JP2003165947A - エポキシ樹脂粉体塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エポキシ樹脂粉体塗料の優れた特性を損なう
ことなく、珪素鋼鈑との密着性に優れた塗膜を形成でき
るエポキシ樹脂粉体塗料を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂（Ａ）、芳香族系酸無水物
硬化剤（Ｂ）および無機充填剤（Ｃ）を必須成分とし、
密着性向上剤としてシラン系カップリング剤（Ｄ）を配
合し、好ましくは無機充填剤（Ｃ）として珪酸カルシウ
ム、シラン系カップリング剤（Ｄ）としてトリメトキシ
シラン化合物を使用するすることを特徴とするエポキシ
樹脂粉体塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ樹脂粉体
塗料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂粉体塗料は、電気的特性、
機械的特性、熱的特性に優れており、従来の溶剤型塗料
と比較して、塗料中に溶剤を含有しないため、低公害で
作業環境性にも優れたものであること、塗装直後でも使
用できること、多層の重ね塗りが可能で塗膜厚みを厚く
できること、比較的安価であること、塗装後に余剰分の
塗料を回収し再利用できることなどの利点から、電子部
品、ＯＡ機器、家電製品、建材、自動車部品等の絶縁保
護装飾用塗料として需要が高い。

【０００３】しかし、近年になりマイクロモーター、自
動車用電装モーターともに小型化、高出力化の要求が強
まっている。小型化、高出力化のためにモーターコアに
珪素鋼鈑を使用する方法がとられる。珪素鋼鈑を使用す
ると渦電流が小さくなるため残留電界の影響を抑えら
れ、モーターの出力を上げることができる。

【０００４】ところが、一般的に珪素鋼鈑は通常の鋼鈑
と比較してエポキシ樹脂粉体塗料の密着性が悪いという
欠点がある。このため塗膜を形成した際に機械的衝撃強
さが低下し、剥がれやひび割れなどが発生しやすくな
る。また、その結果モーターの絶縁不良の原因となるな
どの不具合が発生することがある。このような背景か
ら、珪素鋼鈑に対する密着性に優れ、機械的強度が良好
な塗膜を形成することができるエポキシ樹脂粉体塗料が
望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エポキシ樹
脂粉体塗料の優れた特性を損なうことなく、珪素鋼鈑と
の密着性に優れた塗膜を形成できるエポキシ樹脂粉体塗
料を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（４）記載の本発明により達成される。 （１）エポキシ樹脂（Ａ）、芳香族系酸無水物硬化剤
（Ｂ）、及び無機充填剤（Ｃ）を必須成分とするエポキ
シ樹脂粉体塗料に、シラン系カップリング剤（Ｄ）を配
合することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料。 （２）無機充填剤（Ｃ）が珪酸カルシウムである上記
（１）に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。 （３）シラン系カップリング剤（Ｄ）がトリメトキシシ
ラン化合物であり、かつ、その配合量がエポキシ樹脂粉
体塗料全体に対して０．２〜３．０重量％である上記
（１）または（２）に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。

【０００７】以下、本発明の詳細について説明を行う。
本発明のエポキシ樹脂粉体塗料はエポキシ樹脂（Ａ）、
芳香族系酸無水物硬化剤（Ｂ）、及び無機充填剤（Ｃ）
を必須成分とするエポキシ樹脂粉体塗料に、シラン系カ
ップリング剤（Ｄ）を配合することを特徴とするもので
ある。まず、これらの各成分について説明する。

【０００８】本発明のエポキシ樹脂粉体塗料（以下、
「粉体塗料」という）に配合されるエポキシ樹脂（Ａ）
としては特に限定されない。例えば、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノ
ボラック型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂などを用
いることができ、これらを単独または混合して用いても
良い。これらの中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂を用いた場合は、塗膜が機械的特性、電気的特性に優
れたものになり好ましい。また、これらのエポキシ樹脂
の分子量やエポキシ当量なども特に限定されず、粉体塗
料の配合や要求される性状に合わせて適宜選択すればよ
い。一例を挙げると、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
の場合は、エポキシ当量４５０〜２０００のものを用い
ると、粉体塗料の塗装性が優れたものになり好ましい。
エポキシ樹脂（Ａ）の配合量についても特に限定されな
いが、後述する芳香族系酸無水物硬化剤（Ｂ）と合わせ
て、塗料全体に対して３０〜６０重量％であることが好
ましく、さらに好ましくは４０〜５５重量％である。エ
ポキシ樹脂（Ａ）をかかる範囲内の配合量とすることに
より、粉体塗料の塗装性を良好にできる。配合量が前記
下限値よりも少ないと塗膜の平滑性が低下することがあ
り、一方、前記上限値よりも多いと塗装後の硬化工程で
ある焼成時にタレやトガリといった外観不良を起こすこ
とがある。

【０００９】本発明の粉体塗料には、エポキシ樹脂の硬
化剤として芳香族系酸無水物硬化剤（Ｂ）を配合する。
これにより、耐熱性や耐薬品性を向上させ、モーター用
に適した粉体塗料にすることができる。ここで配合され
る芳香族系酸無水物硬化剤（Ｂ）としては特に限定され
ず、一般にエポキシ樹脂用硬化剤として用いられている
公知のものが使用できる。例えばトリメリット酸無水
物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ピロメリ
ット酸無水物などが挙げられる。これらの中でもトリメ
リット酸無水物を用いた場合は、特に耐熱性や珪素鋼鈑
との密着性が向上し好ましい。また、芳香族系酸無水物
硬化剤（Ｂ）の配合量については特に限定されないが、
エポキシ樹脂（Ａ）に対して当量比（Ａ／Ｂ）で０．５
〜１．５となるように配合することが望ましい。さらに
好ましくは０．８〜１．２である。当量比が前記上限値
よりも大きいと塗料の硬化が不十分になり、機械的特性
が低下することがある。また前記下限値よりも小さい場
合は塗膜の硬度が高くなるため、密着性が低下する場合
がある。

【００１０】本発明の粉体塗料には、塗膜に機械的強度
を付与するために無機充填材（Ｃ）を配合する。ここで
用いられる無機充填材（Ｃ）としては特に限定されない
が、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニ
ウム、酸化アルミニウム、珪酸カルシウム、タルク等が
挙げられ、これらを単独または混合して用いることがで
きる。これらの中でも珪酸カルシウムを用いた場合は、
シランカップリング剤がケイ素鋼板上に効率的に吸着
し、この結果塗膜とケイ素鋼板との密着力が強くなると
考えられ、さらには塗膜の機械的強度に関しても良好と
なるので最も好ましいものである。無機充填材（Ｃ）の
配合量についても特に限定されないが、粉体塗料全体に
対して３７〜６７重量％であることが好ましく、さらに
好ましくは４２〜５７重量％である。無機充填材（Ｃ）
をかかる範囲内の配合量とすることで、粉体塗料の塗装
性を良好なものにできる。配合量が前記下限値よりも少
ないと焼成時にタレやトガリといった外観上の不具合を
起こすことがあり、塗膜の機械的強度も十分とならない
ことがある。一方、前記上限値よりも多いと塗膜の平滑
性が低下することがある。また、無機充填材（Ｃ）の粒
径は特に限定されないが、通常、平均粒径として１０〜
３０μｍのものが好ましく用いられる。これにより、粉
体塗料に良好な流動性が付与され塗装性がより向上し、
さらには塗膜の機械的強度についても最適なものとする
ことができる。

【００１１】本発明の粉体塗料には、以上説明した成分
のほかに、シラン系カップリング剤（Ｄ）を配合するこ
とを特徴とする。本発明においてシラン系カップリング
剤（Ｄ）は、珪素鋼鈑との密着性向上剤として配合され
るものである。本発明の粉体塗料に配合されるシランカ
ップリング剤（Ｄ）としては特に限定されないが、例え
ばトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、エチ
ルトリメトキシシラン、トリクロルシランなどが挙げら
れ、これらを単独または混合して用いることができる。
これらの中でも特にトリメトキシシラン化合物を用いた
場合は、強い密着性を付与できるとともに塗膜の機械的
強度を向上できるので好ましい。なお、トリメトキシシ
ラン化合物としては特に限定されないが、例えば、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピル
トリメトキシシランなどが挙げられる。シランカップリ
ング剤（Ｄ）の配合量については特に限定されないが、
粉体塗料全体に対して０．２〜３．０重量％であること
が好ましく、さらに好ましくは０．４〜１．５重量％で
ある。かかる範囲内の配合量とすることにより、塗膜の
外観などを損なうことなく、珪素鋼鈑との良好な密着性
を得ることができる。配合量が前記下限値未満であると
その効果が十分に発現されないことがある。また、前記
上限値を超えても、密着性の向上が十分とならないこと
がある。これは、シランカップリング剤が珪素鋼鈑表面
に過剰に層形成し、塗膜と珪素鋼鈑との密着性が阻害さ
れるためではないかと考えられる。

【００１２】本発明の粉体塗料はエポキシ樹脂、芳香族
系酸無水物硬化剤、及び無機充填剤を必須成分とする粉
体塗料に、珪素鋼鈑との密着性向上剤としてシラン系カ
ップリング剤を配合することを特徴とする。特に、無機
充填剤として珪酸カルシウム、シラン系カップリング剤
としてトリメトキシシラン化合物を使用することによ
り、粉体塗料の密着性をさらに向上させることができ
る。このメカニズムは明確ではないが、以下のように推
測される。すなわち、珪素鋼鈑は通常の鋼鈑と比較し
て、鋼鈑表面の親水性が強いため、疎水性物質であるエ
ポキシ樹脂との密着性は小さい。ここでシラン系カップ
リング剤を用いることにより、珪素鋼鈑上にこれが吸着
するとともにエポキシ樹脂とも化学的に親和し、珪素鋼
鈑とエポキシ樹脂とを強く結合させることができると考
えられる。また、通常の無機充填材はシランカップリン
グ剤を吸着する性質を有するが、珪酸カルシウムはこの
ような傾向が小さい。このため、無機充填材として珪酸
カルシウムを用いることにより、配合されたシラン系カ
ップリング剤が珪素鋼鈑上に吸着し有効に作用すること
ができる。これにより、前記の効果がさらに向上するも
のと考えられる。さらに、シラン系カップリング剤であ
るためエポキシ樹脂の硬化反応に関しては実質的に影響
を及ぼさないという利点もある。

【００１３】なお、本発明の粉体塗料には前記配合物の
ほかにも、本発明の目的を損なわない範囲内で他の成分
を配合することもできる。このような成分としては着色
顔料、レベリング剤、硬化促進剤などが挙げられ、例え
ば着色顔料としては酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラ
ック等が用いられる。

【００１４】本発明の粉体塗料を製造する方法としては
特に限定されるものではなく、粉体塗料を製造する一般
的な方法を用いることができる。一例としては、所定の
組成比で配合した原料成分をヘンシェルミキサーによっ
て十分に均一混合した後、エクストルーダーなどの混練
装置で溶融混合し、ついで粉砕機により適当な粒度に粉
砕、分級して得られる。また、本発明の粉体塗料につい
ては、粉体の流動性向上のため、シリカなどの微粉末で
粉体塗料粒子の表面を被覆することもできる。このよう
な処理を行なう方法としては、粉砕時に微粉末を添加し
ながら混合する粉砕混合やヘンシェルミキサーなどによ
る乾式混合などの方法がある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例を用いて具体
的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によっ
て限定されるものではない。なお、表１に記載されてい
る原材料の配合量は「重量部」を示す。

【００１６】（１）粉体塗料の作製 原料成分を表１で示す配合比でヘンシェルミキサーによ
り２０分間混合し、エクストルーダーを用いて混練後、
粉砕機にて粉砕して平均粒度４０〜６０μｍのエポキシ
樹脂粉体塗料を得た。なお、実施例、比較例のいずれ
も、エポキシ樹脂と芳香族系酸無水物との当量比（Ａ／
Ｂ）は１．０となるようにして行った。

【００１７】

【表１】 （２）使用原材料 エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジ
ャパンエポキシレジン株式会社製・エピコート１０５
５、エポキシ当量８５０） 芳香族系酸無水物硬化剤：トリメリット酸無水物 硬化促進剤：２−フェニルイミダゾール 無機充填材：珪酸カルシウムおよび炭酸カルシウム ・珪酸カルシウム：株式会社ニッチツＮＡ−３００、平
均粒径１４μｍ ・炭酸カルシウム：備北粉化工業（株）社製ソフトンＢ
Ｆ３００、平均粒径８μｍ シラン系カップリング剤：グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン化合物（信越化学社製ＫＢＭ４０３）

【００１８】実施例および比較例で得られた粉体塗料を
用い、以下の評価を行った。評価結果を表２に示す。

【表２】

【００１９】（３）試験方法 塗膜外観：珪素鋼鈑（１．６×７０×１００ｍｍ）に
塗膜の厚さが平坦部で約２５０ｍとなるように流動浸漬
塗装機により塗装した。硬化条件は、予熱２００℃３０
分および後硬化２００℃３０分で行った。この塗膜表面
を観察し、平滑性に優れているものを○とした。 密着性及び機械的強度：前記の試料を用い、以下の
デュポン衝撃試験法により評価を行った。の試料の塗
膜上にポンチサイズ１／８インチφの球を置き、その上
方から１．０ｋｇの重りを前記球の上に落下させ、塗膜
の割れ及び珪素鋼鈑からの剥がれが起こらない最高落下
高さを測定した。 ゲル化時間：粉体塗料０．１ｇを用い、２００℃で針
法により測定した。 流れ性：粉体塗料０．５ｇを金型に入れ、室温で１０
ｍｍφの錠剤型に成形し、これを１５０℃の乾燥機中で
３０分間加熱した。加熱後の錠剤径（ｍｍ）を測定し、
加熱前後の錠剤径の変化から次式により算出した。 流れ率（％）＝（加熱後の錠剤径／１０）×１００

【００２０】表１、表２から、実施例はいずれもエポキ
シ樹脂、芳香族系酸無水物硬化剤、無機充填材、および
シランカップリング剤を配合した粉体塗料であり、シラ
ンカップリング剤を配合しない比較例と比べ、硬化特性
や塗膜の外観に影響を与えることなく、珪素鋼鈑との密
着性及び機械的強度を向上させることができた。特に、
実施例１〜３は、無機充填材として珪酸カルシウムを使
用し、シランカップリング剤の配合量も最適であったの
で、前記効果をさらに高めることができた。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、エポキシ樹脂、芳香族系酸無
水物硬化剤および無機充填剤を必須成分とし、珪素鋼鈑
との密着性向上剤としてシラン系カップリング剤を配合
することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料である。本
発明の粉体塗料は硬化後の塗膜平滑性が良好であり、さ
らに珪素鋼鈑への密着性に優れた塗膜を成形することが
可能であり、モーターの電気絶縁用粉体塗料として特に
好適に使用できるものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂（Ａ）、芳香族系酸無水物
   硬化剤（Ｂ）、及び無機充填剤（Ｃ）を必須成分とする
   エポキシ樹脂粉体塗料に、シラン系カップリング剤
   （Ｄ）を配合することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗
   料。
2. 【請求項２】 無機充填剤（Ｃ）が珪酸カルシウムであ
   る請求項１に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
3. 【請求項３】 シラン系カップリング剤（Ｄ）がトリメ
   トキシシラン化合物であり、かつ、その配合量がエポキ
   シ樹脂粉体塗料全体に対して０．２〜３．０重量％であ
   る請求項１または２に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。