JPS6324550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な水分散性制振塗料に関する。さ
らに、詳しくはエマルジヨン状のスチレン―アク
リル酸エステル共重合体、ポリアミドエポキシ化
合物及び／又はメラミン・ホルムアルデヒド化合
物および鱗片状無機質粉体を必須成分として含有
する組成物からなり、性能的には低温から高温に
至る広い温度領域にわたつて優れた制振性能を有
する新規な水分散性制振塗料に関する。 従来、車輛、船舶、自動車部品、機器、機械、
建築材料等の構造部材の表面における振動を防止
し、これに伴なう騒音を防止するために、部材自
体を厚くしたり、装置自体に改良を加えたり、部
材表面にシート状の制振材を貼りつけたり、塗布
または吹付けによつて制振材を施工し、振動およ
び騒音を防止する対策をとつている場合が多い。
現在に至るまで、制振塗料およびその製造法に関
しては、数多く提供されており、ゴム、アスフア
ルト、各種の合成樹脂エマルジヨンおよびラテツ
クスス等のポリマー単独よりなる組成物で、ポリ
マー自身のもつ粘弾性的特性を利用したものや、
ポリマーにグラフアイト、マイカ、ヒル石、炭酸
カルシウム、タルク、クレー等の無機質粉体を充
てんし、機械的なヒステリシス、内部摩擦を大き
くしたもの等がある。 しかしながな、従来品の多くは、例えば常温付
近で適用されるべく材料設計がなされており、常
温付近では高い制振性能を有していても、適用可
能温度付近を中心とした狭い温度範囲であつた
り、また高温度の雰囲気下では軟化したり、力学
的特性が極端に低下し、耐熱性が劣るという欠点
があつた。さらに水系の制振性組成物は、有機溶
剤系に比較して、取り扱い性、作業環境の安全性
に関しては優れているが、耐水性、耐候性に限界
があり、使用範囲が制限されていた。一方、比較
的高い温度領域で適用されるべく材料設計された
ものは熱硬化性樹脂を用いたものが多く、このた
め有機溶剤系となつたり、主剤と硬化剤とからな
る二液タイプになるため、作業環境の安全性、取
り扱い性に問題があつた。 本発明者等は、以上のような現状に鑑み、高温
度領域を含む広い温度領域にわたつて高い制振性
能を示すのみならず、耐水性、耐熱性、耐候性に
優れた制振材を開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、先にエチレン―酢酸ビニル系共重合体、ポリ
エチレン系重合体及び鱗片状無機質粉体の三成分
を必須成分とする振動減衰性材料を見出し、特願
昭52−153907（特開昭54−85244）、特願昭54−
104718（特開昭56−28252）として特許出願を行な
つているが、更に研究を重ねた結果、スチレン・
アクリル酸エステル共重合体エマルジヨンを用い
ることにより、耐水性、耐熱性、耐候性、作業性
を実質的に低下せしめることなしに、制振性能を
更に広い温度領域まで広げ得ることを見い出し、
この知見を基礎に本発明に至つたものである。 すなわち、本発明はエマルジヨン状のスチレン
―アクリル酸エステル共重合体(A)、ポリアミドエ
ポキシ化合物及び／又はメラミン・ホルムアルデ
ヒド化合物(B)および鱗片状無機質粉体(C)を必須成
分とし、成分(A)100重量部に対し、成分(B)が0.5乃
至20重量部、成分(C)が25乃至1000重量部の割合で
含有され、成分(A)，(B)及び(C)が水に分散されてな
る制振塗料である。本発明の制振塗料の優れた効
果は、これを明確に説明することは困難である
が、恐らくスチレン・アクリル酸エステル共重合
体のtanδが低温度から高温度領域まで高いレベル
を維持することと、充てんする鱗片状無機質粉体
との接着性、さらに塗布すべき鋼板、アルミ板、
スレート板、合板等との接着性が優れていること
などによるものと推定される。 本発明において用いられるスチレン―アクリル
酸エステル共重合体において、スチレン成分およ
びアクリル酸エステル成分としては次のようなも
のが挙げられる。スチレン成分としては、スチレ
ンだけでなく、４―メトキシスチレン、４―メチ
ルスチレン、２―クロロスチレンなどの低級アル
キル、低級アルコキシまたはハロゲン誘導体も用
いられる。また、アクリル酸エステルとしては、
アクリル酸のアルキルエステルが用いられ、アル
キル基の炭素数は特に限定されるものではない
が、通常は炭素数１〜10程度のアクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸ブチル、アクリル酸２―エチルヘキシル
などを用いることができる。上述の単量体は常法
にしたがつて界面活性剤、保護コロイド剤の存在
下エマルジヨン重合され、スチレン―アクリル酸
エステル共重合体エマルジヨンが得られる。共重
合体中における構成単量体の構成比はスチレン成
分100重量部に対して、アクリル酸エステル成分
として50〜400（好ましくは、80〜200）重量部で
あることが望ましく、この範囲をはずれると制振
性能が低下する傾向がある。上述の共重合体にお
いてはさらに第三成分が少量共重合されていても
よい。特に、本発明においては後述のように乾燥
時のエマルジヨンのマイグレーシヨン防止、乾燥
後の塗膜の耐水性、耐候性を高めるために、塗料
の乾燥時にエマルジヨンを構成する共重合体、保
護コロイド剤、界面活性剤等と反応するエマルジ
ヨンの架橋剤を用いることが好ましい。したがつ
て、共重合体中にかかる架橋剤と反応しうる官能
基を含有させておくことが望ましい。このために
は、例えば水酸基、カルボキシル基等を有する単
量体を共重合させるのがよく、アクリル酸、アク
リル酸２―ヒドロキシエチル、アクリル酸２―ヒ
ドロキシプロピルなどの単量体がスチレン―アク
リル酸エステル成分100重量部に対し0.5〜10重量
部程度共重合されるように用いられる。 共重合体をエマルジヨン化するためには常法に
したがつて界面活性剤、保護コロイド剤が用いら
れるが、本発明においては塗膜の耐水性付与のた
め後述の架橋剤と容易に反応しうるポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、デンプン類等の水酸基を有する水溶
性高分子を保護コロイド剤として用いることが望
ましい。かかる保護コロイド剤は通常共重合体に
対して0.1〜10重量部用いられる。かくすること
によつて、塗料が乾燥したときに塗料中の水溶性
高分子は架橋化され、乾燥後の塗料の耐水性、耐
候性を向上させることができ、実用上有意義であ
る。 本発明に使用される鱗片状無機質粉体として
は、マイカ、グラフアイト、ガラスフレーク、ヒ
ル石、タルク、クレー等を挙げることができる。
鱗片状無機質粉体の粒子径、アスペクト比は特に
限定されるものではないが、通常粒子径は40μm
〜２mmの範囲、重量平均アスペクト比は10以上が
好ましく、粒子径があまりにも大きいと、塗料の
流動性が悪くなり、吹付け時にノズルづまりを起
したり、均質な刷毛塗りや流延が困難となる。ま
た粒子径があまりにも小さいと、塗料の粘度を大
巾に増大し、スムースな吹付けが難しく、しかも
制振性能に及ぼす添加効果が小さくなる。また、
重量平均アスペクト比が10より小さいと制振性能
が不充分になる傾向がある。また前述した種々の
鱗片状無機質粉体の中では、塗膜の性能及びコス
トの面から特にマイカが好ましい。 本発明においてはスチレン―アクリル酸エステ
ル共重合体エマルジヨンおよび鱗片状無機質粉体
の他に、エマルジヨンの架橋剤を用いることが必
須である。塗膜の乾燥時に水分の除去と共に反応
が進行して、塗膜の耐水性、耐候性を優れたもの
にすることがきる。さらに、かくすることによつ
て、スチレン―アクリル酸エステル共重合体エマ
ルジヨンが塗膜表面へ移動する（マイグレーシヨ
ン）のを抑制することも可能である。そのため塗
工後直ちに高温度で乾燥するさいに、塗膜が部分
的にふくれたり、塗膜全体がふくれてしまい実用
に耐えないということがなく、水分散性塗料であ
るにもかかわらず乾燥条件に関しては広い作業条
件で使用可能であるという特徴を有する。 本発明において使用される架橋剤はポリアミド
エポキシ化合物、メラミン・ホルムアルデヒド化
合物であり、これらを混合して使用してもよい。
又、本発明においては特にポリアミドエポキシ化
合物が好ましく用いられる。 本発明に使用されるスチレン・アクリル酸エス
テル共重合体、鱗片状無機質粉体および架橋剤の
混合割合は、目的や用途に付随した要求により適
宜選択できるが、通常はスチレン・アクリル酸エ
ステル共重合体100重量部に対して、鱗片状無機
質粉体25〜1000重量部（より好ましくは100〜900
重量部）、架橋剤0.5〜20重量部が望ましい。この
範囲をはずれ、鱗片状無機質粉体の添加量が25重
量部より少ないと、制振性等に及ぼす前記物質の
添加効果が現われにくく、逆に1000重量部よりも
多く用いると、それ以上制振性能に及ぼす添加効
果が上昇しないのみならず、塗料の流動性が著し
く不良となるので好ましくない。 架橋剤の混合割合は、スチレン―アクリル酸エ
ステル共重合体エマルジヨンとの反応条件、換言
すれば水分散性制振塗料の制造条件と製造された
制振塗料の使用目的により決められるものであ
り、0.5重量部より少ない混合割合では塗膜の耐
水性、耐候性の実用的な改良は期待できず、逆に
20重量部をこえると、それ以上耐水性、耐候性に
及ぼす架橋剤の添加効果が現われにくく、反応条
件によつては塗料組成物の粘度があまりにも高く
なりすぎ、流動性に乏しく実用に耐えない場合に
も起こりうるので、0.5〜20重量部の範囲で使用
することが望ましい。 本発明に基づく水分散性制振塗料は、スチレ
ン・アクリル酸エステル共重合体エマルジヨンに
好ましくは架橋剤を添加し、撹拌混合を続けらが
ら鱗片状無機質粉体を徐々に添加していき、均一
な組成物を調整することにより、製造可能であ
る。必要に応じては、可塑剤、消泡剤、増粘剤、
撥水剤、水等を添加することも可能である。さら
に必要に応じては、炭酸カルシウム、ケイ砂、二
水石膏、各種粘土鉱物などの無機質充ての剤、硫
酸バリウム、酸化鉄、鉄粉、鉛粉などの高密度無
機質充てん剤、ロツクウール、アスベスト、ガラ
ス繊維、金属繊維、ビニロン短繊維、エステル短
繊維等の無機及び有機質繊維の補助的添加も可能
である。 本発明によつて得られる水分散性制振塗料は、
車輛、船舶、自動車部品、機器、機械、建築材料
等の構造部分の表面に適当な塗装機器を用いて吹
付けたり、刷毛塗り、ロール塗装が可能であり、
さらに上述の構造部材を塗料中に浸漬することに
より、塗料組成物を付着させて振動も減衰し、そ
れに基づく騒音を減少させることが可能であり、
また常温付近で有効に振動を減衰させるばかりで
なく高温度領域においても優れた制振性能を有
し、しかも耐熱性に優れているため常時高温の雰
囲気下に曝されても硬化して脆くなるといつた力
学的特性が急速に低下することはない。本発明に
よつて得られる水分散性制振塗料による制振効果
は、塗膜厚さの増加とともに増大する傾向がある
が、通常塗布する構造部材の厚さ0.5〜10倍程度
の厚さで使用される。 以下に本発明を実施例をもつて具体的に説明す
るが、これらの実施例によつて本発明は何ら限定
されるものではない。 実施例１および比較例Ａ，Ｂ，Ｃ 本発明にもとづく組成物を実施例１として示
し、本発明に基づかない組成物を比較例Ａ，Ｂ，
Ｃとして第１表に示した。本発明にもとづく組成
物はスチレン―アクリル酸エステル共重合体エマ
ルジヨンにポリアミドエポキシ樹脂および増粘剤
を加え、さらにマイカを徐々に添加し、混合する
ことにより得られる。

【表】 第１表に示した組成物は、乾燥後の塗膜重量が
２Kg／m²となるように、400mm×400mm（厚さ0.8
mm）の冷延鋼板の上にスプレーガンで塗布し、常
温で２日間乾燥したあと、130℃の熱風乾燥器中
で１時間完全乾燥した。得られた試験片の性能測
定は次のようにして行なつた。 (イ) これらの試験片の制振性能は、衝撃加振時の
振動加速度レベル（VAL）を測定することに
よつて評価した。すなわち、試験片の二点を糸
で吊り下げ、試験片の中央部に鋼球を衝突させ
ることによつて振動を発生させ、この時の振動
の大きさを、試験片の下端に固定したピツクア
ツプで検出し、振動レベル計を通して読み取つ
た。 (ロ) これらの試験片の耐水性は、室温の流水中に
１週間浸漬したときの塗膜状態から、全く変化
のないものを〇、一部流出しているものを△、
大部分流出してしまうものを×として評価し
た。 (ハ) これら試験片の耐熱性は、200℃の温度下に
垂直の状態で１時間静置したときの塗膜状態か
ら、全く変化のないものを〇、塗膜の一部がふ
くれたり、わずかに塗膜のタレが見られるもの
を△、ふくれやタレが著しいものを×として評
価した。 (ニ) これら試験片の耐候性は、サンシヤインウエ
ザオメーターにより500時間の暴露テストを行
ない当初の塗膜の状態から、全く変化のないも
のを〇、塗膜の一部が流出しているものを△、
大部分流出してしまうものを×として評価し
た。 以上の評価結果を第２表に示した。

【表】 試験片の基材として用いた冷延鋼板のみの振動
加速度レベルは各温で123dBであるので、本発明
に従えば、低温度から高温度に至る広い温度範囲
において23dBの振動低減効果が期待しうる。さ
らに本発明に従えば、耐水性、耐熱性、耐候性に
おいても良好な塗膜を得ることができる。一方、
比較例Ａ，Ｂは常温付近では制振性を示すが、高
温度領域では制振効果が低下し、特に比較例Ｃに
おいては、常温付近においても十分な効果が得ら
れず、さらに耐水性、耐熱性、耐候性の全てを満
足することはできなかつた。 実施例２，３および比較例Ｄ，Ｅ，Ｆ 本発明にもとづく組成物を実施例２，３とし、
本発明にもとづかない組成物を比較例Ｄ，Ｅ，Ｆ
とした。これらの組成を第３表に示した。

【表】 ＊＊ マイカ；第１表と同じ
第３表に示した組成物は、乾燥後の塗膜重量が
２Kg／m²となるように400mm／400mm（厚さ0.8mm）
の冷延鋼板の上にスプレーガンで塗布し、常温で
２日間乾燥したあと、130℃の熱風乾燥器中で１
時間乾燥し、前述のごとく振動加速度レベルを測
定した。また、乾燥後の塗膜重量が２Kg／m²とな
るように塗布したのち、直ちに150℃の熱風乾燥
器中で乾燥を行ない、乾燥後の塗膜が正常なもの
を〇、塗膜の一部にふくれが生じたり、全体がふ
くれ実用上好ましくないものをそれぞれ△、×と
して、組成物の作業性を評価した。 以上の評価結果を第４表に示した。

【表】 本発明に基づく組成物に従えば、低温度から高
温度に至る広い温度範囲において良好な振動低減
効果を示し、さらに架橋剤を加えた実施例２およ
び３においては作業性も良好であつた。一方比較
例Ｄ，Ｅ，Ｆは高温度領域において制振性能が低
下し、しかも作業性に乏しいものであつた。 以上、例示したように、本発明に従えば低温度
から高温度に至る広い温度領域において高い制振
性能を有する制振塗料を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エマルジヨン状のスチレン―アクリル酸エス
   テル共重合体(A)、ポリアミドエポキシ化合物及
   び／又はメラミン・ホルムアルデヒド化合物(B)お
   よび鱗片状無機質粉体(C)を必須成分とし、成分(A)
   100重量部に対し、成分(B)が0.5乃至20重量部、成
   分(C)が25乃至1000重量部の割合で含有され、成分
   (A)、(B)及び(C)が水に分散されてなる制振塗料。 ２ 共重合体がスチレン100重量部：アクリル酸
   エステル50〜400重量部から構成された共重合体
   である特許請求の範囲第１項記載の制振塗料。 ３ 成分(B)がマイカである特許請求の範囲第１項
   記載の制振塗料。