JP2013159654A - 制振用塗料組成物およびそれを用いた制振材料 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化が可能でかつ優れた制振性を有する制振材料の製造に用いられる制振用塗料組成物および該制振材料を提供する。
【解決手段】ポリマー主剤１００重量部に対し、少なくとも１種の飽和脂肪酸金属塩を１〜５０重量部を含んでなる制振用塗料組成物。また、樹脂製多孔性基体に、前記の制振用塗料組成物を含浸させてなる制振材料。
【選択図】なし

Description

本発明は、産業機器、鉄道車両、自動車、内装材、金属屋根、建材、家電機器、モーター、金属製品等の振動により騒音を発生させる製品に使用され、機械的振動や騒音を減衰させる制振用塗料組成物およびそれを用いた制振材料に関する。

従来、車両等の制振には、アスファルトシート等の粘弾性体を用いた制振シートが使用されている。しかしながら、従来の制振シートは所定の制振性能を得るためには、厚肉にする必要があり、軽量化が困難であった。

これに対し、軽量化のために、ポリマー主剤に無機フィラーを配合して成形した制振シート（特許文献１）や、ポリマー主剤と無機フィラーを含む水性制振塗料組成物を用いたシート状またはフィルム状の制振材料（特許文献２）も提案されている。

特開平５−２５３５９号公報 特開２０１０−３７４０９号公報

無機フィラーは、振動エネルギーを摩擦熱により減衰させるという効果を有するが、その効果を発現させるためには高配合量が必要であり、そのため制振材料の重量が増加するという問題、および無機フィラーの配合量を増加させるとポリマー主剤の損失係数が低下するという問題があった。そのため、優れた制振性を保持しながらより軽量化の可能な技術が必要とされている。

そこで，本発明は、軽量化が可能でかつ優れた制振性を有する制振材料を提供することができる制振用塗料組成物および該制振材料を提供することを目的とした。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、飽和脂肪酸金属塩を含む塗料組成物を多孔性基体に含浸させたところ、その多孔性基体が優れた制振性を有することを見出して本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の制振用塗料組成物は、ポリマー主剤１００重量部に対し、少なくとも１種の飽和脂肪酸金属塩を１〜５０重量部を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の制振材料は、樹脂製多孔性基体に本発明の制振用塗料組成物を含浸させてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、無機フィラーの含有量を低減しても優れた制振性を維持することが可能であり、かつ軽量化の可能な制振材料を提供することができる。

以下，本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明の制振用塗料組成物は、ポリマー主剤１００重量部に対し、少なくとも１種の飽和脂肪酸金属塩を１〜５０重量部を含むことを特徴とするものである。

本発明の制振用塗料組成物に用いるポリマー主剤には、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、エチレン―酢酸ビニル共重合体、（メタ）アクリル共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリイソプレン、アクリロニトリル―ブタジエンゴム、スチレン―ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド等を挙げることができ、これらのポリマーから選ばれる１種類若しくは２種類以上の混合物として用いることができる。好ましくは１種類若しくは２種類以上の（メタ）アクリル共重合体、より好ましくは１種類若しくは２種類以上のスチレン−（メタ）アクリル共重合体である。スチレン−（メタ）アクリル共重合体のアクリルモノマーとしては、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートを挙げることができるが、好ましくはブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートである。

また、本発明の制振用塗料組成物に用いる飽和脂肪酸金属塩の飽和脂肪酸としては、炭素数６〜２２の脂肪酸の塩を挙げることができ、直鎖状または分岐状であってもよく、水酸基、カルボニル基またはフェニル基で置換されていてもよい。具体例を挙げると、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸を用いることができる。好ましくは、ラウリン酸、ステアリン酸、より好ましくはステアリン酸である。これらの脂肪酸を１種類または２種類以上混合して用いる。

また、金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、バリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩、亜鉛塩等の第１２族金属塩、アルミニウム塩等の第１３族金属塩、ニッケル塩、鉄塩、マンガン塩、コバルト塩、チタン塩、ジルコニウム塩等の遷移金属塩、スズ塩、鉛塩等の第１４族塩、およびランタン塩、セリウム塩等のランタノイド金属塩を挙げることができる。好ましくは、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、第１３族金属塩、より好ましくはアルカリ土類金属塩である。

好ましい飽和脂肪酸金属塩は、ステアリン酸の金属塩であり、具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸カルシウム、１２−ヒドロキシステアリン酸亜鉛、１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、１２−ヒドロキシステアリン酸バリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸アルミニウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム等を挙げることができる。好ましくは、ステアリン酸のアルカリ金属塩、より好ましくはステアリン酸カルシウムである。なお、これらのステアリン酸の金属塩を２種類以上混合して用いてもよい。

本発明において、飽和脂肪酸金属塩は、ポリマー主剤と混合されて、分散相を形成し、振動、衝撃等のエネルギーを減衰する働き（以下、エネルギー減衰性という）を有するものと考えられる。飽和脂肪酸金属塩の量は、ポリマー主剤１００質量部に対して、好ましくは１〜５０質量部、より好ましくは２〜２０質量部である。飽和脂肪酸金属の量が１質量部より少ない場合、十分なエネルギー減衰性が得られず、また５０質量部より多い場合、範囲を超える分だけの十分なエネルギー減衰性が得られないからである。

本発明の制振用塗料組成物には、上述の成分の他に、難燃剤、分散剤、湿潤剤、凍結防止剤、腐食防止剤、酸化防止剤、消泡剤、増粘剤、着色剤、有機発泡剤、及びマイカ、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ガラス繊維、珪藻土等の無機フィラー等を必要に応じて適宜加えることができる。

本発明の制振用塗料組成物は、上記の構成成分を所定割合で配合し、必要により水や溶剤を添加して、攪拌機等で混合することで容易に得ることができる。なお、ポリマー主剤には、水性樹脂エマルションを用いることが好ましい。飽和脂肪酸金属塩と容易に混合することができるからである。水性樹脂エマルションは、乳化重合等の公知の重合方法を用いて調製することができる。

本発明の制振用塗料組成物を加熱発泡乾燥型制振材料の形態とする場合、制振用塗料組成物は、炭化水素を熱可塑性高分子で包み込んだ熱膨張性マイクロカプセル等の発泡剤をさらに含んでもよい。加熱発泡乾燥型制振材料は、制振塗料組成物に熱膨張性マイクロカプセルを添加し、撹拌機等で混合することで容易に得ることができる。

次に、本発明の制振材料は、樹脂製多孔性基体の少なくとも一部に、本発明の制振用塗料組成物を含浸させてなることを特徴とするものである。

本発明の制振材料に用いる樹脂製多孔性基体には、不織布または発泡プラスチックを挙げることができる。不織布には、アラミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリオレフィン繊維、ＰＥＴ繊維、ガラス繊維、レーヨン繊維等から選ばれる１種類若しくは２種類以上の混合物から構成されるものを用いることができる。好ましくは、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維、ＰＥＴ繊維、レーヨン繊維、より好ましくはＰＥＴ繊維、レーヨン繊維である。

また、発泡プラスチックは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を原材料として、ビーズ発泡法、押出発泡法、常圧発泡法および加圧発泡法等を用いて製造することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等を挙げることができ、熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。

多孔性基体の密度としては特に限定されないが、好ましくは１０〜１０００ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは５０〜８００ｇ／ｍ^２である。多孔性基体の密度が１０ｇ／ｍ^２より小さいと、空隙が多すぎ、十分なエネルギー減衰性を得ることができない。また、１０００ｇ／ｍ^２より大きいと、密度が高く過ぎて、本発明の制振用塗料組成物を十分に含浸させることができなくなり、十分なエネルギー減衰性を得ることができないからである。なお、多孔性基体の密度は、不織布でも発泡プラスチックでも同様の値を用いることができる。

また、多孔性基体の厚さは、特に限定されないが、１〜４０ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍである。厚さが３ｍｍより小さい場合、および厚さが４０ｍｍより大きい場合、多孔性基体に本発明の制振用塗料組成物を均一に含浸させることが困難となり、十分なエネルギー減衰性を得ることができない。また、均一に含浸させるためには、複数回の塗布作業または含浸作業が必要となり作業性が低下する。

本発明の制振材料を製造するには、多孔性基体に本発明の制振用塗料組成物を含浸させた後、多孔性基体をマングル等のローラーで圧縮して製造することができる。含浸させるためには、吹付け法や浸漬法を用いることができる。また、上記の加熱発泡乾燥型制振材料を含む制振用塗料組成物の場合、多孔性基体に制振用塗料組成物を含浸後、加熱して発泡体を発泡させる。制振材料のより一層の低密度化や、制振材料加工時の形状復元性の向上や乾燥促進が期待できる。

本発明の制振材料は、樹脂製多孔性基体に本発明の制振用塗料組成物を含浸させたものであり、含浸量は、１０〜４５００ｇ／ｍ^３、好ましくは５０〜４０００ｇ／ｍ^３、より好ましくは１００〜３０００ｇ／ｍ^３である。含浸量が１０ｇ／ｍ^３より小さいと十分なエネルギー減衰性が得られない。また、含浸量が４５００ｇ／ｍ^３より大きいと、含浸量に比し十分なエネルギー減衰性が得られないからである。ここで、含浸量とは、含浸前の樹脂製多孔性基体の単位体積（ｍ^３）当たりの含浸後の重量増加量である。なお、含浸後の重量増加量は、含浸後の多孔性基体を乾燥した後の重量から含浸前の多孔性基体の重量を差し引いて算出する。

また、本発明の制振材料を使用部位に貼り付ける必要がある場合は、用途、目的に応じて、所定形状に成形した後、接着剤や粘着シート等を用いて使用部位に貼り付けることができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１
＜制振用塗料組成物の作製＞
スチレン―アクリル共重合樹脂エマルジョン（ＴＴ−５０４、高圧ガス工業株式会社製）を１００質量部、ステアリン酸カルシウムを５質量部配合し、さらに粘着付与剤、分散剤、凍結防止剤、防腐剤、消泡剤、着色剤、増粘剤を所定量添加し混合することで制振用塗料組成物を得た。

＜制振材料の作製＞
得られた制振用塗料組成物をＰＥＴ不織布（密度：３００ｇ／ｍ^２、厚さ：１０ｍｍ、市販品）に含浸させた後、乾燥し制振材料を得た。乾燥後の重量から算出した制振用塗料組成の含浸量は、２８３０ｇ／ｍ^３であった。

＜損失係数評価用試験片の作製＞
作製した制浸材料を幅１５ｍｍ、長さ２００ｍｍにカットし、幅１５ｍｍ、長さ２３０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの鋼板に接着することで、試験片を作製した。

＜損失係数の測定＞
作製した試験片を、損失係数測定器を用いて、片持ち梁法にて、２０℃〜４０℃における損失係数を測定した。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。

実施例２
本実施例では、制振材料の多孔性基体として、ＰＥＴ不織布（密度：６００ｇ／ｍ^２、厚さ２０ｍｍ、市販品）を使用した以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。なお、含浸量は、２８６０ｇ／ｍ^３であった。

実施例３
本実施例では、制振材料の多孔性基体として、ウレタンチップ（密度：８０ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍ、市販品）を使用した以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。なお、含浸量は、２９００ｇ／ｍ^３であった。

実施例４
本実施例は、ステアリン酸カルシウムをスチレン―アクリル共重合樹脂エマルジョン１００質量部に対して１５質量部を配合した以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。なお、含浸量は、２８２０ｇ／ｍ^３であった。

比較例１
本比較例は、ステアリン酸カルシウムを配合しなかった以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。なお、含浸量は、２８６０ｇ／ｍ^３であった。

比較例２
本比較例は、制振用塗料組成物を被塗物に含浸させずに制振材料を作製した以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。振動減衰付与剤、振動減衰材を作製した。

比較例３
制振材料の含浸量を５０００ｇ／ｍ^３にした以外は、実施例１と同様にして制振用塗料組成物および制振材料を得た。損失係数評価用試験片の作製および損失係数の測定は、実施例１の場合と同様に行った。周波数２００Ｈｚの損失係数の測定結果を表１に示す。

（結果）
表１より、比較例１では、損失係数の数値が３０℃で０．２０であるのに対し、ステアリン酸カルシウムを配合した実施例１では、損失係数の数値が３０℃で０．２３と振動減衰性の改善がなされていることを確認した。

また、多孔性基体の厚さを変更した実施例２や多孔性基体としてチップウレタンを使用した実施例３においても、高い振動減衰性が得られることを確認した。

また、制振用塗料組成物を含浸させず、単に多孔性基体の表面に付着した比較例２では、実施例１に比べ損失係数が小さく、制振性は低下した。

また、制振材料の含浸量を５０００ｇ／ｍ^３にした比較例３では、実施例１と比べ損失係数の数値は高いものの、多孔質性基体に制振用塗料組成物を保持させることが困難となり、制振材料を作製する時間を大幅に必要とした。

Claims (5)

1. ポリマー主剤１００重量部に対し、少なくとも１種の飽和脂肪酸金属塩を１〜５０重量部を含む制振用塗料組成物。
2. 上記の飽和脂肪酸金属塩が炭素数６〜２２の脂肪酸の金属塩である請求項１記載の制振用塗料組成物。
3. 上記の飽和脂肪酸金属塩が、飽和脂肪酸のアルカリ土類金属塩である請求項１記載の制振用塗料組成物。
4. 樹脂製多孔性基体に、請求項１記載の制振用塗料組成物を含浸させてなる制振材料。
5. 上記の樹脂製多孔性基体が、不織布または発泡プラスチックである請求項４記載の制振材料。