JP4238946B2 - 制振塗料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、自動車、内装材、建材、家電機器などの振動の発生する箇所に適用される制振塗料に関し、詳細には、塗膜を構成する成分中に無機物質の多孔質ゲルが含まれていて、従来の制振塗料を遥かに凌ぐ優れた制振性能を有する制振塗膜を形成することができる制振塗料に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より自動車、内装材、建材、家電機器などの振動の発生する箇所には、その振動エネルギーを吸収する部材としてシート状に成形された制振シートが一般に用いられていた。
【０００３】
ところが、制振シートの場合、まず、適用箇所に対応する大きさや形状に裁断しなければならない。また制振シートは、適用箇所に接着剤や粘着剤を用いて貼り付けるため、その貼り付け作業の多くは手作業となり、作業効率が悪いといった問題があった。特に曲面部分や狭い隙間部分といった適用箇所にあっては、制振シートを貼り付けることができなかったり、貼ることはできても容易に剥がれてしまったり、あるいは貼り付け作業に多くの手間と時間とを要するといった不具合があった。
【０００４】
このような不具合に鑑み、近年では、ゴム系、プラスチック系、アスファルト系といった粘弾性高分子を主成分とする塗膜成分にマイカフレークなどを添加した所謂制振塗料が提案されるに至っている。この制振塗料は、適用箇所に当該制振塗料を吹き付けるだけで容易に制振塗膜を形成でき、制振シートの場合のような裁断、貼り付けといった作業が不要であり、しかも例えば曲面部分や狭い隙間部分であっても、簡単に制振塗膜を形成することができるといったメリットを有している。更に制振塗料の場合は、当該制振塗料を適用部分に吹き付けるだけなので、ロボットなどを用いてその作業を行うことができ、作業効率を大幅に向上させることができるというメリットがある。
【０００５】
しかしながら、従来の制振塗料にあっては、上述のようなメリットを有している反面、制振塗料により形成される制振塗膜の膜厚は３ｍｍが限度であり、高性能が要求される部分には適用できなかった。またこの制振塗料にあっては、曲面部分に吹き付けて制振塗膜を形成したとき、その曲面部分の屈曲角度が深かったり、当該制振塗膜の厚みが厚かったりした場合には、ひび割れや制振塗膜の剥離といった不具合が生じていた。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みなされたものであり、優れた振動エネルギー吸収性能を有し、かつ曲面部分に適用しても、ひび割れや剥離が生じ難い制振塗膜を形成できる制振塗料を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、アクリル酸エステルの単独重合体又はアクリル−スチレン共重合体よりなる塗膜を構成する成分（以下、塗膜成分という。）に、細孔容積が１．２５〜１．６ｍｌ／ｇであり、平均細孔率径が１９０〜２１０オングストロームである多孔質ゲルを、塗膜成分中に０．１〜５重量％含有してなることを特徴とする制振塗料をその要旨とした。
【０００８】
削除
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記多孔質ゲルがシリカよりなることを特徴とする請求項１記載の制振塗料をその要旨とした。
【００１０】
請求項３記載の発明は、塗膜成分のガラス転移点が−２０°Ｃ〜８０°Ｃであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の制振塗料をその要旨とした。
【００１１】
請求項４記載の発明は、マイカフレークと炭酸カルシウムとからなる無機充填材が、塗膜成分中に３０〜７０重量％の割合で含まれるようにすると共に、前記マイカフレークと炭酸カルシウムの重量比が１００／０〜２５／７５となるように充填したこと特徴とする制振塗料をその要旨とした。
【００１２】
削除
【００１３】
削除
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の制振塗料について詳しく説明する。本発明の制振塗料は、自動車、内装材、建材、家電機器などの広い分野で適用されるものである。その特徴は、塗膜を構成する成分中に無機物質の多孔質ゲルが含まれている点である。
【００１５】
塗膜を構成する成分（以下塗膜成分という）としては、上述の各使用分野の使用温度域において振動エネルギーの吸収性能が最も発揮されるようにするため、単独でもしくは複数種ブレンドすることでガラス転移点が−２０°Ｃ〜８０°Ｃ、より好ましくは０〜４０℃となるようにした高分子を用いるのが望ましい。具体的にはアクリル酸エステルやメタアクリル酸エステルの単独重合体、これら単独重合体の混合物、あるいはこれらの共重合体、またはこれらアクリル酸エステルやメタアクリル酸エステルの単独重合体とスチレンの単独重合体との混合物、あるいはスチレンと共重合したアクリル−スチレン共重合体などの高分子を挙げることができる。
【００１６】
尚、塗膜成分としては、上述のものの他に、従来の制振塗料において塗膜成分として用いられているポリウレタン系やアスファルト系の成分を併用することもできる。
【００１７】
尚、塗膜成分の選択に際しては、前記使用温度域の他、当該制振塗料の適用される用途や使用形態に応じて、取り扱い性、成形性、入手容易性、温度性能（耐熱性や耐寒性）、耐候性、価格なども考慮するのが望ましい。
【００１８】
このような塗膜成分中に含まれる無機物質の多孔質ゲルは、例えば一次粒子を水などの液体中に分散させて、その一次粒子の凝集体（aggregates）であるコロイド状粒子含有ゾルを形成し、そのゾルを乾燥することにより得られるものをいい、前記一次粒子の材料（無機物質）としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどがある。
【００１９】
この多孔質ゲルを塗膜成分中に含ませることで、自動車や建材などの基材上に形成される制振塗膜は、多孔質ゲル未含有のものに比べて、一段と優れた制振性能が発揮されるようになる。その理由は明らかではないが、上記方法により得られるシリカ、アルミナなどの無機物質よりなる多孔質ゲルは、表面積が頗る大きいため、塗膜成分との密着性が良好であり、しかも当該多孔質ゲルは大変に硬いことから、そのようなゲルを含む制振塗膜の内部摩擦抵抗は飛躍的に向上することになる。この結果、制振塗膜に伝播した振動（振動エネルギー）の熱エネルギーへの変換効率が高まり、ここに予測を遙かに越えた優れた制振性能が発揮されているものと考えられる。上記無機物質の多孔質ゲル中でもシリカを材料として用いたものは、安価であり、しかも硬いという点から好ましい。
【００２０】
この無機物質の多孔質ゲルの含有量としては、０．１〜５重量％の範囲が好ましい。さらに好ましくは０．５〜３重量％である。というのは、多孔質ゲルの含有量が０．１重量％を下回る場合、上述の優れた制振性能が発揮されず、５重量％を上回る場合には、含有量が増加した分だけの制振性能の向上が期待できず、不経済となるからである。
【００２１】
また、無機物質の多孔質ゲルとしては、細孔容積が１．２５〜１．６ｍｌ／ｇであり、平均細孔率径が１９０〜２１０オングストロームであることが望ましい。細孔容積や平均細孔率径が、上記範囲よりも小さい場合、多孔質ゲルの表面積が小さくなるので、その分塗膜成分との密着性が悪くなり、十分な制振性能が確保できなくなったり、多孔質ゲルの含有量を多くしたりしなければならず、不経済となる。一方、上記範囲よりも大きな場合には、硬さは落ちる事になるので、この場合も十分な制振性能を確保する上で好ましくない。
【００２２】
本発明の制振塗料には、上記無機物質の多孔質ゲルの他に、従来より知られるマイカフレークや炭酸カルシウムといった無機充填材を併用することもできる。マイカフレークは、前記塗膜成分における制振性能を増大させる機能を持つ成分であり、重量平均アスペクト比が２０〜６０のもの、より好ましくは３０〜４０のものを用いるとよい。重量平均アスペクト比が２０を下回るものの場合、十分な制振性の向上が期待できなくなる。一方、重量平均アスペクト比が６０を上回るものの場合には、造膜が困難となるばかりか、形成される制振塗膜にひび割れや剥離が生じやすくなり、さらには当該塗料をスプレー散布するときに、スプレーノズルが目詰まりを起こしやすくなるといった不具合を生じることになる。
【００２３】
炭酸カルシウムは、前記マイカフレークと同じく塗膜成分における制振性能を増大させる機能を持つ成分である。この炭酸カルシウムとしては、従来より無機充填材として用いられている軽質炭酸カルシウムや重質炭酸カルシウムなどを用いることができる。好ましくは入手が容易で安価な重質炭酸カルシウムである。使用する炭酸カルシウムの平均粒径としては、価格、スプレーノズルが目詰まりを起こし難いという点から１〜８０ミクロンのものが好ましい。
【００２４】
上記マイカフレークと炭酸カルシウムは、重量比が１００／０〜２５／７５となるように配合されるのが良い。この比率は、制振性能を高めると共に、当該制振塗料を曲面部分に適用しても、ひび割れや剥離が生じ難い制振塗膜を形成できるというメリットがある。
【００２５】
上記マイカフレーク及び炭酸カルシウムの含有量としては、塗膜成分中に３０〜７０重量％の割合で含まれるようにするのが望ましい。マイカフレーク及び炭酸カルシウムの含有量が３０重量％を下回る場合には、十分な制振性能の向上がみられず、反対にマイカフレーク及び炭酸カルシウムの含有量が７０重量％を上回る量とした場合には、造膜が困難となるといった弊害を招くことになる。
【００２６】
本発明の制振塗料は、上記塗膜成分に、無機物質の多孔質ゲル及び無機充填材（マイカフレーク及び炭酸カルシウム）を配合したものを、水またはアルコールに分散させてエマルジョンの形態として用いるのが好ましい。その場合、分散剤、造膜助剤、湿潤剤、増粘剤、消泡剤、粘度調整剤あるいは着色剤といった他の成分も必要に応じて適宜添加することができる。
【００２７】
また本発明の制振塗料は、上述の塗膜成分、無機物質の多孔質ゲル、無機充填材（マイカフレーク及び炭酸カルシウム）、及び水、アルコールなどの分散媒、その他必要に応じて、分散剤、増粘剤などを配合した配合物を、ディスパーなどの従来公知の混合機によって分散混合して製造される。
【００２８】
またこの制振塗料を塗布する場合には、従来公知のエアスプレーガン、エアレススプレーガン、刷毛塗りなどの塗布手段を用いることができる。
【００２９】
【実施例】
下記表１に示す成分組成からなる制振塗料（実施例１〜３並びに比較例）を用い、これを厚さ１ｍｍの鋼板に膜厚が１ｍｍとなるように塗布、乾燥して制振塗膜を形成した。鋼板表面に形成された実施例１〜３並びに比較例の各制振塗膜について損失係数（η）、及びそのピーク温度を測定し、その結果を図１に示した。尚、各制振塗膜についての損失係数（η）の測定は、小野測器株式会社製の中央加振法損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ）を用いて各々行った。
【００３０】
表１
┏━━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━┓
┃ 成 分 ┃実施例１┃実施例２ ┃実施例３┃比較例 ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ ベース ┃ 44.04 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ マイカ ┃ 8.03 ┃ 10.03 ┃ 10.08 ┃ 11.03 ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ 炭カル ┃ 33.11 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ 分散剤 ┃ 0.3 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃造膜助剤 ┃ 0.7 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ 増粘剤 ┃ 1.39 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ 着色剤 ┃ 1.81 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃ 消泡剤 ┃ 0.1 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃粘度調整剤┃ 7.52 ┃ ← ┃ ← ┃ ← ┃
┣━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫
┃多孔質ゲル┃ 3.0 ┃ 1.0 ┃ 0.5 ┃ ０ ┃
┗━━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛
【００３１】
尚、表１中のベース（ヘ゛ースエマルシ゛ョン）には、大日本インキ化学株式会社製のボンコートＢＣ−２８０（アクリル−スチレンの共重合体）を用いた。また、マイカ（マイカフレーク）にはクラレ株式会社製の２００ＨＫを、炭カル（炭酸カルシウム）には丸尾カルシウム株式会社製のスーパーＳＳを、分散剤には大日本インキ化学株式会社製のトリポリリン酸ソーダ（１０重量％）を、造膜助剤には三菱化学株式会社製のエチレングリコールを、増粘剤には東亞合成株式会社製のアロンＡ３０を、着色剤には大日本インキ化学株式会社製のディスパーブラックを、消泡剤にはサンノプコ株式会社製のフォーマスターＰＣを、粘度調整剤には水を、多孔質ゲルとしては富士シリシア化学株式会社製のサイリシア３５０をそれぞれ用いた。
【００３２】
図１から、比較例の制振塗膜における損失係数のピーク値が、約０．０７弱であるのに対し、多孔質ゲルを僅か０．５重量％を入れた実施例３に係る制振塗膜の損失係数のピーク値は０．０７を上回り、実施例１および２に係る制振塗膜については、いずれも損失係数のピーク値が０．０８を上回り、中でも実施例１に係る制振塗膜は０．１に到達するほどの優れた制振性能を示した。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の制振塗料は、塗膜成分中に無機物質の多孔質ゲルが含まれているので、従来の制振塗料を遥かに凌ぐ優れた振動エネルギー吸収性能を有する制振塗膜を形成でき、かつ当該制振塗料を曲面部分に適用しても、制振塗膜にひび割れや剥離が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、実施例１〜３並びに比較例の各制振塗膜の各温度における損失係数（η）を示したグラフ。

Claims (4)

1. アクリル酸エステルの単独重合体又はアクリル−スチレン共重合体よりなる塗膜を構成する成分（以下、塗膜成分という。）に、細孔容積が１．２５〜１．６ｍｌ／ｇであり、平均細孔率径が１９０〜２１０オングストロームである多孔質ゲルを、塗膜成分中に０．１〜５重量％含有してなることを特徴とする制振塗料。
2. 前記多孔質ゲルがシリカよりなることを特徴とする請求項１記載の制振塗料。
3. 塗膜成分のガラス転移点が−２０°Ｃ〜８０°Ｃであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の制振塗料。
4. マイカフレークと炭酸カルシウムとからなる無機充填材が、塗膜成分中に３０〜７０重量％の割合で含まれるようにすると共に、前記マイカフレークと炭酸カルシウムの重量比が１００／０〜２５／７５となるように充填したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制振塗料。

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