JP5093411B2 - 樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電気機器の鉄芯の材料等に好適な樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板及びその製造方法に関する。
電磁鋼板を用いてモータやトランスを製造する際には、フープ状の電磁鋼板を所定形状に打抜き加工した後、複数の電磁鋼板を積層して固着して積層鉄芯を作製する。その後、積層鉄芯のティース等に銅線を巻き付ける。次いで、用途によっては、耐久性及び耐候性の向上等を目的として、樹脂モールドを行うことがある。
ここで、モールド樹脂は、積層鉄芯と密着することが重要である。これは、積層鉄芯と密着しなければ、耐久性及び耐候性の向上等の目的が達成されないからである。また、磁石を使用するモータでは、磁石がモールド樹脂を用いてモータに固定されるが、密着性が低い場合には、磁石の固定が不十分となる。
その一方で、モールド樹脂の積層鉄芯との密着性が高すぎる場合には、モータ等の製造過程において種々の問題が生じることが判明した。例えば、自動車に用いられるモータ等において、モールド樹脂から積層鉄芯に圧縮応力が作用し、鉄損が増加することがある。すなわち、積層鉄芯にコイル等の通電部を取り付けた後に樹脂モールドした場合に、モールド樹脂と積層鉄芯の露出部とが接着していると、モールド樹脂からの圧縮応力が積層鉄芯に作用して、鉄損が劣化してモータの性能が低下することがある。また、モールド樹脂を用いて磁石をモータに固定する場合には、モールド樹脂の積層鉄芯との密着性が高すぎると、不必要な箇所に付着したモールド樹脂の除去が困難である。
特公昭５０−１５０１３号公報 特開平０３−３６２８４号公報 特公昭４９−１９０７８号公報 特開平０６−３３０３３８号公報 特開平０９−３２３０６６号公報 特開２００２−３０９３７９号公報 特開２００２−１６４２０７号公報
本発明は、モールド樹脂の剥離性を向上することができる樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本願発明者らは、モールド樹脂の剥離性を低下させる要因について検討を行った結果、電磁鋼板の表面に設けられている絶縁被膜とモールド樹脂との密着性が過度に高くなっていることを見出した。絶縁被膜は、主に、積層された電磁鋼板同士の絶縁性を確保するために設けられている。また、絶縁被膜には、絶縁性の他に、耐蝕性、溶接性、密着性、耐熱性等の種々の特性が要求されることもある。絶縁被膜の形成では、一般的に、クロム酸塩及びリン酸塩等の無機酸塩及び有機樹脂を主成分とする混合物が塗布されている。電磁鋼板の絶縁被膜に関しては種々の技術が知られている。そして、近年では、環境問題に対する意識の高まりから、６価クロムを含有するクロム酸水溶液を用いない絶縁被膜の開発が進められている。
しかしながら、従来の絶縁被膜では、絶縁性等の特性が十分なものであっても、モールド樹脂の剥離性については着目されておらず、上記のように、モールド樹脂の剥離性が低いことに伴う種々の問題点がある。本発明者らは、このような問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果、下記の諸態様に想到した。
（１） 地鉄と、
前記地鉄の表面上に形成された絶縁被膜と、
を有し、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：０．５質量部〜１０質量部と、
を含むことを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
（２） 地鉄と、
前記地鉄の表面上に形成された絶縁被膜と、
を有し、
前記絶縁被膜は、
コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：０．５質量部〜１０質量部と、
を含むことを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
（３） 前記第１の成分及び前記第２の成分は、前記絶縁被膜の９０％以上を占めることを特徴とする（１）又は（２）に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
（４） 地鉄の表面に処理液を塗布する工程と、
前記処理液の焼き付け乾燥を行う工程と、
を有し、
前記処理液として、
リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
を含むものを用いることを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
（５） 地鉄の表面に処理液を塗布する工程と、
前記処理液の焼き付け乾燥を行う工程と、
を有し、
前記処理液として、
コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
を含むものを用いることを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
（６） 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３５０℃とし、時間を５秒間〜６０秒間とすることを特徴とする（４）又は（５）に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
（７） 前記第１の成分及び前記第２の成分は、固形分換算で前記処理液の９０％以上を占めることを特徴とする（４）又は（５）に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
本発明によれば、適切な絶縁被膜が設けられているため、絶縁性等を高く維持しながら、高いモールド樹脂の剥離性を得ることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の製造方法を示すフローチャートである。 図２は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の製造方法を示すフローチャートであり、図２は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。
本実施形態では、先ず、地鉄１を作製する（ステップＳ１）。地鉄１の作製では、例えば、先ず、所定の組成のスラブを１０５０℃〜１２５０℃程度で加熱し、熱間圧延を行って熱延板を作製し、熱延板をコイル状に巻き取る。次いで、熱延板を巻き解きながら冷間圧延して厚さが０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の冷延板を作製し、冷延板をコイル状に巻き取る。その後、７５０℃〜１１００℃で焼鈍（仕上げ焼鈍）する。このようにして地鉄１が得られる。なお、冷間圧延の前に、必要に応じて８００℃〜１０５０℃の範囲内で焼鈍してもよい。
地鉄１の組成は、例えば無方向性電磁鋼板に適した組成である。即ち、地鉄１は、例えば、Ｓｉ：０．１質量％以上、Ａｌ：０．０５質量％以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。なお、Ｓｉ及びＡｌ以外に、Ｍｎ：０．０１質量％以上１．０質量％以下が含有されていてもよい。また、Ｓｎ：０．０１質量％以上１．０質量％以下が含有されていてもよい。また、Ｓ、Ｎ及びＣ等の典型元素の含有量は、１００ｐｐｍ未満であることが好ましく、２０ｐｐｍ未満であることがより好ましい。Ｓｉが多く含有されているほど、電気抵抗が大きくなり磁気特性が向上する。しかし、Ｓｉの含有量が４．０質量％を超えると、脆性が顕著になることがある。従って、Ｓｉ含有量は４．０質量％以下であることが好ましい。また、Ａｌが多く含有されているほど、磁気特性が向上する。しかし、Ａｌの含有量が３．０質量％を超えていると、地鉄１を作製する際の冷間圧延が困難になることがある。従って、Ａｌ含有量は３．０質量％以下であることが好ましい。
なお、地鉄１の組成が方向性電磁鋼板に適した組成であってもよい。
また、地鉄１の表面粗度が低いほど積層鉄芯における電磁鋼板同士の密着性が高くなる。このため、地鉄１の圧延方向及び圧延方向に直交する方向（板幅方向）の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、１．０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。中心線平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍを超えていると、電磁鋼板同士の密着性が低く、積層方向の高い熱伝導性を得にくくなる。なお、中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．１μｍ未満にするためには、冷間圧延の制御を厳密に行う必要があり、コスト高になりやすい。従って、中心線平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ以上であることが好ましい。
次いで、図２に示すように、地鉄１の表面上に絶縁被膜２を形成する（ステップＳ２）。絶縁被膜２の形成では、所定の処理液を地鉄１の表面上に塗布し（ステップＳ２ａ）、その後、加熱により処理液を乾燥させる（ステップＳ２ｂ）。この結果、処理液中の成分が地鉄１の表面上に焼き付けられる。処理液を塗布する方法は特に限定されず、例えば、ロールコーター又はスプレーを用いて処理液を塗布してもよく、処理液中に地鉄１を浸漬してもよい。また、処理液を乾燥させる方法も特に限定されず、例えば、通常の輻射炉又は熱風炉を用いて処理液を乾燥させてもよく、誘導加熱、高周波加熱等の電気エネルギを用いた加熱により処理液を乾燥させてもよい。また、処理液の乾燥及び焼き付け（ステップＳ２ｂ）の条件に関し、この処理の温度（焼き付け温度）は１５０℃〜３５０℃とすることが好ましく、特に、後述のようにリン酸金属塩が処理液に含まれている場合には、焼き付け温度は２３０℃〜３００℃とすることが好ましい。また、この処理の時間は、処理液にリン酸金属塩が含まれている場合は５秒間〜６０秒間とすることが好ましく、コロイダルシリカが含まれている場合は３秒間〜６０秒間とすることが好ましい。
なお、処理液の塗布前に、地鉄１の表面に前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、アルカリ性薬剤等を用いた脱脂処理、及び塩酸、硫酸又はリン酸等を用いた酸洗処理等が挙げられる。
ここで、絶縁被膜２の形成に用いる処理液について説明する。この処理液としては、大別して次の２種類（（ａ）、（ｂ））のものを用いることができる。
（ａ）
リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
を含む処理液。
（ｂ）
コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
を含む処理液。
なお、第１の成分及び第２の成分の総量は、固形分換算で処理液全体の９０％以上であることが好ましい。絶縁被膜の良好な絶縁性、熱伝導性、耐熱性等を確保するためである。
第１の成分に関し、リン酸金属塩は、リン酸及び金属イオンを主成分とする水溶液を乾燥させたときに固形分となるものである。リン酸金属塩を構成するリン酸の種類は特に限定されず、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸等が用いることができる。また、リン酸金属塩を構成する金属イオンの種類も特に限定されないが、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｏ等が好ましく、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｎ及びＮｉが特に好ましい。また、リン酸金属塩溶液は、例えば、オルトリン酸に金属イオンの酸化物、炭酸塩、及び／又は水酸化物を混合することにより調製することが好ましい。
リン酸金属塩としては、１種類のみを用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。第１の成分がリン酸金属塩のみから構成されていてもよく、第１の成分中に、ホスホン酸及び／又はホウ酸等の添加剤が含まれていてもよい。
同じく、第１の成分に関し、コロイダルシリカとしては、例えば、平均粒径が５ｎｍ〜４０ｎｍであり、かつ、Ｎａ含有量が０．５質量％以下のものを用いることが好ましい。また、コロイダルシリカのＮａ含有量は０．０１質量％〜０．３質量％であることがより好ましい。
本実施形態では、第１の成分に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及び／又はポリエステル樹脂のエマルションが含まれている。アクリル樹脂、エポキシ樹脂及び／又はポリエステル樹脂のエマルションとしては、市販されている樹脂エマルションを用いてもよい。アクリル樹脂、エポキシ樹脂及び／又はポリエステル樹脂の融点は特に限定されないが、５０℃以下であることが好ましい。これらの融点が５０℃を超えていると、発粉しやすくなるからである。また、コストを考慮すると、これらの融点は０℃以上であることが好ましい。
アクリル樹脂としては、通常のモノマーである、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｉ−オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ノニルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、及びｎ−ドデシルアクリレート等が好ましい。また、アクリル樹脂として、官能基を持つモノマーである、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、及びイタコン酸、並びに、水酸基を持つモノマーである、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒロドキシルブチル（メタ）アクリレート、及び２−ヒドロキシルエチル（メタ）アリルエーテル等を共重合させたものも好ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、アミン変性エポキシ樹脂に無水カルボン酸を反応させたものが挙げられる。具体的には、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルのカプロラクトン開環付加物、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳ−ジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、ダイマー酸グリシジルエーテル等が挙げられる。変性するアミンとしては、イソプロパノールアミン、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエチレントリアミン、エチレンジアミン、ブタルアミン、プロピルアミン、イソホロンジアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、キシレンジアミン、ヘキシルアミン、ノニルアミン、トリエチレンテトラミン、テトラメチレンペンタミン、ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。無水カルボン酸としては、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸等を反応させたものが好ましい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸とグリコールとを反応させて得られるものが好ましい。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、及びシトラコン酸等が挙げられる。グリコールとしては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルジオール、１，６−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、及びポリエチレングリコール等が挙げられる。また、これらのポリエステル樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、又はメタクリル酸無水物等をグラフト重合させて得られるものを用いてもよい。
また、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂として、１種類のみを用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。なお、これら有機樹脂としては、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのものを用いる。平均粒径が０．０５μｍ未満であると、処理液中で凝集しやすく、絶縁被膜２の均一性が低下する可能性がある。一方、平均粒径が０．５０μｍを超えていると、処理液の安定性が低下する可能性がある。処理液の安定性が低下すると、処理液中に凝集物が発生して、配管及び／又はポンプが詰まったり、凝集物が絶縁被膜２中に入り込んで絶縁被膜２に欠陥が発生したりする可能性がある。また、これら有機樹脂の平均粒径は、０．１μｍ以上であることが好ましく、０．３μｍ以下であることが好ましい。なお、平均粒径としては、例えば粒径が１μｍ以下の粒子についての個数平均粒径を用いることができる。
リン酸金属塩と、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂との混合比率に関し、リン酸金属塩１００質量部に対するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量は１質量部〜５０質量部である。アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量が１質量部未満であると、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の凝集が発生しやすく、絶縁被膜２の均一性が低下しやすい。一方、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量が５０質量部を超えていると、耐熱性が低下する。
また、コロイダルシリカと、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂との混合比率に関し、コロイダルシリカ１００質量部に対するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量は４０質量部〜４００質量部である。アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量が４０質量部未満であると、絶縁被膜２を適切に形成することが困難となり、絶縁被膜２が発粉する可能性がある。一方、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂の総量が４００質量部を超えていると、耐熱性が低下する。
第２の成分に関し、フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレンエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレンエチレン共重合体、及びポリビニルフルオライド等を用いることができる。
なお、水酸基の付与又はエポキシ変性等をしたフッ素樹脂を用いると、モールド樹脂の剥離性が低下する傾向がある。このため、水酸基の付与又はエポキシ変性等をしたフッ素樹脂以外のフッ素樹脂を用いることが好ましい。
フッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーとしては、平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのものを使用する。フッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーの平均粒径が０．０５μｍ未満であると、十分な分散性が得られず、処理液中で凝集しやすく、絶縁被膜２の均一性が低下しやすい。この結果、十分な絶縁性等の特性が得られないことがある。また、平均粒径が０．３５μｍを超えていると、処理液の安定性が低下する可能性がある。また、フッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーの平均粒径は、０．１５μｍ以上であることが好ましく、０．２５μｍ以下であることが好ましい。
なお、フッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーは、単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。例えば、平均粒径が異なる複数種のディスパージョン又はパウダーを混合して用いてもよく、分子量が異なる複数種のディスパージョン又はパウダーを混合して用いてもよい。また、フッ素樹脂のディスパージョンとフッ素樹脂のパウダーとを混合して用いてもよい。
第１の成分の主成分がリン酸金属塩、コロイダルシリカのいずれであっても、第１の成分及び第２の成分の配合比率に関し、第１の成分の固形分１００質量部に対する第２の成分の量は０．５質量部〜１０質量部とする。第２の成分の量が０．５質量部未満であると、モールド樹脂の剥離性を向上する効果が十分とならない可能性がある。一方、第２の成分の量が１０質量部を超えていると、処理液の安定性が低下する可能性がある。上記のように、処理液の安定性が低下すると、処理液中に凝集物が発生して、配管及び／又はポンプが詰まったり、凝集物が絶縁被膜２中に入り込んで絶縁被膜２に欠陥が発生したりする可能性がある。また、フッ素樹脂は他の有機樹脂とは異なり、特に界面に凝集する傾向を有するため、第２の成分の量が１０質量部を超えていると、地鉄１との密着性が不十分となる可能性がある。
なお、上述の処理液に、界面活性剤等の添加剤を加えてもよい。界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤が好ましく、その他に、光沢剤、防腐剤、酸化防止剤等を添加してもよい。
また、上述の処理液に、他の成分を添加してもよい。例えば、炭酸塩、水酸化物、酸化物、チタン酸塩及びタングステン酸塩等の無機化合物を添加してもよく、ポリオール、セロソルブ、カルボン酸類、エーテル類及びエステル類等の有機低分子化合物を添加してもよい。更に、無機化合物及び有機低分子化合物の双方を添加してもよい。
このような方法により製造された電磁鋼板１０では、処理液（ａ）が用いられた場合、絶縁被膜２は、
リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：１００質量部と、
平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：０．５質量部〜１０質量部と、
を含むこととなる。
また、処理液（ｂ）が用いられた場合、絶縁被膜２は、
コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
平均粒径が２．０μｍ〜１５．０μｍであり、融点が６０℃〜１４０℃であり、ポリオレフィンワックス、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群から選択された１種以上の粒子からなる第２の成分：５質量部〜４０質量部と、
を含むこととなる。
また、絶縁被膜２としては、内部にフッ素樹脂が分散したものが得られる。フッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーの平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍである場合に、これらの処理液中での分散性が極めて良好であるため、絶縁被膜２におけるフッ素樹脂の分散性も極めて良好なものとなり、絶縁被膜２の全体にわたって実質的な表面張力が適度に低下する。この結果、モールド樹脂の剥離性が向上する。つまり、このような絶縁被膜２を備えた電磁鋼板１０では、絶縁被膜２の地鉄１に対する密着性を高く維持しながら、モールド樹脂との密着性を適切なものとすることができる。例えば磁石の固定に必要とされる密着性等を確保しながら、圧縮応力の緩和及び余分なモールド樹脂を剥離する際の作業性の向上等を実現することができる。なお、フッ素樹脂の平均粒径が適正でない場合には、絶縁被膜２中にフッ素樹脂が不均一に分散して絶縁被膜２の特性にばらつきが生じる可能性がある。
なお、処理液に界面活性剤、無機化合物、有機低分子化合物等が添加されている場合には、これらはそのまま絶縁被膜２に含有される。
また、絶縁被膜２の厚さは、０．３μｍ〜３．０μｍ程度とすることが好ましく、０．５μｍ以上とすること、１．５μｍ以下とすることがより好ましい。
なお、上記のコロイダルシリカの平均粒径、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂の平均粒径、並びに、フッ素樹脂の平均粒径は個数平均粒径である。コロイダルシリカの個数平均粒径としては、例えば、窒素吸着法（ＪＩＳ Ｚ８８３０）により測定したものを用いる。また、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂の個数平均粒径、並びに、フッ素樹脂の個数平均粒径としては、例えば、レーザー回折法により測定したものを用いる。
また、処理液としては、環境への配慮からＣｒを含有しないものを用いることが好ましい。
また、第１の成分及び第２の成分は、絶縁被膜２の９０％以上を占めることが好ましい。良好な絶縁性、熱伝導性、耐熱性等を確保するためである。
次に、本発明者らが行った実験について説明する。これらの実験における条件等は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した例であり、本発明は、これらの例に限定されるものではない。
質量％で、Ｓｉ：２．５％、Ａｌ：０．５％、Ｍｎ：０．０５％を含有する無方向性電磁鋼板用の組成を有する地鉄を作製した。地鉄の厚さは０．３５ｍｍとし、その中心線平均粗さ（Ｒａ）は０．４６μｍとした。
また、種々の第１の成分用の液を作製した。この液の成分を表１に示す。
Figure 0005093411
リン酸金属塩を含む液の作製では、オルトリン酸とＭｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３等の各金属水酸化物、酸化物、炭酸塩とを混合撹拌して、４０質量％の水溶液を調製した。
コロイダルシリカを含む液の作製では、市販されている平均粒径が１５ｎｍで表面をアルミニウムで改質したコロイダルシリカを３０質量％含むものを作製した。
表１中の６種類の有機樹脂の詳細は下記のとおりである。
「アクリル樹脂１」
メチルメタクリレート：４０質量％、２−ヒドロキシエチルメタクリレート：１０質量％、ｎ−ブチルアクリレート：３０質量％、及びスチレンモノマー：２０質量％を共重合させて得たアクリル樹脂である。
「アクリル樹脂２」
メチルアクリレート：４０質量％、スチレンモノマー：３０質量％、イソブチルアクリレート：２０質量％、及びフマル酸：１０質量％を共重合させて得たアクリル樹脂である。
「エポキシ樹脂１」
ビスフェノールＡをトリエタノールアミンで変性した後、無水コハク酸を反応させて得たカルボキシル基変性エポキシ樹脂である。
「エポキシ樹脂２」
フェノールノボラック型エポキシ樹脂にエチレンプロピレンブロックポリマーを配合してノニルフェニルエーテルエチレンオキサイドを付加し、自己乳化型としたエポキシ樹脂である。
「ポリエステル樹脂」
ジメチルテレフタレート：３５質量％及びネオペンチルグリコール：３５質量％を共重合させた後、フマル酸：１５質量％及び無水トリメリット酸：１５質量％をグラフト重合させて得たカルボキシル基含有ポリエステル樹脂である。
「水性ポリウレタン」
既知の方法でヘキサメチレンジイソシアネート及びポリエチレングリコールから合成された水性ポリウレタンである。
これらの有機樹脂をそれぞれ３０％エマルション溶液とし、これらをリン酸金属塩又はコロイダルシリカを含有する液に混合した。更に、必要に応じて粘度調整剤、界面活性剤を適量加えて表１に示す液を調製した。
なお、アクリル樹脂１、２の平均粒径は、それぞれ０．２５μｍ、０．６４μｍ、０．６μｍであった。また、エポキシ樹脂１、２の平均粒径は、それぞれ０．３３μｍ、０．７６μｍであった。また、ポリエステル樹脂の平均粒径は０．３５μｍであり、水性ポリウレタンの平均粒径は０．１２μｍであった。これらの平均粒径の測定では、樹脂エマルションを蒸留水で希釈した後、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｚ８８２６）に準じた市販のレーザー回折法による粒径測定装置にて個数平均粒径を測定した。なお、表１中の樹脂質量部は、固形分に換算した値である。
次いで、表１に示す液に、表２に示すフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーを、所定量添加して２７種の処理液を作製した。
Figure 0005093411
表２中の６種類のフッ素樹脂の詳細は下記のとおりである。
「フッ素樹脂１」
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）タイプで、平均粒径が０．２５μｍ、濃度が４８質量％のフッ素樹脂のディスパージョンである。
「フッ素樹脂２」
フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）タイプで、平均粒径が０．３４μｍ、濃度が５０質量％のフッ素樹脂のディスパージョンである。
「フッ素樹脂３」
強制乳化により水分散タイプとした、平均粒径が０．１２μｍ、濃度が６０質量％のフッ素樹脂のディスパージョンである。
「フッ素樹脂４」
フッ素ゴムタイプで、平均粒径が２．５μｍのフッ素樹脂のパウダーである。
「フッ素樹脂５」
水酸基付与タイプで、平均粒径が０．０６μｍ、濃度が４８質量％のフッ素樹脂のディスパージョン５である。
「フッ素樹脂６」
平均粒径が０．３３μｍのＰＴＦＥ及び平均粒径が０．２５μｍのフッ化ビニリデンを複合したフッ素樹脂のパウダーである。
なお、有機樹脂のエマルションの平均粒径の測定では、蒸留水で希釈した後、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｚ８８２６）に準じた市販のレーザー回折法による粒径測定装置にて個数平均粒径を測定した。また、フッ素樹脂のパウダーの平均粒径の測定では、蒸留水中に約１分間超音波洗浄機で分散させた後、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｚ８８２６）に準じた市販のレーザー回折法による粒径測定装置にて個数平均粒径を測定した。また、表面粗さについては、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｂ０６０１）に準じた市販の表面粗度測定装置を用いて中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定した。
そして、処理液を地鉄に塗布し、表２に示す条件で焼き付けた。処理液はロールコーターを用いて塗布した。この際に、絶縁被膜の厚さが約０．８μｍになるようロール圧下量等を調整した。焼き付け（乾燥）は、輻射炉を用いて行い、表２中に記した所定の加熱条件が得られるように炉温の設定を調整した。到達板温が１６０℃〜４００℃、焼き付け時間が５秒間〜５５秒間になるよう調整した。
そして、焼き付け終了後に得られた電磁鋼板について種々の特性を評価した。即ち、モールド樹脂の剥離性、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観、及び耐熱性の評価を行った。
モールド樹脂の剥離性の評価では、０．０５ｇのモールド樹脂の粉末を挟み込んだ２枚の電磁鋼板のサンプルを１５０℃に加熱し、１０ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力で１分間保持し、空冷し、剪断引張り強度を測定した。剪断引張り強度の測定はＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｋ６８５０）に準拠して行い、剪断引張り強度をモールド樹脂接着力とした。なお、１ｋｇｆ／ｃｍ２は、約９．８Ｎ／ｃｍ２である。剪断引張り強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であれば、モールド樹脂の剥離性が良好であるといえる。一方、剪断引張り強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ２超の場合、モールド樹脂により磁性が劣化する可能性があり、また、磁石の固定に用いると、付着物の除去の際等の作業性が劣る可能性がある。
絶縁性の評価では、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｃ２５５０）に準じて層間抵抗を測定した。そして、層間抵抗が５Ω・ｃｍ２／枚未満のものを×、５Ω・ｃｍ２／枚〜１０Ω・ｃｍ２／枚のものを△、１０Ω・ｃｍ２／枚〜５０Ω・ｃｍ２／枚のものを○、５０Ω・ｃｍ２／枚以上のものを◎とした。
密着性の評価では、電磁鋼板のサンプルに粘着テープを貼り付けた後、これを１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの直径の金属棒に巻き付けた。次いで、粘着テープを引き剥がし、剥れた痕跡から密着性を評価した。直径が１０ｍｍの金属棒に巻き付けても剥れなかったものを１０ｍｍφＯＫとし、直径が２０ｍｍの金属棒に巻き付けても剥れなかったものを２０ｍｍφＯＫとした。また、直径が３０ｍｍの金属棒に巻き付けても剥れなかったものを３０ｍｍφＯＫとし、直径が３０ｍｍの金属棒に巻き付けたときに剥がれたものを３０ｍｍφＯＵＴとした。
耐蝕性は、ＪＩＳ法の塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）に準じて行い、７時間経時後のサンプルを用いて１０点評価で行った。評価基準は、以下の通りである。
１０：錆発生が無かった
９：錆発生が極少量（面積率０．１％以下）
８：錆の発生した面積率＝０．１％超過０．２５％以下
７：錆の発生した面積率＝０．２５％超過０．５０％以下
６：錆の発生した面積率＝０．５０％超過１％以下
５：錆の発生した面積率＝１％超過２．５％以下
４：錆の発生した面積率＝２．５％超過５％以下
３：錆の発生した面積率＝５％超過１０％以下
２：錆の発生した面積率＝１０％超過２５％以下
１：錆の発生した面積率＝２５％超過５０％以下
外観の評価では、光沢があり、平滑で均一であるものを５とし、以下、光沢はあるが均一性に若干劣るものを４、やや光沢があり平滑ではあるが均一性に劣るものを３、光沢が少なく、平滑性にやや劣り均一性に劣るものを２、光沢、均一性、平滑性の劣るものを１とした。
耐熱性は、電磁鋼板の表面に１００ｇｆ（約０．９８Ｎ）の荷重で２ｍｍ×３０ｍｍのガーゼを擦り付けて、絶縁被膜の剥離状況に基づいて評価した。剥離しなかったものを５、少し剥離したものを４、はっきり剥離したものを３、剥離状況が酷いものを２、ガーゼで擦らなくても剥離したものを１とした。
これらの評価結果を表３に示す。
Figure 0005093411
表３に示すように、この実験により本発明の効果が明らかとなった。即ち、表３に示すように、本発明の実施例に該当するサンプルではモールド樹脂の接着力が１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下となっており、優れたモールド樹脂の剥離性を有しているといえる。また、本発明の実施例に該当するサンプルは、モールド樹脂の剥離性に加えて、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観及び耐熱性に優れることも明らかになった。また、比較例に該当するサンプルでは、モールド樹脂の接着力が１０ｋｇｆ／ｃｍ２超の大きな値となっているものが多く、また、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観及び耐熱性の全てに優れたものは存在しなかった。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る電磁鋼板では、例えば積層鉄芯もモールド等において、モールド樹脂の剥離性が良好で積層鉄芯の鉄損特性が向上し、かつ電磁鋼板の絶縁被膜特性が良好である。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、例えば、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板利用産業において利用することができる。

Claims (10)

  1. 地鉄と、
    前記地鉄の表面上に形成された絶縁被膜と、
    を有し、
    前記絶縁被膜は、
    リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：１００質量部と、
    平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：０．５質量部〜１０質量部と、
    を含むことを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
  2. 地鉄と、
    前記地鉄の表面上に形成された絶縁被膜と、
    を有し、
    前記絶縁被膜は、
    コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物：４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：１００質量部と、
    平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：０．５質量部〜１０質量部と、
    を含むことを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
  3. 前記第１の成分及び前記第２の成分は、前記絶縁被膜の９０％以上を占めることを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
  4. 前記第１の成分及び前記第２の成分は、前記絶縁被膜の９０％以上を占めることを特徴とする請求項２に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板。
  5. 地鉄の表面に処理液を塗布する工程と、
    前記処理液の焼き付け乾燥を行う工程と、
    を有し、
    前記処理液として、
    リン酸金属塩：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で１質量部〜５０質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
    平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
    を含むものを用いることを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
  6. 地鉄の表面に処理液を塗布する工程と、
    前記処理液の焼き付け乾燥を行う工程と、
    を有し、
    前記処理液として、
    コロイダルシリカ：１００質量部と、平均粒径が０．０５μｍ〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択された１種、又は２種以上の混合物若しくは共重合物のエマルション：樹脂固形分で４０質量部〜４００質量部と、を含む第１の成分：固形分で１００質量部と、
    平均粒径が０．０５μｍ〜０．３５μｍのフッ素樹脂のディスパージョン又はパウダーからなる第２の成分：樹脂固形分で０．５質量部〜１０質量部と、
    を含むものを用いることを特徴とする樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
  7. 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３５０℃とし、時間を５秒間〜６０秒間とすることを特徴とする請求項５に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
  8. 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３５０℃とし、時間を３秒間〜６０秒間とすることを特徴とする請求項６に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
  9. 前記第１の成分及び前記第２の成分は、固形分換算で前記処理液の９０％以上を占めることを特徴とする請求項５に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
  10. 前記第１の成分及び前記第２の成分は、固形分換算で前記処理液の９０％以上を占めることを特徴とする請求項６に記載の樹脂モールドされる積層鉄芯に使用される電磁鋼板の製造方法。
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