JP2000012320A - 安定した接着強度と優れた耐銹性をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した接着強度と優れた耐銹性をもつ積層
接着鉄心用電磁鋼板を提供する。 【解決手段】 鋼板表面に形成する接着機能を有する絶
縁皮膜の含水率が含水率が０．２重量％以上５重量％以
下である積層接着鉄心用電磁鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は打ち抜き、または剪
断加工後、加圧及び加熱により鋼板同士を接着すること
で鉄心を作製できる積層接着鉄心用電磁鋼板に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】モーターのステーターなどに使用される
電気機器等の鉄心を製作する場合、電磁鋼板を打ち抜
き、または剪断加工後、積層し、さらに端面を溶接やか
しめ等の方法によって固着させ、鉄心とする方法が一般
的である。最近では、特公昭５５−９８１５号公報ある
いは特開平２−２０８０３４号公報に開示されているよ
うに、前述の溶接法やかしめ法を必要としない鉄心固着
法として、接着性を有する絶縁皮膜をあらかじめ鋼板表
面に形成しておき、打ち抜き、または剪断加工によって
所定の形状にした後、これらを積層した上で加圧、加熱
することによって鋼板同士を固着させ鉄心とする方法が
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】積層接着鉄心における
鋼板同士の接着強度が不足すると、鉄心が回転している
時に剥離を起こす恐れがある。そのため、鋼板同士の固
着度合い、いわゆる接着強度は非常に重要である。この
接着強度は皮膜材質、皮膜量、乾燥温度、鉄心製作時の
加熱温度と印加圧力などに影響される。皮膜材質が同じ
場合、接着強度は主に皮膜量や皮膜形成時の乾燥温度な
どによって決まる。そのため、これまでは、これらを精
密に調整することで製造管理を行ってきた。ところが時
として、以上のような管理を行っているにもかかわら
ず、接着強度にばらつきが生じるという問題があった。

【０００４】また、一般に電磁鋼板は錆が発生しやすい
ため、絶縁皮膜は防錆効果も併せ持つものであるが、時
として皮膜に剥離などがなくとも鋼板に錆が発生するこ
とがあった。本発明は以上のような品質のバラツキを低
減し、安定した接着強度と優れた対錆性を持つ積層接着
鉄心用電磁鋼板を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板表面に接
着機能を有する絶縁皮膜を形成した積層接着鉄心用電磁
鋼板であって、上記鋼板表面の絶縁皮膜の含水率が０．
２重量％以上５重量％以下であることを特徴とする安定
した接着強度と優れた耐銹性をもつ積層接着鉄心用電磁
鋼板である。

【０００６】

【発明の実施の形態】前記のような課題を解決するため
鋭意検討を重ねた結果、発明者らは接着作用を有する絶
縁皮膜の含水率が接着強度や耐銹性に影響しているので
はないかと考えるに至った。この考えを確認するため、
以下の実験により種々の含水率をもつ皮膜を形成させ、
それらの接着強度と耐銹性を調べることにした。

【０００７】まず、板厚０．５mmの電磁鋼板に、樹脂組
成が、アクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝
３０：４０：３０（重量％）で固形分重量分率２０重量
％の水エマルジョン型コーティング液をロールコーター
を用いて皮膜量が片面当たり８ｇ／ｍ² になるよう塗布
した。次に、これらの乾燥温度と乾燥時間を調整して種
々の皮膜含水率になるようにした。このようにして作製
した試料から接着強度評価用と耐銹性能評価用の試験片
をそれぞれ切り出した。

【０００８】接着強度の評価は次のような手順で行っ
た。まず、２枚の試験片を重ね１０ kgf／cm² で加圧し
た状態で２００℃まで加熱し、６０秒間保持した。つい
で、この試験片を引張り試験機を用いその接着強度を測
定した。また、耐銹性能の評価は次のような手順で行っ
た。まず、試験片を切り出した。その際、試験片の端部
は皮膜が欠損し、金属面が露出してしまう。そのため、
端部を耐水性テープで保護した。このようにして端部を
保護した試料を温度３５℃に保持した槽中に静置し、濃
度５％の塩化ナトリウム水溶液を５時間吹き付けた。つ
いで、試料を取りだし、純水で洗浄した後、乾燥した。
乾燥後の試料表面を目視で観察し、錆の発生状況を判定
した。結果を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】表１から皮膜含水率が０．１重量％と低い
場合（実験番号１）錆は発生していないが、接着強度の
平均値が１３９kg／cm² と他の条件と比較し、低く、ま
た、接着強度が１３５kg／cm² から１５０kg／cm² と大
きくばらついていた。一方、皮膜含水率が６．９重量％
と高い場合、（実験番号１０）接着強度の平均値は１７
３kg／cm² と十分高く、また強度のばらつきも小さい
が、錆が発生してしまった。これらに対し、皮膜含水率
が０．２重量％以上５．０重量％以下の場合（実験番号
２から実験番号９）接着強度の平均値が概ね１７２kg／
cm² と高く、強度のばらつきも小さかった。加えて、錆
の発生も見られなかった。

【００１１】これらの結果から、積層接着鉄心用電磁鋼
板として安定した接着強度を持ち、かつ、耐錆性にも優
れた皮膜とするためには皮膜の含水率を０．２重量％以
上５．０重量％以下にすれば良いことがわかった。以上
のように絶縁皮膜の水分が接着強度、耐錆性に影響する
理由は、次のように考えている。

【００１２】一般に、二相の接合界面の結合は機械的結
合、例えば、界面凹凸によるいわゆる投錨効果や化学結
合、水素結合、ファンデルワールス力などによってなさ
れる。このうち、発明者らは水素結合に着目した。水素
結合はＯＨ基を仲立ちに構成単位同士が結びつくもので
ある。接着皮膜についてみると、このＯＨ基は皮膜中あ
るいは皮膜表面にＨ₂ Ｏ、つまり水分として存在する。
したがって、皮膜中の水分量、即ち含水率を一定量以上
にすれば、水素結合を確保でき、必要な接着強度を得ら
れるのではないかと考えた。

【００１３】また耐錆性についても、次に述べるような
考え方で上述の含水率が影響しているのではないかと考
えた。一般に皮膜を形成した鋼板においては、水等の鋼
板を腐食する作用のある物質が透過できる経路が皮膜中
に存在すると、そこを通じてＨ₂ Ｏ等が透過し、ついに
は鋼板に達し、鋼板を腐食する。一方、このような経路
が存在しないと、たとえ皮膜表面に腐食物質が存在して
も皮膜中を透過できないため、鋼板は腐食されない。発
明者は、この経路として皮膜中の水分が腐食物質あるい
は水分自身の通過経路になっていると考えた。そこで、
皮膜中の水分量、即ち含水率を一定量以下にすれば、こ
うした経路の形成を防止でき、錆の発生を抑制できるの
ではないかと考えた。

【００１４】以上のことから、安定した接着強度と優れ
た耐錆性を確保するためには、水素結合の観点からは含
水率を一定量以上にし、一方、耐錆性の観点からは含水
率を一定量以下にすれば良いという結論に達したのであ
る。本発明は公知の方法により製造された電磁鋼板であ
れば一方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板など種類を問
わず適用できる。特に、モーター鉄心用の無方向性電磁
鋼板に適用する場合、その効果が最も発揮できる。

【００１５】また、接着機能を発揮する絶縁皮膜形成用
のコーティング液としては液組成を問わず、本発明を適
用できる。例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂のよ
うな加圧・加熱により鋼板同士を接着させる際、硬化反
応を起こす熱硬化性樹脂に適用できるのは勿論のこと、
アクリル樹脂やメタクリル樹脂のような加熱しても硬化
反応の起こらない熱可塑性樹脂にも適用できる。但し、
皮膜を形成させた時の皮膜の含水率が０．２重量％以上
５．０重量％以下に調整できるような樹脂でなければな
らない。一例として樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ
樹脂：フェノール樹脂＝３０：４０：３０（重量％）で
固形分重量分率２０重量％の水エマルジョン型コーティ
ング液がある。

【００１６】また、鋼板にコーティング液を付着させる
方法についても特に限定されない。例えば、正回転ロー
ルコーターや逆回転ロールコーターやあるいはバーコー
ターでも良い。また、スプレー法でもかまわない。塗布
量は片面当たり１ｇ／ｍ² 以上、２０ｇ／ｍ² 以下が望
ましい。塗布量が１ｇ／ｍ² 未満だと鋼板上表面全体を
十分に被覆しにくいため十分な接着強度が得られず、一
方、２０ｇ／ｍ² より多いと加圧・加熱した際、端面か
ら樹脂がにじみ出やすいという問題が生じたり、また、
占積率も低下してしまう。

【００１７】乾燥温度、乾燥温度は使用する有機樹脂に
よってその最適温度、最適時間が異なるが、皮膜の含水
率が０．２重量％から５．０重量％になるように調整す
れば良い。冷却は空冷法でも良いし、水冷あるいは気水
冷却法なども適用できる。

【００１８】

【実施例】＜実施例１＞板厚０．３５mmの電磁鋼板に、
樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹
脂＝３０：３０：４０（重量％）で固形分重量分率２０
重量％の水エマルジョン型のコーティング液をロールコ
ーターを用いて皮膜量が片面当たり６ｇ／ｍ² になるよ
う塗布した。これらを乾燥温度１００℃、１５０℃、２
００℃で乾燥し、冷却した。こうして作製した試料から
試験片を切り出した。ついで、前述の方法で接着強度と
錆発生有無を調べた。結果を表２に示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２から皮膜の含水率が０．１重量％であ
る比較例では錆の発生はないものの、接着強度が１１４
kg／cm² と低い。また、皮膜の含水率が７．２重量％で
ある比較例では接着強度は１７３kg／cm² と高いもの
の、錆の発生がみられる。これらに対し皮膜の含水率が
１．５重量％である実施例では接着強度が１７３kg／cm
² と高くばらつきも小さい。また、錆の発生もなく優れ
ている。 ＜実施例２＞板厚０．６mmの電磁鋼板に、樹脂組成がア
クリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝２０：３
０：５０（重量％）で固形分重量分率２０重量％のコー
ティング液をロールコーターを用いて皮膜量が片面当た
り９ｇ／ｍ² になるよう塗布した。これらを乾燥温度１
０５℃、１６０℃、１９０℃で乾燥し、冷却した。こう
して作製した試料から試験片を切り出した。ついで、前
述の方法で接着強度と錆発生有無を調べた。結果を表３
に示す。

【００２１】

【表３】

【００２２】表３から皮膜の含水率が０．１重量％であ
る比較例では錆の発生はないものの、接着強度が１１６
kg／cm² と低い。また、皮膜の含水率が６．５重量％で
ある比較例では接着強度は１７３kg／cm² と高いもの
の、錆の発生がみられる。これらに対し皮膜の含水率が
１．４重量％である実施例では接着強度が１７３kg／cm
² と高くばらつきも小さい。また、錆の発生もなく優れ
ている。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、安定した接着強度と優
れた耐銹性をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板を得られ、鉄
心製造時の歩留落ちを低減させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D075 BB24Z BB91Z CA12 CA23 CA33 DB03 DC16 EA13 EA35 EB22 EB32 EB33 5E041 AA02 AA11 BC05 CA04 NN05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板表面に接着機能を有する絶縁皮膜を
   形成した積層接着鉄心用電磁鋼板であって、上記鋼板表
   面の絶縁皮膜の含水率が０．２重量％以上５重量％以下
   であることを特徴とする安定した接着強度と優れた耐銹
   性をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板。