JP5482402B2 - タイヤパンクシール材 - Google Patents
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すなわち、本発明は以下に掲げる(1)〜(5)である。
本発明のタイヤパンクシール材は、ゴムラテックスおよび/または樹脂エマルジョンと、シリカゾルとを含み、前記ゴムラテックスおよび前記樹脂エマルジョンの固形分の合計100質量部に対して前記シリカゾルを0.1〜10質量部含むタイヤパンクシール材である。
次に、本発明のタイヤパンクシール材の各成分について詳述する。
本発明のタイヤパンクシール材に用いることができるゴムラテックスは、ゴムのラテックスであれば特に限定されず、例えば、天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックスおよびこれらの混合物等を用いることができる。
上記天然ゴムラテックス(以下「NRラテックス」ともいう。)は、特に限定されず、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を用いることができる。
上記合成ゴムラテックスは、特に限定されないが、具体的には、例えば、クロロプレンゴム(CR)ラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ラテックス、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)ラテックス、イソプレンゴム(IR)ラテックス、ブタジエンゴム(BR)ラテックス等を使用することができる。
本発明のタイヤパンクシール材に用いることができる樹脂エマルジョンは、樹脂のエマルジョンであれば特に限定されず、例えば、天然樹脂エマルジョン、半合成樹脂エマルジョン、合成樹脂エマルジョンおよびこれらの混合物等を用いることができる。
上記天然樹脂エマルジョンとしては、具体的には、例えば、セラック系エマルジョン、ロジン系エマルジョン等を挙げることができる。
上記半合成樹脂エマルジョンとしては、例えば、天然樹脂を化学的に処理して得られる半合成樹脂のエマルジョンを挙げることができる。
本発明のタイヤパンクシール材に用いられる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、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョン、ウレタンエマルジョン、アクリルエマルジョン、ポリオレフィン系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、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。
以下、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンについて詳述する。
上記エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンは、特に限定されず、従来公知のエチレン−酢酸ビニル系エマルジョンを用いることができる。
上記ゴムラテックスおよび上記樹脂エマルジョンの両方を含有する場合において、上記ゴムラテックスが上記天然ゴムラテックスであり、かつ、上記樹脂エマルジョンが上記エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンであるとき、上記天然ゴムラテックスと上記エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンとの固形分配合比率(天然ゴムラテックスの固形分質量/エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンの固形分質量)は、70/30〜20/80であるのが好ましい。
また、上記固形分配合比率は、シール性能を低下させず、保管性能がさらに良好なものとなるという観点から、70/30〜30/70であるのがより好ましく、60/40〜40/60であるのがさらに好ましい。
本発明のタイヤパンクシール材に含有するシリカゾルは、特に限定されず、従来公知のものを使用することができる。
これは、その詳細なメカニズム明らかではないが、本発明者はパンク穴を塞ぐ凝集物にシリカゾル成分が付着すると補強効果が得られると考えている。もちろん、このメカニズムに限定されて解釈されるものではないことは言うまでもない。
この範囲であると、シール性能をさらに速く発現させることができ、しかも、保管性能にも優れるタイヤパンクシール材を提供することができるからである。
ここで、平均粒子径は、日機装株式会社製のナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX−150によって測定した値である。
この範囲であると、シール性能をさらに速く発現させることができ、しかも、保管性能にも優れるタイヤパンクシール材を提供することができる。
ここで、上記pHは、JIS Z 8802:1984のpH測定方法に準拠して測定した値である。
市販のシリカゾルとしては、具体的には、例えば、スノーテックスXL(日産化学社製;粒子径40〜60nm,pH9.0〜10.0)、スノーテックスYL(日産化学社製;粒子径50〜80nm,pH9.0〜10.0)、スノーテックスZL(日産化学社製;粒子径70〜100nm,pH9.0〜10.0)、スノーテックスN(日産化学社製;粒子径10〜20nm,pH9.0〜10.0)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。
本発明のタイヤパンクシール材は、上記成分の他に、凍結防止剤、粘着付与剤、ヒドラジド基含有モノマー、ゲル化剤、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、帯電防止剤等の各種添加剤等を含有してもよい。
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等を挙げることができる。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。
本発明のタイヤパンクシール材中の上記凍結防止剤の固形分の含有量は、上記ラテックスおよび樹脂エマルジョンの固形分の合計100質量部に対して100〜300質量部であるのが好ましく、100〜200質量部であるのがより好ましく、100〜150質量部であるのがさらに好ましい。
上記凍結防止剤の固形分の含有量が上記範囲であると、得られる本発明のタイヤパンクシール材の凍結を防止する性能に優れる。
ここで、凍結防止剤の固形分とは、凍結防止剤に含有される各成分から水および溶剤を除いたものの合計を意味する。
粘着付与剤は、特に限定されず、従来公知の粘着付与剤を用いることができる。
上記粘着付与剤としては、具体的には、例えば、ロジンエステル、重合ロジンエステル、変性ロジンなどのロジン系樹脂;テルペンフェノール、芳香族テルペンなどのテルペン系樹脂;テルペン系樹脂を水素添加した水添テルペン系樹脂;フェノール樹脂;キシレン樹脂等を挙げることができる。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。
これらの樹脂の中でも、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂および水添テルペン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む粘着付与剤であるのが、得られる本発明のタイヤパンクシール材のシール性能がより向上する理由から好ましい。
上記粘着付与剤は、上記ゴムラテックスおよび上記樹脂エマルジョンとの相溶性に優れるという理由から、上記樹脂のエマルジョンとして本発明のタイヤパンクシール材に配合することが好ましい。
本発明のタイヤパンクシール材中の上記粘着付与剤の固形分の含有量は、上記合成樹脂エマルジョンおよび上記ゴムラテックスの固形分の合計100質量部に対して10〜100質量部であるのが好ましく、10〜50質量部であるのがより好ましく、10〜30質量部であるのがさらに好ましい。
上記粘着付与剤の固形分の含有量が上記範囲であると、得られる本発明のタイヤパンクシール材のシール性能が更に向上する。
ここで、粘着付与剤の固形分とは、粘着付与剤に含有される各成分から水および溶剤を除いたものの合計を意味する。
ヒドラジド基含有モノマーは、特に限定されず、従来公知のヒドラジド基含有モノマーを用いることができる。
上記ヒドラジド基含有モノマーとしては、具体的には、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等を挙げることができる。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。
上記ゴムラテックス中のゴムおよび上記樹脂エマルジョン中の樹脂のいずれか一方あるいは両方が、ポリマー主鎖または側鎖にカルボニル基を有する場合、このようなヒドラジド基含有モノマーを含有することにより、本発明のタイヤパンクシール材のシール性能がより向上する。
これは、上記ヒドラジド基含有モノマーと、ゴムまたは樹脂との架橋反応により、シール時の孔を塞ぐ凝集物の強度が向上するためと考えられる。
また、この架橋反応は、水の揮発と同時に進行し、水の存在下では進行しないため、本発明のパンクシール材の良好な貯蔵安定性を維持することができる。
本発明のタイヤパンクシール材中の上記ヒドラジド基含有モノマーの含有量は、上記ゴムラテックスおよび上記樹脂エマルジョンの固形分の合計100質量部に対して1〜10質量部であるのが好ましく、1〜5質量部であるのがより好ましい。
ゲル化剤としては、具体的には、例えば、アルギン酸誘導体、セルロース誘導体等を挙げることができる。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。
このようなゲル化剤を含有することにより、本発明のタイヤパンクシール材のシール性能がより向上する。
これは、ゲル化剤が水、凍結防止剤を吸収し、粒子をわずかに不安定化させる働きがあり、シール時により凝集しやすくなるためと考えられる。
本発明においては、上記ゲル化剤の含有量が、上記ゴムラテックスおよび上記EVAエマルジョンの固形分の合計100質量部に対して1〜5質量部であるのが好ましく、1〜3質量部であるのがより好ましい。
充填剤としては、各種形状の有機または無機の充填剤が挙げられる。具体的には、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ;ケイソウ土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛;ろう石クレー、カオリンクレー、焼成クレー;カーボンブラック;これらの脂肪酸処理物、樹脂酸処理物、ウレタン化合物処理物、脂肪酸エステル処理物等を挙げることができる。
老化防止剤としては、具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系等の化合物等を挙げることができる。
酸化防止剤としては、具体的には、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)等を挙げることができる。
顔料としては、具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩等の無機顔料;アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、キノナフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、イソインドリン顔料、カーボンブラック等の有機顔料等を挙げることができる。
可塑剤としては、具体的には、例えば、ジイソノニルフタレート(DINP);アジピン酸ジオクチル、コハク酸イソデシル;ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル;リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル;アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、アジピン酸ブチレングリコールポリエステル等を挙げることができる。
揺変性付与剤としては、具体的には、例えば、エアロジル(日本エアロジル社製)、ディスパロン(楠本化成社製)等を挙げることができる。
難燃剤としては、具体的には、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイド−ポリエーテル、臭素化ポリエーテル等を挙げることができる。
界面活性化剤としては、ロジンのアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルフホン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ポリオキシモノおよびジスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸モノエステル塩、アルキルフェノキシボリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩などのアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテルなどの非イオン性界面活性剤;テトラアルキルアンモニウムクロライド、トリアルキルベンジルアンモニウムクロライド、アルキルアミン、モノオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンなどのカチオン性界面活性剤;等を挙げることができる。
本発明においては、上記ヒドラジド基含有モノマーを含有する場合、これらの界面活性化剤のうち、カルボニル基を有するものが好ましい。
帯電防止剤としては、具体的には、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物等を挙げることができる。
本発明のタイヤパンクシール材を製造する方法は、特に限定されない。
例えば、反応容器に、上記ゴムラテックス、上記樹脂エマルジョンおよび上記シリカゾルとともに、所望により、凍結防止剤、粘着付与剤その他含有してもよい成分を入れ、減圧下で混合ミキサー等のかくはん機を用いて十分に混練する方法を挙げることができる。
以下、本発明のタイヤパンクシール材を使用する方法について説明する。ただし、本発明のタイヤパンクシール材の使用方法は下記の方法に限定されない。
まず、本発明のタイヤパンクシール材をタイヤの空気充填部からタイヤ内に注入する。
本発明のタイヤパンクシール材をタイヤ内に注入する方法は、特に限定されず従来公知の方法を用いることができ、例えば、シリンジ、スプレー缶等を用いる方法を挙げることができる。
タイヤ内に注入されるタイヤパンクシール材の量は、特に限定されず、パンク穴の大きさ等に応じて適宜選択される。
次に、所定の空気圧まで空気を充填する。
その後、車を所定距離走行させる。
タイヤが回転接地する際に受ける圧縮力や剪断力によって合成樹脂粒子等の凝集体を形成し、パンク穴をシールすることができる。
下記第1表の各成分を、第1表に示す組成で、かくはん機を用いて混合し、第1表に示される各タイヤパンクシール材を得た。なお、第1表に示す数値は、固形分換算した質量部である。
得られた各タイヤパンクシール材について、下記に示す方法により、シール性能および貯蔵安定性の評価を行った。
(1)シール性能
タイヤのトレッドのショルダー溝部にパンク孔(直径4mm)を空けた。
次いで、パンク孔を空けたタイヤをドラム試験機に装着し、上記で得られたタイヤパンクシール材をタイヤのバルブ口から注入し、タイヤ内圧が150kPaになるように空気を充填した。
その後、荷重350kg、時速30kmの条件下で上記タイヤを1分間走行させて停止する間欠運転サイクルを、空気漏れが無くなるまで繰り返した。空気漏れの有無は、目視および石鹸水をパンク孔付近に吹き付けることで確認した。
試験結果は、間欠運転10サイクル以内でシールしたものを「◎」と、11〜15サイクルでシールしたものを「○」と、16〜20サイクルでシールしたものを「△」と、20サイクルでもシールしないものを「×」と、それぞれ評価をした。
試験結果(サイクル数)および評価は、第1表のシール性能の欄に示す。
得られたタイヤパンクシール材を容器に入れ、窒素置換した後密閉し、80℃で30日間放置した。
(2.1)粘度変化
その前後に、BL型粘度計(ローターNo.2、60rpm)を用いて、20℃雰囲気下でタイヤパンクシール材の粘度を測定した。
放置後の粘度が放置前の粘度から変化が無かったものを「◎」と、20%未満の上昇であったものを「○」と、20%以上の上昇であったものを「×」と、それぞれ評価した。
(2.2)凝集物発生量
その後、タイヤパンクシール材をろ過し、凝集物をろ別のうえ、定量した。凝集物が発生していなかったものを「◎」と、凝集物発生量が5質量%未満であったものを「○」と、凝集物発生量が5質量%以上であったものを「×」と、それぞれ評価した。
評価は、第1表の保管性能の欄に示す。
(1)総合評価
シール性能、保管性能(粘度変化)および保管性能(凝集物発生量)について、「◎」評価が3個のものを「A」と、「◎」評価が2個で「○」評価が1個のものを「B」と、「○」評価が3個のものを「C」と、その余のものを「D」と、それぞれ評価した。A、BおよびCが合格であり、Dが不合格である。
実施例1〜10のタイヤパンクシール材は、いずれも、15サイクル以内でシールし、シール性能に優れるとともに、保管性能も優れ、シール性能と保管性能とを両立させることができるものであることがわかる。
実施例1と比較例1とを対比すると、シリカゾルを含有することによってシール性能が「△」から「○」に向上し、シール性能がより速く発現されている。
実施例2と比較例2とを対比すると、シリカゾルを含有することによってシール性能が「×」から「○」に向上し、シール性能がより速く発現されている。
実施例3〜9と比較例3とを対比すると、シリカゾルを含有することによってシール性能が「△」から「◎」または「○」に向上し、シール性能がより速く発現されている。
実施例3および7と実施例8とを対比すると、シリカゾルの粒子径40〜60nmのもの(実施例3)および100〜300nmのもの(実施例7)のシール性(◎)能および保管性能(◎,◎)は、シリカゾルの粒子径10〜20nmのもの(実施例8)のシール性能(○)および保管性能(○,○)よりも優れていた。このことから、シリカゾルの粒子径は、40〜500nmであるのが好ましいことがわかる。
実施例3および7と実施例9とを対比すると、シリカゾルのpH9〜10のもの(実施例3,7)のシール性能(◎)および保管性能(◎,◎)は、シリカゾルのpH3〜5のもの(実施例9)のシール性能(○)および保管性能(○,○)よりも優れていた。このことから、シリカゾルのpHは、7よりも大であるのが好ましいことがわかる。
また、実施例3、5および7のタイヤパンクシール材は、10サイクル以内でシールし、しかも、保管性能(◎,◎)であったことから、天然ゴムラテックスおよびエチレン−酢酸ビニル系エマルジョンを併用し、その固形分の合計100質量部に対して、粒子径40〜500nmでpH>7のシリカゾルを0.5〜5.0質量部(固形分)含有するものが特に好ましいタイヤパンクシール材であることがわかる。
なお、ここで、例えば、保管性能(◎,◎)とは、粘度変化および凝集物発生量がともに「◎」評価であったことを意味し、保管性能(◎,○)とは、粘度変化が「◎」評価で、凝集物発生量が「○」評価であったことを意味する。
比較例1〜3はシリカゾルを含有しないタイヤパンクシール材の例である。保管性能は満足できるものであるが、シール性能は悪く、シール性能と保管性能とを両立させることができるものではない。
比較例4はシリカゾルを含有するが過剰に含有するタイヤパンクシール材の例である。シリカゾルを含有しない比較例3のタイヤパンクシール材と対比すると、シール性能が「△」から「○」に向上しているものの、保管性能がともに「◎」から「×」に低下している。よって、シール性能と保管性能とを両立させることができるものではない。
比較例1〜4の結果から、ゴムラテックスおよびEVAエマルジョンの固形分の合計100質量部に対してシリカゾル0.1〜10質量部を含有すると、シール性能と保管性能とを両立させることができることがわかる。
(シール成分)
・NR:天然ゴムラテックス(Hytex HA,フェルフェックス社製,野村貿易社;固形分60質量%)
・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;固形分約50質量%)
・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;固形分約50質量%)
(シリカゾル)
・シリカゾル1:シリカゾル(スノーテックス ZX,日産化学社製;粒子径=90〜300nm,pH9.0〜10.0)
・シリカゾル2:シリカゾル(スノーテックス XL,日産化学社製;粒子径=40〜60nm,pH9.0〜10.0)
・シリカゾル3:シリカゾル(スノーテックス N,日産化学社製;粒子径=10〜20nm,pH9.0〜10.0)
・シリカゾル4:シリカゾル(スノーテックス O−40,日産化学社製;粒子径=40〜60nm,pH3.0〜5.0)
(凍結防止剤)
・グリコール:プロピレングリコール(和光純薬社製;固形分100質量%)
Claims (5)
- ゴムラテックスおよび/または樹脂エマルジョンと、シリカゾルとを含み、前記ゴムラテックスおよび前記樹脂エマルジョンの固形分の合計100質量部に対して前記シリカゾルを0.1〜10質量部含むタイヤパンクシール材。
- 前記シリカゾルの平均粒子径が40〜500nmである、請求項1に記載のタイヤパンクシール材。
- 前記シリカゾルのpHが7よりも大である、請求項1または2に記載のタイヤパンクシール材。
- 前記ゴムラテックスが天然ゴムラテックスであり、前記樹脂エマルジョンがエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョンである、請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤパンクシール材。
- 前記ゴムラテックスが天然ゴムラテックスであり、前記樹脂エマルジョンがエチレン−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である、請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤパンクシール材。
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