JP2009508972A - 制振材配合物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制振材用エマルション、発泡剤及び無機顔料を含有する制振材配合物であって、上記制振材用エマルションは、アクリル共重合体(A)からなるコア部と、アクリル共重合体(B)からなるシェル部とを有する粒子を含んでなり、上記アクリル共重合体(A)及び(B)のうち少なくとも1種は、メタクリル酸を必須とする単量体成分を共重合してなるものである制振材配合物である。
【選択図】なし
Description
なお、本発明の制振材配合物は、特に水系塗布型制振材に好適に用いることができるものである。
以下に本発明を詳述する。
このような制振材配合物において、制振材用エマルションとしては、コア部とシェル部とを有する粒子(以下、「コア−シェル型粒子」ともいう。)を含むものであるが、このような粒子は、通常、媒体中に分散された形態で存在する。すなわち、上記制振材用エマルションは、媒体と、媒体中に分散されたコア−シェル型粒子とを有するものであることが適当である。なお、媒体としては、水性媒体であることが好ましく、例えば、水や、水と混じりあう溶媒と水との混合溶媒等が挙げられる。中でも、本発明の制振材配合物を用いた塗料を塗布する際の安全性や環境への影響を考慮すると、水が好適である。
なお、上記コア−シェル複合構造においては、コア部の表面がシェル部によって被覆された形態であることが好ましい。この場合、コア部の表面は、シェル部によって完全に被覆されていることが好適であるが、完全に被覆されていなくてもよく、例えば、網目状に被覆されている形態や、所々においてコア部が露出している形態であってもよい。
なお、平均粒径(平均粒子径)としては、例えば、エマルションを蒸留水で希釈し充分に攪拌混合した後、ガラスセルに約10ml採取し、これを動的光散乱光度計NICOMP380(Particle sizing systems,Inc.製)で測定することにより求めることができる。
このように、上記アクリル共重合体(A)のガラス転移温度(TgA)が、0℃以上であって、上記アクリル共重合体(B)のガラス転移温度(TgB)よりも高く、かつTgAとTgBとの差が15℃以上である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
なお、アクリル共重合体のSP値(δ)は、例えば、以下のSmallの式により求めることができる。
上記アクリル共重合体(A)及びアクリル共重合体(B)のうち少なくとも1種は、単量体成分として、メタクリル酸を必須とすることが適当である。これにより、メタクリル酸が乳化重合により共重合体内部で均一に重合され、分子鎖間の相互作用が向上することになる結果、共重合体中での凝集力が増加され、制振性が大幅に向上されることとなる。より好ましくは、上記アクリル共重合体(A)及びアクリル共重合体(B)のいずれもが、単量体成分としてメタクリル酸を必須とすることである。
なお、「(メタ)アクリル酸(塩)系単量体の含有割合」には、メタクリル酸の含有割合は含まれず、また、ここでの「質量%」は、制振材用エマルション中に含まれる全粒子の平均値である。
上記その他の単量体の含有割合としては、例えば、全単量体成分100質量%に対し、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下である。
なお、粘度は、B型回転粘度計を用いて、25℃、20rpmの条件下で測定することができる。
上記制振材用エマルションの製造方法は、アクリル共重合体(A)からなるコア部を構成する単量体成分を用いて乳化重合を行う工程を、アクリル共重合体(B)からなるシェル部を構成する単量体成分を用いて乳化重合を行う工程より早い段階で行うことが好ましい。
例えば、上記制振材用エマルションを製造する方法であって、該製造方法は、ガラス転移温度が異なる単量体成分を用いてなる乳化重合工程を多段行うものであり、第1段目の乳化重合工程が、アクリル共重合体(A)を構成する単量体成分を用いて重合を行う工程であり、最終段目の乳化重合工程が、アクリル共重合体(B)を構成する単量体成分を用いて重合を行う工程である制振材用エマルションの製造方法が好ましい。
ここで、上記「ガラス転移温度が異なる単量体成分」とは、当該単量体成分を用いてホモポリマー(単独重合体)を製造した場合に、当該ホモポリマーのガラス転移温度(絶対温度)が異なる単量体成分を意味する。
また上記製造方法において、界面活性剤としては、乳化重合に通常使用されるものを用いればよく、特に限定されないが、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、これらの反応性界面活性剤等の1種又は2種以上を使用することが好適である。
上記界面活性剤の使用量としては、用いる界面活性剤の種類や単量体成分の種類等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、アクリル共重合体を形成するのに用いられる単量体成分の総量100重量部に対して、0.3〜10重量部であることが好ましく、より好ましくは、0.5〜5重量部である。
上記保護コロイドの使用量としては、使用条件等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、アクリル共重合体を形成するのに用いられる単量体成分の総量100重量部に対して、5重量部以下であることが好ましく、より好ましくは3重量部以下である。
上記重合開始剤の使用量としては特に限定されず、重合開始剤の種類等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、アクリル共重合体を形成するのに用いられる単量体成分の総量100重量部に対して、0.1〜2重量部であることが好ましく、より好ましくは、0.2〜1重量部である。
上記還元剤の使用量としては特に限定されず、例えば、アクリル共重合体を形成するのに用いられる単量体成分の総量100重量部に対して、0.05〜1重量部であることが好ましい。
上記連鎖移動剤の使用量としては特に限定されず、例えば、アクリル共重合体を形成するのに用いられる単量体成分の総量100重量部に対して、2重量部以下であることが好ましく、より好ましくは1.0重量部以下である。
また単量体成分や重合開始剤等の添加方法としては特に限定されず、例えば、一括添加法、連続添加法、多段添加法等の方法を適用することができる。また、これらの添加方法を適宜組み合わせてもよい。
本発明の制振材配合物において、発泡剤の含有量としては特に限定されるものではないが、制振材配合物100重量部に対し、発泡剤0.2〜3.0重量部が好適である。
上記他成分としては、例えば、溶媒;可塑剤;安定剤;増粘剤;湿潤剤;防腐剤;発泡防止剤;有機系顔料;ガラスビーズ;ガラスバルーン;プラスチックビーズ;プラスチックバルーン;凍結防止剤;分散剤;消泡剤;老化防止剤;防黴剤;紫外線吸収剤;帯電防止剤等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、充填剤を含むことが好ましい。なお、上記他の成分は、例えば、バタフライミキサー、プラネタリーミキサー、スパイラルミキサー、ニーダー、ディゾルバー等等を用いて、上記制振材用エマルション等と混合され得る。
上記溶媒としては、例えば、エチレングリコール、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等が挙げられる。溶剤の配合量としては、例えば、制振材配合物中の制振材用エマルションの固形分濃度が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。
上記分散剤としては、例えば、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等の無機質分散剤及びポリカルボン酸系分散剤等の有機質分散剤が挙げられる。
上記凍結防止剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。
上記消泡剤としては、例えば、シリコン系消泡剤等が挙げられる。
上記多価金属化合物の形態は特に限定されず、例えば、粉体、水分散体や乳化分散体等であってよい。中でも、制振材配合物中への分散性が向上することから、水分散体又は乳化分散体の形態で使用することが好ましく、より好ましくは乳化分散体の形態で使用することである。また、多価金属化合物の使用量は、制振材配合物中の固形分100重量部に対して、好ましくは0.05〜5.0重量部であり、より好ましくは0.05〜3.5重量部である。
上記制振材配合物の塗布量は、用途や所望する性能等により適宜設定すればよいが、例えば、乾燥時(後)の塗膜の面重量が1.0〜7.0kg/m2となるようにすることが好ましく、より好ましくは、2.0〜6.0kg/m2である。なお、本発明の制振材用エマルションを使用することにより、乾燥時に膨張やクラックが生じにくく、しかも垂直面のタレも発生しにくい塗膜を得ることが可能となる。このように、乾燥後の塗膜の面重量が2.0〜6.0kg/m2となるように塗工し、乾燥する制振材配合物の塗工方法もまた、本発明の好ましい実施形態の一つである。また、上記制振材配合物の塗工方法によって得られた制振材もまた、本発明の好ましい実施形態の一つである。更に、上記制振材配合物を水系制振材として使用する制振材配合物の使用方法もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
下記の合成例等において、SP値、ガラス転移温度(Tg)及び粘度は、上述したようにして求めた。また、フィルム白濁性は、得られたエマルションを50.00mm(長さ)×100.00mm(幅)×2.00mm(高さ)の型枠に流し込み、室温で10分放置後、140℃で焼き付けをして得られた樹脂フィルムの透明度について、目視にて確認した。
合成例1
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管及び滴下ロートを取り付けた重合器に、脱イオン水(76部)を仕込んだ。その後、窒素ガス気流下で撹拌しながら、内温を70℃まで昇温させた。一方、滴下ロートに、メチルメタクリレート(22.8部)、スチレン(40.0部)、2−エチルヘキシルアクリレート(22.5部)、ブチルアクリレート(12.2部)、アクリル酸(2.0部)、メタクリル酸(0.5部)、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテルの硫酸エステル塩(第一工業製薬社製、「ハイテノールNF−08」)(15部)、及び、脱イオン水(10部)からなる単量体エマルション1を仕込んだ。
70℃に調整した重合器に、単量体エマルション1を滴下することで反応を開始させ、80℃まで温度を上げた後、内温を80℃に維持しながら単量体エマルション1を2時間かけて均一に滴下した。同時に、5%過硫酸カリウム水溶液(7部)、及び、2%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(17.5部)を2時間かけて均一に滴下した。これらの滴下により、コア部のエマルションを形成した。滴下終了後、75℃で1時間反応を続け、各単量体成分を完全に消費させた。
このようにして得られたコア部のエマルションについて、SP値を求め、コア部を構成する単量体組成からガラス転移温度(TgA)を求めた。これらの結果を表1に示す。
コア部のエマルションに、調製した単量体エマルション2を滴下することで反応を開始させ、内温を80℃に維持しながら単量体エマルション2を2時間かけて滴下した。同時に、5%過硫酸カリウム水溶液(7部)、及び、2%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(17.5部)を2時間かけて均一に滴下した。これらの滴下により、シェル部を形成し、コア−シェル型の粒子を得た。滴下終了後、75℃で1時間反応を続け、各モノマーを完全に消費させた。その後、反応溶液を25℃まで冷却して25%のアンモニア水を適量添加し、制振材用エマルションを得た。
得られた制振材用エマルションについて、固形分濃度、pH及び粘度を求め、目視にてフィルム白濁性を評価した。また、シェル部のSP値を求め、シェル部を構成する単量体組成からガラス転移温度(TgB)を求めた。これらの結果を表1に示す。
コア部及びシェル部の形成に用いられる単量体成分の組成を表1又は2に示す組成にした以外は合成例1と同様にして、制振材用エマルションを得た。
この制振材用エマルションについて、合成例1と同様に各種物性等を評価した。結果を表1に示す。
コア部の形成に用いられる単量体成分の組成を表1に示す組成にしたこと、及び、シェル部を形成しなかったこと以外は合成例1と同様にして、制振材用エマルションを得た。
この制振材用エマルションについて、合成例1と同様に各種物性等を評価した。結果を表1に示す。
MMA:メチルメタクリレート
St:スチレン
2EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
BA:ブチルアクリレート
EA:エチルアクリレート
AA:アクリル酸
TgA/TgB(℃):コア部(A)のガラス転移温度(℃)/シェル部(B)のガラス転移温度(℃)
WA/WBの比率:コア部(A)とシェル部(B)との質量比率(%/%)
ΔSP(B−A):シェル部(B)のSP値からコア部(A)のSP値を差し引いた値
なお、ΔSP(B−A)が小さいほど、相溶性が比較的良好であることを示し、逆にΔSP(B−A)が大きいほど、相溶性が比較的不良であることを示す。
実施例1〜5、比較例1〜3
上記合成例、合成比較例で得た、制振材用エマルションを使用して、表2に示す組成で塗料化し、実施例1〜5及び比較例1〜3の制振材配合物を得た。
得られた制振材配合物を、30×300×1.6mmの短冊状の鋼板上に、ヘラを使用して乾燥後の重量が1m2あたり4kgとなるよう塗布した後、加熱オーブンを使用して140℃で45分乾燥させ、制振測定用の試験体を作製した。
制振測定用の試験体を用いて、20℃、40℃、60℃の雰囲気における損失係数を測定した結果を表3に示した。損失係数は中点加振方式により機械インピーダンスの1〜1000Hzにおける各共振点の半値幅から算出し、内挿法により200Hzの損失係数を求めた。損失係数の値が高いほど、振動エネルギーの減衰効果が高い。
一方、シェル部を形成しない(均質型粒子構造)制振材用エマルションを使用した比較例3では、20℃と60℃の損失係数が低く、制振効果を発揮する温度領域が狭い。
また、メタクリル酸を含有しない制振材用エマルションを使用した比較例1、2では、各温度領域で損失係数が低く制振効果が低い。
実施例2で得た制振材配合物を、30×300×1.6mmの短冊状の鋼板上に、ヘラを使用して乾燥後の重量が1m2あたり1kgとなるよう塗布(乾燥後の面重量が1.0kg/m2となるように塗布)した後、加熱オーブンを使用して140℃で45分乾燥させ、制振測定用の試験体を作製した。
この試験体を用いて、実施例2と同様に、20℃、40℃、60℃の雰囲気における損失係数を測定した。結果を表4に示す。
実施例2で得た制振材配合物を使用し、乾燥後の面重量が表4に記載の値となるように塗布した他は、実施例6と同様にして20℃、40℃、60℃の雰囲気における損失係数を測定した。結果を表4に示す。
炭酸カルシウム及びマイカの量を表5に記載の値に変更した他は、実施例2と同様にして制振材配合物を得、20℃、40℃、60℃の雰囲気における損失係数を測定した。結果を表5に示す。
Claims (9)
- 制振材用エマルション、発泡剤及び無機顔料を含有する制振材配合物であって、
該制振材用エマルションは、アクリル共重合体(A)からなるコア部と、アクリル共重合体(B)からなるシェル部とを有する粒子を含んでなり、
該アクリル共重合体(A)及び(B)のうち少なくとも1種は、メタクリル酸を必須とする単量体成分を共重合してなるものである
ことを特徴とする制振材配合物。 - 前記制振材用エマルションは、ガラス転移温度が異なる単量体成分を用いてなる乳化重合工程を多段階に分別して行うことにより製造されるものである
ことを特徴とする請求項1記載の制振材配合物。 - 前記制振材用エマルションは、アクリル共重合体(A)からなるコア部を構成する単量体成分を用いて乳化重合を行う工程を、アクリル共重合体(B)からなるシェル部を構成する単量体成分を用いて乳化重合を行う工程より早い段階で行うことにより製造されるものである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の制振材配合物。 - 前記制振材配合物は、加熱乾燥時に発泡する発泡剤を含有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の制振材配合物。 - 前記制振材配合物は、制振材用エマルション100重量部に対し、無機顔料を50〜700重量部含有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の制振材配合物。 - 前記無機顔料は、鱗片状無機顔料を含む
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の制振材配合物。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の制振材配合物を水系制振材として使用する
ことを特徴とする制振材配合物の使用方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の制振材配合物の塗工方法であって、
該塗工方法は、乾燥後の面重量が1.0〜7.0kg/m2となるように塗工し、乾燥する
ことを特徴とする制振材配合物の塗工方法。 - 請求項8に記載の制振材配合物の塗工方法によって得られたものである
ことを特徴とする制振材。
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