JPH0776268B2 - エポキシ樹脂粉体組成物の製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂粉体組成物の製造方法

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JPH0776268B2
JPH0776268B2 JP3180401A JP18040191A JPH0776268B2 JP H0776268 B2 JPH0776268 B2 JP H0776268B2 JP 3180401 A JP3180401 A JP 3180401A JP 18040191 A JP18040191 A JP 18040191A JP H0776268 B2 JPH0776268 B2 JP H0776268B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融時の流動性にすぐ
れるとともに、機械的強度及び耐熱性にすぐれた硬化物
を与えるエポキシ樹脂粉体組成物を効率よく製造する方
法に関するものである。
【0002】
【従来技術及びその問題点】エポキシ樹脂粉体組成物を
製造する方法としては、ドライブレンド法、溶融ブレン
ド法及び圧着ブレンド法の3種の方法が知られている。
ドライブレンド法は、配合成分であるエポキシ樹脂と硬
化剤とを粉体状で混合する方法である。この方法は混合
操作が容易であるが、エポキシ樹脂と硬化剤との接合力
が弱いために、得られる粉体組成物は、運搬中や取扱い
中、あるいは粉体塗装中に樹脂と硬化剤の分離を生じや
すいという問題を含む。溶融ブレンド法は、配合成分を
溶融状態に保持して混合又は混練し、冷却固化し、粉砕
する方法である。この方法は、樹脂と硬化剤との接合力
が強いために、樹脂と硬化剤の分離の問題はない。しか
し、この方法では、配合成分をいったん溶融させるた
め、配合成分として結晶性のものを用いる場合、その結
晶性が失なわれてしまうという問題がある。圧着ブレン
ド法は、配合成分をドライブレンド法により混合した
後、これに高圧を付加して各配合成分を圧着し、得られ
た圧着物を粉砕する方法である(特開昭61−5512
3号)。しかし、この方法の場合、粉体粒子相互を剥離
を生じないように強固に圧着しようとすると、100k
g/cmG以上の高圧を要し、製造装置コストが高く
なるという問題がある。この問題点を解決するために、
原料組成物にステアリン酸を配合する方法が提供されて
いる(特開平1−129035号)。しかし、この方法
では、原料混合物にステアリン酸を配合することから、
硬化物の物性が損われるという問題を残している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
見られる前記問題点を解決し、溶融時の流動性にすぐれ
るとともに、機械的強度及び耐熱性にすぐれた硬化物を
与えるエポキシ樹脂粉体組成物を効率よく製造する方法
を提供することをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、少なくとも1種の結
晶性エポキシ樹脂と少なくとも種の結晶性硬化剤から
なる融点が90℃以上の結晶性物質Aと、少なくとも1
種の非結晶性エポキシ樹脂及び少なくとも1種の非結晶
性硬化剤からなるデュランス軟化点が50℃以上の非結
晶性物質Bとからなり、該非結晶性物質Bの少なくとも
1種は該結晶性物質Aの融点よりも低いガラス転移点を
有し、かつ該結晶性物質Aの全混合物中の含有率が55
〜90重量%であり、さらに、該結晶硬化剤の全混合物
中の含有率が5〜45重量%の範囲にある粉体混合物
を、該結晶性物質Aの融点より低くかつ該非結晶性物質
Bのデュランス軟化点よりも低い温度でかつ該非結晶性
物質Bの少なくとも1種のガラス転移点より高い温度に
おいて加圧して該混合物の粉体粒子相互を圧着させ、次
いで得られた圧着体を粉砕することを特徴とするエポキ
シ樹脂粉体組成物の製造方法が提供される。
【0005】本発明で用いる結晶性物質Aには、結晶性
エポキシ樹脂と結晶性硬化剤が含まれる。結晶性エポキ
シ樹脂としては、例えば、トリグリシジルイソシアヌレ
ート(「エピコートRXE−15」、油化シェルエポキ
シ社製、エポキシ当量103、融点120℃)、エポキ
シプロポキシジメチルベンジルアクリルアミド(「カネ
カレジンAXE」、鐘淵化学工成社製、エポキシ当量2
70、融点100℃)、ハイドロキノンジグリシジルエ
ーテル(「HQDGE」、日本化薬社製、エポキシ当量
125、融点A100℃)、ビスフェノールSジグリシ
ジルエーテル(日本化薬社製、「EBPS−200」、
エポキシ当量200、融点125℃、テトラメチルビフ
ェノールジグリシジルエーテル(「YX−4000、油
化シェルエポキキ社製、エポキシ当量185、融点10
5℃)、テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテ
ル変性物(「YL−6074C」、油化シェルエポキシ
社製、エポキシ当量190、融点93℃)、2,5−ジ
−t−ブチルハイドロキノンジグリシジルエーテル
(「DTBHQ−EX」、油化シェルエポキシ社製、エ
ポキシ当量202、融点132℃)、テレフタル酸ジグ
リシジルエーテル等が挙げられる。結晶性硬化剤として
は、例えば、5(2,5−ジオキソテトラヒドロフロリ
ル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカ
ルボン酸無水物(「エピクロンB−4400」、大日本
インキ社製、融点167℃)、テトラヒドロ無水フタル
酸(THPA)(融点100℃)、ビスフェノールA
(融点157℃)、ビスフェノールS(融点245℃)
の他、有機酸ヒドラジド、ジシアンジアミド等が挙げら
れ、このような結晶性硬化剤を2種以上併用する。
【0006】本発明で用いる非結晶性物質Bには、非結
晶性エポキシ樹脂及び非結晶性硬化剤が包含される。非
結晶性エポキシ樹脂としては、従来公知の各種のものが
用いられ、ビスフェノールAジグリシジルエーテル
(「エピコート1001」;エポキシ当量475、Tg
(ガラス転移点)29℃、デュランス軟化点(以下SP
と略す)68℃、「エピコート1002」;エポキシ当
量650、Tg42℃、SP83℃、「エピコート10
04」;エポキシ当量950、Tg53℃、SP98
℃、油化シェルエポキシ社製)、o−クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂(「エピコートE180S65」;
エポキシ当量200、Tg18℃、SP65℃、「エピ
コートE180S90」;エポキシ当量220、Tg4
3℃、SP90℃、油化シェルエポキシ社製)等が挙げ
られる。非結晶性エポキシ樹脂は、結晶性物質と非結晶
性物質との粉体特性が損なわれない範囲の配合量で使用
される限り、液体状のものも使用出来る。非結晶性硬化
剤としては、従来公知の各種のものが使用され、例え
ば、フェノールノボラック型樹脂(「タマノール#75
4」;Tg49℃、SP100℃、荒川化学社製)、o
−クレゾールノボラック型樹脂(「OCN90」;Tg
40℃、SP90℃、「OCN120」Tg70℃、S
P120℃、日本化薬社製)等が挙げられる。
【0007】本発明に用いられる結晶性物質Aの融点は
90℃以上であり、非結晶性物質Bのデュランス軟化点
(以下、単に軟化点又はSPとも略記する)は50℃以
上である。また、非結晶性物質のBのガラス転移点は、
通常、15〜75℃である。
【0008】本発明では、前記したエポキシ樹脂及び硬
化剤の他に、さらに、硬化促進剤や、反応性固体状有機
物、着色剤、難燃剤、フロー調整剤、充填剤等の慣用の
補助成分を併用することができる。これらのものは結晶
性又は非結晶性のものであってもよい。硬化促進剤とし
ては、例えば、イミダゾール(「キュアゾール2M
Z」、融点:147℃、四国化成社製)、又は変性イミ
ダゾール(キュアゾール2MZ−AZINE」、融点2
48℃、四国化成社製)、エポキシ樹脂とイミダゾール
との予備反応物(「エピキュアP−200」、油化シェ
ルエポキシ社製、Tg95℃)、トリフェニルフォスフ
ィン、ジアザビシクロウンデセンのフェノールノボラッ
ク樹脂塩(「U−Cat831」、サンアプロ社製)等
が挙げられる。反応性固体状有機物は、エポキシ樹脂に
対して反応性を示し、種々の効果を示すもので、このよ
うなものとしては、例えば、硬化物の耐熱性向上と配合
成分のバインダー効果を向上させるために、ビスマレイ
ミド・トリアジン樹脂(BTレジン)(「BT−217
0」、三菱瓦斯化学社製、Tg42℃)、硬化物の耐熱
性向上と、溶融時の粘度を低下させるために、ビスマレ
イミド樹脂(「MB−3000」、三菱油化社製、融点
156℃)、硬化物の接着性向上のために、ブチラール
樹脂(「エスレックBLS」、積水化学社製、Tg12
0℃)、硬化物の耐熱性と可とう性の向上のために、固
形ポリオール、例えば、トリス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソシアヌレート(「THEIC」、四国化成社
製、融点135℃)等が挙げられる。フロー調整剤は、
硬化物のクレータ発生防止のために添加し、例えば、ア
クリル酸エステルオリゴマー(「ニカライトXK−2
1」、日本カーバイト社製)等が挙げられる。
【0009】本発明の原料粉体混合物において、全結晶
性物質Aの含有率は、全混合物中、55〜90重量%、
好ましくは60〜85重量%である。結晶性物質Aの含
有率が前記範囲より高くなると、結晶性物質Aと非結晶
性物質Bとの接合力が弱くなり、一方、前記範囲より低
くなると、得られる粉体組成物の溶融時粘度が高くな
り、溶融物の流動性が損われる等の不都合を生じるよう
になる。また、結晶性硬化剤の含有率は、全混合物中、
5〜40重量%、好ましくは10〜40重量%の範囲に
規定するのがよい。結晶性硬化剤は、その分子量が小さ
いため、得られる粉体組成物の溶融時粘度を下げ、溶融
物の流動性を向上させる。この結晶性硬化剤の含有率が
前記範囲より低くなると、充分な溶融物の流動性向上効
果が得られなくなり、一方、前記範囲より高くなると、
全エポキシ樹脂に対する硬化剤の適正配合を行うことが
むつかしくなる。更に結晶性硬化剤を2種以上併用する
ことにより耐熱性が向上する。
【0010】全エポキシ樹脂に対する全硬化剤の配合割
合は、全エポキシ樹脂のエポキシ当量あたり、官能基の
当量で、0.5〜1.5当量、好ましくは0.7〜1.
2当量の割合である。硬化促進剤は、全エポキシ樹脂1
00重量部に対し、0.1〜5.0重量部、好ましくは
0.3〜3.0重量部の割合である。反応性固体状有機
物の配合割合は所望に応じて適当に選ばれるが、一般的
には、全エポキシ樹脂100重量部に対し、10〜50
重量部、好ましくは20〜40重量部の割合である。
【0011】本発明の組成物を製造するには、先ず、各
配合成分をドライブレンド法により粉体状で混合する。
この場合、配合する非結晶性物質Bの少なくとも1種は
ガラス転移点が結晶性物質の融点より低くなるように、
好ましくは10℃以上低くなるように、さらに好ましく
は30℃以上低くなるように選定する。また、非結晶性
物質Bの軟化点は50℃以上に規定するのがよい。本発
明においては、原料粉体混合物の加圧温度をその非結晶
性物質Bの少なくとも一部のガラス転移温度以上で非結
晶性物質Bの軟化点未満でかつ結晶性物質Aの融点未満
の温度範囲に規定する。このことにより、その非結晶性
物質Bにバインダー効果を保持させることができ、容易
に破壊されない結着性の良い圧着物を得ることができ
る。しかも、この場合には、その非結晶性物質が軟化し
ないので、圧着物が圧着装置(例えば、ロール)に粘着
することも回避される。非結晶性物質Bの好ましい軟化
点は、50〜150℃、より好ましくは50〜130℃
である。非結晶性物質Bの軟化点が余りにも高くなる
と、そのガラス転移点温度も高くなり、それに応じて加
圧温度も高くなる必要があるから、省エネルギーの点で
不利になる。従って、さらに好ましくは、非結晶性物質
Bの少なくとも5〜30重量%は、ガラス転移温度が5
0℃未満になるように規定するのがよい。また、非結晶
性物質Bの軟化点が低すぎると、プロッキング性を生じ
やすい圧着物がえられるようになるので好ましくない。
原料粉体混合物の平均粒径は、通常、10〜150μ
m、好ましくは10〜100μmである。
【0012】原料粉体混合物を製造するに際し、非結晶
性物質Bを2種以上のものを併用するものであるから、
それら非結晶性物質をあらかじめ溶融ブレンド法により
溶融混合し、冷却固化し、微粉砕し、この微粉砕化物を
結晶性物質Aと粉体混合するのが好ましい。結晶性物質
Aに混合する非結晶性物質Bとして、各配合成分の溶融
混合物からなる非結晶性物質を用いる時には、分散均一
性が一層向上し、粉体状態が一層安定した原料粉体混合
物を得ることができる。
【0013】前記のようにして得た原料粉体混合物は、
これを加圧し、混合物粉体粒子相互を圧着する。加圧温
度は、前記したように、混合物中に存在する非結晶性物
質Bの少なくとも1種のガラス転移点より高い温度でか
つ非結晶性物質Bの軟化点未満で、さらに結晶性物質A
の融点未満の温度である。ガラス転移点は、非結晶性物
質が熱接着性を生じる温度である。原料粉体混合物をこ
のような特定範囲の温度で圧着することにより、原料粉
体混合物中の配合成分が剥離を生じない強い結着強度で
一体に結着した結晶性物質Aが未溶融の粒子状で存在す
る圧着物が得られる。加圧方法としては、ロール圧着
や、プレス圧着等の方法が採用される。加圧に際しての
圧力は、20〜100kg/cm、好ましくは、25
〜80kg/cmであるが、もちろんそれ以上の圧力
であってもかまわないが、省エネルギーの点では好まし
くない。
【0014】本発明においては、前記した全体が一体的
に結着した圧着物は、これを粉砕する。この圧着物は粉
砕性にすぐれ、通常の粉砕装置により、容易に粉砕する
ことができる。この粉砕によって生成される粒子は、結
晶性物質Aと非結晶性物質Bとが結着した構造のもので
ある。粉砕化物は、所望粒度に分級し、製品とされる。
本発明の粉体状のエポキシ樹脂組成物を構成する粒子の
平均粒径は、通常、50〜1000μm、好ましくは6
0〜800μmである。
【0015】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、未溶融
の粒子状で存在する結晶性物質Aを多量含み、しかもそ
の結晶性物質Aには、分子量の低い結晶性硬化剤を2種
以上含有させたことから、その溶融時粘度は低く、その
粘度は、例えば、120℃において通常8000cp以
下であり、またその傾斜流れは、150℃において20
以上であり、流動性において極めてすぐれた溶融物を与
える。また、本発明においては、原料粉体混合物は、非
結晶性物質Bを存在させるとともに、その混合物を、そ
の非結晶性物質Bのガラス転移点以上でかつその軟化点
未満の温度条件で、さらに結晶性物質Aの融点未満の温
度条件に保持して加圧しているので、各配合成分は、そ
の加圧による結着力の他に、非結晶性物質Bのバインダ
ー効果による結着力によって結着しているので、圧着体
の粉砕に際し、各配合成分が圧着体から剥離するような
ことはなく、得られた圧着体粉砕物粒子は、各配合成分
が均一に混合結着したものである。しかも、その加圧に
際して、結晶性物質Aの溶融は何ら生じず、また非結晶
性物質Bは軟化点以上の温度に保持されないので、加圧
に際して用いる加圧ローラや加圧プレスの表面に非結晶
性物質Bの軟化物や結晶性物質Aの溶融物は何ら付着せ
ず、効率の良い加圧処理を行うことができる。さらに、
加圧に際し、非結晶性物質Bの軟化や、結晶性物質Aの
溶融が生起しないことから、エポキシ樹脂と硬化剤との
反応は回避され、得られる組成物は貯蔵安定性において
非常にすぐれたものである。本発明のエポキシ樹脂粉体
組成物の溶融物は非常に高い流動性を有するので、微細
空隙内への浸透性に非常にすぐれている。それ故、本発
明の粉体組成物は、流動浸漬法や、静電塗装法、スプレ
ー法等における粉体塗料として好適のものである。ま
た、本発明の粉体組成物は、含浸用粉体ワニスの原料と
しても好適のものである。
【0016】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。以下において示す部は重量部を示す。なお、以下
において示す融点(MP)及びガラス転移点(Tg)は
いずれもDSC(示差熱走査熱分析計)で測定されたも
のであり、軟化点(SP)はデュランス法により測定さ
れたものである。
【0017】実施例1〜6、比較例1〜3 表1に示す原料を表1に示す重量割合でヘンセルミキサ
ーに充填して均一に混合し、100メッシュパス100
%の粉体混合物を得た。次に、この粉体混合物をロール
加圧装置を用い、表1に示す条件下で加圧し圧着体を得
た。この圧着体を粉砕機で粉砕し、20メッシュパス1
00%の大きさの粉体組成物を得た。この場合、本発明
の圧着体は、その粉砕性がすぐれていることから、その
粉砕は円滑に行うことができ、しかも、得られた粉体組
成物は、成分分離の起きにくい粉砕組成物であるため非
常に使いやすいことが確認された。次に、この粉体組成
物について、その性能を以下のようにして評価した。
【0018】(1) 流れ性(傾斜流れ性) 試料0.5gを秤り10kgf/cmの圧力をかけ
て、径φ13の錠剤を作ったのち、錠剤の厚さを測定す
る。規定温度20分以上予熱されたみがき鋼板(厚さ+
0.8〜1.0、脱脂しておくこと)を傾斜角10度に
傾け、その上に錠剤をのせ、規定温度中で20分加熱す
る。冷却後、試料の流れ方向の最大の長さを測定して、
次式によって流れ度を計算する。 (2) 粉体粒子相互の接合力の評価方法 20メッシュパスの造粒した粉体塗料を振動ふるいにて
20メッシュパスで150メッシュオンの粒度にそろえ
た。この粉体塗料50グラムをとり、振動ふるいで30
分間振動させた後、150メッシュをパスした粉体の量
を求めた。150メッシュパスした粉体の量が、4wt
%未満:○、4wt%以上:×とした。この方法で微粉
末発生量が多いことは、造粒前の粒子が分離してくると
考えられ、輸送中等で成分の偏りが発生し、硬化物の特
性がばらつくことを意味する。 (3) 耐熱性(耐ヒートサイクル性) 160℃に予熱した19m×100mm×3.2mmの
鉄板に塗膜の厚さが0.5mmとなるように流動浸積法
にて塗装し、200℃、30分間の条件で硬化したもの
をサンプルとして用いた。このサンプルを220℃×1
時間の条件下に付す工程と、0℃×15分間の条件下に
付す工程からなるヒートサイクル工程を繰り返し、その
外観を観察し、クラックの発生が5回以下で生じるもの
を×、6回〜10回で生じるものを△、11回以上で生
じるものを○とした。 (4) 機械的強度(接着強度) 160℃に予熱した19mm×100mm×3.2mm
の鉄板に長手方向片面の端部から約12mmの位置まで
粉体を塗布して2枚の鉄板を重ね合せ、重ね合せ部分を
ピンチコックではさんで200℃で30分間硬化させ、
テストピースを作成する。これを万能引張試験機にて引
張り速度5mm/minで剪断接着強度を測定した。
【0019】なお、表1に符号で示した配合成分の具体
的内容は次の通りである。 YX−4000:テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテル、油化シェ ルエポキシ社製、エポキシ当量185、融点105℃ E180S65:o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量2 00、Tg18℃、SP65℃、油化シェルエポキシ社製 E180S90:o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量2 20、Tg43℃、SP90℃、油化シェルエポキシ社製 E−1001:ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エポキシ当量475 、Tg29℃、SP68℃、油化シェルエポキシ社製 E−1002:ビスフェノールAジグリシニルエーテル、エポキシ当量650 、Tg42℃SP83℃、油化シェルエポキシ社製 E−1004:ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エポキシ当量950 、Tg53℃、SP98℃、油化シェルエポキシ社製 B−400:2(2,5−ジオキソテトラヒドロフロリル)−3−シクロヘキ セン−1,2−ジカルボン酸無水物、融点167℃ TMA:トリメリット酸無水物 OCN90:o−クレゾールノボラック樹脂、Tg40℃、SP90℃、日本 化薬社製 OCN120:o−クレゾールノボラック樹脂、Tg70℃、SP120℃、 日本化薬社製 P−200:エポキシ樹脂とイミダゾールとの予備反応物、Tg95℃、油化 シェルエポキシ社製
【0020】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 勝治 東京都中央区銀座四丁目11番2号 ソマー ル株式会社内 (56)参考文献 特公 平3−29098(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1種の結晶性エポキシ樹脂と
    少なくとも2種の結晶性硬化剤からなる融点が90℃以
    上の結晶性物質Aと、少なくとも1種の非結晶性エポキ
    シ樹脂及び少なくとも1種の非結晶性硬化剤からなるデ
    ュランス軟化点が50℃以上の非結晶性物質Bとからな
    り、該非結晶性物質Bの少なくとも1種は該結晶性物質
    Aの融点よりも低いガラス転移点を有し、かつ該結晶性
    物質Aの全混合物中の含有率が55〜90重量%であ
    り、さらに、該結晶性硬化剤の全混合物中の含有率が5
    〜40重量%の範囲にある粉体混合物を、該結晶性物質
    Aの融点より低くかつ該非結晶性物質Bのデュランス軟
    化点よりも低い温度でかつ該非結晶性物質Bの少なくと
    も1種のガラス転移点より高い温度において加圧して該
    混合物の粉体粒子相互を圧着させ、次いで得られた圧着
    体を粉砕することを特徴とするエポキシ樹脂粉体組成物
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 粉体混合物が硬化促進剤を含む請求項1
    の方法。
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