JP4940159B2 - 自動車フェンダーライナー用水性エマルジョン組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、ポリエチレンやポリプロピレンを使用したフェンダーは、耐衝撃特性は満たしているものの、寒冷地における雨天走行時にタイヤから飛び散った水がフェンダー素材である織布又は不織布内に浸透、凍結し、そこから氷の層が徐々に成長し最終的にはタイヤと接触するという着氷による問題点が指摘されている。
(1)ビニル樹脂(A)の水性エマルジョンと、その樹脂分100重量部に対し10〜70重量部の融点90〜160℃、平均粒子径5〜700μmのポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれた熱溶融樹脂(B)の少なくとも1種、および(A)と(B)の樹脂分の合計100重量部に対し0.5〜20重量部のポリウレタン樹脂およびシリコーンから選ばれた撥水剤(C)の少なくとも1種を含有してなる自動車フェンダーライナー用水性エマルジョン組成物である。
これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中では、(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチルが特に好ましい。
なお、本発明の共重合体の製造法においては、硫酸第一鉄、硫酸アンモニウム第一鉄、ナフテン酸第一銅などの鉄、銅、ニッケル、コバルト、クロモ、モリブテン、バナジウム、セリウムのような遷移金属の塩なども用いることができるが、組成物に着色などが観られる場合がある。
重合は通常0〜100℃の温度で、単量体の添加率が99%以上に達するまで行なうのがよい。
水性エマルジョン中の微粒子の平均粒子径は、通常0.5〜100μm、好ましくは1〜50μmである。微粒子の形状は特に限定されないが、球形、回転楕円体などが好ましい。
ポリエチレンやポリプロピレンの融点が低すぎると熱成形時に熱溶融したポリエチレンやポリプロピレンが金型に接着し熱成形が出来ず、逆に融点が高すぎると不織布原反に塗布し乾燥させた際にポリエチレンやポリプロピレンがフィルム化しないために十分な着氷防止効果および耐水性を得る事が出来ない。また粒子径も大きすぎると水性エマルジョンをフェンダー用不織布に含浸、乾燥した後、加熱溶融する際時間が掛かって余計な熱エネルギーコストがかかったり、完全には溶融しない粒子が残存する。逆に粒子が小さ過ぎると微粉化のためのコストがかかりすぎて不経済となり、飛散しやすいので取り扱いが困難なことや、均一混合に時間が掛かるなどの点で好ましくない。
ポリエチレンは、次の物性を有するものが市販されているので、その中から適当なものを選んで使用することができる。
MFR:0.25〜45g/10min(測定規格JIS K 6922-2)
密度0.915〜0.928g/cm3(測定規格JIS K 6922-1,2)
曲げ弾性率110〜280mPa(測定規格JIS K 6922-2)
引張衝撃強さ150〜230kJ/m2(測定規格JIS K 6922-2)
デュロメータ硬さ43〜55(HDD)(測定規格JIS K 7215)
ビカット軟化点79〜103℃(測定規格JIS K 7206)
融点(DSC法)102〜123℃(測定規格ISO 11357-3)
MFR:0.5〜60g/10min(測定規格JIS K 7210:1999)
密度0.9g/cm3(測定規格 JIS K 7112:1999)
融点(DSC法)125〜170℃(測定規格 ISO 11357-3)
曲げ弾性率650〜2900mPa(測定規格 JIS K 7171:1994)
曲げ強さ23〜71mPa(測定規格 JIS K 7171:1994)
引張弾性率650〜2900mPa(測定規格 JIS K7161,7162:1994)
荷重たわみ温度(0.45MPa)70〜125℃(測定規格 JIS K 7191-1,2:1996)
光沢40〜90%(測定規格 JIS Z8741:1997)
ポリウレタン樹脂は一般に、イソシアネート化合物とポリエステルポリオール又はポリエーテルポリオールとを反応させて得られるポリウレタン樹脂である。このポリウレタン樹脂組成物のうち、ポリウレタン樹脂を水に乳化させてなるもの(以下「ポリウレタンエマルジョン」という。)が好ましく用いられる。
ポリウレタン樹脂は、ポリオールなどの活性水素化合物とイソシアネート化合物及び鎖延長剤を化学的に結合させて製造することができる。
これらの理由から、ポリアルキレンオキサイド変性の反応性シリコンオイルの添加量は、反応性シリコンオイル100重量部に対して1〜10000重量部が好ましく、更に10〜1000重量部であることが好ましい。
ビニル樹脂(A)、熱溶融性樹脂(B)、撥水剤(C)の使用割合は、(A)の樹脂分100重量部に対して、(B)が10〜70重量部、好ましくは20〜50重量部である。(C)は、(A)の樹脂分と(B)の合計量に対して0.5〜20重量%、好ましくは1〜10重量%である。
熱溶融性樹脂が少なすぎると不織布原反に塗布、乾燥、過熱させた際にポリエチレンやポリプロピレンがフィルム化しないために十分な着氷防止効果を得る事が出来ず、逆に多すぎるとフェンダーとして熱成形の際に熱溶融した熱溶融性樹脂が金型に接着し熱成形が出来なくなる。撥水剤は量が少なすぎると十分な耐水性を得る事が出来ず、逆に多すぎるとフェンダーとして求められる剛性や保型性を損なう。
本発明の水性エマルジョン組成物を、自動車フェンダー用の織布、不織布原反、好ましくは不織布の原反の一面または両面に塗布または含浸させ、100〜200℃、好ましくは120〜180℃の温度で乾燥して、ポリエチレンまたはポリプロピレン粉末を熱溶融することにより自動車フェンダーの材料とすることができる。
織布または不織布に対する本発明の樹脂エマルジョン組成の塗布または含浸量は、織布、不織布の材質、目付などによっても異なるが、たとえばPET製不織布で目付400g/m2のものに対しては、乾燥重量で100〜500g/m2、好ましくは200〜400g/m2が目安となる。
得られた樹脂含有自動車フェンダー用原反を、常法に従って150〜250℃程度に加熱して柔軟性を持たせ、コールドプレス法によりフェンダーに成形加工することによってフェンダーの製品とすることができる。
実施例1
ステンレス製反応釜にアクリル系共重合体水性エマルジョンを樹脂分100重量部とポリエチレンパウダー1を乾燥重量で15部を加え、攪拌機(T.K. HOMO DISPER モデルL)を用いて回転数2000rpmでよく攪拌し、更にシリコーンを乾燥重量で1.5部を少量ずつ加えて15〜30撹拌し、全固形分50重量%、粘度4000cps、pH9.0の自動車フェンダー用樹脂水性エマルジョン組成物を得た。
上記水性エマルジョン組成物の調製に用いられた各組成の規格は次のとおりである。
アクリル樹脂
アクリル系共重合体エマルジョン 固形分50重量%、Tg=45℃
ガンツ化成製「クロスレンOBX−F−20(商標)」
ポリエチレン(PE)パウダー1
平均粒径20〜30μm、真密度0.918g/cm3、かさ密度0.2g/cm3、軟化点85℃、融点106℃
セイシン企業製「SK−PE−20L(商標)」
(2)エマルジョンを用いた試験片の調製
自動車フェンダー用樹脂水性エマルジョン組成物を400目付の不織布PET原反(20cm×30cm)にフロス加工で乾燥重量が300g/m2になるように塗布し、170℃で10分間乾燥して試験片を得た。
先ず試験片を30mm×250mmに切断し、それを図1に示すように先端10cmを試験台の外側にせり出させ他端は試験台に固定した。せり出させた先端に20gの荷重を吊り下げた。試験片の先端が垂下した距離xの長さを測定した。試験片10片の平均値を垂下剛性値とした。
判定基準
15mm未満:合格(○)
15mm以上:不合格(×)
(4)耐熱成型保型性試験方法
(i)試験片を75mm×135mmに切断した。
(ii)試験片を180℃ 2分間加熱成型した。
(iii)図2におけるA−B間の距離xを測定した。
(iv)図2に示すように、下端に60gの錘を吊るし、温度80℃で16時間放置し、再びA−B間の距離yの長さを測定した。
(v)次式にしたがって保型性率(%)を求めた。
(y−x)÷x×100=保型性率(%)
y−x=拡がり具合(mm)
判定基準
拡がり具合25mm未満:合格(○)
拡がり具合25mm以上:不合格(×)
(5)フェンダーの撥水性試験
(2)で準備した試験片を水の中に10分間浸漬し、その前後の重量変化を測定した。
重量変化の差が20g未満:○
重量変化の差が20g以上:×
(6)着氷防止効果試験
(2)で準備した試験片に水を噴霧し、−5℃で10時間放置し氷結状態を観察した。
氷結してない:○
氷結が著しい:×
実施例1に準じた操作により、表1に示す配合(配合比:重量部)のとおりの材料を用い、樹脂水性エマルジョン組成物を得た。
すなわち、ステンレス製反応釜にアクリル樹脂(ガンツ化成製:Tg=45℃)またはSBR樹脂(BASF製:ブレンド品)を樹脂分100重量部とポリエチレンパウダー1、ポリエチレンパウダー2、ポリプロピレンパウダー1およびポリプロピレンパウダー2から選ばれた少なくとも1種を加え、攪拌機(T.K. HOMO DISPER モデルL)を用いて回転数2000rpmでよく攪拌し、更にシリコーン(東レ・ダウコーニング製:固形分65%)またはウレタン樹脂(三井化学ポリウレタン製:固形分30%)を加えて15分以上撹拌し、その後、必要に応じて増粘剤(ガンツ化成製:品名V−280 固形分:30%、pH:2.5、Tg:25℃)とpH調整剤(アンモニア水 濃度:25%)で粘度とpHを調整して全固形分50%、粘度4000cpsの樹脂水性エマルジョン組成物を得た。
アクリル樹脂
アクリル系共重合体エマルジョン:固形分50%、Tg=45℃
ガンツ化成製「クロスレンOBX−F−20(商標)」
SBR樹脂
スチレン・ブタジエン共重合体エマルジョン:固形分50%、Tg=100℃ BASF製「SD902ap」とスチレン・ブタジエン共重合体エマルジョン:固形分51%、Tg=31℃ BASF製「SD2904ap」を乾燥重量で6:4にブレンドした。
ポリエチレン(PE)パウダー1
平均粒径20〜30μm、真密度0.918g/cm3、かさ密度0.2g/cm3、軟化点85℃、融点106℃
セイシン企業製「SK−PE−20L(商標)」
ポリエチレン(PE)パウダー2
平均粒径250μm、融点106℃
日本ポリエチレン製「ノバテックLD PS31(商標)」
ポリプロピレン(PP)パウダー1
平均粒径5μm、密度0.9g/cm3、溶融粘度(CP/160℃)5300、酸価0、軟化点153℃、平均分子量15,000
セイシン企業製「PPW−5(商標)」
ポリプロピレン(PP)パウダー2
平均粒径2〜3mm、軟化点153℃
日本ポリプロ製「ノバテックPP MA3(商標)」
シリコーン
シリコーン・エマルジョン
固形分:65%、比重:0.98(25℃)
東レ・ダウコーニング製「DOW CORNING(R) 52 ADDITIVE(商標)」
ウレタン樹脂
水性ウレタン樹脂
固形分:30%、pH:7.8、粘度:20mPa・s、平均粒子径:60nm、マクロポリオール:カーボネート系
イオン性:アニオン、Tg:120℃
三井化学ポリウレタン製「タケラックWS−5100(商標)」
該組成物を400目付の不織布PET原反(20cm×30cm)にフロス加工に樹脂塗布で乾燥重量が300g/m2になるように塗布し、170℃で10分間乾燥して試験片を得た。
次いで、実施例1と同様の方法で、垂下剛性、保型性、撥水性、着氷防止効果の評価を実施した。評価結果を表1及び表2に示した。
比較例2はPEパウダーおよびPPパウダーの割合が発明の範囲より多いので、剛性と保型性が不十分となる。
比較例3と6はシリコーンおよびウレタン樹脂の割合が発明の範囲より少ないので、撥水性が不十分となる。
比較例4と7はシリコーンおよびウレタン樹脂の割合が発明の範囲より多いので、剛性と保型性が不十分となる。
比較例5はPPパウダー2の平均粒子径が発明の範囲より大きすぎるので、PPパウダーが十分に熱溶融せず着氷防止効果などが不十分となる。
2:錘
3:固定具
4:試験台
5:吊り下げ糸
6:フェンダー用成型品
A、B:A−B間の型の開き具合計測点
Claims (1)
- ビニル樹脂(A)の水性エマルジョンと、その樹脂分100重量部に対し10〜70重量部の融点90〜160℃、平均粒子径5〜700μmの粉末であるポリエチレンおよびポリプロピレン粉末から選ばれた熱溶融樹脂粉末(B)の少なくとも1種、および(A)と(B)の樹脂分の合計100重量部に対し0.5〜20重量部のポリウレタン樹脂およびシリコーンから選ばれた撥水剤(C)の少なくとも1種を含有してなる自動車フェンダーライナー用水性エマルジョン組成物。
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