(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の一般式（化１）で表されるＰｄ型ベンゾオキサジン及びビスマレイミドの少なくとも１つ、ナフタレン型エポキシ樹脂及び下記一般式（化３）で表されるアラルキル樹脂を含有する組成物から得られることを特徴とする粉体塗料。
【化１】
0006602563.tif 000020
（式中、Ｘ２は、炭素数１〜１０のアルキレン基、下記化学式（化２）で表される基、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、酸素原子、又は単結合である。）
【化２】
0006602563.tif 000021
（式中、Ｙは芳香族環を有する炭素数６〜３０の炭化水素基であり、ｎは０以上の整数である。）
【化３】
0006602563.tif 000022
（各式中、Ｒはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１５の炭化水素基、トリフルオロメチル基、アリル基又はアリール基を表し、互いに同一又は異なっている。ｍは０〜３の整数を表し、互いに同一又は異なっている。ｎは１〜１０の繰り返し数の平均値を表す。）
【請求項２】
１１０℃〜３３０℃の範囲に複数のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項１に記載の粉体塗料。
【請求項３】
前記アラルキル樹脂がフェノールアラルキル樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体塗料を塗装した塗膜を備えることを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体塗料に関し、特に自動車部品等の成形品への塗膜形成に好適な粉体塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機等の絶縁塗膜を初め、多くの樹脂系塗膜が自動車用途等に用いられている。これらの塗膜の製法としては、液状ワニスを用いる方法と粉体塗料を用いる方法が挙げられるが、生産効率、作業環境、塗料の再利用等の観点からは粉体塗料を用いた粉体塗装が有利とされている。
【０００３】
特許文献１には、融点９０℃〜１４０℃、平均分子量１０００〜４０００、エポキシ当量８００〜４０００のエポキシ樹脂と、硬化剤とを含有するエポキシ樹脂粉体１００重量部に、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を１〜１０重量部添加した熱硬化型エポキシ樹脂粉体塗料が開示されている。ここで、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の添加により、得られる塗膜の防食性が向上することが記載されている。また、特許文献１には、硬化剤として、アミン系硬化剤、酸系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリアミド系硬化剤、フェノール性水酸基含有硬化剤、ジシアンジアミド系硬化剤、カチオン重合反応系硬化剤及びヒドラジン系硬化剤等が示されている。
剛直骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂は、高いガラス転移温度（Ｔg）を有することが知られている。しかし、特許文献１の組成物では、近年特に自動車分野において求められている長期高温耐熱性を実現することは困難である。本発明者らは、ナフタレン型エポキシ樹脂を基に各種検討を行い、２５０℃程度の高温環境下で長期にわたり優れた性能を維持できる塗膜を製造するための粉体塗料を開発した。
しかしながら、ナフタレン型エポキシ樹脂を主剤とする樹脂組成物をより厳しい環境下で使用するためには、短期耐熱性をさらに改善することが求められる。
【０００４】
特許文献２には、特定の構造を有するビスマレイミドとＰｄ型ベンゾオキサジンを所定の比率で含有する混合物を重合させることにより、耐熱性に優れたポリベンゾオキサジン変性ビスマレイミド樹脂を得られることが開示されている。具体的には、ビスマレイミドに対して、Ｐｄ型ベンゾオキサジンのモル比を０．２〜０．５の領域とすることにより、得られる樹脂のＴｇが急激に上昇し、特に、０．２５〜０．３５の領域では、３００℃以上の値が実現されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８６４３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−９７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンから得られる組成物は、高耐熱性を有する材料として注目されるが、脆いという課題がある。そして、特許文献２の樹脂組成物を粉体塗料とした場合、硬化に長時間を要し、塗膜が得られても脆く、十分な長期耐熱性が得られないと考えられる。
そこで、本発明は、成膜性に優れ、かつ２５０℃以上の高温環境下において、長期にわたり優れた性能を維持できる塗膜を製造するための粉体塗料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つ、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂及びアラルキル樹脂を含有する樹脂組成物から粉体塗料を製造することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明に想到した。すなわち、本発明の粉体塗料は、ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つ、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアラルキル樹脂を含有する樹脂組成物から得られることを特徴とする。
また、本発明の粉体塗料は、１１０℃〜３３０℃の範囲に複数のガラス転移温度を有することが好ましい。
さらに、上記アラルキル樹脂は、フェノールアラルキル樹脂であることが好ましい。
本発明の成形品は、上記粉体塗料を塗装した塗膜を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の粉体塗料により、成膜性に優れ、２５０℃以上の高温環境下において、長期にわたり優れた性能を維持できる塗膜を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の粉体塗料は、ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つ、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアラルキル樹脂を含有する樹脂組成物から得られることを特徴とする。
以下に、本発明の粉体塗料の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、便宜上、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアラルキル樹脂をマトリックス１とし、ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つを含む組成物をマトリックス２とする。
【００１１】
（１）エポキシ樹脂
本発明の粉体塗料では、主剤の１つとして、ナフタレン型エポキシ樹脂を用いる。剛直骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂は、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を示す。また、ナフタレン型エポキシ樹脂は、縮合環構造を有するため、長期耐熱性を有する。さらに、平面構造のナフタレン骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂は、立体障害が小さいため、硬化剤の求核攻撃が阻害されにくい。このため、比較的短時間で硬化反応が進行する。
本発明に用いられるナフタレン型エポキシ樹脂は、特に限定されず、構造式（化１）、構造式（化２）、構造式（化３）等で表されるナフタレン型エポキシ樹脂及びそれらの混合物を用いることができる。市販品としては、ＥＰＩＣＬＯＮ  ＨＰ−４７００、ＨＰ−４７１０、ＨＰ−４７７０、ＨＰ−６０００（以上、ＤＩＣ株式会社製）等が挙げられる。得られる塗膜の脆性を改善するためには、ナフタレン型エポキシ樹脂の官能基数は２〜４が好ましく、２とするのが特に好ましい。
【００１２】
【化１】
0006602563.tif 000002
【００１３】
【化２】
0006602563.tif 000003
【００１４】
【化３】
0006602563.tif 000004
【００１５】
本発明に用いるナフタレン型エポキシ樹脂の軟化点は、６０℃以上１２０℃以下であることが好ましい。６０℃より低い場合には、粉体塗料とした後の保存安定性が悪くなる可能性があり、１２０℃を超える場合には、塗装表面の粗さの原因となることがある。上記範囲の軟化点を有するナフタレン型エポキシ樹脂を用いた粉体塗料では、外観の優れた塗膜が得られ、生産性が向上する。さらに、上記粉体塗料では、保管中に粉体が溶けて固まる等の問題が生じにくく、保存安定性が向上する。
また、本発明の効果が損なわれない範囲で、所望により、ナフタレン型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を添加してもよい。その配合量は全エポキシ樹脂の４０質量％以下であることが好ましい。
【００１６】
（２）アラルキル樹脂
本発明の粉体塗料では、硬化剤として、アラルキル樹脂を用いる。ナフタレン型エポキシ樹脂とともに硬化剤として、アラルキル樹脂を用いることにより、硬化物である塗膜の長期安定性が向上し、高温環境で長時間保持後も塗膜の性能が保持される。これは、硬化物中に熱分解の原因となる構造が少ないためである。
アラルキル樹脂とは、下記一般式（化４）で表される。これらの中でも、入手が容易で、酸素バリア性に優れていることからＡｒ２がフェノールであるフェノールアラルキル樹脂が好ましい。
【００１７】
【化４】
0006602563.tif 000005
各式中、Ｒはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１５の炭化水素基、トリフルオロメチル基、アリル基又はアリール基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｍは０〜３の整数を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。異なっている場合は任意の順で配列していてもよい。
ｎは１〜１０の繰り返し数の平均値を表す。
【００１８】
本発明では、硬化剤が上記アラルキル骨格を有することが必要である。例えば、主剤にアラルキル樹脂のエポキシ変性体を添加しても硬化剤としてアラルキル樹脂を使用しない場合には本発明の効果は得られないことが確認されている。もちろん、硬化剤として、上記アラルキル樹脂を用い、主剤のナフタレン型エポキシ樹脂に、アラルキル樹脂のエポキシ変性体を加えた構成では、本発明と同様の効果を得ることができる。
また、アラルキル樹脂の使用割合はナフタレン型エポキシ樹脂のエポキシ当量あたり、官能基の当量で、０．６〜１．２当量であることが好ましく、０．７〜１．０当量であることがより好ましい。ナフタレン型エポキシ樹脂とアラルキル樹脂の当量比を上記範囲とすることにより、粉体塗料の成膜性や接着性が向上し、得られる塗膜の長期耐熱性がさらに向上する。
【００１９】
（３）ビスマレイミド
本発明の粉体塗料は、ビスマレイミド及び後述するＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つを含有する樹脂組成物から得られる。ビスマレイミドは、熱硬化性のポリイミドであり、高密度に架橋して、高い耐熱性を示す。
本発明に用いられるビスマレイミドは、特に限定されず、以下の一般式（化５）で表されるビスマレイミド、ビス−（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、フェニレンビスマレイミド等及びそれらの混合物等を用いることができる。市販品としては、ＢＭＩ−１０００、ＢＭＩ−１０００Ｈ、ＢＭＩ−１１００、ＢＭＩ−１１００Ｈ（いずれも４、４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、大和化成工業株式会社製）、ＢＭＩ（４、４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、ケイ・アイ化成株式会社製）、ＢＭＩ−７０（ビス−（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、ケイ・アイ化成株式会社製）、サンフェル ＢＭ（Ｎ,Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、三新化学工業株式会社製）等が挙げられる。
上記ビスマレイミドの中でも、以下の一般式（化５）で表されるビスマレイミドが好ましい。以下にこのビスマレイミドの詳細について説明する。
【００２０】
【化５】
0006602563.tif 000006
式中、
Ｘ１：炭素数１〜１０のアルキレン基、以下の化学式（化６）で表される基、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、酸素原子、又は単結合
【００２１】
Ｘ１がアルキレン基の場合、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることが好ましい。
直鎖状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デカニレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキレン基としては、−Ｃ（ＣＨ３）２−（イソプロピレン基）、−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−等のアルキルメチレン基；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−ＣＨ２−等のアルキルエチレン基等が挙げられる。
上記アルキレン基の炭素数は、１〜１０であることが好ましく、１〜７であることがより好ましく、１〜３であることがさらに好ましい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基が挙げられる。
【００２２】
化学式（化６）で表される基は、以下のとおりで、Ｙは、芳香族環を有する炭素数６〜３０の炭化水素基であり、ｎは０以上の整数である。
芳香族環を有する炭素数６〜３０の炭化水素基は、芳香族環のみからなるものでもよいし、芳香族環以外の炭化水素基を有していてもよい。また、芳香族環は、１つでもよいし、２つ以上であってもよい。芳香族環が２つ以上の場合、同一の芳香族環のみを有していてもよいし、異なる芳香族環を有していてもよい。また、芳香族環は、単環構造及び多環構造のいずれでもよい。
芳香族環を有する炭素数６〜３０の炭化水素基としては、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレイン、インダセン、ターフェニル、アセナフチレン、フェナレン等の芳香族性を有する化合物の核から水素原子を２つ除いた２価の基が挙げられる。
また、これら芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。ここで芳香族炭化水素基が置換基を有するとは、芳香族炭化水素基を構成する水素原子の一部又は全部が置換基により置換されたことをいう。置換基としては、アルキル基が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、鎖状のアルキル基であることが好ましい。その炭素数は１〜１０であることが好ましく、１〜６であることがより好ましく、１〜４であることがさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基等が挙げられる。
【００２３】
【化６】
0006602563.tif 000007
式中、
Ｙ：芳香族環を有する炭素数６〜３０の炭化水素基
ｎ：０以上の整数
【００２４】
Ｙは、ベンゼン又はナフタレンから水素原子を２つ除いた基を有することが好ましい。また、化学式（化６）で表される基は、以下の化学式（化７、化８、化９））のいずれかであることがより好ましい。
【００２５】
【化７】
0006602563.tif 000008
【化８】
0006602563.tif 000009
【化９】
0006602563.tif 000010
【００２６】
以下の(化１０)及び（化１１）に、本発明のビスマレイミドの具体例を示すが、本発明で用いられるビスマレイミドは、これらに限定されるものではない。
【００２７】
【化１０】
0006602563.tif 000011
【００２８】
【化１１】
0006602563.tif 000012
【００２９】
（４）Ｐｄ型ベンゾオキサジン
本発明の粉体塗料は、上記ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンの少なくとも１つを含有する樹脂組成物から得られる。ベンゾオキサジンは、優れた難燃性、電気特性、寸法安定性を有し、硬化時に副生成物を生じない。Ｐｄ型ベンゾオキサジンの硬化物は、フェノール樹脂と同等の機械的特性を有することが知られている。Ｐｄ型ベンゾオキサジンの硬化反応は、以下のように進行すると考えられている。Ｐｄ型ベンゾオキサジンは熱により、開環重合し、主鎖にＮ、Ｏ−アセタール構造を有するポリマーが得られる。さらに加熱することにより、Ｎ、Ｏ−アセタール構造がマンニッヒ型の主鎖へと転位し、２００℃を超えると、全てがマンニッヒ型の主鎖のポリマーに変換する。上記ポリマーとビスマレイミドを部分的に反応させることにより、高耐熱性のネットワークポリマーが形成される。
本発明に用いられるＰｄ型ベンゾオキサジンは、特に限定されず、以下の一般式（化１２）で表されるＰｄ型ベンゾオキサジン及びそれらの混合物を用いることができる。市販品としては、Ｐｄ型ベンゾオキサジン（四国化成工業株式会社製）等が挙げられる。
【００３０】
【化１２】
0006602563.tif 000013
式中、
Ｘ２：炭素数１〜１０のアルキレン基、上記化学式（化６）で表される基、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、酸素原子、又は単結合
【００３１】
上記化学式（化１２）中のＸ２は、上記化学式（化５）中のＸ１と同様である。Ｐｄ型ベンゾオキサジンとビスマレイミドを用いる場合、Ｘ１とＸ２とは、同一であっても異なっていてもよい。
上記化学式（化１２）中のＸ２は、炭素数１〜３の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は上記化学式（化７）、（化８）、（化９）のいずれかの基であることが好ましい。
【００３２】
以下の(化１３)及び（化１４）に、本発明のＰｄ型ベンゾオキサジンの具体例を示すが、本発明で用いられるＰｄ型ベンゾオキサジンは、これらに限定されるものではない。
【００３３】
【化１３】
0006602563.tif 000014
【００３４】
【化１４】
0006602563.tif 000015
【００３５】
マトリックス２成分中のＰｄ型ベンゾオキサジンの含有率（モル％）、すなわち、{Ｐｄ型ベンゾオキサジンのモル数／（Ｐｄ型ベンゾオキサジンのモル数＋ビスマレイミドのモル数）}×１００は、２０〜８０の範囲であることが好ましい。マトリックス２成分中のＰｄ型ベンゾオキサジンの含有率を上記範囲とすることにより、樹脂強度が向上し、得られる塗膜の短期耐熱性がさらに向上する。
また、本発明におけるマトリックス１成分とマトリックス２成分の総質量に対するマトリックス２成分の割合、すなわち、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスマレイミド、アラルキル樹脂、Ｐｄ型ベンゾオキサジンの総質量に対するビスマレイミドとＰｄ型ベンゾオキサジンの合計質量の割合は、８０％以下であることが好ましい。マトリックス１成分とマトリックス２成分の総質量に対するマトリックス２成分の割合を上記範囲とすることにより、粉体塗料の成膜性が向上する。
【００３６】
（５）添加剤
本発明の粉体塗料には、発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。上記添加剤としては、充填剤、レベリング剤、着色剤、硬化促進剤、消泡剤、密着向上剤、衝撃緩和剤等が挙げられる。
充填剤としては、例えばシリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、セルロース等を用いることができる。これらの充填剤を添加することにより、粉体塗料の流れをより好適に制御することができる。なお、これらの充填剤は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いても良い。
【００３７】
（６）粉体塗料の製造方法
本発明の粉体塗料の製造方法は特に限定されないが、例えば以下の方法により製造することができる。粉体塗料に充填剤を添加する場合には、Ｐｄ型ベンゾオキサジン及びビスマレイミドの少なくとも１つ、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアラルキル樹脂並びに充填剤を混合する。混合法としては、ヘンシェルミキサー、Ｖブレンダーを用いた乾式混合等が挙げられる。上記混合物に必要によりその他の添加剤を加えて、溶融混合した後、冷却固化する。その後、固化した混合物を微粉砕して、分級することにより粉体塗料が得られる。
【００３８】
（７）粉体塗料
本発明の粉体塗料の粒子径は、特に限定されないが、レーザー回折・散乱法（ＪＩＳ  ８８２５−１）による体積平均粒子径が３０μｍ〜７０μｍの範囲であることが好ましい。なお、上記体積平均粒子径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置（SYMPATEC社製、HELOS and PODOS 解析ソフト：WINDOX5）を用いて測定することができる。
体積平均粒子径が上記範囲の粉体塗料を用いることにより、より優れた成膜性が得られる。
【００３９】
また、本発明の粉体塗料の水平流れ率は、１〜５０％の範囲であることが好ましい。一般に水平流れ率が大きい粉体塗料は、溶融時に低粘度で塗料が流れやすく、一方、水平流れ率が小さい粉体塗料は、溶融時に高粘度で塗料が流れにくい。粉体塗料の水平流れ率を上記範囲にすることにより、ピンホール等の塗膜欠陥やタレが生じにくく、目的とする膜厚の良質な塗膜が得られやすい。粉体塗料の水平流れ率は、５％〜３０％であることがより好ましい。
なお、水平流れ率は以下の方法により算出される。粉体塗料１ｇを内径１６ｍｍφの錠剤成形用金型に入れ、荷重９０ＭＰａで６０秒加圧して得られる錠剤の直径（ａ）をノギスで測定する。上記錠剤をスライドガラスに載せ、熱風乾燥機中にて１４０℃で１０分間加熱後、同様に錠剤の直径（ｂ）を測定する。加熱による直径の増加値（ｂ−ａ）を加熱前の直径（ａ）で除した値に１００をかけて水平流れ率（％）とする。
【００４０】
本発明の粉体塗料の軟化温度は、６０℃以上１２０℃以下であることが好ましい。粉体塗料の軟化点を上記範囲とすることにより、塗膜の生産性が向上し、外観のより優れた塗膜が得られる。また、上記粉体塗料では、保管中に粉体が溶けて固まる等の問題が生じにくく、保存安定性が向上する。
また、本発明の粉体塗料は、２５０℃において残存重量が初期重量の９５％となるまでの所要時間が、１０時間以上であることが好ましい。この値は、後述するように、示差熱熱重量同時分析（ＴＧ／ＤＴＡ）装置を用いて測定した粉体塗料の熱重量変化の結果を用いて、Ｆｌｙｎｎ−Ｗａｌｌ−Ｏｚａｗａ法により算出できる。上記値が、１０時間以上であれば、２５０℃以上の使用においても長期にわたり十分な耐熱性を維持できる。
【００４１】
（８）粉体塗料の塗装方法
本発明の粉体塗料の塗装方法は、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、静電塗装、摩擦帯電塗装、無荷電塗装、流動浸漬等が挙げられる。上記方法により、被塗装体表面に粉体塗料を塗装した後、硬化することにより塗膜を得ることができる。必要に応じて被塗装体に予め表面処理を施すことにより、塗膜の密着性等を向上させることもできる。
本発明の粉体塗料から得られる塗膜の膜厚は特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下の実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、特に記載がない場合には、「％」及び「部」は質量％及び質量部を示す。
【００４３】
〈粉体塗料の構成成分〉
（１）マトリックス１成分
（Ａ）主剤
（Ａ１）ナフタレン型エポキシ樹脂：ＥＰＩＣＬＯＮ  ＨＰ−４７７０  ＤＩＣ株式会社製
（Ａ２）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ｊＥＲ１００４  三菱化学株式会社製
（Ａ３）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：ＹＤＦ−２００４  新日鉄住金化学株式会社製
（Ｂ）硬化剤
（Ｂ１）ビフェニルアラルキルフェノール：ＫＡＹＡＨＡＲＤ  ＧＰＨ−６５  日本化薬株式会社製（軟化点：６５℃）
（Ｂ２）ビフェニルアラルキルフェノール：ＫＡＹＡＨＡＲＤ  ＧＰＨ−１０３  日本化薬株式会社製（軟化点：１０２℃）
（Ｂ３）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
（２）マトリックス２成分
（Ｃ）主剤
（Ｃ１）Ｐｄ型ベンゾオキサジン：四国化成工業株式会社製
（Ｄ）硬化剤
（Ｄ１）ビスマレイミド：ＢＭＩ（４、４’−ジフェニルメタンビスマレイミド）ケイ・アイ化成株式会社製
【００４４】
（予備実験）
初めにエポキシ樹脂の最適な組成を決定するため、以下の予備実験を行った。
表１に示す配合比（質量）で上記主剤及び硬化剤をレベリング剤、硬化促進剤とともにミキサーで混合後、エクストルーダにより溶融混合した。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより、予備実験の粉体塗料を得た。なお、ここでは、充填剤は添加していない。また、硬化促進剤として、イミダゾールを主剤１００質量部に対して、１質量部添加した。得られた粉体塗料の２５０℃で残存重量９５％となるまでの推定時間を後述する方法で測定及び算出した結果を表１に示す。
表１に示すように、主剤として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及びビスフェノールＦ型エポキシ樹脂をそれぞれ用い、硬化剤として、ビフェニルアラルキルフェノールを用いた参考例３及び参考例４では、２５０℃で残存重量が９５％となるまでの推定時間がそれぞれ、２．５時間及び２．０時間と短いことがわかる。
また、主剤として、ナフタレン型エポキシ樹脂を用い、硬化剤として、酸無水物を用いた参考例５でも、２５０℃で残存重量が９５％となるまでの推定時間は、３時間と短いことが確認された。
これに対して、主剤として、ナフタレン型エポキシ樹脂を用い、硬化剤としてビフェニルアラルキルフェノールを用いた参考例１及び参考例２では、２５０℃で残存重量が９５％となるまでの推定時間がそれぞれ５５時間及び７３時間となり、参考例３〜５に比べて、耐熱性が大幅に向上することが確認された。そこで、以下の実施例においては、ナフタレン型エポキシ樹脂及びビフェニルアラルキルフェノールをマトリックス１成分として用いることとした。
以下の実施例では、参考例１及び参考例２の樹脂混合物に充填剤を添加した組成物をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。そして、これらの組成物から得られる粉体塗料の耐熱性をベースに検討を行った。
【００４５】
【表１】
0006602563.tif 000016
【００４６】
（実施例１、２、比較例１〜３）
表２に示す配合比（質量）でマトリックス１成分及びマトリックス２成分の主剤及び硬化剤を、充填剤、レベリング剤、硬化促進剤とともにミキサーで混合後、エクストルーダにより溶融混合した。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより、実施例１及び実施例２の粉体塗料を得た。なお、ここでは、充填剤としてシリカを用いた。また、硬化促進剤として、イミダゾールを用いた。得られた粉体塗料を用いて、以下に示す方法で、ガラス転移温度（Ｔｇ）、線膨張係数及び曲げ強さを測定した結果を表２に示す。
また、マトリックス２成分を添加しない他は、実施例１及び実施例２と同様の方法で粉体塗料を調製して、それぞれ比較例１及び比較例２とした。さらに、マトリックス１成分を添加しない他は、実施例１と同様の方法で粉体塗料を調製して比較例３とした。比較例１〜３についても実施例１と同様に、ガラス転移温度、線膨張係数及び曲げ強さを測定した。結果を表２に示す。なお、比較例３の粉体塗料から得られる塗膜は脆く、２５０℃で１０００時間保持後には、試料にそりが生じ、長期耐熱性に問題があることが確認されたため、曲げ強さの測定は行わなかった。
【００４７】
【表２】
0006602563.tif 000017
【００４８】
（実施例３〜８）
表３に示すように、マトリックス２成分中のＰｄ型ベンゾオキサジンとビスマレイミドの比を変えた他は、実施例２と同様の方法で粉体塗料を調製した（実施例３〜８）。得られた試料のガラス転移温度、線膨張係数及び曲げ強さを測定した結果を表３に示す。
なお、実施例３及び実施例８では、マトリックス２成分として、ビスマレイミド及びＰｄ型ベンゾオキサジンをそれぞれ単独で添加した。
なお、比較のため比較例２及び実施例２の結果も表３に示す。
【００４９】
【表３】
0006602563.tif 000018
【００５０】
（実施例９〜１１）
表４に示すように、マトリックス１成分とマトリックス２成分の比を変えた他は、実施例４と同様の方法で粉体塗料を調製した（実施例９〜１１）。得られた試料のガラス転移温度及び線膨張係数を測定し、成膜性を評価した結果を表４に示す。
なお、比較のため、比較例２、実施例４及び比較例３の結果も表４に示す。
【００５１】
【表４】
0006602563.tif 000019
【００５２】
（ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定）
得られた粉体塗料を用いて、５ｍｍ×５ｍｍ×２０ｍｍの角柱に成形して試験片を作製し、２００℃で１時間硬化することによりＴｇ測定用の試料とした。ＪＩＳ  Ｃ２１６１に基づいて、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて測定を行い、Ｔｇを算出した。具体的には、荷重１０．０ｇ、昇温速度５℃／ｍｉｎで、３０℃〜３２０℃の温度範囲で測定を行った。
【００５３】
（線膨張係数の測定）
得られた粉体塗料を用いて、５ｍｍ×５ｍｍ×２０ｍｍの角柱に成形して試験片を作製し、２００℃で１時間硬化することにより線膨張係数測定用の試料とした。ＪＩＳ  Ｃ２１６１に基づいて、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて測定を行い、線膨張係数を算出した。具体的には、荷重１０ｇ、昇温速度５℃／ｍｉｎで、３０℃〜３２０℃の温度範囲で測定を行い、試料の寸法変位から線膨張係数を算出した。
【００５４】
（曲げ強さの測定）
得られた粉体塗料を金型に充填し、２００℃で１時間硬化させた後、２５ｍｍ×４０ｍｍ×０．５ｍｍの短冊状に切り出すことにより曲げ強さ測定用の試料を作製した。それぞれの試料の加熱前の曲げ強さ及び２５０℃の電気炉中で、１０００時間保持後の曲げ強さを測定した。曲げ強さは、精密万能試験機（インストロン５９８２）を用いて、支点間距離２８ｍｍ、試験速度１ｍｍ／ｍiｎで測定した。
【００５５】
（２５０℃で残存重量９５％となるまでの時間の算出）
実施例、比較例及び参考例の粉体塗料を金型に充填し、２００℃で１時間硬化させた後、３ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍに切り出すことにより評価用試料を作製した。示差熱熱重量同時分析（ＴＧ／ＤＴＡ）装置を用いて、それぞれの試料の熱重量変化を測定した。ここで、昇温速度は、５Ｋ／ｍｉｎ、１０Ｋ／ｍｉｎ、２０Ｋ／ｍｉｎ及び３０Ｋ／ｍｉｎでそれぞれ測定を行った。それぞれの結果から残存量が初期重量の９５重量％となったときの温度を読み取り、等変化率法の１種であるＦｌｙｎｎ−Ｗａｌｌ−Ｏｚａｗａ法により２５０℃で残存量が初期重量の９５％となるまでの推定時間を算出した。
【００５６】
（成膜性の評価）
実施例及び比較例の粉体塗料を流動させ、予め２００℃に加熱した６０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍの鋼板を浸漬した後、電気炉中で、２００℃で１時間保持することにより、塗料を硬化させた。
硬化後の状態を目視で観察し、以下の判断基準で成膜性を評価した。
○：塗料が流れず、平滑に塗装されている
△：一部塗料が流れるが、おおむね平滑に塗装されている
×：塗料が流れている
【００５７】
表２に示すように、マトリックス１成分のみを添加した比較例１及び比較例２のガラス転移温度は、それぞれ１３４℃及び１６４℃であった。これに対して、マトリックス１成分及びマトリックス２成分を含有する実施例１及び実施例２では、１４２℃と２８３℃及び１８０℃と２９９℃とそれぞれ２つのガラス転移温度を有することが確認された。実施例１及び実施例２の低温側のガラス転移温度は、比較例１及び比較例２のガラス転移温度より、それぞれ８℃及び１６℃上昇しており、マトリックス１成分にマトリックス２成分を添加することにより、短期耐熱性が向上することが確認された。
また、２００℃〜２０９℃の温度範囲での線膨張係数は、比較例１では、１１９×１０−６／Ｋであるのに対し、実施例１では、９８×１０−６／Ｋに低下し、比較例２では、１０５×１０−６／Ｋであるのに対し、実施例２では、８８×１０−６／Ｋに低下することが確認された。
さらに、初期曲げ強さは、比較例１及び比較例２では、それぞれ、１２４ＭＰａ及び１３１ＭＰａであるのに対して、実施例１及び実施例２では、それぞれ、１３９ＭＰａ及び１７５ＭＰａと向上することがわかった。また、２５０℃で１０００時間保持後の曲げ強さも比較例１及び比較例２に比べて実施例１及び実施例２では増加した。
なお、上記測定では、２５０℃で保持後の曲げ強さを評価したが、上記のとおり、実施例１及び実施例２では、線膨張係数が比較例１及び比較例２に比べて減少していることから、ヒートサイクル試験においても優れた機械特性を示すことが予想される。このため、本発明の粉体塗料は、低温から２００℃以上の間の激しい温度変化の下で使用される自動車用途等にも好適に用いられると考えられる。
一方、マトリックス２成分のみを含有する比較例３では、ガラス転移温度は、３３１℃と高く、２００℃〜２０９℃の温度範囲での線膨張係数は、４８×１０−６／Ｋと低かった。しかし、比較例３の試料は脆く、２５０℃で１０００時間保持後には、試料にそりが生じ、成膜性及び長期耐熱性に問題があることが確認されたため、曲げ強さは測定しなかった。
以上の結果より、実施例１及び実施例２の粉体塗料では、比較例１及び比較例２より短期耐熱性及び機械的特性が向上し、比較例３の課題である成膜性及び長期耐熱性が改善されることが確認された。このことから、マトリックス１成分及びマトリックス２成分を含む樹脂組成物から得られる本発明の粉体塗料では、良好な成膜性を有し、機械特性並びに短期及び長期耐熱性の優れた塗膜が得られることがわかった。
Ｐｄ型ベンゾオキサジンは、ナフタレン型エポキシ樹脂、アラルキル樹脂と反応し、ビスマレイミドは、アラルキル樹脂と反応する。そのため、本発明の実施例１及び実施例２では、複数の硬化反応が進行し、各硬化反応により複数の相が生成すると考えられる。具体的には、異なるガラス転移温度を有し、親和性を有する２つの相が共存していると推測される。このような構造により、本発明の粉体塗料では、優れた成膜性、機械特性及び耐熱性が実現されると考えられる。
【００５８】
表３に示すように、マトリックス１成分に、Ｐｄ型ベンゾオキサジン及びビスマレイミドの少なくとも１つを加えた実施例２〜８では、ガラス転移温度が２つ観察された。そして、いずれの実施例でも低温側のガラス転移温度が、マトリックス１成分単独の比較例２より高くなることがわかった。特に、Ｐｄ型ベンゾオキサジン及びビスマレイミドを含有する実施例２、４〜７及びＰｄ型ベンゾオキサジンのみを含有する実施例８では、低温側のガラス転移温度が比較例２のガラス転移温度より１０℃以上上昇しており、Ｐｄ型ベンゾオキサジン又は、Ｐｄ型ベンゾオキサジンとビスマレイミドの添加が短期耐熱性の向上に有効であることが確認された。
また、実施例２〜８のいずれの実施例でも比較例２より、線膨張係数が低下し、初期曲げ強さが向上することがわかった。なお、表には示していないが、いずれの実施例とも２５０℃で１０００時間保持後も、十分な曲げ強さを維持することが確認されている。上記結果より、Ｐｄ型ベンゾオキサジンとビスマレイミドの比率に関わらす、Ｐｄ型ベンゾオキサジン及びビスマレイミドの少なくとも１つを添加することが、塗膜の機械特性及び短期耐熱性の向上に有効であることが確認された。特に、マトリックス２成分中のＰｄ型ベンゾオキサジンの含有率、すなわち、{Ｐｄ型ベンゾオキサジンのモル数／（Ｐｄ型ベンゾオキサジンのモル数＋ビスマレイミドのモル数）}×１００が２０％以上の実施例２及び実施例４〜８で優れた短期耐熱性が得られることがわかった。
なお、実施例２〜８のいずれの粉体塗料でも良好な成膜性が得られた。
【００５９】
表４に示すように、樹脂組成物中のマトリックス１成分とマトリックス２成分の比率（質量）を変えた実施例４及び実施例９〜１１のいずれの実施例においても、マトリックス１成分のみを含有する比較例２に比べ、低温側のガラス転移温度が上昇し、線膨張係数が低下することが確認された。また、表中には示していないが、いずれの実施例でも初期曲げ強さ及び２５０℃で１０００時間保持後の曲げ強さとも良好であった。
ただし、マトリックス２成分の比率を８０質量％とした実施例１１では、成膜性の評価試験において、一部の塗料が流れることが確認された。そのため、成膜性を考慮すると、本発明の樹脂組成物中マトリックス１とマトリックス２の総量に対するマトリックス２の割合（質量）は、８０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましいといえる。