JP2011140623A - 水系制振塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】水系制振塗料よりも水飛びが速く、乾燥性が著しく向上するとともに、焼付け乾燥において膨れ・割れ・剥がれ等の塗膜欠陥の発生を抑制することができる水系制振塗料組成物を提供する。
【解決手段】樹脂エマルジョンを主成分とした水系制振塗料組成物であって、乾燥時の前記樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させる融着遅延剤が配合されていることを特徴とする水系制振塗料組成物。前記融着遅延剤は、ＨＬＢ値（グリフィン法による）が１２以上であるノニオン系界面活性剤であり、組成物中に０．０１重量％〜８重量％の範囲内で含有されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂エマルジョンを主成分とし、車両のフロア等に用いられ、塗布後の乾燥（水分の蒸発）が速く、膨れ・割れ・剥がれ等の不具合を生じることがない水性エマルジョン系の制振塗料組成物に関するものである。

ここで、「エマルジョン（emulsion，エマルションともいう。）」とは、乳濁液ともいい、液体中に液体粒子がコロイド粒子あるいはそれより粗大な粒子として乳状をなすもの（分散系）、が本来の意味であるが（長倉三郎他編「岩波理化学辞典（第５版）」１５２頁，１９９８年２月２０日株式会社岩波書店発行）、本明細書及び特許請求の範囲においては、より広い意味で一般的に用いられている「液体中に固体または液体の粒子が分散しているもの」として、「エマルジョン」という用語を用いるものとする。

従来、自動車等の車両のフロア等には振動を防止するために、アスファルトを主成分としたシート状の制振材が設置されていた。しかし、かかるシート状の制振材は車両等に用いる場合には、車種ごとに設置する部分の形状に合わせて切断しなければならず、更にシート状制振材の設置は作業者が行わなければならないため、自動化の障害になり工程時間の短縮を阻害していた。

そこで、特許文献１に示されるように、ロボットによる自動化の可能な塗装式の制振組成物（水系制振材用エマルジョン）が開発されている。特許文献１においては、エマルジョン系塗布型制振材として、アクリル系のコアシェル型エマルジョンを使用した塗布型制振材の発明について開示している。これによって、例えば長期休暇などで製造ラインが停止して、エマルジョン塗料の塗装後、加熱乾燥前に長時間滞留した場合などでも、加熱乾燥を行った際に塗膜表面に膨れを生じたり、クラックが発生したりするのを防止することができるとしている。

また、特許文献２においては、水性エマルジョンベースに熱硬化性樹脂と加熱発泡剤とを含ませることによって、焼付けの際に被膜表面に熱硬化性樹脂による硬い表面被膜が形成され、膨れが生じにくくなるとともに、加熱発泡剤を含ませることにより、焼付けの際に加熱発泡剤が破裂して被膜に亀裂を生じさせ、その亀裂から水分を逃がすことができ、水分コントロールが可能となることによって、塗膜表面に膨れを生じにくくできるとしている。これらの発明に係る水系制振塗料組成物は、水系塗料であるため、施工時に従来のシート状制振材におけるアスファルト臭や有機溶剤系塗料における有機溶剤臭を発生しないという長所も兼ね備えている。

特開２０００−０８６９３９号公報 特開２００４−１１５７４０号公報

しかしながら、これらの水系制振塗料の焼付け・乾燥においては、一般的な有機溶剤よりも乾燥しにくい水を乾燥しなければならないため、速乾性に劣るという問題があり、近年の温室効果ガス抑制・省エネルギー化の切実な要請から、自動車メーカーの塗装ラインにおける加熱乾燥炉の焼付けにおいて、焼付け時間の短縮や低温度化に対応できる乾燥性の良い水系制振塗料が望まれるようになっている。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであって、従来の水系制振塗料よりも水飛びが速く、乾燥性が著しく向上するとともに、焼付け乾燥において膨れ・割れ・剥がれ等の塗膜欠陥の発生を抑制することができる水系制振塗料組成物を提供することを目的とするものである。

請求項１の発明に係る水系制振塗料組成物は、樹脂エマルジョンを主成分とした水系制振塗料組成物であって、乾燥時の前記樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させる融着遅延剤が配合されているものである。

請求項２の発明に係る水系制振塗料組成物は、請求項１の構成において、前記融着遅延剤は、ＨＬＢ値（グリフィン法による）が１２以上であるノニオン系界面活性剤であり、前記樹脂エマルジョンに吸着することで前記樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させるものである。

ここで、「ノニオン系界面活性剤」としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグリコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル、等を用いることができる。

請求項３の発明に係る水系制振塗料組成物は、請求項２の構成において、前記ノニオン系界面活性剤が前記水系制振塗料組成物中に０．０１重量％〜８重量％の範囲内で含有されているものである。

請求項４の発明に係る水系制振塗料組成物は、請求項２または請求項３の構成において、前記ノニオン系界面活性剤がポリオキシエチレン（ＰＯＥ）基を有しているものである。

請求項１の発明に係る水系制振塗料組成物は、樹脂エマルジョンを主成分とした水系制振塗料組成物であって、乾燥時の樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させる融着遅延剤が配合されている。

すなわち、融着遅延剤が焼付け乾燥時の樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせることによって、塗膜内部の水の揮発が阻害されないため、乾燥性を向上させることができるのである。

このようにして、従来の水系制振塗料よりも水飛びが速く、乾燥性が著しく向上するとともに、焼付け乾燥において膨れ・割れ・剥がれ等の塗膜欠陥の発生を抑制することができる水系制振塗料組成物となる。

請求項２の発明に係る水系制振塗料組成物においては、融着遅延剤が、ＨＬＢ値（グリフィン法による）が１２以上であるノニオン系界面活性剤であり、樹脂エマルジョンに吸着することで樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させる。ノニオン系界面活性剤を使用することで、組成物中に含まれるイオンや電解質等による電気的影響を最小限に抑えることが期待できるため、界面活性剤が有効に樹脂エマルジョンに作用する。ここで、ノニオン系界面活性剤のＨＬＢ値が１２未満であると、ノニオン系界面活性剤が樹脂エマルジョンの周囲に付かずに樹脂エマルジョンの内部に侵入してしまうため、樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせることができず、乾燥性を向上させることができない。

請求項３の発明に係る水系制振塗料組成物においては、ノニオン系界面活性剤が水系制振塗料組成物中に０．０１重量％〜８重量％の範囲内で含有されている。ここで、ノニオン系界面活性剤の含有量が０．０１重量％未満である場合も、量が少なすぎて乾燥性を向上させることができない。これに対して、ノニオン系界面活性剤の含有量が８重量％よりも多くなると、塗膜の強度が低下して耐衝撃性が不足してしまう。

請求項４の発明に係る水系制振塗料組成物においては、ノニオン系界面活性剤がポリオキシエチレン（ＰＯＥ）基を有することから、請求項２または請求項３に係る発明の効果に加えて、より確実に樹脂エマルジョンの周囲をポリオキシエチレン基が覆って、立体障害により焼付け乾燥時の樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせて、乾燥性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る水系制振塗料組成物においては、融着遅延剤として界面活性剤を使用する。水中に分散している樹脂エマルジョンに親油基と親水基を持つ界面活性剤を作用させると、親油基が樹脂エマルジョンに吸着し親水基が樹脂エマルジョンの外側に向かって配されて、樹脂エマルジョンは界面活性剤の親水基で覆われることになる。ここで、界面活性剤としてはノニオン系界面活性剤の使用が好ましい。ノニオン系界面活性剤を使用することで、組成物中に含まれるイオンや電解質等による電気的影響を最小限に抑えることが期待できるため、界面活性剤が有効に樹脂エマルジョンに作用する。

この際に、グリフィン法によるＨＬＢ値を１２以上とすることで、樹脂エマルジョンを界面活性剤で効率良く包含することができる。また、親水基にポリオキシエチレン（ＰＯＥ）基を使用することが好ましい。親水基にポリオキシエチレン（ＰＯＥ）基を使用することによって、樹脂エマルジョンの周りを簡便に効率良く覆うことができる。

このような界面活性剤によって覆われた樹脂エマルジョンの融着遅延と乾燥性については、以下のように推察される。樹脂エマルジョン同士が接近することで、樹脂エマルジョン同士が融着し、樹脂の膜が形成される。ここで、上述したように、樹脂エマルジョンに界面活性剤を作用させると、樹脂エマルジョンは界面活性剤で被覆され、その周りには水分子が水素結合によって取り囲んでいる。この状態で組成物の外部から加熱すると（乾燥させると）、分散媒である水が蒸発し樹脂エマルジョン同士は接近する。

しかし、樹脂エマルジョンの周りに界面活性剤に結合した水分子が存在すると、この結合した水分子が樹脂エマルジョン同士の更なる接近を阻害するため、融着は起こりにくくなる。その後更に加熱すると、界面活性剤に結合した水分子は加熱によるエネルギーを受けて結合が切れて組成物の外へ排出される。そのため、樹脂エマルジョン間の距離が接近し、融着が起こる。したがって、融着遅延剤として界面活性剤を作用させた樹脂エマルジョンは、乾燥時に作用させていない樹脂エマルジョンより多くのエネルギーが必要となるため、造膜に費やされる時間が長くなり、組成物中に内包している水分はより多く組成物の外へ排出され、乾燥性が向上する。

また、本実施の形態では、融着遅延剤として界面活性剤を使用しているが、アルコールのように水に添加することで水の蒸気圧を低下させ、加熱により揮散する溶剤等を融着遅延剤として使用することもできる。

以下、本発明の実施の形態に係る水系制振塗料組成物について説明する。まず、本実施の形態に係る水系制振塗料組成物の配合について説明する。本実施の形態に係る水系制振塗料組成物においては、樹脂エマルジョンとして、アクリル樹脂エマルジョン（重量平均分子量Ｍｗ＝８万）を用いた。また、無機フィラーとしては炭酸カルシウムを使用し、より具体的には重質炭酸カルシウム（竹原化学工業（株）製）を用いた。更に、ノニオン系界面活性剤としては、花王（株）製の商品名「エマルゲン」（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ラウリルエーテル）を使用した。

下記の実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３の各配合を通して使用した材料は、アクリル樹脂エマルジョン、無機フィラー、ノニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤以外の添加剤（分散剤、消泡剤等）、イオン交換水である。そして、アクリル樹脂エマルジョン、無機フィラー、ノニオン系界面活性剤以外の添加剤の配合量を一定として、ノニオン系界面活性剤を所望の含有量（重量％）になるようにノニオン系界面活性剤とイオン交換水の添加量を決めている。

更に詳しく言えば、ノニオン系界面活性剤の含有量の増加に伴ってイオン交換水の添加量を減し、ノニオン系界面活性剤の含有量を１０重量％まで増加させたとき、イオン交換水の添加がなくなるように配合されている。ここで、実施例１乃至実施例５では、ノニオン系界面活性剤の含有量を０．０１重量％〜８重量％の範囲内とし、比較例としては、ノニオン系界面活性剤の含有量が０．０１重量％未満であるか、８重量％よりも多いか、ＨＬＢ値が１２未満であるか、のいずれかとした。本実施の形態に係る水系制振塗料組成物におけるノニオン系界面活性剤の配合を、比較例とともに、表１の左欄に示す。

表１に示されるように、実施例１においては、ノニオン系界面活性剤としてＨＬＢ値が１８のポリオキシエチレンアルキルエーテルを０．０２重量％用いており、実施例２においては１．０重量％用いており、実施例３においては７．０重量％用いている。また、実施例４においては、ＨＬＢ値が１２のポリオキシエチレンアルキルエーテルを１．０重量％用いており、実施例５においては、ＨＬＢ値が１２のポリオキシエチレンラウリルエーテルを１．０重量％用いている。したがって、本実施の形態の実施例１乃至実施例５の各配合においては、いずれも請求項１乃至請求項４に係る発明の要件を満たしている。

これに対して、表１に示されるように、比較例１においては、ノニオン系界面活性剤としてＨＬＢ値が１８のポリオキシエチレンアルキルエーテルを０．００５重量％しか用いておらず、比較例２においては１０．０重量％も用いている。また、比較例３においては、ノニオン系界面活性剤としてＨＬＢ値が１０のポリオキシエチレンアルキルエーテルを用いている。したがって、比較例１乃至比較例３の各配合においては、いずれも請求項２または請求項３に係る発明の要件を満たしていない。

すなわち、実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３の各配合において異なるのは、表１に示されるノニオン系界面活性剤の含有量または種類のみである。これらの配合にしたがって、それぞれの成分を混合し、高速攪拌器を用いて脱泡攪拌して、各配合の水系制振塗料組成物を作製した。

これらの各配合に係る水系制振塗料組成物について、特性評価を実施した。評価項目としては、塗料としての速乾性及び塗膜の耐衝撃性について、評価を行った。速乾性の評価方法としては、まず１５０ｍｍ×７５ｍｍ×０．８ｍｍの大きさの電着鋼板の重量（Ｗ０）を測定した後、１００ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚さに水系制振塗料組成物を塗布して、直ちに１２０℃に調整した乾燥機に３０分間投入して焼付け乾燥を行い、乾燥後の重量をＷ１とする。

そして、更に１２０℃に調整した乾燥機に３０分間投入して焼付け乾燥を行い、乾燥後の重量をＷ２とする。１回乾燥後の塗膜重量＝Ｗ１−Ｗ０と２回乾燥後の塗膜重量＝Ｗ２−Ｗ０との比（Ｗ２−Ｗ０）／（Ｗ１−Ｗ０）×１００が９８％以上であるものを合格（○）と評価し、９８％未満であるものを不合格（×）と評価した。

また、耐衝撃性の評価方法としては、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍの大きさの電着鋼板に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ厚さに水系制振塗料組成物を塗布して、１３０℃に調整した乾燥機に６０分間投入して焼付け乾燥を行い、得られた試験片を、スペーサーを挟んで塗膜面を下向きにして設置し、試験片の中央部に高さ１ｍから５００ｇの鉄球を落下させて、塗膜の剥がれの有無を観察することによって、塗膜の耐衝撃性（密着性）を試験した。塗膜に剥がれが生じなかったものを合格（○）と評価し、塗膜に剥がれが生じたものを不合格（×）と評価した。

これらの速乾性及び耐衝撃性についての評価結果を、表１の右欄に示す。表１に示されるように、本実施の形態の実施例１乃至実施例５に係る水系制振塗料組成物においては、速乾性及び耐衝撃性のいずれの評価項目についても合格（○）の評価であった。これに対して、比較例１の場合にはノニオン系界面活性剤の含有量が少なすぎて、アクリル樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせる効果が不足し、速乾性が不合格（×）の評価となった。

また、比較例２の場合にはノニオン系界面活性剤の含有量が多すぎて、速乾性は合格したが、塗膜の耐衝撃性（密着性）が不合格（×）の評価となった。更に、比較例３の場合にはノニオン系界面活性剤のＨＬＢ値が１０と小さいため、アクリル樹脂エマルジョンの内部に侵入してしまい、アクリル樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせることができず、速乾性が不合格（×）の評価となった。

一方、本実施の形態の実施例１乃至実施例５に係る水系制振塗料組成物においては、ノニオン系界面活性剤のＨＬＢ値も含有量も適正な範囲であるため、アクリル樹脂エマルジョン同士の融着を遅らせる効果が発揮されて速乾性の塗料となり、また塗膜の密着性にも優れたものとなった。

そして、かかる条件を満たす水系制振塗料組成物であって、アクリル樹脂エマルジョンと、一種または二種以上の無機フィラーとを主成分とするものは、塗膜が適度な剛性を有するとともに、必要な箇所には厚く塗布することができるため、２０℃〜６０℃の温度範囲で優れた制振性を発揮することができる。

このようにして、本実施の形態に係る水系制振塗料組成物においては、従来の水系制振塗料よりも水飛びが速く、乾燥性が著しく向上するとともに、焼付け乾燥において膨れ・割れ・剥がれ等の塗膜欠陥を生ずることなく、２０℃〜６０℃の温度範囲で優れた制振性を発揮する水系制振塗料組成物となる。

本実施の形態においては、樹脂エマルジョンとして、重量平均分子量Ｍｗ＝８万のアクリル樹脂エマルジョンを用いた例について説明したが、これら以外にも、重量平均分子量Ｍｗ＝４万〜１１万の範囲内であれば、アクリル樹脂エマルジョン、メタクリル樹脂エマルジョン、アクリル酸エステル樹脂（メタクリル酸エステル樹脂を含む）エマルジョン、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）エマルジョン、酢酸ビニルエマルジョンのうち一種または二種以上を用いることができる。

また、本実施の形態においては、ノニオン系界面活性剤として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ラウリルエーテルを含む）を用いた場合について説明したが、他にも脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグリコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル、等のノニオン系界面活性剤を用いることができる。

更に、本実施の形態においては、無機質充填剤として炭酸カルシウムを用いているが、他にも、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、クレイ、タルク（滑石）、マイカ（雲母）、珪藻土、アルミナ、石膏、セメント、転炉スラグ粉末、シラス粉末、ガラス粉末、ガラスフレーク、グラファイト、ヒル石、カオリナイト、ゼオライト、等を単独で、または混合物として用いることができる。また、ゴム粒子や有機繊維等の有機フィラーをも使用することができる。

水系制振塗料組成物のその他の組成、成分、配合量、材質、大きさ、製造方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。

Claims (4)

1. 樹脂エマルジョンを主成分とした水系制振塗料組成物であって、
   乾燥時の前記樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させる融着遅延剤が配合されていることを特徴とする水系制振塗料組成物。
2. 前記融着遅延剤は、ＨＬＢ値（グリフィン法による）が１２以上であるノニオン系界面活性剤であり、前記樹脂エマルジョンに吸着することで前記樹脂エマルジョン同士の融着を遅延させることを特徴とする請求項１に記載の水系制振塗料組成物。
3. 前記ノニオン系界面活性剤が前記水系制振塗料組成物中に０．０１重量％〜８重量％の範囲内で含有されていることを特徴とする請求項２に記載の水系制振塗料組成物。
4. 前記ノニオン系界面活性剤がポリオキシエチレン（ＰＯＥ）基を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の水系制振塗料組成物。