JP2871949B2 - ポリフェニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリフェニレンスルフ
ィド樹脂系粉体塗料組成物に関し、さらに詳しくは短時
間の焼付でも密着性に優れ、表面にハジキがなく、平滑
で均一な塗膜を形成できるポリフェニレンスルフィド樹
脂系粉体塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリフェニレンスルフィドは、耐熱性、
耐水性、耐薬品性、耐摩耗性、電気絶縁性などの特性が
優れている。このため、これをベースレジンとする塗料
は、金属の防錆、防食、電気絶縁処理などの分野で用い
られている。

【０００３】このポリフェニレンスルフィドをベースと
する塗料は、通常、粉体状もしくはスラリー状の塗料を
被塗装物の表面に塗布した後、これを熱溶融させて塗膜
を形成する、または粉体状の塗料を予熱した被塗装物の
表面に吹き付けて塗膜を形成する、という方法で塗装さ
れている。これは、ポリフェニレンスルフィドがいかな
る有機溶剤にも不溶であるという特性を有するからであ
る。

【０００４】一般に、塗料は、基材との間の密着性が優
れていることが重要である。このことは、ポリフェニレ
ンスルフィド樹脂系塗料の場合においても同様であり、
基材に塗装されたポリフェニレンスルフィド樹脂の塗膜
が優れた特性を長期にわたって保持し続けるためには、
塗膜と基材との間の密着性が高度に優れていることが前
提条件となる。

【０００５】基材との密着性を確保するためには、ポリ
フェニレンスルフィド樹脂系塗料を塗装した後、塗膜を
ポリフェニレンスルフィド樹脂の融点以上の温度で長時
間加熱処理（焼付）することが必要である。従来、ポリ
フェニレンスルフィド樹脂系塗料に関しては、３００〜
４００℃の温度で大よそ４０〜１２０分間という条件で
焼付が施されている。現在汎用的に使用されている各種
の熱硬化型塗料、例えば熱硬化型アクリル樹脂系塗料、
熱硬化型エポキシ樹脂系塗料などの焼付時間が５〜２０
分間であるのと比較すると、ポリフェニレンスルフィド
樹脂系塗料の焼付時間は非常に長時間である。

【０００６】ポリフェニレンスルフィド樹脂系塗料の塗
装において、高温で長時間の焼付が必要とされるのは、
以下に示すように、焼付が不十分な場合には密着性の点
で問題が生じるためである。

【０００７】すなわち、焼付が不十分な塗装物を焼付後
に自然放冷した場合、塗膜の密着性が不十分になる。た
とえ塗装直後に塗膜の密着性が良好であっても、経時的
に密着性が低下する傾向が顕著であり、極端な場合には
塗膜が基材から自然に剥離してしまう。

【０００８】一方、焼付が不十分であっても焼付後に急
冷した場合には、密着性に優れた塗膜が得られるが、該
塗装物が１００〜２５０℃の高温下で使用されるとき
は、その間に急速に塗膜の密着性が低下してしまうた
め、耐熱塗装の目的には適さない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ポリフェニレンスルフ
ィド樹脂系塗料の塗装時の４０〜１２０分間という長い
焼付時間は、塗装の生産効率を大きく低下させる要因と
なる。このため、ポリフェニレンスルフィド樹脂系樹脂
は、優れた塗膜性能を有するにもかかわらず需要の拡大
が遅れている。

【００１０】本発明は、短時間の焼付でも密着性に優
れ、表面にハジキがなく、平滑で均一な塗膜を形成でき
るポリフェニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成物を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段と作用】本発明のポリフェ
ニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成物は、組成物を構
成するポリフェニレンスルフィド樹脂粉末の総量中に、
末端ＳＨ基ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末が３０重
量％以上含有されていることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の組成物には、シリル化剤によって
表面が疎水化処理され、かつ一次粒子の平均粒径が０．
１μｍ以下である超微粒子状疎水性シリカが０．０５〜
０．６重量％含有されていることが好ましい。

【００１３】さらに、本発明の組成物には、一次粒子の
平均粒径が０．１μｍ以下である超微粒子状酸化アルミ
ニウムが、前記超微粒子状疎水性シリカに対して、（酸
化アルミニウムの重量）／（疎水性シリカの重量）≦
２．０の割合で含有されていることが好ましい。

【００１４】まず、本発明の組成物のベースとなるポリ
フェニレンスルフィド樹脂、特に末端ＳＨ基ポリフェニ
レンスルフィド樹脂について説明する。

【００１５】従来、成形用または塗料用として広く用い
られているポリフェニレンスルフィド樹脂は、

【化１】 を反復単位とするポリマーで、分子構造の末端の大部分
が−ＳＮａとなっているものである。このようなポリフ
ェニレンスルフィド樹脂は、例えば特公昭４５−３３６
８号公報、または特公昭５２−１２２４０号公報などに
記載された方法により製造される。

【００１６】一方、末端ＳＨ基ポリフェニレンスルフィ
ド樹脂は、従来のポリフェニレンスルフィド樹脂の末端
の−ＳＮａが−ＳＨに変換されたものである。末端ＳＨ
基ポリフェニレンスルフィド樹脂は、ポリフェニレンス
ルフィド樹脂の合成の最終段階で酸処理、すなわち酸ま
たは酸性塩の水溶液で処理することによって容易に製造
できる。この方法は、例えば特開平３−１７１５３号公
報に記載されている。具体的な酸処理の方法について
は、前記公報のほか、特開昭５８−１５２０１９号公
報、特開昭６１−２１４４５２号公報、特開昭６２−２
５３６２６号公報、特開平２−１２３１６１号公報など
に開示されている。このような末端ＳＨ基ポリフェニレ
ンスルフィド樹脂は、ナトリウムイオン含有量が極めて
少ないという特徴を有することから、主として電子部品
の成形、封止用に用いられている。

【００１７】本発明者らの研究によれば、この末端ＳＨ
基ポリフェニレンスルフィド樹脂を粉体塗料のベースレ
ジンとして用いた場合には、わずか数分間という短時間
の焼付であっても密着性に優れた塗膜が得られることが
判明した。

【００１８】本発明においては、末端ＳＨ基ポリフェニ
レンスルフィド樹脂は、組成物を構成するポリフェニレ
ンスルフィド樹脂の総量中、３０重量％以上含有させ
る。末端ＳＨ基ポリフェニレンスルフィド樹脂の含有量
が３０％重量未満の場合、短時間の焼付では良好な密着
性を有する塗膜を得ることができない。より好ましい含
有量は、５０重量％以上である。組成物を構成するポリ
フェニレンスルフィド樹脂のすべてが末端ＳＨ基ポリフ
ェニレンスルフィド樹脂であることが更に好ましい。

【００１９】本発明の組成物を構成するポリフェニレン
スルフィド樹脂は、静電粉体塗装、流動浸漬塗装、溶射
などの粉体塗装に適するように、最大粒径が２００μｍ
以下、より好ましくは１５０μｍ以下であり、平均粒径
が３０〜８０μｍの粉末状のものを用いることが好まし
い。

【００２０】本発明の組成物には、塗膜表面に生じるハ
ジキ現象（塗料が被塗装物表面ではじかれて、塗膜面に
くぼみ（クレーター）や点状の塗膜不連続部分ができる
ことをいう）を防止する目的で、シリル化剤によって表
面が疎水化処理され、かつ一次粒子の平均粒径が０．１
μｍ以下である超微粒子状の疎水化シリカを０．０５〜
０．６重量％含有させることが好ましい。

【００２１】シリル化剤は、無機化合物または有機化合
物中のヒドロキシル基、アミノ基などの活性水素を有機
ケイ素基で置換することにより、反応性の安定化、表面
疎水化処理等の目的に使用される化合物である。シリル
化剤としては、例えば、ジメチルジクロロシラン、トリ
メチルクロロシラン、ｎ−ブチルジメチルクロロシラン
などのクロロシラン類；オクタメチルシクロテトラシラ
ザン、ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン類；メチ
ルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシランな
どのアルコキシシラン類などが挙げられる。これらのシ
リル化剤は、超微粒子状疎水性シリカの製造に好適に用
いることができる。

【００２２】シリル化剤で疎水化処理が施された超微粒
子状疎水性シリカとしては、具体的には以下のようなも
のが市販品として入手できる。オクチル基含有シリル化
剤で疎水化処理されたものとしてアエロジルＲ−８０５
（デグサ社製商品名）、ジメチル基含有シリル化剤で疎
水化処理されたものとしてアエロジルＲ−９７４および
アエロジルＲ−９７２（いずれも日本アエロジル株式会
社製商品名）、トリメチル基含有シリル化剤で疎水化処
理されたものとしてアエロジルＲ−８１２（デグサ社製
商品名）などがある。

【００２３】疎水性シリカの添加量は、組成物の全体に
対し、０．０５〜０．６重量％に設定される。添加量が
０．０５重量％より少ない場合には、塗装時におけるハ
ジキ現象の抑制効果が著しく減退する。一方、添加量が
０．６重量％より多い場合には、被塗装物表面に形成さ
れた塗膜の平滑性が損なわれる。好ましい添加量は、
０．１〜０．５重量％である。

【００２４】特に優れた平滑性を有する塗膜が要求され
る場合、本発明の組成物に、疎水性シリカに加えて、一
次粒子の平均粒径が０．１μｍ以下、より好ましくは
０．００５〜０．０５μｍの超微粒子状酸化アルミニウ
ムを添加することが好ましい。超微粒子状酸化アルミニ
ウムとしては、例えばアルミニウム・オキサイドＣ（デ
グサ社製商品名）などが挙げられる。

【００２５】疎水性シリカと併用して添加される超微粒
子状酸化アルミニウムの添加量は、（酸化アルミニウム
の重量）／（疎水性シリカの重量）≦２．０の範囲とす
るのが好ましい。酸化アルミニウムの添加量が上記割合
を超えた場合、疎水性シリカの添加効果が減少し、塗膜
表面にハジキが発生しやすくなるため、好ましくない。
より好ましい割合は、（酸化アルミニウムの重量）／
（疎水性シリカの重量）≦１．８である。

【００２６】本発明の組成物には、必要に応じて、他の
添加剤、例えば、二酸化チタン、弁柄（酸化鉄）、カー
ボンブラックのような着色顔料；ガラスビーズ、ガラス
粉末、ガラス短繊維、ガラスフレーク、タルク、炭酸カ
ルシウム、硫酸バリウムのような無機充填材；紫外線安
定剤；防錆剤などを適量添加してもよい。また、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテル
サルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリイミド、ポリ
アミドイミド、フッ素樹脂、エポキシ樹脂のような他の
ポリマーを添加してもよい。

【００２７】本発明の組成物は、以上のような成分を、
例えばヘンシェルミキサーのような撹拌装置で均一に混
合することにより、容易に製造することができる。

【００２８】本発明の組成物は、常法の粉体塗装法によ
り、金属、ガラス、セラミックスのような被塗装物の表
面に塗装され、ついで３００〜４００℃の温度で所定時
間焼付が施される。なお、粉体塗装に先立って、被塗装
物の表面に適宜なプライマーを下塗りしておいてもよ
い。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に
説明する。

【００３０】実施例１〜９、比較例１〜５、参考例１ 表１に示した組成で各成分を配合し（表１の単位は重量
部である）、ヘンシェルミキサーで十分に均一混合して
Ａ〜Ｇのポリフェニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成
物を調製した。このうち、Ａ〜Ｃが本発明に係る組成物
である。

【００３１】

【表１】 なお、表中の各成分の詳細は以下の通りである。

【００３２】ポリフェニレンスルフィド粉末：株式会社
トープレン製、商品名トープレンＴ−１。

【００３３】末端ＳＨ基ポリフェニレンスルフィド粉
末：株式会社トープレン製、商品名トープレンＴ−１Ｓ
Ｈ。

【００３４】疎水性シリカ微粉末：日本アエロジル株式
会社製、商品名アエロジルＲ−９７４、一次粒子の平均
粒径１２ｍμ。

【００３５】酸化アルミニウム微粉末：デグサ社製、商
品名アルミニウム・オキサイドＣ、一次粒子の平均粒径
１３ｍμ。

【００３６】ガラス短繊維：日本板硝子株式会社製、商
品名マイクログラスサーフェストランドＲＥＶ９、繊維
径１３±１．５μｍ、繊維長３５±１５μｍ、平均アス
ペクト比２．７。

【００３７】これらの組成物を用い、以下のようにして
塗装、焼付を行った。まず、厚み０．５ｍｍ、縦１５０
ｍｍ、横７０ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）の表
面をトリクレンで脱脂した。その表面に組成物Ａ〜Ｇを
６０〜８０μｍの膜厚になるように静電粉体塗装を施し
た。次いで、塗装物を３５０℃の温度に設定したオーブ
ン中に入れて焼付を施した。このとき表２に示すよう
に、焼付時間を５〜６０分の範囲で変化させた。塗装物
をオーブンから取り出して室温で自然放冷した。

【００３８】得られた塗膜について、塗装直後の密着
性、塗装後１か月間室温で放置したときの密着性、ハジ
キ現象の有無、平滑性の程度を評価した。

【００３９】密着性の評価は、ＪＩＳ−Ｋ５４００の
８．５に示される付着性試験方法に準じて行った。すな
わち、１ｍｍのすきま間隔で碁盤目状に１００個のます
目が形成されるように、カッターナイフを用いて塗膜に
被塗装物に達する切り傷をつけ、塗膜のます目上にセロ
ハンテープを接着して一気に引き剥がした後、剥離しな
いで残っている塗膜のます目の数を数えた。この結果を
（残ったます目）／１００で表す。ハジキ現象の有無お
よび平滑性は、目視により観察した。ここで、ハジキ現
象について多数とは、塗板１枚あたり６個以上をいう。
これらの結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】 表２の結果から、以下のようなことがわかる。

【００４１】比較例３〜５は、末端が−ＳＮａ基である
ポリフェニレンスルフィド樹脂を使用しているため、５
〜２０分間という短時間の焼付では初期の密着性が悪い
か、または初期の密着性がよくても経時的に密着性が著
しく低下する。このうち、比較例３では、疎水性シリカ
の微粉末が配合されているので、ハジキ現象のない塗膜
が得られている。しかし、酸化アルミニウムの微粉末が
配合されていないので、平滑性は良好という程度にとど
まっている。比較例４では、酸化アルミニウムが配合さ
れているので、平滑性に優れた塗膜が得られている。し
かし、疎水性シリカの微粉末が配合されていないので、
多数のハジキ現象が発生している。比較例５では、疎水
性シリカの微粉末も酸化アルミニウムの微粉末も配合さ
れていないので、多数のハジキ現象が発生し、平滑性も
良好という程度にとどまっている。

【００４２】比較例１、２は、末端ＳＨ基ポリフェニレ
ンスルフィド樹脂と末端ＳＮａ基ポリフェニレンスルフ
ィド樹脂とが併用されている。しかし、前者の含有量が
少ないため、短時間の焼付では密着性のよい塗膜が得ら
れない。このような塗料の場合、密着性の良好な塗膜を
得るためには、参考例１に示されるように４０分間以上
の長時間の焼付が必要である。

【００４３】これに対し、実施例１〜９は、ポリフェニ
レンスルフィド樹脂の総量中に末端ＳＨ基ポリフェニレ
ンスルフィド樹脂が３０重量％以上含有されているの
で、２０分間以下の短時間の焼付でも密着性に優れた塗
膜が得られ、密着性の経時的低下もない。また、疎水性
シリカの微粉末と酸化アルミニウムの微粉末とが配合さ
れているため、ハジキ現象の発生がなく、平滑性に優れ
た塗膜が得られている。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の組成物を粉体塗装に用いれば、短時間の焼付でも密着
性に優れ、表面にハジキがなく、平滑で均一な塗膜を形
成できる。この塗膜は、ベースレジンであるポリフェニ
レンスルフィド樹脂本来の優れた特性を生かして、特に
耐熱・耐薬品プレコート板、電気・電子部品、電線等の
電気絶縁被覆、自動車部品、ケミカルプラント、給湯
管、温泉配管、船舶・海水プラント、油田用パイプ等の
耐熱・耐薬品・防食被覆などに有効に適用できる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末の総
   量中に、末端ＳＨ基ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末
   が３０重量％以上含有されていることを特徴とするポリ
   フェニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成物。
2. 【請求項２】 組成物中に、シリル化剤によって表面が
   疎水化処理され、かつ一次粒子の平均粒径が０．１μｍ
   以下である超微粒子状疎水性シリカが０．０５〜０．６
   重量％含有されていることを特徴とする請求項１記載の
   ポリフェニレンスルフィド樹脂系粉体塗料組成物。
3. 【請求項３】 一次粒子の平均粒径が０．１μｍ以下で
   ある超微粒子状酸化アルミニウムが、前記超微粒子状疎
   水性シリカに対して、（酸化アルミニウムの重量）／
   （疎水性シリカの重量）≦２．０の割合で含有されてい
   ることを特徴とする請求項２記載のポリフェニレンスル
   フィド樹脂系粉体塗料組成物。