JP6754556B2 - 制振材用水性塗料 - Google Patents
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Description
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
本発明の制振材用配合物は、単量体成分を重合してなるエマルションを含むものであり、更に、エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対して、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分を0.1〜20質量%含み、無機充填材を250〜700質量%含む。
本発明の制振材用配合物がスルホコハク酸(塩)骨格を有する成分を含むとは、エマルションが乳化重合により得られるものであって、該乳化重合時の乳化剤として該成分を用いることで、該配合物が該成分を含むものであってもよく、他の乳化剤を用いた乳化重合によって形成されたエマルションに添加された該成分を該配合物が含むものであってもよく、該乳化重合時の乳化剤として該成分の一部を用い、得られたエマルションに該成分の残部を添加することで、該配合物が該成分を含むものであってもよく、乳化重合以外の方法で重合された重合体に該成分が乳化剤として作用してエマルションを形成することで、該配合物が該成分を含むものであってもよい。中でも、本発明の効果をより充分に発揮する観点からは、本発明の制振材用配合物が、エマルションが乳化重合により得られるものであって、該乳化重合時の乳化剤として該成分を用いることで、該配合物が該成分を含むものであることが好ましい。該乳化重合時の乳化剤として該成分を用いる場合、該成分は、通常の乳化剤(エマルションを形成する重合体とは別の化合物)であってもよく、エマルションを形成する重合体の一部を構成する構成単位であり、かつ乳化剤であってもよい。本明細書中、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分は、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物であってもよく、該化合物がエマルションを形成する重合体の構成単位となったものであってもよいが、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物であることがより好ましい。また、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の一部が、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物であり、該成分の残部が、該化合物がエマルションを形成する重合体の構成単位となったものであってもよい。
本発明の制振材用配合物を用いて、外観に優れ、幅広い温度領域で顕著に優れた制振性を発揮できる塗膜を好適に得ることができる。
本発明の制振材用配合物は、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分を特定量含むことで、加熱膨張カプセル型発泡剤を減量又はゼロにしてもフクレが抑制された外観良好な塗膜を得ることが出来る。これは、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分が起泡性を有しており、乾燥初期より沸騰等による細かい起泡現象があり、加熱継続下でも水抜け性が維持されることから、良好な塗膜外観が得られると推定される。
またスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物は、入手が容易で安価であるため、本発明の制振材用配合物を調製するのに有利となる。
上記スルホコハク酸(塩)骨格とは、−CO−C−C−COOR(Rは、水素原子、アルキル基、金属塩、アンモニウム塩、又は、有機アミン塩を表す。)で表される骨格中の−C−C−部分の炭素原子の少なくとも1つにスルホン酸(塩)基が結合した骨格を言う。
上記Rにおけるアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜15のアルキル基であることがより好ましく、炭素数5〜10のアルキル基であることが更に好ましく、例えば2−エチルヘキシル基が特に好ましい。上記Rにおける金属塩を形成する金属原子としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子等の1価の金属原子;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属原子;アルミニウム、鉄等の3価の金属原子等が挙げられる。また、上記Rにおける有機アミン塩としては、エタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩等のアルカノールアミン塩や、トリエチルアミン塩等が挙げられる。
上記Rは、水素原子、アルキル基、又は、金属原子であることが好ましく、アルキル基、又は、金属原子であることがより好ましく、金属原子であることが更に好ましい。金属原子としては、上記1価の金属原子が一層好ましく、ナトリウムが特に好ましい。
上記金属塩を形成する金属原子、上記有機アミン塩としては、上述したものと同様のものが挙げられる。
また該1価のアルキル基は、第一級アルキル基又は第二級アルキル基であることが好ましい。
制振性及び機械安定性をバランス良く改善する観点からは、上記−A−は、−NH−を表すことが好ましい。
上記(R2O)n部位は、エチレン基だけから構成されることがより好ましい。
また上記−A−は、−NH−を表し、上記平均付加モル数nは、0であることもまた本発明の制振材用配合物における好ましい形態の1つである。これにより、本発明の効果を顕著に発揮できる。
上記R3は、水素原子、アルキル基、金属塩、アンモニウム塩、又は、有機アミン塩を表す。該R3は、アルキル基、又は、金属塩であることがより好ましく、金属塩であることが更に好ましい。該金属塩を構成する金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子が挙げられ、中でもナトリウムが特に好ましい。なお、上記R3におけるアルキル基、有機アミン塩は、上述したものと同様である。
上記配合物中のアニオン性界面活性剤とは、その使用目的に関わらず、該配合物中に含まれる、アニオン性界面活性剤として機能し得る剤のすべてを意味する。すなわち、上記配合物中のアニオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤として機能し得るものである限り、その他の機能を併せ持つものであってもよい。上記使用目的としては、例えば乳化剤(乳化重合用乳化剤等)、分散剤、湿潤浸透剤、発泡剤等としての使用目的が挙げられる。
なお、アニオン性界面活性剤を乳化重合用乳化剤として用いる場合、該アニオン性界面活性剤は、通常の乳化剤(エマルションを形成する重合体とは別の化合物)であってもよく、エマルションを形成する重合体の一部を構成する構成単位であり、かつ乳化剤であってもよい。
また上述した本発明の制振材用配合物中のスルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の含有量は、原料として使用したすべてのスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物の量を合計することにより、エマルションを形成する重合体の構成単位となるものも含めて算出することができる。該含有量は、本発明の制振材用配合物中のスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物の量と、エマルションを形成する重合体中のスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物由来の構成単位の量とを合計することによっても算出することができる。
更に、本発明の制振材用配合物中のスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物(エマルションを形成する重合体とは別の化合物)の好ましい含有量が、上述したスルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の好ましい含有量の範囲内であることもまた、本発明の制振材用配合物における好ましい形態の1つである。なお、この好ましい形態において、本発明の制振材用配合物中に、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物とは別に、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分がエマルションを形成する重合体の構成単位として含まれていても構わない。
本発明の制振材用配合物中のスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物の含有量は、加熱乾燥後の塗膜から抽出した成分を高速液体クロマトグラフで分析することにより求めることができる。なお、重合時に反応性の炭素−炭素不飽和結合をもつ、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物を用いた場合も、エマルションを形成する重合体の構成単位となっていないものについては分析することが可能である。
上記無機充填材は、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;酸化チタン、アルミナ、酸化鉄、弁柄、金属酸化物ウィスカー等の酸化物;水酸化アルミニウム等の水酸化物;カオリン、シリカ、タルク、マイカ、珪藻土、クレー等のケイ酸塩;リン酸金属塩;モリブデン酸金属塩;硼酸金属塩;カーボンブラック;ガラス等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、該無機充填材としては、炭酸塩、ケイ酸塩が好ましく、炭酸カルシウム、マイカがより好ましい。
上記無機充填材は、平均粒子径が1〜50μmのものが好ましい。無機充填材の平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置により測定することができ、粒度分布からの重量50%径の値である。
本発明の制振材用配合物における上記無機充填材の含有量は、エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対して、250〜700質量%である。該含有量を250質量%以上とすることにより、本発明の制振材用配合物を用いて得られる塗膜の外観を優れたものとすることができる。また、該含有量を700質量%以下とすることにより、本発明の制振材用配合物の機械安定性及び該配合物を用いて得られる塗膜の外観を優れたものとすることができる。該含有量は、260質量%以上であることがより好ましく、270質量%以上であることが更に好ましい。また、該含有量は、600質量%以下であることがより好ましく、500質量%以下であることが更に好ましく、400質量%以下であることが特に好ましい。
なお、本発明の制振材用配合物は、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分を用いて塗膜乾燥時における塗膜内部の揮発成分の蒸発経路を形成することができ、これにより得られる塗膜の外観を優れたものとすることができると考えられるが、エマルションを形成する重合体と無機充填材との界面もまた、該揮発成分の蒸発経路として機能すると考えられる。そのため、上記無機充填材の含有量を250質量%以上としたり、より多くしたりすることにより、該揮発成分の蒸発経路がより増えることになり、得られる塗膜の外観がより優れたものとなると考えられる。
また本発明の制振材用配合物は、エマルションに無機充填材を分散させているため、上記無機充填材の含有量を700質量%以下としたり、より少なくしたりすることにより、エマルションに無機充填材が均一に分散され、制振材用配合物の機械安定性がより優れたものとなると考えられる。
上述した無機充填材の含有量範囲とすることにより、得られる塗膜の外観と、制振材用配合物の機械安定性とのバランスを良好なものとすることができる。
本発明の制振材用配合物は、単量体成分を重合してなるエマルションを含む。中でも、本発明の制振材用配合物は、単量体成分を乳化重合してなるエマルションを含むことが好ましい。
上記エマルションは、上記スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物と混和できる種々のものを使用できるが、例えば、カルボン酸(塩)基をもつ単量体単位を有する重合体を含むことが好ましい。上記カルボン酸(塩)基とは、カルボン酸基及び/又はカルボン塩基を意味する。
上記カルボン塩基をもつ単量体単位の塩としては、金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等であることが好ましい。金属塩を形成する金属原子としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子等の1価の金属原子;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属原子;アルミニウム、鉄等の3価の金属原子が好適である。また、有機アミン塩としては、エタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩等のアルカノールアミン塩や、トリエチルアミン塩が好適である。
例えば、(メタ)アクリル系重合体を得るための単量体成分が、(メタ)アクリル酸系単量体、及び、その他の共重合可能な不飽和単量体を含んでなるものであることが好ましい。(メタ)アクリル酸系単量体を含むことにより、本発明の制振材用配合物において、無機顔料等の分散性が向上し、得られる塗膜の機能がより優れたものとなる。また、その他の共重合可能な不飽和単量体を含むことにより、重合体の酸価、Tgや物性等を調整しやすくなる。
上記(メタ)アクリル酸系単量体以外の(メタ)アクリル系単量体とは、アクリロイル基若しくはメタクリロイル基、又は、これらの基における水素原子が他の原子若しくは原子団に置き換わった基を有し、かつ、カルボキシル基がエステルとなった形態若しくは塩となった形態の単量体又はそのような単量体の誘導体を言う。
すなわち、(メタ)アクリル系重合体が、スチレンを含む単量体成分から得られたスチレン(メタ)アクリル系重合体であることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。このような形態によって、コストを削減しつつ本発明の効果を充分に発揮することができる。
コア・シェル複合構造を有するエマルションは、実用温度範囲内の幅広い範囲における制振性に優れる。特に高温域においても、他の形態の制振材用配合物と比較して優れた制振性を発揮し、その結果、実用温度範囲内において、常温から高温域まで幅広い範囲に渡って制振性能を発揮することができる。
なお、上記コア・シェル複合構造においては、コア部の表面がシェル部によって被覆された形態であることが好ましい。この場合、コア部の表面は、シェル部によって完全に被覆されていることが好適であるが、完全に被覆されていなくてもよく、例えば、網目状に被覆されている形態や、所々においてコア部が露出している形態であってもよい。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、後述する実施例に記載の方法により算出することができる。また、本発明に係るエマルションの少なくとも1種が多段重合して得られるものである場合(例えば、コア部とシェル部とを有するエマルション粒子である場合)は、上記ガラス転移温度は、全ての段で用いた単量体組成から算出したTg(トータルTg)を意味する。
また他方の重合体鎖(例えば、シェル部の重合体鎖)のガラス転移温度は、−30〜30℃であることが好ましい。より好ましくは、−20〜20℃である。
また一方の重合体鎖と他方の重合体鎖とのガラス転移温度の差は、5〜60℃であることが好ましい。このようにガラス転移温度に差を設けることにより、例えば、制振材用途に適用したときに、幅広い温度領域下でより高い制振性を発現させることが可能となり、特に実用的範囲である20〜60℃域での制振性がより向上されることとなる。ガラス転移温度の差は、より好ましくは10〜50℃であり、更に好ましくは20〜40℃である。
なお、重量平均分子量(Mw)は、GPCを用い、後述する実施例に記載の条件により測定することができる。
上記平均粒子径がこの範囲にあるエマルション粒子を用いることにより、制振材に要求される塗膜外観、塗工性等の基本性能を充分なものとした上で、制振性をより優れたものとすることができる。エマルション粒子の平均粒子径は、より好ましくは400nm以下であり、更に好ましくは350nm以下である。また、平均粒子径は、好ましくは100nm以上である。
エマルション粒子の平均粒子径は後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、ここでいう固形分とは、エマルションに含まれる水系溶媒等の溶媒以外の成分を意味する。
本明細書中、pHは、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本明細書中、粘度は、後述する実施例に記載の条件により測定することができる。
なお、固形分とは、水系溶媒等の溶媒以外の成分を意味する。
なお、本発明の制振材用配合物は、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物を含まない単量体成分を重合(例えば、乳化重合)してエマルションを得た後、得られたエマルションに対してスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物を添加して得られるものであってもよい。
その他の成分を含む場合、本発明の制振材用配合物全体に対して、その他の成分の割合は、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下である。なお、ここでいうその他の成分とは、本発明の制振材用配合物を塗布し、加熱乾燥した後も塗膜中に残る不揮発分(固形分)のことを意味し、水系溶媒等の揮発成分は含まれない。
上記溶媒の含有量は、本発明の制振材用配合物の固形分濃度を調整するために適宜設定すればよいが、例えば、本発明の制振材用配合物100質量%中、3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以上であることが特に好ましい。また、該溶媒の含有量は、97質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。
上記分散剤としては、例えば、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等の無機質分散剤、及び、ポリカルボン酸系分散剤等の有機質分散剤が挙げられる。
上記分散剤の配合量としては、本発明の塗料中の樹脂の固形分100質量部に対し、固形分で0.1〜8質量部が好ましく、0.5〜6質量部がより好ましく、1〜3質量部が更に好ましい。
上記増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース系誘導体、ポリカルボン酸系樹脂等が挙げられる。
上記増粘剤の配合量としては、本発明の塗料中の樹脂の固形分100質量部に対し、固形分で0.01〜5質量部が好ましく、0.1〜4質量部がより好ましく、0.3〜2質量部が更に好ましい。
なお、上記分散剤、増粘剤、及び、他の成分は、例えば、バタフライミキサー、プラネタリーミキサー、スパイラルミキサー、ニーダー、ディゾルバー等を用いて、本発明に係るエマルションを形成する重合体やスルホコハク酸(塩)骨格を有する成分、無機充填材等と混合され得る。
本発明の制振材用配合物は、発泡剤として機能するスルホコハク酸(塩)骨格を有する成分を含有するため、上記加熱膨張カプセル型発泡剤の含有量を2質量%以下としたり、より少なくしたりすることにより、発泡剤が過剰となって塗膜の形状維持が困難になることを充分に防止でき、塗膜外観をより優れたものとすることができる。
本発明は更に、本発明の制振材用配合物を用いて得られる塗膜でもある。該塗膜は、本発明の制振材用配合物を加熱乾燥して得られるものであることが好ましい。
本発明の塗膜を得るために用いられる制振材用配合物の好ましいものは、上述した本発明の制振材用配合物の好ましいものと同様である。
本発明はそして、単量体成分を重合してなるエマルション、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分、及び、無機充填材を含む制振材用配合物を加熱することにより、該制振材用配合物を発泡させて得られる塗膜でもある。
なお、本発明は、単量体成分を重合してなるエマルション、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分、及び、無機充填材を含む制振材用配合物を加熱することにより、該制振材用配合物を発泡させて塗膜を製造する方法でもある。
以下では、本発明の塗膜の好ましい形態について説明する。
また、塗膜を上記温度に加熱する時間は、1〜300分であることが好ましい。該加熱時間は、より好ましくは2〜250分であり、更に好ましくは10〜150分である。
損失係数は、通常ηで表され、塗膜に対して与えた振動がどの程度減衰したかを示すものである。上記損失係数は、数値が高いほど制振性能に優れていることを示す。
上記損失係数は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
<平均粒子径>
エマルション粒子の平均粒子径は動的光散乱法による粒度分布測定器(大塚電子株式会社FPAR−1000)を用い測定した。
<不揮発分(N.V.)>
得られたエマルション約1gを秤量、熱風乾燥機で150℃×1時間後、乾燥残量を不揮発分として、乾燥前質量に対する比率を質量%で表示した。
<pH>
pHメーター(堀場製作所社製「F−23」)により25℃での値を測定した。
<粘度>
B型回転粘度計(東機産業社製「VISCOMETER TUB−10」)を用いて、25℃、20rpmの条件下で測定した。
以下の測定条件下で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した。
測定機器:HLC−8120GPC(商品名、東ソー社製)
分子量カラム:TSK−GEL GMHXL−Lと、TSK−GELG5000HXL(いずれも東ソー社製)とを直列に接続して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
検量線用標準物質:ポリスチレン(東ソー社製)
測定方法:測定対象物を固形分が約0.2質量%となるようにTHFに溶解し、フィルターにてろ過した物を測定サンプルとして分子量を測定する。
重合体のTgは、各段で用いた単量体組成から、下記計算式(1)を用いて算出した。
上記計算式(1)により重合性単量体成分のガラス転移温度(Tg)を算出するのに使用したそれぞれのホモポリマーのTg値を下記に示した。
メチルメタクリレート(MMA):105℃
スチレン(St):100℃
2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA):−70℃
ブチルアクリレート(BA):−56℃
アクリル酸(AA):95℃
乳化剤Iは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホサクシネート・ジナトリウムであり、下記式(i):
乳化剤IIIは、スルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウムであり、下記式(iii):
ニューコール707SF(商品名、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・硫酸エステル塩:日本乳化剤株式会社製)
(実施例1)
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管、及び、滴下ロートを取り付けた重合器に脱イオン水180.3部を仕込んだ。その後、窒素ガス気流下で撹拌しながら内温を75℃まで昇温した。一方、上記滴下ロートにメタクリル酸メチル520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、ブチルアクリレート340部、アクリル酸10.0部、重合連鎖移動剤であるt−ドデシルメルカプタン(t−DMとも言う)2.0部、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部及び脱イオン水217.0部からなる単量体乳化物を仕込んだ。次に、重合器の内温を75℃に維持しながら、上記単量体乳化物のうちの27.0部、重合開始剤(酸化剤)である5%過硫酸カリウム水溶液5部及び2%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10部を添加し、初期重合を開始した。40分後、反応系内を80℃に維持したまま、残りの単量体乳化物を210分にわたって均一に滴下した。同時に5%過硫酸カリウム水溶液95部及び2%亜硫酸水素ナトリウム水溶液90部を210分かけて均一に滴下し、滴下終了後60分同温度を維持し、重合を終了した。
得られた反応液を室温まで冷却後、2−ジメチルエタノールアミン16.7部を添加し、不揮発分60.0%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.1、粘度2600mPa・s、粒子径230nm(粒度分布24%)、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション1)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部の代わりに、スチレン520部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分59.9%、ガラス転移温度2.6℃、pH8.0、粘度3000mPa・s、平均粒子径210nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション2)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部の代わりに、スチレン520部を用い、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホサクシネートジナトリウム(乳化剤I)225.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度2.6℃、pH8.1、粘度2400mPa・s、平均粒子径260nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション3)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360.0部を用い、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)を225.0部から100.0部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.1、粘度2000mPa・s、平均粒子径280nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション4)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート485部、スチレン170部、及び、2−エチルヘキシルアクリレート335.0部を用い、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)を225.0部から100.0部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.2%、ガラス転移温度20.0℃、pH8.2、粘度2200mPa・s、平均粒子径270nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション5)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、t−DMを2.0部から5.0部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分59.9%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.0、粘度1800mPa・s、平均粒子径310nm、重量平均分子量50000のアクリル系エマルション(エマルション6)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート485部、スチレン170部、及び、2−エチルヘキシルアクリレート335.0部を用い、t−DMを2.0部から1.0部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.1%、ガラス転移温度20.0℃、pH7.9、粘度3000mPa・s、平均粒子径210nm、重量平均分子量400000のアクリル系エマルション(エマルション7)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)225.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.2、粘度2600mPa・s、平均粒子径240nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション8)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)100.0部及び予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)125.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.0、粘度2400mPa・s、平均粒子径270nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション9)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)225.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.1、粘度2300mPa・s、平均粒子径280nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション10)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360部を用い、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホサクシネートジナトリウム(乳化剤I)190.0部及び予め20%水溶液に調整したニューコール707SF(商品名、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・硫酸エステル塩:日本乳化剤株式会社製)100.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.1%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.2、粘度2600mPa・s、平均粒子径220nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション11)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360部を用い、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに、予め20%水溶液に調整したニューコール707SF(商品名、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・硫酸エステル塩:日本乳化剤株式会社製)100.0部を用いた以外は実施例1と同様の重合製法にて得られたエマルションに、予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)を190.0部混合し、不揮発分60.0%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.2、粘度2100mPa・s、平均粒子径305nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション12)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)225.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.2%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.1、粘度2400mPa・s、平均粒子径300nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション13)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、t−DMを2.0部から5.0部に変更し、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したスルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム(乳化剤III)75.0部及び予め20%水溶液に調整したニューコール707SF(商品名、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・硫酸エステル塩:日本乳化剤株式会社製)150.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.3%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.1、粘度3000mPa・s、平均粒子径210nm、重量平均分子量50000のアクリル系エマルション(エマルション14)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.0、粘度2800mPa・s、平均粒子径220nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション15)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.0、粘度2800mPa・s、平均粒子径220nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション16)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、メチルメタクリレート520部、2−エチルヘキシルアクリレート130.0部、及び、ブチルアクリレート340部の代わりに、メチルメタクリレート290部、スチレン170.0部、2−エチルヘキシルアクリレート170.0部、及び、ブチルアクリレート360部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.0%、ガラス転移温度−6.0℃、pH8.0、粘度2800mPa・s、平均粒子径220nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション17)を得た。
実施例1の単量体乳化物の仕込みにおいて、予め20%水溶液に調整したポリオキシエチレンアルキルエーテル・スルホコハク酸半エステル塩(乳化剤II)225.0部の代わりに予め20%水溶液に調整したニューコール707SF(商品名、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・硫酸エステル塩:日本乳化剤株式会社製)225.0部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、不揮発分60.1%、ガラス転移温度4.0℃、pH8.1、粘度2500mPa・s、平均粒子径240nm、重量平均分子量100000のアクリル系エマルション(エマルション18)を得た。
なお、比較例2ではスルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物を配合しなかった。
・エマルション1〜18を形成する重合体 固形分で1000部
・炭酸カルシウムNN#200*1 表1に記載
・分散剤 アクアリックDL−40S*2 30部
・増粘剤 アクリセットWR−650*3 20部
・消泡剤 ノプコ8034L*4 5部
・発泡剤 F−30*5 表1に記載
*1:日東粉化工業株式会社製 充填材
*2:株式会社日本触媒製 ポリカルボン酸型分散剤(有効成分44%)
*3:株式会社日本触媒製 アルカリ可溶性のアクリル系増粘剤(有効成分30%)
*4:サンノプコ株式会社製 消泡剤(主成分:疎水性シリコーン+鉱物油)
*5:松本油脂社製 発泡剤
鋼板(商品名SPCC−SD・幅75mm×長さ150mm×厚み0.8mm、日本テストパネル社製)の上に、作製した制振材用配合物を塗布厚みが5mmとなるように塗布した。その後、熱風乾燥機を用いて、150℃で50分間乾燥し、得られた乾燥塗膜の表面状態を以下の基準で評価した。なお、熱風乾燥機を用いた加熱により塗料から発泡が生じた。
○:異常なし。
〇△:軽微な塗膜のフクレやクラックが所々に見られる。
△:塗膜のフクレやクラックが所々に見られる。
×:塗膜全体にわたってフクレが生じ、はがれ、クラックが見られる。
上記制振材用配合物を冷間圧延鋼板(商品名SPCC・幅15mm×長さ250mm×厚み1.5mm、日本テストパネル社製)上に3mmの厚みで塗布して150℃で30分間乾燥し、冷間圧延鋼板上に面密度4.0kg/m2の制振材被膜を形成した。なお、乾燥における加熱により塗料から発泡が生じた。制振性は、それぞれの温度(10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)における損失係数を、片持ち梁法(株式会社小野測機製損失係数測定システム)を用いて測定した。また、制振性の評価は、総損失係数(10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃での損失係数の和)により行い、総損失係数の値が大きいほど制振性に優れるものとした。
作製した制振材用配合物150gを300mlポリプロピレン製カップに取り、底部から5mmの高さに直径50mmの羽根を取り付け、ディスパーを用いて1000回転で撹拌を行い、塗料がゲル化するまでの時間(分)を測定した。
例えば、重合器に仕込んだ乳化剤の種類以外の条件が共通する実施例13と比較例2とを比較すると、実施例13では乳化剤として乳化剤III(スルホコハク酸N−アルキルモノアミドジナトリウム)を用いることにより、比較例2と比較して、それぞれ制振性、機械安定性、及び、外観がより優れることが実証されている。また、実施例15、実施例16、及び、比較例1は、無機充填材の使用量以外の条件が共通するが、比較例1では、無機充填材の使用量がエマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対して100質量%と低いため、実施例15、実施例16と比較して外観、制振性に劣るものである。
また、エマルションに添加する従来の発泡剤の量以外の条件が共通する実施例8と実施例10と実施例13とを比較すると、エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対し、加熱膨張カプセル型発泡剤の含有量が1.5質量%である実施例10よりも、該加熱膨張カプセル型発泡剤を用いない実施例8や、該加熱膨張カプセル型発泡剤の含有量が0.5質量%である実施例13の方が、制振性、機械安定性、及び、外観がより優れる。本発明の制振材用配合物では、スルホコハク酸(塩)骨格を有する化合物が発泡剤として機能するため、加熱膨張カプセル型発泡剤の添加量を少なくしたり、ゼロとしたりすることが好ましい。実施例8や実施例13では、制振材用配合物中の発泡剤量が過剰ではなく、適正な範囲内であるため、塗膜の形状をより充分に維持することができ、塗膜外観を「異常なし」とすることができる。
Claims (8)
- 単量体成分を重合してなるエマルション、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分、及び、無機充填材を含み、
該スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分は、反応性の炭素−炭素不飽和結合をもたない化合物であり、下記一般式(1);
該エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対し、該スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の含有量が0.1〜20質量%であり、該無機充填材の含有量が250〜700質量%であり、
該エマルションは、重量平均分子量が2万〜80万であり、(メタ)アクリル系重合体を含み、
該(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸系単量体0.1〜5質量%、及び、その他の共重合可能な不飽和単量体95〜99.9質量%から構成される単量体成分を共重合して得られるものである
ことを特徴とする制振材用水性塗料。 - 前記エマルションは、ガラス転移温度が−30〜50℃である
ことを特徴とする請求項1に記載の制振材用水性塗料。 - 前記エマルションは、カルボン酸(塩)基をもつ単量体単位を有する重合体を含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の制振材用水性塗料。 - 前記スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分は、炭素数8以上の炭化水素基を有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の制振材用水性塗料。 - 前記水性塗料中のアニオン性界面活性剤100質量%中、前記スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の含有量が50質量%以上である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の制振材用水性塗料。 - 前記エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対し、加熱膨張カプセル型発泡剤の含有量が2質量%以下である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の制振材用水性塗料。 - 前記エマルションの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対し、スルホコハク酸(塩)骨格を有する成分の含有量は、2質量%以上である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の制振材用水性塗料。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の制振材用水性塗料を用いて得られることを特徴とする塗膜。
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