(57)【要約】【課題】塗膜の発揮する制振性能を維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることの容易な制振塗料組成物を提供する。【解決手段】制振塗料組成物には、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとが含有されている。制振塗料組成物には、さらに無機中空粒子と、ポリマーシェルに熱膨張剤を内包してなることで熱膨張する熱膨張性マイクロカプセルとが含有されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有する制振塗料組成物であって、
無機中空粒子と、ポリマーシェルに熱膨張剤を内包してなることで熱膨張する熱膨張性マイクロカプセルとを含有してなることを特徴とする制振塗料組成物。
【請求項２】
前記無機中空粒子は、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン及びフライアシュバルーンから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載の制振塗料組成物。
【請求項３】
炭酸カルシウムをさらに含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振塗料組成物。
【請求項４】
前記樹脂粒子として、アクリル系樹脂粒子を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制振塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有する制振塗料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
水系分散媒中に樹脂粒子が分散している水系樹脂分散液を利用した制振塗料組成物が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、制振塗料組成物において、無機充填剤等が配合可能な成分として記載されている。また、ポリマーシェルに熱膨張剤を内包してなることで熱膨張する熱膨張性マイクロカプセルを含有する制振塗料組成物が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６２１３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４８１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の制振塗料組成物では、制振性能を維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることが困難であるという問題があった。本発明は、マイカを含有する制振塗料組成物において、特定の成分を併用することで、制振性能の維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることができることを見出すことでなされたものである。
【０００５】
本発明の目的は、塗膜の発揮する制振性能を維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることの容易な制振塗料組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の制振塗料組成物は、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有する制振塗料組成物であって、無機中空粒子と、ポリマーシェルに熱膨張剤を内包してなることで熱膨張する熱膨張性マイクロカプセルとを含有してなることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振塗料組成物において、前記無機中空粒子は、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン及びフライアシュバルーンから選ばれる少なくとも一種であることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振塗料組成物において、炭酸カルシウムをさらに含有することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制振塗料組成物において、前記樹脂粒子として、アクリル系樹脂粒子を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、塗膜の発揮する制振性能を維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることの容易な制振塗料組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における制振塗料組成物には、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとが含有されている。制振塗料組成物には、無機中空粒子と、熱膨張性マイクロカプセルとが含有されている。
【００１１】
樹脂粒子を構成する高分子材料としては、例えばアクリル系樹脂、アクリル／スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル／アクリル系樹脂、エチレン／酢酸ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン共重合ゴム、スチレン／ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、及びイソプレンゴムから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。なお、これらの高分子材料は変性体であってもよい。
【００１２】
樹脂粒子は、単独種の高分子材料から形成されていてもよいし、複数種の高分子材料から形成されていてもよい。さらに、水系樹脂分散液には、これらの高分子材料から構成される樹脂粒子を単独で含有させてもよいし、複数種の樹脂粒子を含有させてもよい。
【００１３】
高分子材料の中でも、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるという観点からアクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステルを単量体とする単独重合体、これらの単独重合体の混合物、並びにこれらの単量体が重合した共重合体が挙げられる。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとしては、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、２−エチルヘキシルエステル、エトキシエチルエステル等が挙げられる。
【００１４】
樹脂粒子の全量に対するアクリル系樹脂粒子の含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上である。最も好ましくは樹脂粒子の全量がアクリル系樹脂粒子である。
【００１５】
樹脂粒子を分散する水系分散媒としては、水、及び水と一価アルコールとの混合液が挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、エタノール等が挙げられる。水系樹脂分散液は、例えば乳化剤を含有した水溶液中に単量体及び重合開始剤を滴下する乳化重合等の周知の方法に従って得ることができる。
【００１６】
マイカは、塗膜の制振性を高めるために含有される。マイカとしては、天然マイカ及び合成マイカが挙げられる。なお、マイカは、膨潤性マイカであってもよいし、非膨潤性マイカであってもよい。マイカの平均粒径は、例えば１０〜５０μｍの範囲が好適である。なお、マイカの平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％体積平均粒径（Ｄ５０値）である。
【００１７】
マイカの含有量は、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して、好ましくは５０〜３００質量部、より好ましくは７０〜２５０質量部である。
無機中空粒子は、塗膜の剛性を高めるために含有される。無機中空粒子としては、セラミックス等の無機物から形成される中空粒子であれば特に限定されない。無機中空粒子としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン及びフライアシュバルーンから選ばれる少なくとも一種が好ましい。無機中空粒子の平均粒径は、例えば３０〜１５０μｍの範囲が好適である。なお、無機中空粒子の平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％重量平均粒径（Ｄ５０値）である。
【００１８】
無機中空粒子の含有量は、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して好ましくは１〜１００質量部、より好ましくは５〜５０質量部である。無機中空粒子の含有量が、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１質量部以上の場合、塗膜の剛性を高める効果が顕著に得られ易くなる。一方、無機中空粒子の含有量が、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１００質量部を超える場合、制振塗料組成物の流動性が低下することで塗布し難くなるおそれがある。
【００１９】
熱膨張性マイクロカプセルは、無機中空粒子の含有された塗膜の制振性を高めるために含有される。熱膨張性マイクロカプセルは、ポリマーシェルに熱膨張剤を内包して構成されている。こうした熱膨張性マイクロカプセルを加熱すると、ポリマーシェルが軟化するとともに熱膨張剤の体積が増大することで、膨張したカプセルを形成する。熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えば松本油脂製薬（株）製のマツモトマイクロスフェアー（商品名）、日本フィライト（株）のエクスパンセル（商品名）等の市販品を使用することができる。熱膨張性マイクロカプセルは、単独種を含有させてもよいし、複数種を組み合わせて含有させてもよい。熱膨張性マイクロカプセルの最高膨張温度は、制振塗料組成物中において急激な体積膨張を抑制することで塗膜の発泡を均一にするという観点から、１００℃以上であることが好ましい。なお、最高膨張温度は、熱膨張性マイクロカプセルを昇温した際に、体積が最も大きくなる温度に相当する。
【００２０】
熱膨張性マイクロカプセルの膨張開始温度は、９５℃以下であることが好ましい。この膨張開始温度は、熱膨張性マイクロカプセルを昇温したときに、そのカプセルの膨張が開始する温度に相当する。この膨張開始温度は９５℃以下の場合、上述した最高膨張温度との温度差が大きくなるため、例えば１００℃以上の温度環境下で制振塗料組成物を加熱した場合に、熱膨張性マイクロカプセルが急激に膨張することが抑制される。また、上記膨張開始温度は、制振塗料組成物の保存時における熱安定性を確保するという観点から７０℃以上であることが好ましい。
【００２１】
本明細書において、熱膨張性マイクロカプセルの最高膨張温度及び膨張開始温度は、熱機械分析装置を用いた熱機械分析法（ＴＭＡ法）にて測定された温度である。熱機械分析装置の測定条件は、プローブ鉛直方向の荷重を１０μＮ、測定温度範囲を２０〜２５０℃、及び昇温速度を２０℃／分としている。
【００２２】
熱膨張性マイクロカプセルの含有量は、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．１〜５質量部である。熱膨張性マイクロカプセルの含有量が、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して０．１質量部以上の場合、上記塗膜の制振性を高める効果が顕著に得られ易くなる。一方、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して１０質量部を超える場合、無機中空粒子の含有による効果が十分に得られなくなるおそれがある。
【００２３】
制振塗料組成物には、塗布された組成物の乾燥性を高めるという観点から、炭酸カルシウムを含有させることが好ましい。炭酸カルシウムは粉体状をなしたものであれば特に限定されない。炭酸カルシウムとしては、例えば軽質炭酸カルシウム及び重質炭酸カルシウムが挙げられる。こうした炭酸カルシウムは、単独種を含有させてもよいし、複数種を組み合わせて含有させてもよい。炭酸カルシウムの平均粒径は、例えば０．５〜２５μｍの範囲が好適である。なお、炭酸カルシウムの平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％重量平均粒径（Ｄ５０値）である。
【００２４】
炭酸カルシウムの含有量は、制振塗料組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して好ましくは５〜１００質量部、より好ましくは５〜５０質量部である。
制振塗料組成物中における水分の含有量は、樹脂粒子１００質量部に対して好ましくは３０〜３００質量部、より好ましくは５０〜２００質量部、さらに好ましくは５０〜１５０質量部である。この水分の含有量が樹脂粒子１００質量部に対して３０質量部未満の場合、樹脂粒子の分散性が十分に確保されないおそれがある。一方、水分の含有量が樹脂粒子１００質量部に対して３００質量部を超える場合、制振塗料組成物の乾燥速度が遅延することで効率的に塗膜を形成することが困難となるおそれがある。
【００２５】
制振塗料組成物には、必要に応じて、制振性付与成分、無機充填剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、安定剤、発泡剤、滑剤、分散剤、ゲル化剤、造膜助剤、凍結防止剤、粘度調整剤等を必要に応じて加えることができる。
【００２６】
制振性付与成分としては、ベンゾチアジル系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ジフェニルアクリレート系化合物、正リン酸エステル系化合物及び芳香族第二級アミン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられる。
【００２７】
無機充填剤としては、例えばタルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、ガラス、シリカ、アルミナ、アルミニウム、水酸化アルミニウム、鉄、アスベスト、酸化チタン、酸化鉄、珪藻土、ゼオライト、フェライト等が挙げられる。これらの無機充填剤は、単独で含有させてもよいし、複数種を組み合わせて含有させてもよい。
【００２８】
制振塗料組成物は、適用物に塗布された後に乾燥されることで適用物に塗膜が形成される。こうして形成された塗膜は、マイカの含有により制振性能を発揮する。しかも、塗膜には、無機中空粒子が含有されているため、塗膜の剛性が高められる。ここで、無機中空粒子の含有によって、塗膜の剛性は高められるものの、制振性が低下するという問題が生じる。この点、本実施形態の塗膜は、熱膨張性マイクロカプセルを含有した制振塗料組成物から形成されている。すなわち、マイカ及び無機中空粒子の存在下で熱膨張性マイクロカプセルにより発泡させた構造を有する塗膜では、無機中空粒子の含有によって塗膜の剛性を高めた場合であっても、制振性が維持されるようになる。
【００２９】
塗膜の剛性は、曲げ剛性比によって評価することができる。曲げ剛性比は、損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ、小野測器（株）製）を用いた周知の方法で求めることができる。曲げ剛性比の値が高いほど、塗膜の剛性が高いと言える。
【００３０】
制振塗料組成物の制振性能は、塗膜の損失係数又は損失弾性率によって示される。つまり、塗膜の損失係数の値又は損失弾性率の値が高ければ高いほど、制振性能に優れることが示される。さらに、塗膜の温度範囲において、損失係数又は損失弾性率の変動が小さければ小さいほど、制振性能について温度依存性が低減されることになる。塗膜の損失係数は周知の損失係数測定装置によって測定することができるとともに損失弾性率は周知の動的粘弾性測定装置により測定することができる。
【００３１】
制振塗料組成物は、振動エネルギーの抑制について要求される各種分野において利用することができる。制振塗料組成物の適用分野としては、例えば自動車、壁材、床材、屋根材、フェンス等の建材、家電機器、産業機械等が挙げられる。
【００３２】
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）制振塗料組成物には、マイカが含有されているため、得られる塗膜は制振性能を発揮する。また、制振塗料組成物には、無機中空粒子及び熱膨張性マイクロカプセルが含有されている。こうした制振塗料組成物から形成される塗膜では、無機中空粒子の含有によって塗膜の剛性を高めた場合であっても、制振性が維持されるようになる。よって、塗膜の制振性能を維持し、且つ、塗膜の剛性を高めることの容易な制振塗料組成物を提供することができる。
【００３３】
（２）無機中空粒子としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン及びフライアシュバルーンから選ばれる少なくとも一種が好適に用いられる。
【００３４】
（３）制振塗料組成物には、炭酸カルシウムが含有されることで、塗布された組成物の乾燥性を高めることができるようになる。従って、乾燥時間を短縮したとしても、所定の剛性を有する塗膜が得られるようになる。
【００３５】
（４）樹脂粒子としてアクリル系樹脂粒子を含むことで、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるため、常温付近において優れた制振効果を発揮させることができる。
【００３６】
（５）制振塗料組成物は、無機中空粒子が含有されているため、中空部を有していない無機粒子を含有させた場合よりも、塗膜の密度を低下させることが容易である。従って、所定の制振性能を発揮させる場合に、適用物の軽量化を図ることもできるようになる。
【実施例】
【００３７】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
表１に示されるように、樹脂粒子の水系樹脂分散液にマイカ、無機中空粒子、熱膨張性マイクロカプセル等を配合するとともに、それら各成分を混合することで制振塗料組成物を調製した。樹脂粒子は、アクリル系樹脂粒子であり、マイカの平均粒径は４７μｍである。無機中空粒子は、フライアシュバルーン（巴工業株式会社製、セノライト（商品名）ＦＳ−１５０、平均粒径５１μｍ）である。また、熱膨張性マイクロカプセルは、マツモトマイクロスフェアー（商品名）Ｆ−３６（松本油脂製薬（株）製、最高膨張温度１０５〜１２０℃、膨張開始温度７５〜８５℃）である。炭酸カルシウムの平均粒径１．３μｍである。なお、制振塗料組成物には、その他の成分としてゲル化剤、造膜助剤、凍結防止剤、発泡剤、着色剤及び粘度調整剤が樹脂粒子に対して所定量含有されている。
【００３８】
（比較例１〜３）
表１に示されるように、配合量を変更した以外は実施例１と同様にして制振塗料組成物を調製した。
【００３９】
＜塗膜試験片の形成＞
各例の制振塗料組成物を幅３０ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの鋼板の上に厚みが一定になるように塗布した。その鋼板を１４０℃の恒温槽にて３０分間乾燥させた後、恒温槽から取り出して室温まで冷却することで、試験片を作製した。各例の制振塗料組成物について、乾燥時間を４３分間に変更した以外は、同様にして試験片を作製した。
【００４０】
＜損失係数の測定＞
各例の試験片について、損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ、小野測器（株）製）を用いて、中央加振法にて、２０℃、４０℃及び６０℃における損失係数及び損失係数のピーク値を測定した。なお、損失係数の値は周波数２００Ｈｚの値である。損失係数の測定結果を表１に示す。
【００４１】
＜曲げ剛性比の算出＞
損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ、小野測器（株）製）を用いて、中央加振法にて、２０℃、４０℃及び６０℃における１次、３次、５次及び７次の共振周波数を測定し、下記式（１）により曲げ剛性比を算出した。
【００４２】
曲げ剛性比＝Ｍ１／Ｍ０×（Ｆ１／Ｆ０）２  ・・・（１）
但し、Ｍ０は鋼板の質量、Ｍ１は試験片の質量、Ｆ０は鋼板における１次、３次、５次及び７次の共振周波数、及びＦ１は試験片における１次、３次、５次及び７次の共振周波数である。１次、３次、５次及び７次の共振周波数の曲げ剛性比から周波数２００Ｈｚの曲げ剛性比を算出した。その測定結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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表１に示されるように、比較例１及び２では、曲げ剛性比について実施例１よりも高い値を示しているものの、２０℃における損失係数については実施例１よりも低い値を示している。このように曲げ剛性比を高めた場合、２０℃の損失係数が低下する傾向となる。
【００４４】
また、比較例３では、２０℃における損失係数について、比較例１及び２よりも高い値を示しているものの、曲げ剛性比については比較例１及び２よりも低い値を示している。すなわち、比較例３のように、熱膨張性マイクロカプセルを含有させた場合、２０℃における損失係数を高めることができるものの、曲げ剛性比が低下することになる。
【００４５】
これに対して、実施例１では、比較例１及び２よりも、２０℃における損失係数が高められている。こうした実施例１では、各温度の損失係数及びピーク値の結果について、比較例３と同等又は比較例３よりも優れる結果であり、かつ、比較例３よりも曲げ剛性比が高められていることが分かる。こうした各例から、マイカを含有する制振塗料組成物において、無機中空粒子と熱膨張性マイクロカプセルとの併用について、意外性を有する結果が得られていることが分かる。