JP5188859B2 - 制振塗料組成物 - Google Patents

Description

本発明は、マイカを含有する制振塗料組成物に関する。

従来、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有した制振塗料組成物が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
国際公開第９７／４２８４４号パンフレット 特開２００２−３０２５８３号公報 国際公開第９９／２８３９４号パンフレット 国際公開第０１／４０３９１号パンフレット

ところで、水系樹脂分散液を含む制振塗料組成物において、マイカを多量に配合すれば、塗膜の制振性能を高めることができるようになる。このとき、水系分散媒に対するマイカの配合量も増大することになる。ここで、マイカの熱伝導率は、水の熱伝導率と同等であるため、マイカを多量に配合した制振塗料組成物では、水系分散媒に外部から熱が伝わり難くなる。その結果、制振塗料組成物の乾燥性が低下してしまうことになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイカを多量に含有することで制振性を高めることができるとともに制振塗料組成物の乾燥性を高めることができる制振塗料組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の制振塗料組成物は、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有してなる制振塗料組成物であって、前記マイカの含有量は、組成物中に含まれる前記樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部以上、２５０質量部以下であり、かつ、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部以上、２５０質量部以下であり、カーボンブラック、カーボンファイバー及びカーボンナノチューブの少なくとも一種のカーボン系充填剤がさらに含有されてなり、前記カーボン系充填剤の含有量が組成物中に含まれる水分１００質量部に対して５質量部以上であることを要旨とする。

この発明では、マイカよりも熱伝導性に優れるカーボン系充填剤が含有されているため、制振塗料組成物を加熱する際の熱は、カーボン系充填剤を通じて水系分散媒へ効率的に伝導するようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振塗料組成物において、前記カーボン系充填剤がカーボンブラックであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振塗料組成物において、前記樹脂粒子がアクリル系樹脂粒子であることを要旨とする。

本発明によれば、マイカを多量に含有することで制振性を高めることができるとともに制振塗料組成物の乾燥性を高めることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における制振塗料組成物には、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとが含有されている。マイカは、組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部以上含有されている。また、マイカは、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部以上含有されている。そして、制振塗料組成物にはカーボン系充填剤がさらに含有されている。

樹脂粒子を構成する高分子材料としては、例えばアクリル系樹脂、アクリル／スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル／アクリル系樹脂、エチレン／酢酸ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン共重合ゴム、スチレン／ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、及びイソプレンゴムから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。なお、これらの高分子材料は変性体であってもよい。

樹脂粒子は、単独種の高分子材料から形成されていてもよいし、複数種の高分子材料から形成されていてもよい。さらに、水系樹脂分散液には、これらの高分子材料から構成される樹脂粒子を単独で含有させてもよいし、複数種の樹脂粒子を含有させてもよい。

高分子材料の中でも、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるという観点からアクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステルを単量体とする単独重合体、これらの単独重合体の混合物、並びにこれらの単量体が重合した共重合体が挙げられる。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとしては、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、２−エチルヘキシルエステル、エトキシエチルエステル等が挙げられる。

樹脂粒子を分散する水系分散媒としては、水、及び水と一価アルコールとの混合液が挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、エタノール等が挙げられる。水系樹脂分散液は、例えば乳化剤を含有した水溶液中に単量体及び重合開始剤を滴下する乳化重合等の周知の方法に従って得ることができる。

マイカは、樹脂粒子から塗膜が形成される際に塗膜に充填されることで、塗膜の制振性を高める。マイカとしては、天然マイカ及び合成マイカが挙げられる。なお、マイカは、膨潤性マイカであってもよいし、非膨潤性マイカであってもよい。

マイカの含有量は、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部以上、より好ましくは１６０質量部以上、さらに好ましくは１７０質量部以上である。マイカの含有量が制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部未満である場合、塗膜の制振性を十分に高めることができない。なお、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対するマイカの含有量の上限は、制振塗料組成物及び塗膜中におけるマイカの分散性を維持するという観点から、２５０質量部以下であることが好ましい。

また、マイカの含有量は、制振塗料組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部以上、好ましくは１６０質量部以上、さらに好ましくは１７０質量部以上である。マイカの含有量が制振塗料組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部未満である場合、上記樹脂粒子から形成される塗膜中においてマイカの含有量を十分に確保することができなる結果、塗膜の制振性を十分に高めることができない。なお、制振塗料組成物中に含まれる水分１００質量部に対するマイカの含有量の上限は、制振塗料組成物及び塗膜中におけるマイカの分散性を維持するという観点から、２５０質量部以下であることが好ましい。

カーボン系充填剤は、制振塗料組成物を加熱する際に、その熱を水系分散媒へ効率的に伝導させるために含有される。カーボン系充填剤は、例えばカーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ等が挙げられる。

なお、カーボン系充填剤を水系樹脂分散液へ分散させる際には、必要に応じて分散剤を配合してもよい。カーボン系充填剤は、水系分散媒へさらに効率的に熱を伝導させるという観点から、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して５質量部以上含有されることが好ましい。

制振塗料組成物には、その他の成分として、制振性付与剤、ゲル化剤、発泡助剤、粘度調整剤、増粘剤、流動改良剤、硬化剤、消泡剤、造膜助剤、凍結防止剤、沈降防止剤等を必要に応じて配合することが可能である。制振塗料組成物には、得られる塗膜の制振性をさらに高めるために、制振性付与剤を含有させることが好ましい。制振性付与剤としては、ベンゾチアジル系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ジフェニルアクリレート系化合物、正リン酸エステル系化合物及び芳香族第二級アミン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられる。

ベンゾチアジル系化合物としては、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＢＢＳ）、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＯＢＳ）、及びＮ，Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＰＢＳ）から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。

ベンゾトリアゾール系化合物としては、ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合したものであって、２−［２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″−テトラハイドロフタルイミドメチル）−５′−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）、及び２−（２′−ハイドロキシ−５′−ｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール（２ＨＯＰＢ）から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。

ジフェニルアクリレート系化合物としては、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート（ＥＣＤＰＡ）、及びオクチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート（ＯＣＤＰＡ）から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。

正リン酸エステル系化合物としては、例えばトリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリス（ブトキシエチル）ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、及び２−エチルヘキシルジフェニルホスフェートから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。

芳香族第二級アミン系化合物としては、例えばｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ´−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ´−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン及び４，４´−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミンから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。

制振性付与剤の含有量は、樹脂粒子１００質量部に対して１〜１０質量部であることが好ましい。
ゲル化剤としては、有機ゲル化剤と無機ゲル化剤とに分類され、有機ゲル化剤としてはでんぷん、でんぷん誘導体等が挙げられ、無機ゲル化剤としては硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、炭酸カリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウム等が挙げられる。また、マイカ以外の無機充填剤を含有させてもよい。マイカ以外の無機充填剤としては、例えばタルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラス、シリカ、アルミニウム、水酸化アルミニウム、鉄、アスベスト、酸化チタン、酸化鉄、珪藻土、ゼオライト、フェライト等が挙げられる。

制振塗料組成物は、水系樹脂分散液、マイカ、カーボン系充填剤等を撹拌機等の公知の混合手段を用いて混合することによって調製することができる。
このように構成された制振塗料組成物には、樹脂粒子１００質量部に対してマイカが１５０質量部以上含有されている。このため、制振塗料組成物の乾燥を通じて形成される塗膜には、マイカが多量に含有されることになる結果、そのマイカにより塗膜の制振性は十分に高められるようになる。制振塗料組成物の制振性能は、制振塗料組成物の損失係数又は損失弾性率によって示される。つまり、制振塗料組成物の損失係数の値又は損失弾性率の値が高ければ高いほど、制振塗料組成物の制振性能が優れることが示される。制振塗料組成物の損失係数は周知の中央加振法損失係数測定装置によって測定することができるとともに損失弾性率は周知の動的粘弾性測定装置により測定することができる。

ここで、マイカは塗膜の制振性を高めることができるものの、マイカの熱伝導性は水と同等であるため、マイカを多量に含有した制振塗料組成物を加熱する際に、水系分散媒には熱が伝わり難くなる。この点、本実施形態の制振塗料組成物には、カーボン系充填剤が含有されているため、制振塗料組成物を加熱する際の熱は、カーボン系充填剤を通じて水系分散媒へ効率的に伝導するようになる。これにより、水系分散媒が効率的に加熱されるようになる。

制振塗料組成物は、振動エネルギーの抑制について要求される各種分野において利用することができる。制振塗料組成物の適用分野としては、例えば自動車、壁材、床材、屋根材、フェンス等の建材、家電機器、産業機械等が挙げられる。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）マイカは、制振塗料組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部以上、かつ、組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部以上含有されている。こうしたマイカの含有によって、塗膜の制振性は十分に高められるようになる。こうした制振塗料組成物には、マイカよりも熱伝導性に優れるカーボン系充填剤がさらに含有されているため、制振塗料組成物を加熱する際の熱は、カーボン系充填剤を通じて水系分散媒へ効率的に伝導するようになる。このため、制振塗料組成物を加熱して乾燥させるに際して、その乾燥性を高めることができる。

（２）カーボン系充填剤は、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して５質量部以上含有されることにより、水系分散媒へさらに効率的に熱が伝導されるようになる。この結果、制振塗料組成物を加熱して乾燥させるに際して、その乾燥性をさらに高めることができる。

（３）樹脂粒子がアクリル系樹脂粒子であることにより、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるため、実用性を高めることができる。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
水系樹脂分散液に対してマイカ、カーボンブラック等を配合して撹拌機を用いて混合することにより、制振塗料組成物を調製した。各例の制振塗料組成物に配合したマイカは、平均粒径が２８μｍのマイカと平均粒径が４４μｍのマイカとの混合物である。また、カーボンブラックの平均粒径は１２０μｍである。表１には、各成分の含有量について質量部で示している。なお、制振塗料組成物には、制振性付与剤、分散剤、増粘剤、造膜助剤等が等量となるように含有されている。制振性付与剤としては、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）を配合している。

（比較例１）
比較例１においては、カーボンブラックを配合せずに実施例１と同様にして制振塗料組成物を調製した。

（比較例２）
比較例２においては、カーボンブラックを炭酸カルシウムに変更した以外は実施例１と同様にして制振塗料組成物を調製した。

＜熱重量の測定＞
各制振塗料組成物を加熱した際の減量率について、示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ６２００、セイコーインスツル株式会社製）により測定した。この測定においては、開始温度を３０℃、及び、昇温速度を１１０℃／ｍｉｎに設定するとともに、１４０℃に保持した際の熱重量を測定した。その結果を表２に示している。なお、表２に示される数値の単位は、質量％である。

表１に示されるように実施例１においてはカーボン系充填剤としてのカーボンブラックが配合されている。そして、表２の結果から明らかなように、２分後及び３分後において、実施例１の熱重量（質量％）は、各比較例の熱重量（質量％）よりも低い値を示している。この結果から、各実施例の制振塗料組成物においては、各比較例の制振塗料組成物よりも乾燥速度が速まっていることがわかる。

Claims (3)

1. 塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有してなる制振塗料組成物であって、
   前記マイカの含有量は、組成物中に含まれる前記樹脂粒子１００質量部に対して１５０質量部以上、２５０質量部以下であり、かつ、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１５０質量部以上、２５０質量部以下であり、カーボンブラック、カーボンファイバー及びカーボンナノチューブの少なくとも一種のカーボン系充填剤がさらに含有されてなり、前記カーボン系充填剤の含有量が組成物中に含まれる水分１００質量部に対して５質量部以上であることを特徴とする制振塗料組成物。
2. 前記カーボン系充填剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載の制振塗料組成物。
3. 前記樹脂粒子がアクリル系樹脂粒子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振塗料組成物。