JP6700912B2 - 軋み音低減材料及びそれを含む塗料組成物並びに塗装物品 - Google Patents
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Description
スティックスリップ現象は、図6に示されるように、摩擦力が周期的に大きく変動する現象として理解されており、より具体的には、図7に示されるようにして発生する。即ち、図7(a)のモデルで示されるように駆動速度Vで動く駆動台の上にバネでつながれた物体Mが置かれた場合、物体Mは、先ず、静摩擦力の作用により駆動速度Vで移動する台とともに図7(b)のように右方向に移動する。そして、バネによって元に戻されようとする力が、この静摩擦力と等しくなったとき、物体Mは駆動速度Vと逆の方向に滑り出す。このときに、物体Mは動摩擦力を受けることになるので、バネの力とこの動摩擦力が等しくなった図7(c)の時点で滑りが止まり、即ち、駆動台に付着することになり、再び駆動速度Vと同じ方向に移動することになる(図7(d))。これをスティックスリップ現象といい、図6に示されるように、静摩擦係数μsと、ノコギリ波形下端の摩擦係数μlとの差Δμが大きいと、軋み音が発生しやすくなるといわれている。尚、動摩擦係数は、μs及びμlの中間の値になる。よって、静摩擦係数の絶対値が小さくても、Δμが大きければ、軋み音が発生しやすくなる。
本発明の目的は、同一若しくは他の材料からなる他の部品に接触させて複合構造物としたり、わずかな隙間を介して隣接させたりするのに好適な塗装物品であって、この塗装物品及び他の部品の一方若しくは両方が移動又は変形して動的接触した場合に、軋み音の発生が低減され、且つ、外観性に優れる皮膜を与える塗料組成物及びそれに配合される軋み音低減材料並びに塗装物品を提供することである。
1.他部材との接触により軋み音の発生が低減される皮膜を与える塗料組成物に配合する軋み音低減材料であって、
ゴム質重合体に由来するゴム質重合体部と、ビニル系単量体に由来する構造単位を含む樹脂部とを備える軋み音低減材料。
2.上記ゴム質重合体部及び前記樹脂部の質量割合が、両者の合計を100質量%とした場合に、それぞれ、40〜90質量%及び10〜60質量%である上記項1に記載の軋み音低減材料。
3.上記ゴム質重合体がエチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体である上記項1又は2に記載の軋み音低減材料。
4.皮膜形成用樹脂と、上記項1乃至3のいずれか一項に記載の軋み音低減材料とを含有する軋み音低減塗料組成物。
5.上記軋み音低減材料の含有量が、前記皮膜形成用樹脂の含有量を100質量部とした場合に1〜30質量部である上記項4に記載の軋み音低減塗料組成物。
6.基材の表面の少なくとも一部に、上記項4又は5に記載の軋み音低減塗料組成物を用いて得られた皮膜が形成されてなる塗装物品。
7.上記基材が熱可塑性樹脂を含む上記項6に記載の塗装物品。
8.上記項6又は7に記載の塗装物品の複数を組み付けてなる複合物。
本発明の塗料組成物によれば、他部材との接触により軋み音の発生が低減され、且つ、外観性に優れる皮膜を与えることができる。
本発明の塗装物品によれば、他部材との接触により軋み音の発生を低減させることができ、且つ、外観性に優れる。
本発明の複合物によれば、振動、回転、ねじれ、摺動、衝撃等により、一方若しくは両方の塗装物品が移動又は変形して動的に接触した場合に、軋み音の発生を低減させることができる。
本発明の軋み音低減材料は、ゴム質重合体に由来するゴム質重合体部(以下、「ゴム質重合体部(a1)」ともいう)と、ビニル系単量体に由来する構造単位を含む樹脂部(以下、「樹脂部(a2)」ともいう)とを備え、好ましくは、ゴム質重合体部(a1)と、樹脂部(a2)とが化学的に結合しているグラフト樹脂からなる。本発明の軋み音低減材料は、これを含有する塗料組成物、表面改質剤組成物等として、塗布後に形成される皮膜等の好ましくは最表面に配置させて、他の部材と動的接触した場合の軋み音の発生を低減させる材料である。以下、ゴム質重合体部と、樹脂部とを備えるグラフト樹脂について、詳述する。
α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ヘキサデセン、1−エイコセン等が挙げられる。これらのα−オレフィンは、単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。α−オレフィンの炭素原子数は、軋み音低減材料を含む皮膜における軋み音発生の低減効果の観点から、好ましくは3〜20、より好ましくは3〜12、更に好ましくは3〜8である。
尚、上記樹脂部(a2)を構成するビニル系樹脂に含まれる、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位の含有量の下限は、軋み音低減材料を含む皮膜における軋み音発生の低減効果の観点から、上記樹脂部(a2)全体を100質量%とした場合に、好ましくは55質量%、より好ましくは65質量%、更に好ましくは70質量%である。
上記カルボキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは二つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記アミド基含有不飽和化合物としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オキサゾリン基含有不飽和化合物としては、ビニルオキサゾリン、4−メチル−2−ビニル−2−オキサゾリン、5−メチル−2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4,4−ジメチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、4−メチル−2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、5−メチル−2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4,4−ジメチル−2−オキサゾリン等が挙げられる。
上記ビニル系単量体(m1)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、これらの合計使用量は、軋み音低減材料を含む皮膜における軋み音発生の低減効果の観点から、ビニル系単量体(m1)全量に対し、好ましくは50〜100質量%であり、より好ましくは60〜100質量%、更に好ましくは70〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、軋み音低減材料を含む皮膜における軋み音発生の低減効果の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは55〜95質量%及び5〜45質量%、より好ましくは65〜90質量%及び10〜35質量%、更に好ましくは70〜85質量%及び15〜30質量%である。
グラフト率(質量%)={(S−T)/T}×100 (1)
(式中、Sは、製造されたゴム強化樹脂組成物1gをアセトン20mlに投入し、振とう機により2時間振とうした後、遠心分離し、不溶分と可溶分とを分離・乾燥して得られる不溶分の質量(g)であり、Tは、ゴム強化樹脂組成物1gに含まれるゴム質重合体の質量(g)である。)
本発明の軋み音低減塗料組成物(以下、単に、「塗料組成物」ともいう。)は、上記本発明の軋み音低減材料と、皮膜形成用樹脂とを含有する組成物であり、自然乾燥用塗料、熱硬化性塗料、光硬化性塗料等のいずれでもよい。また、本発明の塗料組成物における軋み音低減材料の含有量は、この軋み音低減材料を含む皮膜における軋み音発生の低減効果を備えつつ、外観性に優れた皮膜を与えることから、皮膜形成用樹脂の含有量を100質量部とした場合に、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは2〜25質量部、更に好ましくは3〜20質量部である。尚、皮膜は、硬化触媒(硬化剤等)の作用により形成される場合とそうでない場合とがあるが、塗料組成物が硬化触媒(硬化剤等)を含有する場合には、皮膜形成用樹脂は、硬化用樹脂と硬化触媒(硬化剤)とからなるものとする。
本発明の塗料組成物は、液体塗料又は粉体塗料とすることができる。これらのうち、液体塗料が好ましい。
溶剤系塗料の場合、皮膜形成用樹脂に用いられる樹脂(硬化用樹脂を含む)として、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂又はその前駆体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ガムロジン、ライムロジン等のロジン系樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ニトロセルロース、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂等のロジン変性樹脂、石油樹脂等を用いることができる。
また、水系塗料の場合、皮膜形成用樹脂に用いられる樹脂(硬化用樹脂を含む)として、アクリル樹脂、スチレン・マレイン酸共重合樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂又はその前駆体、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
尚、(メタ)アクリル酸と炭素原子数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本発明の塗装物品は、基材の表面の少なくとも一部に、上記本発明の軋み音低減塗料組成物を用いて得られた塗装皮膜(以下、「軋み音低減皮膜」という)が形成されてなる物品である。
図1は、本発明の塗装物品の一例であり、基材11の表面に軋み音低減皮膜13を有する塗装物品10を示す図である。本発明の塗装物品は、基材11の全面に軋み音低減皮膜13を有するものであってよいし、基材11の表面に軋み音低減皮膜13と、塗装、印刷、蒸着、スパッタリング、鍍金等により形成された他の皮膜とを有するものであってもよい(いずれも図示せず)。
図2及び図3は、本発明の複合物の例であり、図2の複合物20は、図1で示した塗装物品の2つを用いて軋み音低減皮膜13どうしが面するように組み付けたものである。また、図3の複合物20は、異なる形状の塗装物品どうしを組み付けたものである。図3において、軋み音低減皮膜13を肉厚に描写しているが、各塗装物品の軋み音低減皮膜13どうしが非接触であるか、あるいは、点又は線接触とした態様である。本発明では、図2及び図3のいずれの場合も、振動、回転、ねじれ、摺動、衝撃等により、一方若しくは両方の塗装物品が移動又は変形して動的に接触した場合に、軋み音の発生を低減させることができる。
軋み音低減塗料組成物の製造に用いた軋み音低減材料は、以下の通りである。尚、グラフト率、極限粘度[η]等の測定は、上記記載の方法に準じて行った。
エチレン単位及びプロピレン単位の含有量がそれぞれ78%及び22%であるエチレン・プロピレン共重合体(Tm:40℃、Tg:−50℃、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):20)からなるゴム質重合体25部の存在下、スチレン52.5部及びアクリロニトリル22.5部を重合して得られたグラフト樹脂を軋み音低減材料(A1)として用いた。このグラフト樹脂は、エチレン・プロピレン共重合体に由来するゴム質重合体部25%と、スチレン単位45%と、アクリロニトリル単位30%とからなり、グラフト率は50%、極限粘度[η]は0.38dl/gである。
上記実施例1−1で用いたエチレン・プロピレン共重合体からなるゴム質重合体30部の存在下、スチレン52.5部及びアクリロニトリル17.5部を重合して得られたグラフト樹脂を軋み音低減材料(A2)として用いた。このグラフト樹脂は、エチレン・プロピレン共重合体に由来するゴム質重合体部30%と、スチレン単位55%と、アクリロニトリル単位25%とからなり、グラフト率は50%、極限粘度[η]は0.32dl/gである。
エチレン単位、プロピレン単位及びジシクロペンタジエンの含有量がそれぞれ63%、32%及び5%であるエチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合体(Tm:なし、Tg:−52℃、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):33)からなるゴム質重合体30部の存在下、スチレン44部及びアクリロニトリル24部を重合して得られたグラフト樹脂を軋み音低減材料(A3)として用いた。このグラフト樹脂は、エチレン・プロピレン共重合体に由来するゴム質重合体部30%と、スチレン単位35%と、アクリロニトリル単位35%とからなり、グラフト率は60%、極限粘度[η]は0.40dl/gである。
実施例2−1
日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製主剤樹脂溶液「トップコートR−241」(商品名)100部と、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製硬化剤溶液「R−255」(商品名)7部とを混合した2液硬化型塗料に、軋み音低減材料(A1)の5%トルエン溶液37部を加え、更に、組成物の初期粘度として、フォードカップNo.4による測定値が12〜15秒(20℃)の範囲に入るように、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製シンナー「T−801」(商品名)を加えて、混合し、軋み音低減塗料組成物(S1)を得た(表1参照)。
次に、テクノポリマー社製PC/ABSアロイ「エクセロイCK20」(商品名)を射出成形して得られた板状試験片(150mm×60mm×4mm)の表面に、軋み音低減塗料組成物(S1)をスプレー塗装し、20℃で5分間静置した後、電気オーブンを用いて80℃で30分間の熱処理を行った。これにより、厚さ20μmの皮膜を有する塗装板(M1)を得た。
(1)スティックスリップ試験(異音リスク指数)
図5に示す要領で、塗装板(M1)(図5における符号50)の皮膜部13と、テクノポリマー社製PC/ABSアロイ「エクセロイCK20」(商品名)を射出成形して得られた板状試験片(50mm×25mm×4mm、図5における符号60)とを、ジグラー(ZIEGLER)社製スティックスリップ試験機「SSP−02」(型式名)にセットし、塗装板(M1)の皮膜部13の面と、板状試験片60の表面とを3回擦り合わせて、異音リスク指数を測定した。測定条件は、温度:23℃、湿度:50%RH、振幅:20mmであり、荷重は5N又は40N、速度は1mm/秒又は10mm/秒とした。尚、この評価は、擦り合わせる2枚の板を、予め、80℃±5℃に調整したオーブン内に300時間放置した後、取り出して、25℃で24時間静置し、熱老化(エージング)させたものについても行った。
異音リスク指数が小さいほど、軋み音の発生リスクが低くなる。
(2)外観観察
塗装面の光沢を、下記基準で判定した。
○:塗装面全体が観察する角度によらず均一な光沢が得られた。
△:観察する角度によって、一部光沢のよい個所と悪い個所があった。
×:塗装面全体に塗膜が波うち、光沢が得られなかった。
軋み音低減材料(A1)の5%トルエン溶液の使用量を75部とし、フォードカップNo.4による測定値が12〜15秒(20℃)の範囲に入るように、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製シンナー「T−801」(商品名)を加えた以外は、実施例2−1と同様の操作を行い、軋み音低減塗料組成物(S2)及び塗装板(M2)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)の5%トルエン溶液の使用量を112部とし、フォードカップNo.4による測定値が12〜15秒(20℃)の範囲に入るように、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製シンナー「T−801」(商品名)を加えた以外は、実施例2−1と同様の操作を行い、軋み音低減塗料組成物(S3)及び塗装板(M3)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)に代えて、軋み音低減材料(A2)を用いた以外は、実施例2−2と同様の操作を行い、軋み音低減塗料組成物(S4)及び塗装板(M4)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)に代えて、軋み音低減材料(A3)を用いた以外は、実施例2−2と同様の操作を行い、軋み音低減塗料組成物(S5)及び塗装板(M5)を製造し、評価した(表1参照)。
日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製主剤樹脂溶液「トップコートR−241」(商品名)100部と、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製硬化剤溶液「R−255」(商品名)7部と、日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製シンナー「T−801」(商品名)60部とを混合して塗料組成物(T1)を得た後、塗装板(N1)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)に代えて、JSR社製スチレン・ブタジエンゴム「JSR 1500」(商品名、スチレン単位:23.5%、ムーニー粘度((ML1+4,100℃):52)を用いた以外は、実施例2−2と同様の操作を行い、塗料組成物(T2)及び塗装板(N2)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)に代えて、JSR社製アクリロニトリル・ブタジエンゴム「JSR N241」(商品名、アクリロニトリル単位:29%、ムーニー粘度((ML1+4,100℃):56)を用いた以外は、実施例2−2と同様の操作を行い、塗料組成物(T3)及び塗装板(N3)を製造し、評価した(表1参照)。
軋み音低減材料(A1)に代えて、上記実施例1−1で用いたエチレン・プロピレン共重合体からなるゴム質重合体を用いた以外は、実施例2−2と同様の操作を行い、塗料組成物(T4)及び塗装板(N4)を製造し、評価した(表1参照)。
比較例2−1は、軋み音低減材料を含有しない組成物を用いた例であり、軋み音の低減効果が得られなかった。比較例2−2及び2−3は、本発明の軋み音低減材料に代えて、スチレン・ブタジエンゴム又はアクリロニトリル・ブタジエンゴムを含む組成物を用いた例であり、いずれも、軋み音の低減効果が得られなかった。また、比較例2−4は、本発明の軋み音低減材料に代えて、エチレン・プロピレンゴムを含む組成物を用いた例であり、軋み音の低減効果は得られたが、外観性が劣っていた。
一方、実施例2−1〜2−5によれば、軋み音の低減効果に優れ、且つ、外観性に優れた塗装板を得ることができた。
Claims (8)
- 他部材と接触する皮膜を与える塗料組成物に配合する軋み音低減材料であって、
ゴム質重合体に由来するゴム質重合体部と、ビニル系単量体に由来する構造単位を含む樹脂部とを備え、
前記ゴム質重合体がエチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体であり、
前記ゴム質重合体部と前記樹脂部とが化学的に結合している軋み音低減材料。 - 前記ゴム質重合体部及び前記樹脂部の質量割合が、両者の合計を100質量%とした場合に、それぞれ、40〜90質量%及び10〜60質量%である請求項1に記載の軋み音低減材料。
- 前記ビニル系単量体が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む請求項1又は2に記載の軋み音低減材料。
- 皮膜形成用樹脂と、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の軋み音低減材料とを含有する軋み音低減塗料組成物。
- 前記軋み音低減材料の含有量が、前記皮膜形成用樹脂の含有量を100質量部とした場合に1〜30質量部である請求項4に記載の軋み音低減塗料組成物。
- 基材の表面の少なくとも一部に、請求項4又は5に記載の軋み音低減塗料組成物を用いて得られた皮膜が形成されてなる塗装物品。
- 前記基材が熱可塑性樹脂を含む請求項6に記載の塗装物品。
- 請求項6又は7に記載の塗装物品の複数を組み付けてなる複合物。
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