氯乙烯塑溶膠組合物的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】氯乙烯塑溶膠組合物
[0001] 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及耐碎裂（chipping-resistant)涂層用漆，它涂布在地板的背面部分、 駕駛室部分、側(cè)梁部分、前裙板部分和機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身地板的類(lèi)似物上，以保護(hù)車(chē)身，尤其涉及 氯乙烯塑溶膠組合物，它顯示出高的隔音性，同時(shí)能形成耐碎裂性能良好的涂膜，即使它被 制成低比重用以降低車(chē)身重量。
[0003] 相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明
[0004] 當(dāng)汽車(chē)在行駛中，出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象，在車(chē)身的較低結(jié)構(gòu)部件處的涂膜因輪胎濺起的 石子或砂礫碰撞導(dǎo)致剝落。較低結(jié)構(gòu)部件可以是地板的背面部分、駕駛室部分（輪胎外罩 部件）、車(chē)門(mén)檻板、側(cè)梁部分、前裙板部分、前/后擋泥板部件、門(mén)的下部部件和類(lèi)似物。因 此，在涂漆工藝中，常規(guī)地在機(jī)動(dòng)車(chē)的鋼板表面上形成涂膜，以防止碎裂現(xiàn)象。通過(guò)在鋼板 表面上涂漆并干燥底漆來(lái)制造這種涂膜，所述底漆使用氯乙烯樹(shù)脂的塑溶膠漆。
[0005] -方面，在車(chē)身較低結(jié)構(gòu)部件（或類(lèi)似物）上涂布氯乙烯樹(shù)脂的塑溶膠漆以形成 涂膜，從而得到耐碎裂性能。另一方面，需要底漆，從而除了耐碎裂性以外，還得到隔音功能 以降低飛濺噪音（splashing noise)。然而，常規(guī)的氯乙烯塑溶膠漆通常形成強(qiáng)韌和堅(jiān)硬的 涂膜以增強(qiáng)耐碎裂性能。當(dāng)小石頭或砂礫或類(lèi)似物撞擊時(shí)，這種強(qiáng)韌和堅(jiān)硬的涂料材料不 能有效地降低產(chǎn)生的飛濺噪音。
[0006] 鑒于此，專(zhuān)利文獻(xiàn)1(PTL 1)示出了例如有效地降低飛濺噪音的措施。在該文獻(xiàn) 中，將用于耐碎裂性的塑溶膠漆與化學(xué)發(fā)泡劑（分解型發(fā)泡劑）混合，所述化學(xué)發(fā)泡劑例如 借助熱量，通過(guò)例如偶氮二甲酰胺（ADCA)的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生氣體。因此，正如該文獻(xiàn)中所 示的，已知通過(guò)這種方法形成的涂膜變厚，從而提高了隔音性。然而，使用這種化學(xué)發(fā)泡劑 的方法在泡沫均勻度方面較差，因?yàn)樗艿缴郎貤l件、待涂布的位置、涂布量和類(lèi)似條件的 影響。而且，在所得泡沫內(nèi)難以產(chǎn)生閉孔，而是易于頻繁地產(chǎn)生大直徑的開(kāi)孔。此外，在涂 膜的表面部分處多個(gè)泡孔相連，由此引起膨脹部分或溶脹（泡孔內(nèi)的不規(guī)則度）。因此，難 以控制泡孔，結(jié)果并不容易獲得穩(wěn)定的特性，例如隔音性能、耐碎裂性能和類(lèi)似性能。
[0007] 如上所述，需要底漆的耐碎裂性能和隔音性能優(yōu)良。另外，近年來(lái)，在機(jī)動(dòng)車(chē)中，對(duì) 高性能和奢華的需求不斷增加。而且，隨著從環(huán)境角度例如降低全球變暖和保護(hù)全球環(huán)境 考慮，主要出于改進(jìn)機(jī)動(dòng)車(chē)中燃料經(jīng)濟(jì)性的目的來(lái)提高燃料效率，期待機(jī)動(dòng)車(chē)的重量更輕。 因此，對(duì)用于機(jī)動(dòng)車(chē)以具有低比重的底漆存在增加的需求。也就是說(shuō)，通常每臺(tái)機(jī)動(dòng)車(chē)使用 用量為2kg至5kg的底漆，不過(guò)這取決于車(chē)輛的大小。因此，若底漆可具有較低的比重，則 它將有助于機(jī)動(dòng)車(chē)燃料效率的改進(jìn)。
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 (PTL 2)或?qū)＠墨I(xiàn)3 (PTL 3)公開(kāi)了例如降低比重的方法。也就是說(shuō)， 它們公開(kāi)了為了耐碎裂性，在塑溶膠漆內(nèi)混合塑料或無(wú)機(jī)中空微球。而且，專(zhuān)利文獻(xiàn)4 (PTL 4)教導(dǎo)了在底漆材料內(nèi)混合未膨脹的微膠囊，使未膨脹的微膠囊在烘烤時(shí)膨脹，從而降低 涂膜的密度以有助于重量減輕。
[0009] [專(zhuān)利文獻(xiàn)]
[0010] [PTL 1]日本專(zhuān)利特開(kāi)平10-237250號(hào)公報(bào)
[0011] [PTL 2]日本專(zhuān)利特開(kāi)平5-117575號(hào)公報(bào)
[0012] [PTL 3]日本專(zhuān)利特開(kāi)平6-128438號(hào)公報(bào)
[0013] [PTL 4]日本專(zhuān)利特開(kāi)平6-157976號(hào)公報(bào)
[0014] 發(fā)明概述
[0015] 確實(shí)通過(guò)在塑溶膠組合物中混合塑料或無(wú)機(jī)中空微球使重量減輕。然而，這種微 球混合難以確保近年來(lái)要求更加嚴(yán)格的隔音性能。另一方面，未膨脹的微球在烘烤時(shí)膨脹， 以確保涂膜的厚度大。然而，與塑料或無(wú)機(jī)微球相比，它在重量減輕方面起的作用較小。因 此，需要大量地混合微膠囊，以提供具有所需低比重的涂膜。再者，在這種情況下，在涂膜中 存在大量膨脹的微膠囊。因此，涂膜的緩沖性能劣化，從而降低了耐碎裂性能。
[0016] 鑒于以上所述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供氯乙烯塑溶膠組合物，它能形成具有 高隔音性能和良好耐碎裂性能的涂膜，同時(shí)具有低比重，從而穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)諸如隔音性能和 耐碎裂性能的性能。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種氯乙烯塑溶膠組合物，它包含由氯乙烯樹(shù)脂和增塑劑組成 的主要成分、可熱膨脹的微膠囊和不可膨脹的中空填料?？蔁崤蛎浀奈⒛z囊是膠囊狀物體， 各自具有在其內(nèi)部含有可汽化物質(zhì)的核-殼結(jié)構(gòu)。微膠囊的殼在預(yù)定溫度范圍軟化，殼內(nèi) 部包含的可汽化物質(zhì)變化成氣體。因此，隨著殼內(nèi)部氣體壓力（膨脹力/蒸氣壓）增加，殼 膨脹。因此，微膠囊使殼的體積變大，成為中空微氣囊（microballon)。本發(fā)明的組合物可 使用微膠囊，所述微膠囊例如用熱塑性樹(shù)脂（作為殼）包圍低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑（作為核）。 熱塑性樹(shù)脂（作為殼）可以是偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯腈-偏二氯乙烯共聚物、丙烯腈-甲 基丙烯酸甲酯共聚物和類(lèi)似物。有機(jī)溶劑可以是低沸點(diǎn)的烴和類(lèi)似物。而且，不可膨脹的 中空填料是甚至通過(guò)在烘烤時(shí)加熱也不熔融或膨脹，保持預(yù)定的中空比率的中空氣囊（中 空體）。例如，無(wú)機(jī)中空填料或有機(jī)中空填料用作不可膨脹的中空填料。無(wú)機(jī)中空填料可以 是玻璃氣囊、二氧化硅氣囊，Shirasu氣囊（通過(guò)熱處理天然的火山玻璃質(zhì)灰（在日語(yǔ)中稱(chēng) 為"Shirasu"）而生產(chǎn)的中空微球）、無(wú)機(jī)碳中空體或中空球，或者類(lèi)似物。有機(jī)中空填料 可以是由有機(jī)合成樹(shù)脂例如偏二氯乙烯、丙烯腈、聚偏二氯乙烯或其共聚物制成的塑料中 空體或中空球。也就是說(shuō)，不可膨脹的中空填料由不可膨脹的中空氣囊或中空體組成。不 可膨脹的中空填料具有預(yù)定的剛度或強(qiáng)度，從而與可熱膨脹的微膠囊相反，加熱不膨脹，并 且在外部壓力下不易壓縮。也就是說(shuō)，在氯乙烯塑溶膠組合物的加熱/膨脹工藝期間和其 后的涂膜內(nèi)部，不可膨脹的中空填料保持其初始形狀和初始尺寸。
[0018] 在氯乙烯塑溶膠組合物中，可熱膨脹的微膠囊可具有范圍為70_130°C，優(yōu)選范圍 為80-120°C的膨脹起始溫度。膨脹起始溫度是當(dāng)加熱時(shí)微膠囊開(kāi)始膨脹時(shí)的溫度，其中構(gòu) 成殼的熱塑性樹(shù)脂或類(lèi)似物開(kāi)始軟化，與此同時(shí)，在殼內(nèi)包含的可汽化物質(zhì)例如烴開(kāi)始汽 化以增加其內(nèi)部壓力。
[0019] 在氯乙烯塑溶膠組合物中，可熱膨脹的微膠囊可具有相對(duì)于100重量份氯乙烯樹(shù) 脂2至12重量份，優(yōu)選相對(duì)于100重量份氯乙烯樹(shù)脂5至10重量份的混合比。
[0020] 在氯乙烯塑溶膠組合物中，不可膨脹的中空填料可具有范圍為10至50微米的中 值直徑和范圍為0. 1至0. 5的絕對(duì)比重。根據(jù)在JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）Z 8901的主文檔和 注釋頁(yè)中的術(shù)語(yǔ)定義，"中值直徑"是在粉末的粒度分布中，就數(shù)量（或質(zhì)量）來(lái)說(shuō)，比某一 直徑粗糙的所有顆粒的50%的粒徑（粒度）。也就是說(shuō)，所有顆粒的50%的尺寸比某一直 徑大的粒徑。一般地，它被稱(chēng)為"中值直徑"或"50%粒徑"且表達(dá)為"D50"。就定義來(lái)說(shuō)， 粉末/顆粒組的尺寸用平均粒徑和中值直徑表示。在本發(fā)明中，中值直徑是（根據(jù)項(xiàng)目描 述的說(shuō)明）通過(guò)激光衍射/散射方法測(cè)量的中值直徑的值。"通過(guò)激光衍射/散射方法測(cè) 量的中值直徑"是在使用激光衍射型粒度分布儀，通過(guò)激光衍射/散射方法獲得的粒度分布 中，累積重量百分比（或累積重量份數(shù)）為50%時(shí)的粒徑（D50)。粒徑值不是嚴(yán)格的，而是 近似值。自然地，它是包括誤差在內(nèi)的近似值。因此，本發(fā)明不排除包括幾十個(gè)百分點(diǎn)誤差 的值。通過(guò)該誤差，在粒度分布幾乎相對(duì)于中心（50%粒徑）對(duì)稱(chēng)的情況中，中值直徑接近 等于平均粒徑。
[0021] 在氯乙烯塑溶膠組合物中，不可膨脹的中空填料可具有相對(duì)于100重量份氯乙烯 樹(shù)脂范圍為10至50重量份，優(yōu)選相對(duì)于100重量份氯乙烯樹(shù)脂范圍為15至30重量份的 混合比。
[0022] 氯乙烯塑溶膠組合物可含有范圍為15wt%至50wt%的氯乙烯樹(shù)脂。
[0023] 作為特性特征，本發(fā)明的氯乙烯塑溶膠組合物含有可熱膨脹的微膠囊和不可膨脹 的中空填料。具體地，氯乙烯塑溶膠組合物含有可熱膨脹的微膠囊。因而，當(dāng)在烘烤時(shí)加熱 可熱膨脹的微膠囊時(shí)，內(nèi)部的可汽化物質(zhì)汽化。因此，微膠囊的殼因彼時(shí)的壓力而溶脹或膨 脹，結(jié)果微膠囊變?yōu)橹锌瘴饽?。因此，在預(yù)定位置上涂布的氯乙烯塑溶膠組合物的涂層或 涂膜也通過(guò)膨脹的中空微氣囊而溶脹，進(jìn)而得到大厚度（或增加厚度）的涂層或涂膜。結(jié) 果，在沒(méi)有增加其涂布量的情況下，因厚度增加而使得氯乙烯塑溶膠組合物確保能形成具 有高隔音性能的涂膜。此時(shí)，涂膜具有小的比重，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)利用可熱膨脹的微膠囊的體 積膨脹使厚度增加。因此，抑制了涂膜重量的增加，盡管涂膜具有增加的厚度。而且，由于 氯乙烯塑溶膠組合物與不可膨脹的中空填料混合，因此它能形成具有非常小的比重且非常 輕質(zhì)的涂膜。此外，通過(guò)加熱它們來(lái)汽化內(nèi)部的可汽化物質(zhì)并通過(guò)汽化物質(zhì)的壓力使殼充 氣，本發(fā)明利用可熱膨脹的微膠囊的體積膨脹，從而形成微氣囊，以增加涂層（涂膜）的厚 度。在這種情況下，與通過(guò)分解化學(xué)發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體來(lái)形成氣泡并進(jìn)而增加涂膜厚度的情 況相比，作為氣泡形成的中空微氣囊難以受到涂布/上漆條件例如加熱/硬化條件、待涂布 的位置、涂布量和類(lèi)似條件的影響，和/或受到加熱/硬化時(shí)的粘度的影響。而且，在這種 情況下，中空微氣囊容易均勻且為小的閉孔。因此，氯乙烯塑溶膠組合物確保涂膜限制耐碎 裂性的劣化且具有穩(wěn)定的隔音性能。如上所述，由于本發(fā)明的氯乙烯塑溶膠組合物含有可 熱膨脹的微膠囊和不可膨脹的中空填料，因此所得涂膜確保具有良好的隔音性能和良好的 耐碎裂性能，盡管它是輕質(zhì)的。
[0024] 因此，根據(jù)本發(fā)明的氯乙烯塑溶膠組合物，提供一種具有高隔音性能和良好的耐 碎裂性能，同時(shí)具有低比重的涂膜。而且，該涂膜以穩(wěn)定的方式提供隔音性能和耐碎裂性 能。此外，因?yàn)橥磕さ牡捅戎?，該氯乙烯塑溶膠組合物起到降低車(chē)輛重量的作用。
[0025] 另外，若氯乙烯塑溶膠組合物具有范圍為70-130°C的膨脹起始溫度，則可熱膨 脹的微膠囊的最大膨脹溫度變?yōu)榧s110-2KTC。也就是說(shuō)，可熱膨脹的微膠囊的最大膨 脹溫度范圍處于在進(jìn)行現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車(chē)上漆生產(chǎn)線(xiàn)內(nèi)所采用的烘烤時(shí)的加熱溫度范圍（通常 120-160°C )。在這一范圍內(nèi)，可熱膨脹的微膠囊變?yōu)榫哂懈吲蛎浡实闹锌瘴饽?，同時(shí)避免 殼破碎。因此，除了以上提及的有利效果以外，該氯乙烯塑溶膠組合物非常適合于在現(xiàn)有機(jī) 動(dòng)車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)中使用。而且，當(dāng)在機(jī)動(dòng)車(chē)上漆生產(chǎn)線(xiàn)中使用時(shí)，該氯乙烯塑溶膠組合物在形成 厚的涂膜方面具有高的效率，因?yàn)榭蔁崤蛎浀奈⒛z囊具有以上確定的膨脹起始溫度范圍， 且在接近最大膨脹溫度的加熱條件下以高膨脹率膨脹。換句話(huà)說(shuō)，在這種高膨脹率下，足以 以最小量混合可熱膨脹的微膠囊，以確保滿(mǎn)足涂膜所需隔音性能的預(yù)定的薄膜厚度（在烘 烤之后）。這種最小用量（以下稱(chēng)"最低混合量"）遠(yuǎn)低于可能引起耐碎裂性劣化的混合比 (以下稱(chēng)"最高混合量")。結(jié)果，在使用具有以上確定范圍的膨脹起始溫度的可熱膨脹的微 膠囊的情況下，在氯乙烯塑溶膠組合物中，