JP4700286B2 - 絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板 - Google Patents
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Description
このような市場の要求に応えるために、電磁鋼板の絶縁被膜の開発が続けられており、例えば特許文献1には、少なくとも1種の2価金属を含む重クロム酸塩系水溶液に、該水溶液中のクロム酸100重量部に対し有機樹脂エマルジョンを樹脂固形分で5〜120重量部及び有機還元剤を10〜60重量部含む処理液を鋼板の表面に塗布し、焼付ける絶縁被膜処理方法が記載されている。
この技術は、非常に優れた絶縁被膜を形成できることから、市場に広く受け入れられ、現在でも無方向性電磁鋼板の最も一般的な絶縁被膜となっている。
しかしながら、近年の環境問題の進展により、クロム酸の取扱いについては慎重な対応が求められており、その廃液処理にかかる費用も無視できない問題となっている。
上記特許文献3に記載されるシリカヒドロゾルとは、別名コロイダルシリカとも呼ばれ、絶縁被膜に優れた耐熱性を付与すると共に、同時に処理液に添加する有機物、特にアクリル系樹脂を用いることで、クロム酸を含有する絶縁被膜と比較すると若干ながら耐蝕性が劣るものの、低温加熱でも優れた密着性、打抜き性、層間抵抗が得られるものである。
特に現在では日系企業の東南アジア進出が著しく進展しており、必要とされる耐蝕性のレベルは格段に高いものが要求されている。
しかるに、現行のクロム酸含有被膜と比較して耐蝕性の点では、未だ決定的な技術とはなっておらず、しかも環境問題に対する社会的感心の高まりから、クロム酸化合物に対する具体的規制の動きも活発化し、耐蝕性問題の早急な解決が望まれていた。
しかしながら上記特許文献13で使用される有機チタネート化合物とは、明細書を確認するとチタンキレート化合物のことであり、本発明で使用するチタネートカップリング剤とは異なるものである。さらにこの技術の本意はチオカルボニル化合物による防錆効果の向上であり、本発明とは全く異なるメカニズムによるものである。
(1) 電磁鋼板の表面に、粒径が30nm以下のコロイダルシリカを100重量部と、粒径が60nm以上400nm以下の水性樹脂を10〜100重量部、チタネートカップリング剤を0.01〜10重量部含有する水溶液の乾燥被膜を下地処理無に0.5〜2.0g/m2 形成したことを特徴とする、絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
(2) チタネートカップリング剤を2種以上混合して用いることを特徴とする、前記(1)記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
(3) 水性コロイダルシリカが、アンモニウムイオンによる分散安定化作用を受けたものであることを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の絶縁被膜特性の良好な電磁鋼板。
(4) 水性樹脂が、シラノール基、水酸基、グリシジル基、リン酸基の1種または2種以上を含むアクリル樹脂を必須成分とすることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
(5) チタネートカップリング剤が、疎水基として長鎖アルキル脂肪酸、ピロリン酸を含むことを特徴とする、前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
また、有機樹脂エマルジョンの場合、その粒径は400nm以下である必要がある。これは粒径が400nm超の場合、粒子と粒子の隙間が大き過ぎて絶縁被膜が不均一になり易く、耐蝕性が劣化するためである。
チタネートカップリングは、一般的にテトラアルコキシチタネートと長鎖アルキル脂肪酸、リン酸、ピロリン酸、亜リン酸、スルホン酸、アルコール酸、アミン誘導体等から合成されるものであり、一般式Xm−Ti−Yn(Xm:親水基,Yn:疎水基)で表されるものである。本発明では特に使用を制限するものではないが、チタネートカップリング剤の中でも、長鎖アルキル脂肪酸、ピロリン酸、亜りん酸から合成されるものが特に好適である。
特に好適にはイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、およびイソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネートである。
チタネートカップリング剤の添加方法としては、有機樹脂とコロイダルシリカを混合したものに添加しても良いが、コロイダルシリカ溶液とあらかじめ混合し、その後有機樹脂を含む水溶液と混合した方が効率的である。
本発明では、添加したチタネートカップリング剤の働きにより、コロイダルシリカの疎水性が高まることにより有機樹脂との相溶性が向上することで、マイクロピンホールが消滅したものと考えられる。
[試料調整]
母材として無方向性電磁鋼板(板厚0.5mm、0.1%Si含有)を用い、アルカリスプレー脱脂の後、各種処理液をロールコーターにて塗布し、直後に熱風乾燥炉で板温150℃となるように数秒間加熱し、放冷した。なお、従来例では無方向性電磁鋼板(板厚0.5mm、0.1%Si含有)を用いて同様に処理し、300℃で焼付けた。処理液は、各種のシリカを固形分で100重量部に対して、水性樹脂およびチタネートカップリング剤を各種重量部で混合したものを用いた。
[評価方法]
「層間抵抗」:JIS−C−2550に準拠して測定した。(×;2Ωcm2 /枚未満、△;2〜5Ωcm2 /枚、○;5Ωcm2 /枚以上)
「耐蝕性」:JIS−Z−2371の塩水噴霧試験により、10時間後の発錆面積率を測定した。(××;100%、×;80〜99%、△;50〜79%、○;20〜49%、◎;1〜20%、◎◎;0%)
「密着性」:歪み取焼鈍前後のサンプルを用い、10mmφ、20mmφ、30mmφの各直径で曲げ密着性を評価した。(××;全面剥離、×;30mmφで全面剥離、△;30mmφで一部剥離、○;20mmφで全面剥離、◎;20mmφで一部剥離、◎◎;20mmφで剥離無)
「耐溶剤性」:歪み取焼鈍前後のサンプルを用い、ヘキサンまたはアセトンをしみ込ませたガーゼを鋼板上に100gの荷重を欠けた状態で擦り付け、外観変化を観察した。
(××;剥離、×;ガーゼにはっきりとした痕跡が見られる、△;ガーゼには変化無いが鋼板にはっきり痕跡が見られる、○;痕跡が鋼板に見られる、◎;ほとんど変化無し、◎◎;変化無し)
Claims (5)
- 電磁鋼板の表面に、粒径が30nm以下のコロイダルシリカを100重量部と、粒径が60nm以上400nm以下の水性樹脂を10〜100重量部、チタネートカップリング剤を0.01〜10重量部含有する水溶液の乾燥被膜を下地処理無に0.5〜2.0g/m2形成したことを特徴とする、絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
- チタネートカップリング剤を2種以上混合して用いることを特徴とする、請求項1記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
- 水性コロイダルシリカが、アンモニウムイオンによる分散安定化作用を受けたものであることを特徴とする、請求項1または2に記載の絶縁被膜特性の良好な電磁鋼板。
- 水性樹脂が、シラノール基、水酸基、グリシジル基、リン酸基の1種または2種以上を含むアクリル樹脂を必須成分とすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
- チタネートカップリング剤が、疎水基として長鎖アルキル脂肪酸、ピロリン酸を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁被膜特性の良好な無方向性電磁鋼板。
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