JP6264381B2 - エマルジョン凝固剤およびタイヤパンク修理キット - Google Patents
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Description
また、本出願人により、特許文献2において、「天然ゴムラテックスを含有するエマルジョンを凝固させる液状凝固剤であって、pHが2.0〜4.0であり、カチオン性官能基を有するウレタン樹脂および/またはアクリル樹脂を含有する液状凝固剤。」が提案されている([請求項1])。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
上記アニオン性ポリアクリルアミドの分子量が500,000〜2,000,000であり、
上記α化澱粉の含有量(WA)と上記アニオン性ポリアクリルアミドの含有量(WB)との質量比(WA:WB)が、5:95〜80:20である、エマルジョン凝固剤。
(2) 上記アニオン性ポリアクリルアミドが有するアニオン性官能基が、カルボン酸塩基であり、
上記アニオン性ポリアクリルアミド中の全繰り返し単位に対する、上記カルボン酸塩基を有する繰り返し単位の割合が、20〜70mol%である、上記(1)に記載のエマルジョン凝固剤。
(3) さらに硫酸アルミニウムを含有し、
上記硫酸アルミニウムの含有量が、上記α化澱粉と上記アニオン性ポリアクリルアミドとの合計10質量部に対して1.0質量部以上である、上記(1)または(2)に記載のエマルジョン凝固剤。
(4) 天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンと凍結防止剤とを含有するタイヤパンク修理液を凝固させるためのエマルジョン凝固剤である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のエマルジョン凝固剤。
(5) 上記凍結防止剤が、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびジエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、上記(4)に記載のエマルジョン凝固剤。
(6) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載のエマルジョン凝固剤とタイヤパンク修理液とを有する、タイヤパンク修理キット。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明のエマルジョン凝固剤(以下、本発明の凝固剤とも言う)は、α化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとを含有する。ここで、上記アニオン性ポリアクリルアミドの分子量は500,000〜2,000,000である。また、上記α化澱粉の含有量(WA)と上記アニオン性ポリアクリルアミドの含有量(WB)との質量比(WA:WB)は5:95〜80:20である。
本発明の凝固剤はこのような構成をとるため、優れた凝固性能を示すものと考えられる。
上述のとおり、本発明の凝固剤はα化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとを含有する。そのため、エマルジョンに本発明の凝固剤を配合すると、α化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとの3次元的な絡まりにより形成される網目構造にエマルジョン中のエマルジョン粒子が取り込まれ、凝固する。ここで、本発明の凝固剤に含有されるポリアクリルアミドはアニオン性の官能基を有するため、エマルジョン粒子との相互作用によりエマルジョン粒子間の荷電反発が弱まり、エマルジョンの凝固が効率的に進むものと考えられる。このことは後述する実施例及び比較例が示すように、α化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとを併用せずにα化澱粉のみを使用した場合(比較例5)、アニオン性ポリアクリルアミドのみを使用した場合(比較例1)、α化澱粉とポリアクリルアミドとを併用するがポリアクリルアミドがアニオン性官能基を有さない場合(比較例10)と比較して、α化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとを併用する場合(本願実施例)の方が凝固性能に優れることからも推測される。
本発明の凝固剤に含有されるα化澱粉は特に制限されない。ここで、α化澱粉とは、澱粉中の糖鎖間の水素結合が破壊され糖鎖間が自由になった状態の澱粉をいい、具体的には、未糊化の澱粉(以下、「原料澱粉」ともいう。)に水を加えて加熱することで糊化させたものを急速に乾燥した加工澱粉のことをいう。
上記原料澱粉としては、例えば、馬鈴薯、小麦、米、とうもろこし、サツマイモ、キャッサバ、クズ、カタクリ、ソラマメ、緑豆、小豆等から分離した未糊化の澱粉が挙げられる。
なお、上記α化澱粉は、α化澱粉にエステル化、エーテル化、架橋等の加工処理をさらに施したものであってもよい。
本発明の凝固剤に含有されるアニオン性ポリアクリルアミド(以下、アニオン性PAとも言う)は、アニオン性官能基を有するポリアクリルアミドであれば特に制限されない。
ここでポリアクリルアミドとはアクリルアミドの単独重合体、または、アクリルアミドと他のモノマーとの共重合体を指す。他のモノマーとしては特に制限されないが、2重結合を有するモノマーであることが好ましく、ビニル系モノマー(ビニル基(CH2=CH−)を有するモノマー)であることがより好ましい。
アニオン性ポリアクリルアミドが有するアニオン性官能基は特に制限されないが、具体例としては、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基、ホスホン酸塩基などが挙げられる。ここでカルボン酸塩基とは−COO−とカチオン(例えば、金属カチオン。好ましくはアルカリ金属カチオン。)とのイオン結合により形成される基を指す。同様にスルホン酸塩基とは−SO3 −とカチオン(例えば、金属カチオン。好ましくはアルカリ金属カチオン。)とのイオン結合により形成される基を指す。また、ホスホン酸塩基とは−PO3 2−または−PO3H−とカチオン(例えば、金属カチオン。好ましくはアルカリ金属カチオン。)とのイオン結合により形成される基を指す。アニオン性ポリアクリルアミドが有するアニオン性官能基は、カルボン酸塩基であることが好ましい。
なお、通常、エマルジョン凝固剤中でアニオン性官能基は電離し、アニオン(例えば、−COO−)として存在する。
なお、例えば、アニオン性ポリアクリルアミドが、後述する式(a1)で表される繰り返し単位70個、および、後述する式(a2)で表される繰り返し単位(カルボン酸塩基を有する繰り返し単位)30個、のみからなる化合物である場合、カルボン酸ユニット率は30mol%(=30/(70+30))となる。
化合物A中の全繰り返し単位に対するカルボン酸塩基を有する繰り返し単位の割合(カルボン酸ユニット率)は特に制限されないが、15〜80mol%であることが好ましく、20〜70mol%であることがより好ましく、22〜50mol%であることがさらに好ましい。
・溶媒:ジメチルフォルムアミド
・測定温度:40℃
上記α化澱粉の含有量(WA)と上記アニオン性ポリアクリルアミドの含有量(WB)との質量比(WA:WB)は5:95〜80:20である。なかでも、10:90〜70:30であることが好ましく、10:90〜50:50であることがより好ましい。
質量比(WA:WB)が5:95〜80:20の範囲外であるとエマルジョン粒子を取り込み難くなり、凝固性能が低下する。
本発明の凝固剤は、上述した成分以外に、必要に応じて、他の成分(任意成分)を含有することができる。そのような任意成分としては、例えば、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、可塑剤、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤、分散剤、脱水剤、帯電防止剤などが挙げられる。
本発明の凝固剤は、より優れた凝固性能を示す理由から、さらに硫酸アルミニウムを含有するのが好ましい。硫酸アルミニウムは、通常、水中で正の電荷を帯びたイオンとして存在するため、負の電荷を帯びた微粒子の吸着剤として機能する。
上記硫酸アルミニウムの含有量は特に制限されないが、上記α化澱粉と上記アニオン性ポリアクリルアミドとの合計10質量部に対して0.1質量部以上であることが好ましく、1.0質量部以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、上記α化澱粉と上記アニオン性ポリアクリルアミドとの合計10質量部に対して10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。
また、上記硫酸アルミニウムの含有量は、エマルジョン凝固剤全量に対して1〜50質量%であることが好ましく、7〜30質量%であることがより好ましい。
本発明の凝固剤の製造方法は特に制限されず、例えば、上述した各成分を、撹拌機を用いて混合する方法などが挙げられる。
本発明の凝固剤は、特にタイヤパンク修理液(タイヤパンク修理後のタイヤパンク修理液)を凝固させるエマルジョン凝固剤として有用である。
本発明の凝固剤で凝固させるタイヤパンク修理液は特に限定されない。
上記タイヤパンク修理液としては、例えば、天然ゴムラテックスおよび/または合成樹脂エマルジョンを含有する修理液や、これらに凍結防止剤を含有する修理液等が挙げられる。なかでも、天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンと凍結防止剤とを含有する修理液が好ましい。
なお、合成樹脂エマルジョンにおいて、分散質である合成樹脂の相は、液相であっても固相であってもよい。
すなわち、一般的には、液相である分散媒に液相である分散質が分散した系を「エマルジョン」といい、液相である分散媒に固相である分散質が分散した系を「サスペンション」というが、本明細書においては、「エマルジョン」は「サスペンション」を含む概念とする。
上記天然ゴムラテックスは、特に限定されず、従来公知の天然ゴムラテックスを用いることができる。
上記天然ゴムラテックスとしては、具体的には、例えば、ヘベア・ブラジリエンシス樹をタッピングして採取されるもの、天然ゴムラテックスから蛋白質を除去した所謂「脱蛋白天然ゴムラテックス」等が挙げられる。
上記合成樹脂エマルジョンは、特に限定されず、従来公知の合成樹脂エマルジョンを用いることができる。
上記合成樹脂エマルジョンとしては、具体的には、例えば、合成樹脂系エマルジョンとしては、例えば、ウレタンエマルジョン、アクリルエマルジョン、ポリオレフィンエマルジョン、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル−バーサチック酸ビニル共重合体エマルジョン、ポリ塩化ビニル系エマルジョン等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記凍結防止剤は、特に限定されず、従来公知の凍結防止剤を用いることができる。
上記凍結防止剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびジエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
本発明の凝固剤で凝固させるタイヤパンク修理液は、上述した各成分以外に、必要に応じて、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、可塑剤、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、帯電防止剤などの各種添加剤を含有することができる。
本発明の凝固剤を用いたタイヤパンク修理液の回収方法(以下、「本発明の凝固剤の使用方法」ともいう。)について、図1を用いて以下に説明する。なお、本発明の凝固剤の使用方法は、図1に示す態様に限定されるものではない。
まず、図1(A)に示すように、空気入りタイヤ1内にタイヤパンク修理液4が注入されたホイール2のタイヤバルブ3からバルブコア(図示せず)を取り外す。
次いで、図1(B)に示すように、タイヤバルブ3を介して空気入りタイヤ1内にチューブ5を挿入する。
その後、図1(C)に示すように、挿入されたチューブ5の先端がタイヤパンク修理液4の液面に届くと、加圧された空気入りタイヤ1内からチューブ5を通じてタイヤパンク修理液4が逆流し、予めエマルジョン凝固剤6を入れた回収袋7に回収することができる。
本発明のタイヤパンク修理キットは、本発明の凝固剤とタイヤパンク修理液とを有する。ここで、本発明のタイヤパンク修理キットにおけるタイヤパンク修理液は、上述した本発明の凝固剤で凝固させる対象として説明したタイヤパンク修理液と同様である。
下記第1表に示される成分を同表に示される割合(質量部)で撹拌機を用いて混合し、タイヤパンク修理液を調製した。
・天然ゴムラテックス:天然ゴムラテックス(HA Latex、固形分60質量%、Golden Hope社製)
・合成樹脂エマルジョン:エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン(固形分51質量%、スミカフレックスS−408HQE、住化ケムテックス社製)
・凍結防止剤:プロピレングリコール(固形分100質量%、和光純薬工業社製)
下記第2表に示される成分を同表に示される割合(質量部)で撹拌機を用いて混合し、エマルジョン凝固剤(実施例および比較例の各エマルジョン凝固剤)を製造した。例えば、実施例1では、α化澱粉(工業用タピオカアルファ)0.5質量部とアニオン性PA1(アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体)9.5質量部とを撹拌機を用いて混合し、エマルジョン凝固剤を製造した。
調製したタイヤパンク修理液100質量部に対して、実施例および比較例の各エマルジョン凝固剤を、それぞれ下記第2表に示される「タイヤパンク修理液100質量部に対するエマルジョン凝固剤の使用量(質量部)」で配合し、撹拌した。
撹拌後、−40℃で放置し、タイヤパンク修理液とエマルジョン凝固剤との混合物から液状分がしみ出さず、流動性がなくなるまでの時間(凝固時間)を測定した。
そして、下記基準から凝固性能を評価した。結果を第2表に示す。AA〜Cであることが好ましく、AA〜Bであることがより好ましく、AAまたはAであることがさらに好ましい。
・「AA」:凝固時間が5分以内
・「A」:凝固時間が5分超15分以内
・「B」:凝固時間が15分超30分以内
・「C」:凝固時間が30分超1時間以内
・「D」:凝固時間が1時間超
・α化澱粉:工業用タピオカアルファ(アミロペクチン含量:75質量%、三和澱粉工業社製)
・アニオン性PA1:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,400,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA2:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:450,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA3:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:500,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA4:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:700,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA5:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA6:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,600,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA7:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,900,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA8:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:2,200,000、カルボン酸塩基ユニット率:35mol%)
・アニオン性PA9:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:15mol%)
・アニオン性PA10:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:17.5mol%)
・アニオン性PA11:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:22mol%)
・アニオン性PA12:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:55mol%)
・アニオン性PA13:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,100,000、カルボン酸塩基ユニット率:80mol%)
・アニオン性PA14:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,900,000、カルボン酸塩基ユニット率:22mol%)
・アニオン性PA15:アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体(試薬、和光純薬社製、Mw:1,900,000、カルボン酸塩基ユニット率:80mol%)
・硫酸アルミニウム:硫酸アルミニウム(試薬、和光純薬社製)
・カチオン性PA:アクリルアミド−4級アンモニウム塩モノマー共重合体(試薬、和光純薬社製)
また、実施例4、6および10〜15の対比から、アニオン性ポリアクリルアミドのMwが600,000〜1,800,000である実施例4、6、14および15はより優れた凝固性能を示した。なかでも、アニオン性ポリアクリルアミドのMwが1,000,000〜1,500,000である実施例4および6はさらに優れた凝固性能を示した。
また、実施例16と20との対比から、タイヤパンク修理液100質量部に対するエマルジョン凝固剤の使用量が5質量部以上である実施例20はより優れた凝固性能を示した。
また、実施例17〜24の対比から、カルボン酸塩基ユニット率が20〜70mol%である実施例19〜21はより優れた凝固性能を示した。なかでも、カルボン酸塩基ユニット率が22〜50mol%である実施例19および20はさらに優れた凝固性能を示した。
また、実施例25〜31の対比から、さらに硫酸アルミニウムを含有し、上記硫酸アルミニウムの含有量が、上記α化澱粉と上記アニオン性ポリアクリルアミドとの合計10質量部に対して1.0質量部以上である実施例27〜29および31はより優れた凝固性能を示した。特に、実施例27〜29および31のうち、カルボン酸塩基ユニット率が20〜70mol%である実施例27〜29は、更に優れた凝固性能を示した。
2 ホイール
3 タイヤバルブ
4 タイヤパンク修理液
5 チューブ
6 エマルジョン凝固剤
7 回収袋
Claims (6)
- α化澱粉とアニオン性ポリアクリルアミドとを含有し、
前記アニオン性ポリアクリルアミドの分子量が500,000〜2,000,000であり、
前記α化澱粉の含有量(WA)と前記アニオン性ポリアクリルアミドの含有量(WB)との質量比(WA:WB)が、5:95〜80:20である、エマルジョン凝固剤。 - 前記アニオン性ポリアクリルアミドが有するアニオン性官能基が、カルボン酸塩基であり、
前記アニオン性ポリアクリルアミド中の全繰り返し単位に対する、前記カルボン酸塩基を有する繰り返し単位の割合が、20〜70mol%である、請求項1に記載のエマルジョン凝固剤。 - さらに硫酸アルミニウムを含有し、
前記硫酸アルミニウムの含有量が、前記α化澱粉と前記アニオン性ポリアクリルアミドとの合計10質量部に対して1.0質量部以上である、請求項1または2に記載のエマルジョン凝固剤。 - 天然ゴムラテックスと合成樹脂エマルジョンと凍結防止剤とを含有するタイヤパンク修理液を凝固させるためのエマルジョン凝固剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエマルジョン凝固剤。
- 前記凍結防止剤が、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびジエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、請求項4に記載のエマルジョン凝固剤。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のエマルジョン凝固剤とタイヤパンク修理液とを有する、タイヤパンク修理キット。
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