JP4558113B2 - 無方向性珪素鋼用無機／有機絶縁塗膜 - Google Patents

無方向性珪素鋼用無機／有機絶縁塗膜 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、層間電力ロスを最小にするために高いレベルの表面抵抗性を与える、無機／有機の絶縁塗装された、半加工又は完全加工された無方向性珪素鋼板に関するものである。より詳しくは、絶縁塗膜がモノアルミニウムホスフェート溶液、少なくとも１種の粒状シリケートおよび有機アクリルラテックスを含有する酸水性濁液から形成される。本発明の絶縁被覆無方向性珪素鋼板は、モーター、発電機、変圧器、および他の電気機器の磁気コア中の電力ロスを最小にするために使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
媒体及び大型モータ、発電機及び変圧器に使用される無方向性珪素鋼板は、鋼から形成される積層物が孔抜きされた状態で使用される場合には、層間の電力ロスを最小にするために表面抵抗性の高いレベルを与える絶縁塗膜を必要とする。また、この表面抵抗性の高いレベルは、応力除去焼きなまし（ＳＲＡ）のような熱処理後又はモータの修理中に、屈曲絶縁を除去するために使用される”バーンオフ（burn‐off）”処理後に必要とされうる。絶縁塗膜は鋼板から孔抜きされた層の端から剥げ落ちないように、該塗膜は製造プロセス中に鋼板への良好な接着性を有しなければならない。また、絶縁塗膜は、過剰に粉末化されてはならず、孔抜き、スリット又は剪断中に供給ロール及び他の装置にビルドアップされてはならず、積層物の孔抜き又は剪断に使用されるダイを摩耗させてはならず、妥当な速度で積層物から形成される磁気コアの溶接を許し、そして磁気コアの製造及び使用中に用いられる種々の化学品及び樹脂と両立しなければならない。
【０００３】
珪素鋼板用の無機ホスフェート絶縁塗膜は公知である。無機ホスフェート塗膜は優れた表面抵抗性および耐熱性を与えるが、積層物の孔抜き中にダイが過度に摩耗し、鋼板への接着性を劣悪にしがちである。例えば、米国特許第2,501,846号は約７〜５０％の遊離酸、又はマグネシアが溶解されている燐酸含有溶液から絶縁薄膜を形成することを開示している。米国特許第2,743,203号は水和アルミニウムが溶解されている燐酸溶液から形成された珪素鋼用の無機ホスフェート絶縁塗膜を開示している。米国特許第3,948,786号は１００重量部のアルミニウム−マグネシウム−ホスフェート溶液、１５０重量部までのコロイドシリカ、および２５重量部までのクロム酸無水物を含有する溶液から形成される、改良された粒子方向性珪素鋼用の改良された無機ホスフェート絶縁塗膜に関するものである。これらの公知の無機ホスフェート絶縁塗膜は全て裸珪素鋼の孔抜きに比べて、層の孔抜き中に従来のダイの摩耗が増大する。また、これらの塗膜と鋼板表面の接着は塗装の前の操作中に鋼板との表面に形成される酸化物薄膜の性質に非常に依存する。
【０００４】
また、有機樹脂を含有する無機絶縁塗膜を使用することも公知である。有機樹脂は塗装された珪素鋼の孔抜き中にダイの摩耗割合を減少させる硬化塗膜に滑らかさを与える。有機樹脂含有無機ホスフェート塗膜は優れた表面抵抗性を与えるが、鋼の孔抜き、スリット、又は剪断中に過剰に粉末化し、孔抜き、スリット、又は剪断装置上に粉末化した塗膜のビルドアップを引き起こす。湿度の高い期間中は、無機／有機ホスフェート塗膜は大気から水蒸気を吸収し、ねばねばになり、塗膜を供給ロール、ダイ、テンションパッド、及びその他の装置にビルドアップさせる。蓄積した塗膜は洗浄により装置から除去しなければならず、それは生産性に影響を与える。米国特許第4,496,399号は無機／有機ホスフェート絶縁塗膜に関するものである。この特許は１００部のアルミニウム−マグネシウムホスフェート及び３３〜２５０部のコロイドシリカ及び１０〜２５部のクロム酸無水物又は３０〜２５０部の粒状アルミニウムシリケートを含有する組成物の無機部分で無方向性珪素鋼を塗装するための水性組成物を開示している。この組成物の有機部分は、４０から６０重量％のアクリル又は酢酸ビニル樹脂の固形物を含有する水性懸濁液１５〜１３５０部の水性懸濁液を含有する。この塗膜の欠点は、無機部分を高温で鋼表面と反応させねばならない遊離の燐酸、および未反応の燐酸又は吸湿性のホスフェート化合物の存在により生ずるねばねばさを防ぐために高温で硬化させなければならないマグネシウムホスフェート化合物を含有することである。しかしながら、この高い硬化温度においては樹脂の分解が起こり、不均質な褐色の外観となり、鋼板との接着が悪くなる。他の欠点は、薄い塗膜の条痕（streak）の発生のために、塗膜を溝付きゴム計量ロール（grooved rubber metering roll）を用いて鋼板の幅全体を均一に適用することが困難である。
【０００５】
米国特許第3,793,073号は少なくとも２０Hr.m.s.μinchの表面粗さを有する珪素鋼を塗被するための無機／有機絶縁塗膜を開示している。この塗膜の有機部分はアクリル酸樹脂又はコポリマー、無水マレイン酸、アミノ酸樹脂、カルシウムリグニンスルホネート、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂、酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、アルキッド樹脂、塩化ビニルおよびエポキシ樹脂のグループから形成される。２μｍを超える粒度を有するベークライト、メラミン樹脂などのような有機粒状材料が表面粗さを与えるために使用されうる。この塗膜の無機部分は１種以上の燐酸系物質又はクロム酸系物質を含有することができる。燐酸系物質はカルシウム、マグネシウム及び亜鉛のホスフェート、並びにチタン酸化物、コロイドシリカ、コロイドアルミナ、硼酸及び有機還元剤を包含することができる。クロム酸系物質はカルシウム、マグネシウム及び亜鉛のビクロメート、並びにチタン酸化物、コロイドシリカ、コロイドアルミナ及び硼酸を包含することができる。無機／有機絶縁塗膜で塗被された珪素鋼は良好な孔抜き及び溶接品質を有する。この塗膜の欠点は、基金属表面粗さが２Hr.m.sμinchを超える場合に、非常に高い表面抵抗性、高いスタッキングファクター(stacking factor）及び許容しうる溶接性が同時に達成されないということである。この塗膜は粗いシート表面に塗布された場合に良好な抵抗性を保証するためには厚くなければならず、これはスタッキングファクターを低下させ、溶接気孔に悪影響を及ぼす。２μｍを超える粒度を有する樹脂を含有する塗膜の他の欠点は、加工中に樹脂粒子が鋼表面から離れ、過剰の粉末化及び粉末化した塗膜のビルドアップを生じさせることである。また、この塗膜は、塗膜の塗被中、塗被された鋼板の加工中および廃塗膜の廃棄中に安全及び環境問題を生じさせるクロム酸及びクロメートを含有する。
【０００６】
米国特許第4,618,377号は有機エマルジョン樹脂、分散液改良剤で表面処理された有機樹脂粒子、及び少なくとも１種の無機ホスフェート又はクロメート成分を含む溶液を含有する珪素鋼上の絶縁塗膜を形成するための無機／有機塗料組成物を開示している。表面処理された樹脂粒子は硬化された塗膜の表面粗さを調節するために使用され、それにより溶接性が改良される。エマルジョン樹脂はアクリルビニルアセテート、スチレン、又はブタジエン単独、またはビニルアセテート、スチレン及びブタジエンの１種以上の共重合体であることができる。表面処理された樹脂粒子は２〜５０μｍのサイズを有し、１種以上のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアクリル樹脂、ポリスチレン及びベンゾグアナミンの混合物、または共重合体であることができる。塗膜の無機部分は１種以上のカルシウム、アルミニウム、マグネシウム又は亜鉛のホスフェート、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム及び亜鉛のクロメート又はビクロメート、燐酸又は無水クロム酸に溶解させたカルシウム、アルミニウム、マグネシウム及び亜鉛の酸化物、水酸化物又は炭酸塩であることができる。この塗膜は焼成されて樹脂が半溶融され、それにより樹脂粒子は硬化絶縁塗膜上に０．５〜１．５μｍの表面粗さＲａを与える。この塗膜の欠点は樹脂粒子が塗被された鋼板の加工中に粉末化又ははげる傾向があることである。また、この塗膜は安全及び環境問題を起こさせるクロム酸又はクロメートを含有する。
【０００７】
米国特許第4,844,753号は無機クロメート薄膜形成成分及び樹脂成分を含有する珪素鋼上に絶縁塗膜を形成するための水性塗料組成物を開示している。この樹脂成分はアクリル又はアクリル−スチレンエマルジョンと０．２〜１μｍの粒度を有するグアニジン樹脂の混合物である。クロメート含有これらの無機／有機絶縁塗膜を非常に薄い厚みで適用した場合、塗膜は滑らかであるが。表面抵抗性が劣る。高い表面抵抗性を持たせるためにクロメート絶縁塗膜を十分の厚みに塗った場合は樹脂の揮発によって引き起こされる溶接中、過剰の気孔が発生する。溶接中に、有機樹脂の揮発によって引き起こされる溶接気孔を最小にするために、粒子をクロメート絶縁塗膜に加えると、孔抜き中に塗膜が過剰に粉末化する。このクロメート絶縁塗膜は、塗膜の使用および可溶性の６価クロムを含有する廃副生物の廃棄に関する安全及び環境問題のために、望ましくない。
【０００８】
また、結合剤としてナトリウムシリケート、カリウムシリ−ト又はアンモニウムシリケートのような水溶性シリケートを１種以上含有する珪素鋼用の絶縁塗膜を使用することも公知である。この塗膜はホスフェート又はクロメート結合剤を含有する塗膜に関連する酸性ｐＨよりもむろ塩基性ｐＨを有する。可溶性シリケートをベースとする絶縁塗膜は完全に無機であるか、又は孔抜き性を改良するために有機物質を含有することができる。米国特許第3,839,256号は、４級アンモニウムシリケート溶液、及びエチレン重合体及びエチレン性不飽和カルボン酸又はエステルの水性分散液、及び場合により潤滑性を改良するために油のような潤滑剤、湿気又は泡立ちを改良するための界面活性剤、コストを下げるための充填剤を含有する塗料組成物を開示いている。米国特許第4,507,360号は、耐食性を改良するために、ストロンチウムクロメート、バリウムクロメート、及び鉛クロメートからなる群から選らばれるクロメート化合物を米国特許第3,839,256号の組成物に添加することを開示している。米国特許第4,762,753号はナトリウムシリケート、酸化又は水酸化マグネシウム、二酸化チタンおよびマイカを含有する珪素鋼用無機絶縁塗料組成物を開示している。可溶性シリケートをベースとするこれらの絶縁塗膜の全ては良好な表面抵抗性及び耐熱性を与えるが、ガスタングステンアーク溶接中に劣悪な溶接プール流動性（weld pool fluidity）を生じ、不均一で不連続な溶接となる。
【０００９】
従って、良好な表面抵抗性を与え、層間電力ロスを最小にし、良好な耐水蒸気吸収抵抗性を有し、シートへの良好な接着性を与え、シートからの積層物の孔抜き中のダイ摩耗を最小にし、シートからの積層物の孔抜き中に過剰に粉末化しないか、又は孔抜き装置上に塗膜をビルドアップさせず、応力除去焼きなまし及びバーンオフ熱処理に耐え、そして過剰な溶接気孔を生じない無方向性珪素鋼用の絶縁塗膜の必要性が残されている。また、低コストであり、磁気コアの製造に使用される種々の化学品及び樹脂と両立し、環境上高価な廃棄問題を生じさせるクロメートを含有しない無方向性珪素鋼用の絶縁塗膜の必要性がある。また、塗膜の塗被布又は使用中に６価クロムの存在により引き起こされる安全性の問題が生ずることのない無方向性珪素鋼用の絶縁塗膜の必要性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主目的は、湿った雰囲気中で低い湿気吸収性を有する無方向性珪素鋼板上に絶縁塗膜を形成するための組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、応力除去焼きなましのような熱処理前又は後に、改良された接着性を与え及び粉末化を減少させる無方向性珪素鋼板上に絶縁塗膜を形成するための組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、鋼板に高い表面抵抗性を与え、鋼板の良好な孔抜き性を有し、溶接部での気孔が最小であると共に妥当な溶接速度での良好な溶接性を有し、溝付きゴム計量ロールのような手段を用いて鋼板に塗布することができ、薄い塗膜の条痕やベアスポットのない均一な塗膜となり、そして６価クロムの使用又は廃棄に関係する安全性及び環境上の問題を生じさせない無方向性珪素鋼板上に絶縁塗膜を形成するための組成物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータ、発電機、変圧器、及び他の電気装置の磁気コアにおける層間電力ロスを最小にするために、高いレベルの表面抵抗性を与える硬化絶縁塗膜で鋼板の両表面が塗被された無方向性珪素鋼板に関するものである。鋼板上の硬化された絶縁塗膜は乾燥重量１００部当たり、２０〜６０部のアルミニウムホスフェート、２０〜７０部の少なくとも１種の無機粒状シリケートおよび１０〜２５部のアクリル樹脂を含有する。硬化された絶縁塗膜は、モノアルミニウムホスフェート溶液、粒状シリケートおよびアクリルラテックスを含有する酸水性懸濁液から形成される。該懸濁液はアクリル樹脂１部当たり１重量部までの水溶性有機溶剤を含有することができる
【００１２】
本発明の他の特徴は、約０．２Ａ以下のフランクリン電流を有する前記無方向性珪素鋼板にある。
本発明の他の特徴は、各鋼板の表面において、０．５〜８μｍの厚さを有する前記塗膜にある。
本発明の他の特徴は、０．３〜６０μｍの粒度を有する前記シリケートにある。
本発明の他の特徴は、１５〜３００ｃＰの粘度を有する前記懸濁液にある。
本発明の他の特徴は、約１．０〜１．３の比重を有する前記懸濁液にある。
本発明の他の特徴は、約２．０〜２．５のｐＨを有し且つ０．２重量％未満の未反応燐酸を含有する前記水性懸濁液にある。
【００１３】
本発明の利点は、湿った雰囲気中で低い湿気吸収性を有し且つ孔抜き、スリット、又は剪断装置上に塗膜のビルドアップを生じさせることのない、無方向性珪素鋼板上の硬化絶縁塗膜を包含する。
本発明の付加的利点は、改良された接着性及び粉末化抵抗性を与え、高いレベルの表面抵抗性を与え、クロメートを必要とせず、そのために塗膜の使用及び廃棄物中の安全性及び環境上の問題が避けられ、そして薄い塗膜の条痕や他の欠陥の発生もなく、溝付きゴム計量ロールを用いて珪素鋼板に容易に塗布される無方向性珪素鋼板上に絶縁塗膜を形成するための組成物を包含する。
上記目的、特徴及び利点、並びにその他のことは好ましいは本発明の下記記述から明らかとなろう。
【００１４】
【実施の実施の形態】
本発明は、無機／有機の絶縁物が塗被された半加工又は全加工無方向性珪素鋼、及び層間電力ロスを最小にするために表面抵抗性の高いレベルを与える硬化絶縁組成物に関する。無方向性珪素鋼は全ての方向にほぼ均一な磁性を有することで特徴付けられる。これらの鋼は、より高い特別の電気抵抗性を鋼板に与え、それによってより低い鉄損を与えるために、鉄、珪素及び／又はアルミニウムからなる。また、無方向性鋼はマンガン、燐及び磁気化中に生ずる鉄損を低下させる高い電気抵抗性を与えるために通常知られている他の元素を含有することができる。
【００１５】
本発明の無方向性珪素鋼は、溶融され、鋳造され、連続長さのシート、ストリップ又はホイル（以下、シートという）に熱加工される。鋼の溶融組成物は、０．１％未満、好ましくは０．０１％未満のＣ；０．２〜３．５％，好ましくは１．５％〜３．３％のＳｉ；０．０５％〜１．５％、好ましくは０．２〜０．８％のＡｌ；０．０５〜０．５％，好ましくは０．１〜０．５％のＭｎ；０．２％までのＰ；０．７％未満のＣｒ；０．１％未満のＳ；焼きなまし中の鋼板の初期酸化を抑制するために０．２％までのＳｂ及びＳｎ；残部は鉄及びＣｕ，Ｔｉ，Ｎ及びＭｏのような通常の残留元素を含有する。このシートは、インゴット鋳造、厚スラブ鋳造、薄スラブ鋳造、ストリップ鋳造のような方法又は溶融組成物を用いるコンパクトストリップ製造の他の方法を使用して製造することができる。鋼板がスラブから製造された場合は、スラブは約１２３０℃に再加熱され、熱加工、例えば次の加工に適する１．８〜２．０ｍｍのストリップ厚さに熱間圧延される。熱加工されたストリップは場合により焼きなましされ、スケール除去のために酸洗いされ、１段又はそれ以上の段階で約６０〜８５％冷間圧下され、８７０〜１０７０℃のピーク金属温度で３０〜４０秒間最終焼きなましされる。冷間圧下の後、最終焼きなましの前に、シートは脱炭焼きなましされて炭素が０．００３％以下に低下される。最終焼きなまし中は、シートは所望の最終粒子サイズ、および本発明の塗布された絶縁塗膜のためにベースとして役立つ表面酸化物層が発達する。この絶縁塗膜は、ローラーのような計量手段を用いて最終焼きなましシートの両表面に塗布される。ついで、絶縁塗膜は炉、誘電コイルなどを通して硬化させるが、その際シートは２２０〜３５０℃、好ましくは３００〜３３０℃のピーク金属温度に加熱される。
【００１６】
本発明の無方向性珪素鋼は全加工、又は半加工されることができる。全加工無方向性珪素鋼とは、場合により焼きなましされ、酸洗いされ、冷間圧下され、必要ならば脱炭され、最適の磁性を発達させるための粒子成長を与えるための最適の最終焼きなましをする熱加工された鋼を意味する。半加工無方向性珪素鋼とは、鋼板製造プラントで最適の粒子サイズを発達させるために、完全に脱炭されないか、又は最終焼きなましされる冷間圧下された鋼板を意味する。むしろ、最終焼きなましは鋼板から積層物を孔抜きした後、顧客により仕上げられるものである。
【００１７】
最終焼きなまし後に、本発明の無方向性珪素鋼は、乾燥重量１００部当たり２０〜６０部の１種以上の無機モノアルミニウムホスフェート、２０〜７０部の１種以上の無機粒状シリケート及び１０〜２５部のアクリル樹脂を含有する酸水性懸濁液でその両表面が塗装される。懸濁液はアクリル樹脂１部当たり１重量部までの水溶性有機溶剤を含有することが好ましい。水性懸濁液は約２．０〜２．５、好ましくは約２．３のｐＨを有する。水性懸濁液は約１．０〜１．３、好ましくは約１．０２〜１．２５の比重を有する。モノアルミニウムホスフェートとアクリル樹脂の割合は乾燥重量基準で、好ましくは少なくとも１．５：１、より好ましくは少なくとも２．０：１である。シリケートの平均粒度、即ち平衡球状直径は、好ましくは０．３〜６０μｍ，より好ましくは約０．４〜４０μｍである。アクリル樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、これらの酸のエステル、アクリロニトリル及びスチレンの共重合体であることができる。この共重合体はグリシジルアクリレート、イタコン酸及びヒドロキシエチルアクリレートのような官能性モノマーを含有する熱可塑性又は熱硬化性樹脂であることができる。水溶性有機溶剤は１種以上のグリコールエーテル溶剤、１種以上の種々のアルコール、又はそれらの混合物を包含することができる。懸濁液は鋼板の全幅にわたって完全に、均一に計量塗布されることができる。多量の遊離の燐酸を含有しうる従来のホスフェート塗膜と異なり、本発明の酸水性懸濁液は未反応の遊離の燐酸を少量しか含有しない。遊離の燐酸の少量とは、本発明の酸水性懸濁液が約０．２重量％未満の未反応燐酸を含有することを意味する。未反応の燐酸または吸湿性のマグネシウム又はマグネシウム−アルミニウムホスフェート化合物の存在により引き起こされる粘稠化を防止するために、本発明の塗膜の硬化中に従来の典型的な４００℃の高温は必要ではない。従って、鋼板上の液状塗膜は約３２５℃のピーク金属温度で硬化させることができる。各シート表面上の硬化されたベトベトしない絶縁塗膜の厚さは少なくとも０．５μｍ，好ましくは２〜８μｍである。本発明の絶縁塗被された無方向性珪素鋼はモータ、発電機、変圧器およびその他の電気装置の積層磁気コアにおける電力ロスを最小にするために使用することができる。
【００１８】
本発明の硬化された絶縁塗膜は２０〜６０部、好ましくは３０〜５０部の無機アルミニウムホスフェートを含有する。本発明の本質的な特徴は、少なくとも２０部、即ち２０乾燥重量部のアルミニウムホスフェートを含有する硬化絶縁塗膜にある。硬化絶縁塗膜中のアルミニウムホスフェートのより少ない量は加工中に粉末化する傾向を増大させる。硬化絶縁塗膜は、絶縁塗被されたシートの孔抜き中にダイの摩耗が激しくなるので、６０部、即ち６０乾燥重量％を越えるアルミニウムホスフェートを含有すべきではない。
【００１９】
また、本発明の硬化絶縁塗膜は１０〜２５部、好ましくは１５〜２０のアクリル樹脂を含有する。本発明の他の本質的な特徴は、孔抜き中にダイの過剰な摩耗を防止するために少なくとも１０部、即ち１０乾燥重量％のアクリル樹脂を含有する硬化絶縁塗膜にある。樹脂の揮発により生ずる溶接気孔化を避けるために、硬化絶縁塗膜は２５部、即ち２５乾燥重量％を超えるアクリル酸を含有すべきではない。硬化絶縁塗膜がアクリル樹脂２５部を超えない場合は、塗膜の硬度は有意には減少せず、塗被された珪素鋼積層物の通常の取り扱い及び加工に適している。
【００２０】
アクリルラテックスとは、本質的に水性の媒体中で高分子アクリル粒状樹脂の安定な分散液を意味するものと理解されよう。本発明の塗膜の有機成分は酸水性塗装懸濁液と混合されたときに安定な細かい分散液として残存することが重要である。本発明のアクリル樹脂は一般に１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ未満の粒度を有する。本発明の有機成分はアクリルラテックスとして酸水性懸濁液に添加されるが、これは有機成分を安定化させるために多量の有機溶剤を必要としなくなり、その結果低揮発性有機化合物含量を有する塗膜となるためである。許容しうる樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、これらの酸のエステル、スチレン及びアクリロニトリルがある。官能性モノマー、例えばグリシジルアクリレート、イタコン酸、ヒドロキシエチルアクリレートは架橋のための反応座を与えるために含有することができる。
【００２１】
本発明の他の本質的特徴は、組成物が少なくとも１種の無機粒状シリケートを２０〜７０部、好ましくは２５〜６５部含有することである。硬化絶縁塗膜は、適度な耐摩耗性を与え、表面抵抗性の低下を防ぎ、そして良好な溶接性を維持するために、少なくとも２０部、即ち２０乾燥重量％の粒状シリケートを含有すべきである。硬化絶縁塗膜は、塗膜が加工中に粉末化する傾向があるので、７０部、即ち７０乾燥重量％を越える粒状シリケートを含有すべきではない。
【００２２】
また、本発明のシリケート粒度は重要であり、好ましくは０．３〜６０μｍの範囲内であるべきである。シリケート粒度は加工中の溶接性及び粉末化に影響を与えうる硬化塗膜の粗さに影響を与える。塗膜表面が滑らか過ぎて溶接気孔化を防止できず、ある種の用途には摩擦係数が低すぎるために、粒度は０．３μｍ未満であってはならない。加工中及び焼きなまし中に塗膜の粉末化が起こるので、粒度は約６０μｍを超えるべきではない。本発明に適した許容しうる粒度は、無機の不溶性であり、プレート状の積層構造、例えばアルミニウムシリケ−ト、アルミニウムカリウムシリケート又はマグネシウムシリケ−トを有することを特徴とするものを包含する。
【００２３】
本発明の酸水性塗装組成物は、小さなベアスポット又は薄い塗膜条痕のような硬化塗膜中の欠陥を防止するために、アクリル樹脂１部当たり１部までの水溶性溶剤を含有することができる。約２０ｍ／分以上の塗装ライン速度では、過剰の塗膜を溝付きゴムロールを用いて鋼板から除去するときに起こる塗膜条痕の形成を防止するために、水性懸濁液中に溶剤を含ませることが望ましい。また、水溶性有機溶剤は、水性塗装懸濁液による鋼板表面の湿り気を改良し、改良された均一性及び鋼板の全ての幅にわたる被覆となる。許容しうる水溶性有機溶剤としては、グリコールエーテル又は種々のアルコールがある。水溶性有機溶剤の量はアクリル樹脂１部当たり少なくとも０．２部であることが好ましい。水溶性有機溶剤の量がアクリル樹脂１部当たり１部を超えると、水性懸濁液の安定性が悪くなり、使用中に及び長い時間の貯蔵中に粘度の過剰な増加をきたす。また、水溶性有機溶剤は、時間経過による過剰な粘度増加を防止するために、少なくとも約７のDavies Hydrophile‐Balance（ＨＬＢ）値を有することが好ましい。水溶性有機溶剤の量がアクリル樹脂１部当たり１部を超えると、塗膜の硬化中に放出される揮発性有機化合物の量が多く、環境汚染を増大させることとなる。
【００２４】
鋼板の全ての幅にわたる均一な塗膜を得るための他の重要な考慮事項は塗膜の粘度である。粘度は Brookfield LVF 粘度計, LV2 スピンドル,60 rpmによる測定で、約１５〜３００ｃＰ、好ましくは約６０〜２００ｃＰであるべきである。粘度が約１５ｃＰより低い場合は、裸の又は薄い塗膜の条痕は、溝付きゴム計量ロールを用いて塗布っする間に生じるようであり、シリケート粒子はより速く懸濁液から沈降し、硬化絶縁塗膜の表面は滑らかすぎて適度な溶接性を与えない。粘度が約３００ｃＰを超える場合は、塗膜は溝付きゴム計量ロールを用いて塗布した後に良好なレベルではなく、明白なロール溝パターンが硬化塗膜中に残るであろう。スペースファクター、耐腐食性及び塗装されたシートの加工中の滑り性に悪影響を与える。条痕となることを最小にし及び溶接性の最適化に適するのに表面粗さにするために、６０〜２００ｃＰの粘度範囲が好ましい。
【００２５】
本発明の塗装組成物は、少量の添加剤、例えば湿り気の改善、泡立ちの減少、及びシリケート粒子の分散性の改良のための界面活性剤；絶縁塗膜硬度の改良及び耐薬品性の改良のための架橋剤；および耐減摩性及び耐擦傷性改良のためのスリップ剤を含有することもできる。また、約２．０〜２．５の低ｐＨで安定な水減少（water‐reducible）アクリル樹脂を、硬化塗膜の流動特性及び耐薬品性の改良のために添加することができる。
【００２６】
塗装組成物は、溝付きゴムロール、接触ロール、スキージー、スプレー又は浸漬によるような鋼板の全幅にわたる均一な計量液塗りのための手段により、鋼板の各表面に塗布することができる。過剰の塗膜は溝付きゴムロール、エアナイフなどを用いてシートの表面から取り除くことができる。ついで、液状塗装されたシートは、組成物が少なくとも２２０℃、好ましくは少なくとも３００℃のピーク金属温度に約１５〜３０秒間加熱されるか、又は約５秒間の誘導加熱により硬化される炉を通すことができる。硬化後に、各表面の乾燥した絶縁塗装の厚さは、厚さが小さいと表面抵抗性の高いレベルが達成されない為に、少なくとも約０．５μｍ、好ましくは少なくとも２．０μｍであるべきである。積層堆積のスペースファクターに悪影響を与えるので、塗膜の厚さは約８μｍを超えるべきでない。また、塗膜の厚さが約８μｍを超えた場合は、粉末化し且つ溶接気孔化を示す傾向を増す。硬化後、絶縁塗装された珪素鋼板は２．１ＭＰａ及び２１℃で、約０．２Ａ以下のフランクリン電流（ＡＳＴＭ ７１７）を有する。
【００２７】
【実施例】
実施例１
本発明の完全加工無方向性珪素鋼板をモノアルミニウムホスフェート溶液、無機粒状シリケート、アクリルラテックス及び水溶性有機溶剤を含有する酸水性懸濁液で被覆した。水性懸濁液（以下、本発明の塗膜Ｉという）を次の方法で調製した。全固形物１００部の乾燥重量基準で、２１．１部のアクリル樹脂を混合容器に加えた。アクリルラテックスは、Union Carbide Corp.により製造され、UCAR エマルジョン系で、UCAR Vehicle 443の商品名で販売されている。このものは４１重量％のスチレン−アクリルポリマー及び約５９％の水を含有する。ラテックス中のスチレン−アクリルポリマー粒子は０．１５μｍの平均直径を有する。ついで、水溶性有機溶剤、ジエチレングリコールモノブチルエーテルをアクリルラテックスに加えた。この溶剤はUnion Carbide Corp.,Solvent and Coatings Material Divisionで製造され、Butyl Carbitol の商品名で販売されいる。添加される有機溶剤の量はアクリル樹脂１部当たり０．０７３部であった。ついで、シリケート粒子の良好な分散液を得るために、激しく撹拌しながら乾燥重量基準で４１．０部の粒状アルミニウムシリケートを加えた。アルミニウムシリケートはEngelhard Corp., Specialty Minerals Colors, Group,で製造され、ASP 200 の商品名で販売されている。このものはカオリンから誘導された水和アルミニウムシリケートであり、０．４μｍの平均粒度、１４％の燃焼ロス及び３．５〜５．０のｐＨを有する。３７．５部のアルミニウムホスフェートを粒状シリケートアクリルラテックスの混合物に加えた。アルミニウムホスフェートはモノアルミニウムホスフェート溶液の形態で加え、この溶液はInterstate Chemical Company から入手可能であり、Monoaluminum Phosphateの商品名で販売されている。モノアルミニウムホスフェート溶液は１．４７の比重を有するAl(H2PO4)3の５０重量％水溶液である。得られた酸懸濁液の比重を、水を加えることにより約１．１４に調整した。０．４７ｍｍの厚さを有する完全加工無方向性珪素鋼板を溝付きゴム計量ロールを用いて本発明の塗膜Ｉで塗装し、ついで４２８℃にセットされた炉で硬化し、２３２℃の鋼板のピーク金属温度になった。硬化された乾燥塗膜の厚さは片側約２．３μｍであった。
【００２８】
上記本発明の塗膜Ｉと比較するために、従来技術に基づいて２種類の無機／有機クロメート絶縁塗膜を調製した。まず、滑らかな表面を有する無機／有機クロメート塗膜（以下、滑らかなクロメート塗膜という）を次の成分：全固形物１００部乾燥重量基準で、４７．８部のクロム酸無水物（ＣｒＯ３）、１４．３部の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、１０．５部の硼酸（Ｈ３ＢＯ４）及び２７．４部のアクリル樹脂（Union Carbide UCAR 443 Vehicle）を混合することにより調製した。また、硬化中に６価のクロムを３価のクロムに還元させるために、１００部のクロム酸無水物当たり２０部のグリセリンを加えた。水を加えて比重を約１．１４に調整した。無機方向性珪素鋼板を溝付きゴム計量ロールを用いて、従来の組成物で塗装した。この被覆を４８２℃で４６〜４８秒間硬化させ、約２９２〜３００℃のピーク金属温度になった。硬化された塗膜の厚さは２．２〜２．５μｍであった。比較のために調製した第２のタイプの無機／有機クロメート塗膜は大きな有機粒子の添加のために粗い表面を有していた（以下、粗いクロメート塗膜という）。この塗膜は、乾燥重量基準で、４７．８部のクロム酸、１４．３部の酸化マグネシウム、１０．５部の硼酸、１９．２部のアクリル樹脂（UCAR 443アクリル樹脂）及び８．１部の平均粒度１８μｍのポリエチレン粒子を含有していた。ポリエチレン粒子は Shamrock Technology Inc.により製造され、Texture Ultra Fine の商品名で販売されている。米国特許第3,793,073号及び米国特許第4,618,377号の教示により、表面粗さを増加させ及び溶接気孔を減少させるために、大きな有機粒子を加えた。塗被された無方向性珪素鋼のシートを、上記の滑らかなクロメート塗膜に記載したと同様の方法による組成物を用いて製造した。
【００２９】
追加の比較のために、２種の商業的に入手可能で且つ幅広く使用されている無機／有機ホスフェート絶縁塗膜（以下、コマーシャルホスフェート塗膜Ｉ及びＩＩいう）を使用して実験室で完全加工無方向性珪素鋼を塗装した。これらの塗膜の両方とも、無機成分、無機粒状シリケート及び有機樹脂を含有する専有の水溶液塗膜である。コマーシャルホスフェート塗膜ＩとＩＩの一つの差異はコマーシャルホスフェート塗膜ＩＩ中の無機粒状粒子がコマーシャルホスフェート塗膜Ｉ中のものより大きいことであり、その結果より粗い硬化塗膜となる。これらの塗膜物の両方とも１．１３〜１．１４の比重に水で希釈し、溝付きゴム計量ロールを用いて鋼板に塗布し、４８２℃で２４〜２６秒間硬化させ、約２００〜２１０℃のピーク金属温度となった。硬化塗膜の厚さは２．３〜２．５μｍであった。
【００３０】
塗装された鋼板で行われた試験結果は表１に示されている。粉末化に対する抵抗性は、２つの塗装サンプルをSutherland Ink Rub Testerを使用して与えられたサイクル数、一定の圧力下に一方を他方に擦り合わせたときに生じる粉末の量に基づいて評価した。また、接着性は応力除去焼きなまし（ＳＲＡ）後に、硬化させたサンプルを６．４ｍｍ直径のマンドレルの周囲で１８０°曲げ、そして透明テープで曲げた表面から剥がれる塗膜の量をランク付けすることにより評価した。また、接着性は、硬化させたサンプルを乾燥窒素９５％及び水素５％中で、８１６℃で応力除去焼きなまし（ＳＲＡ）した後に、１２．７ｍｍ直径のマンドレルの周囲で１８０°曲げ、そして透明テープで曲げた表面から剥がれる塗膜の量をランク付けすることにより評価した。表面抵抗性は塗装条件で、８１６℃で応力除去焼きなまし（ＳＲＡ）後に、ＡＳＴＭ Ａ ７１７によりフランクリンテスターを用いて試験した。溶接性は、７ｃｍ高さの塗装サンプルについて、ガスタングステンアーク溶接を使用し、平滑な位置に１．２Mpaの圧締力、２．４ｍｍの直径のトリウムタングステン電極、０．８５m3/min.の流速のアルゴンシールドガス、１４〜１５Ｖの電圧、１００〜２５０Ａの電流及び２５〜１５２cm/min.の溶接速度により、評価した。溶接中の気孔の量及び溶接の連続性は各塗装及び溶接条件について評価した。
【００３１】
本発明の塗膜及び４つの比較塗膜は、表１中の各評価特性について、ベストからワーストまでのランク付けがなされている。さらに、結果は、珪素鋼絶縁塗膜についての公知の要求に基づいて、許容しうる、又はぎりぎり／許容し得ないというカテゴリーに分類されている。比較塗膜のいずれも完全に許容しうるものではなかった。本発明の塗膜Ｉは溶接性を除き全てのカテゴリーが許容しうるものであった。過剰の溶接気孔は磁気コア中に積層物を接合するための製造に使用されるような溶接条件で観察された。本発明の塗膜Ｉは、摩擦したときに粉末化する傾向が低く、孔抜き中及びスリット操作中に粉末のビルドアップが少ない結果となった。本発明の塗膜Ｉは焼きなましの前及び後において優れた鋼板への接着性を有し、焼きなまし後の表面抵抗性も高いレベルを与えた。
【００３２】
溶接気孔度が表面粗さにより減少するかどうかの決定のために、追加の大きなシリケート粒子を本発明の塗膜Ｉに添加した。次の組成物（以下、本発明の塗膜ＩＩという）を調製した。全成分は、１００部全固形物の乾燥重量基準で：２０．１部のアクリル樹脂（実施例１に記載のUnion Carbide UCAR 443 Vehicle）、２６．９部の粒状アルミニウムシリケート（実施例１に記載のEnglehard ASP 200）、３．９部の粒状アルミニウムカリウムシリケート及び４９．２部のアルミニウムホスフェートである。粒状アルミニウムカリウムシリケートは、AspectMinerals Inc.により製造され、商品名AlbaFlex 200で販売されている。アルミニウムカリウムシリケートは平均粒度２２〜２７μｍ、燃焼ロス４．２７％及びｐＨ７〜８を有する高純度湿式粉砕白雲母マイカである。完全加工無方向性珪素鋼板サンプルを本発明の塗膜ＩＩで塗装し、本発明の塗膜Ｉについて記載したのと同様の方法で硬化させた。硬化塗膜の厚さは約２．０μｍであった。本発明の塗膜ＩＩの溶接性を上記本発明の塗膜Ｉと同様の条件で評価した。溶接気孔の発生は本発明の塗膜Ｉと比較して非常に減少した。
【００３３】
【表１】
Figure 0004558113
【００３４】
実施例２
無方向性珪素鋼板のサンプルを実験室で、実施例１に記載の本発明の塗膜ＩＩ及びコマーシャルホスフェート塗膜Ｉで塗装し、湿った雰囲気中で水吸収試験を行った。各塗膜は塗装前及び塗膜の硬化後に計量しシート当たりの塗膜の重量ｇ／ｍ２を決定した。ついで、塗装されたサンプルを２１℃の温度及び９９〜１００％の相対湿度に維持された湿潤室に４８時間入れた。湿潤室から出した後、サンプルをすぐに再計量し、重量増加、又は各塗膜により吸収された水の量を元の被覆重量の百分率として計算した。結果を以下に示す：
Figure 0004558113
【００３５】
湿った天候中で粘稠になる傾向を評価するために、湿った天候の地理学的地域にある電気モータ製造業者へ、本発明の塗膜ＩＩ及びコマーシャルホスフェート塗膜Ｉの２つのサンプルを送付した。このモータ製造業者は過去に粘稠な塗膜により生ずる孔抜き装置での厳しい塗膜のビルドアップの問題を経験していた。この地域で、商業的に入手し得るホスフェート無機／有機塗膜（コマーシャルホスフェート塗膜Ｉ）による製造材料が孔抜き供給ロール上に厳しいビルドアップ問題を引き起こす湿った期間、粘稠性についてサンプルの評価を行った。塗装されたサンプルを素手で触れて、コマーシャルホスフェート塗膜Ｉのサンプルが製造材料と似て非常に粘稠であると判断された。本発明の塗膜ＩＩのサンプルは粘稠でなかった。
これらの結果は、本発明の塗膜ＩＩが湿った雰囲気中で水を吸収する傾向が少ないこと、及び幅広く使用されているコマーシャルホスフェート無機／有機塗膜に比べて粘稠になることを示している。
【００３６】
実施例３
実施例１の本発明の塗膜ＩＩと同様の組成を有する水性酸懸濁液を使用して、製造塗装ライン上で、０．４７ｍｍの厚さの無方向性鋼の２つのコイル（約１５トン）を塗装した。塗装懸濁液の比重を水を加えた１．１２５に調整した。塗膜を溝付きゴム計量ロールを用いて２３m/minのライン速度で移動する鋼板の両表面に塗布した。ライン速度を２３m/minに制限したのは、薄い又は裸の塗膜の条痕が速い速度で形成されるからである。塗装後、塗膜を硬化させるために鋼板をオープンフレームガスバーナーを有する１２ｍの長さの炉に通した。炉中のシートの滞留時間はほぼ１２秒であり、ピーク金属温度は約３２９℃であった。硬化炉を通した後、シートは室温近くに冷却し、塗装ラインの出口で巻き上げた。硬化塗膜はねばねばしない、滑らかで均一な薄灰色の外観を有していた。製造コイルから得られたサンプルについて行われた試験の結果を表２に要約する。
【００３７】
表２
塗膜の厚さ（μｍ） １．７
フランクリン電流（Ａ）：
硬化時 ．１２
ＳＲＡ（816℃,１時間,乾燥95%Ｎ２‐5%Ｈ２）後 ．４９
空気中でバ−ンオフ後（482℃,16時間） ．０７
接着性：
硬化時（１２．７ｍｍ曲げ） フレーキングなし
ＳＲＡ（816℃,１時間,乾燥95%Ｎ２‐5%Ｈ２）後 フレーキングなし
空気中でバ−ンオフ後（482℃,16時間） フレーキングなし
耐薬品性：
表面ｐＨ（リトマス試験紙） ５−６
メチルアルコールラブテスト 侵されず
【００３８】
塗装懸濁液は条痕の大きな問題を回避するためには、水で比重を１．１２５に希釈されねばならないために、塗膜の厚さは所望の厚さはよりも僅かに薄かった。結果として、硬化フランクリン電流値は所望値よりも僅かに高かったが、大きな回転機械への適用については全く許容可能であった。また、フランクリン電流はＨ２−Ｎ２雰囲気中、８１６℃でのＳＲＡ後及びシュミレートモーターステータ絶縁ストリッピング処理後又は４８２℃で１６時間のバーンオフ後も良好であった。塗膜の鋼板への接着性は硬化時、ＳＲＡ後及びバーンオフ処理後も優れていた。塗膜はメチルアルコールに抵抗性があり、リトマス試験紙で測定して残留表面酸性である証拠を示さなかった。商業的に入手可能で、幅広く使用されているホスフェート無機／有機絶縁塗膜、例えば実施例１のコマーシャルホスフェート塗膜Ｉに比べて、本発明の塗膜ＩＩの操作上の下記利点は試験中に観察された：（１）本発明の塗膜ＩＩは塗装ライン停止中に生ずる過熱への感受性が小さく、より調和した色合い及び外観となる、（２）本発明の塗膜ＩＩは塗布及び硬化中の悪臭が少ない、（３）本発明の塗膜ＩＩは塗装ライン上の鋼板の端への埃又はビルドアップがない、（４）本発明の塗膜ＩＩ中のシリケート粒子はコマーシャルホスフェート塗膜のように容易に塗装パン中の懸濁液から沈降せず、容易に透明になる。
【００３９】
この試験からの実験的に塗装された無方向性珪素鋼を電気モータの製造業者へ送付し、ステータ及びロータへのアセンブリの容易性、特に高湿度での孔抜き装置に生ずる塗膜のビルドアップの傾向を評価するために加工した。種々の周囲温度及び湿度条件下で、この鋼からステータ及びロータ積層物をパンチングした後、本発明の塗膜ＩＩは粘稠にならず、孔抜き装置に塗膜のビルドアップもないと結論づけられた。塗膜の鋼板への接着性は硬化時に優れていると判断され、塗膜は孔抜き中に多くの埃や粉末を生じさせなかった。本発明の塗膜ＩＩは、アルミニウム鋳造中に気孔を生じさせないから、籠形ロータのアルミニウムダイ鋳造に利用可能であると判断された。テストステータコアを真空圧含浸（ＶＰＩ）法によりエポキシ樹脂を含浸させた。この処理後、本発明の塗膜ＩＩのコアは硬化エポキシ含浸樹脂中にバブルが無く、他の問題もなかった。エポキシを硬化させるために使用される加熱サイクル中に塗膜から吸収水が放出されるために、コマーシャルホスフェート塗膜Ｉは同様のＶＩＰ法でエポキシ含浸樹脂の激しいバブリングを引き起こした。本発明の塗膜ＩＩについてモータコア製造プロセス中に観察された唯一の問題は支持板、又はロールなど孔抜き中での被覆の摩擦により引き起こされる孔抜き中での底面の僅かな摩耗であった。
【００４０】
この第１製造試験は、本発明の塗膜が（１）高い周囲湿度の期間中に商業的に利用可能なホスフェート無機／有機塗膜の孔抜きに関連する問題を取り除き、（２）塗布及び硬化中に悪臭が少なく、（３）塗装ラインのシートの端への埃やビルドアップがなく、そして（４）コマーシャルホスフェート塗膜のように容易に懸濁液からシリケート粒子が沈着しないので、より容易に塗布及び塗装後に除去されたことを示した。さらに、この第１製造試験は、本発明の塗膜が大きな回転ロータの磁気コアに使用される絶縁塗膜への要求の多くに合致していることを示した。また、本発明の不利な点についは、溝付き計量ロールによる塗膜の塗布中に生ずる条痕タイプの欠陥についての傾向、硬化塗膜中に小さなベアスポットを生じる僅かに劣る湿り気、及び孔抜き中の底面の僅かな摩耗をがあること確認された。これらの問題は少量の水溶性有機溶剤を加えることにより及び配合物中のシリケートの量を増加することにより解決された。
【００４１】
実施例４
試験は下記の塗装組成物を用いて製造被覆ラインで行われた。
Figure 0004558113
【００４２】
塗膜を製造するために使用される成分は上記実施例に記載と同様であった。この塗装組成物（以下、本発明の塗膜ＩＩＩという。）は、アルミニウムカリウムシリケート含量が高い点で本発明の塗膜ＩＩと異なる。酸塗装懸濁液は１．２０の比重を有し、溝付きゴム計量ロールを用いて鋼板に塗布された。０．４７ｍｍ厚の無方向性珪素鋼の４つのコイルを４０m/minのライン速度で塗装した。塗装された鋼ストリップを３２７℃のピーク金属温度で硬化させるために１２ｍの長さのオープンフレーム炉を通過させた。
【００４３】
ラインを停止した後に再スタートさせた場合に、裸の及び薄い塗膜の条痕についての幾つかの問題が生じたが、４０m/minで定常状態に至るライン速度では条痕は一度も生じなかった。硬化塗膜は均一で、白灰色の外観を有していた。試験中に得られたサンプルについて行われた試験の結果を表３に示す。
【００４４】
表３
塗膜の厚さ（μｍ） ２．５〜３．０
フランクリン電流（Ａ）：
硬化時 ．０２
ＳＲＡ（816℃,１時間,乾燥95%Ｎ２‐5%Ｈ２）後 ．３０
空気中でバーンオフ後（482℃,16時間） ．０３
スタッキングファクター（％） ９７〜９８
水吸収−１００％ＲＨ，48時間(塗膜重量％) ５
耐薬品性：
水 侵されず
メチルアルコール 侵されず
ＶＰＩエポキシ 侵されず
接着性：
硬化時(3.2mm直径曲げ／テープテスト) フレーキングなし
ＳＲＡ（6.4mm直径曲げ／テープテスト）後
粉末 なし
曲げ（引っ張り表面） フレーキングなし
空気中でバーンオフ フレーキングなし
溶接気孔度：
38cm/min溶接速度 なし
76cm/min溶接速度 なし〜少々
152cm/min溶接速度 中庸〜多い
【００４５】
これらの結果は、本発明の塗膜ＩＩＩが優れた表面抵抗性、スタッキングファクター及び外観を与えることを示している。さらに、この塗膜は高湿度に曝された場合、商業的に利用しうるホスフェート無機／有機塗膜に比べて水の吸収が少なく、減少したねばねばさ及び孔抜き及びスリット装置上の塗膜のビルドアップの傾向が減少した。本発明の塗膜ＩＩＩで塗装された珪素鋼板のＴＩＧ溶接性はアルミニウムカリウムシリケートの含量の増加のために本発明の塗膜ＩＩに比べて改良されている。最も軽度な気孔は、殆どの用途に許容しうる生産性を与える７６cm/minまでの溶接移動速度で接合部中に観察された。この溶接性のレベルは上記のコマーシャルホスフェート塗膜Ｉで達成されたものと同じである。
本発明の塗膜ＩＩＩで塗装されたスチールコイルをスリットした後、非常に小さな擦りマーク及び引掻きだけがテンションパッドと接触させた表面に観察され、これは塗膜の耐摩耗性が本発明の塗膜ＩＩに比べて改良されたことを示している。本発明の塗膜ＩＩＩで塗装された無方向性珪素鋼材料は孔抜き装置への塗膜のビルドアップのような加工上の問題もなくモータにアセンブリされた。
【００４６】
この試験は、本発明の塗膜ＩＩに比べて本発明の塗膜ＩＩＩについてのカリウムアルミニウムシリケートの量の増加は溶接性及び耐摩耗性を改良することを示した。これらの２つの性質は許容し得るレベルに改良された。本発明の塗膜ＩＩＩの唯一の欠陥は、ゆっくりした塗装ライン速度で溝付き計量ロールによりる塗布中の裸の又は薄い塗膜の条痕の傾向についてであった。
【００４７】
実施例５
試験は、アクリル樹脂１部当たり０．２０部のエチレングリコールモノブチルエーテル及び０．２０部のイソプロピルアルコールを加えた以外は本発明の塗膜ＩＩＩと同様の組成物で０．４７ｍｍ厚さの無方向性珪素鋼を塗装することが行われた。これらの両溶剤は水含有塗膜の表面応力を低下させる水溶性有機溶剤である。実験室の作業は１種以上の溶剤の添加が、溝付き計量ロールによる実験室での十分な塗布中に条痕の傾向を減少させることを示した。エチレングリコールモノブチルエーテルはUnion Carbide Corp.,Solvent and Coatings Material Divisionにより製造され、Butyl Cellosolveの商品名で販売されている。Butyl Cellosolve及びイソプロピルアルコールを塗膜に加えた後、水を加えて１．２０の最終比重を達成した。塗膜（以下、本発明の塗膜ＩＶという）上記したような溝付きゴム計量ロールを使用して４０m/minのライン速度で珪素鋼ストリップを塗布し、１２ｍ長さの炉中で３２７℃のピーク金属温度で硬化させた。
【００４８】
塗膜の利用中はライン停止後も定常状態のライン速度でも条痕の発生はなかった。また、鋼表面の湿り気が有機溶剤を添加しない前の試験に比べて改良され、小さなベアスポットの発生は殆ど無かった。硬化時の塗膜は均一で、艶消しで、白灰色の外観を有していた。塗膜の厚さは側当たり１．８〜２．９μｍであり、硬化時のフランクリン電流は０〜０．０１Ａであった。塗膜の接着性は１２．７ｍｍ直径の曲げテストに基づいて許容しうるものであった。実験的に塗装された無方向性珪素鋼はモータの製造業者へ供給され、孔抜き中に被覆のビルドアップ又は粉末化のような問題もなく磁気コアに加工された。
【００４９】
この試験は１種以上の有機溶剤の本発明の塗膜への添加が溝付きゴム計量ロールによる塗布中に塗膜の条痕の問題を取り除き、塗膜によって鋼の湿り気を改良し、より均一な塗膜となることを示している。有機溶剤の添加により硬化時の塗膜の問題には悪影響を与えない。
【００５０】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく種々の改変が本発明になし得ることが理解されるであろう。従って、本発明の限界は特許請求の範囲の記載から決定されるべきである。

Claims (12)

  1. 層間の電力ロスを最小にするために表面抵抗性の高いレベルを与えるための絶縁性塗膜で両表面が塗装された無方向性珪素鋼板であって、該塗膜が、乾燥重量１００部当たり、２０〜６０部のアルミニウムホスフェート、２０〜７０部のアルミニウムシリケート、アルミニウムカリウムシリケート又はマグネシウムシリケートの少なくとも１種からなる無機粒状シリケートおよび１０〜２５部のアクリル樹脂を含有する無機／有機の硬化された塗膜から本質的になり、該塗膜がモノアルミニウムホスフェート溶液、粒状シリケートおよびアクリルラテックスを含有する酸水性懸濁液から形成され、該懸濁液がアクリル樹脂１部当たり１重量部までの水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする無方向性珪素鋼板。
  2. 絶縁塗装された鋼板が０．２Ａ以下のフランクリン電流を有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  3. 前記塗膜が各表面において、少なくとも０．５μｍの厚さを有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  4. 前記塗膜が３０〜５０部のアルミニウムホスフェートを含有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  5. 前記塗膜が２５〜６５部の粒状シリケートを含有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  6. 前記塗膜が１５〜２０部のアクリル樹脂を含有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  7. 前記シリケートが０．３〜６０μｍの粒度を有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  8. 前記アクリル樹脂が１μｍ以下の粒度を有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  9. 前記アルミニウムホスフェートと前記アクリル樹脂との割合が少なくとも１．５：１である請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  10. 前記懸濁液が１５〜３００ｃＰの粘度、２．０〜２．５のｐＨおよび１．０〜１．３の比重を有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  11. 前記塗膜が２２０〜３５０℃の温度で硬化させて得られる請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
  12. 前記酸水性懸濁液が０．２重量％未満の未反応燐酸を含有する請求項１記載の無方向性珪素鋼板。
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