JP5151365B2

JP5151365B2 - エポキシ樹脂粉体塗料で塗装された物品

Info

Publication number: JP5151365B2
Application number: JP2007254552A
Authority: JP
Inventors: 浩史山村
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009084383A

Description

本発明は、エポキシ樹脂粉体塗料に関するものである。

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。さらに塗装直後でも使用できることや多層の重ね塗りが可能で塗膜を厚くできること、比較的安価であること、塗装時に余過剰分の塗料が回収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近年需要が高い。

従来からの粉体塗料の塗装方法としてコロナ式静電塗装がある。この塗装方法は高電圧を印加する事によりコロナ放電を起こし粉体に静電気を帯びさせる方法であり、高電圧を印可するため帯電部と被塗装物の間に電界が発生する。このためファラデーケージ効果により、凹部へ粉体が入りにくく、逆にエッジ部には粉体が付着しすぎる。また空気中に大量のフリーイオンが発生するため被塗装物表面ではバックイオニゼーションという放電現象が起こり塗装表面にピンホールが起こりやすいため、塗装表面がきれいに仕上がらない。その他、高電圧を印加するために作業者への安全性に問題をかかえている。

これらの問題を解決する手段として、摩擦帯電方式を利用した静電塗装機が多く使用される傾向にある。この塗装方式では粉体塗料の帯電はテフロン（登録商標）製の塗装機内壁との摩擦により行う。高電圧を使用しないため、ファラデーケージ効果が起こらず、凹部への入り込み性に優れている。また、フリーイオンが発生しないためピンホールが生じにくく、塗装表面がきれいに仕上がる。高電圧を使用しないことは作業者の安全性向上にもつながる。しかし，摩擦帯電方式は静電気の発生が粉体粒子と塗装機内壁との接触による帯電のみによるため、粉体塗料の帯電量が少ない、また粉体塗料の組成により帯電量が大きく異なるなどの問題も存在する（例えば特許文献１、２参照）。特にエポキシ樹脂粉体塗料の場合、硬化剤に酸無水物系のものを使用すると、その帯電量が著しく低下し、塗装の際に十分な付着量を確保できないという問題が生ずる。

一方、高温環境下で使用される電装モーターには、耐熱性に優れた絶縁塗膜が必要とされている。エポキシ樹脂の硬化物特性は硬化剤の種類によって大きく変化し、酸無水物系硬化剤を用いた場合、耐熱性と絶縁性に優れた塗装膜を得ることができる。
しかし、前述したように、酸無水物硬化剤は耐湿性に劣るために粉体帯電性の低下が著しく、摩擦帯電方式の薄膜塗装には向いていなかった。
特開平１０−１４７７３２号公報特開２００３−０３３７１７号公報

本発明は耐湿性に優れ、摩擦帯電式塗装機で塗装した時の帯電量と付着性が良好で、耐熱性に優れた硬化物を得ることができるエポキシ樹脂粉体塗料を提供するものである。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（３）により達成される。
（１）摩擦帯電式塗装機を用いて、エポキシ樹脂（Ａ）、無機充填材（Ｂ）、酸無水物硬化剤（Ｃ）を必須成分とし、酸無水物硬化剤（Ｃ）が５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物であるエポキシ樹脂粉体塗料で塗装された物品。
（２）前記酸無水物硬化剤（Ｃ）の含有量が前記粉体塗料全体に対して１〜２０重量％である（１）項に記載の物品。
（３）電気電子部品である（１）又は（２）項に記載の物品。

従来のものと比較して耐湿性に優れ、摩擦帯電式塗装機で塗装した時の帯電量と付着性が良好で、耐熱性に優れた硬化物を得ることができるエポキシ樹脂粉体塗料である。

以下、本発明のエポキシ樹脂粉体塗料について詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂粉体塗料（以下、単に「粉体塗料」ということがある）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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型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よい。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型エポキシ樹脂を用いた場合は、エポキシ当量が４５０〜２０００であるのものを用いると、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、エポキシ樹脂（Ａ）、無機充填材（Ｂ）及び酸無水物硬化剤（Ｃ）の合計量に対して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。配合量が上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、上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。

本発明の粉体塗料に配合される無機充填材（Ｂ）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。
無機充填材（Ｂ）の配合量についても特に限定されないが、エポキシ樹脂（Ａ）、無機充填材（Ｂ）及び酸無水物硬化剤（Ｃ）の合計量に対して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。無機充填材（Ｂ）をかかる範囲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。配合量が上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、一方、上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（Ｂ）の粒径は特に限定されないが、通常、平均粒径として３０μｍ以下のものが用いられる。かかる平均粒径を有する無機充填材を用いることにより、粉体塗料に良好な流動性と塗膜の強度を付与することができる。

本発明の粉体塗料は、酸無水物硬化剤（Ｃ）として5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2ジカルボン酸無水物を含むことを特徴とする。これにより粉体の含水量が低下し、摩擦帯電式塗装機による粉体塗装時の粉体帯電量及び付着性を増大させることができる。また、硬化物は優れた耐熱性や強度を有している。

酸無水物硬化剤（Ｃ）の配合量は特に限定されないが、粉体塗料全体に対して１〜２０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは５〜１５重量％である。これにより粉体塗料は良好な付着性を持ち、硬化物は優れた耐熱性を得ることができる。
配合量が上記下限値未満では粉体塗料の硬化性が不十分なため、良好な特性を有する硬化物を得ることが出来ない。一方、上記上限値を越えると硬化の進行が早く、レベリング性の低下とボイドの発生のため、塗膜を形成する際表面がきれいに仕上がらないことがある。

本発明の粉体塗料では、粉体塗料の帯電性及び付着性を高めるため、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物を配合することを特徴とする。
その効果は5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物が従来の酸無水物硬化剤と比較して耐湿性が極めて高いため、帯電性低下の原因となる粉体塗料に付着した水分量が少ないためである。また、本発明の粉体塗料硬化物は酸無水物系硬化物が持つ優れた耐熱性を有している。

なお、本発明の粉体塗料には上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酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等の着色顔料、レベリング剤、硬化促進剤等を配合してもよい。

本発明の粉体塗料は、例えば、所定の原材料組成としたものを分散混合する方法、あるいは、このようにして得られた原材料混合物をさらに溶融混練して粉砕する方法、などにより得ることができる。
所定の原材料組成としたものを分散混合する方法は、具体的には、所定の組成比で原材料成分を配合し、これをヘンシェルミキサー等の分散混合装置によって十分に均一混合するものである。
また、原材料混合物を溶融混練して粉砕する方法は、具体的には、上記の方法で得られた原材料混合物を、エクストルーダー、ロールなどの溶融混練装置により溶融混合し、これを、粉砕装置を用いて適当な粒度に粉砕した後、分級するものである。

また、本発明の粉体塗料については、帯電性向上のため上記製法によって得られた粉体塗料に対し、流動性調整剤として無機微粒子を添加しても良い。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がある。

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。

＜実施例＞
原材料成分を表１で示す配合比でヘンシェルミキサーにより２０分間混合して、原材料混合物を調製した。これを、エクストルーダーを用いて混練後、粉砕装置にて粉砕して得た平均粒子径３０〜５０μｍの粉体塗料を得た。

＜比較例＞
原材料成分を表１で示す配合比で、実施例と同様の手法で粉体塗料を得た。

実施例及び比較例の粉体塗料について、その配合を表１に示す。

１．使用原材料
（１）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１０５５、エポキシ当量８５０）
（２）硬化剤：
5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物
3,3'-4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
ジシアンジアミド
（３）硬化促進剤：２−フェニルイミダゾール
（４）無機充填材：炭酸カルシウム（丸尾カルシウム株式会社製・タンカルＮ−３５、平均粒径２２μｍ）

２．粉体特性評価
（１）帯電量
ファラデーケージ内に帯電された粉体を集積し、単位ｇ当たりの帯電量を求め評価した。
（２）付着量
摩擦帯電式塗装機で鉄角棒（１２×１２×５０mm）への２０秒間塗装し、付着した粉体重量を求め評価した。
（３）水分量
ＩＲ水分計による粉体表面の水分量の測定を行った。

３．硬化物特性評価
（１）塗装外観
ＳＰＣＣ−ＳＤ（０．８×７０×２００mm）を高周波により２００℃まで昇温，硬化し外観を判定
した。
評価基準 ◎：外観が優れている ○：使用上問題ないレベル ×：使用上不具合が生じるレベル
上記評価の結果を表１に示す。
（２）Tg
２００℃３０分加熱した硬化物（２０mm×５mm×５mm）を用いて熱応力歪み測定装置（TMA）により測定を行った。

実施例１〜３は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材を必須成分とし、硬化剤が5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物であり、耐湿性に優れているため、帯電性と付着性は向上した。また、耐熱性を低下させることなく、硬化後の塗膜外観の平滑性に優れたものを得ることができた。
また、本酸無水物硬化剤の使用により、粉体塗料の含水量が減少し、帯電性と付着量の向上が確認された。特に、実施例２については、酸無水物硬化剤の配合量が最適であったので、特性バランスに最も優れたものとなった。
一方、比較例１は耐湿性に劣る酸硬化剤を使用したため、帯電性及び付着性が悪いものとなった。比較例２は帯電性に優れるものの静電反発のため付着性が低く、また、酸硬化剤ではないために耐熱性に劣る硬化物となった。

本発明のエポキシ樹脂粉体塗料は耐湿性に優れているため、摩擦帯電式塗装機を使用した場合、帯電性と付着性が優れておりかつ硬化物は耐熱性に優れることから、摩擦帯電式塗装機で塗装する粉体塗料として好適に用いることができる。

Claims

摩擦帯電式塗装機を用いて、
エポキシ樹脂（Ａ）、無機充填材（Ｂ）、酸無水物硬化剤（Ｃ）を必須成分とし、酸無水物硬化剤（Ｃ）が５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物であるエポキシ樹脂粉体塗料で塗装された物品。
前記硬化剤（Ｃ）の含有量が前記粉体塗料全体に対して１〜２０重量％である請求項１に記載の物品。
電気電子部品である請求項１又は２に記載の物品。