JPH01141960A

JPH01141960A - エポキシ樹脂系粉体塗料組成物

Info

Publication number: JPH01141960A
Application number: JP29947287A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Morita; 和幸森田; Toyohiro Matsumura; 松村　豊弘; Toshio Yamada; 山田　俊男
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1989-06-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエポキシ樹脂系粉体塗料組成物に関し、とくに
、常温域は勿論のこと低温域においても優れた耐衝撃性
と可撓性を併有し、かつ、高温域における耐水性（耐熱
水性）にすぐれ、防食性を併有する塗膜形成が可能な新
規組成のエポキシ樹脂系粉体塗料組成物に関する。

（従来技術とその問題点）エポキシ樹脂系粉体塗料は通常、エポキシ樹脂、硬化剤
、粉状無機充填材を配合して成る樹脂組成物である。こ
の塗料は、被塗物の表面に良好な防食性を有する塗膜を
良好な密着性をもって形成することができるので、原油
、ガスなどのパイプラインに用いられる鋼管の外面防食
被覆；上下水道用鋼管、鋳鉄管の内外面防食被覆を施す
ときの塗料として広く使用されている。

しかしながら、この塗料を用いて形成された塗膜は、−
１’ｌｌＱに、常温域では良好な耐衝撃性と可撓性を備
えているが、しかし低温域においては上記特性が不充分
である。

そのため、この塗膜が形成されている鋼管などを寒冷地
のような過酷な環境下で使用する場合、その塗膜は、そ
の運搬時若しくは施工時に加えられる衝撃、曲げ加工に
充分追随することができず、ワレ、ハガレなどの損傷が
生じ易くなる。

また、この塗膜は高温域における耐熱水性に劣るため、
高温かつ湿潤な環境条件下にあっては塗膜にブリスタや
被塗物からの剥離が生じ、その結果、塗膜の被塗物への
防食機能が喪失する。

このようなことから、この塗料を用いた塗膜の特性を改
善するために各種の試みがなされている。

例えば、塗膜の耐衝撃性を高めるために、粉状無機充填
材を多量に配合する方法やエポキシ樹脂としてゴム変性
エポキシ樹脂を使用する方法などが試みられている。

しかしながら、前者の方法においては、得られた塗膜の
耐衝撃性はある程度向上するが、可撓性が著しく低下す
るという問題があり、一方、後者の方法においては、常
温域での耐衝撃性は高いがしかし低温域ではその特性が
著しく低下し、更に、塗膜のガラス転移温度はイ民下し
てその耐熱性が劣化するという問題がある。

また、塗膜の耐衝撃性を高める他の試みとして、充填材
にガラスファイバを使用することが提案されている゛（
特開昭５９−７８２６７号、特開昭６１−１２７６３号
参照）。

一般に、塗膜の耐衝撃性を向上させるためには、充填材
として粉状フィラーを配合するよりも針状若しくは繊維
状のフィラーを配合することが有効であり、しかもアス
ペクト比の大きいフィラーを配合することが有効である
。しかしながら、針状もしくは繊維状フィラーの配合だ
けでは、得られた塗膜はその可撓性が劣化するという傾
向を示す。

したがって、特開昭５９−７８２６７号公報に開示され
ている組成物から形成された塗膜は可撓性の点で満足す
べき特性を示さない。一方特開昭６１−１２７６３号公
報においては、充填材として更に粒状無機フィラーを併
用して配合することが提案されている。この方法におい
ては、たしかに得られる塗膜の可撓性は若干向上するが
、しかし耐衝撃性の低下は避は得ないという問題がある
。

更に、該公報において開示されている塗料から形成され
た塗膜は良好な耐熱水性を併用しているものではない。

一方、エポキシ樹脂系塗料から形成される塗膜の耐熱水
性を向上させるためには、塗料中に予めシランカップリ
ング剤を配合することが有効であることは公知である。

しかしながら、使用に際しては、種類、量、配合の方法
が適切でないと充分な効果をあげることはできない。

本発明はエポキシ樹脂系粉体塗料組成物の上記問題点を
解消し、常温域では勿論のこと、低温域においても極め
て優れた耐衝撃性、可撓性を併有し、かつ耐熱水性、防
食性も優れている塗膜を形成することができる新規な組
成のエポキシ樹脂系粉体塗料組成物の提供を目的とする
。

（問題を解決するための手段）本発明の粉体塗料組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、ア
ミノシランカップリング剤で表面処理が施され、直径５
〜１５μｍ、平均アスペクト比３〜６である第１のガラ
スファイバ、アミノシランカップリング剤で表面処理が
施され、直径５〜１５μｍ、平均アスペクト比６〜２０
である第２のガラスファイバ、及び、エポキシシランカ
ップリング剤、を必須成分として含有せしめて構成する
ことを特徴とする。

本発明組成物のマトリックスであるエポキシ樹脂として
は、ビスフェノールＡ若しくはビスフェノールＦのジグ
リシジルエーテル、フェノール若しくはタレゾールノボ
ラックのポリグリシジルエーテルおよびこれらの変成エ
ポキシ樹脂を単独または適宜に組み合わせた２種以上を
併用して使用することができるが、通常、エポキシ当量
が２００〜３５００であり、軟化点としては６０〜１５
０　’Ｃのものが適当である。軟化点が６０°Ｃ未満の
エポキシ樹脂は調製した粉体塗料にブロッキングが生じ
易くなるため好ましくなく、また軟化点が１５０°Ｃを
超えるエポキシ樹脂は得られた粉体塗料の溶融粘度が高
くなりすぎて均一な厚みの塗膜形成が困難となるので好
ましくない。軟化点７０〜１２０°Ｃのエポキシ樹脂が
好ましい。

第２の必須成分である硬化剤としては、格別限定される
ものではなくエポキシ樹脂系粉体塗料に通常使用されて
いるもののなかから目的に応して適宜選定される。例え
ば、ジアミノジフェニルメタンのような芳香族アミン；
アジピン酸ジヒドラジドのようなジヒドラジド；ジシア
ンジアミド、イミダゾール類のようなアミン系硬化剤；
無水トリメリット酸のような酸無水物などをあげること
ができる。これらは夫々単独でまたは適宜に組み合わせ
た２種以上の混合物として用いられる。

また硬化剤は、用いたエポキシ樹脂中のエポキシ基と硬
化剤中の活性水素とが略当量となるような割合で配合さ
れる。

本発明にかかる充填材は、後述する量比関係で粉体塗料
中に分散せしめられ、平均アスペクト比が夫々異なる２
種類のガラスファイバである。

すなわち、第１のガラスファイバは、直径５〜１５μｍ
、平均アスペクト比３〜６の形状特性を有し、第２のガ
ラスファイバは、直径５〜１５μｍ、平均アスペクト比
６〜２０の形状特性を有する。

尚、本発明でいう平均アスペクト比とは、ガラスファイ
バの本数を１本、ｉ番目のガラスファイバの長さ、直径
を夫々ａ　Ｈ、ｂ　ｔ　としたとき、で算出される値と
して示される。

これらのガラスファイバは粉体塗料への配合に先立ち、
アミノシランカップリング剤を用いて表面処理が施され
る。用いるアミノシランカップリング剤としては、例え
ば、Ｎ−β（アミノエチル）Ｔ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）Ｔ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシラン、Ｔ−アミノプロピルトリエ
トキンシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメ
トキシシランなどを好適なものとしてあげることができ
、これらは夫々単独でまたは２種以上を適宜組み合わせ
て用いることができる。

ガラスファイバへの上記アミノシランカップリング剤の
付着量は、用いるガラスファイバ１００重量部に対し０
．０５〜０．２５重量部であればよい。

これらのガラスファイバは、直径５〜１５μｍの長尺ガ
ラス繊維を切断若しくは摩砕して調製することができる
。直径が５μｍより小さいガラスファイバは、その調製
時における切断、摩砕作業が困難であり、また直径が１
５μｍより大きいガラスファイバの場合は、その調製時
または後述するエポキシ樹脂への配合時にファイバの長
手方向に破損し易くなり不都合である。

２種類のガラスファイバにとっての好ましい直径は９〜
１３μ顛である。

これらのガラスファイバにとって、平均アスペクト比が
３未満の場合は、形成された塗膜の耐衝撃性がとくに低
温域において不充分となり、また平均アスペクト比が２
０を超える場合は、粉体塗料への配合時にガラスファイ
バが相互に絡みあって樹脂への均一分散が不充分となり
、その結果、形成された塗膜の耐衝撃性、可撓性はいず
れも低下し、かつ塗膜の表面平滑性も低下してしまう。

好ましい平均アスペクト比は、第１のガラスファイバの
場合は４〜５、第２のガラスファイバの場合は１０−１
７である。

これらのガラスファイバの粉体塗料への配合量は、第１
のガラスファイバ、第２のガラスファイバの含量で、エ
ポキシ樹脂１００重量部に対し４０〜２００重量部に設
定されることが好ましい。エポキシ樹脂１００重量部に
対し、この全量が４０重量部未満の場合は、形成された
塗膜の耐衝撃性が不充分となり、また２００重量部を超
えると形成された塗膜の可撓性と表面平滑性がいずれも
低下する。とくに好ましくは、５０〜１５０重量部であ
る。

また、配合するガラスファイバの全量を上記した範囲内
に規制したうえで、第１のガラスファイバと第２のガラ
スファイバとの配合割合は、重量比で、前者：後者が１
：４〜４：１に設定されることが好ましい。この割合を
逸脱すると、形成された塗膜の耐衝撃性、とりわけ低温
域における耐衝撃性と可撓性が低下するからである。と
くに好ましい割合は、前者：後者が１：２〜２：１の範
囲である。

最後の必須成分であるエポキシシランカップリング剤と
しては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジェトキシ
シランのような汎用的なものの１種または２種以上をあ
げることができる。

これらエポキシシランカップリング剤の配合量は、エポ
キシ樹脂１００重量部に対し０．３〜４重量部で充分で
ある。配合量が０．３重量部未満の場合は、得られた塗
膜の耐熱水性が充分ではなく、また４重量部を超える場
合は、これ以上配合しても効果の向上が認められないば
かりでなく、調製した粉体塗料の軟化点が低くなりブロ
ッキングが生じ易くなるため不都合だからである。０１
５〜２重量部であることがより好ましい。

本発明の組成物においては、上記した各成分を必須とす
るが、更に必要に応じて適宜な顔料、表面調整剤、流れ
調整剤などの他の添加物を配合することもできる。

本発明の組成物は、上記した各成分の所定量を配合し、
これに例えば溶融混合法、乾式混合法を適用して調製す
ることができる。とくに溶融混合法は好ましく、この場
合は得られた組成物を所定粒度に粉砕したのち実用に供
すればよい。

本発明の粉体塗料組成物を用いる塗装方法としては一般
に適用されている粉体塗装方法であればいかなる方法で
あってもよいが、例えば、吹付塗装法、静電吹付塗装法
、流動浸漬塗装法、溶射塗装法をあげることができる。

これら塗装方法により被塗物の表面には加熱により本発
明の粉体塗料が融着し、それが硬化して成る塗膜が形成
される。

塗膜の厚みは使用目的に応じて設定されるが、通常０．
１〜１．　　Ｏａｕ＋＋程度であることが好ましい。

上述したように、本発明の特徴はエポキシ樹脂および硬
化剤に配合する際に、充填剤として平均アスペクト比の
異なる二種類のガラスファイバを併用すること、および
アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリ
ング剤の二種類のシランカンプリング剤を併用すること
にある。本発明者らは、塗膜の耐衝撃性と可撓性を両立
させる方法として、平均アスヘクト比の異なる二種類の
ガラスファイバを併用することを想倒し実験を重ねた結
果、その効果が極めて大なることを見出した。更に、該
ガラスファイバの処理剤として、アミノシランカップリ
ング剤を選択したが、このことは塗膜の耐熱水性を向上
せしめることを目的として塗料にエポキシシランカップ
リング剤を配合したことと併せて本発明を一段と効果的
なものにした。すなわち、被塗物表面は、エポキシ樹脂
とエポキシシランカップリング剤によって強固に結合さ
れ、ガラスファイバ表面はアミノシランカップリング剤
によって結合されている。塗膜中にはエポキシ樹脂中の
エポキシ基、エポキシシランカップリング剤のエポキシ
基、硬化剤のアミノ基が存在しているがこれらは加熱に
よって相互に反応し強靭な塗膜を形成するものと考えら
れる。然して、被塗物表面−エボキシ樹脂−ガラスファ
イバが互いに化学的に結合した構造となり、塗膜の物理
的および化学的性能が飛躍的に向上したものと考えられ
るからである。

（発明の実施例）実施例１〜１０、比較例１〜１５第１表に示した各成分を表示の割合（重量部）でヘンシ
ェルミキサーを用いて予備混合し、得られた混合物をブ
ス・コニーダＰＲ，ｌ　６によって加熱溶融？ＲＨした
のち、混練物を粉砕して各種の粉体塗料を調製した。

以上の各種粉体塗料を用い、第２表に示した方法で各種
試験に用いる試験片を作製した。

以上各試験片に形成された塗膜の性能を第３表に示した
方法で測定し、その性能を表示の基準で判定した。結果
を第４表に示した。

（以下余白）帽　「エピコート１００４Ｊ　　（シェル社製　ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、軟化点９５〜１０５℃、エ
ポキシ当量９００〜１０００）。

１２　　直径１０μｍ１平均アスペクト比４０、アミノ
シランカップリング剤処理。

峠　直径１３μｍ、平均アスペクト比１８、アミノシラ
ンカップリング剤処理。

”　　直径１０μｍ１平均アスペクト比１５、アミノシ
ランカップリング剤処理。

′　　直径１１０ｌ１．平均アスペクト比１５、アミノ
シランカップリング剤処理。

６　直径１０μｍ１平均アスペクト比１５、ビニルシラ
ンカップリング剤処理。

１　直径１０μｍ１平均アスペクト比１５、無処理。

輔　直径１０μｍ１平均アスペクト比ｌＯ、アミノシラ
ンカップリング剤処理。

′″９　直径１３μｍ１平均アスペクト比５、アミノシ
ランカップリング剤処理。

１１０直径ＩＯμｍ１平均アスペクト比４、アミノシラ
ンカップリング剤処理。

−■直１ｙ！！１０μｍ１平均アスペクト比４、エポキ
シシランカップリング剤処理。

０１２直ｆｌ　１０μｍ、平均アスペクト比４、ビニル
シランカップリング剤処理。

１１１３直径１０μｍ１平均アスペクト比４、無処理。

“１４平均粒径５μｍ。

申１５　γグリシドキシプロビルトリメトキシシラン。

”ｂＮ−β（アミノエヂル）γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン。

−Ｉｆｆビニルトリエトキシシラン。

＄１１１　　「モダフロー」　（米国モンサント社製）
。

第２表（発明の効果）以上の説明で明らかなように、本発明のエポキシ樹脂系
粉体塗料組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、アミノシラ
ンカップリング剤で表面処理が施され、直径５〜１５μ
積、平均アスペクト比３〜６である第１のガラスファイ
バ、アミノシランカップリング剤で表面処理が施され、
直径５〜１５μ―、平均アスペクト比６〜２０である第
２のガラスファイバ、及び、エポキシシランカップリン
グ剤、を必須成分として含有するような組成にしたので
、常温域においては勿論のこと、低温域における耐衝撃
性、可撓性のいずれもが優れており、また高温域におけ
る耐水性（耐熱水性）、防食性のいずれもがすぐれてお
り、パイプライン用、上下水道用鋼管の防食用被覆剤と
してその工業的価値は大である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エポキシ樹脂、硬化剤、アミノシランカップリン
グ剤で表面処理が施され、直径５〜１５μｍ、平均アス
ペクト比３〜６である第１のガラスファイバ、アミノシ
ランカップ、リング剤で表面処理が施され、直径５〜１
５μｍ、平均アスペクト比６〜２０である第２のガラス
ファイバ、及び、エポキシシランカップリング剤、を必
須成分として含有することを特徴とするエポキシ樹脂系
粉体塗料組成物。
（２）前記第１のガラスファイバの直径、平均アスペク
ト比がそれぞれ９〜１３μｍ、４〜５であり、前記第２
のガラスファイバの直径、平均アスペクト比がそれぞれ
９〜１３μｍ、１０〜１７であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のエポキシ樹脂系粉体塗料組成物
。
（３）前記第１のガラスファイバと前記第２のガラスフ
ァイバとの含有量が、エポキシ樹脂１００重量部に対し
合計で４０〜２００重量部であり、かつ、前記第１のガ
ラスファイバと前記第２のガラスファイバとの含有割合
が、重量比にして、１：４〜４：１であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載のエポキシ
樹脂系粉体塗料組成物。
（４）前記第１のガラスファイバと前記第２のガラスフ
ァイバとの含有量が、エポキシ樹脂１００重量部に対し
合計で５０〜１５０重量部であり、かつ、前記第１のガ
ラスファイバと前記第２のガラスファイバとの含有割合
が、重量比にして、１：２〜２：１であることをことを
特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに
記載のエポキシ樹脂系粉体塗料組成物。