JP5259041B2 - 樹脂組成物および水性電着塗料 - Google Patents
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Description
前記ポリイミド粒子の平均粒子径が1〜6μmであることを特徴とする樹脂組成物である。
また本発明は、熱反応性基が、アミノ基およびエポキシ基のうちの少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
本発明の樹脂組成物は、ポリイミド粒子と、ポリイミドの有機溶剤溶液またはポリイミドのプレポリマーの有機溶剤溶液のいずれかと、親水性カチオンポリマーとからなる樹脂組成物であって、樹脂組成物中のポリイミド粒子と、親水性カチオンポリマーと、ポリイミドまたはポリイミドのプレポリマーとの配合量の合計が固形分換算で100重量部となるように、(a)ポリイミド粒子5〜80重量部および(b)親水性カチオンポリマー15〜80重量部を含み、さらに(c)ポリイミドまたはそのプレポリマーを5〜80重量部含む。
本発明において、ポリイミド粒子とは、ポリイミド樹脂を含む粒子である。ポリイミド粒子を構成するポリイミド樹脂は、オリゴマーであってもよい。ポリイミド樹脂は、熱的性質および分子構造によって以下の3種類に分類される。
直鎖型熱可塑性ポリイミド樹脂は、分子構造が直鎖状(リニア)であり、加熱すると軟化し、冷却すると固化するという性質を有する。
直鎖型非熱可塑性ポリイミド樹脂は、分子構造が直鎖状(リニア)であるけれども、加熱してもほとんど軟化せず、明確なガラス転移点および融点を示さないという性質を有する。
熱硬化型ポリイミド樹脂は、加熱による硬化前には分子量が小さく、加熱すると架橋によって三次元網目化して分子量が大きくなり硬化するという性質を有する。
本発明において、親水性カチオンポリマーとは、カチオン性親水基を有するポリマーのことであり、カチオン性親水基とは、水中でカチオン基を形成する親水基のことである。カチオン性親水基としては、たとえばアミノ基、1級アミノ基、2級アミノ基などの置換または無置換のアミノ基、それらの4級化塩、ヒドロキシル基などが挙げられる。
ポリイミドの有機溶剤溶液(以下、単にポリイミド溶液とも称する)またはポリイミドプレポリマーの有機溶剤溶液(以下、単にポリイミドプレポリマー溶液とも称する)は、ポリイミド粒子および親水性カチオンポリマーと相溶することができ、これによってポリイミド粒子の水中への分散性を向上させることができる。また、ポリイミドまたはそのプレポリマーの有機溶剤溶液を含む本発明の樹脂組成物を用いた電着塗料で電着塗装を行なうと、有機溶剤溶液中のポリイミドまたはそのプレポリマーは、ポリイミド粒子および親水性カチオンポリマーとともに電着塗膜に共析し、塗膜の乾燥または焼付時に加熱される。この加熱によって、有機溶剤溶液の形態で添加されるポリイミド樹脂間、ポリイミドプレポリマー間およびポリイミド樹脂とポリイミドプレポリマーとの間、あるいはポリイミドまたはそのプレポリマーと熱反応性基などの官能基を有するポリイミド粒子との間で架橋反応が起こり、塗膜中に架橋構造が形成される。この架橋構造は塗膜に共析された親水性カチオンポリマーとも相互作用するので、塗膜の耐熱性、絶縁性および耐磨耗性が向上する。
ポリイミドプレポリマー溶液の固形分濃度は、特に制限されず、使用されるプレポリマーの種類などに応じて適宜選択できるけれども、作業性を考慮すると、5〜80重量%であることが好ましい。
本発明の水性電着塗料は、以上に述べた本発明の樹脂組成物、酸中和剤および水を含む。
(1)マグネットワイヤーにおける耐熱絶縁用塗料
モーター、トランスなどの電気エネルギーを磁気エネルギーに変化するコイル用の絶縁被膜には、優れた耐熱性および密着性が要求される。このため、コイル用の絶縁被膜を形成する場合には、ポリイミドワニス、ポリアミドイミドワニスなどを10層程度塗布する多層コーティングを行なう必要がある。これに対し、本発明の水性電着塗料は、1度の塗装処理にて優れた耐熱性を有する絶縁被膜を形成することが可能である。また、電気泳動法による膜形成法であるので、形成された絶縁被膜はコイル材との密着性にも優れる。したがって、本発明の水性電着塗料を用いることによって、製造工程の簡略化および大量生産が可能となる。
電子機器の分野では、集積回路(略称IC)チップ、ハードディスク(略称HD)ドライブなどの動作速度および集積度の向上、回路パターンの微細化および複雑化などに伴い、必要な部位に必要な耐熱性および絶縁性を有する絶縁膜を形成できる耐熱性絶縁コーティング技術が求められる。また回路基板上に形成される絶縁膜には、基板材料の耐久性として湿度による寸法変化が起こらないことが求められる。
モーター、家電製品などの可動部材として使用される摺動部品には、耐熱性および耐磨耗性を向上させるために、耐熱耐磨耗性塗装が施される。この耐熱耐磨耗性塗装としては、従来、ふっ素樹脂、ポリイミドワニスなどの吹付け法による耐熱耐磨耗性塗装(コーティング)が行なわれているけれども、部品の短小軽薄化に伴って従来のコーティング技術では対応しきれなくなりつつある。また、従来の耐熱耐磨耗性コーティングでは、部品と塗膜との密着性を上げるために、コーティングの前処理としてサンドブラスト処理などの表面を粗化する処理が必要であり、微細な部品の塗装が困難である。
なお、本実施例における各物性値は、以下のようにしてそれぞれ測定した。
ガラス転移点および融点は、示差走査熱量分析装置(商品名:DSC220CV、セイコーインスツルメンツ株式会社製)によって求めた。測定は、窒素雰囲気下において、昇温速度20℃/分、窒素流入量50mL/分の条件下で行なった。得られたDSC曲線の吸熱ピークの頂点の温度を融点とした。また、DSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移点とした。
熱分解温度は、熱重量分析装置(商品名:TG/DTA320V、セイコーインスツルメンツ株式会社製)によって求めた。測定は、窒素雰囲気下において、昇温速度10℃/分、窒素流入量200mL/分の条件下で行なった。得られたTGA曲線において、加熱開始前の質量を通る横軸に平行な直線と、屈曲点間の勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を熱分解温度とした。
ポリイミド粒子の平均粒子径および変動係数は、以下のようにして求めた。
平均粒子径X=(1/n)ΣXi …(1)
(式(1)において、nは測定データ数を示し、Xiは測定データ値を示す。)
分散S2=[1/(n−1)](ΣXi2−X・ΣXi) …(2)
標準偏差S=(S2)1/2 …(3)
変動係数C=(S/X)×100 …(4)
対数粘度および粘度は、粘度測定装置(商品名:B8H型粘度計、株式会社トキメック製)を用いて、温度25℃において測定した。
ポリイミド粒子A−1は、以下のようにして製造した。
ポリイミド粒子A−2は、以下のようにして製造した。
N,N’−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミドをN−メチルピロリドンに溶解させ、固形分濃度75重量%の熱架橋ポリイミド樹脂のプレポリマー溶液を作製し、これをポリイミドプレポリマー溶液B−1とした。
ポリイミド溶液B−2として、重縮合ポリイミド樹脂の有機溶剤溶液を以下のようにして製造した。
親水性カチオンポリマーC−1は、以下のようにして製造した。
親水性カチオンポリマーC−2は、以下のようにして製造した。
(1)水性電着塗料の作製
(実施例1〜8)
実施例1〜8では、以下のようにして水性電着塗料を作製した。
樹脂組成物として、表1に示す成分Aのポリイミドプレポリマー溶液および親水性カチオンポリマーを、表1に示す割合で液温を50℃として2時間混合したものを用い、成分Bを用いないこと以外は、実施例1〜8と同様にして、比較例1の水性電着塗料を作製した。すなわち、比較例1は、ポリイミド粒子を用いていないものである。
樹脂組成物として、表1に示す成分Aのポリイミド溶液および親水性カチオンポリマーを表1に示す割合で、液温を50℃として2時間混合したものを用い、成分Bを用いないこと以外は、実施例1〜8と同様にして、比較例2の水性電着塗料を作製した。すなわち、比較例2は、ポリイミド粒子を用いていないものである。
塗膜の特性評価を行なうために、以下のようにして試験片への電着塗装を行った。
Differential Scanning Calorimetry)測定)、体積抵抗値、耐熱減量(窒素雰囲気におけるTG−DTA(熱重量示差熱分析)測定)および耐熱試験(220℃で100時間加熱前後の絶縁耐圧測定)を評価した。なお、DSC測定およびTG−DTA測定は、前述の示差走査熱量分析装置および熱重量分析装置を用いてそれぞれ行なった。
以上の評価結果を表2に示す。
11 平坦部
12 エッジ部
13 塗膜
Claims (5)
- ポリイミド粒子と、ポリイミドの有機溶剤溶液またはポリイミドのプレポリマーの有機溶剤溶液のいずれかと、親水性カチオンポリマーとからなる樹脂組成物であって、前記樹脂組成物中の、前記ポリイミド粒子と、前記親水性カチオンポリマーと、前記ポリイミドまたは前記ポリイミドのプレポリマーとの配合量の合計が固形分換算で100重量部となるように、前記ポリイミド粒子を5〜80重量部、前記親水性カチオンポリマーを15〜80重量部、前記ポリイミドまたは前記ポリイミドのプレポリマーを5〜80重量部含み、
前記ポリイミド粒子の平均粒子径が1〜6μmであることを特徴とする樹脂組成物。 - ポリイミド粒子が、熱反応性基を有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 熱反応性基が、アミノ基およびエポキシ基のうちの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項2記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の樹脂組成物、酸中和剤および水を含むことを特徴とする水性電着塗料。
- 酸中和剤が、有機酸および無機酸のうちの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項4記載の水性電着塗料。
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