JPH04248876A - 粉体塗料用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安定した粉体特性を有
し、得られる硬化物が耐衝撃性、耐ヒートショック性、
表面硬度及び電気絶縁性にすぐれ、そして成形材料、封
止材料、とりわけ粉体塗装法によるスロット絶縁、各種
コイルの含浸固着に好適なエポキシ樹脂組成物に関する
。

【０００２】

【従来技術】従来、エポキシ樹脂用硬化剤としては、ア
ミン系硬化剤、例えば脂肪族又は芳香族ポリアミン、第
２もしくは第３アミン等が汎用されている。しかしなが
らアミン系硬化剤は人体皮膚への刺激が強く、環境衛生
上好ましくないという問題がある。アミン系硬化剤の他
、フェノール樹脂系硬化剤も汎用される硬化剤ではある
が、吸湿などによる安定性は良好でも、反応性が遅く、
硬化物ももろいという欠点がある。

【０００３】そこで近年に至っては、無水マレイン酸、
無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物
系硬化剤が重要視され、使用されている。ところが、こ
の酸無水物系硬化剤は、■吸湿性が大きい、■硬化に高
い温度を必要とする、■硬化に長時間を要する、■低融
点の固形酸無水物にあっては高温で硬化する場合蒸発す
ることがある、■高融点の固形酸無水物ではエポキシ樹
脂との相溶性が十分でない等の問題を有する。

【０００４】一方、小型モータの分野においては、その
出力を高めるために、小型のアーマチェアを用い、これ
に太い線径のコイルを大きなテンションをかけて巻成す
ることが行なわれるようになってきた。従って、そのア
ーマチェア絶縁用樹脂としては、クラックやワレの生じ
にくいように耐衝撃性にすぐれたものであること、大き
なテンションでコイルが巻かれた状態で高温に上昇して
も絶縁樹脂にそのコイルが食い込まれないように表面硬
度の大きいこと、さらに常温から高温へ、高温から常温
へのヒートサイクルが繰返し起ってもクラックやワレ、
界面剥離等が生じないように耐ヒートショック性にすぐ
れていること等の特性が強く要請されるようになった。

【０００５】

【発明の課題】本発明は上述のような従来技術に見られ
る問題を解決した新規かつ改良された粉体塗料用エポキ
シ樹脂組成物を提供することをその課題とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために、輸送時や保存時に良好な安定性を示
し、使用時には粉体材料としての好適なゲル化時間を有
し、各種被着体に対しすぐれた接着強さを示し、さらに
耐衝撃性、表面硬度及び耐ヒートショック性の良好な硬
化物を与えるエポキシ樹脂粉体組成物の開発について鋭
意研究を重ねたところ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、酸無水物及び硬化促進剤及び無機充填剤からなる組成
物を用いることによって前記課題を解決し得ることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（
Ｂ）酸無水物とフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤及び
（Ｄ）無機充填剤からなる組成物において、該無機充填
剤が、平均粒径０．５μｍ〜１００μｍのもの（Ｄ１）
と、平均粒径０．５μｍ未満のもの（Ｄ２）からなるこ
とを特徴とする粉体塗料用エポキシ樹脂組成物を提供す
るものである。

【０００８】本発明において使用されるエポキシ樹脂と
しては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型又はク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、水添ビスフェノールＡ型もしくはＡＤ型エポキシ樹
脂、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ペン
タエリスリトールポリグリシジルエーテルなどの脂肪族
系エポキシ樹脂、脂肪族もしくは芳香族カルボン酸とエ
ピクロルヒドリンとから得られるエポキシ樹脂、脂肪族
若しくは芳香族アミンとエピクロルヒドリンとから得ら
れるエポキシ樹脂、複素環エポキシ樹脂、スピロ環含有
エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂等をあげることができ
る。

【０００９】このエポキシ樹脂は、使用に際しては１種
類のみに限定されるものではなく、２種もしくはそれ以
上を併用してもよい。エポキシ樹脂には、得られる組成
物がブロッキングを生じない範囲で、液状エポキシ樹脂
を配合することができる。本発明では、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂９５〜７０重量％と、ノボラック型エ
ポキシ樹脂５〜３０重量％とからなる混合エポキシ樹脂
の使用が有利である。ノボラック型エポキシ樹脂には、
クレゾールノボラック型や、フェノールノボラック型、
アルキルフェノールノボラック型のエポキシ樹脂が包含
される。このような２種からなる混合エポキシ樹脂を用
いる時には、適度の架橋密度を有し、耐熱性にすぐれか
つ強靱性にすぐれた硬化物を得ることができる。

【００１０】硬化剤として使用される酸無水物としては
芳香族酸無水物が好ましく、具体例としては無水フタル
酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、３，３
′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物
、エチレングリコール−アンヒドロトリメリテート、グ
リセロール−トリスアンヒドロトリメリテート、５−（
２，５−ジオキソテトラヒドロフリル）−３−メチル−
３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、テ
トラヒドロフタル酸無水物、４，４′−オキシジフタル
酸無水物等をあげることができる。

【００１１】また酸無水物と併用して使用されるフェノ
ール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドより合成
される、１分子中にＯＨ基を２個以上含むものである。 このようなものとしては、フェノールノボラック樹脂、
クレゾールノボラック樹脂、ｔ−ブチルフェノールノボ
ラック樹脂、オクチルフェノールノボラック樹脂、ノニ
ルフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラッ
ク樹脂等がある。さらに、本発明で用いるフェノール樹
脂は、前記各種フェノール樹脂の混合物であってもよい
し、その製造に際し、フェノールと他のフェノール類、
例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ブチル
フェノール、ノニルフェノール等の１種又は２種以上と
の混合フェノール類を原料とし、これにホルムアルデヒ
ドを反応させたものであってもよい。

【００１２】本発明において用いる酸無水物は、これを
あらかじめフェノール樹脂と溶融混練し、フェノール樹
脂中に混入しておいてもよい。

【００１３】本発明では上述の酸無水物とフェノール樹
脂を硬化剤として併用する。エポキシ樹脂に対する酸無
水物とフェノール樹脂の使用割合は、それぞれの単独で
の理論添加量に対して酸無水物を２０〜９５％、フェノ
ール樹脂を５〜８０％の割合で併用するのが好ましい。 なお、ここで言う単独での理論添加量とは、酸無水物に
おいてはエポキシ当量と酸無水物当量より求められる酸
無水物添加量を０．８５倍した数値であり、フェノール
樹脂ではエポキシ当量とＯＨ当量より求められるフェノ
ール樹脂添加量を０．９倍した数値である。

【００１４】さらに、硬化促進剤としては、従来からエ
ポキシ樹脂に用いられている各種のものを使用すること
ができる。具体的にはトリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルベンジルアミン、２，４，６−トリス（ジメチルア
ミノメチル）フェノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンな
どの第３級アミン；２−メチルイミダゾール、２−フェ
ニルイミダゾール、イミダゾール化合物；イミダゾール
化合物のトリアジン塩、シアノエチル塩、シアノエチル
トリメリット酸塩等の各種塩類；酢酸亜鉛、酢酸ナトリ
ウムなどの金属系化合物；テトラアンモニウムブロマイ
ド等の第４級アンモニウム塩の他、アミド化合物、過酸
化物、アゾ化合物、シアネート化合物、イソシアネート
化合物、トリフェニルホスフィン等をあげることができ
る。

【００１５】この硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂
１００重量部に対して０．０５〜５．０重量部、好まし
くは０．１〜３．０重量部である。この使用量が少なす
ぎると硬化に高温度あるいは長時間を要し実用的でなく
、逆に使用量が多すぎると得られる粉体材料の貯蔵安定
性が悪くなる。

【００１６】本発明においては、２種類の無機充填剤を
用いるが、その一つは、平均粒径が０．５〜１００μｍ
、好ましくは０．５〜８０μｍのもの（Ｄ１）であり、
他の一つは、平均粒径が０．５μｍ未満、好ましくは０
．１μｍ以下のもの（Ｄ２）である。無機充填剤（Ｄ１
＋Ｄ２）の使用割合は、エポキシ樹脂１００重量部に対
し、１３０〜２７０重量部、好ましくは１５０〜２５０
重量部であり、無機充填剤中、（Ｄ１）成分の割合は９
９．７〜８７．０重量％、好ましくは９９．５〜９０．
０重量％、（Ｄ２）成分の割合は、０．３〜１３．７重
量％、好ましくは０．５〜１０．０重量％である。

【００１７】無機充填剤の具体例としては、例えば、炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、
タルク、クレー、マイカ等の従来公知のものが挙げられ
る。これらの無機充填剤は、表面処理されたものであっ
てもよいし、表面処理されていないものであってもよい
。

【００１８】本発明の組成物には、前記成分の他、必要
に応じ、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモン、テ
トラブロモビスフェノールＡ等の難燃剤；カーボンブラ
ック、酸化チタン、ベンガラ、酸化クロム等の着色剤；
ジルコアルミニウム系、シラン系、チタン系の各種カッ
プリング剤や、アクリル酸エステルオリゴマーからなる
レベリング剤、ブチラール樹脂、ゴム成分（ＣＴＢＮ、
ＮＢＲ等）、ポリエステル樹脂等を適量配合することが
できる。

【００１９】本発明の、組成物は、上記必須成分並びに
必要に応じて配合される添加剤を公知の方法により均一
に混合することにより調製される。

【００２０】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂粉体塗料は、粉体
が保存あるいは移送中の吸湿により劣化することがなく
、好適なゲル化時間を有し、塗装又は非塗装の金属やセ
ラミック等に対して良好な接着性を示し、その硬化物は
耐衝撃性、表面硬度及び耐ヒートショック性にすぐれ、
さらにすぐれた電気絶縁性を有する。

【００２１】

【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。実施例表１に示す成分組成（重量部）からなる配
合物をエクストルーダーにて溶融混合させたものを所望
の粒度分布となるように粉砕して、粉体塗料を得た。次
に、これら粉体塗料について、そのゲル化時間を調べた
。またこの粉体塗料を硬化させて得た硬化物について、
その耐衝撃性、巻線の食込みにくさ及び耐ヒートショッ
ク性を調べた。その結果を表２に示す。

【００２２】なお、各物性の測定は下記に示すように行
ったものである。

【００２３】ゲル化時間：ＪＩＳ　Ｃ２１０４に準じ、
粉体約０．１〜０．２ｇを２００℃に保持した熱板の円
形凹部に入れ、粉体がゲル化するまでの時間を測定した
。

【００２４】耐衝撃性：６０×６０×３．０ｍｍの鉄板
に塗膜の厚さが０．５ｍｍとなるように流動浸漬法にて
塗装し、硬化させた。予熱温度は１６０℃、硬化条件は
１８０℃、３０分である。デュポン式衝撃試験機を使用
して荷重０．５ｋｇ、撃芯ヘッド１／８インチの条件で
荷重を５００ｍｍから落下させ、その際、塗膜にワレや
カケのないものを○、あるいもを×とした。

【００２５】巻き線の食込みにくさ：１２．５×１２．
５×１００ｍｍの鉄棒に塗装し、温度１６０℃に予熱し
た後、１８０℃、３０分の条件で硬化したものを基材と
し、その上に線径１ｍｍφの銅線を１０ｋｇのテンショ
ンをかけて巻きつける。これを２００℃中２０時間放置
後、巻き線を除き、銅線の食い込み量を測定する。１０
０μｍ以上食い込んだものを×とし、１００μｍ未満の
ものを○とした。

【００２６】耐ヒートショック性：モータのアーマチュ
ア（スロット径：５５ｍｍφ、積み厚：４０ｍｍ、スロ
ット幅：３ｍｍ、スロット数：１４、シャフト径：８ｍ
ｍ）に塗装し、温度１６０℃に予熱した後、１８０℃、
３０分の条件で硬化したものをサンプルとして用いた。 これを１２５℃×１Ｈｒの条件下に付す工程と、−４０
℃×１Ｈｒに付す工程からなるヒートショック工程を５
０回繰返した後、外観をチェックし、ワレ、カケのない
ものを○及びあるものを×とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１に示した成分の具体的内容は次の通り
である。 エポキシ樹脂（１）：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
、エポキシ当量６５０、商品名エピコート１００２、油
化シェルエポキシ（株）製 エポキシ樹脂（２）：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
、エポキシ当量９２５、商品名エピコート１００４、油
化シェルエポキシ（株）製 エポキシ樹脂（３）：ｏ−クレゾールノボラックエポキ
シ樹脂、商品名エピコートＥ１８０Ｓ７５、エポキシ当
量２１１、油化シェルエポキシ（株）製

【００３０】無機充填剤（１）：炭酸カルシウム、商品
名ＫＣ−３０、平均粒径６．５μｍ、備北粉化工業（株
）製無機充填剤（２）：炭酸カルシウム、商品名ライト
ンＡ−５、平均粒径３．６μｍ、備北粉化工業（株）製
無機充填剤（３）：軽質炭酸カルシウム、平均粒径０．
０７μｍ無機充填剤（４）：炭酸カルシウム、商品名ホ
モカルＤ、平均粒径０．０７μｍ、白石工業（株）製

【
００３１】酸無水物（１）：３，３′，４，４′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸無水物 酸無水物（２）：エチレングリコールビスアンヒドロト
リメリテート

【００３２】フェノール樹脂（１）：フェノールノボラ
ック樹脂、商品名タマノール７５４、軟化点１１０℃、
荒川化学工業（株）製

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）酸無水物
   とフェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤及び（Ｄ）無機充
   填剤からなる組成物において、該無機充填剤が、平均粒
   径０．５μｍ〜１００μｍのもの（Ｄ１）と、平均粒径
   ０．５μｍ未満のもの（Ｄ２）からなることを特徴とす
   る粉体塗料用エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】　　上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ
   ）成分の使用割合が、（Ａ）成分１００重量部に対して
   、（Ｂ）成分のうち酸無水物５〜３５重量部及びフェノ
   ール樹脂２〜３０重量部、（Ｃ）成分０．０５〜５重量
   部及び（Ｄ）成分１３０〜２７０重量部である請求項１
   の組成物。
3. 【請求項３】　　（Ｄ）成分中、（Ｄ１）成分が９９．
   ７〜８７．０重量％であり、（Ｄ２）成分が０．３〜１
   ３．０重量％である請求項１又は２の組成物。