JP4673003B2 - パンクシーリング剤 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのパンクをシールして応急修理するパンクシーリング剤に関する。

パンクが発生した際にその発生箇所をシールするための補修剤として、種々のパンクシーリング剤が知られている（例えば、特許文献１参照）。これらは主に、水性媒質中のコロイド分散系ポリマー（ラテックス）を含む。当該ラテックスとしては、例えば、ポリエチレン−ブタジエンラテックス、ポリ酢酸ビニルラテックス、アクリリック共重合体ラテックス、ニトリルラテックス、ポリクロロプレンラテックス等の合成ゴムラテックスが用いられる。

このようなパンクシーリング剤には、（１）パンク穴シール性、（２）注入容易性（バルブ等からパンクシーリング剤を注入しやすいこと）、（３）ある程度の不凍性（低温使用下で凍らないこと）、（４）長期に保存しても分離しない分離安定性、等が要求される。

既述のような従来のパンクシーリング剤では、主成分のラテックスによりシール性を確保している。また、不凍液により不凍性を確保し、増粘剤およびｐＨ調整剤により注入容易性および分離安定性を確保している。
しかしながら、これまでのシーリング剤で用いられていた合成ゴムラテックスは、原材料の段階で固形分濃度が天然ゴム（ＮＲ）ラテックスにおける固形分濃度より低いものしかできず、結果として最終配合物であるパンクシーリング剤の最も重要なパンクシール性能がＮＲラテックスと同等以上の性能を持たせることが困難であった。
特許第３２１０８６３号公報

以上から、本発明は、上記従来の課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、不凍性および分離安定性を維持しながら、合成ゴムラテックスを用いても高いパンクシール性能を有する、実用上問題のない、パンクシーリング剤を提供することを目的とする。

＜１＞ ゴムラテックスと不凍液を含むパンクシーリング剤であって、該ゴムラテックスがＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＭＢＲ（アクリルゴム）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）及びそれらのカルボキシ変性体から選択される１つを含む合成ゴムラテックスからなる混合物であり、前記合成ゴムラテックスの粒径分布が１０ｎｍ〜１０μｍの範囲であって、前記ゴムラテックスの粒径分布がブロードであることを特徴とするパンクシーリング剤。

＜２＞ 前記ゴムラテックスに適合する樹脂系接着剤を有することを特徴とするに上記＜１＞に記載のパンクシーリング剤。
＜３＞ 前記樹脂系接着剤がテルペン−フェノール樹脂であることを特徴とする上記＜２＞に記載のパンクシーリング剤。

＜４＞ 短繊維を含有することを特徴とする上記＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のパンクシーリング剤。

本発明によれば、不凍性および分離安定性を維持しながら、合成ゴムラテックスを用いても高いパンクシール性能を有する、実用上問題のない、パンクシーリング剤を提供することができる。

本発明のパンクシーリング剤は、ゴムラテックスと不凍液とを含有し、該ゴムラテックスがＮＢＲ、ＭＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ、ＣＲ及びそれらのカルボキシ変性体から選択される１つを含む合成ゴムラテックスからなる混合物であり、前記合成ゴムラテックスの粒径分布が１０ｎｍ〜１０μｍの範囲であって、前記ゴムラテックスの粒径分布がブロードであることを特徴とする。
前記パンクシーリング剤が合成ゴムラテックスからなる混合物と不凍液を含有することにより不凍性および分離安定性を維持しながら、合成ゴムラテックスを用いても高いパンクシール性能を有することができる。

本発明における前記合成ゴムラテックスとしては、ＮＢＲ、ＭＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ、ＣＲ及びそれらのカルボキシ変性体から選択される１つを含む合成ゴムラテックスを用いる。これらのいずれであっても良く、用途に応じて要求されるゴムの性質に応じてブレンドした混合物でもよい。
これらの中でも、シール性の点でＣＲ、ＳＢＲ、ＩＲ及びそれらのカルボキシ変性体であることが好ましい。

本発明において前記ゴムラテックスの粒径分布はブロードである。該粒径分布は、公知の方法、粒度分布計（大塚電子（株）製、光散乱光度計ＤＬＳ−７０００ＤＬ）により測定することができる。

前記ゴムラテックスの「粒径分布がブロード」とは、ラテックス粒子の平均粒径に近い粒径を有する均一な粒径（平均粒径±１５％）が２０％以上存在するような、粒度分布におけシャープなピークを有するもの」ではなく、「２以上のピークを有する粒度分布を有するもの」であるか、又は、「ラテックス粒子の最大粒径の粒子と最小粒径の粒子の差が１０倍以上であるような粒径分布である」ことを意味する。

前記均一粒径分布のラテックスの場合、粒子を細密充填をした場合でも、約６０％の濃度が限界となるが、粒径にブロードの分布を持たせた場合は、より大きい粒子間にサイズの異なるより小さい粒子が入り込んで、ＮＲラテックスと同じレベルの７０％以上の高濃度化が可能となる。即ち、原料段階（ゴムラテックス）の固形分の含有量を増やすことができる。
前記特定の粒径の範囲としては、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲であり、更に１５ｎｍ〜５μｍが好ましい。１０ｎｍ〜１０μｍの範囲内とすることにより、本発明のパンクシーリング剤の保存時における粒子の浮き上がり、或いは沈降を防止する傾向を示す。
前記ゴムラテックスの該固形分の含有量は４０〜７５質量％であることが好ましく、更に５０〜７５質量％であることが好ましい。

前記ゴムラテックスの粒径分布をブロードな分布とする方法としては、
１）平均粒径の互いに異なる２種以上のラテックスを混合する方法、２）エマルジョン後添加法によるラテックス合成の方法が挙げられる。

本発明のパンクシーリング剤は、前記ゴムラテックスを固形分として、１５〜６０質量％含有することが好ましく、更には、２５〜６０質量％含有することが好ましい。この範囲とすることにより十分なシール性を確保できるようになる。

本発明のパンクシーリング剤は、低温において不凍性を保持するために不凍液を含有する。該不凍液としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコールが好ましい。
該不凍液の添加量としては、必要とする低温特性に応じて適宜添加することができるが、シーリング剤中に、５〜５０質量％以下であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。
該範囲とすることにより、低温での凍結防止が良好となり、ゴムラテックスの凝集によるシール性能への影響も少なくなる傾向に有る。

本発明のパンクシーリング剤は、樹脂系接着剤を含有することが好ましい。
該樹脂系接着剤としては、ロジン樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ブチルゴム、アクリル樹脂、及びその他の樹脂系接着剤が挙げられ、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂が好ましい。
該樹脂系接着剤の添加形態としては、特に限定されるものではないが、エマルジョンが好ましい。
該樹脂系接着剤を添加することにより、シーリング剤からできる膜の強度がアップし、また、密着性、粘着性、接着性を向上させることができる。
該樹脂系接着剤の添加量としては、パンクシーリング剤の固形分含量に対して、２〜４０質量％が好ましく、更に、５〜２０質量％であることが好ましい。該範囲とすることにより、ゴムの十分な伸び強度を得やすくなる。

本発明のパンクシーリング剤（最終配合物）の固形分含量は、１０〜７０％が好ましく、更に２０〜６０％が好ましい。この範囲とすることにより十分なシール性能を確保し易くなる傾向に有る。
前記「固形分含量」は、以下のようにして求めることができる。
まず、パンクシーリング剤１００ｇを３０分間、２００℃の状態で放置する。放置後の残留分の質量を測定し、当該残留分の質量をパンクシーリング剤の質量で除する（残留分の質量／放置前のパンクシーリング剤の質量）ことで求めることができる。

本発明のパンクシーリング剤は短繊維を含有することが好ましい。
短繊維は、パンクによりタイヤに発生した穴（欠陥部）に入り込んで目詰まりを生じさせて、この穴を迅速、かつ確実に塞ぐ役割を果たす。パンクシーリング剤中の短繊維の含有量が０．１質量％未満では、短繊維を添加したことによるシール性の向上効果が十分得られず、また、５質量％を超えると、短繊維の絡み合いが発生し、粘性が増加する傾向にあり、注入容易性が低下する懸念がある。増粘により速やかに欠陥部に入りこむ機能が低下し、シール性も低下してしまう。
短繊維の含有量は、０．３〜４質量％とすることが好ましく、０．５〜３質量％とすることがより好ましい。

既述のような役割を十分に発揮させるため、短繊維の比重（Ｓ）、長さ（Ｌ）、直径（Ｄ）、および長さと直径との比（Ｌ／Ｄ）は、それぞれ、下記の範囲とすることが好ましい。
（１）比重（Ｓ）：０．８≦Ｓ≦１．４（より好ましくは、０．９≦Ｓ≦１．３、さらに好ましくは、１．０≦Ｓ≦１．２）。
比重が０．８未満では、短繊維が上に浮いてしまって長期の分離安定性が低くなることがあり、１．４を超えると、短繊維が下に沈んでしまって長期の分離安定性が低くなることがある。

（２）長さ（Ｌ）：０．０５≦Ｌ≦１０ｍｍ（より好ましくは、０．０８≦Ｌ≦８ｍｍ、さらに好ましくは、０．１≦Ｌ≦６ｍｍ）。
長さが０．０５ｍｍ未満では、短繊維がパンクによる欠陥部に目詰まりを生じさせてシール性を向上させる効果を十分に発揮させることができない場合があり、１０ｍｍを超えると、短繊維の相対的な数が減少するためシール性が低下する場合がある。

（３）直径（Ｄ）：１≦Ｄ≦１００μｍ（より好ましくは、３≦Ｄ≦８０μｍ、さらに好ましくは、５≦Ｄ≦５０μｍ）。
直径（太さ）が１μｍ未満では、上記目詰まりを生じさせてシール性を向上させる短繊維の役割を十分に発揮することができない場合があり、１００μｍを超えると、短繊維の相対的な数が減少するためシール性が低下する場合がある。

（４）長さと直径との比（Ｌ／Ｄ）：５≦Ｌ／Ｄ≦２０００（より好ましくは、２０≦Ｌ／Ｄ≦１６００、さらに好ましくは、５０≦Ｌ／Ｄ≦１２００、特に好ましくは、１００≦Ｌ／Ｄ≦３００）。
Ｌ／Ｄが５未満では、上記目詰まりを生じさせてシール性を向上させる短繊維の役割を十分に発揮することができない場合があり、２０００を超えると、短繊維の絡み合いによるダマが発生し、シール性および注入容易性の低下を引き起こすことがある。
なお、短繊維は、一の材質からなるものを一定の形状で使用することができるが、既述の範囲で複数の材質からなるものを種々の形状で使用することもできる。

短繊維は、その材質に特に制限はないが、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、およびこれら２以上の複合体のいずれかからなることが好ましく、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、およびこれら２以上の複合体のいずれかからなることがより好ましい。かかる短繊維を使用することで、より良好な分離安定性が得られる。

短繊維は、その全量若しくはその一部（好ましくは全量）を、高級アルコール系誘導体および／またはベタイン系活性剤等の溶剤で処理しておくことが好ましい。かかる処理により、溶剤が活剤として作用し、短繊維の分散性を向上させることができる。
当該処理は、パンクシーリング剤に含有させる前でも後でもよい。処理方法としては、短繊維を上記溶剤に含浸したり、上記溶剤を吹き付けたりして行うことができる。高級アルコール誘導体としては、ポリグリコール系ポリエステル等が好適である。

溶剤の添加量（上記処理により短繊維に吸収される量）としては、短繊維質量の０．２〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１０質量％であることがより好ましく、１〜６％であることがさらに好ましい。添加量が少なすぎると、短繊維の十分な分散効果が得られずに当該処理が不十分となることがあり、多すぎても、それ以上の効果の向上が期待できない。

また、本発明のパンクシーリング剤の粘度は、実際の使用条件として想定される条件（６０℃〜−３０℃）において、３〜６０００ｍＰａ・ｓであること好ましく、５〜４５００ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、８〜３０００ｍＰａ・ｓであることがさらに好ましく、１０〜３０００ｍＰａ・ｓであることが特に好ましく、１５〜１５００ｍＰａ・ｓであることが最も好ましい。
３ｍＰａ・ｓ未満では、粘度が低すぎてバルブへの注入時に液漏れが発生することがある。６０００ｍＰａ・ｓを超えると、注入時の抵抗が強くなって注入容易性が低下する場合があり、また、タイヤ内面への広がりも十分でなく、高いシール性が得られない場合がある。なお、当該粘度は、Ｂ型粘度計等により測定することができる。

本発明のパンクシーリング剤では、希薄化のために、水を含有させることができる。さらにパンクシーリング剤に、通常の分散剤、乳化剤、発泡安定剤、又はアンモニア、苛性ソーダ等のｐＨ調整剤を添加してもよい。

以上のようなパンクシーリング剤によるパンクの修理方法としては、公知の方法を適用することができる。すなわち、まず、パンクシーリング剤が充填された容器をタイヤのバルブ口に差し込み、適量を注入する。その後、パンクシーリング剤がタイヤ内面に広がりパンク穴をシールできるようにタイヤを回転させればよい。

また、本発明のパンクシーリング剤は、種々の空気入りタイヤのパンク修理に適用することができる。例えば、自動車用タイヤ、二輪車用タイヤ、一輪車用タイヤ、車いす用タイヤ、農地作業や庭園作業に使用する車両用タイヤ等が挙げられる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

〔実施例１〜３〕
ＳＢＲゴムラテックス（粒径分布１５０ｎｍ〜５μｍ、７０質量％（対固形分含量））中に、下記表１に示す材料を混合してパンクシーリング剤を作製した。
尚、実施例３の短繊維としてのナイロン製短繊維の直径は１５μｍであり、長さ４ｍｍであった。

〔比較例３〕
ＳＢＲゴムラテックス（粒径１８０ｎｍ、５０質量％（対固形分含量））中に、下記表１に示す材料を混合してパンクシーリング剤を作製した。

〔比較例１及び２〕
ＮＲゴムラテックス（６５質量％（対固形分含量））中に、下記表１に示す材料を混合してパンクシーリング剤を作製した。

（固形分含量）
実施例１〜３および比較例１〜３で作製したパンクシーリング剤を１００ｇ採取し、これを２００℃で３０分間保持し、その保持後の質量から、固形分含量を算出した。それぞれの固形分含量を下記表１に示す。

作製したパンクシーリング剤について、下記に説明するようにして、（１）パンク穴シール性、（２）不凍性、（３）分離安定性の評価を行った。

（１）パンクシール性：
１つのタイヤのタイヤトレッド溝部に、φ１．５ｍｍの穴をドリルであけ、作製したパンクシーリング剤を注入し、車に装着した。その後、１．５〜２．０ｋｇｆ／ｃｍ²の空気圧を維持しながら、約５０ｋｍ／ｈで車を走行させ完全に空気漏れが止まるまでの時間を測定した。
測定した時間に関し、比較例３のパンクシーリング剤を使用した場合にシーリングが終了する時間を１０とし、実施例１〜３および比較例１〜３のパンクシーリング剤を使用した場合の時間（Ｘ）を、（比較例１の時間）／Ｘ ×１０で指数化を行って、これらの比較を行った。結果を下記表１に示す。

（２）不凍性：
作製したパンクシーリング剤を−３０℃で１０時間、冷凍庫内で保存した。目視でパンクシーリング剤の凍結の有無を評価し、凍結が生じない場合を「○」、ごく僅かに凍結が認められるが実用上問題ない場合を「△」、凍結を生じた場合を「×」、とした。結果を下記表１に示す。

（３）保存性（分離安定性）：
作製したパンクシーリング剤を９０℃で１ヶ月間放置した。パンクシーリング剤に凝集が発生するかどうかを目視により評価し、凝集が生じない場合を「○」、ごく僅かに凝集が認められるが実用上問題ない場合を「△」、完全に凝集を生じた場合を「×」、とした。結果を下記表１に示す。

表の結果より、比較例１、２のシール性は良好であるが、保存性は悪い。一方、実施例１〜３では不凍性、保存性を維持しながら、シール性は従来と同様に良好であることが分かる。

Claims (4)

1. ゴムラテックスと不凍液を含むパンクシーリング剤であって、該ゴムラテックスがＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＭＢＲ（アクリルゴム）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）及びそれらのカルボキシ変性体から選択される１つを含む合成ゴムラテックスからなる混合物であり、前記合成ゴムラテックスの粒径分布が１０ｎｍ〜１０μｍの範囲であって、前記ゴムラテックスの粒径分布がブロードであることを特徴とするパンクシーリング剤。
2. 前記ゴムラテックスに適合する樹脂系接着剤を有することを特徴とするに請求項１に記載のパンクシーリング剤。
3. 前記樹脂系接着剤がテルペン−フェノール樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のパンクシーリング剤。
4. 短繊維を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパンクシーリング剤。