法）。这种方法和安排遭受损失，因为必须要从轮胎阀上物理除去阀芯或阀密封垫。

根据已知技术，过去人们还使用密封剂组合物（打算注入损坏的轮胎中）修复这种轮胎胎面部分的刺伤，这对于紧急情况是（几乎不变地）临时有用的。这类组合物通常包括胶乳（或等效物）作为其主要成分。该组合物计划通过轮胎阀（无论原来是否有阀芯）注入轮胎中。

然而，使用胶乳（或等效物）本身由于其粘性会出现若干问题。首先，使用胶乳将在轮胎阀中留下粘性肮脏的残留物，这往往需要在再次利用阀之前除去/清除。其次，从其容器分配胶乳基组合物意味着这类容器可能不适合再利用，理由同样是一个事实，与其相关的任何喷嘴或类似的分配装置和/或从容器至轮胎密封剂经过的任何配管或软管将被粘搭，甚至可能被残留物或未分配的组合物堵塞或封闭。

而且，当采用胶乳基组合物时，情况是当空气仍在通过刺孔从轮胎中逸出时，胶乳组合物通过轮胎中的该刺孔渗出（在压力下），空气使胶乳交联并且与轮胎的橡胶粘结。最后结果是，虽然刺孔可以被密封，但是实际的刺孔位点极难（假如不是实际上不可能）定位。不能鉴定被修复的刺孔位点本身会出现问题。根据规章并且事实上使用常识，如果一个人知道轮胎有过刺穿的经历，甚至如果刺孔已经使用此类胶乳基组合物被临时修复，仍然需要使轮胎得到适当地、永久地修复。如果位点不能定位，就不能实施永久修复。然后，另一个选择是当发生刺穿时物理替换轮胎--一种昂贵的操作。

关于胶乳和为临时轮胎修复使用胶乳基组合物存在环境问题，这可以总结为如下几条：

（1）胶乳的寿命或年限通常是5年；

（2）除非穿刺物体留在轮胎中，否则要定位、检查和永久修复轮胎事实上是不可能的—为了满足安全规章和标准，那么轮胎必须报废。

（3）胶乳一定不能被允许进入污水/地表面水或地下水；

（4）固化胶乳污染的任何使用过的包装不能清洁再利用，因此必须连同该物质一起被处理掉。

（5）伴随胶乳，轮胎的清洁和洗涤成问题；轮胎只能通过用布/碎布吸去液体来清洁，然后将布放置在废物处理的容器中。

（6）胶乳乳液释放强氨蒸汽，因此由于有害的气味在轮胎修复商店等不受欢迎。

（7）胶乳乳液的pH值为10，如果发生接触会造成对眼睛、皮肤或粘膜的刺激；

（8）胶乳溢出物会永久地玷污衣服或工作服，除非在交联发生之前立即除去多余的胶乳并且彻底洗涤衣服，这通常是不可行的。

（9）胶乳密封剂理想地应该在氮气床下装入瓶子中以便使氧气对胶乳的交联影响最小；任何氧化不利于胶乳的密封性能并且还会增加粒状颗粒搭挂在轮胎阀中的可能性；甚至偶尔被压缩空气（或类似物）携带的小滴胶乳会在软管中开始“起皮”并且还会在阀区内停留凝聚；和

（10）胶乳含有挥发性的有机组分，它们如果被吞下对健康是有害的，造成酸烧伤，能通过皮肤接触造成敏感并且对水生生物是高毒性的。

除了有关以上所述现有技术的问题以外，目前，车辆的制造和销售不提供备胎是车辆设计中的一个趋势。这意味着需要提供一种实用的切实可行的修理工具包，预定这种工具包操作简单，优选地可再利用并且不需要清除过多的粘性密封化合物（像例如胶乳等）。

本发明力求克服有关现有技术实践的问题和困难，提供能备用于原位修复扎破的轮胎（像通过再密封）的组合物和装置，由此消除替换轮胎的需要（至少临时地）。

基于本发明的组合物和设备，不需要从轮胎阀上除去阀芯或阀密封垫（insert）。更重要地，本发明的组合物由于不包括胶乳（或等效物）避免了在完成任意修复后清除和处理残留的不需要的物质（胶乳）的需要。

熟悉本邻域的人员将理解，能够用这些类型组合物有效地密封的刺孔是在正常使用过程中大多数情况下车轮发生的扎破，例如钉子、螺丝、金属丝物件等造成的汽车和卡车轮胎的扎破。

已经发现，将聚丙烯酸盐和其他类似的合成弹性体（更具体地说聚丙烯酸钠）加入已知的密封剂组合物中（甚至加入已知密封剂组合物的组分中）会产生完整的组合物，该组合物显示出显著提高的密封性能（当与例如以上提到的本申请人的国际申请相比时）。

发明内容

根据本发明，提供一种用于原位密封扎破的轮胎的改进组合物，该组合物可以通过轮胎阀引入轮胎中，不需要先除去阀芯或阀密封垫并且不会导致轮胎阀本身和任何相关配管的任何堵塞，整个组合物能通过阀中存在的限制通道。

根据本发明的一个方面，提供一种用于密封扎破的轮胎的密封剂组合物，该密封剂组合物包含一种液态载体，一种或多种粘性试剂（viscosity）和悬浮剂（suspending agent）、一种或多种填料和密封剂和一种或多种聚丙烯酸盐。

根据一个优选的方面，本发明的密封剂组合物包含作为主要组分的丙二醇、乙二醇、水和一种或多种聚丙烯酸盐（更具体地聚丙烯酸钠）、松香（gumrosin），优选添加氨。

所述液态载体选自水、水和丙二醇的混合物、水和乙二醇的混合物、水、丙二醇和乙二醇的混合物、和丙二醇和乙二醇的混合物。

所述一种或多种粘性试剂和悬浮剂选自多糖胶、羧甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、热解法二氧化硅（fumed silica）和亚麻壳粉（psyllium huskpowder）。

一种或多种填料和密封剂选自粉碎的树皮粉、粉碎的花生壳、粉碎的纤维材料、粉碎的纤维素质、细研的橡胶粉、细研的低密度聚乙烯、研磨的塑料（选自尼龙、聚丙烯、苯乙烯和聚乙基四氢邻苯二甲酸酯）、粉碎的问荆草(Equisetumarvense)、茶粉、欧芹粉（parsley powder）、硅藻土、膨润土、树胶脂（gumresin）、硅酸钠和二氧化钛。

一种或多种腐蚀抑制剂可以加入密封剂组合物中。所述一种或多种腐蚀抑制剂选自碳酸铵、碳酸氢钠和硼酸钠。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封充气轮胎的刺孔的组合物，该组合物包含：

a.丙二醇、丙二醇-乙二醇混合物和水中的一种或多种（每种占组合物的10-90重量%）；

b.一种或多种选自黄原胶（0.01至1.5重量%）、甲基羟乙基纤维素（0.01至1.5重量%）、羧甲基纤维素（0.01至1.5重量%）、热解法二氧化硅（0.05至3.0重量%）、亚麻壳粉（0.01至1.5重量%）的粘性试剂和悬浮剂；

c.一种或多种填料和密封颗粒，选自筛选至<60微米的细研的橡胶粉（0.01至1.5重量%）、筛选至<150微米的细研的低密度聚乙烯（0.01至2.5重量%）、选自尼龙、聚丙烯、苯乙烯和聚乙基四氢邻苯二甲酸酯的研磨塑料（0.01至2.5重量%）、直径<60微米的硅藻土（0.5至5.0重量%）、膨润土（0.01至1.5重量%）、直径<60微米的树胶脂（0.01至1.5重量%）、分解的树脂（dissolved resin）（0.05至1.5重量%）、和硅酸钠（0.1至2.0重量%）；

d.一种或多种腐蚀抑制剂，选自碳酸氢铵（0.05至1.5重量%）、碳酸氢钠（0.05至1.5重量%）和硼酸钠（0.1至2.5重量%）；

e.一种或多种聚丙烯酸盐型合成弹性体（占(a)至(d)的组分的0.05至2.0重量%）；

f.防腐剂（占组合物的剩余部分）。

一种或多种合成弹性体可以是聚丙烯酸钠。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封充气轮胎的刺孔的组合物，所述组合物包含：

(a)丙二醇（占组合物的10至90重量%）、丙二醇-乙二醇混合物（占组合物的10至90重量%）和水（占组合物的10至90重量%）中的一种或多种；

(b)一种或多种粘性试剂和悬浮剂，选自0.05至1.5重量%的黄原胶、0.01至1.5重量%的甲基羟乙基纤维素、0.01至1.5重量%的羧甲基纤维素、0.05至3.0重量%的热解法二氧化硅和0.01至1.5重量%的亚麻壳粉；

(c)一种或多种填料和密封颗粒，选自筛选至<60微米的细研的橡胶粉（0.01至1.5重量%）、筛选至<150微米的细研的低密度聚乙烯（0.01至2.5重量%）、选自尼龙、聚丙烯、苯乙烯和聚乙基四氢邻苯二甲酸酯的研磨塑料（0.01至2.5重量%）、直径<60微米的硅藻土（0.5至5.0重量%）、膨润土（0.01至1.5重量%）、直径<60微米的树胶脂（0.01至1.5重量%）、分解的树脂（0.05至1.5重量%）、和硅酸钠（0.1至2.0重量%）；

(d)一种或多种腐蚀抑制剂，选自0.5至1.5重量%碳酸氢铵、0.05至1.5重量%碳酸氢钠和0.1至2.5重量%硼酸钠；和

(e)一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0重量%；和

(f)防腐剂（占组合物的剩余部分）。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封受损充气制品的组合物，所述组合物包含：一种液态载体，由水和/或丙二醇和/或乙二醇和/或丙二醇-乙二醇混合物组成，含量最高达90重量%；一种或多种粘性试剂和悬浮剂，选自黄原胶、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、热解法二氧化硅和/或亚麻壳粉；一种或多种填料和密封颗粒，选自研磨的橡胶粉、聚乙烯、树皮粉、花生壳等纤维材料、研磨塑料、硅藻土、膨润土、树胶脂和/或硅酸钠、一种或多种聚丙烯酸盐；和一种或多种腐蚀抑制剂，选自碳酸氢铵、碳酸氢钠和/或硼酸钠。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封受损充气制品的组合物，所述组合物包含水，20至80重量%；

丙二醇，20至80重量%；

多糖胶，0.1至0.3重量%；

纤维素聚合物，例如羧甲基纤维素，0.01至0.3重量%；

热解法二氧化硅胶体，0.1至0.5重量%；

碳酸氢铵，0.1至1重量%；

硼砂，0.1至2重量%；硅藻土（小于30微米），1.0至5.0重量%；

LDPE（小于100微米），0.01至0.5重量%；

膨润土（小于40微米），0.1至1.0重量%；

树胶脂（小于30微米），0.05至0.5重量%；

一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0重量%；和防腐剂，0.1至0.5重量%。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封扎破的车辆轮胎的组合物，所述组合物包含以下成分（所有量以重量百分数计）：

热熔性预混合物，占最终组合物的10.5%，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

疏水增粘性树脂12.5

米糠4.0

碳酸镁2.0

乙二醇81.5；

树胶脂预混合物，占最终组合物的12.5%，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

树胶脂12.5

米糠4.0

碳酸镁2.0

乙二醇81.5；

酪蛋白预混合物，占最终组合物的4.25%，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

酪蛋白15.0

米糠1.0

碳酸镁0.5

乙二醇83.5

甘油3.0

脱脂奶粉0.75；

树脂可溶性溶液预混合物，占最终组合物的9%，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

乙二醇18.0

丙二醇50.0；

水15.8

氨水（20%）3.5

乙醇3.5

福尔马林0.2

树胶脂9.0

碳酸镁0.5；

稀释溶液预混合物，占最终组合物的57.25%，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

丙二醇2.1

甘油1.0

乙二醇36.0

水60.0

氨0.3

福尔马林0.3

遮光剂(PVA)0.15

荧光素0.02

甘油3.0

脱脂奶粉0.75

碳酸镁0.05

水2.5，和

一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0%。

所述一种或多种聚丙烯酸盐可以是聚丙烯酸钠。

根据本发明的另一个方面，提供一种制备以上公开的组合物的方法，其中分别混合以上公开的热熔性树脂预混合物、树胶脂预混合物和酪蛋白预混合物并且温度降低至-20℃，分别研磨至约150-200微米的粒径；以上公开的树脂可溶性溶液预混合物通过如下步骤来制备，将树胶脂加入一半丙二醇中并加热至80℃直到完全熔化、剩下的丙二醇与预混合物的其余成分混合，然后在搅拌下慢慢加入树脂二醇混合物的热相；然后，最终组合物的所有组分加在一起，冷却至-30℃并使之通过胶体磨以形成粒径不超过130微米的胶态悬浮体。

根据本发明的另一个方面，提供一种密封充气轮胎的刺孔用的组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

A.通过以下方法形成热相预混合物，向一个蒸汽夹套容器中加入松香（占最终组合物的0.5至5.0重量%）和丙二醇（占最终组合物的0.5至5.0重量%）并且加热至约100℃的温度直到松香完全熔化在丙二醇中，随后在搅拌下冷却直到达到约50℃的温度，然后继续搅拌的同时加入乙二醇（占最终组合物的0.3至5.0重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.15至1.5重量%）、水（占最终组合物的0.0至5.0重量%）、聚乙烯粉末（大小是10μm至180μm）（占最终组合物的0.15至5.0重量%）、硅藻土（占最终组合物的0.15至3.0重量%）；

B.在单独的容器中通过以下方法形成凝胶相预混合物，在约25℃的温度下伴随搅拌向水（占最终组合物的10至20重量%）中加入聚丙烯酸钠（占最终组合物的0.2至1.5重量%），继续搅拌最高达15分钟，然后伴随搅拌加入丙二醇（占最终组合物的0.0至10重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.01至0.3重量%）和一部分步骤A形成的热相预混合物（占最终组合物的0.2至5.0重量%）；

C.在另一个单独的容器中加入（同时伴随搅拌混合）水（占最终组合物的20至80重量%）、丙二醇（占最终组合物的10至50重量%）、乙二醇（占最终组合物的0至30重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.2至1.5重量%）、热相预混合物的剩余部分（总热相预混合物最后占最终组合物的3.0至20.0重量%）、凝胶相预混合物（在通过研磨器后粒径减小至50μm至2000μm）（占最终组合物的5.0至20重量%）；

然后继续搅拌所得组合物最高达24小时，温度达到环境温度。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封充气轮胎的刺孔的组合物，该组合物由上述一种方法制成。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于密封扎破的车辆轮胎的组合物，所述组合物包含以下成分（所有量以重量百分数计）：稀释溶液预混合物，由以下成分组成（所有量以预混合物的重量百分数计）

丙二醇2.1

甘油1.0

乙二醇36.0

水60.0

氨0.3

福尔马林0.3

遮光剂(PVA)0.15

荧光素0.02

其中已经加入了含量为预混合物的0.05至2.0重量%的聚丙烯酸盐，然后高剪切混合直到将聚丙烯酸盐颗粒研磨至小于150微米。

发明描述

本发明的组合物达到它们的效力（与胶乳基现有技术的组合物相比），鉴于它们基于/采用与其他细颗粒混合的胶态分散体的形式，该胶态分散体能够通过轮胎阀阀芯提供的限制通道而不会导致阀芯的堵塞，同时又保留足够的密封性能以便能够修复刺孔。还重要的是，当液体受到80kph时的离心力时，在胎腔中成分仅发生微小的分离。

由于在阀芯中通有限制通道，液体必须以这样的方式来配制，留在其中的密封颗粒不受阻碍地自由通过阀并因此不会在任何地方发生团聚，以便避免发生堵塞的可能性。

所述液态载体可以是水，含量为10至90重量%。或者可以采用水和丙二醇和/或乙二醇的混合物，含量也是10至90重量%。另一个选择是，液态载体可以是丙二醇和乙二醇的混合物，含量也是10至90重量%。对液态载体主要的要求是它在与整个组合物的其他成分的反应方面基本上是惰性的。在一个特别优选的实施方式中，液态载体将是最高达30重量%水和最高达30重量%丙二醇和/或乙二醇的混合物。

在考虑粘性试剂和悬浮剂的范围内，可以采用任意一种（或多种）以下物质：

(a)多糖胶，例如黄原胶，含量为0.05至1.0重量%，更优地约0.25重量%；

(b)羧甲基纤维素和/或甲基羟乙基纤维素，含量为0.01至1.0，更优地约0.05重量%；和/或

(c)热解法二氧化硅（尤其是以名字/商标AEROSIL R972存在的热解法二氧化硅），含量为0.01至1.0，更优地约0.05重量%。

一种优选的悬浮介质是0.15至0.2%黄原胶和0.05至0.075％甲基羟乙基纤维素的组合。为了延长在汽车内的储存（例如长达8年），在一个试验中（此时液体将受到80℃的温度达12小时）制剂中的所有固体颗粒必须保持基本上悬浮并且在摇晃后能容易地再分散。

组合物中的填料或颗粒（它们的功能是密封刺孔）可以包括以下的任意一项或多项：

(a)粉碎的树皮粉和/或粉碎的花生壳，或类似的纤维状或纤维质材料，粒径小于150微米，含量为0.01至1.0、更优地约0.075重量%；

(b)粉碎的问荆草（通常称为“马尾”），粒径小于150微米，含量为0.01至1.0、更优地约0.06重量%；

(c)茶粉，粒径小于150微米，含量为0.01至1.0、更优地约0.05重量%；

(d)欧芹粉，粒径小于150微米，含量为0.01至1.0、更优地约0.05重量%；

(e)硅藻土，粒径小于30微米，含量为0.05至5.0、更优地约1.5重量%；

(f)膨润土，粒径小于40微米，含量为0.15至5.0、更优地约0.75重量%；

(g)松香，粒径小于30微米，含量为0.05至1.5、更优地约0.2重量%；和/或

(h)二氧化钛，含量为0.01至1.0，更优地约0.10重量%。

可以采用任何合适的腐蚀抑制剂。优选腐蚀抑制剂可以是以下的一项或多项的组合：

(a)碳酸铵，含量为0.01至1.0、更优地约0.06重量%；

(b)碳酸氢钠，含量为0.1至1.0，更优地约0.06重量%；和/或

(c)硼酸钠，含量为0.02至2.0，更优地约0.12重量%。

经验/实验已经揭示，在轮胎内部会存在和/或形成腐蚀性元素/组分。举例来说，痕量（微量）硫酸被发现从轮胎中渗漏。而且，腐蚀性元素/组分能在胎腔本身内产生/形成，例如静电（例如轮胎缘和有关车轮/轮缘之间）产生的痕量臭氧。

这种腐蚀性元素会随时间对车轮/轮缘的任意曝露的金属造成有害影响。因此，在一个特别优选的实施方式中，本发明的组合物包含一种或多种腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂优选来自碳酸氢铵、碳酸氢钠和/或硼酸钠。碳酸氢铵和碳酸氢钠的含量可以为0.01至1.0、更优地约0.06重量%。硼酸钠的含量可以为0.02至2.0，更优地约0.12重量%。

已经发现，加入合成弹性体诸如聚丙烯酸盐大大减少细颗粒的沉降和促进其悬浮，并且进一步改善密封组合物的密封性能。添加聚丙烯酸盐或类似的合成弹性体的优选的比率是整个组合物的0.05至2.0重量%。添加的百分率取决于聚合物的类型。已经发现，更高百分率的聚丙烯酸盐将增加粘度并且严重限制密封剂在胎腔中的高流动性。

还已经发现，当聚丙烯酸盐被加入乙二醇/丙二醇/水溶液中时，它本身就充当密封剂。根据这个方面，一种优选的密封组合物包含丙二醇、甘油、乙二醇、水、氨、福尔马林、遮光剂和荧光素，其中加入了比率为0.05至2.0重量%的聚丙烯酸盐或任意其他合成弹性体，然后研磨至粒径小于150微米。该组合物有效地充当密封剂并且能通过阀芯。聚丙烯酸盐被加入到其他组分中并且通过高剪切混合器。得到合成聚合物在组合物中的微分散体，作为悬浮剂和密封剂的性能都翻倍了。虽然该具体系列的组合物显示了令人满意的密封性能，但是该组合物的寿命不确定。

从以上可看出，本发明的密封组合物采取一种或多种固体颗粒材料的稳定水性悬浮液的形式，其中，所述颗粒材料优选占整个组合物的少量。载体流体诸如水或水与丙二醇和/或乙二醇的组合和微量的一种或多种固体颗粒材料（基本上不溶于组合物的液体组分），对它预定置于其中的轮胎的橡胶混合物是惰性的。

构成组合物的“固体”组分的颗粒材料可以包括这样的材料，诸如蛭石、硅藻土和其他纤毛虫土（infusorial earth）、各种形式的云母和其他细碎的固体。

本发明的密封剂或密封剂组合物是对目前使用的胶乳基组合物的改进，构成了修复（至少临时地）充气轮胎的刺孔的一种方式，该组合物能容易地通过压缩空气或气体推进剂的方式被引入受损轮胎中。

这种安排例如允许颗粒基密封剂组合物（区别于现有技术的胶乳基组合物）通过轮胎阀注入受损轮胎中，阀芯或阀密封垫不动。

非胶乳密封剂组合物的生态效益包括：

（1）包装产品的有效日期大大延长；

（2）轮胎清洗后，有可能定位刺穿位点以进行检查和修复，从而防止轮胎报废；

（3）颗粒基密封剂可以允许进入污水管道系统；

（4）可容易地清洁包装以便再使用和/或再循环；

（5）抹布可以清洗并且重复使用，不必进入废物流；

（6）非胶乳密封剂没有有害气味；

（7）产品的pH接近中性，除了乙二醇内容物以外，可以认为是非刺激性的；

（8）衣服或设备上的任何溢出物或溅出物能容易地擦去或洗去；和

（9）由于控制了载体流中颗粒的尺寸，在处理完轮胎后阀仅受到极少的污染。

根据汽车行业迫切需求，为了使密封剂组合物被允许用于交通工具（或在交通工具中使用），它必须满足特定要求并且满足特定参数。例如，要求密封剂组合物在-40℃至+80℃的温度范围内有效。基于这种要求，鉴定例如在本申请人的国际专利申请PCT/AU2007/001222中定义的和例举的组合物的性能问题。例如，在所述国际申请中仅诸如黄原胶、米糠等之类的被提及的物质被发现限制液体在胎腔内的流动，因此在密封刺孔的能力方面并非有效。虽然已经发现这类物质能在低至-30℃的温度下令人满意地发挥作用，但是发现在更低的温度下它们的粘度增加至某一程度，其中，它们不能顺滑地流过轮胎阀或类似物的阀芯的约化空间，增加这种阀堵塞的可能性。

为了获得最佳结果并且满足上述迫切需要，也为了优先确保简化整个组合物的配方，希望利用在低至-40℃的温度下仍能自由流动的组合物。因此，为了实现在轮胎“足印（footprint）”的高挠度（deflection）区实施密封，预定在刺孔位点内或该位点处构成封口的颗粒本身需要具有一定程度的挠性。根据本发明，这可以通过包括弹性/高弹性材料，诸如细磨橡胶、低密度聚乙烯、聚丙烯酸钠等来实现。

来自诸如弹性体之类的组分（表现出一定程度的弹性）的填料和颗粒能够代替在所述国际专利申请PCT/AU2007/001222中提及的基本上无弹性的密封颗粒。

聚丙烯酸钠微粒当分散在水中时快速软化并且溶胀。根据粒径，细磨的聚丙烯酸盐还能显示出类似假胶浆性（pseudo mucilaginous）凝胶类性质。这种现象使软化的聚丙烯酸钠颗粒（优选为10μm至300μm）能可靠地挤过轮胎阀阀芯的限制通道（restricted passage）。聚丙烯酸钠的物理性质通过护送（escort）这种颗粒通过轮胎阀阀芯的高度限制通道来促进运输最大可能粒径（最高达到200μm）的固体颗粒。

饱和溶胀的聚丙烯酸钠的类似弹性冻状物的结构还允许固体颗粒诸如聚乙烯粉末（不超过180μm）、粉碎的树皮、茶、问荆草等物理包埋在软化的聚丙烯酸钠中。聚丙烯酸钠的极大颗粒（最高达到300μm）具有双重作用—也可引导固体颗粒，它们充当清道夫，帮助持续清除可能陷入轮胎阀阀芯机构中的任何颗粒。类似部分包封的方法实现在组合物中受控地均匀地分配固体颗粒，是一种控制轮胎阀阀芯堵塞的有效技术。当密封剂组合物被压迫并受6-8巴空气/气体压力驱动通过轮胎阀阀芯时，密封剂组合物通过轮胎阀阀芯的高速度（等于约20ml/秒）克服了固体颗粒团聚和堵塞阀芯的趋势。如果通过轮胎阀阀芯的流速降至约2-3ml/秒，那么阀芯立即或非常快就堵塞。没有高速和固体颗粒部分浸入聚丙烯酸钠中或固体颗粒被聚丙烯酸钠部分包围的组合，轮胎阀阀芯的堵塞会立即或极快地发生。

用颗粒基穿阀密封剂组合物密封轮胎中的刺孔的物理过程取决于流速。空气以约2巴空气压力（等于约0.1ml至3ml/秒）通过轮胎中刺穿位点的边缘逃逸是较低的速度，结果是，固体颗粒团聚体降低速度并且立即或快速地有效封闭和密封刺孔，然而在安排密封剂组合物通过轮胎阀阀芯的过程中，颗粒的高速度抵消了封闭效应。

密封轮胎冠状区的刺孔比较简单，因为在车辆正在行驶时刺孔位点保持持久供应。当刺孔位于该区域以外并且位于极端的肩部区域中时，密封剂组合物淹没该刺孔位点同时车辆速度大于3km/h的机会是极小的。如果穿刺物体的直径宽于5mm并且最高达6.25mm，并且刺孔位点在肩部区域，那么轮胎有可能失去空气压力。所有轮胎密封剂面临的挑战是确保肩部区域内的封口在不停止驱车的长时间内具有持久性。通常，建议的最大车速限于90km/h。万一临时修复的车胎突然失去压力时，这使驾驶员能安全地控制车辆。如果持续驾车同时由于6.25mm直径穿刺物体在肩部区形成的刺孔造成轮胎内逐渐失去空气压力，那么一旦轮胎失去建议轮胎空气压力的约一半时空气损失将停止。由于轮胎损失空气压力，轮胎的足印面积增加，侧壁至足印面积的距离减小。这造成液体密封剂组合物在轮胎内的流动模式的动力学发生变化。由于足印面积增加，密封剂组合物在该区域内的覆盖范围的宽度也增加。由于半径的改变，液体密封剂组合物在平坦的足印区域中形成鱼尾，由此，轮胎每旋转一次，就使密封剂组合物达到极端的侧壁侵入（intrusion）。

具体实施方式

为了可以使本发明被更清楚地理解并且产生实际的效果，现在我们具体描述本发明的密封剂的优选实施方式。

实施例1

本发明的密封剂组合物包括在悬浮液中的合适的弹性体，更具体地聚丙烯酸钠。微粒形式的聚丙烯酸钠在这种悬浮液中时将通过轮胎阀，不发生堵塞。

该组合物分两部分制备，在下文中分别称为预混合松香溶液(A)和颗粒溶液(B)，然后如下文所说明地混合。

预混合松香溶液(A)包括以下各项（含量以重量百分数给出）：

（1）乙二醇-18；

（2）丙二醇-24；

（3）水-15.8；

（4）氨水20%-4.0；

（5）乙醇-4.0；

（6）福尔马林-0.2；

（7）丙二醇-24.0和

（8）松香-10.0。

如下文说明地形成溶液(A)。

首先在搅拌下混合成分(1)至(6)，优选按照下行顺序。单独地将松香(7)加入剩余的丙二醇中，加热该混合物至约80℃，直到松香完全熔化。然后，边搅拌边将该松香与丙二醇的热混合物加入成分(1)至(6)的混合物中。

至于颗粒溶液，优选由以下各项组成：

(9)聚丙烯酸钠-0.75;

(10)水-41.0；

(11)丙二醇-5.9；

(12)乙二醇-42.0；

(13)氨水(20%)-0.2；

(14)福尔马林-0.15；

余量，占10重量%的数量级，由松香溶液(A)组成。

已经发现，被加入颗粒溶液(B)中的松香溶液能防止聚丙烯酸钠胶凝。颗粒溶液(B)进行高剪切混合或研磨，重要的是在该过程中不会发生胶凝。

实际上，溶液(B)用均质器进行高剪切混合和/或使其通过液体磨床，以减小聚丙烯酸钠的第一形状的粒径（first shape particle size）。继续（contain）这种处理直到悬浮液变得光滑。然后，优选使悬浮液冷却至约-20℃数量级的温度，然后，产品通过胶体磨（或类似的研磨机）以确保粒径不超过130微米。

实验显示，需要使用量为0.05至3.0数量级、更优地0.75重量%数量级的聚丙烯酸盐来达到可接受的密封效果。这类实验也已经显示，不存在松香时，组合物不能在特别是约-40℃的温度下使用。在这种温度下，整个组合物（无松香）会太粘稠并且甚至可能显示一定程度的脆性。实际上，在该数量级的温度下，弹性程度的减小将意味着组合物中预定密封刺孔的颗粒不会适当地进行密封，例如由于轮胎运动造成的震动等而显示出与刺孔分离的趋势。

已经发现，使用松香允许调节和控制整个溶液的粘度，尤其是为密封刺孔而使用的聚丙烯酸盐颗粒材料。作为采用松香溶液的结果，使组合物的整体粘度保持在可接受的水平，让其容易地从一个容器通过阀进入轮胎、然后到达刺孔位点是可能的。

虽然如该实施例中所述的利用了聚丙烯酸钠，但是，应该理解，根据本发明可以采用任何属于弹性体树脂“族”的物质。这包括由国家淀粉公司（NationalStarch）提供的在他们的Elotek系列中的那些，诸如FX4130和FL1212。

在刺孔出现于轮胎的肩部区的例子中，配方必须显示出优越的密封性能。这是必需的，因为实际上一旦车辆行驶速度高于3至4千米/小时时，不存在能流入肩部区刺孔位点的液体。液体由于离心力将被限制在胎腔内的内部冠状区。因此，无论刺孔的位点如何，所选成分以正确的比率恰当地组合以使组合物令人满意地发挥作用是重要的。优选组合物应该能密封由例如达到约6.25mm直径的长钉造成的刺孔。

实施例2

另一个优选的实施方式涉及一种密封刺孔和充气轮胎的组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

A.通过以下方法形成热相预混合物，向一个蒸汽夹套容器中加入松香（占最终组合物的1.5重量%）和丙二醇（占最终组合物的1.5重量%）并且加热至约100℃的温度直到松香完全熔化在丙二醇中，随后在搅拌下冷却直到达到约50℃的温度，然后继续搅拌的同时加入乙二醇（占最终组合物的1.0重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.4重量%）、水（占最终组合物的0.7重量%）、聚乙烯粉末（大小是10μm至180μm）（占最终组合物的1.0重量%）、硅藻土（占最终组合物的0.8重量%）和硬脂酸锌（占最终组合物的0.2重量%）；

B.在单独的容器中通过以下方法形成凝胶相预混合物，在约25℃的温度下伴随搅拌向水（占最终组合物的11.43重量%）中加入聚丙烯酸钠（占最终组合物的0.2重量%），继续搅拌最高达15分钟，然后伴随搅拌加入丙二醇（占最终组合物的3.5重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.07重量%）和一部分步骤A形成的热相预混合物（占最终组合物的0.8重量%）；

C.在另一个单独的容器中加入（同时伴随搅拌混合）水（占最终组合物的33.2重量%）、丙二醇（占最终组合物的33重量%）、乙二醇（占最终组合物的10重量%）、20%氨水（占最终组合物的0.35重量%）、热相预混合物的剩余部分（总热相预混合物最后占最终组合物的7.1重量%）、凝胶相预混合物（在通过研磨器后粒径减小至50μm至2000μm）（占最终组合物的16重量%）；

然后继续搅拌所得组合物达到24小时，温度达到环境温度。

福尔马林（占最终组合物的0.15重量%）可以在步骤C中加入。此外，遮光剂和/或PVA/MA也可以在步骤C中加入。虽然优选添加遮光剂和/或PVA/MA，但是，这类物质不是必需的组分；该组分的主要作用是使组合物变得不清澈，但是，它还有助于组合物的密封功能。

热相预混合物中的乙二醇有助于预混合物的储存，而聚乙烯粉末充当粘合剂。硅藻土起封闭剂的作用。20%的氨水用于使松香保留在溶液中，同时保留在热相预混合物中和胶体相预混合物中。

实施例3

一种用于密封扎破的车辆轮胎的组合物，所述组合物包含以下成分（所有量以最终组合物的重量百分数计）：

(1)丙二醇81.0

(2)甘油1.0

(3)黄原胶0.11

(4)亚麻壳粉0.012

(5)羧甲基纤维素0.03

(6)硅藻土0.25

(7)树胶脂粉1.35

(8)碳酸镁0.135

(9)米糠粉0.3

(10)二氧化钛0.075

(11)软木粉0.15

(12)树皮粉（干）0.1

(13)问荆粉0.1

(14)聚乙烯粉0.2

(15)水13.176

(16)碳酸氢钠0.05

(17)碳酸铵0.05

(18)硼酸钠1.0

(19)福尔马林0.2

(20)荧光素0.012，和

(21)一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0重量%。

实施例4

(1)丙二醇最高达82.0

(2)甘油0.5

(3)黄原胶0.11

(4)亚麻壳粉0.012

(5)羧甲基纤维素0.03

(6)硅藻土0.25

(7)树胶脂粉1.75

(8)二氧化钛0.05

(9)米糠粉0.45

(10)软木粉0.15

(11)树皮粉（干）0.10

(12)问荆粉0.10

(13)聚乙烯粉0.25

(14)水最高达13.8936

(15)碳酸氢钠0.05

(16)碳酸铵0.05

(17)硼酸钠0.10

(18)福尔马林0.20

(19)荧光素0.12，和

(20)一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0%。

实施例5

(1)乙二醇最高达50.0

(2)丙二醇最高达12.56

(3)甘油1.0

(4)药用蜀葵根（marsh mallow root）粉2.5

(5)亚麻壳粉0.35

(6)黄原胶0.02

(7)羧甲基纤维素0.01

(8)Aerosil R20.05

(9)碳酸镁0.25

(10)水30.0

(11)碳酸氢铵30.0

(12)碳酸氢钠0.15

(13)硼酸钠0.15

(14)福尔马林0.30

(15)荧光素0.15

(16)树胶脂1.50

(17)乙醇1.0，和

(18)一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0%。

最后，应该理解，以上描述仅仅指本发明的优选实施方式，在不脱离本发明的精神和范围的情况下有可能对它们作改变和修改。

Claims

1.一种用于密封扎破的轮胎的密封剂组合物，该组合物包含：

液态载体，所述液态载体选自水、水和丙二醇的混合物、水和乙二醇的混合物、水、丙二醇和乙二醇的混合物、和丙二醇和乙二醇的混合物，

一种或多种粘性试剂和悬浮剂，所述一种或多种粘性试剂和悬浮剂选自多糖胶、羧甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、热解法二氧化硅和亚麻壳粉，

一种或多种填料和密封剂，所述一种或多种填料和密封剂选自粉碎的树皮粉、粉碎的花生壳、粉碎的纤维材料、粉碎的纤维素质、细研的橡胶粉、细研的低密度聚乙烯、选自尼龙、聚丙烯、苯乙烯和聚乙基四氢邻苯二甲酸酯的研磨塑料、粉碎的问荆草、茶粉、欧芹粉、硅藻土、膨润土、树胶脂、硅酸钠和二氧化钛，

一种或多种聚丙烯酸盐。

2.如权利要求1所述的密封剂组合物，其特征在于，所述一种或多种聚丙烯酸盐是聚丙烯酸钠。

3.如权利要求1或2所述的密封剂组合物，还包含一种或多种选自碳酸铵、碳酸氢钠和硼酸钠的腐蚀抑制剂。

4.一种用于密封充气轮胎中刺孔的组合物，所述组合物包含：

a.丙二醇、丙二醇-乙二醇混合物和水中的一种或多种，每种占组合物的10-90重量%；

b.一种或多种粘性试剂和悬浮剂，所述粘性试剂和悬浮剂选自0.01至1.5重量%黄原胶、0.01至1.5重量%甲基羟乙基纤维素、0.01至1.5重量%羧甲基纤维素、0.05至3.0重量%热解法二氧化硅、0.01至1.5重量%亚麻壳粉；

c.一种或多种填料和密封颗粒，所述填料和密封颗粒选自0.01至1.5重量%筛选至<60微米的细研的橡胶粉、0.01至2.5重量%筛选至<150微米的细研的低密度聚乙烯、0.01至2.5重量%选自尼龙、聚丙烯、苯乙烯和聚乙基四氢邻苯二甲酸酯的研磨塑料、0.5至5.0重量%直径<60微米的硅藻土、0.01至1.5重量%膨润土、0.01至1.5重量%直径<60微米的树胶脂、0.05至1.5重量%分解的树脂、和0.1至2.0重量%硅酸钠；

d.一种或多种腐蚀抑制剂，所述腐蚀抑制剂选自0.05至1.5重量%碳酸氢铵、0.05至1.5重量%碳酸氢钠和0.1至2.5重量%硼酸钠；

e.0.05至2.0重量%的一种或多种聚丙烯酸盐；

f.防腐剂，构成组合物的剩余部分。

5.一种用于密封受损充气制品的组合物，所述组合物包括：一种液态载体，由水和/或丙二醇和/或乙二醇和/或丙二醇-乙二醇混合物组成，含量是最大90重量%；一种或多种粘性试剂和悬浮剂，选自黄原胶、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、热解法二氧化硅和/或亚麻壳粉；一种或多种填料和密封颗粒，选自研磨的橡胶粉、聚乙烯、树皮粉、花生壳或类似纤维材料、研磨塑料、硅藻土、膨润土、树胶脂和/或硅酸钠、一种或多种聚丙烯酸盐；和一种或多种腐蚀抑制剂，选自碳酸氢铵、碳酸氢钠和/或硼酸钠。

6.一种用于密封受损充气制品的组合物，所述组合物包括：水，20至80重量%；

丙二醇，20至80重量%；

多糖胶，0.1至0.3重量%；

纤维素聚合物，0.01至0.3重量%；

热解法二氧化硅，0.1至0.5重量%；

碳酸氢铵，0.1至1重量%；

硼砂，0.1至2重量%；硅藻土，小于30微米，1.0至5.0重量%；

LDPE，小于100微米，0.01至0.5重量%；

膨润土，小于40微米，0.1至1.0重量%；

树胶脂，小于30微米，0.05至0.5重量%；

一种或多种聚丙烯酸盐，含量为0.05至2.0%；和防腐剂，0.1至0.5重量%。

7.如权利要求6所述的组合物，其特征在于所述纤维素聚合物是羧甲基纤维素。

8.一种密封剂组合物，该组合物分两部分制备，在下文中分别称为预混合松香溶液(A)和颗粒悬浮液(B)，其特征在于，所述预混合松香溶液(A)包含以下各项，含量以重量百分数计：

(1)乙二醇-18；

(2)丙二醇-24；

(3)水-15.8；

(4)氨水20%-4.0；

(5)乙醇-4.0；

(6)福尔马林-0.2；

(7)丙二醇-24.0和

(8)松香-10.0,

并且，所述颗粒悬浮液(B)包含：

(9)聚丙烯酸钠-0.75;

(10)水-41.0；

(11)丙二醇-5.9；

(12)乙二醇-42.0；

(13)氨水20%-0.2；

(14)福尔马林-0.15；

余量，占10重量%数量级，由预混合松香溶液(A)组成。

9.一种生产如权利要求8所述的组合物的方法，其特征在于，首先在搅拌下以下行顺序混合所述预混合松香溶液(A)的成分(1)至(6)，将所述松香(8)加入剩余的丙二醇（7）中并且将混合物加热至80℃直到松香完全熔化，随后边搅拌边将松香和丙二醇的热混合物加入成分(1)至(6)的混合物中，随后将所述预混合松香溶液(A)加入所述颗粒悬浮液(B)的成分(9)至(14)中。

10.一种密封充气轮胎中的刺孔的组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

A.通过以下方法形成热相预混合物，向一个蒸汽夹套容器中加入占最终组合物的0.5至5.0重量%松香和占最终组合物的0.5至5.0重量%丙二醇并且加热至100℃的温度直到松香完全熔化在丙二醇中，随后在搅拌下冷却直到达到50℃的温度，然后继续搅拌的同时加入占最终组合物的0.3至5.0重量%乙醇、占最终组合物的0.15至1.5重量%20%氨水、占最终组合物的0.0至5.0重量%水、占最终组合物的0.15至5.0重量%大小是10μm至180μm的聚乙烯粉末、占最终组合物的0.15至3.0重量%硅藻土；

B.在单独的容器中通过以下方法形成凝胶相预混合物，在25℃的温度下伴随搅拌向占最终组合物的10至20重量%水中加入占最终组合物的0.2至1.5重量%聚丙烯酸钠，继续搅拌最高达15分钟，然后伴随搅拌加入占最终组合物的0.0至10重量%丙二醇、占最终组合物的0.01至0.3重量%的20%氨水和占最终组合物的0.2至5.0重量%的一部分步骤A形成的热相预混合物；

C.同时伴随搅拌混合的条件下在另一个单独的容器中加入占最终组合物的20至80重量%水、占最终组合物的10至50重量%丙二醇、占最终组合物的0至30重量%乙二醇、占最终组合物的0.2至1.5重量%的20%氨水、热相预混合物的剩余部分、占最终组合物的5.0至20重量%凝胶相预混合物，在通过研磨器后粒径减小至50μm至2000μm，总热相预混合物最后占最终组合物的3.0至20.0重量%；然后继续搅拌所得组合物达到24小时，温度达到环境温度。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热相预混合物中包含占最终组合物的0.1至1.0重量%硬脂酸锌。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤C中加入占最终组合物的0.1至10.0重量%的遮光剂和/或乙烯醇和马来酸的共聚物。

13.一种密封充气轮胎中的刺孔的组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

A.通过以下方法形成热相预混合物，向一个蒸汽夹套容器中加入占最终组合物的1.5重量%松香和占最终组合物的1.5重量%丙二醇并且加热至100℃的温度直到松香完全熔化在丙二醇中，随后在搅拌下冷却直到达到50℃的温度，然后继续搅拌的同时加入占最终组合物的1.0重量%乙醇、占最终组合物的0.4重量%的20%氨水、占最终组合物的0.7重量%水、占最终组合物的1.0重量%的大小是10μm至180μm的聚乙烯粉末、占最终组合物的0.8重量%硅藻土和占最终组合物的0.2重量%的硬脂酸锌；

B.在单独的容器中通过以下方法形成凝胶相预混合物，在25℃的温度下伴随搅拌向占最终组合物的11.43重量%水中加入占最终组合物的0.2重量%聚丙烯酸钠，继续搅拌最高达到15分钟，然后伴随搅拌加入占最终组合物的3.5重量%丙二醇、占最终组合物的0.07重量%的20%氨水和占最终组合物的0.8重量%的一部分步骤A形成的热相预混合物；

C.同时伴随搅拌混合的条件下在另一个单独的容器中加入占最终组合物的33.2重量%水、占最终组合物的33重量%丙二醇、占最终组合物的10重量%乙二醇、占最终组合物的0.35重量%的20%氨水、热相预混合物的剩余部分、占最终组合物的16重量%的凝胶相预混合物，在通过研磨器后粒径减小至50μm至2000μm，总热相预混合物最后占最终组合物的7.1重量%；

然后继续搅拌所得组合物达到24小时，温度达到环境温度。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤C中加入占最终组合物的0.15重量%的福尔马林。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤C中加入遮光剂和/或乙烯醇和马来酸的共聚物。