JP2025148037A - Epoxy resin powder coating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エポキシ樹脂粉体塗料に関する。特に、硬化塗膜の高温での弾性率の低下が良好に抑制されたエポキシ樹脂粉体塗料に関する。 The present invention relates to an epoxy resin powder coating. In particular, it relates to an epoxy resin powder coating in which the decrease in elastic modulus of the cured coating film at high temperatures is effectively suppressed.
エポキシ樹脂は機械特性、耐薬品性、電気特性、耐湿性に優れ、粉体塗料としても広く使用されている。エポキシ樹脂を利用した粉体塗料(エポキシ樹脂粉体塗料)は、優れた電気特性、耐湿性等を有し、バスバー、鋼管等の加工鋼材分野等に利用されている。また、コンデンサ、トランジスタ等の電子部品等の封止材等として耐熱性や電気絶縁性等を与えるための塗料や、スタータ、ワイパー等の車載部品等に電気絶縁性や耐湿性等を与えるための塗料としても利用されている。 Epoxy resins have excellent mechanical properties, chemical resistance, electrical properties, and moisture resistance, and are widely used as powder coatings. Powder coatings using epoxy resins (epoxy resin powder coatings) have excellent electrical properties and moisture resistance, and are used in fields such as processed steel materials like bus bars and steel pipes. They are also used as encapsulants for electronic components such as capacitors and transistors to provide heat resistance and electrical insulation, and as coatings for automotive components such as starters and wipers to provide electrical insulation and moisture resistance.
エポキシ樹脂粉体塗料による塗装方法としては、静電塗装法、予熱静電塗装法、流動浸漬法、ホットスプレー法等が知られている。 Known methods for painting with epoxy resin powder paint include electrostatic painting, preheated electrostatic painting, fluidized bed dipping, and hot spraying.
エポキシ樹脂粉体塗料によって被塗装物の表面に形成する塗膜には、電動機(モーター)の内部に備えられた回転子にある、回転子鉄心に設けられた溝を覆って絶縁する塗膜等がある。モーターは使用環境によりモーター内部が高温(150℃以上)になるため、塗膜は耐熱性や高い機械的強度を有することが求められる。 Examples of coating films formed on the surface of objects using epoxy resin powder paint include those that cover and insulate grooves in the rotor core of electric motors. Because the inside of motors can reach high temperatures (over 150°C) depending on the operating environment, coating films must be heat-resistant and have high mechanical strength.
特許文献1には、耐熱性を向上させる観点から、所定エポキシ樹脂と所定の硬化剤とを含有させたエポキシ樹脂粉体塗料が開示されており、機械的強度の向上の観点から当該エポキシ樹脂粉体塗料に炭酸カルシウム等を充填剤として添加することも開示されている。 Patent Document 1 discloses an epoxy resin powder coating containing a specified epoxy resin and a specified curing agent in order to improve heat resistance, and also discloses adding calcium carbonate or the like as a filler to the epoxy resin powder coating in order to improve mechanical strength.
従来のエポキシ樹脂粉体塗料を使用して、モーターを構成する回転子にある回転子鉄心に設けられた溝に形成された塗膜は、モーター内部が高温になるために、塗膜が軟化し、巻線が塗膜に食い込む不具合が生じる問題がある。また、高温時でも塗膜が維持されるように、エポキシ樹脂粉体塗料のガラス転移温度を上げて耐熱性を向上させる手段も考えられるが、硬く脆い塗膜(硬化物)は変形や破壊に対する強度が弱くなる欠点がある。これに対し、エポキシ樹脂粉体塗料が良好な弾性率を有していると、機械的強度は良好であるが、従来のエポキシ樹脂粉体塗料は、高温時には弾性率が大きく低下してしまう問題がある。 When conventional epoxy resin powder paints are used to form coatings in the grooves in the rotor core of a motor's rotor, the coating softens due to the high temperatures inside the motor, causing the windings to bite into the coating. One approach to improving heat resistance would be to raise the glass transition temperature of the epoxy resin powder paint so that the coating would remain strong even at high temperatures, but this has the drawback of creating a hard, brittle coating (cured product) that is weak against deformation and fracture. On the other hand, if an epoxy resin powder paint has a good elastic modulus, it will have good mechanical strength, but conventional epoxy resin powder paints have the problem of a significant drop in elastic modulus at high temperatures.
本発明は以上の点に着目し成されたもので、硬化塗膜の高温での弾性率の低下が良好に抑制されたエポキシ樹脂粉体塗料を提供することを目的とする。 The present invention was developed with the above points in mind, and aims to provide an epoxy resin powder coating in which the decrease in elastic modulus of the cured coating film at high temperatures is effectively suppressed.
本発明は上記課題を解決するため、以下の(1)~(3)のように特定される。
(1)(A)エポキシ当量500~2400g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂と、
(B)エポキシ当量80~250g/eqのノボラック型エポキシ樹脂と、
(C)硬化剤と、
(D)層状珪酸塩化合物と、
を含み、
エポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、前記(D)が35~95質量部含まれている、エポキシ樹脂粉体塗料。
(2)さらに、(D’)針状珪酸塩化合物を含む、前記(1)に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
(3)前記(D)層状珪酸塩化合物と、(D’)針状珪酸塩化合物とを、配合比率((D’)の質量/(D)の質量)=0.1~1.0で含む、前記(2)に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
In order to solve the above problems, the present invention is specified as follows (1) to (3).
(1) (A) a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 500 to 2400 g/eq;
(B) a novolac epoxy resin having an epoxy equivalent of 80 to 250 g/eq;
(C) a curing agent;
(D) a layered silicate compound;
Including,
An epoxy resin powder coating material containing 35 to 95 parts by mass of (D) when the total amount of epoxy resins is 100 parts by mass.
(2) The epoxy resin powder coating according to (1) above, further comprising (D') an acicular silicate compound.
(3) The epoxy resin powder coating according to (2), containing the layered silicate compound (D) and the needle-shaped silicate compound (D') in a blending ratio (mass of (D')/mass of (D)) of 0.1 to 1.0.
本発明の実施形態によれば、硬化塗膜の高温での弾性率の低下が良好に抑制されたエポキシ樹脂粉体塗料を提供することができる。 According to an embodiment of the present invention, an epoxy resin powder coating can be provided in which the decrease in the elastic modulus of the cured coating film at high temperatures is effectively suppressed.
以下、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料について説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。 The following describes an epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention, but the present invention should not be construed as being limited to this description. Various changes, modifications, and improvements may be made based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not deviate from the scope of the present invention.
なお、本明細書中、数値範囲を表す「~」は、その上限値及び下限値としてそれぞれ記載されている数値を含む範囲を表す。また、数値範囲において上限値のみ単位が記載されている場合は、下限値も上限値と同じ単位であることを意味する。
本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値または下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよい。
また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値または下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
In this specification, the term "to" indicating a range of values indicates a range that includes the values stated as the upper and lower limits. When a unit is stated only for the upper limit of a range of values, this means that the lower limit is expressed in the same unit as the upper limit.
In the numerical ranges described in stages in this specification, the upper or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in stages.
Furthermore, in the numerical ranges described in this specification, the upper or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
(エポキシ樹脂粉体塗料)
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、硬化物を形成するためのエポキシ樹脂粉体塗料であって、下記に示す(A)、(B)、(C)及び(D)を含む。
(A)エポキシ当量500~2400g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂、
(B)エポキシ当量80~250g/eqのノボラック型エポキシ樹脂、
(C)硬化剤、
(D)層状珪酸塩化合物。
(epoxy resin powder coating)
The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention is an epoxy resin powder coating for forming a cured product, and contains the following (A), (B), (C), and (D).
(A) a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 500 to 2400 g/eq;
(B) a novolac epoxy resin having an epoxy equivalent of 80 to 250 g/eq;
(C) a curing agent,
(D) Layered silicate compounds.
以下、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料に含まれる各成分について説明する。 The following describes each component contained in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention.
<(A)ビスフェノールA型エポキシ樹脂>
ビスフェノールA型エポキシ樹脂を含有する粉体塗料は、塗装後に形成される硬化物である塗膜の機械特性、耐薬品性、電気特性、及び、耐湿性が良好となる。(A)のビスフェノールA型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が500~2400g/eqである。ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ当量を500g/eq以上とすることで、粉体塗料の溶融粘度が低下しすぎることを抑制し、粉体塗料を塗装する際に、溶融した粉体塗料の垂れ等の不具合を抑制できる。また、2400g/eq以下とすることで、良好な硬化反応性を得られる。(A)のビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、より好ましくは500~1800g/eqであり、さらに好ましくは500~980g/eqである。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が500~2400g/eqの範囲となるように、エポキシ当量が異なる2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(A)のビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、エポトート(登録商標)YD-011、エポトート(登録商標)YD-012、エポトート(登録商標)YD-014、エポトート(登録商標)YD-017(以上、日鉄ケミカル&マテリアル社製)、GESR-901、GESR-902、GESR-904、GESR-907(以上、Epoxy Base Electronic Material Corporation Limited社製)D.E.R.671、D.E.R.662E、D.E.R.664UE、D.E.R.667E(以上、Olien Corporation社製)等が挙げられる。
<(A) Bisphenol A Epoxy Resin>
Powder coatings containing bisphenol A epoxy resins exhibit excellent mechanical properties, chemical resistance, electrical properties, and moisture resistance in the coating film that forms a cured product after application. The bisphenol A epoxy resin (A) has an epoxy equivalent of 500 to 2400 g/eq. By setting the epoxy equivalent of the bisphenol A epoxy resin to 500 g/eq or more, it is possible to prevent the melt viscosity of the powder coating from decreasing too much, thereby preventing problems such as dripping of the molten powder coating when applying the powder coating. Furthermore, by setting the epoxy equivalent to 2400 g/eq or less, excellent curing reactivity can be obtained. The epoxy equivalent of the bisphenol A epoxy resin (A) is more preferably 500 to 1800 g/eq, and even more preferably 500 to 980 g/eq.
The bisphenol A type epoxy resin may be used in combination of two or more types having different epoxy equivalents so that the epoxy equivalent falls within the range of 500 to 2400 g/eq.
Commercially available products of the bisphenol A epoxy resin (A) include Epotohto (registered trademark) YD-011, Epotohto (registered trademark) YD-012, Epotohto (registered trademark) YD-014, and Epotohto (registered trademark) YD-017 (all manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd.), GESR-901, GESR-902, GESR-904, and GESR-907 (all manufactured by Epoxy Base Electronic Material Corporation Limited), and D.E.R. 671, D.E.R. 662E, D.E.R. 664UE, and D.E.R. 667E (all manufactured by Olien Corporation).
<(B)ノボラック型エポキシ樹脂>
ノボラック型エポキシ樹脂を含有する粉体塗料は、塗装後に形成される硬化物である塗膜の耐熱性が良好となる。(B)のノボラック型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が80~250g/eqである。ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ当量を80g/eq以上とすることで、靭性が低下することを抑制し、良好な機械的強度が得られる。また、250g/eq以下とすることで、良好な耐熱性が得られる。(B)のノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、より好ましくは150~230g/eqである。
ノボラック型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が80~250g/eqの範囲となるように、エポキシ当量が異なる2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(B)のノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。このうち、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が耐熱性の観点から好ましい。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、EPICLON(登録商標)N-660、EPICLON(登録商標)N-665、EPICLON(登録商標)N-670、EPICLON(登録商標)N-673、EPICLON(登録商標)N-695(以上、DIC社製)、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-104S(以上、日本化薬社製)等が挙げられる。
<(B) Novolac-type epoxy resin>
Powder coatings containing novolac epoxy resins provide coating films, which are cured products formed after application, with good heat resistance. The novolac epoxy resin (B) has an epoxy equivalent of 80 to 250 g/eq. By setting the epoxy equivalent of the novolac epoxy resin to 80 g/eq or more, a decrease in toughness is suppressed and good mechanical strength is obtained. Furthermore, by setting it to 250 g/eq or less, good heat resistance is obtained. The epoxy equivalent of the novolac epoxy resin (B) is more preferably 150 to 230 g/eq.
The novolac epoxy resin may be used in combination of two or more types having different epoxy equivalents so that the epoxy equivalent falls within the range of 80 to 250 g/eq.
Examples of the novolac epoxy resin (B) include phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, etc. Among these, cresol novolac epoxy resin is preferred from the viewpoint of heat resistance.
Commercially available cresol novolac epoxy resins include EPICLON (registered trademark) N-660, EPICLON (registered trademark) N-665, EPICLON (registered trademark) N-670, EPICLON (registered trademark) N-673, and EPICLON (registered trademark) N-695 (all manufactured by DIC Corporation), and EOCN-1020, EOCN-102S, and EOCN-104S (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、このような(A)ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び(B)ノボラック型エポキシ樹脂の2種類のエポキシ樹脂を含むことで、高温での弾性率の低下を抑制できる。 The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention contains two types of epoxy resins, (A) bisphenol A epoxy resin and (B) novolac epoxy resin, which can suppress a decrease in the elastic modulus at high temperatures.
高温での弾性率の低下を抑制するという観点から、(A)のビスフェノールA型エポキシ樹脂に対する(B)のノボラック型エポキシ樹脂との配合比(B)/(A)は、0.05~1.0であるのが好ましく、0.1~0.5であるのがより好ましい。
なお、本明細書において、断りのない限り「配合比」は質量比を示す。
From the viewpoint of suppressing a decrease in the elastic modulus at high temperatures, the compounding ratio (B)/(A) of the bisphenol A epoxy resin (A) to the novolac epoxy resin (B) is preferably 0.05 to 1.0, more preferably 0.1 to 0.5.
In this specification, unless otherwise specified, the "mixing ratio" refers to the mass ratio.
<(C)硬化剤>
(C)の硬化剤としては、例えば、ヒドラジド化合物、ジシアンジアミド、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等を単独または組み合わせて用いることができる。
<(C) Curing Agent>
As the curing agent (C), for example, hydrazide compounds, dicyandiamide, amine-based curing agents, phenol-based curing agents, imidazole-based curing agents, acid anhydride-based curing agents, etc. can be used alone or in combination.
ヒドラジド化合物は、酸のヒドロキシ基をヒドラジノ基で置換した構造を有する化合物であり、反応性が高く、低温での硬化が可能であり、高融点である潜在性硬化剤として使用することができる、官能基数により架橋密度の調整が可能である、硬化物の接着性に優れている等の利点を有する。ヒドラジド化合物としては、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカンジオヒドラジド等が挙げられる。これらの中では、より低温での硬化が可能であるという理由から、イソフタル酸ジヒドラジドを使用することが好ましい。 Hydrazide compounds have a structure in which the hydroxyl groups of an acid are replaced with hydrazino groups. They have advantages such as high reactivity, low-temperature curing, and use as latent curing agents with high melting points. The crosslink density can be adjusted by adjusting the number of functional groups, and the cured product has excellent adhesive properties. Examples of hydrazide compounds include adipic acid dihydrazide, isophthalic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, and dodecanediohydrazide. Of these, isophthalic acid dihydrazide is preferred because it can be cured at a lower temperature.
ジシアンジアミドは、優れた潜在性硬化剤であり、硬化温度が高く、単独での使用では硬化時に発熱量が大きいため、硬化促進剤を併用する場合が多い。ジシアンジアミドを含有する粉体塗料は、塗装後に形成される硬化物である塗膜の機械特性が良好となる。 Dicyandiamide is an excellent latent curing agent with a high curing temperature. When used alone, it generates a large amount of heat during curing, so it is often used in combination with a curing accelerator. Powder paints containing dicyandiamide have good mechanical properties when formed into a cured film after application.
アミン系硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、変性アミン、ポリアミドアミン等を挙げられる。アミン系硬化剤は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。
脂肪族アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレントリアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
脂環式アミンとしては、例えば、1,3-シクロペンタンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1-アミノ-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、1-アミノ-1-メチル-4-アミノメチルシクロヘキサン、1-アミノ-1-メチル-3-アミノメチルシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’-メチレンビス(3-メチル-シクロヘキシルアミン)、メチル-2,3-シクロヘキサンジアミン、メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン、メチル-2,6-シクロヘキサンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、4,4′-ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、オルト-トルイジン、N,N-ジメチルベンジルアミン、メタ-キシレンジアミン等が挙げられる。
変性アミンとしては、例えば、エポキシ化合物付加ポリアミン、マイケル付加ポリアミン、マンニッヒ付加ポリアミン、チオ尿素付加ポリアミン、ケトン封鎖ポリアミン、ジシアンジアミド、グアニジン、有機酸ヒドラジド、ジアミノマレオニトリル、アミンイミド化合物、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素モノエチルアミン等が挙げられる。変性アミンの市販品としては、フジキュアー(登録商標)FXR-1020、フジキュアー(登録商標)FXR-1030(以上、T&K TOKA社製)、アミキュア(登録商標)PN-23、アミキュア(登録商標)MY-24(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)等が挙げられる。
ポリアミドアミンは、主としてダイマー酸とポリアミンの縮合により生成し、分子中に反応性の第一及び第二アミノ基を有するものが挙げられる。ダイマー酸とポリアミンとのモル比、脂肪酸組成中のモノマー酸、ダイマー酸およびトリマー酸の比率、ポリマーの種類、官能基数等により、ポリアミドアミンの分子量、粘度、アミン価等は変化する。
Examples of the amine-based curing agent include aliphatic amines, alicyclic amines, aromatic amines, modified amines, polyamidoamines, etc. Two or more types of amine-based curing agents may be used in combination.
Examples of the aliphatic amine include ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, dipropylenetriamine, N,N-dimethyl-1,3-propanediamine, cyclohexylamine, cyclohexylamine, and N,N-dimethylcyclohexylamine.
Examples of alicyclic amines include 1,3-cyclopentanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane, 1-amino-1-methyl-4-aminomethylcyclohexane, 1-amino-1-methyl-3-aminomethylcyclohexane, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), 4,4'-methylenebis(3-methyl-cyclohexylamine), methyl-2,3-cyclohexanediamine, methyl-2,4-cyclohexanediamine, methyl-2,6-cyclohexanediamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, and 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane.
Examples of aromatic amines include 4,4'-diaminodiphenylmethane, phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, ortho-toluidine, N,N-dimethylbenzylamine, and meta-xylenediamine.
Examples of modified amines include epoxy compound-added polyamines, Michael addition polyamines, Mannich addition polyamines, thiourea addition polyamines, ketone-blocked polyamines, dicyandiamide, guanidine, organic acid hydrazides, diaminomaleonitrile, amine imide compounds, boron trifluoride piperidine, boron trifluoride monoethylamine, etc. Commercially available modified amines include Fujicure (registered trademark) FXR-1020 and Fujicure (registered trademark) FXR-1030 (both manufactured by T&K TOKA Corporation), Amicure (registered trademark) PN-23, and Amicure (registered trademark) MY-24 (both manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.).
Polyamidoamines are mainly produced by condensation of dimer acid and polyamine, and include those having reactive primary and secondary amino groups in the molecule. The molecular weight, viscosity, amine value, etc. of polyamidoamines vary depending on the molar ratio of dimer acid to polyamine, the ratio of monomer acid, dimer acid, and trimer acid in the fatty acid composition, the type of polymer, the number of functional groups, etc.
フェノール系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールA型フェノール樹脂硬化剤、ビスフェノールF型フェノール樹脂硬化剤等が挙げられる。フェノール系硬化剤は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。 Examples of phenolic curing agents include bisphenol A-type phenolic resin curing agents and bisphenol F-type phenolic resin curing agents. Two or more types of phenolic curing agents may be used in combination.
イミダゾール系硬化剤としては、例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、イミダゾール環を有するトリアジン化合物等が含まれる。イミダゾール環を有するトリアジン化合物としては、2,4-ジアミノ-6-[2′-メチルイミダゾリル-(1′)]-エチル-s-トリアジン等が挙げられる。イミダゾール系硬化剤は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。 Examples of imidazole-based curing agents include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, and triazine compounds having an imidazole ring. Examples of triazine compounds having an imidazole ring include 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine. Two or more imidazole-based curing agents may be used in combination.
酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、3,3‘,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ベンゼン-1,2,4,5-テトラカルボン酸無水物等が挙げられる。酸無水物系硬化剤は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。 Examples of acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, and benzene-1,2,4,5-tetracarboxylic anhydride. Two or more types of acid anhydride curing agents may be used in combination.
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料における(C)の硬化剤の配合量は、本実施形態の効果を損なわない範囲であれば特に制限されないが、エポキシ樹脂の総量に対するエポキシ当量を1としたとき、硬化剤の反応基当量との比として0.5~1.5の範囲とすることが好ましく、0.7~1.3の範囲とすることがより好ましい。 The amount of curing agent (C) in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is within a range that does not impair the effects of this embodiment. However, when the epoxy equivalent relative to the total amount of epoxy resin is taken as 1, the ratio of the reactive group equivalent of the curing agent is preferably in the range of 0.5 to 1.5, and more preferably in the range of 0.7 to 1.3.
<(D)層状珪酸塩化合物>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料における(D)の層状珪酸塩化合物は、珪酸塩化合物のうち、単層または多層構造を有する粒子であり、例えば、マイカ、タルク、スメクタイト族(ベントナイト、有機ベントナイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ボルコンスコアイト)、バーミキュライト、パイロフィライト、セリサイト、カオリン族(カオリナイト、ハロイサイト、ディッカイト)、セピオライト等が挙げられる。このうち、マイカ、タルクが好ましい。層状珪酸塩化合物は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。また、必要に応じて、エポキシ樹脂粉体塗料を製造する際に層状珪酸塩化合物を単独で粉砕してもよい。
<(D) Layered Silicate Compound>
The layered silicate compound (D) in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention is a particle of a silicate compound having a single-layer or multi-layer structure, and examples thereof include mica, talc, smectites (bentonite, organic bentonite, montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, and volconzcoite), vermiculite, pyrophyllite, sericite, kaolins (kaolinite, halloysite, and dickite), and sepiolite. Of these, mica and talc are preferred. Two or more types of layered silicate compounds may be used in combination. If necessary, the layered silicate compound may be pulverized alone when producing the epoxy resin powder coating.
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料における(D)の層状珪酸塩化合物の平均粒径は、硬化塗膜の高温での弾性率の低下を抑制するという観点から、平均長径が20~170μmであることが好ましく、20~130μmであることがより好ましく、20~90μmであることがさらに好ましい。また、平均短径が10~70μmであることが好ましく、10~65μmであることがより好ましく、10~60μmであることがさらに好ましい。これに加えて、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料における(D)の層状珪酸塩化合物の平均長径を平均短径で除した、平均長径と平均短径の比が1~3であることが好ましく、1~2.8であることがより好ましく、1~2.6であることがさらに好ましい。
(D)の層状珪酸塩化合物の平均粒径は、走査型電子顕微鏡を用いて測定される粒径の平均値である。走査型電子顕微鏡による画像において、粒子表面を観察し、測定対象として10個以上の粒子を任意に選択して長径および短径を測定し、得られた測定値を平均する。これにより、上記平均長径及び平均短径が得られる。
(D)の層状珪酸塩化合物の上記平均長径及び平均短径は、原料として、電子顕微鏡で測定して得られた平均長径及び平均短径が上記範囲内となる層状珪酸塩化合物を使用することで、制御することができる。
From the viewpoint of suppressing a decrease in the elastic modulus of the cured coating film at high temperatures, the average particle size of the layered silicate compound (D) in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention is preferably an average major axis of 20 to 170 μm, more preferably 20 to 130 μm, and even more preferably 20 to 90 μm. The average minor axis is preferably 10 to 70 μm, more preferably 10 to 65 μm, and even more preferably 10 to 60 μm. In addition, the ratio of the average major axis to the average minor axis, calculated by dividing the average major axis of the layered silicate compound (D) in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention by the average minor axis, is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2.8, and even more preferably 1 to 2.6.
The average particle size of the layered silicate compound (D) is the average value of particle sizes measured using a scanning electron microscope. In the image taken with the scanning electron microscope, the particle surfaces are observed, and the major and minor diameters of 10 or more particles are randomly selected as measurement targets, and the obtained measurements are averaged. This gives the average major and minor diameters.
The average major axis and the average minor axis of the layered silicate compound (D) can be controlled by using, as a raw material, a layered silicate compound whose average major axis and average minor axis, as measured with an electron microscope, fall within the above ranges.
(D)の層状珪酸塩化合物は、エポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、35~95質量部含まれている。(D)の層状珪酸塩化合物がエポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、35質量部以上含まれていると、エポキシ樹脂粉体塗料に均一に分散し、エポキシ樹脂粉体塗料が硬化して形成された塗膜の高温での弾性率の低下を良好に抑制することができる。(D)の層状珪酸塩化合物がエポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、95質量部以下含まれていると、エポキシ樹脂粉体塗料の溶融粘度の過度な上昇を抑制することができる。
(D)の層状珪酸塩化合物は、エポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、40~90質量部含まれていることが好ましく、45~85質量部含まれていることがより好ましい。
The layered silicate compound (D) is contained in an amount of 35 to 95 parts by mass when the total amount of epoxy resin is 100 parts by mass. When the layered silicate compound (D) is contained in an amount of 35 parts by mass or more when the total amount of epoxy resin is 100 parts by mass, it is uniformly dispersed in the epoxy resin powder coating, and a decrease in the elastic modulus at high temperatures of the coating film formed by curing the epoxy resin powder coating can be effectively suppressed. When the layered silicate compound (D) is contained in an amount of 95 parts by mass or less when the total amount of epoxy resin is 100 parts by mass, an excessive increase in the melt viscosity of the epoxy resin powder coating can be suppressed.
The layered silicate compound (D) is contained in an amount of preferably 40 to 90 parts by mass, and more preferably 45 to 85 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the epoxy resin.
<(D’)針状珪酸塩化合物>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、(D’)針状珪酸塩化合物をさらに含むことが好ましい。(D’)の針状珪酸塩化合物は、珪酸塩化合物のうち、針状の形状を有する粒子であり、例えば、ウォラストナイト、シリカ、ハロイサイト、イモゴライト、セピオライトおよびパリゴルスカイト等が挙げられる。このうち、ウォラストナイトが好ましい。針状珪酸塩化合物は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料における(D’)の針状珪酸塩化合物は、硬化塗膜の高温での弾性率の低下を抑制するという観点から、平均長径と平均短径の比である、アスペクト比(平均長径/平均短径)が15~25であることが好ましく、10~20であることがより好ましい。
(D’)の針状珪酸塩化合物の平均粒径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置等を用いて測定される粒径の平均値とすることができる。
<(D') Acicular silicate compound>
The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention preferably further comprises (D') an acicular silicate compound. The acicular silicate compound (D') is a silicate compound having a needle-like shape, and examples thereof include wollastonite, silica, halloysite, imogolite, sepiolite, and palygorskite. Of these, wollastonite is preferred. Two or more acicular silicate compounds may be used in combination. The acicular silicate compound (D') in the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention preferably has an aspect ratio (average major axis/average minor axis), which is the ratio of the average major axis to the average minor axis, of 15 to 25, and more preferably 10 to 20, from the viewpoint of suppressing a decrease in the elastic modulus of the cured coating film at high temperatures.
The average particle size of the acicular silicate compound (D') can be the average value of particle sizes measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device or the like.
エポキシ樹脂粉体塗料が(D)の層状珪酸塩化合物を含み過ぎると、エポキシ樹脂粉体塗料の溶融粘度が上がり過ぎる。(D’)の針状珪酸塩化合物を併用することで、(D)の層状珪酸塩化合物が有する弾性率を上げる機能を負担する。このため、エポキシ樹脂粉体塗料が、硬化塗膜の高温での弾性率の低下を抑制しつつ、(D)の層状珪酸塩化合物を含み過ぎて粘度が上昇してしまうことを抑制することができる。 If an epoxy resin powder coating contains too much layered silicate compound (D), the melt viscosity of the epoxy resin powder coating will increase too much. By using the acicular silicate compound (D') in combination, the layered silicate compound (D)'s function of increasing the elastic modulus is fulfilled. This prevents the epoxy resin powder coating from containing too much layered silicate compound (D), which would increase the viscosity, while also preventing the cured coating film from losing its elastic modulus at high temperatures.
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、(D)の層状珪酸塩化合物と、(D’)の針状珪酸塩化合物とを、配合比率((D’)の質量/(D)の質量)=0.1~1.0で含むことが好ましい。配合比率((D’)の質量/(D)の質量)が0.1以上であると、(D)の層状珪酸塩化合物の配合量を抑えることで、エポキシ樹脂粉体塗料の溶融粘度の過度な上昇を抑制することができる。配合比率((D’)の質量/(D)の質量)が1.0以下であると、(D)の層状珪酸塩化合物がエポキシ樹脂粉体塗料に均一に分散し、エポキシ樹脂粉体塗料が硬化して形成される塗膜について、より高温での弾性率の低下を抑制することができる。本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、(D)の層状珪酸塩化合物と、(D’)の針状珪酸塩化合物とを、配合比率((D’)の質量/(D)の質量)=0.2~1.0で含むことがより好ましく、0.3~1.0で含むことがさらに好ましい。 The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention preferably contains the layered silicate compound (D) and the acicular silicate compound (D') in a blending ratio (mass of (D')/mass of (D)) of 0.1 to 1.0. When the blending ratio (mass of (D')/mass of (D)) is 0.1 or more, the blending amount of the layered silicate compound (D) can be reduced, thereby preventing an excessive increase in the melt viscosity of the epoxy resin powder coating. When the blending ratio (mass of (D')/mass of (D)) is 1.0 or less, the layered silicate compound (D) is uniformly dispersed in the epoxy resin powder coating, and the decrease in the elastic modulus at high temperatures of the coating film formed by curing the epoxy resin powder coating can be prevented. The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention preferably contains the layered silicate compound (D) and the acicular silicate compound (D') in a blending ratio (mass of (D')/mass of (D)) of 0.2 to 1.0, and even more preferably 0.3 to 1.0.
上述の(D)の層状珪酸塩化合物及び(D’)の針状珪酸塩化合物は充填剤としての機能を有しているが、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は(D’’)その他の充填剤を含んでもよい。(D’’)その他の充填剤は、無機充填剤、有機充填剤のいずれも使用できる。無機充填剤としては、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化ケイ素等の酸化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、カオリナイト、モンモリロナイト、ベントナイト等、または、これらを成分として含む化合物等が挙げられる。また、有機充填剤としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリルゴム、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーン変性樹脂等、または、これらを成分として含む共重合体の有機微粒子等が挙げられる。
なお、(D’’)その他の充填剤の配合量は、(D)の層状珪酸塩化合物に対し、200質量%以下とすることができる。
Although the layered silicate compound (D) and the acicular silicate compound (D') described above function as fillers, the epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention may also contain (D") other fillers. The (D") other fillers may be either inorganic or organic. Examples of inorganic fillers include oxides such as alumina, magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide, and silicon dioxide, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium silicate, magnesium silicate, kaolinite, montmorillonite, and bentonite, as well as compounds containing these as components. Examples of organic fillers include acrylic resins, silicone resins, butadiene rubber, polyesters, polyurethanes, polyvinyl butyral, polyarylate, polymethyl methacrylate, acrylic rubber, polystyrene, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene rubber, and silicone-modified resins, as well as organic fine particles of copolymers containing these as components.
The amount of the (D'') other filler to be blended can be 200% by mass or less relative to the layered silicate compound (D).
<(E)硬化促進剤>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、(E)の硬化促進剤を含むことが好ましい。使用可能な硬化促進剤の種類は特に限定されず、反応速度、反応温度、保存安定性等の観点から、適切なものを選択することができる。(E)の硬化促進剤としては、例えば、複素環アミン類及びその誘導体、アミン化合物等が挙げられる。
複素環アミン類及びその誘導体は、例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、イミダゾール、イミダゾリン、ピペリジン、ピペラジン、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾリン、2,4-ジメチルイミダゾリン、2-フェニルイミダゾリン、2,4-ジアミノ-6-[2-(2-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。複素環アミン類及びその誘導体は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。
複素環アミン類及びその誘導体の市販品としては、DBU(登録商標)(サンアプロ社製)、キュアゾール(登録商標)2MZ-H、キュアゾール(登録商標)2MZ-A(以上、四国化成工業社製)等が挙げられる。
<(E) Curing Accelerator>
The epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention preferably contains a curing accelerator (E). The type of curing accelerator that can be used is not particularly limited, and an appropriate one can be selected from the viewpoints of reaction rate, reaction temperature, storage stability, etc. Examples of the curing accelerator (E) include heterocyclic amines and their derivatives, amine compounds, etc.
Examples of heterocyclic amines and derivatives thereof include 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7, imidazole, imidazoline, piperidine, piperazine, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazoline, 2,4-dimethylimidazoline, 2-phenylimidazoline, 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine, etc. Two or more types of heterocyclic amines and derivatives thereof may be used in combination.
Commercially available heterocyclic amines and derivatives thereof include DBU (registered trademark) (manufactured by San-Apro Co., Ltd.), Curesol (registered trademark) 2MZ-H, and Curesol (registered trademark) 2MZ-A (all manufactured by Shikoku Chemicals Corporation).
アミン化合物としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、変性アミン等が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレントリアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、シクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、4,4′-ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、オルト-トルイジン、N,N-ジメチルベンジルアミン、メタ-キシレンジアミン等が挙げられる。
変性アミンとしては、例えば、エポキシ化合物付加ポリアミン、マイケル付加ポリアミン、マンニッヒ付加ポリアミン、チオ尿素付加ポリアミン、ケトン封鎖ポリアミン、ジシアンジアミド、グアニジン、有機酸ヒドラジド、ジアミノマレオニトリル、アミンイミド化合物、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素モノエチルアミン等が挙げられる。変性アミンの市販品としては、フジキュアー(登録商標)FXR-1020、フジキュアー(登録商標)FXR-1030(以上、T&K TOKA社製)、アミキュア(登録商標)PN-23、アミキュア(登録商標)MY-24(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)等が挙げられる。
Examples of the amine compound include aliphatic amines, aromatic amines, and modified amines.
Examples of the aliphatic amine include ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, dipropylenetriamine, N,N-dimethyl-1,3-propanediamine, cyclohexylamine, and N,N-dimethylcyclohexylamine.
Examples of aromatic amines include 4,4'-diaminodiphenylmethane, phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, ortho-toluidine, N,N-dimethylbenzylamine, and meta-xylenediamine.
Examples of modified amines include epoxy compound-added polyamines, Michael addition polyamines, Mannich addition polyamines, thiourea addition polyamines, ketone-blocked polyamines, dicyandiamide, guanidine, organic acid hydrazides, diaminomaleonitrile, amine imide compounds, boron trifluoride piperidine, boron trifluoride monoethylamine, etc. Commercially available modified amines include Fujicure (registered trademark) FXR-1020 and Fujicure (registered trademark) FXR-1030 (both manufactured by T&K TOKA Corporation), Amicure (registered trademark) PN-23, and Amicure (registered trademark) MY-24 (both manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.).
<その他の成分>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料には、本実施形態の効果を損なわない範囲で、上述の成分以外の表面調整剤、難燃剤、着色剤、揺変剤、沈降防止剤、カップリング剤、消泡剤、離型剤、流動性調整剤等の慣用の補助成分を適宜配合することができる。
表面調整剤としては、例えば、脂肪酸グリセリドとアクリル共重合体との混合物、アクリル酸アルキルエステル重合物、メタクリル酸アルキルエステル重合物、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルとの共重合物等が挙げられる。
難燃剤としては、例えば、リン系化合物、ハロゲン化合物、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、金属水酸化物等が挙げられる。
着色剤としては、例えば、二酸化チタン、酸化第二鉄、カーボンブラック、フタロシアニンブルー等が挙げられる。
<Other ingredients>
The epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention may contain, as appropriate, conventional auxiliary components other than those described above, such as a surface conditioner, a flame retardant, a colorant, a thixotropic agent, an anti-settling agent, a coupling agent, an anti-foaming agent, a release agent, and a flowability adjuster, provided that the effects of the embodiment are not impaired.
Examples of the surface conditioner include a mixture of a fatty acid glyceride and an acrylic copolymer, an acrylic acid alkyl ester polymer, a methacrylic acid alkyl ester polymer, and a copolymer of an acrylic acid alkyl ester and a methacrylic acid alkyl ester.
Examples of the flame retardant include phosphorus compounds, halogen compounds, antimony compounds such as antimony trioxide, and metal hydroxides.
Examples of colorants include titanium dioxide, ferric oxide, carbon black, and phthalocyanine blue.
<貯蔵弾性率>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、50℃の貯蔵弾性率が、3.8~5.2GPaであり、好ましくは4.0~5.0GPaである。また、180℃の貯蔵弾性率が0.05~0.13GPaであり、好ましくは0.06~0.11GPaである。高温での貯蔵弾性率の低下がこのように良好に抑制されていることで、エポキシ樹脂粉体塗料の硬化物(塗膜)は、高温時の機械的強度が良好となり、塗膜の軟化を抑制することができる。貯蔵弾性率の測定方法は後述する。
<Storage modulus>
The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention has a storage modulus at 50°C of 3.8 to 5.2 GPa, preferably 4.0 to 5.0 GPa. The storage modulus at 180°C is 0.05 to 0.13 GPa, preferably 0.06 to 0.11 GPa. Because the decrease in storage modulus at high temperatures is effectively suppressed in this manner, the cured product (coating film) of the epoxy resin powder coating has good mechanical strength at high temperatures, and softening of the coating film can be suppressed. The method for measuring the storage modulus will be described later.
<用途及び作用効果>
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、一般的なエポキシ樹脂粉体塗料と同様に、バスバー、鋼管等の加工鋼材、電子部品等の表面に絶縁性、耐薬品性、耐湿性等を付与する塗料として利用することができる。また、特に、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、硬化塗膜の高温での弾性率の低下が良好に抑制されたエポキシ樹脂粉体塗料として利用することができる。例えば、本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料を用いて、モーターを構成する回転子にある回転子鉄心に設けられた溝に形成された塗膜は、モーター内部が高温になるために、ガラス転移温度を超えて塗膜が軟化しても、弾性率の低下が抑制されているため、巻線の塗膜への食い込みが良好に抑制される。従って、モーター内における巻線と回転子鉄心との絶縁性が維持され、モーターの故障を防止することができる。
<Uses and effects>
The epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention, like general epoxy resin powder coatings, can be used as a coating that imparts insulation, chemical resistance, moisture resistance, and the like to the surfaces of processed steel materials such as bus bars and steel pipes, electronic components, and the like. In particular, the epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention can be used as an epoxy resin powder coating in which the decrease in elastic modulus of the cured coating film at high temperatures is effectively suppressed. For example, a coating formed using the epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention in a groove in a rotor core of a motor rotor softens when the temperature inside the motor rises above the glass transition temperature, but the decrease in elastic modulus is suppressed, thereby effectively suppressing the winding from penetrating the coating film. This maintains the insulation between the winding and the rotor core within the motor, preventing motor failure.
(エポキシ樹脂粉体塗料を用いた塗装方法)
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料による塗装方法としては、特に限定されず、公知の塗装方法が適用できる。具体的には、流動浸漬法、静電塗装法、予熱静電塗装法、ホットスプレー法等が挙げられる。
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、低温で短時間の硬化が可能であるため、流動浸漬法による塗装方法を用いることが特に好ましい。流動浸漬法の具体例としては、予熱した被塗装物を、塗料の流動槽に浸漬させ、被塗装物の表面に付着したエポキシ樹脂粉体塗料を溶融させる。続いて、溶融したエポキシ樹脂粉体塗料を硬化炉等にて加熱することにより硬化させて、被塗装物の表面に塗膜を形成する方法が挙げられる。
(Painting method using epoxy resin powder paint)
The method for applying the epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and known coating methods can be applied, such as fluidized bed coating, electrostatic coating, preheated electrostatic coating, and hot spray coating.
Since the epoxy resin powder coating according to the embodiment of the present invention can be cured at low temperature in a short time, it is particularly preferable to use a coating method using a fluidized bed method. A specific example of the fluidized bed method is to immerse a preheated object to be coated in a fluidized bed of the coating, and melt the epoxy resin powder coating adhering to the surface of the object to be coated. The molten epoxy resin powder coating is then cured by heating in a curing oven or the like, to form a coating film on the surface of the object to be coated.
(エポキシ樹脂粉体塗料の製造方法)
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料は、例えば以下の方法により製造することができる。
まず、上述の(A)のビスフェノールA型エポキシ樹脂、(B)のノボラック型エポキシ樹脂、(C)の硬化剤、(D)の層状珪酸塩化合物を配合し、さらに必要に応じて、(D’)の針状珪酸塩化合物、(E)の硬化促進剤、上述の成分以外の表面調整剤、難燃剤、着色剤、揺変剤、沈降防止剤、カップリング剤、消泡剤、離型剤、流動性調整剤等の慣用の補助成分等を加えた組成物を準備する。当該組成物はエポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、(D)の層状珪酸塩化合物が35~95質量部含まれている。
次に、当該組成物の溶融混錬を行う。溶融混練は、エクストルーダー等を用いて短時間で完了させることが好ましい。
その後、得られた混合物を冷却固化し、固化した混合物(溶融混練物)を粉砕することにより本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂粉体塗料が得られる。
(Method for manufacturing epoxy resin powder coating)
The epoxy resin powder coating according to an embodiment of the present invention can be produced, for example, by the following method.
First, a composition is prepared by blending the above-mentioned (A) bisphenol A epoxy resin, (B) novolac epoxy resin, (C) curing agent, and (D) layered silicate compound, and, if necessary, further adding (D') acicular silicate compound, (E) curing accelerator, and conventional auxiliary components such as surface conditioners other than the above-mentioned components, flame retardants, colorants, thixotropic agents, anti-settling agents, coupling agents, antifoaming agents, mold release agents, and flowability modifiers. This composition contains 35 to 95 parts by mass of the layered silicate compound (D) when the total amount of the epoxy resin is 100 parts by mass.
Next, the composition is melt-kneaded, which is preferably completed in a short time using an extruder or the like.
Thereafter, the obtained mixture is cooled and solidified, and the solidified mixture (melt-kneaded product) is pulverized to obtain the epoxy resin powder coating material according to an embodiment of the present invention.
以下に本発明の実施例を示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。 The following examples of the present invention are provided to provide a better understanding of the present invention and its advantages, and are not intended to limit the invention.
1.エポキシ樹脂粉体塗料の作製
<実施例1~8、比較例1>
表1に示す配合比(質量比)で、実験例ごとのすべての材料を混合した組成物を準備した。表1に示す各成分の原料を以下に示す。(D’’)の充填剤の平均粒径D50は、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて測定した。
1. Preparation of epoxy resin powder coatings <Examples 1 to 8, Comparative Example 1>
A composition was prepared by mixing all materials for each experimental example in the blending ratio (mass ratio) shown in Table 1. The raw materials for each component shown in Table 1 are as follows. The average particle size D50 of the filler (D'') was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer.
(A)ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(a1)625g/eqのビスフェノールA型固形エポキシ樹脂
(a2)938g/eqのビスフェノールA型固形エポキシ樹脂
(B)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(b1)225g/eqのクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(b2)200g/eqのクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(C)硬化剤
(c1)イソフタル酸ジヒドラジド
(c2)ジシアンジアミド
(D)層状珪酸塩化合物(充填剤)
(d1)マイカ(平均長径=40μm、平均短径=25μm、平均長径/平均短径=1.6、層状)
(d2)マイカ(平均長径=45μm、平均短径=30μm、平均長径/平均短径=1.5、層状)
(D’)針状珪酸塩化合物(充填剤)
(d3)ウォラストナイト(アスペクト比=10、針状)
(D’’)その他(充填剤)
(d4)シリカ(平均粒径D50=30μm、球状)
(d5)炭酸カルシウム(平均粒径D50=2.5μm、不定形)
(E)硬化促進剤
(e1)2,4-ジアミノ-6-[2-(2-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン
(A) Bisphenol A type epoxy resin (a1) 625 g/eq bisphenol A type solid epoxy resin (a2) 938 g/eq bisphenol A type solid epoxy resin (B) Cresol novolac type epoxy resin (b1) 225 g/eq cresol novolac type epoxy resin (b2) 200 g/eq cresol novolac type epoxy resin (C) Hardener (c1) Isophthalic acid dihydrazide (c2) Dicyandiamide (D) Layered silicate compound (filler)
(d1) Mica (average major axis = 40 μm, average minor axis = 25 μm, average major axis/average minor axis = 1.6, layered)
(d2) Mica (average major axis = 45 μm, average minor axis = 30 μm, average major axis/average minor axis = 1.5, layered)
(D') Acicular silicate compound (filler)
(d3) Wollastonite (aspect ratio = 10, needle-shaped)
(D'') Others (fillers)
(d4) Silica (average particle size D50 = 30 μm, spherical)
(d5) Calcium carbonate (average particle size D50 = 2.5 μm, irregular shape)
(E) Curing accelerator (e1) 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine
次に、各組成物についてエクストルーダーを用いて溶融混錬を行った。
その後、得られた混合物を冷却固化し、固化した混合物(溶融混練物)を粉砕することによりエポキシ樹脂粉体塗料を得た。
Next, each composition was melt-kneaded using an extruder.
Thereafter, the resulting mixture was cooled and solidified, and the solidified mixture (melt-kneaded product) was pulverized to obtain an epoxy resin powder coating material.
2.評価
各実験例で得られたエポキシ樹脂粉体塗料の試料について、下記に示す方法で各特性を評価した。
2. Evaluation The properties of the epoxy resin powder coating samples obtained in each experimental example were evaluated by the methods described below.
<1-1:貯蔵弾性率>
各実験例で得られたエポキシ樹脂粉体塗料の硬化物に対し、動的粘弾性測定装置(アントンパール社製、MCR102e)を使用し、温度範囲20~220℃、昇温速度2℃/分、歪み0.02%、周波数10Hzにて、貯蔵弾性率を測定した。評価結果を表1に示す。また、実施例1、2、7及び比較例1の貯蔵弾性率と温度との関係を表したグラフを図1に示す。
<1-1: Storage modulus>
The storage modulus of the cured epoxy resin powder coating material obtained in each experimental example was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (MCR102e, manufactured by Anton Paar) at a temperature range of 20 to 220°C, a heating rate of 2°C/min, a strain of 0.02%, and a frequency of 10 Hz. The evaluation results are shown in Table 1. A graph showing the relationship between storage modulus and temperature for Examples 1, 2, and 7 and Comparative Example 1 is shown in Figure 1.
<1-2:硬化塗膜外観>
各実験例で得られたエポキシ樹脂粉体塗料の硬化塗膜の外観を、以下のようにして評価した。
150℃に予熱した軟鋼板(長さ60mm、幅60mm、厚さ3.2mm)を、各実験例で得られたエポキシ樹脂粉体塗料の流動槽に浸漬し、被塗装物表面に付着させた。次に、被塗装物表面で溶融したエポキシ樹脂粉体塗料を硬化炉等で加熱して硬化させ、塗膜を形成した。次に、人間の目で塗膜の外観を観察した。評価基準は、以下のとおりである。評価結果を表1に示す。
a:平滑な塗膜を形成している。
b:わずかに凹凸があるが、実用では問題ない状態である。
c:凹凸があるか、もしくは小穴があり、実用では問題が生じる状態である。
d:凹凸あり、かつ小穴がある。
<1-2: Appearance of cured coating film>
The appearance of the cured coating film of the epoxy resin powder coating obtained in each experimental example was evaluated as follows.
A mild steel plate (length 60 mm, width 60 mm, thickness 3.2 mm) preheated to 150°C was immersed in a fluidized bath of the epoxy resin powder coating obtained in each experimental example, and allowed to adhere to the surface of the substrate. The epoxy resin powder coating melted on the surface of the substrate was then heated in a curing oven or the like to harden, forming a coating film. The appearance of the coating film was then visually observed. The evaluation criteria were as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
a: A smooth coating film is formed.
b: There are slight irregularities, but this does not pose a problem for practical use.
c: There are irregularities or small holes, which cause problems in practical use.
d: There are irregularities and small holes.
3.考察
実施例1~8に係るサンプルは、(A)エポキシ当量500~2400g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂と、(B)エポキシ当量80~250g/eqのノボラック型エポキシ樹脂と、(C)硬化剤と、(D)層状珪酸塩化合物とを含み、エポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、前記(D)が35~95質量部含まれているエポキシ樹脂粉体塗料であったため、高温での弾性率の低下が良好に抑制されていることが分かった。
また、実施例1、2、7で得られた貯蔵弾性率と温度の関係を表した図1のグラフに示されるように、50℃における貯蔵弾性率が温度の上昇によって180℃までに低下しているが、その低下幅が小さかった。
また、実施例7に対し、実施例1及び2は弾性率が低下し始める温度が高かった。これは(D)層状珪酸塩化合物(充填剤)の配合量に起因するものと考えられる。弾性率が低下し始める温度が高いと、より高い温度まで弾性率が維持されていることより、耐熱性が向上するため好ましい。
比較例1に係るサンプルは、(D)層状珪酸塩化合物を含まず、代わりの充填剤として炭酸カルシウムを含むものであったため、実施例1~8に比べて高温での弾性率の低下が大きかった。
3. Discussion The samples according to Examples 1 to 8 were epoxy resin powder coatings containing (A) a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 500 to 2400 g/eq, (B) a novolac type epoxy resin having an epoxy equivalent of 80 to 250 g/eq, (C) a curing agent, and (D) a layered silicate compound, and the amount of (D) was 35 to 95 parts by mass when the total amount of the epoxy resin was taken as 100 parts by mass. Therefore, it was found that the decrease in elastic modulus at high temperatures was well suppressed.
Furthermore, as shown in the graph of FIG. 1 , which shows the relationship between storage modulus and temperature obtained in Examples 1, 2, and 7, the storage modulus at 50°C decreased with increasing temperature up to 180°C, but the decrease was small.
Furthermore, the temperatures at which the modulus of elasticity began to decrease were higher in Examples 1 and 2 than in Example 7. This is thought to be due to the amount of layered silicate compound (filler) (D). A higher temperature at which the modulus of elasticity began to decrease is preferable because the modulus of elasticity is maintained up to a higher temperature, thereby improving heat resistance.
The sample of Comparative Example 1 did not contain the layered silicate compound (D) but contained calcium carbonate as a filler instead, and therefore showed a greater decrease in elastic modulus at high temperatures than Examples 1 to 8.
Claims (3)
(B)エポキシ当量80~250g/eqのノボラック型エポキシ樹脂と、
(C)硬化剤と、
(D)層状珪酸塩化合物と、
を含み、
エポキシ樹脂の総量を100質量部としたとき、前記(D)が35~95質量部含まれている、エポキシ樹脂粉体塗料。 (A) a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 500 to 2400 g/eq;
(B) a novolac epoxy resin having an epoxy equivalent of 80 to 250 g/eq;
(C) a curing agent;
(D) a layered silicate compound;
Including,
An epoxy resin powder coating material containing 35 to 95 parts by mass of (D) when the total amount of epoxy resins is 100 parts by mass.
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