JP2015030761A - パンクシーリング剤 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた初期シール性能、シール保持性能及び貯蔵安定性を発揮しつつ、低温での粘度を低下でき、低温での注入性を改善できるタイヤ用パンクシーリング剤を提供する。
【解決手段】ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤、及び、溶解パラメーターが１５以上のジオールと溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤とを含むタイヤ用パンクシーリング剤に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤパンク時に、タイヤホイールの空気バルブからパンクシーリング剤と高圧空気とを順次タイヤ内に注入する方式のパンク処置システムにおいて、シール液の低温での粘度を改善したパンクシーリング剤に関する。

パンクしたタイヤを応急的に補修する処置システムとして、例えば、パンクシーリング剤を収容した耐圧容器とコンプレッサーなどの高圧空気源とを用い、空気バルブを経てタイヤ内にシーリング剤を注入した後、引き続いて連続的に高圧空気を注入し、走行可能な圧力までタイヤをポンプアップするもの（以下、一体型タイプという場合がある）が知られている（特許文献１の図１参照）。

例えば、特許文献２〜３には、天然ゴムラテックスに樹脂系粘着剤、エチレングリコールが添加されたパンクシーリング剤が開示されている。天然ゴムラテックスをベースとしたパンクシーリング剤は長期間の保管でクリーム化することもあり、長期間保管性の更なる改善が求められている。

特許文献４には、凍結防止剤をプロピレングリコールとすることで安定性を改善することが開示されている。しかしながら、エチレングリコールからプロピレングリコールに変更することで、低温での粘度が上昇し、パンクシーリング剤の注入が難しい場合もある。従って、低温での注入性と貯蔵安定性をバランス良く改善できるパンクシーリングを提供することが望まれている。

特開２００１−１９８９８６号公報 特開２０００−２７２０２２号公報 特開２００２−２９４２１４号公報 特開２００３−８２３２７号公報

本発明は、前記課題を解決し、優れた初期シール性能、シール保持性能及び貯蔵安定性を発揮しつつ、低温での粘度を低下でき、低温での注入性を改善できるタイヤ用パンクシーリング剤を提供することを目的とする。

本発明は、ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤、及び、溶解パラメーターが１５以上のジオールと溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤とを含むタイヤ用パンクシーリング剤に関する。

前記界面活性剤は、下記式（１）
ＯＨ−（ＡＯ）_ａ−（ＢＯ）_ｂ−Ｈ （１）
（式中、Ａ、Ｂは２価の炭化水素基を表す。ａ、ｂは平均付加モル数を表す。）
で表される化合物であり、
ＯＨ−Ａ−ＯＨで表されるジオールは、溶解パラメーターが１５以上、
ＯＨ−Ｂ−ＯＨで表されるジオールは、溶解パラメーターが１４以下であることが好ましい。

パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対する前記界面活性剤の配合量が０．１質量％以上であることが好ましい。
前記界面活性剤は、前記溶解パラメーターが１５以上のジオールの平均構成単位数及び前記溶解パラメーターが１４以下のジオールの平均構成単位数がそれぞれ３以上であることが好ましい。
前記溶解パラメーターが１５以上のジオールがエチレングリコール、前記溶解パラメーターが１４以下のジオールがプロピレングリコールであることが好ましい。

本発明によれば、ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤に、更に特定の界面活性剤を配合したパンクシーリング剤であるので、優れた初期シール性能、シール保持性能及び貯蔵安定性を発揮しつつ、低温での粘度を低下でき、低温での注入性を改善できる。

本発明のタイヤ用パンクシーリング剤は、ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤、及び、溶解パラメーターが１５以上のジオールと溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤とを含む。

本発明では、パンクシーリング剤の界面活性剤として溶解パラメーターが異なる（親水性が異なる）ジオールを構成単位とする化合物が添加されているため、パンクシーリング剤の低温での粘度を低下でき、低温での注入性を顕著に改善できる。また、優れた初期シール性能、シール保持性能及び貯蔵安定性も得られる。

ゴムラテックスとしては、天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックスなどが挙げられる。なかでも、本発明では、パンクシーリング剤をバルブに詰まることなくタイヤ内に注入できること、走行により速やかにパンク穴にパンクシーリング剤が入り込み、タイヤの変形による機械的刺激を受けて固まりパンク穴を塞ぐこと（初期シール性能）、ある程度の走行距離までシール性が保持されること（シール保持性能）などの性能の観点から、天然ゴムラテックスを主成分とするパンクシーリング剤が好適に使用される。

天然ゴムラテックスとしては、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。合成ゴムラテックスとしては、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴム、ビニルピリジンゴム、ブチルゴム、これらの変性ゴムラテックスなどが挙げられる。なかでも、安定性とシール性能のバランスが優れるという理由から、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）ラテックスが好ましい。天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックスは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

なお、前記ゴムラテックスは、乳化剤である界面活性剤を少量含む水性媒体中に、ゴム固形分を微粒子状に乳化分散させたものであり、通常、ゴム固形分の占める割合を６０質量％程度としたゴムラテックスが使用される。また、初期シール性能、シール保持性能の点から、パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対する天然ゴムラテックス（ゴム固形分）の配合量Ａを１５〜４０質量％の範囲とすることが好ましい。配合量Ａの下限は１８質量％以上がより好ましく、上限は３５質量％以下がより好ましい。

粘着付与剤は、ゴムラテックスとタイヤとの接着性を高め、パンクシール性能を向上させるために用いられるものであり、例えば、乳化剤を少量含む水性媒体中に、粘着付与樹脂を微粒子状に乳化分散させた粘着付与樹脂エマルジョン（水中油滴型エマルジョン）が使用される。粘着付与樹脂エマルジョン（粘着付与剤）の固形分である粘着付与樹脂としては、前記ゴムラテックスを凝固させないもの、例えば、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ロジン系樹脂が好ましく使用できる。他に好ましい樹脂としては、ポリビニルエステル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリジンも挙げられる。

粘着付与樹脂（粘着付与剤の固形分）の配合量Ｂは、パンクシーリング剤の全質量１００質量％中、２〜２０質量％が好ましい。配合量Ｂの下限は５質量％以上がより好ましく、上限は１０質量％以下がより好ましい。

なお、前記ゴム固形分の配合量Ａが１５質量％未満、及び粘着付与樹脂の配合量Ｂが２質量％未満では、パンクシール性能及びシール保持性能が不十分となるおそれがある。逆に各配合量Ａ、Ｂがそれぞれ４０質量％、及び２０質量％を超えると、保管中にゴム粒子が凝集しやすくなるなど保管性能を損ねるとともに、粘度が上昇しパンクシーリング剤の空気バルブからの注入を難しくさせるおそれがある。従って、前記配合量Ａ、Ｂの和（Ａ＋Ｂ（固形分））をパンクシーリング剤の全質量１００質量％に対して２０〜５０質量％の範囲にすることが好ましい。配合量Ａ＋Ｂ（固形分）の下限は２５質量％以上がより好ましく、上限は４５質量％以下がより好ましい。

前記ゴムラテックスの乳化剤、及び粘着付与樹脂エマルジョンの乳化剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤などの界面活性剤が好適に使用できる。この乳化剤の総配合量は、パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対して０．４〜２．０質量％程度である。

凍結防止剤は、シーリング剤の凍結を防止するために用いられるものであり、特に制限はなく、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，２−プロパンジオール）、１，３−プロパンジオールなどを使用することができる。凍結防止剤としてエチレングリコールを使用すると、ゴム粒子の安定性が悪化し、凝集してしまうことがあるが、凍結防止剤としてプロピレングリコール、１，３−プロパンジオールを使用すると、長期間保管した場合であっても、ゴム粒子や粘着剤の粒子が表面付近で凝集してクリーム状物質に変質することを抑制でき、優れた保管性能（貯蔵安定性）が発揮されるため、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオールを使用することが好ましい。

パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対する凍結防止剤の配合量Ｃは、２０〜４０質量％が好ましい。配合量Ｃが２０質量％未満では、寒冷地、特に−２５℃以下の低温においてパンクシーリング剤が凍結して使用できなくなり、逆に４０質量％を超えると、ラテックス含有量が相対的に減少するためにシール性能が低下するおそれがある。配合量Ｃの下限は２３質量％以上がより好ましく、上限は３５質量％以下がより好ましい。

本発明では、溶解パラメーター（ＳＰ値）が１５以上のジオール及び溶解パラメーター（ＳＰ値）が１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤が使用される。本発明における溶解パラメーターは、２５℃のＳＰ値を意味する。

なお、本発明において、上記界面活性剤は、ＳＰ値１５以上のジオールの構成単位（例えば、ＯＨ−Ａ−ＯＨで表されるジオールなら、−ＡＯ−）と、ＳＰ値１４以下のジオールの構成単位（例えば、ＯＨ−Ｂ−ＯＨで表されるジオールなら、−ＢＯ−）とを有するものであれば良く、例えば、ＳＰ値１５以上のジオール及びＳＰ値１４以下のジオールを重合した重合物、ＳＰ値１４以下のジオールに対応するポリアルキレングリコール（例えば、プロピレングリコールならポリプロピレングリコール）にＳＰ値１５以上のジオールに対応するアルキレンオキシド（例えば、エチレングリコールならエチレンオキシド）を付加させた付加物などが挙げられる。

ＳＰ値が１５以上のジオールは、該ＳＰ値が１５．３以上が好ましく、１５．５以上がより好ましい。１５未満であると、異なるジオールユニットを有することによる低温特性の改善効果が小さくなる傾向がある。また、該ＳＰ値の上限は特に限定されない。

ＳＰ値が１５以上のジオールとしては、エチレングリコール（ＳＰ値：１５．６）が挙げられる。

ＳＰ値が１４以下のジオールは、該ＳＰ値が１３．７以下が好ましく、１３．５以下がより好ましい。１４を超えると、異なるジオールユニットを有することによる低温特性の改善効果が小さくなる傾向がある。また、該ＳＰ値の下限は特に限定されないが、１１以上が好ましく、１１．５以上がより好ましい。１１未満であると、低温での粒度低下効果が減少する傾向がある。

ＳＰ値が１４以下のジオールとしては、プロピレングリコール（ＳＰ値：１３．３）、１，３−ブタンジオール（ＳＰ値：１３．６）、１，４−ブタンジオール（ＳＰ値：１４．０）などが挙げられる。なかでも、低温での粘度を良好に低下できるという理由から、プロピレングリコールが好ましい。

上記界面活性剤において、溶解パラメーターが１５以上のジオールの平均構成単位数は、低温特性の点から、好ましくは３以上、より好ましくは８以上である。該平均構成単位数の上限は特に限定されないが、添加量当たりの効果の観点から、好ましくは２５０以下、より好ましくは２００以下、更に好ましくは１００以下、特に好ましくは５０以下である。

上記界面活性剤において、溶解パラメーターが１４以下のジオールの平均構成単位数は、低温特性の点から、好ましくは３以上、より好ましくは１５以上である。該平均構成単位数の上限は特に限定されないが、添加量当たりの効果の観点から、好ましくは１００以下、より好ましくは５０以下である。

なお、溶解パラメーターは、通常、（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２を単位として表され、例えば、下記のように求めることができる。
溶解パラメーター＝（ΔＥ^Ｖ／Ｖ）^１／２ （ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２
ここで、Ｖは液体の各温度における分子容、ΔＥ^Ｖは蒸発エネルギーを表す。ΔＥ^Ｖは、ΔＥ^Ｖ＝（ΔＨ^Ｖ−ＲＴ）の関係から求められ、蒸発熱ΔＨ^Ｖは実験により測定できる。なお、溶解度（２５℃）における蒸発熱ΔＨ^Ｖが不明な場合は、下記のＷａｔｓｏｎの式を用いて換算して求めることができる。
Ｈ_２ ＝Ｈ_１ × {（１−Ｔ_ｒ２）／（１−Ｔ_ｒ１）}^０．３８
ここで、Ｔ_ｒ１＝Ｔ_１／Ｔ_ｃであって、Ｔ_ｃは臨界温度である。

上記界面活性剤として、具体的には、下記式（１）
ＯＨ−（ＡＯ）_ａ−（ＢＯ）_ｂ−Ｈ （１）
（式中、Ａ、Ｂは２価の炭化水素基を表す。ａ、ｂは平均付加モル数を表す。）
で表される化合物を好適に使用できる。なお、ＯＨ−Ａ−ＯＨで表されるジオールの溶解パラメーターが１５以上、ＯＨ−Ｂ−ＯＨで表されるジオールの溶解パラメーターが１４以下である。つまり、式（１）のＡは、両末端に水酸基を導入した場合に溶解パラメーター１５以上のジオールとなる２価の炭化水素基で、Ｂは、両末端に水酸基を導入した場合に溶解パラメーター１４以下のジオールとなる２価の炭化水素基である。

ＯＨ−Ａ−ＯＨで表されるジオールとしては、溶解パラメーターが１５以上であれば特に限定されず、前述のエチレングリコールなどが挙げられ、ＯＨ−Ｂ−ＯＨで表されるジオールとしては、溶解パラメーターが１４以下であれば特に限定されず、前述のプロピレングリコールなどが挙げられる。そして、式（１）中のＡ、Ｂは、これらのジオール中のＡ、Ｂであり、直鎖状、分岐状などの炭素数２以上のアルキレン基などが挙げられる。

式（１）のＡＯ及びＢＯとしては前述の条件を満たすＡ、Ｂに対応するものであれば特に限定されないが、低温特性の点から、ＡＯはオキシエチレン基（ＥＯ）が好ましく、ＢＯはオキシプロピレン基（ＰＯ）が好ましい。

式（１）において、平均付加モル数ａ、ｂは、それぞれ前述の溶解パラメーター１５以上のジオールの平均構成単位数、溶解パラメーター１４以下のジオールの平均構成単位数と同様であることが好ましい。

パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対する上記界面活性剤の配合量Ｄは、０．１質量％以上が好ましい。配合量Ｄが０．１質量％未満では、低温での粘度上昇防止効果が不十分となるおそれがある。配合量Ｄの上限は１２質量％以下が好ましい。１２質量％を超えると、シール性が不十分となり、また室温での粘度が上昇してしまうおそれもある。配合量Ｄの下限は０．２質量％以上がより好ましく、上限は５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましい。なお、パンクシーリング剤に、他の界面活性剤も配合する場合、低温特性の点から、上記界面活性剤（溶解パラメーターが１５以上のジオール及び溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤）の配合量は、全界面活性剤１００質量％中、５０質量％以上が好ましく、６５質量％以上がより好ましい。

凍結温度の低温度化と低温での粘性の上昇抑制効果とをバランス良く確保し、使用温度範囲を低温側に拡げる点、またシーリング剤の安定性を確保する点から、前記配合量Ｃ、Ｄの和（Ｃ＋Ｄ）を３０〜６５質量％にすることが好ましい。配合量Ｃ＋Ｄの下限は３０．５質量％以上がより好ましく、上限は３４質量％以下がより好ましい。

本発明のパンクシーリング剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の成分を更に配合してもよい。
本発明のパンクシーリング剤は、一般的な方法で製造される。すなわち、前記各成分などを公知の方法により混合することなどにより製造できる。特に、本発明における前述の界面活性剤は、水と凍結防止剤との液間で機能すると考えられることから、該界面活性剤をパンクシーリング剤の混合時に添加して調製することが望ましい。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例１〜１０及び比較例１〜５
市販の天然ゴムラテックス（マレーシア産のＨＡ型天然ゴムラテックス：ゴム固形分６０質量％）、又は合成ゴムラテックス（日本ゼオン（株）製のＳＢＲラテックスＬＸ１１２：ゴム固形分５０質量％）を用い、表１〜２の仕様に基づいて、パンクシーリング剤を作製した。

なお、粘着付与剤、界面活性剤は、以下のものを使用した。
粘着付与剤：テルペン樹脂の乳化液（固形分：約５０質量％）
ニューポールＰＥ−６１：（上記式（１）のＡ＝ＣＨ_２ＣＨ_２、Ｂ＝ＣＨ_２ＣＨＣＨ_３、ａ＝５、ｂ＝３０、三洋化成工業（株）製）
ニューポールＰＥ−６２：（上記式（１）のＡ＝ＣＨ_２ＣＨ_２、Ｂ＝ＣＨ_２ＣＨＣＨ_３、ａ＝１０、ｂ＝３０、三洋化成工業（株）製）
ニューポールＰＥ−６４：（上記式（１）のＡ＝ＣＨ_２ＣＨ_２、Ｂ＝ＣＨ_２ＣＨＣＨ_３、ａ＝２５、ｂ＝３０、三洋化成工業（株）製）
ニューポールＰＥ−６８：（上記式（１）のＡ＝ＣＨ_２ＣＨ_２、Ｂ＝ＣＨ_２ＣＨＣＨ_３、ａ＝１６０、ｂ＝３０、三洋化成工業（株）製）
エマール２７０Ｊ：ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（花王（株）製）

得られた各パンクシーリング剤について、パンクシール性能、シール保持性能、保管性能（貯蔵安定性）、低温粘度（−３０℃粘度）を下記方法にて評価し、結果を表１〜２に示した。

（１）パンクシール性能：
タイヤサイズ１８５／６５Ｒ１４のタイヤに、直径４．０ｍｍの釘で穴を開け、釘を抜いた後、５００ｍｌのパンクシーリング剤を注入し、かつエアーを２００ｋＰａまで昇圧した。その後、ドラム上で荷重（３．５ｋＮ）にて回転させ、パンク穴がシールされるまでの時間をエアー漏れの量で判断し、従来品を３とした５段階で指数評価した。値が大きいほど優れている。

（２）シール保持性能：
前記タイヤを用い、シールされてから１００ｋｍ走行するまでにパンク穴からエアー漏れがあったかどうかを測定したものであり、エアー漏れなし…○、エアー漏れあり…×、の２段階で評価した。

（３）保管性能（経時安定性）：
作製したパンクシーリング剤を期間（１０日間）、温度（７０℃）の条件下で放置した後の状態変化を、液状のまま…◎、ややクリーム状に変化…○、クリーム状に変化…△、固化する…×、の４段階で目視評価した。

（４）低温粘度（−３０℃粘度）：
Ｂ型粘度計（ブルックフィールド粘度計）を用い、−３０℃のパンクシーリング剤の粘度を測定した。

表１〜２のとおり、ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤、溶解パラメーターが１５以上のジオールと溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤（ニューポールＰＥ−６１、６２、６４、６８）を用いた実施例のシーリング剤は、パンクシール性能、シール保持性能、保管性能を確保しながら、低温粘度を大幅に低下できた。これらの界面活性剤と他の界面活性剤（エマール２７０Ｊ）とを併用した場合でも、低温粘度を低下できた。

Claims (5)

1. ゴムラテックス、粘着付与剤、凍結防止剤、及び、溶解パラメーターが１５以上のジオールと溶解パラメーターが１４以下のジオールを構成単位とする界面活性剤とを含むタイヤ用パンクシーリング剤。
2. 前記界面活性剤は、下記式（１）
   ＯＨ−（ＡＯ）_ａ−（ＢＯ）_ｂ−Ｈ （１）
   （式中、Ａ、Ｂは２価の炭化水素基を表す。ａ、ｂは平均付加モル数を表す。）
   で表される化合物であり、
   ＯＨ−Ａ−ＯＨで表されるジオールは、溶解パラメーターが１５以上、
   ＯＨ−Ｂ−ＯＨで表されるジオールは、溶解パラメーターが１４以下である請求項１記載のタイヤ用パンクシーリング剤。
3. パンクシーリング剤の全質量１００質量％に対する前記界面活性剤の配合量が０．１質量％以上である請求項１または２に記載のタイヤ用パンクシーリング剤。
4. 前記界面活性剤は、前記溶解パラメーターが１５以上のジオールの平均構成単位数及び前記溶解パラメーターが１４以下のジオールの平均構成単位数がそれぞれ３以上である請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用パンクシーリング剤。
5. 前記溶解パラメーターが１５以上のジオールがエチレングリコール、前記溶解パラメーターが１４以下のジオールがプロピレングリコールである請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用パンクシーリング剤。