JP5168394B2 - タイヤパンクシール剤 - Google Patents
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Description
また、特許文献1に記載されているような、多量のプロピレングリコールを含むタイヤパンクシール剤は低温環境での注入性について改善の余地があることを本願発明者は見出した。
そこで、本発明は低温注入性、シール性能に優れるタイヤパンクシール剤を提供することを目的とする。
また、図1において、本願発明者は、−20℃の条件下でPG/水1.1を超え1.5付近までの間にタイヤパンクシール剤の粘度が急上昇してその結果低温でのタイヤパンクシール剤の注入性が著しく低下することを見出した。そしてさらに、PG/水0.3〜1.1ではタイヤパンクシール剤の粘度が低く保たれ低温注入性に優れることを見出した。
図3はPG/水が0.8、1.2、1.5のタイヤパンクシール剤を常温(20℃)、−20℃、−40℃の条件下においてタイヤパンクシール剤の粘度を測定した結果を示すグラフである。図3に示す結果の測定に使用されたタイヤパンクシール剤は図1に示すデータを測定する際に使用された、PG/水が0.8、1.2、1.5のタイヤパンクシール剤と同様である。粘度は上記と同様の方法で測定された。図3において、常温、−20℃、−40℃のいずれの条件下おいてもPG/水0.8が最も粘度が低い。
PG/水1.7付近でタイヤパンクシール剤の粘度が低くなる現象のメカニズムについて、本願発明者は以下ように推測する。
PGのようなアルコールは、水と混ざると、水溶液中でクラスターを形成することができる。疎水性相互作用で集まったアルコール分子の回りを水分子が水素結合してカゴ状(クラスレート)構造を形成する。このことを「疎水性水和」と言う。アルコール濃度が(通常タイヤパンクシール剤中に使用されている程度まで)上がると、クラスター同士が会合し、水分子の水素結合ネットワークによるカゴ状構造が壊れ、粘度が下がると考えられる。PG/水混合系の場合、クラスター同士が会合し、水分子の水素結合ネットワークによるカゴ状構造が壊れるのがPG/水1.7付近であると考えられる。つまり、PG/水1.7付近が、水分子の水素結合ネットワークによるカゴ状構造が壊れ系内が不安定になり、クラスター同士の会合が生じ始める境界線なのではないかと思われる。PG/水1.7以上であると、クラスターが会合しやすい状態にあるため、粘度が上昇しないまた、低下する傾向がみられたと考えられる。
PG/水1.1を超え1.6付近の間でPG水溶液の粘度が急上昇する現象のメカニズムについて、本願発明者は以下ように推測する。
上述のとおりPGのようなアルコールは、水と混ざると、水溶液中でクラスターを形成することができる。疎水性相互作用で集まったアルコール分子の回りを水分子が水素結合してカゴ状構造を形成する。クラスターの会合が起こるまで(つまりPG/水系では1.7付近未満の範囲、1.1を超え1.6付近の間)は、クラスレート構造を形成するため、粘度が上昇すると考えられる。
1. 天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンとプロピレングリコールとを含むタイヤパンクシール剤において、上記プロピレングリコール/水の比が0.5〜1.1であり、かつBL型粘度計を使用したときの−20℃の粘度が回転数60rpmで100〜1200mPa・sであるタイヤパンクシール剤であって、上記合成樹脂エマルジョンに含有される合成樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂を含有し、上記タイヤパンクシール剤に対する、上記天然ゴムラテックス及び上記合成樹脂エマルジョンの固形分の合計量が、20〜40質量%である、タイヤパンクシール剤。
2. 上記天然ゴムラテックスの固形分/上記合成樹脂エマルジョンの固形分の比が90/10〜30/70である上記1に記載のタイヤパンクシール剤。
3. 上記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂が、エチレン−酢酸ビニル2元共重合樹脂またはエチレン−酢酸ビニル−バーサチック酸ビニル共重合樹脂である、上記1または2に記載のタイヤパンクシール剤。
本発明は、天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンとプロピレングリコールとを含むタイヤパンクシール剤において、上記プロピレングリコール(PG)/水の比が0.5〜1.1であり、かつBL型粘度計を使用したときの−20℃の粘度が回転数60rpmで100〜1200mPa・sであるタイヤパンクシール剤であって、上記合成樹脂エマルジョンに含有される合成樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂を含有し、上記タイヤパンクシール剤に対する、上記天然ゴムラテックス及び上記合成樹脂エマルジョンの固形分の合計量が、20〜40質量%である、タイヤパンクシール剤である。
本発明のタイヤパンクシール剤は、PG/水の比(PG/水比、質量比)が0.5〜1.1であり、BL型粘度計を使用したときの−20℃の粘度が回転数60rpmで100〜1200mPa・sであり、合成樹脂エマルジョンに含有される合成樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂を含有し、タイヤパンクシール剤に対する、天然ゴムラテックス及び合成樹脂エマルジョンの固形分の合計量が、20〜40質量%であることによって、低温注入性、シール性能、保管性能に優れる。
天然ゴムラテックスはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明のタイヤパンクシール剤は、天然ゴムラテックスの他にさらに合成ゴムラテックスを含むことができる。合成ゴムラテックスとしては例えば、SBRラテックス、NBRラテックス、カルボキシ変性NBRラテックス、カルボキシ変性SBRラテックスが挙げられる。
合成樹脂エマルジョンはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上の合成樹脂を含有する合成樹脂エマルジョンは、例えば、2種以上の合成樹脂エマルジョンを混合して得ることができる。合成樹脂が共重合体である場合、共重合体は、例えば、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト重合体とすることができる。
EVA(2元共重合体)を構成するモノマー比(エチレン:酢酸ビニル)は、保管性能に優れるという観点から、質量比で20:80〜40:60であるのが好ましい。
VEVAを構成するモノマー比(エチレン:酢酸ビニル:バーサチック酸ビニル)はシール性能および保管性能に優れるという観点から、質量比で5:5:90〜10:5:85であるのが好ましい。
エチレン−酢酸ビニル−バーサチック酸ビニル系VAエマルジョンとしては、具体的には、例えば、スミカフレックス950HQ、951HQ(以上、住化ケムテックス社製)が挙げられる。
低温注入性、シール性能により優れ、シール性能と保管性能が両立できるという観点から、タイヤパンクシール剤の−20℃の粘度が100mPa・s以上400mPa・s未満であり、かつ天然ゴムラテックス及び/又は合成樹脂エマルジョンの固形分(質量%)が25〜35%であるのが好ましい。
本発明において、天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンの固形分はタイヤパンクシール剤の加熱残分である。加熱残分は天然ゴムと合成樹脂である。天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンの固形分は、タイヤパンクシール剤全量中の、タイヤパンクシール剤を200℃で1時間加熱した後に得られる残存物の量の比率(質量%)である。
プロピレングリコール/水の比は、低温注入性、シール性能により優れ、保管性能に優れるという観点から、0.5〜0.8であるのが好ましく、0.6〜0.8であるのがより好ましい。
また、プロピレングリコール/水の比が0.5〜0.8でありかつタイヤパンクシール剤の−20℃の粘度が100mPa・s以上400mPa・s未満であるものが低温特性がより向上することから好ましい。
<評価>
下記のとおり得られたタイヤパンクシール剤について以下の評価を行った。結果を下記表に示す。
・粘度
タイヤパンクシール剤の粘度は−20℃の条件下においてBL型粘度計(ローターNo.3)を用いて回転数60rpmで測定された。
・シール性能
タイヤのショルダー部に直径4mmの大きさのパンク穴を再現し、ドラム試験を実施した。上述のとおり再現したパンク穴を有するタイヤのバルブ口からタイヤパンクシール剤を注入し、タイヤ内圧が200kPaになるように空気を充填した。ドラム試験において、荷重350kg、走行速度30km/h、走行時間1分とし、これを1サイクルとする。ドラム試験は25℃(常温)の条件下で行った。
シール性能の評価基準は、10サイクル以内でシールできた場合を「◎」、11〜15サイクルでシールできた場合を「○」、16サイクル以上でシールできた場合を「△」、シールしない場合を「×」とした。
・保管性能
80℃雰囲気下において、上述のとおり得られたタイヤパンクシール剤に20Hz、振幅±3mmの振動を168時間与える試験を実施した。
保管性能の評価基準は、クリームの発生なしで安定している場合を「◎」、クリームが発生したがタイヤパンクシール剤を撹拌すればクリームが消失し均一となった場合を「○」、凝集物が発生した場合を「×」とした。
・低温注入性
−20℃におけるタイヤパンクシール剤の粘度が、100mPa・s以上400mPa・s未満の場合を「◎」、400〜1200mPa・sの場合を「○」、1200mPa・sより大きく2000mPa・s未満の場合を「△」、2000mPa・s以上または測定不能の場合を「×」とした。
各表に示す成分を同表に示す量(質量部)で用いてこれらを混合することによってタイヤパンクシール剤を製造した。タイヤパンクシール剤を製造する際必要に応じて水を添加した。各表での配合組成における水の量はタイヤパンクシール剤全量中に含まれるトータルの水の量である。
・ゴムラテックス NR:天然ゴムラテックス(Hytex HA、野村貿易社製、固形分約60質量%)
・合成樹脂Em EVA:エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョン(スミカフレックス408HQE、住化ケムテックス社製、エチレン:酢酸ビニル=40:60、固形分約50質量%)
・合成樹脂Em アクリル:アクリル系エマルジョン(アクロナールA378、BASF社製、固形分約50質量%)
・合成樹脂Em VEVA:エチレン−酢酸ビニル−バーサチック酸ビニル共重合樹脂エマルジョン(スミカフレックス950HQ、住化ケムテックス社製、エチレン:酢酸ビニル:バーサチック酸ビニル=10:5:85、固形分53質量%)
・プロピレングリコール:試薬1級、和光純薬社製
・エチレングリコール:三共化学社製
表2(NRラテックス固形分100質量部、PG/水比固定、固形分変動)では、−20℃における粘度が100mPa・s未満である比較例4はシール性能が低かった。−20℃における粘度が1200mPa・sを超える比較例5は低温注入性、保管性能が低かった。参考例5〜7の結果から、天然ゴム及び/又は合成樹脂エマルジョンの固形分を20〜40%とすることによっても、−20℃の粘度を100〜1200mPa・sとすることができる。
表3(NRラテックス及び合成樹脂エマルジョンの固形分100質量部、PG/水比変動、固形分固定)では、PG/水の比が0.5未満である比較例6は−20℃において凍結し低温注入性が悪く、シール性能が低かった。PG/水の比が1.1を超える比較例7、8は−20℃での粘度が1200mPa・sを超え、低温注入性が低かった。これに対して実施例8〜11は低温注入性、シール性能、保管性能に優れる。実施例11と比較例7とを比較すると、比較例7(PG/水の比1.2)では著しく粘度が増加している。
表4(エチレングリコール仕様)では、PGの代わりにエチレングリコールを使用する比較例9〜11はシール性能が低かった。
表5(NRラテックス及び合成樹脂エマルジョン、または合成樹脂エマルジョンの固形分100質量部、PG/水比固定、固形分変動)において、比較例12、13と実施例13〜15、19とを比較すると、−20℃における粘度が100mPa・s未満である比較例12はシール性能が低かった。−20℃における粘度が1200mPa・sを超える比較例13は低温注入性、保管性能が低かった。これに対して、実施例13〜15、19は低温注入性、シール性能、保管性能に優れる。実施例13〜15の結果から、天然ゴム及び/又は合成樹脂エマルジョンの固形分を20〜40%とすることによっても、−20℃の粘度を100〜1200mPa・sとすることができる。
実施例12〜17と比較例14、15とを比較すると、−20℃における粘度が1200mPa・sを超える比較例14、15は低温注入性、シール性能が低かった。これに対して、実施例12〜17は低温注入性、シール性能、保管性能に優れる。
Claims (3)
- 天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンとプロピレングリコールとを含むタイヤパンクシール剤において、前記プロピレングリコール/水の比が0.5〜1.1であり、かつBL型粘度計を使用したときの−20℃の粘度が回転数60rpmで100〜1200mPa・sであるタイヤパンクシール剤であって、前記合成樹脂エマルジョンに含有される合成樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂を含有し、前記タイヤパンクシール剤に対する、前記天然ゴムラテックス及び前記合成樹脂エマルジョンの固形分の合計量が、20〜40質量%である、タイヤパンクシール剤。
- 前記天然ゴムラテックスの固形分/前記合成樹脂エマルジョンの固形分の比が90/10〜30/70である請求項1に記載のタイヤパンクシール剤。
- 前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂が、エチレン−酢酸ビニル2元共重合樹脂またはエチレン−酢酸ビニル−バーサチック酸ビニル共重合樹脂である、請求項1または2に記載のタイヤパンクシール剤。
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