JP4357502B2

JP4357502B2 - 水系塗布型制振材料

Info

Publication number: JP4357502B2
Application number: JP2006162031A
Authority: JP
Inventors: 正幸沼澤; 健都築; 豊大橋
Original assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: US20070032586A1; EP1741759B8; KR100804927B1; EP1741759A2; KR20070003668A; CA2551673A1; EP1741759A3; CA2551444A1; DE602006021259D1; EP1741759B1; CA2551444C; US7812107B2; JP2007039656A

Description

本発明は、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有し、車両のフロア等に用いられる剛性と制振性に優れ、耐ブリスター性にも優れた水系の塗布型制振材料に関するものである。

従来、乗用車等の車両のフロア等には振動を防止するために、アスファルトを主成分としたシート状の制振材が設置されていた。しかし、かかるシート状の制振材は車両等に用いる場合には、各車種ごとに設置する部分の形状に合わせて切断しなければならず、さらにシート状制振材の設置は作業者が行わなければならないため、自動化の障害になり工程時間の短縮を阻害していた。そこで、特許文献１に示されるように、ロボットによる自動化の可能な塗装式の制振組成物（水系制振材用エマルション）が開発されている。

特許文献１においては、制振材として塗布された厚い塗膜を乾燥させる場合に表面から乾燥して硬化することによって、塗膜内部の水分が蒸発する際に塗膜に膨れを生じたり、クラックが発生したりするのを防止するために、制振材として形成された塗膜の乾燥性を向上させるように、凝固率を一定範囲内に制御した水系制振材用エマルションの発明について開示している。

この発明にかかる水系制振材用エマルションは、塗装ロボットによる自動化が可能であり工程時間を短縮できるだけでなく、水系塗料であるため、施工時に従来のシート状制振材におけるアスファルト臭や有機溶剤系塗料における有機溶剤臭を発生しないという長所も兼ね備えている。
特開２００４−１１５６６５号公報

しかしながら、上記特許文献１にかかる水系制振材用エマルションにおいては、添加剤としてプロピレングリコールが４．５％配合されており、かかる塗布型制振材を車体パネル等の電着塗料の塗膜の上から塗布して焼付けを行うことによって、プロピレングリコールが電着塗膜を膨潤・軟化させ、その後温水浸漬を行うことによって、軟化した電着塗膜中に温水が浸入して電着塗膜と鋼板との界面に入り込み、ブリスター（電着塗膜に細かいブツブツ（膨れ）が発生すること）となる。

かかる温水の浸漬は、特に冬季の北海道や東北・北陸地方の豪雪地帯や北米地方等で、靴に着いた雪が車両フロアで溶けて温められた場合に起こり易く、水系制振塗料には添加剤としてプロピレングリコール、エチレングリコールを使用する場合が多いため、上述の如きメカニズムによって、車両下地塗膜（電着塗膜）にブリスターを発生させてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、車両のフロア部、トランクルーム、ダッシュ部等に塗装ロボット等を用いて自動施工が可能であり、プロピレングリコールを始めとするグリコール（２価アルコール）の含有量を制限することによって、温水が浸漬してもブリスターが発生することがない水系塗布型制振材料を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる水系塗布型制振材料は、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、前記樹脂エマルションはスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内であるものである。

請求項２の発明にかかる水系塗布型制振材料は、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、前記樹脂エマルションは第１の樹脂エマルションと第２の樹脂エマルションとを混合したものであり、前記第１の樹脂エマルションはスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内であり、前記第２の樹脂エマルションはアクリル酸エステルエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が２５℃〜５０℃の範囲内であるものである。

請求項３の発明にかかる水系塗布型制振材料は、請求項１または請求項２の構成において、前記無機質充填剤は炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、ゼオライト、炭酸マグネシウム、マイカから選ばれる少なくとも１つであるものである。

請求項１の発明にかかる水系塗布型制振材料は、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、樹脂エマルションがスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内である。

ここで、無機質充填剤としては、炭酸カルシウム、タルク（滑石）、珪藻土、硫酸バリウム、ゼオライト、炭酸マグネシウム、マイカ（雲母）、グラファイト、ケイ酸カルシウム、クレー、ガラスフレーク、ヒル石、カオリナイト、等を用いることができる。

さらに、２価アルコール（グリコール）の代表例としては、エチレングリコール、プロピレングリコールがある。

本発明者らが鋭意実験研究を積み重ねた結果、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、水系塗布型制振材料中に含まれるエチレングリコール、プロピレングリコールを始めとする２価アルコール（グリコール）の含有量が合計で２．０重量％以下であり、樹脂エマルションがスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内である場合には、温水に浸漬させても車両下地塗膜（電着塗膜）にブリスターが発生しないことを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

このようにして、車両のフロア部、トランクルーム、ダッシュ部等に塗装ロボット等を用いて自動施工が可能であり、プロピレングリコールを始めとするグリコール（２価アルコール）の含有量を制限することによって、温水が浸漬してもブリスターが発生することがない水系塗布型制振材料となる。

請求項２の発明にかかる水系塗布型制振材料は、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、樹脂エマルションは第１の樹脂エマルションと第２の樹脂エマルションとを混合したものであり、第１の樹脂エマルションはスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内であり、第２の樹脂エマルションはアクリル酸エステルエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が２５℃〜５０℃の範囲内である。

本発明者らが鋭意実験研究を積み重ねた結果、樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内の第１の樹脂エマルションとしてのスチレン―ブタジエンエマルションに、損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が２５℃〜５０℃の範囲内の第２の樹脂エマルションとしてのアクリル酸エステルエマルションを混合することによって、焼付け乾燥初期における水分の蒸発を促進させることができ、焼付け乾燥時における塗膜膨れがより改善され、膜厚８ｍｍという非常に厚い塗膜での焼付け乾燥でも割れ、膨れを生ずることなく、制振性に優れた硬化塗膜が得られることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

このようにして、車両のフロア部、トランクルーム、ダッシュ部等に塗装ロボット等を用いて自動施工が可能であり、プロピレングリコールを始めとするグリコール（２価アルコール）の含有量を制限することによって、温水が浸漬してもブリスターが発生することがないだけでなく、より厚い制振塗膜を得ることができる水系塗布型制振材料となる。

請求項３の発明にかかる水系塗布型制振材料は、無機質充填剤が炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、ゼオライト、炭酸マグネシウム、マイカから選ばれる少なくとも１つである。これらの無機質充填剤は、いずれも入手が容易で安価であり、樹脂エマルションとの相性も良いので、良好な制振特性を得ることができる。

このようにして、車両のフロア部、トランクルーム、ダッシュ部等に塗装ロボット等を用いて自動施工が可能であり、プロピレングリコールを始めとするグリコール（２価アルコール）の含有量を制限することによって、温水が浸漬してもブリスターが発生することがないだけでなく、より制振特性に優れた制振塗膜を得ることができ、低コスト化できる水系塗布型制振材料となる。

以下、本発明の実施の形態にかかる水系塗布型制振材料について説明する。

実施の形態１
まず、本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料の製造方法について、図１のフローチャートを参照して説明する。図１は本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料の製造方法を示すフローチャートである。図１に示されるように、まずステップＳ１で容器（樹脂カップまたは琺瑯ビーカー）に液体状の樹脂エマルションを入れて、これに添加剤を添加し（ステップＳ２）、さらに無機質充填剤を混入して（ステップＳ３）、ディスパーで均一になるまで混合する（ステップＳ４）。それから、脱泡用の容器に移して（ステップＳ５）、脱泡装置に入れて真空ポンプで吸引しながら約１５分〜約３０分攪拌することによって脱泡する（ステップＳ６）。以上の工程で、水系塗布型制振材料の製造が完了する（ステップＳ７）。

次に、本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料の配合について説明する。樹脂エマルションとしてスチレン−ブタジエンエマルションを用い、無機質充填剤として炭酸カルシウムを用い、そして添加剤（分散剤・タレ止め剤）を配合し、さらにグリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）を２重量％以下配合して、総計１００重量％となるようにした。

これらの配合比を変えたものを実施例１〜実施例７まで製造し、さらに比較のために比較例１〜比較例３をも製造して、特性試験（耐ブリスター性試験）を行った。実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例３の各配合を表１にまとめて示す。

表１に示されるように、実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例３の各配合を通して、樹脂エマルション（スチレン−ブタジエン共重合体エマルション，）の配合量は全て３５重量％に統一し、添加剤（分散剤・タレ止め剤）の配合量は全て４重量％に統一した。そして、グリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）の配合量の変化に合わせて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を増減して、総計１００重量％となるようにした。

表１に示されるように、実施例１においては、グリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）を全く配合していない。そして、無機質充填剤（炭酸カルシウム）を６１重量％配合することによって、合計１００重量％としている。

実施例２，実施例３，実施例４においては、グリコールとしてプロピレングリコールをそれぞれ０．５重量％，１重量％，２重量％配合しており、これに応じて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を６０．５重量％，６０重量％，５９．５重量％と徐々に減らしている。

また、実施例５，実施例６，実施例７においては、グリコールとしてエチレングリコールをそれぞれ０．５重量％，１重量％，２重量％配合しており、これに応じて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を６０．５重量％，６０重量％，５９．５重量％と徐々に減らしている。

これに対して、比較例１においては、グリコールとしてプロピレングリコールを３重量％配合しており、比較例２においては、グリコールとしてエチレングリコールを３重量％配合しており、さらに比較例３においては、グリコールとしてプロピレングリコールを１．５重量％、エチレングリコールを１．５重量％、合計３重量％配合している。これに応じて、無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を５８重量％としている。

要するに、実施例１〜実施例７においては、グリコールの配合量がいずれも２重量％以下であり、比較例１〜比較例３においては、グリコールの配合量がいずれも３重量％、即ち２重量％を超えているものである。

次に、特性試験（耐ブリスター性試験）の試験方法について説明する。

７０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのＥＤ鋼板に車両下地塗膜（電着塗膜）を形成したものに、水系塗布型制振材料を５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさで面密度４ｋｇ／ｍ² になるように塗布し、１３０℃で３０分の２回焼付けして試験片を作製し、この試験片について、５０℃の温水に浸漬して所定時間経過後に引き上げて、目視観察によってブリスターの発生の有無を判定し、ブリスターの発生が認められない場合は○、ブリスターの発生が認められた場合は×と判定した。その結果を、表１の下段にまとめて示す。

表１に示されるように、実施例１〜実施例７の配合の水系塗布型制振材料においては、１６８時間（７日間）の温水浸漬後も、３３６時間（１４日間）の温水浸漬後も、そして１０００時間の温水浸漬後も、ブリスターの発生は認められない。したがって、本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料は、優れた制振性を有するとともに、電着塗料に対して高い防錆性能を有することになる。

これに対して、比較例１〜比較例３の配合の水系塗布型制振材料においては、１６８時間（７日間）の温水浸漬後に早くもブリスターの発生が認められた。これによって、水系塗布型制振材料におけるグリコールの配合量が２重量％を超える場合には、グリコールが電着塗膜を膨潤・軟化させ、その後温水浸漬を行うことによって、軟化した電着塗膜中に温水が浸入して電着塗膜と鋼板との界面に入り込み、ブリスターが発生することが判明した。

このようにして、本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料（実施例１〜実施例７）は、車両のフロア部、トランクルーム、ダッシュ部等に塗装ロボット等を用いて自動施工が可能であり、プロピレングリコールを始めとするグリコール（２価アルコール）の含有量を制限することによって、温水が浸漬してもブリスターが発生することがないだけでなく、樹脂エマルションとしてスチレン−ブタジエン共重合体エマルションを用い、無機質充填剤として炭酸カルシウムを用いることによって、より制振特性に優れた制振塗膜を得ることができ、低コスト化することができる。

実施の形態２
次に、本実施の形態２にかかる水系塗布型制振材料の配合について説明する。第１の樹脂エマルションとしてＴｇが０℃〜２０℃の範囲内（Ｔｇ＝５℃）であるスチレン−ブタジエンエマルションを用い、第２の樹脂エマルションとしてＴｇが２５℃〜５０℃の範囲内（Ｔｇ＝２５℃）であるアクリルエマルションを用いて、無機質充填剤として炭酸カルシウムを用い、そして添加剤（分散剤・タレ止め剤）を配合し、さらにグリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）を２重量％以下配合して、総計１００重量％となるようにした。

これらの配合比を変えたものを実施例８〜実施例１４まで製造して、実施の形態１と同様に特性試験（耐ブリスター性試験）を行った。なお、本実施の形態２にかかる水系塗布型制振材料の製造方法は、図１に示される実施の形態１の場合と同様である。実施例８〜実施例１４の各配合を表２にまとめて示す。

表２に示されるように、実施例８〜実施例１４の各配合を通して、第１の樹脂エマルション（スチレン−ブタジエン共重合体エマルション，Ｔｇ＝５℃）及び第２の樹脂エマルション（アクリルエマルション，Ｔｇ＝２５℃）の合計の配合量は全て３５重量％に統一し、添加剤（分散剤・タレ止め剤）の配合量は全て４重量％に統一した。そして、グリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）の配合量の変化に合わせて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を増減して、総計１００重量％となるようにした。

ここで、表２に示されるように、実施例８においては、グリコール（プロピレングリコール、エチレングリコール）を全く配合していない。そして、無機質充填剤（炭酸カルシウム）を６１重量％配合することによって、合計１００重量％としている。また、実施例８においては、樹脂エマルションとして第２の樹脂エマルション（アクリルエマルション，Ｔｇ＝２５℃）のみを使用している。従って、表２に示される実施例８〜実施例１４の各配合のうち、実施例８のみは１種類の樹脂エマルションを用いた実施例である。

実施例９，実施例１０，実施例１１においては、グリコールとしてプロピレングリコールをそれぞれ０．５重量％，１重量％，２重量％配合しており、これに応じて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を６０．５重量％，６０重量％，５９重量％と徐々に減らしている。また、第１の樹脂エマルション（スチレン−ブタジエン共重合体エマルション）の配合量を１０重量％，２０重量％，３０重量％と徐々に増やしており、これに応じて第２の樹脂エマルション（アクリルエマルション）の配合量を２５重量％，１５重量％，５重量％と徐々に減らしている。

更に、実施例１２，実施例１３，実施例１４においては、グリコールとしてエチレングリコールをそれぞれ０．５重量％，１重量％，２重量％配合しており、これに応じて無機質充填剤（炭酸カルシウム）の配合量を６０．５重量％，６０重量％，５９重量％と徐々に減らしている。また、第１の樹脂エマルション（スチレン−ブタジエン共重合体エマルション）の配合量を１０重量％，２０重量％，３０重量％と徐々に増やしており、これに応じて第２の樹脂エマルション（アクリルエマルション）の配合量を２５重量％，１５重量％，５重量％と徐々に減らしている。

これらの水系塗布型制振材料について、実施の形態１と同様にして、耐ブリスター性試験を行った。即ち、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのＥＤ鋼板に車両下地塗膜（電着塗膜）を形成したものに、水系塗布型制振材料を５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさで面密度４ｋｇ／ｍ² になるように塗布し、１３０℃で３０分の２回焼付けして試験片を作製し、この試験片について、５０℃の温水に浸漬して所定時間経過後に引き上げて、目視観察によってブリスターの発生の有無を判定し、ブリスターの発生が認められない場合は○、ブリスターの発生が認められた場合は×と判定した。その結果を、表２の下段にまとめて示す。

表２に示されるように、実施例８〜実施例１４の配合の水系塗布型制振材料においては、１６８時間（７日間）の温水浸漬後も、３３６時間（１４日間）の温水浸漬後も、そして１０００時間の温水浸漬後も、ブリスターの発生は認められない。したがって、本実施の形態２にかかる水系塗布型制振材料は、優れた制振性を有するとともに、電着塗料に対して高い防錆性能を有することになる。

更に、本実施の形態２のうち実施例９〜実施例１４においては、樹脂エマルションを第１の樹脂エマルションと第２の樹脂エマルションとを混合したものとして、第１の樹脂エマルションのＴｇが０℃〜２０℃の範囲内であり、第２の樹脂エマルションのＴｇが２５℃〜５０℃の範囲内であるものとしたことによって、焼付け乾燥初期における水分の蒸発を促進させることができ、焼付け乾燥時における塗膜膨れがより改善され、膜厚８ｍｍという非常に厚い塗膜での焼付け乾燥でも割れ、膨れを生ずることなく、制振性に優れた硬化塗膜が得られる。

上記各実施の形態においては、無機質充填剤として炭酸カルシウムを用いているが、他にも、タルク（滑石）、珪藻土、硫酸バリウム、ゼオライト、炭酸マグネシウム、マイカ（雲母）、グラファイト、ケイ酸カルシウム、クレー、ガラスフレーク、ヒル石、カオリナイト、等を用いることができる。

水系塗布型制振材料のその他の組成、成分、配合量、材質、大きさ、製造方法等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。

図１は本実施の形態１にかかる水系塗布型制振材料の製造方法を示すフローチャートである。

Claims

樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、
２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、
前記樹脂エマルションはスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内であることを特徴とする水系塗布型制振材料。
樹脂エマルションと無機質充填剤とを含有する水系塗布型制振材料であって、
２価アルコール（グリコール）を含まないか、２価アルコール（グリコール）の含有量が２．０重量％以下であり、
前記樹脂エマルションは第１の樹脂エマルションと第２の樹脂エマルションとを混合したものであり、前記第１の樹脂エマルションはスチレン―ブタジエンエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が０℃〜２０℃の範囲内であり、前記第２の樹脂エマルションはアクリル酸エステルエマルションであってその損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔｇ）が２５℃〜５０℃の範囲内であることを特徴とする水系塗布型制振材料。
前記無機質充填剤は炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、ゼオライト、炭酸マグネシウム、マイカから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水系塗布型制振材料。