JP7149245B2 - 塩ビゾル系紫外線硬化型シーリング材 - Google Patents
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Description
そこで従来、紫外線照射による紫外線硬化樹脂の硬化で材料を固定化することができる紫外線硬化型シーリング材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の技術は、紫外線硬化型シーリング材の光透過率を向上させ、1~3mmの厚さでも深部まで紫外線を照射することができるように、充填剤としてシリカを用いている。
その結果、ヘム膨れが発生してしまい、手直しのための追加の工程を必要とするなど、作業効率の低下が問題となっている。
具体的には、紫外線硬化樹脂の主骨格に極性基(官能基)を含有する紫外線硬化樹脂を使用することによって、紫外線硬化したシーリング材と電着塗装塗面との付着力を向上させることができ、ヘム膨れに対する耐圧力を高めた、塩ビゾルを主成分とする紫外線硬化型シーリング材を提供することを目的とする。
(1)本発明の塩ビゾル組成物はかかる知見に基づきなされたもので、塩ビ系樹脂と、極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂と、ブロックイソシアネート樹脂と、充填剤とを含有する塩ビゾル組成物であって、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂を20~100重量部、前記ブロックイソシアネート樹脂を10~50重量部、前記充填剤を50~160重量部含有する。
(2)また、上記(1)記載の塩ビゾル組成物において、さらにウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、20~100重量部含有することを特徴とする。
(3)また、上記(1)または(2)に記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤としてシリカを0~100重量部含有することを特徴とする。
(4)また、上記(1)~(3)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤として表面疎水処理シリカを0~100重量部含有することを特徴とする。
(5)また、上記(1)~(4)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤としてシリカおよび/または表面疎水処理シリカに加え、表面処理炭酸カルシウムを0~90重量部含有することを特徴とする。
(6)また、上記(1)~(5)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、重合開始剤を0.5~10重量部含有することを特徴とする。
(7)また、上記(1)~(6)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、潜在性硬化剤を0~5重量部含有すること特徴とする。
(8)また、上記(1)~(7)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂が2種以上の塩ビ系樹脂を混合したことを特徴とする。
(9)また、上記(1)~(8)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記ブロックイソシアネート樹脂が2種以上のブロックイソシアネート樹脂を混合したことを特徴とする。
(10)また、上記(1)~(9)のいずれかに記載の塩ビゾル組成物において、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、さらに高分子系可塑剤60~210重量部含有することを特徴とする。
(11)また、上記(10)記載の塩ビゾル組成物において、前記高分子系可塑剤が2種以上の高分子系可塑剤を混合したことを特徴とする。
本発明に係る塩ビゾル組成物は、例えば自動車の鋼板接合部のシーリング材、床裏やホイールハウスなどの車両部分に使用されるアンダーコート材、ロッカーパネル、ドア下部やフェンダーなどに使用される耐チッピング材などとして使用することができる。
本発明に係る塩ビゾル組成物がシーリング材として用いられる場合、通常0.1~3mm程度の厚みで使用(塗布)される。
また、さらにウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を含有してもよく、前記充填剤としてシリカ、表面疎水処理シリカ、表面処理炭酸カルシウムを含有してもよく、潜在性硬化剤は、前記塩ビ系樹脂100質量部に対して、5質量部以下含有されることが好ましく、前記塩ビ系樹脂が2種以上の塩ビ系樹脂を混合して含有しても良く、前記ブロックイソシアネート樹脂が2種以上のブロックイソシアネート樹脂を混合して含有してもよく、さらに高分子系可塑剤を1種または2種以上混合して含有してもよい。
また、2種以上の塩ビ系樹脂を混合して用いてもよく、組成の異なる2種以上の塩ビ系樹脂を併用することが、本発明のシーリング材の物性向上のために好ましい。
脂肪族系イソシアネートとしては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、2,4,4-または2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネートを使用することができる。
芳香族系イソシアネートとしては、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4、4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、または上記のアダクト体、ヌレート体、ビュレット体などを使用することができる。
その他、イソホロンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネートなどを使用することができる。
その他、ポリブタジエン系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリエーテルポリオールの中でアクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとスチレン、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび酢酸ビニルの群から選ばれる少なくも1種との混合モノマーを重合またはグラフト重合させたポリマーポリオールなどを使用することができる。
塩ビ系樹脂100重量部に対して、極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂を20~100重量部含有させることが好ましく、20~90重量部含有させることがより好ましい。20重量部未満であるとシーリング材と電着塗装塗面との付着力が不十分となり、100重量部を超えると、シーリング材として必要な柔軟性が得られないからである。
また、ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を併用してもよく、柔軟性をさらに高め、電着塗装塗面との付着力を向上させることができるという効果が期待できる。塩ビ系樹脂100重量部に対して、ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を20~100重量部含有させることが好ましく、20~90重量部含有させることがより好ましい。20重量部未満であると必要な柔軟性が得られなく、100重量部を超えると、電着塗装塗面との付着力が低下する恐れがある。
重合開始剤は、塩ビ系樹脂100重量部に対して、重合開始剤を0.5~10重量部含有させることが好ましい。0.5重量部未満であると、紫外線硬化が不十分となり、10重量部を超えると、未反応物が多量に残り、塗膜性能が低下するからである。
その他、ポリブタジエン系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリエーテルポリオールの中でアクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとスチレン、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび酢酸ビニルの群から選ばれる少なくも1種との混合モノマーを重合またはグラフト重合させたポリマーポリオールなどを使用することができる。
アミン系ブロック剤としては、例えば、ジシクロへキシルアミンなどのアミン化合物を使用することができる。
ブロックイソシアネート樹脂は、塩ビ系樹脂100重量部に対して、10~50重量部含有させることが好ましい。10重量部未満であると必要な電着塗装塗面との付着力が得られなく、50重量部を超えると、粘度が上昇し、塗布作業性が悪化するからである。また、組成の異なる2種以上のブロックイソシアネート樹脂を併用することが、本発明のシーリング材の物性向上のために好ましい。
充填剤としてのシリカは、塩ビ系樹脂100重量部に対して、0~100重量部含有させることが好ましく、30~70重量部含有させることがより好ましい。30重量部未満であると粘度が低くなる傾向があり、表面疎水処理シリカなどで代替する必要が生じる。また、100重量部を超えると、伸び率が得られなくなる。
表面疎水処理シリカは、塩ビ系樹脂100重量部に対して、0~100重量部含有させることが好ましく、30~90重量部含有させることがより好ましい。30重量部未満であると必要な柔軟性が得られなる傾向があり、100重量部を超えると、電着塗装塗面との付着力が低下する恐れがある。
表面処理炭酸カルシウムは、塩ビ系樹脂100重量部に対して、0~90重量部含有させることが好ましい。90重量部を超えると、電着塗装塗面との付着力が低下する他、紫外線の透過率が下がり硬化性が低下するからである。
また、高分子系可塑剤は、塩ビ系樹脂100重量部に対して、60~210重量部含有させることが好ましく、80~210重量部含有させることがより好ましい。80重量部未満であると必要な柔軟性が得られなる傾向があり、210重量部を超えると、電着塗装塗面との付着力が低下する恐れがある。
以下の原料を使用し、表1~2で示される配合により、実施例1~29および比較例1~5の塩ビゾル組成物を作成した。
(1)塩ビ系樹脂
A:分子中に極性基を有する共重合体((株)カネカ製 MH-100)
B:酢酸ビニルとの共重合体((株)カネカ製 PCH-175)
(2)アクリル系樹脂
汎用アクリル系樹脂((株)三菱レイヨン製 LP-3106)
(3)紫外線硬化樹脂
E:極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂(東亞合成(株)製 M-5700)
F:ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂(アルケマ(株)製 CN978)
(4)重合開始剤:ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(アシルフォスフィンオキサイド系)(BASF社製 IRGACURE819)
(5)潜在性硬化剤(粉体):ポリアミン系((株)ADEKA製 EH3731S)
(6)密着剤
G:アミン系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマー(ダウ・ケミカル社製 XMN3030)
H:オキシム系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマー((株)ADEKA製 QR9401-1)
(7)充填剤:シリカ((株)トクヤマ製 レオロシール)
表面疎水処理シリカ(アエロジル社製 RY200S)
表面処理炭酸カルシウム(竹原化学工業(株)製 ネオライトSP)
(8)可塑剤:
汎用可塑剤:DINP((株)ジェイ・プラス製)
I:高分子系可塑剤:(LANXESS社製 MESAMOLL)
J:高分子系可塑剤:((株)ADEKA製 PN-350N)
上記実施例および比較例に対して、下記の条件で評価を行い、その結果を表1に示す。
(1)粘度
BH粘度計を用いて粘度を測定した。
評価基準 150~190Pa・sを合格とした。
(2)耐圧力評価
a)電着塗料との付着力(紫外線硬化後)評価
各例を70mm×70mmの鋼板製の試験片に膜厚0.5mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:2000mJ/cm2)した後、圧力試験機にセットした。
圧力試験機の空気圧を徐々に上げ、一定圧力において30秒間保持した状態での空気漏れの有無を確認し、空気漏れが生じたときの空気圧(kPa)を膨れ耐圧力の値とした。
評価基準 35kPa以上を合格とした。
(3)塗装適正評価
a)伸び率
各例を離型紙上に塗膜2mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:1000mJ/cm2)した後、140℃で25分焼付を行った。その後、2号ダンベルで打ち抜き、引張り速度50mm/minで引張り、破断時の伸び率を算出した。
評価基準 伸び率150%以上を合格とした。
b)引張強度
各例を離型紙上に塗膜2mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:1000mJ/cm2)した後、140℃で25分焼付を行った。その後、2号ダンベルで打ち抜き、引張り速度50mm/minで引張り、破断時の最大強度を算出した。
評価基準 引張強度0.8MPa以上を合格とした。
c)硬さ
各例を離型紙上に塗膜2mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:1000mJ/cm2)した後、140℃で25分焼付を行った。シートを重ね、厚み10mmの硬さをA型硬度計にて算出した。
評価基準 硬さ50~90を合格とした。
d)電着塗料との接着性
各例を70mm×150mmの電着塗装した鋼板製の試験片に膜厚2mm、幅10mm、長さ100mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:1000mJ/cm2)した後、130℃で12分焼付けた。その後、電着鋼板との密着性を爪で剥がし確認した。
凝集破壊(Cohesive failure、Cf)、界面破壊(接着破壊、Adhesive Failure、Af)、および一部に界面破壊が発生した凝集破壊(Af、Cf混在)のいずれかで評価した。
評価基準 界面破壊および界面破壊が発生した凝集破壊(一部でも界面破壊が発生したもの)については不適と評価した。
e)塗料付着性
各例を70mm×150mmの電着塗装した鋼板製の試験片に膜厚2mm、幅50mm、長さ100mmで塗布し、紫外線を照射(照射条件:1000mJ/cm2)した後、中塗塗料、上塗塗料およびクリアーを塗布し、130℃で12分焼付けた。その後、40℃の恒温水槽において10日放置した後、碁盤目試験を実施した。
評価基準 剥がれなし(0/100)を合格とした。
尚、上記の紫外線照射には、アイグラフィックス社製「UVX-T3-405」を使用し、対象までの距離を50mmとした。
Claims (11)
- 塩ビ系樹脂と、極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂と、ブロックイソシアネート樹脂と、充填剤とを含有する塩ビゾル組成物であって、塩ビ系樹脂として塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体、および/または、塩化ビニルと分子中に水酸基を有するアクリル酸アルキルエステルとの共重合体を含有し、極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂として水酸基またはアミノ基を有する紫外線硬化樹脂を含有し、充填剤としてシリカおよび表面疎水処理シリカ、または、シリカおよび/または表面疎水処理シリカと、表面処理炭酸カルシウムを含有し、前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記極性基(官能基)を有する紫外線硬化樹脂を20~100重量部、前記ブロックイソシアネート樹脂を10~50重量部、前記充填剤を50~160重量部含有することを特徴とする塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、さらにウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を、20~100重量部含有することを特徴とする請求項1記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤としてシリカを0~100重量部含有することを特徴とする請求項1または2に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤として表面疎水処理シリカを0~100重量部含有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、前記充填剤として前記シリカおよび/または表面疎水処理シリカに加え、表面処理炭酸カルシウムを0重量部を越え90重量部迄含有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、重合開始剤を0.5~10重量部含有することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、潜在性硬化剤を0~5重量部含有することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂が2種以上の塩ビ系樹脂を混合したことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記ブロックイソシアネート樹脂が2種以上のブロックイソシアネート樹脂を混合したことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記塩ビ系樹脂100重量部に対して、さらに高分子系可塑剤60~210重量部含有することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の塩ビゾル組成物。
- 前記高分子系可塑剤が、2種以上の高分子系可塑剤を混合したことを特徴とする請求項10記載の塩ビゾル組成物。
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