JP2004526396A

JP2004526396A - 粉体コーティングされたロータ

Info

Publication number: JP2004526396A
Application number: JP2002572703A
Authority: JP
Inventors: フォルカー，カール，オットマーベールシェル，; ヒューバートヘルマン，; ゲルトクレーマー，
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2004-08-26
Also published as: CA2440857A1; KR20040030521A; TW593404B; CN1496601A; WO2002073772A1; MXPA03008345A; EP1368879A1

Abstract

エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び前記樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性粉体コーティング組成物を硬化させることにより得られる粉体コーティングで被覆された電動機又は発電機のロータ、ステータ、又は界磁コイル、トロイド又はトロイダルテープコア。ポリオキサゾリドン樹脂は、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、及び４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネートからなる群から選択されるジイソシアネートをビスフェノールＡのジグリシジルエーテル及びノボラックのジグリシジルエーテルからなる群から選択されるジエポキシドと反応させることにより得られる生成物であることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機又は発電機において使用される、粉体で被覆されたロータに関する。そのようなロータは、電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）ともまた呼ばれ、電動機又は発電機におけるコイル巻線のための土台として働く部分である。
【０００２】
電動機又は発電機が動いているとき、モータの動きに加えて、それは熱もまた生み出すだろう。この熱はモータのすべての部品、特にロータの回りに巻かれたコイル、を膨張させる。モータのスイッチが切られると、それは再び冷却し、加熱された部品は収縮する。モータの寿命の間に、この熱サイクルが非常に頻繁に繰り返される。
【０００３】
ロータとコイルの間の電気的接触を避けるために、両者は絶縁材料、通常はコーティング、で被覆される。
【０００４】
該熱サイクルにおいて、ロータに近いコイルはロータの表面に関して幾分シフトし、コイルをロータにつけておこうとする、コイルの上に働く力の観点から、コイルのこの動きは被覆されたロータの剥離を引き起こす。一度、ロータのコーティングがかなりの程度まで磨耗すると、ショートが起き、ロータはもう使用できなくなる。
【０００５】
電動機又は発電機のロータは長い寿命を有することを確保するために、ロータの表面の良好な密着に加えて、高い切断抵抗を有することもまた必要である。加えて、コーティングは、電動機又は発電機のステータ又は界磁コイル、トロイド又はトロイダルテープコア(ｔｏｒｏｉｄａｌｔａｐｅｃｏｒｅ)を被覆するためにもまた使用される得ることが見出された。
【０００６】
幾分変則的な形の金属物体、例えば電動機又は発電機のためのロータ、を被覆するとき、粉体コーティングを用いることが非常に有利である。汚染のない、エネルギー、資源及び労力を節約する製品としての粉体コーティングの周知の利点に加えて、変則的な形の金属物体の場合、粉体コーティングの使用は、均一な厚さ及び良好なエッジカバーを有するコーティング層の施与をもまた可能にする。
【背景技術】
【０００７】
ロータの被覆のための粉体コーティングの使用は先行技術において公知である。その良好な切断耐性を考慮して、最近、無水物含有の粉体コーティング組成物、例えばＡｋｚｏＮｏｂｅｌからのＲｅｓｉｃｏａｔＲＴが使用される。しかし、利用によっては、無水物含有物質の使用は、それらの使用に伴う健康及び安全性に関するリスクの観点において好ましくない場合がある。さらに、これらの組成物の長期貯蔵安定性が改善され得ることが見出された。長期安定性試験は、施与され硬化された組成物の熱耐性試験、融点、ＤＳＣ走査、及び粗さの特徴に基づく。なぜなら施与され硬化されたコーティングの性質は、貯蔵された組成物がもはや安定ではないとき、劣化するであろうからである。
【０００８】
米国特許第５，４４９，７３７号において、ウレタンで修飾されたエポキシ樹脂コーティング組成物が開示されている。このコーティング組成物の貯蔵安定性について及びコーティングの切断耐性について何も言われていない。該コーティング組成物は電動機又は発電機のロータを被覆するために使用されていない。
【０００９】
米国特許第４，９２３，９１０号において、無水物のないエポキシ粉体コーティングが開示され、それはモータ及び発電機のロータコイルをロータコアに固定するために使用されている。この刊行物において、粉体コーティングはコイルのための一種の接着剤として使用されている。このコーティング組成物の貯蔵安定性について及びコーティングの切断耐性について何も言われていない。該コーティング組成物はロータの表面を被覆するために使用されていない。この刊行物において開示された粉体コーティング組成物で被覆された物体は、本発明に従う物体に比べて劣る切断耐性を示す。
【００１０】
良好な貯蔵安定性を有し、無水物を含まず、その高い切断耐性のために電動機又は発電機のロータのコーティングとしての使用にもまた非常に適する粉体コーティング組成物が今、見出された。この組成物は、エポキシ末端ポリオキゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性の粉体コーティング組成物である。
【００１１】
欧州特許出願公開第０１１３５７５号において、ポリオキサゾリドン粉体コーティング組成物が開示されている。該組成物は、金属基材を被覆するために使用され得ると言われている。このコーティング組成物の貯蔵安定性について又はコーティングの切断耐性について何も言われていない。電動機又は発電機のロータのコーティングのためにこの組成物を使用することに対しては、何も言及されていない。
【００１２】
米国特許第４，３０４，８１８号において、電機で回転する機械の、絶縁された巻線を製造する方法が開示されている。シート状の絶縁物質の複数の層が巻いている導電体の回りに巻きつけられる。該層は、ポリエポキシド及び有機ポリイソシアネートを含む溶媒を含まないワニスに含浸される。ワニスはイソシアネート環及びオキサゾリドン環を形成するための触媒の存在下、硬化される。含浸するためのワニスのポットライフは、触媒が添加されると短くなる。従って、該層は、好ましくは溶解された触媒で含浸され、続いて樹脂で含浸される。この書類は粉体コーティングの使用を開示しない。さらに、それはエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂の使用を開示しない。
【００１３】
ＧＥＣＡｌｓｔｈｏｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ (１９９０年)、１０月号、第３巻、パリ、フランス、１５〜２１頁において、高められた温度における電動機運転のための絶縁システムが開示されている。絶縁はマイカに基づくテープをポリイソシアネート含有樹脂及び結合剤で含浸することにより実現される。
【００１４】
硬化されたポリイソシアネート含有樹脂の剛性及び熱安定性は、エポキシ樹脂及び触媒を、未だ重合化されていないポリイソシアネートを含む樹脂に添加することにより測定される。得られる巨大分子構造はオキサゾリドン鎖を含む。この書類は粉体コーティングの使用を開示しない。さらに、それは出発原料としてエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂の使用を開示しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性粉体コーティング組成物を硬化させることにより得られる粉体コーティングで被覆された、電動機又は発電機における使用のためのロータに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、さらに、電動機又は発電機のロータのためのコーティングとしての、エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性粉体コーティング組成物の使用に関する。
【００１７】
本発明に従って使用され得るエポキシ末端ポリオキサゾリドンは、化学量論的に過剰のジエポキシドをジイソシアネートと反応させることにより得られることができる。好ましくは、反応条件は低分子量のエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂が得られるように選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
エポキシ末端ポリオキサゾリドンの製造において使用され得るエポキシ樹脂は、芳香族、脂肪族、環状脂肪族、又は複素環化合物のジクリシジルエーテル、例えばビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、ノボラックのジグリシジルエーテル、又はポリグリコールのジグリシジルエーテルを含む。市販入手可能な敵するエポキシ樹脂は、ＥＰＯＮ８２８，ＥＰＯＮ８２５，ＤＥＲ３３０，ＤＥＲ３３１，ＤＥＲ３３２，ＤＥＲ３３７及びＤＥＮ４３１である。
【００１９】
エポキシ末端ポリオキサゾリドンの製造において使用され得るイソシアネートは、式Ｒ−（ＮＣＯ）_k、ここでｋは２であり、Ｒは２〜１８の炭素原子を有する２価の脂肪族炭化水素基、５〜１５の炭素原子を有する環状脂肪族炭化水素基、７〜１７の炭素原子を有する２価の芳香脂肪族基、又は６〜１５の炭素原子を有する芳香族炭化水素基を表す、で表されることのできるイソシアネートを含む。特に適する有機ジイソシアネートの例は、エチレンジイソシアネート、１，３−プロピレンジイソシアネート，１，４―テトラメチレンジイソシアネート，１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、２，２，４―トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート，２−メチル−１，５−ジイソシアネートペンタン、２−エチル−１，４−ジイソシアネートブタン，１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート，シクロヘキサン−１，３−及び−１，４−ジイソシアネート，１−イソシアナト−２−イソシアナトメチルシクロペンタン，イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ），ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）−メタン，２，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，３−及び１，４−ビス（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン，ビス−（４−イソシアナト−３−メチル−シクロヘキシル）−メタン，１−メチル−２，４−ジイソシアナトシクロヘキサン，１−イソシアナト−ｌ−メチル−４（３）−イソシアナトメチルシクロヘキサン，キシレンジイソシアネート，１−メチル−２，４−ジイソシアナトベンゼン，α，α，α’，α’−テトラメチル−１，３−及び−１，４−キシレンジイソシアネート，２，４−及び２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート（ＴＤＩ），１，３−及び１，４−フェニレンジイソシアネート，２，４及び２，６−トルイレンジイソシアネート，２，４−及び４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），１，５−ジイソシアナトナフタレン，ノルボルナンジイソシアネート及びそれらの混合物を含む。
【００２０】
好ましくは、ＭＤＩ，ＴＤＩ，又はＨＭＤＩがエポキシ末端ポリオキサゾリドンの製造において使用される。
【００２１】
２５０〜４０００の範囲におけるエポキシ当量を有するポリオキサゾリドンが好まれ、それはジエポキシドとジイソシアネート反応物とを、エポキシド当量：イソシアネート当量の比が５：１〜１．１：１、好ましくは３：１〜１．２：１の範囲において反応させることにより得られることができる。
【００２２】
縮合触媒がポリオキサゾリドンを形成するための反応において使用され得る。そのような触媒は、エポキシとイソシアネートとのこれらのタイプの反応のために慣用的に用いられるもの、例えば４級ハロゲン化アンモニウム、３級アミン、ハロゲン化リチウム、ハロゲン化リチウム―ホスホニウムオキサイド錯体、ｎ−ブトキシリチウム、ジアルキル亜鉛、有機亜鉛キレート化合物、トリアルキルアルミニウム、及びジブチルチンジラウレートを含む。
【００２３】
反応は、溶媒の中で、例えば低級アルカノール又はジメチルホルムアミドの中で７５〜２００℃の範囲の温度において行われることができる。
【００２４】
本発明に従って使用される粉体コーティング組成物は、エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂のための硬化剤をさらに含む。そのような硬化剤は、先行技術において周知であり、ポリアミン、ポリアミド、ポリアミノアミド、ポリフェノール、ポリマー状チオール、ポリカルボン酸、ポリオール、イミダゾール、３級アミン、及び４級ハロゲン化アンモニウムを含む。これらの最後の３つの硬化剤は、硬化反応の促進剤としてもまた働く。硬化剤及び硬化促進剤として使用されることができるイミダゾールの例は、２−スチリルイミダゾール、１−ベンジル―２−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、及び２−ブチルイミダゾールである。
【００２５】
該粉体コーティング組成物は、コーティングの性質を改善するためのフィラー及び／又は添加剤、例えば安定化剤、抗酸化剤、レベリング剤、沈降防止剤、艶消剤、レオロジー改質剤、柔軟剤（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｇｅｎｔ）、界面活性剤、ＵＶ光吸収剤、光安定化剤、アミン相乗剤、ワックス、又は接着促進剤をさらに含むことができる。さらに、該コーティング組成物は１以上の顔料を含むことができる。
【００２６】
上に述べられた樹脂成分に加えて、該コーティング組成物は、追加の樹脂を例えば０〜３０、好ましくは５〜２０重量％のエポキシ樹脂、又はエポキシ樹脂の混合物、例えばＤＥＲ６６３，ＤＥＲ６６４，ＤＲ６６７，又は０〜３０、好ましくは５〜２０重量％のエポキシノボラック又はエポキシノボラックの混合物、例えばＤＥＲ６４２，ＤＥＲ６７２，ＡｒａｌｄｉｔＥＣＮ１２９９又はＡｒａｌｄｉｔＥＣＮ９６９９をもまた含むことができる。
【００２７】
好ましい実施態様において、本発明に従って使用される粉体コーティング組成物は、以下を含む：
− 粉体コーティング組成物の３０〜９０、好ましくは４０〜５０重量％の、ポリオキサゾリドン樹脂又はポリオキサゾリドン樹脂の混合物
― 粉体コーティング組成物の０．１〜４０、好ましくは５〜１５重量％の硬化剤又は硬化剤の混合物
― 粉体コーティング組成物の０．１〜５０重量％の添加剤又は添加剤の混合物、及び／又はフィラー又はフィラーの混合物。
【００２８】
粉体コーティング組成物は、組成物の全ての成分が均一に混合される任意の方法により製造されることができる。例えば該組成物は、フィルム形成性ポリマーの軟化点より高いが、かなりの前反応が起きる温度よりは低い温度において押出し機において成分を緊密に混合することにより製造されることができる。押出物は通常、平らなシートに巻かれ、放置冷却され、例えば粉砕することにより小さな粒子に破砕される。通常、粉体コーティング粒子は、３００μｍより小さいサイズを、好ましくは１００〜２００μｍの範囲の平均サイズを有することが好ましい。
【００２９】
粉体コーティング組成物は、任意の公知の粉体コーティング法によりロータに施与されることができる。流動床焼結、静電粉体コーティング、又は静電流動床法が好ましい。エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含む粉体コーティング組成物でロータをコーティングするためには、静電流動床法が好ましい。そのような方法において、ロータは通常１８０〜２６０℃の温度まで加熱される。通常、コーティングは２５０〜５００μｍの範囲のフィルム厚において施与される。
【００３０】
エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性粉体コーティング組成物で被覆されたロータは、全てのタイプの電動機又は発電機において使用されることができる。例えば、被覆されたロータは、家庭及び自動車の装置における小型の電動機において使用されることができるが、大型の電動機又は発電機又はボール盤においてもまた使用されることができる。エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含む熱硬化性粉体コーティング組成物もまた界磁コイル、ステータ、トロイド、又はトロイダルテープコアを被覆するためにもまた使用されることができる。
【００３１】
本発明は、以下の実施例を参照して説明されるだろう。これらは、発明を説明することを意図するものであり、いかなる様式においても発明の範囲を制限するとして解釈されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
１．６５〜１．７５ｇ/ｃｍ³の密度、及び２００μｍより上のサイズの粒子が０．５重量％未満の粉体コーティング組成物が以下の化合物、
３５〜４５ｐｂｗのポリオキサゾリドン樹脂（ビスフェノールＡ、ジクリシジルエーテル、及びＭＤＩの反応生成物）、
５〜１５ｐｂｗのフェノール性硬化剤、
＜１ｐｂｗのイミダゾール、及び
４５〜５５ｐｂｗの添加剤及びフィラー、
を混合することにより製造された
【００３３】
この粉体コーティング組成物は、流動床法においてロータに施与され、２００〜２４０℃の範囲の温度において硬化された。
【００３４】
得られた被覆されたロータは厚さ２５０〜５００μｍの平滑なフィルムで被覆された。該フィルムは、８０〜１００単位の艶（ＤＩＮ６７５３０に従って測定された）、１０ジュールの耐衝撃性（ＤＩＮ３０６７１に従って測定された）＞１００の硬度（ＤＩＮ５３１５３に従って測定された）、＞４０％のエッジカバー、＞３０ｋＶ/ｍｍの破壊電圧、及び３００℃より高い温度における高い切断耐性を有した。
【実施例２】
【００３５】
エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む、実施例１において製造された熱硬化性粉体コーティング組成物の貯蔵安定性が、市販入手可能な無水物含有の熱硬化性粉体コーティング組成物の安定性に比較された。
【００３６】
新たに製造された両方のコーティングの試料がロータに施与され、平滑なコーティングフィルムに硬化された。これらの試料の一部が２３℃において貯蔵され、６月の貯蔵の後、ロータに施与された。５０％切断温度、溶融温度（Ｔ_m）、ガラス転移温度（ＤＳＣＴ_g1）、及び試料の硬化されたコーティングフィルムの粗さが測定された。結果は下の表に示される。
【表１】

【００３７】
上の結果は、無水物含有の粉体コーティング組成物の性質は、該組成物がしばらく保存されると、劣化することを明らかに示す。エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含む組成物は、より長い期間の時間の間の貯蔵の後でさえ、非常に良好な性質を示す。

Claims

粉体コーティングが、エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び前記樹脂のための硬化剤を含む熱硬化性粉体コーティング組成物を硬化させることにより得られることを特徴とする、粉体コーティングで被覆された、電動機又は発電機における使用のためのロータ、ステータ、又は界磁コイル、トロイド又はトロイダルテープコア。
粉体コーティング組成物が、
粉体コーティング組成物の３０〜９０重量％のエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂、及び
粉体コーティング組成物の０．１〜４０重量％の前記樹脂のための硬化剤
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のロータ、ステータ、界磁コイル、トロイド、又はトロイダルテープコア。
粉体コーティング組成物が、ジエポキシドを１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート又は４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネートと反応させることにより得られるエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のロータ、ステータ、界磁コイル、トロイド、又はトロイダルテープコア。
粉体コーティング組成物が、ジイソシアネートをビスフェノールＡのジグリシジルエーテル又はノボラックのジグリシジルエーテルと反応させることにより得られるエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ、ステータ、界磁コイル、トロイド、又はトロイダルテープコア。
粉体コーティング組成物が、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、及び４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネートからなる群から選択されるジイソシアネートを、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル及びノボラックのジグリシジルエーテルからなる群から選択されるジエポキシドと反応させることにより得られるエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータ、ステータ、界磁コイル、トロイド、又はトロイダルテープコア。
エポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂及び該樹脂のための硬化剤を含む粉体コーティング組成物を、電動機又は発電機のロータ、ステータ、又は界磁コイル、トロイド、又はトロイダルテープコアを被覆するために使用する方法。
粉体コーティング組成物が、
粉体コーティング組成物の３０〜９０重量％のエポキシ末端ポリオキサゾリドン樹脂、及び
粉体コーティング組成物の０．１〜４０重量％の前記樹脂のための硬化剤
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。