JP4759335B2

JP4759335B2 - 不燃性制振塗料

Info

Publication number: JP4759335B2
Application number: JP2005199626A
Authority: JP
Inventors: 幸司小林; 伊久哉日比野; 敦安達; 武宏森
Original assignee: Shishiai KK
Current assignee: Shishiai KK
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: JP2007016143A

Description

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、優れた制振性と不燃性とを兼備した不燃性制振塗料に関する。

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。

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。

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。

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。

このような不具合に鑑み、本発明者は、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している（特許文献１参照）。

この塗料は、塗膜成分中に無機物質の多孔質ゲルが含まれていて、当該制振塗料の制振性能が高められていることを特徴とするものである。
特開２０００−２３０１３９号公報

しかし、住宅や劇場、集会場、病院、ホテルなどの公共性の高い特殊建築物には、不燃材料または、準不燃材料として認定された断熱材を使用するか、断熱材表面を法的に許可を得た不燃性材料で覆うなど、建築基準法により内装制限が課せられている。

また、鉄道や航空機、船舶についても、同様に火災など不慮の出来事にも対応できるよう不燃構造とし、当該構造には不燃性や難燃性の材料を使用することが義務付けられている。

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、優れた制振性と不燃性とを兼備した不燃性制振塗料を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、塗膜を構成する成分中にマイカフレークと無機物質の多孔質ゲルとを含有する制振塗料に、不燃性付与剤として、水酸化アルミニウムと、赤リンと、フライアッシュとを配合したことを特徴とする不燃性制振塗料をその要旨とした。

塗膜を構成する成分中にマイカフレークと無機物質の多孔質ゲルとを含有する制振塗料に、不燃性付与剤として、水酸化アルミニウム、赤リン及びフライアッシュのいずれか１種のみを単独で若しくは２種を組み合わせて配合した場合、「不燃性」の評価を得ることができない。不燃性向上させるため、配合量を多くすることも考えられるが、その場合、ひび割れなどが生じ、良好な機械特性が得られないという不具合を生じることになる。

上記水酸化アルミニウム、赤リン及びフライアッシュの３種を組み合わせて配合した場合には、ひび割れなどが生じることがなく、機械特性を損なわず、「不燃性」の評価を得ることができる。

また、請求項２記載の発明は、塗膜を構成する成分中に、前記塗膜成分１００重量部に対して、２０〜２００重量部の水酸化アルミニウムと、５〜８０重量部の赤リンと、５〜１００重量部のマイカフレークと、１０〜１６０重量部のフライアッシュと、１〜６０重量部の無機物質の多孔質ゲルとを含有することを特徴とする請求項１記載の不燃性制振塗料をその要旨とした。

請求項３記載の発明は、水酸化アルミニウムと赤リンとフライアッシュの重量比が、４０〜６０：１０〜２０：２０〜４０であることを特徴とする請求項１または２記載の不燃性制振塗料をその要旨とした。

請求項４記載の発明は、塗膜成分が、アクリル酸エステル又はメタ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又はメタ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、あるいはこれらアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの単独重合体とスチレンとが共重合したアクリル−スチレン共重合体から選ばれるいずれか１種若しくは２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜３記載の不燃性制振塗料をその要旨とした。

尚、本発明において、「不燃性」とは、火災により燃焼しない性質をいい、「難燃性」とは、火災により著しい燃焼をせず、また、加熱源を除去した場合はその燃焼部が広がらない性質をいう。

本発明の不燃性制振塗料にあっては、塗膜を構成する成分中にマイカフレークと無機物質の多孔質ゲルとを含有する制振塗料に、不燃性付与剤として水酸化アルミニウムと、赤リンと、フライアッシュとを配合したことから、優れた制振性と不燃性とを兼備し、自動車、内装材、建材、家電機器などの振動が発生し、かつ不燃性を要求される箇所に好適に適用することができる。

以下、本発明の不燃性制振塗料について詳しく説明する。本発明の不燃性制振塗料は、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、マイカフレーク及び無機物質の多孔質ゲルに加え、不燃性付与剤として水酸化アルミニウムと赤リンとフライアッシュとを含む点である。

塗膜を構成する成分としては特に限定されないが、望ましくはアクリル酸エステル又はメタ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又はメタ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、あるいはこれらアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの単独重合体とスチレンとが共重合したアクリル−スチレン共重合体から選ばれるいずれか１種若しくは２種以上の混合物である。

尚、塗膜成分には、上述のアクリル系の塗膜成分の他に、従来より制振塗料において用いられているポリウレタン系やアスファルト系の塗膜成分を併用することもできる。

尚、塗膜成分は、各使用分野の使用温度域、具体的には２０°Ｃ〜８０°Ｃ、より好ましくは０〜４０℃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、複数種ブレンドして用いるのが望ましい。

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。

塗膜成分は、水及び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望ましい。

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。

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。

この無機物質の多孔質ゲルの含有量としては、塗膜を構成する樹脂エマルジョン１００重量部に対し１〜６０重量部の範囲が好ましい。というのは、多孔質ゲルの含有量が１重量部を下回る場合、上述の優れた制振性能が発揮されず、６０重量部を上回る場合には、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。

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。

また、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、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マイカフレークが含まれる。使用するマイカフレークとしては、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。

マイカフレークの含有量としては、塗膜を構成する樹脂エマルジョン中に樹脂エマルジョン１００重量部に対して５〜１００重量部の割合で含まれるようにするのが望ましい。マイカフレークの含有量が５重量部を下回る場合には、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の含有量が１００重量部を上回る場合には、造膜が困難となるといった弊害を招くことになる。

尚、本発明の制振塗料には、マイカフレークとともに炭酸カルシウムを併用することもできる。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。

次に、本発明の不燃性制振塗料における不燃性付与に寄与する成分について説明する。不燃性付与に寄与する成分としては、水酸化アルミニウム、赤リン及びフライアッシュを挙げることができる。

水酸化アルミニウムは、２００℃以上での結晶水の解離反応により吸熱効果をもたらす成分であり、上記他の成分と共に当該塗膜に不燃性を付与する機能を持つ。この水酸化アルミニウムの含有量は、塗膜を構成する樹脂エマルジョン１００重量部に対し２０〜２００重量部の範囲とする。水酸化アルミニウムの含有量が上記範囲外の場合には、十分な不燃性が得られなかったり、含有量を増やした分だけの効果が期待できないなどの不具合を生ずることになる。

赤リンは、燃焼する物質表面に被覆チャー層を形成する成分であり、上記他の成分と共に当該塗膜に不燃性を付与する機能を持つ。この赤リンの含有量としては、塗膜を構成する樹脂エマルジョン１００重量部に対し５〜８０重量部の範囲とする。赤リンの含有量が上記範囲外の場合には、十分な不燃性が得られなかったり、含有量を増やした分だけの効果が期待できないなどの不具合を生ずることになる。

フライアッシュは球状物質であり、当該塗膜成分の流動性を向上させる機能を持ち、上記各成分の充填量を増大ならしめるよう作用する。このフライアッシュの含有量としては、十分な機能を発揮できる範囲として、塗膜を構成する樹脂エマルジョン１００重量部に対し１０〜１６０重量部の範囲とした。

上記不燃性付与に寄与する成分である水酸化アルミニウムと赤リンとフライアッシュの重量比は、４０〜６０：１０〜２０：２０〜４０であることが望ましい。この重量比を外れると、「不燃性」が得られないか、或いは得られたとしても満足できる「不燃性」が確保できない恐れがある。

本発明の不燃性制振塗料は、上記各成分を配合し、さらに必要に応じて分散剤、湿潤剤、増粘剤、消泡剤あるいは着色剤といった他の成分も適宜添加して製造される。

また、本発明の不燃性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。

以下、本発明の不燃性制振塗料の実施例について、制振性及び不燃性を評価した。

実施例１
塗膜を構成する樹脂エマルジョンとして、アクリル系エマルジョン（ボンコートＢＣ−２８０、大日本インキ化学株式会社製（アクリル-スチレン共重合体又はアクリル酸エステルの単独重合体））を用い、この樹脂エマルジョン１００重量部に対し、８０重量部の水酸化アルミニウムと、１０重量部の赤リンと、２０重量部のマイカフレーク（２００ＨＫ、クラレ株式会社製）、２重量部の多孔質ゲル（サイリシア３５０、富士シリシア化学株式会社製）、３０重量部のフライアッシュ（II種、株式会社テクノ中部製）、さらに０．１重量部の増粘剤（アデカノールＵＨ４７２、旭電化工業株式会社製）を配合し、サンプルとした。

比較例１
水酸化アルミニウムの含有量を０とした以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。

比較例２
フライアッシュの含有量を０とした以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。

比較例３
赤リンの含有量を０とした以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
制振性の評価
上記組成からなる実施例１並びに比較例１〜３の各制振塗料を用い、これを厚さ１ｍｍの鉄板に乾燥後の膜厚が約１ｍｍとなるように塗布して塗膜を形成した。鉄板表面に形成された実施例１に係る塗膜について、共振周波数が１３０Ｈｚの各温度における損失係数（η）を測定し、その結果を図１に示した。尚、塗膜の損失係数（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。

また、比較例１〜３の各制振塗料についても、同様に塗膜を形成し、共振周波数が１３０Ｈｚの２５°における損失係数（η）を測定し、その結果を実施例１と合わせて図２に示した。

図１及び図２から、実施例１に係る塗膜の損失係数におけるピーク値が０．０７０、比較例１が０．０５０、比較例２が０．０６５、比較例３が０．０７０となり、いずれかも制振性に優れることが確認された。
不燃性の評価
上記実施例１並びに比較例１〜３の各制振塗料を用い、これを厚さ０．６ｍｍのステンレス板（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）に膜厚が約１ｍｍとなるようにそれぞれ塗布して塗膜を形成した。塗膜を形成したステンレス板を図３に示す試験装置にセットし、不燃性を評価した。尚、不燃性の評価は、鉄道車両の不燃性試験に準じて行った。

試験の結果、比較例１〜３に係る塗膜を形成したステンレス板は、いずれも「不燃」の評価とはならなかった。これに対し、実施例１に係る塗膜を形成したステンレス板は、「不燃」の評価となった。

図１は、実施例１の塗膜について、共振周波数が１３０Ｈｚの各温度における損失係数（η）を示したグラフ。図２は、実施例１並びに比較例１〜３の各塗膜について、共振周波数が１３０Ｈｚの２５°における損失係数（η）を示したグラフ。図３は、不燃性試験に用いる試験装置を示す斜視図。

Claims

塗膜を構成する成分中にマイカフレークと無機物質の多孔質ゲルとを含有する制振塗料に、不燃性付与剤として水酸化アルミニウムと、赤リンと、フライアッシュとを配合したことを特徴とする不燃性制振塗料。
塗膜を構成する成分中に、前記塗膜成分１００重量部に対して、２０〜２００重量部の水酸化アルミニウムと、５〜８０重量部の赤リンと、５〜１００重量部のマイカフレークと、１０〜１６０重量部のフライアッシュと、１〜６０重量部の無機物質の多孔質ゲルとを含有することを特徴とする請求項１記載の不燃性制振塗料。
水酸化アルミニウムと赤リンとフライアッシュの重量比が、４０〜６０：１０〜２０：２０〜４０であることを特徴とする請求項１又は２記載の不燃性制振塗料。
塗膜成分が、アクリル酸エステル又はメタ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又はメタ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、あるいはこれらアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの単独重合体とスチレンとが共重合したアクリル−スチレン共重合体から選ばれるいずれか１種若しくは２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜３記載の不燃性制振塗料。