JP2000030923A - 安定した接着強度をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板 - Google Patents

安定した接着強度をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した接着強度を持つ積層接着用電磁鋼板
を提供する。 【解決手段】 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、前記皮膜の
硬度が鉛筆硬度2H以上5H以下であることを特徴とす
る安定した接着強度をもつ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】電磁鋼板から電気機器、特にモーターの
ステーター、ローターなどの鉄心を製作する場合、鋼板
を所定の形状に打ち抜きまたは剪断加工後、積層し、端
面を溶接や、かしめ等の方法によって固着させて鉄心と
する方法が一般的である。これに対して、特公昭55−
9815号公報あるいは特開平2−208034号公報
などにおいて、前記の溶接法や、かしめ法によらない鉄
心固着法が提案されている。前記公報に開示された技術
は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ものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】固着された鉄心はこの
時、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場合がある。そのため、積層接着鉄
心用電磁鋼板における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
の他、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。そのため工業的には、これらを
精密に調整するという方法で製造されてきた。ところ
が、同じ皮膜量でかつ同じ乾燥温度で乾燥しても、なお
接着強度にばらつきが生じるという問題があった。
【0004】本発明はこのような接着強度のばらつきを
低減させる技術を提案するものである。
【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、前記皮膜の硬度が鉛筆硬度2H以上5H
以下であることを特徴とする安定した接着強度をもつ積
層接着鉄心用電磁鋼板である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明者らは、前記の接着強度に
ばらつきが生じるという問題を解決するため鋭意検討を
重ねた結果、接着作用を有する絶縁皮膜の硬度が接着強
度に影響しているのではないかと考えるに至った。以
下、そうした考えに至った経緯を述べる。
【0007】積層接着鉄心用電磁鋼板を用いた鉄心の製
造方法は、所定の形状と寸法をもつ鉄心用素材を剪断あ
るいは打ち抜き等の手段で切り出し、積層し、加圧状態
で加熱することによる。このような方法で製造される積
層接着鉄心用電磁鋼板について、発明者らはその接着強
度に影響を及ぼす因子について吟味し直した。前述した
ように、接着強度に影響を及ぼすものとして皮膜材質、
皮膜厚さ、鉄心製作時の加熱温度と印加圧力などがあげ
られる。発明者らはこれらの他に、界面の接触面積が大
きく影響しているのではないかと考えた。
【0008】一般に、2相の接合界面の強度はその界面
の面積に依存し、面積が大きいほどその接合強度は高
い。そのため、接合前の表面凹凸が激しい場合は、界面
同士の接触面積が小さいため、十分な接合強度が得られ
ない。接着鋼板においても、皮膜が相互に接触できれば
十分な接触面積を確保でき、高い接着強度をもつ鉄心が
製作できる。そしてそのためには、皮膜がある程度変形
できるもの、すなわち、或る程度の柔らかさを持ってい
れば、圧着により変形して接触面積が増大し、高い接着
強度をもつ皮膜になる。
【0009】発明者らは以上のような考えに基づき、積
層接着鉄心用電磁鋼板として接着強度が最も安定する皮
膜硬度を求めるため、種々の硬度をもつ皮膜を形成さ
せ、それらの接着強度を調べた。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=20:60:20(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硬度になるようにした。
皮膜硬度は鉛筆によって皮膜に疵がはいるかどうかで判
定する、いわゆる鉛筆硬度法により判定した。
【0010】こうして作製した試料から試験片を切り出
し、2枚の試験片を重ね10kgf/cm2 で加圧した
状態で200℃まで加熱し、60秒間保持することで接
着強度測定用の試験片を調製した。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、皮膜の受
ける損傷度合いについては作製した試料を工場ラインの
鋼板支持ロールに押し付けて擦りあわせ、その時に皮膜
の受ける損傷度合いを目視で判定した。結果を表1に示
す。
【0011】
【表1】
【0012】表1から皮膜の鉛筆硬度がHB、Hと低い
場合(実験番号)接着強度の平均値はそれぞれ17
2kg/cm2 ,171kg/cm2 ,と高く、また接着強度の
ばらつきも小さいが、皮膜損傷を受けやすかった。一
方、鉛筆硬度が6H、7Hと高い場合(実験番号)
皮膜損傷度は良好であるが、接着強度の平均値が126
kg/cm2 、118kg/cm2 と低く、また接着強度がそれ
ぞれ113kg/cm2 から145kg/cm2 、105kg/cm
2 から139kg/cm2 とばらついた。これらに対し、鉛
筆硬度が2H以上5H以下の範囲(実験番号)
では接着強度の平均値が概ね170kg/cm2 以上と高
く、ばらつきも小さく安定していた。また、皮膜損傷度
も良好であった。
【0013】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得るためには皮膜の鉛筆硬
度を2H以上5H以下にすれば良いことがわかった。次
に、本発明の接着皮膜の製造方法について説明する。本
発明に用いる鋼板は通常の圧延・焼鈍により製造された
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。特に無方向性電磁鋼板を
用いるモーター鉄心に適用する場合、その効果が最も発
揮できる。
【0014】また、絶縁皮膜についても、接着機能を発
揮する絶縁皮膜形成用のコーティング液であれば液組成
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。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=20:20:60
(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。
【0015】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。そのため、塗布量は1g/m2
上から20g/m2 以下が良い。
【0016】乾燥温度および時間は絶縁皮膜の硬度を調
整する重要な工程である。最適な条件は使用する有機樹
脂や溶媒によって異なるが、一般的には鋼帯温度で80
〜300℃に10〜30秒加熱される。皮膜硬度は主に
乾燥温度を調整することにより、鉛筆硬度で2Hから5
Hになるように調整する。硬度が5Hより高い場合、接
着させたときの接着強度は低下する。逆に硬度が2Hよ
り低い場合、接着強度は高いものの、鋼板の製造時やそ
の後の取り扱いの際に疵がつく場合や、圧着加熱しなく
ても融着する場合などがあるため好ましくない。
【0017】乾燥後の冷却は、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=15:75:10(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
なるよう塗布した。これらを乾燥温度110℃、150
℃、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、2枚の試験片を重
ね10kgf/cm2 で加圧した状態で200℃まで加
熱し、60秒間保持することで接着強度測定用の試験片
を調製した。この試験片を引張り試験機を用い接着強度
を測定した。結果を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】表2から鉛筆硬度がHである比較例では接
着強度の平均値が173kg/cm2 と高く、またばらつき
も小さいが、皮膜損傷度が大きい。また、鉛筆硬度が7
Hである比較例では皮膜損傷度は良好であるが、接着強
度の平均値が114kg/cm2と低く、また、ばらつきも
大きい。これらに対し、鉛筆硬度が4Hである実施例で
は接着強度の平均値が173kg/cm2 と高く、またばら
つきも小さく、また、皮膜損傷度も良好で優れている。 <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=1
5:70:15(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100℃、160℃、180℃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、2枚の試験片を重ね10kgf/cm2 で加圧し
た状態で200℃まで加熱し、60秒間保持することで
接着強度測定用の試験片を調製した。この試験片を引張
り試験機を用い接着強度を測定した。結果を表3に示
す。
【0021】
【表3】
【0022】表3から、鉛筆硬度がHBである比較例で
は接着強度の平均値が173kg/cm 2 と高く、またばら
つきも小さいが、皮膜損傷度が大きい。また、鉛筆硬度
が6Hである比較例では皮膜損傷度は良好であるが、接
着強度の平均値が122kg/cm2 と低く、また、ばらつ
きも大きい。これらに対し、鉛筆硬度が5Hである実施
例では接着強度の平均値が172kg/cm2 と高く、また
ばらつきも小さく、また、皮膜損傷度も良好で優れてい
る。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば安定
した接着強度をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板を得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 妹尾 聖一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1−1 新日 本製鐵株式会社八幡製鐵所内 Fターム(参考) 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、前記皮膜の
    硬度が鉛筆硬度2H以上5H以下であることを特徴とす
    る安定した接着強度をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板。
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