JP2004211030A

JP2004211030A - Polyphenylene sulfide for coating, coating film using the same and method for forming this coating film

Info

Publication number: JP2004211030A
Application number: JP2003002534A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Kayama; 山俊孝香; Katsuhiro Morimura; 村克宏森
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powdery polyphenylene sulfide for coating, which forms a coating film with retaining a high film strength even when the thickness of the formed film is thin, by suppressing generation of bubbles and cracks in the film so as to prevent the film properties from being deteriorated. <P>SOLUTION: The powdery polyphenylene sulfide for coating is a powdery polyphenylene sulfide consisting of linear polyphenylene sulfide powders having 1,200/s sheering rate, 150-500 Pa s melt viscosity at 310°C and ≥80 mass% content of the particles having particle diameters of ≤177 μm, and is suitably coated by induction heating. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、粉末コーティング用ポリフェニレンサルファイドおよびそれを用いたコーティング膜、ならびにそのコーティング膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリフェニレンサルファイドは、その優れた耐熱性および耐薬品性に着目して、静電塗装法、流動浸漬法等の方法により形成される金属被覆用のコーティング材料として用いられている。これら金属被覆用のコーティングは、一般的には、静電塗装法にて被塗装基体表面にポリフェニレンサルファイド粉末を付着させた後、該ポリフェニレンサルファイド粉末の溶融合一化に必要な温度、すなわち、通常は３００℃以上の温度において加熱炉中で焼成加熱することによりポリフェニレンサルファイドコーティング塗膜を形成させることにより得られるものである。
【０００３】
このような粉末コーティングに使用されるポリフェニレンサルファイドとして、特許第２８７１９４９号公報には、基体との密着性に優れ、平滑で均一な塗膜を形成することができるポリフェニレンサルファイド組成物が開示されている（特許文献１参照）。また、特許第３２５６８８１号公報には、平滑かつ肉厚な塗膜を形成するために所定粒径と所定重量平均分子量とを有する粉体コーティング用高分子量ポリアリーレンサルファイドが開示されている（特許文献２参照）。
さらに、特開平８−２３９５９９号公報には、ポリフェニレンサルファイドの溶融粘度と粒径を所定の範囲にすることにより、割れを生じないような強靱なコーティング被膜（塗膜）を得ることができるポリフェニレンサルファイドが開示されている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８７１９４９号公報
【特許文献２】
特許第３２５６８８１号公報
【特許文献３】
特開平８−２３９５９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリフェニレンサルファイドの分子量を上げることにより、それを基体上にコーティングした塗膜の強度は向上し、また、所定粒径の微粉末を用いることにより、溶融状態も均一となるため、平滑性に優れた塗膜を得ることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、ポリフェニレンサルファイドの分子量増加にともない、そのポリフェニレンサルファイドの溶融粘度も上昇するため、微粉末のポリフェニレンサルファイドを用いた場合には、微粉末が溶融する時に気泡を巻き込んで塗膜が形成されてしまい、溶融粘度が高すぎると、塗膜中に巻き込まれた気泡が溶融固化の間に抜けきれず、気泡を含んだまま固化し、塗膜が形成されてしまう。
【０００７】
このような塗膜中の気泡は、コーティング膜（塗膜）の膜厚が厚い場合には問題とならないが、気泡の存在によりコーティング膜内部に空隙や割れが形成されてしまうため、肉薄なコーティング膜を必要とする分野においてはコーティング膜の耐薬品性や絶縁性が悪化するといった問題があった。
【０００８】
また、かかる気泡は、クレーター状の凹凸となって膜表面に現れるため、塗膜表面の平滑性を低下させる原因となっていた。
【０００９】
さらに、近年、部材が軽量化、小型化する傾向にあり、これら被塗装物を含めて被覆厚（コーティング膜の膜厚）もできるだけ肉薄なものが求められる傾向にあるため、上記の問題がより顕著となる可能性がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、肉薄なコーティング膜を形成する場合であっても、強靭な皮膜を維持しつつ、塗膜特性を悪化させることがないように塗膜中の気泡やクレーターの発生を抑制した塗膜を形成し得る、コーティング用粉末状ポリフェニレンサルファイドを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記の目的を達成するため、本発明は、コーティングに使用される粉末状ポリフェニレンサルファイドであって、剪断速度１２００／秒、３１０℃における溶融粘度が、１５０〜５００Ｐａ・ｓであり、１７７μｍ以下の粒径の粒子が８０質量％以上である、直鎖状ポリフェニレンサルファイド粉末からなることを特徴とする、誘導加熱法によるコーティングに好適な粉末状ポリフェニレンサルファイドを提供する。
【００１２】
本発明の態様としては、前記直鎖状ポリフェニレンサルファイドが、直鎖ポリフェニレンサルファイドであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の別の態様として、上記の粉末状ポリフェニレンサルファイドを７０質量％以上含有する組成物を、誘導加熱法により溶融させて塗膜を形成することにより、前記塗膜内部に空隙を有さず、かつ前記塗膜表面が平滑である、ことを特徴とする、ポリフェニレンサルファイドコーティング膜を提供するものである。
【００１４】
さらに、本発明の別の態様として、粉末状ポリフェニレンサルファイドを７０質量％以上含有する組成物を、吹き付け法または流動浸漬法により基体上に塗布する工程、前記塗布体を誘導加熱法により加熱する工程、前記誘導加熱により前記基体表面側から順に前記組成物を溶融させて、前記基体上に塗膜を形成する工程、を含んでなる、ポリフェニレンサルファイドコーティング膜の製造方法を提供するものである。
【００１５】
本発明による粉末コーティングされたポリフェニレンサルファイドは、クレーターないし割れがなく、表面が平滑で強靭な薄肉コーティング塗膜を形成することができ、耐熱性、絶縁性が要求される電気部品・製鋼部材等に好適に用いることができる。
【００１６】
本発明は、粉末コーティング用ポリフェニレンサルファイドについて種々の限定を加えて、良好なコーティング表面が得られるようにしたものであるが、これらの限定のうち、分子量ないし溶融粘度の限定は中でも特に重要である。すなわち、ポリフェニレンサルファイドの粉末コーティング表面にクレーター状の欠陥が認められることがあることは前記したところであるが、この欠陥は使用するポリフェニレンサルファイドの分子量ないし溶融粘度が、特定の範囲内にある時には認められない。ポリフェニレンサルファイドという特定樹脂の粉末コーティングという特定のコーティング方法の際に発生しうるコーティング面上のクレーターという特定の欠陥が使用樹脂の分子量ないし溶融粘度に臨界的に依存するということは興味のあることといえよう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコーティング用粉末状ポリフェニレンサルファイド、およびそれを用いて得られるコーティング膜の製造方法について詳細に説明する。
【００１８】
＜直鎖状ポリフェニレンサルファイド＞
本発明の粉末コーティング用ポリフェニレンルファイドに使用するポリフェニレンサルファイドは、基本的には２個のハロゲン置換基を有する芳香族化合物とアルカリ金属硫化物との脱ハロゲン化アルカリ反応によって形成されるポリマーであることはいうまでもないが、充分な分子量ないし溶融粘度が得られないときには、３個以上のハロゲンロ換基を有する芳香族化合物を少量併用したり、ポリマーを酸化条件で加熱して架橋させたものが知られている。
【００１９】
しかしながら、酸化架橋により増粘されたポリフェニレンサァイドは直鎖状ポリフェニレンサルファイドと比べると機械的強度が弱く、また成形時の溶融樹脂の粘度変化が温度に大きく影響されてコーティング被膜成形条件のコントロールが難しいところからコーティング被膜成形性に劣っており、しかもコーティングされた表面に微小なクレーターや凹凸等のディンプルが認められるなどの問題があり、これらを単独で使用すると、成形された被覆用コーティング膜の表面平滑性は非常に悪く、実用に耐えないものである。ただし、本発明においては、このようなものも直鎖状ポリフェニレンサルファイドに少量混合して使用することは差し支えない。
【００２０】
ここで、「直鎖状ポリフェニレンサルファイド」とは、酸化架橋により増粘（キュアー）されたポリフェニレンサルファイドではなく、実質的に一分子当たり二個のハロゲン置換基を有する芳香族化合物とアルカリ金属硫化物とから得られたポリフェニレンサルファイドを指す。すなわち、一分子当たり二個より多いハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物に基づく重合構成単位の存在は、それが少量である限り、「直鎖状」の枠内として許容される。「直鎖状」の定義を厳密にいえば、本発明に用いられる「直鎖状ポリフェニレンサルファイド」は、その溶解度（溶媒：αークロロナフタリン、温度：２５℃）が対応「基準」ポリフェニレンサルファイド（すなわち、一分子当たり二個より多いハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物を持たない対応直鎖ポリフェニレンサルファイド）の溶解度の０．７〜１．０倍、好ましくは０．９〜１．０倍、より一層好ましくは０．９５〜１．０倍、であるものをいう。特に好ましくは、直鎖ポリフェニレンサルファイドである。このような直鎖状ポリフェニレンサルファイドは、例えば、特公昭６３ー３３７７５号公報、特公昭５３ー２５５８９号公報等に記載の方法により得られる。なお、本発明に用いられる直鎖状ポリフェニレンサルファイドには、フェニレンサルファイドを主とする共重合体、一部が変性された直鎖状ポリフェニレンサルファイド等も包含するものとする。
【００２１】
また、本発明において用いられる直鎖状ポリフェニレンサルファイドは、その溶融粘度がキャピラリー型溶融粘度測定機における３１０℃、剪断速度１２００／秒において１５０〜５００Ｐａ・ｓ、好ましくは１６０〜４００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１７０〜２５０Ｐａ・ｓを有するものである。１５０Ｐａ・ｓより低い溶融粘度であると割れが発生し、被覆用コーティング膜の機械的強度が低下して、実際の使用に耐えがたいものとなるためであり、５００Ｐａ・ｓを上回る溶融粘度であると流動性が低下してコーティング膜に偏肉を生ずるためである。
【００２２】
さらに、本発明において用いられる直鎖状ポリフェニレンサルファイドは粉末状のものである。その粉末としては、１７７μｍ以下（８０メッシュパス）の粒径の粒子が８０質量％以上、好ましくは８５質量％以上、より一層好ましくは９０質量％以上、のものが用いられる。１７７μｍ以下の粒径の粒子が８０質量％未満になると被覆用コーティング膜厚の斑を生じやすくなり、表面の平滑性にすぐれた被覆用コーティング体が得られなくなり、極端な場合、製膜ができないためである。静電塗装法においては好ましくは２０〜１００μｍ、より一層好ましくは３０〜９０μｍ、のものが用いられる。原料ポリフェニレンサルファイドが所期の粒径ないし粒径分布のものとして得られないときは、粉砕によって所期の粒子特性のものとすることができる。粉砕は、ポリフェニレンサルファイドを凍結して行うことが好ましい。
【００２３】
＜ポリフェニレンサルファイドコーティング膜＞
コーティングは、上記のコーティング用粉末状ポリフェニレンサルファイドを少なくとも７０質量％含んでなる組成物を用いることにより形成する。すなわち、本発明によるコーティング用組成物の一具体例としては、このようなポリフェニレンサルファイド粉末単独からなるものが、本発明の最も好ましい実施態様であるが、ポリフェニレンサルファイドを主成分とする組成物であっても良い。後者の場合、添加物としては特に限定されないが、具体的には、たとえば、（イ）粒状または扁平状の無機充填剤、例えば、アルミナ、シリカ、ガラスビーズ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、フェライト、珪酸カルシウム、グラファイト、カーボンブラック、マイカ、および酸化マグネシウム等、（口）繊維状強化剤、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、およびセラミックス繊維、（ハ）樹脂、例えば、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、およびポリエステル等、ならびに、（二）顔料、酸化防止剤、および防食剤等を例示することができる。これらは被膜形成性を損なわない範囲で添加でき、また、該添加剤が固体である場合は、ポリフェニレンサルファイドと粒径が近似していることが望ましい。このような添加剤の添加量は、組成物中、高々３０質量％であり、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。添加剤の量が３０質量％以上になると、被膜形成性が損なわれるとともに、ポリフェニレンサルファイドの樹脂特性が低下する。
【００２４】
被塗装体（基体）としては、導電性を有する金属が好適に使用される。すなわち、後述するように、誘導加熱により加熱可能な材料であれば、特に限定されるものではない。これら金属の中でも、特に、鉄が好適である。また、基体の形状は、板状、管状、柱状、線状等、特に限定されないが、板状、管状、柱状等が好適に使用される。基体と塗膜との接着性の面からは、基体表面はプライマー処理されていることが望ましいが、本発明の誘導加熱によるコーティング膜製造方法によれば、該プライマー処理をしなくても十分実用的なものが得られる。
【００２５】
＜コーティング膜の製造方法＞
上記の粉末状ポリフェニレンサルファイドを基体上に塗布する方法としては、吹き付け法や流動浸漬法を利用することができるが、特に、吹き付け法が好ましい。また、吹き付け法の中でも、エア静電塗装法等が好適に用いられる。かかる方法を用いて基体上に粉体層（塗布膜）を形成させる。
【００２６】
塗布膜が形成された基体を、誘導加熱を利用することにより、粉体層の内部から加熱して塗布層を基体に融着させ、加熱焼成により、基体上に塗膜を形成する。このように誘導加熱を利用した場合、基体自体の温度が昇温されることにより粉末状ポリフェニレンサルファイドが溶融するため、該粉末は、粉体層（塗布膜）内部の基体と接している部分から溶融が始まり、基体と融着していく。そのため、粉末中に含まれる空気を脱気しながら溶融が進行し、粉体層の上層部まで完全に溶融が進んだ状態でも、溶融樹脂中に気泡が残らない。一方、従来の加熱炉を用いて塗膜を形成した場合には、粉体層の表面から溶融が開始されるので、基体と接している粉体層内部は、依然として粉体のままであり空気を脱気できない。コーティングに用いる樹脂にもよるが、本発明のポリフェニレンサルファイドのように、溶融粘度が高いものでは、溶融した樹脂内部に含まれた気泡が脱気されるのにある程度の時間を要する。したがって、空気が樹脂から完全に脱気される前に溶融樹脂が固化されるため、コーティング膜表面の平滑性が損なわれるとともに、コーティング膜内部にも空隙が形成されてしまい絶縁特性等が低下する。このようなコーティング膜内部に空隙が形成されることによる問題は、コーティング膜が肉薄である場合に顕著となる。
【００２７】
誘導加熱は、慣用の高周波誘導加熱装置を用いて行うことができ、誘導加熱の周波数は、例えば、約０．５〜２００ｋＨｚ（例えば、０．５〜１００ｋＨｚ、好ましくは１〜８０ｋＨｚ、さらに好ましくは５〜７０ｋＨｚ、特に１０〜５０ｋＨｚ）程度であってもよい。
【００２８】
上記加熱焼成温度は樹脂の融点以上の温度、通常は３２０〜３６０℃が適当である。本発明においては、このような温度で加熱をするので、その際に酸化架橋反応が起こる可能性があるが、本発明ではポリフェニレンサルファイドを積極的に酸化架橋させる必要はない。
【００２９】
粉末状ポリフェニレンサルファイドを溶融させて焼成した後、塗布体を冷却する。樹脂の溶融状態から結晶化温度までの冷却速度は特に規定されないが、結晶化温度よりガラス転移温度までの冷却は、徐冷でなければ表面の平滑な良い被膜は得られない。徐冷の冷却速度は、５℃／分以下、好ましくは４℃／分以下、より好ましくは３℃以下、である。冷却速度が５℃／分より大きくて急冷になると被膜にクラックが入りやすくなり、かつポリフェニレンサルファイドの結晶化が阻害され、良好な被膜が得られにくくなるとともに、膜内部にも空隙が形成され易い。溶融状態から結晶化温度まで、ならびにガラス転移温度から取り出し温度まで、の冷却速度は、特に限定されるものではない。
【００３０】
また、基体上のポリフェニレンサルファイドコーティング膜の厚さは、例えば０．０３ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍである。一回の粉末コーティングで所期のコーティング膜厚さが得られないときは、コーティング操作を複数回実施すればよい。
【００３１】
【実施例】
実施例１および２
ポリフェニレンサルファイドとして、呉羽化学化学工業（株）製「フォートロンＫＳＰ」を使用し、溶融粘度が異なる４種類のグレードそれぞれについて、液体窒素により冷凍粉砕し、分粒機により所定の粒径の粉体を得た。表１に、実施例および比較例において用いた、ポリフェニレンサルファイドの粒度分布および溶融粘度を示す。なお供試「フォートロンＫＰＳ」は、４種のグレードの何れも１７７μｍ以下の粒径の粒子が８０質量％以上であった。
【００３２】
また、コーティング膜を形成する基体として、ハードディスクドライブ用モーター回転子（鉄製：直径２０ｍｍφ）を用いた。
【００３３】
コーティング膜の形成は、静電粉体塗装装置（（株）英布製Ｍ−３８０ＥＳ）を用いて、上記モーター回転子の表面に、凍結粉砕された上記の各グレードのポリフェニレンサルファイドそれぞれを静電塗装法により塗布し、粉体層を形成した後、モーター回転子の温度が３５０℃になるように誘導加熱を行い、粉体層（塗膜）の加熱焼成を行った。
【表１】

【００３４】
比較例１〜４
実施例１で使用した粉末状ポリフェニレンサルファイドを、静電塗装機（小野田セメント製ＧＸ３６００Ｔ−２０）を用いて、モーター回転子表面上に塗布することにより、粉体層を形成し、その後、加熱炉（電気炉）中で、３５０℃の温度条件により加熱焼成を行い、該モーター回転子の表面にコーティング膜を形成した。
【００３５】
実施例１および２、ならびに比較例１〜４で得られたコーティング膜について、表面状態を肉眼により観察した。また、コーティング膜が形成されたモーター回転子を切断し、その切断面を査型電子顕微鏡（日本電子（株）製ＪＳＭ−６３００Ｆ）を用いて観察することにより、コーティング膜の膜厚を計測し、コーティング膜内部の形態（気泡、割れ等の有無）の評価を行った。
【００３６】
測定結果を表２に示す。
【表２】

【００３７】
【発明の効果】
本発明の粉末状ポリフェニレンサルファイドを用いて、誘導加熱により得られたコーティング膜は、表面が平滑で、かつ割れや気泡の発生が抑制されている。
本発明の製造方法によれば、強靭で薄肉なコーティング塗膜を形成できるとともに、薄膜とすることによる塗膜特性の低下も抑えることができるため、耐熱性や絶縁性が要求される電気部品、製鋼部材等に好適に用いることができる。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to polyphenylene sulfide for powder coating, a coating film using the same, and a method for producing the coating film.
[0002]
[Prior art]
Polyphenylene sulfide is used as a coating material for metal coating formed by a method such as an electrostatic coating method or a fluid immersion method, paying attention to its excellent heat resistance and chemical resistance. The coating for these metal coatings, generally, after the polyphenylene sulfide powder is adhered to the surface of the substrate to be coated by electrostatic coating, the temperature required for melt coalescence of the polyphenylene sulfide powder, Is obtained by baking and heating in a heating furnace at a temperature of 300 ° C. or more to form a polyphenylene sulfide coating film.
[0003]
As polyphenylene sulfide used for such powder coating, Japanese Patent No. 2871949 discloses a polyphenylene sulfide composition having excellent adhesion to a substrate and capable of forming a smooth and uniform coating film. (See Patent Document 1). Japanese Patent No. 3256881 discloses a high molecular weight polyarylene sulfide for powder coating having a predetermined particle size and a predetermined weight average molecular weight in order to form a smooth and thick coating film (Patent Document 1). 2).
Further, JP-A-8-239599 discloses a polyphenylene sulfide capable of obtaining a tough coating film (coating) that does not cause cracking by setting the melt viscosity and the particle size of the polyphenylene sulfide within a predetermined range. Is disclosed (see Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2871949 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3256881 [Patent Document 3]
JP-A-8-239599
[Problems to be solved by the invention]
By increasing the molecular weight of polyphenylene sulfide, the strength of the coating film obtained by coating it on a substrate is improved, and by using a fine powder having a predetermined particle size, the molten state is also uniform, so that the smoothness is excellent. It is possible to obtain a coating film.
[0006]
However, with the increase in the molecular weight of polyphenylene sulfide, the melt viscosity of the polyphenylene sulfide also increases.When a fine powder of polyphenylene sulfide is used, bubbles are involved when the fine powder is melted, and a coating film is formed. If the melt viscosity is too high, the air bubbles entrained in the coating film cannot be removed during the solidification, and solidify while containing the air bubbles to form the coating film.
[0007]
Such bubbles in the coating film are not a problem when the thickness of the coating film (coating film) is large. However, voids and cracks are formed inside the coating film due to the presence of the bubbles. In a field where a film is required, there has been a problem that the chemical resistance and insulation of the coating film are deteriorated.
[0008]
In addition, since such bubbles appear as crater-shaped irregularities on the film surface, they cause a reduction in the smoothness of the coating film surface.
[0009]
Further, in recent years, there has been a tendency for members to be lighter and smaller, and there is a tendency for the coating thickness (thickness of the coating film) including these objects to be coated to be as thin as possible. Can be significant.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the generation of bubbles and craters in a coating film so as not to deteriorate coating film characteristics while maintaining a tough film even when a thin coating film is formed. An object of the present invention is to provide a powdery polyphenylene sulfide for coating capable of forming a suppressed coating film.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, in order to achieve the above object, the present invention relates to a powdery polyphenylene sulfide used for coating, which has a shear viscosity of 1200 / sec, a melt viscosity at 310 ° C. of 150 to 500 Pa · s, and 177 μm or less. A powdered polyphenylene sulfide suitable for coating by an induction heating method, comprising a linear polyphenylene sulfide powder having particles having a particle size of 80% by mass or more.
[0012]
As an embodiment of the present invention, it is preferable that the linear polyphenylene sulfide is a linear polyphenylene sulfide.
[0013]
Further, as another embodiment of the present invention, a composition containing 70% by mass or more of the above-mentioned powdered polyphenylene sulfide is melted by an induction heating method to form a coating film, so that a void is formed inside the coating film. And a polyphenylene sulfide coating film, characterized in that the coating film surface is smooth.
[0014]
Further, as another embodiment of the present invention, a step of applying a composition containing 70% by mass or more of powdered polyphenylene sulfide to a substrate by a spraying method or a fluid immersion method, and a step of heating the coated body by an induction heating method Melting the composition in order from the surface side of the substrate by the induction heating to form a coating film on the substrate, and a method for producing a polyphenylene sulfide coating film.
[0015]
The powder-coated polyphenylene sulfide according to the present invention has no craters or cracks, can form a thin coating film having a smooth and tough surface, and can be used for electric parts and steel making members requiring heat resistance and insulation. It can be suitably used.
[0016]
In the present invention, polyphenylene sulfide for powder coating is variously limited so that a good coating surface can be obtained, and among these limitations, the limitation of the molecular weight or the melt viscosity is particularly important. . That is, as described above, crater-like defects may be observed on the surface of the powder coating of polyphenylene sulfide, but these defects are recognized when the molecular weight or melt viscosity of the polyphenylene sulfide used is within a specific range. Absent. It is interesting to note that certain defects, such as craters on the coated surface, which can occur during the specific coating method of powder coating of a specific resin, polyphenylene sulfide, are critically dependent on the molecular weight or melt viscosity of the resin used. I can say.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the powdery polyphenylene sulfide for coating of the present invention and the method for producing a coating film obtained using the same will be described in detail.
[0018]
<Linear polyphenylene sulfide>
The polyphenylene sulfide used for the powder coating polyphenylene sulfide of the present invention is basically a polymer formed by a dehalogenation alkali reaction between an aromatic compound having two halogen substituents and an alkali metal sulfide. Needless to say, when a sufficient molecular weight or melt viscosity cannot be obtained, a small amount of an aromatic compound having three or more halogeno-substituted groups is used in combination, or a polymer is heated and cross-linked under oxidizing conditions. It has been known.
[0019]
However, polyphenylene sulfide thickened by oxidative crosslinking has lower mechanical strength than linear polyphenylene sulfide, and the viscosity change of the molten resin during molding is greatly affected by the temperature, so that the control of coating film forming conditions can be controlled. It is inferior in the formability of the coating film from the difficult point, and there are problems such as minute craters and dimples such as irregularities are recognized on the coated surface, and if these are used alone, the formed coating film The surface smoothness is very poor and is not practical. However, in the present invention, such a substance may be used by being mixed in a small amount with the linear polyphenylene sulfide.
[0020]
Here, "linear polyphenylene sulfide" is not polyphenylene sulfide thickened (cured) by oxidative crosslinking, but is an aromatic compound having substantially two halogen substituents per molecule and an alkali metal sulfide. And polyphenylene sulfide obtained from That is, the presence of polymeric constituent units based on polyhaloaromatic compounds having more than two halogen substituents per molecule is acceptable within the "linear" regime, as long as they are present in small amounts. Strictly speaking, the definition of “linear” is that the “linear polyphenylene sulfide” used in the present invention has a solubility (solvent: α-chloronaphthalene, temperature: 25 ° C.) corresponding to “standard” polyphenylene sulfide ( That is, 0.7 to 1.0 times, preferably 0.9 to 1.0 times, the solubility of the corresponding linear polyphenylene sulfide having no polyhalo aromatic compound having more than two halogen substituents per molecule. It is more preferably 0.95 to 1.0 times. Particularly preferred is a linear polyphenylene sulfide. Such a linear polyphenylene sulfide can be obtained, for example, by the methods described in JP-B-63-33775, JP-B-53-25589, and the like. The linear polyphenylene sulfide used in the present invention includes a copolymer mainly composed of phenylene sulfide, a partially modified linear polyphenylene sulfide, and the like.
[0021]
In addition, the linear polyphenylene sulfide used in the present invention has a melt viscosity of 150 to 500 Pa · s, preferably 160 to 400 Pa · s at 310 ° C. and a shear rate of 1200 / sec in a capillary type melt viscosity meter, more preferably 160 to 400 Pa · s. Has 170 to 250 Pa · s. If the melt viscosity is lower than 150 Pa · s, cracks occur, and the mechanical strength of the coating film for coating decreases, which makes it difficult to withstand actual use.If the melt viscosity is higher than 500 Pa · s, This is because the fluidity decreases and the coating film becomes uneven in thickness.
[0022]
Further, the linear polyphenylene sulfide used in the present invention is in a powder form. As the powder, powder having a particle size of 177 μm or less (80 mesh pass) is used in an amount of 80% by mass or more, preferably 85% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. When the particles having a particle diameter of 177 μm or less are less than 80% by mass, the coating film thickness tends to be uneven, and a coating material having excellent surface smoothness cannot be obtained. In an extreme case, film formation cannot be performed. That's why. In the electrostatic coating method, those having a thickness of preferably 20 to 100 μm, more preferably 30 to 90 μm are used. When the raw material polyphenylene sulfide cannot be obtained with the desired particle size or particle size distribution, the desired particle characteristics can be obtained by pulverization. The pulverization is preferably performed by freezing polyphenylene sulfide.
[0023]
<Polyphenylene sulfide coating film>
The coating is formed by using a composition comprising at least 70% by mass of the above powdery polyphenylene sulfide for coating. That is, as one specific example of the coating composition according to the present invention, a composition consisting of such polyphenylene sulfide powder alone is the most preferred embodiment of the present invention, but is a composition containing polyphenylene sulfide as a main component. May be. In the latter case, the additive is not particularly limited. Specifically, for example, (a) a granular or flat inorganic filler such as alumina, silica, glass beads, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, (Mouth) fibrous reinforcing agents such as calcium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, kaolin, clay, talc, ferrite, calcium silicate, graphite, carbon black, mica, and magnesium oxide, for example, glass fiber, carbon fiber, titanic acid Examples include potassium and ceramic fibers, (c) resins such as fluororesins, silicone resins, polyamides, and polyesters, and (ii) pigments, antioxidants, and anticorrosives. These can be added within a range that does not impair the film-forming properties, and when the additive is a solid, it is desirable that the particle size be similar to that of polyphenylene sulfide. The amount of such additives is at most 30% by mass, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less in the composition. When the amount of the additive is 30% by mass or more, the film-forming property is impaired and the resin characteristics of polyphenylene sulfide are deteriorated.
[0024]
As the object to be coated (substrate), a metal having conductivity is preferably used. That is, as described later, there is no particular limitation as long as the material can be heated by induction heating. Of these metals, iron is particularly preferred. The shape of the substrate is not particularly limited, such as a plate, a tube, a column, and a line, but a plate, a tube, a column, and the like are preferably used. From the viewpoint of the adhesion between the substrate and the coating film, it is desirable that the surface of the substrate is treated with a primer. However, according to the method for producing a coating film by induction heating of the present invention, it is sufficiently practical without the primer treatment. Is obtained.
[0025]
<Production method of coating film>
As a method for applying the powdered polyphenylene sulfide on the substrate, a spraying method or a fluid immersion method can be used, but the spraying method is particularly preferable. Among the spraying methods, an air electrostatic coating method or the like is preferably used. Using such a method, a powder layer (coating film) is formed on the substrate.
[0026]
The substrate on which the coating film is formed is heated from the inside of the powder layer by using induction heating to fuse the coating layer to the substrate, and a coating film is formed on the substrate by heating and baking. When the induction heating is used as described above, the powdered polyphenylene sulfide is melted by raising the temperature of the base itself, so that the powder is removed from a portion in contact with the base inside the powder layer (coating film). Melting starts and fuses with the substrate. Therefore, the melting proceeds while degassing the air contained in the powder, and no air bubbles remain in the molten resin even when the melting is completely advanced to the upper part of the powder layer. On the other hand, when a coating film is formed using a conventional heating furnace, melting starts from the surface of the powder layer, so that the inside of the powder layer in contact with the substrate is still powder and air Can not be degassed. Although it depends on the resin used for coating, if the melt viscosity is high, such as the polyphenylene sulfide of the present invention, it takes some time for the bubbles contained in the melted resin to be degassed. Therefore, since the molten resin is solidified before the air is completely degassed from the resin, the smoothness of the coating film surface is impaired, and voids are also formed inside the coating film, thereby deteriorating insulation properties and the like. . Such a problem due to the formation of voids inside the coating film becomes significant when the coating film is thin.
[0027]
The induction heating can be performed using a conventional high-frequency induction heating device, and the frequency of the induction heating is, for example, about 0.5 to 200 kHz (for example, 0.5 to 100 kHz, preferably 1 to 80 kHz, more preferably It may be about 5 to 70 kHz, especially about 10 to 50 kHz).
[0028]
The above heating and firing temperature is suitably a temperature equal to or higher than the melting point of the resin, usually from 320 to 360C. In the present invention, since heating is performed at such a temperature, an oxidative crosslinking reaction may occur at that time. However, in the present invention, it is not necessary to actively oxidatively crosslink polyphenylene sulfide.
[0029]
After the powdered polyphenylene sulfide is melted and fired, the coated body is cooled. The cooling rate from the molten state of the resin to the crystallization temperature is not particularly limited, but a film having a smooth surface cannot be obtained unless the cooling from the crystallization temperature to the glass transition temperature is performed slowly. The cooling rate of the slow cooling is 5 ° C./min or less, preferably 4 ° C./min or less, more preferably 3 ° C. or less. When the cooling rate is higher than 5 ° C./min and the quenching is performed, cracks are easily formed in the coating, crystallization of polyphenylene sulfide is inhibited, and it becomes difficult to obtain a good coating, and voids are easily formed inside the coating. . The cooling rate from the molten state to the crystallization temperature and from the glass transition temperature to the removal temperature is not particularly limited.
[0030]
The thickness of the polyphenylene sulfide coating film on the substrate is, for example, 0.03 mm to 1.0 mm, and preferably 0.05 to 0.5 mm. When the desired coating film thickness cannot be obtained by one powder coating, the coating operation may be performed a plurality of times.
[0031]
【Example】
Examples 1 and 2
Using "Fortron KSP" manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd. as polyphenylene sulfide, four types of grades having different melt viscosities are frozen and pulverized with liquid nitrogen, and a powder having a predetermined particle size is obtained by a particle sizer. Got. Table 1 shows the particle size distribution and melt viscosity of polyphenylene sulfide used in Examples and Comparative Examples. In the test “Fortron KPS”, particles having a particle diameter of 177 μm or less were 80% by mass or more in all four grades.
[0032]
Further, a motor rotor for a hard disk drive (iron: diameter: 20 mmφ) was used as a substrate on which a coating film was formed.
[0033]
The coating film is formed by electrostatically coating each of the freeze-ground polyphenylene sulfides of the above grades on the surface of the motor rotor using an electrostatic powder coating apparatus (M-380ES manufactured by Eifu Co., Ltd.). After applying by a method to form a powder layer, induction heating was performed so that the temperature of the motor rotor became 350 ° C., and the powder layer (coating film) was heated and fired.
[Table 1]

[0034]
Comparative Examples 1-4
The powdery polyphenylene sulfide used in Example 1 was applied on the surface of a motor rotor using an electrostatic coating machine (GX3600T-20 manufactured by Onoda Cement) to form a powder layer, and then a heating furnace In an (electric furnace), heating and firing were performed under a temperature condition of 350 ° C. to form a coating film on the surface of the motor rotor.
[0035]
The surface state of the coating films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 was visually observed. The thickness of the coating film was measured by cutting the motor rotor on which the coating film was formed, and observing the cut surface using a scanning electron microscope (JSM-6300F manufactured by JEOL Ltd.). Then, the inside of the coating film (e.g., presence or absence of bubbles, cracks, etc.) was evaluated.
[0036]
Table 2 shows the measurement results.
[Table 2]

[0037]
【The invention's effect】
The coating film obtained by the induction heating using the powdery polyphenylene sulfide of the present invention has a smooth surface and suppresses generation of cracks and bubbles.
According to the production method of the present invention, while being able to form a tough and thin coating film, it is also possible to suppress the deterioration of the film properties due to the thin film, electrical components that require heat resistance and insulation, It can be suitably used for steel making members and the like.

Claims

A powdery polyphenylene sulfide used for coating, which has a melt viscosity at a shear rate of 1200 / sec and 310 ° C. of 150 to 500 Pa · s, and particles of 177 μm or less having a particle size of 80% by mass or more. A powdery polyphenylene sulfide suitable for coating by an induction heating method, comprising a chain-like polyphenylene sulfide powder.

The powdered polyphenylene sulfide according to claim 1, wherein the linear polyphenylene sulfide is a linear polyphenylene sulfide.

A composition containing 70% by mass or more of the powdery polyphenylene sulfide according to claim 1 or 2 is melted by an induction heating method to form a coating film, so that the coating film has no voids, and A polyphenylene sulfide coating film, wherein the surface of the coating film is smooth.

4. The polyphenylene sulfide coating film according to claim 3, wherein the composition consists essentially of the powdered polyphenylene sulfide according to claim 1 or 2.

The polyphenylene sulfide coating film according to claim 3, wherein the substrate is a metal.

A step of applying a composition containing 70% by mass or more of the powdery polyphenylene sulfide according to claim 1 or 2 to a substrate by a spraying method or a fluid immersion method.
Heating the coated body by an induction heating method,
Melting the composition in order from the substrate surface side by the induction heating to form a coating film on the substrate, a method for producing a polyphenylene sulfide coating film.

The method according to claim 6, wherein the composition consists essentially of polyphenylene sulfide.

The method according to claim 6, wherein the base is a metal.

Use of the powdered polyphenylene sulfide according to claim 1 or 2 as a material for forming a coating film by an induction heating method.