JP4416473B2 - 制振性組成物 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両、建築構造物、携帯電話やパソコン関連機器その他の各種機器等の振動および騒音の低減に用いる水系の制振性組成物に関する。

従来、車両、建築構造体その他各種機器等の騒音または振動対策として、例えば、車両の室内フロアやルーフ、ドア等の鋼板接合部等の適所や、キッチンの壁面の裏等の適所、その他、携帯電話やパソコン関連機器等の各種機器の振動が発生する部位の適所に、典型的な粘弾性挙動を示す高分子材料からなるシートタイプの制振材を設け、振動を前記制振材で吸収し、減衰させていた。このようなシートタイプの制振材としては、例えばアスファルト系のシートタイプのものが知られている。このようなアスファルト系シートタイプの制振材は、価格が安いため使用されているという現状であった。
しかしながら、前記アスファルト系シートタイプの制振材は、すべて人手によって制振材シートの仕分けやラインへの枚数管理がなされており、ラインにおいて、タルク等の防着剤をアスファルト系シートタイプの表面に付着させて防着処理を施し、制振材シート同士の貼り付きを防止する等の煩雑な手間が必要であり、この防着剤が工場内に飛散して床面を汚す等の問題もあった。さらに、アスファルト系のシートタイプの制振材は、制振材シートに混入されている油分が作業者の手袋等に付着し、作業者の手袋を介してこの油が車体等の制振材の被着体に付着して被着体の塗装が汚れる等の問題があった。

このため、近年においては、複雑な形状部位においても適用が可能で、施工が簡便である塗料タイプの制振性組成物が開発されている。このような、塗料タイプの制振材としては、一般に希釈剤として有機溶剤を用いた有機溶剤系の制振性組成物が知られているが、近年においては、環境問題に関わる規制に伴い、有機溶剤の代わりに水を使用した水系の制振性組成物も提案されている。水系の制振性組成物は、水性エマルションを使用しており、この水性エマルション自体は、制振性が低いため、要求される制振性を満たすためには一定の塗布面積や塗布量を確保する必要があり、一定の塗布面積および塗布量を確保するために塗布設備が必要になるという問題があった。その一方で、水性のエマルションを用いた塗布可能な制振性組成物は、塗布設備等が必要となり製造コストが高くなるものの、塗布設備さえ整っていれば、製造ラインにおける自動化が行い易く、アスファルト系シートタイプの制振材と比較して、取り扱いやすいという利点があり、このため、近年においては、水性エマルションを使用した塗布または吹き付け可能な水性タイプの制振性組成物の開発が進んでいる。

このような、水性エマルションをベース材料とした制振性組成物として、広い温度範囲で高い制振性を有する制振性組成物を得るために、比較的高いガラス転移温度を有するエマルションと、比較的低いガラス転移温度を有するエマルションの二種のエマルションを混合してベースエマルションとすることが考えられる。
しかしながら、ガラス転移温度の高いエマルションが混合されていると造膜温度も高くなるため、比較的低温域では造膜せず、所望の温度域で造膜させるためには、造膜助剤を添加しなければならないという問題があった。
また、ガラス転移温度が高いエマルションと、ガラス転移温度が低いエマルションの二種類のエマルションを混合してベースエマルションとした場合、各エマルションのガラス転移温度部分で高い損失係数を有するものの、高温から低温の全体に亘って所定値以上の損失係数を示さず、高温のガラス転移温度と低温のガラス転移温度の間の温度では、損失係数が低くなる鞍型のピークを示し、高温から低温の全範囲に亘って所定値以上の損失係数を示していなかった。
このため、制振性組成物に、酸化防止剤、安定剤等の有機フィラーを添加し、この有機フィラーとエマルションが結合することによって、所望の温度範囲において、所定値以上の損失係数を有する制振性組成物を得ることが可能であることを知見した。
しかしながら、前記ベースエマルションに有機フィラーを添加すると、ガラス転移温度の高いエマルションおよびガラス転移温度の低いエマルションの双方に有機フィラーが結合し、多量の有機フィラーがガラス転移温度の高いエマルションに結合すると、損失係数のピークが高温側に移動してしまい、所望の温度範囲で高い制振性を得ることができなくなる、という問題があった。
制振性組成物の損失係数のピークが高温側に移動してしまった場合に、ガラス転移温度が高温、低温の二種類のエマルションに加えて、ガラス転移温度が前記高温と低温の中間の温度であるエマルションを加えた三種類のエマルションをベースエマルションとして使用することが考えられるが、この場合、各成分量が少なくなり、所望の温度範囲で損失係数が所定値以下となり、所望の温度範囲で高い制振性が得られない、という問題があった。
そこで、本発明は、塗装の行い易い水系の制振性組成物において、造膜助剤を添加することなく、広い温度範囲で一定の高い損失係数を有する、制振性の優れた制振性組成物を提供することを課題とする。

本発明の制振性組成物は、前記目的を達成すべく、請求項１に記載の通り、シェル部分のガラス転移温度がコア部分のガラス転移温度よりも低く、且つ、前記コア部分及び前記シェル部分が共にアクリル／スチレン系のコアシェルエマルションをベースエマルションとして、前記ベースエマルション１００重量部に対して、６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルベンズ〔ｄ，ｆ〕〔１，３，２〕−ジオキサホスフェピンを２０〜４０重量部含有してなることを特徴とする。
また、請求項２記載の制振性組成物は、請求項１に記載の制振性組成物において、前記コアシェルエマルションは、シェル部分を造膜温度が０℃以上９℃以下のエマルションで構成し、コア部分を造膜温度が３０℃以上５０℃未満のエマルションで構成してなることを特徴とする。
また、請求項３記載の制振性組成物は、請求項１または２に記載の制振性組成物において、前記ベースエマルションに、前記コア部分のガラス転移温度よりもガラス転移温度の低い、少なくとも１種のアクリル／スチレン系のノンコアシェルエマルションを使用したことを特徴とする。

本発明の制振性組成物は、シェル部分のガラス転移温度がコア部分のガラス転移温度よりも低いコアシェルエマルションをベースエマルションとして使用しているため、ガラス転移温度の高いエマルション成分を含有している場合であっても、ガラス転移温度の低いシェル部分のエマルションにより、造膜助剤を添加することなく、比較的低温域で造膜する制振性組成物を得ることができる。
また、前記コアシェルエマルションを使用したベースエマルションに、有機フィラーを含有しているため、有機フィラーとエマルションの結合によって、シェル部分のガラス転移温度からコア部分のガラス転移温度に亘って、損失係数の低下がない。
さらに、ベースエマルションにガラス転移温度の高いエマルションを含む場合であっても、有機フィラーがシェル部分のガラス転移温度の低いエマルションと優先的に結合し、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションと結合する有機フィラーの量が少なくなるため、損失係数のピークが高温側に移動しにくくなり、所望の広い温度範囲で高い制振性を有する制振性組成物を得ることができる。

本発明の制振性組成物は、シェル部分のガラス転移温度がコア部分のガラス転移温度よりも低いコアシェルエマルションを使用したベースエマルションに、有機フィラーを含有させている。
前記制振性組成物は、ガラス転移温度の低いシェル部分のエマルションによって、比較的低温でも造膜するため、ガラス転移温度の高いエマルションを含んでいる場合であっても、造膜助剤を添加する必要がない。また、前記有機フィラーとエマルションの結合によって、シェル部分のガラス転移温度からコア部分のガラス転移温度に亘って、損失係数の低下がない。さらに、有機フィラーがシェル部分のガラス転移温度の低いエマルションと優先的に結合し、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションと結合する有機フィラーの量が少なくなるため、損失係数のピークが高温側に移動しにくくなり、所望の広い温度範囲で高い制振性を得ることができる。
コアシェルエマルションの材料としては、特に制限はなく、広い温度範囲で所定値以上の損失係数を有するものであればよく、例えば、アクリル／スチレン系のコアシェルエマルションを用いることができる。

前記コアシェルエマルションは、シェル部分の造膜温度が０℃以上９℃以下のエマルションで構成し、コア部分の造膜温度が３０℃以上５０℃未満のエマルションで構成してなるコアシェルエマルションを用いることが好ましい。
このように、コア部分の造膜温度が３０℃以上５０℃未満と高い場合であっても、シェル部分の造膜温度が０℃以上９℃以下と低いため、ガラス転移温度が高いエマルション成分がある場合であっても、造膜助剤を添加することなく、広い温度範囲で高い制振性を有していながら、比較的低い温度で造膜する制振性組成物を得ることができる

前記有機フィラーは、特に制限はないが、フェノール系酸化防止剤として２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ターシャリブチルフェノール）や、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ターシャリブチルフェノール）等、リン系酸化防止剤として６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルベンズ〔ｄ，ｆ〕〔１，３，２〕−ジオキサホスフェピン等を使用することができ、その他、紫外線吸収剤・光安定剤として２，２’，４，４’−テトラ−ヒドロキシベンゾフェノン等を使用することができる。

また、前記ベースエマルションに添加する有機フィラーの量は、ベースエマルション１００重量部に対して、４０重量部以下であることが好ましい。前記有機フィラーの含有量が４０重量部を超えると、多くの有機フィラーがコア部分のエマルションとも結合してしまい、損失係数のピークが高温側に移動してしまい、所望の温度範囲で優れた制振性を有する制振性組成物を得ることができなくなるからである。

前記コアシェルエマルションのシェル部分のエマルションの成分量がコア部分のエマルションの成分量よりも少ない場合、前記シェル部分のエマルションを補うために、コア部分のエマルションよりもガラス転移温度の低い少なくとも１種のノンコアシェルエマルションを前記ベースエマルションとして使用することが好ましい。
シェル部分のエマルションが少ないと、多くの有機フィラーがコア部分のエマルションと結合してしまい、損失係数のピークが高温側に移動し、所望の広い温度範囲で高い損失係数を有する制振性組成物を得ることができなくなるからである。
なお、コアシェルエマルションとノンコアシェルエマルションを使用してベースエマルションとする場合、前記ベースエマルション１００重量部に対して、コアシェルエマルションが４０〜７０重量部であることが好ましい。
コアシェルエマルションが７０重量部を超えると、損失係数が高温側に移動するため、所望の温度範囲（２０〜６０℃）で所定値以上の損失係数を有する制振性組成物を得ることができず、４０重量部未満であると、高温側の損失係数が下がってしまい、同様に、所望の温度範囲（２０〜６０℃）で所定値以上の損失係数を有する制振性組成物を得ることができないからである。

その他、商品としての性能を向上するため、充填剤、発泡剤、防腐剤、防錆剤、顔料、凍結防止剤等を配合することが好ましい。

以下実施例を詳細に説明する。
（実施例１、２および比較例１）
シェル部分にガラス転移温度が−２０℃であり、造膜温度０℃以上９℃以下であるアクリル／スチレン系エマルションを使用し、コア部分にガラス転移温度５０℃であり、造膜温度３０℃以上５０℃未満であるアクリル／スチレン系エマルションを使用したコアシェルエマルションと、ガラス転移温度が−２０℃で造膜温度０℃以上９℃以下のアクリル／スチレン系のノンコアシェルエマルションを使用したものをベースエマルションとし、有機フィラーとして６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルベンズ〔ｄ，ｆ〕〔１，３，２〕−ジオキサホスフェピン、マイカ、軽量充填材としてセラミックバルーン、増粘剤としてセピオライトおよび水を下記表１に示す配合割合で調整して制振性組成物を得た。この制振性組成物を、スペーサーを用いて面密度が乾燥時に４ｋｇ／ｍ²となるように、１．６ｍｍ厚さの鋼板に塗りつけ、１３０℃で１５分間の保持を２回繰り返し制振材とした。この制振材について、オーバスト法により周波数２００Ｈｚ、測定温度２０℃、４０℃、６０℃で制振性の測定を行った。結果を表１に示す。

表１の結果を図１および図２に示す。
実施例１、２および比較例１の制振性組成物からなる制振材は、造膜助剤を添加することなく、所望の温度である２０℃で、良好な造膜性を有していた。
表１および図１に示すように、実施例１の制振性組成物からなる制振材は、優れた制振性が要求される２０〜６０℃の温度範囲において、損失係数が０．０７以上の高い数値を示しており、前記温度範囲において優れた制振性を有していることが確認できた。
表１および図２に示すように、実施例２の有機フィラーの含有量を多くした制振性組成物からなる制振材は、実施例１と比較してコア部分と結合する有機フィラーの量が多くなるため、損失係数のピークが高温側に移動し、高温域で使用する場合、優れた制振性を有していることが確認できた。
一方、有機フィラーを添加しない比較例１の制振性組成物からなる制振材は、ガラス転移温度の低いエマルション成分が多いため、損失係数のピークが低温側に移動しており、所望の２０〜６０℃の温度範囲において、要求される制振性を満たしていないことが確認できた。

（実施例３、４および比較例２）
次に、前記コアシェルエマルション５０重量部に対して前記ノンコアシェルエマルション５０重量部をベースエマルションとしたこと以外は、前記実施例１、２および比較例１と同様の配合割合で調整して制振性組成物を得た。この制振性組成物を実施例１と同様に制振材とし、この制振材について実施例１と同様の方法で制振性を測定した。結果を表２に示す。

表２の結果を図３および図４に示す。
実施例３、４および比較例２の制振性組成物からなる制振材は、造膜助剤を添加することなく、所望の温度である２０℃で、良好な造膜性を有していた。
表２および図３に示すように、実施例３の制振性組成物からなる制振材は、優れた制振性が要求される２０〜６０℃の温度範囲において、損失係数が０．０７以上の高い数値を示しており、前記温度範囲において優れた制振性を有していることが確認できた。
表２および図４に示すように、実施例４の制振性組成物からなる制振材は、実施例２の制振性組成物よりも、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションの成分量が多くなり、実施例３と比較し有機フィラーの含有量も多くなっているため、有機フィラーとガラス転移温度の高いコア部分のエマルションが結合する割合が実施例２，３よりも多くなり、実施例２，３と比較して、高温側の損失係数が高くなり、４０℃〜６０℃の高温の温度範囲において優れた制振性を有していることが確認できた。
一方、有機フィラーを添加していない比較例２の制振性組成物からなる制振材は、成分量の多いガラス転移温度の低いエマルションによって、低温側に高い損失係数を示し、また、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションによって高温側も若干損失係数が高くなっていたが、低温と高温の間で損失係数が低下しており、優れた制振性が要求される２０〜６０℃の温度範囲において、所定値以上の損失係数を示していなかった。

（実施例５、６および比較例３）
次に、前記コアシェルエマルション７０重量部に対して前記ノンコアシェルエマルション３０重量部をベースエマルションとしたこと以外は、前記実施例１、２および比較例１と同様の配合割合で調整して制振性組成物を得た。この制振性組成物を実施例１と同様に制振材とし、この制振材について実施例１と同様の方法で制振性を測定した。結果を表３に示す。

表３の結果を図５および図６に示す。
実施例５、６および比較例３の制振性組成物からなる制振材は、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションが増加した場合であっても、造膜助剤を添加することなく、所望の温度である２０℃で、良好な造膜性を有していた。
表３および図５示すように、コアシェルエマルション７０重量部に対してノンコアシェルエマルション３０重量部をベースエマルションとした制振性組成物、すなわち、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションの量が多い実施例５の制振性組成物からなる制振材は、有機フィラーとコア部分のエマルションの結合する量が、実施例１および３と比較して多くなり、損失係数が高温側に移動していることが確認できた。
表３および図６に示すように、実施例６の制振性組成物からなる制振材は、前記実施例５と比較して、有機フィラーの添加量も多くなっているため、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションと有機フィラーが結合する量がさらに多くなり、実施例５と比較して高温側で損失係数が飛躍的に高くなっていることが確認でき、特に、約４０℃〜６０℃の高温の温度範囲において、優れた制振性を有していることが確認できた。
一方、有機フィラーを添加しない比較例３の制振性組成物からなる制振材は、ガラス転移温度の高いコア部分のエマルションが増えたため、損失係数のピークが高温の６０℃まで移動してしまい、２０〜４０℃の温度範囲では、損失係数が非常に低くなっていた。

比較例１と実施例１の制振性を示すグラフである。 比較例１と実施例２の制振性を示すグラフである。 比較例２と実施例３の制振性を示すグラフである。 比較例２と実施例４の制振性を示すグラフである。 比較例３と実施例５の制振性を示すグラフである。 比較例３と実施例６の制振性を示すグラフである。

Claims (3)

1. シェル部分のガラス転移温度がコア部分のガラス転移温度よりも低く、且つ、前記コア部分及び前記シェル部分が共にアクリル／スチレン系のコアシェルエマルションをベースエマルションとして、前記ベースエマルション１００重量部に対して、６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルベンズ〔ｄ，ｆ〕〔１，３，２〕−ジオキサホスフェピンを２０〜４０重量部含有してなることを特徴とする制振性組成物。
2. 前記コアシェルエマルションは、シェル部分を造膜温度が０℃以上９℃以下のエマルションで構成し、コア部分を造膜温度が３０℃以上５０℃未満のエマルションで構成してなることを特徴とする請求項１記載の制振性組成物。
3. 前記ベースエマルションに、前記コア部分のガラス転移温度よりもガラス転移温度の低い、少なくとも１種のアクリル／スチレン系のノンコアシェルエマルションを使用したことを特徴とする請求項１又は２に記載の制振性組成物。

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