JPWO2011033943A1 - 電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

電磁鋼板（１０）には、地鉄（１）と、地鉄（１）の表面上に形成された絶縁被膜（２）と、が設けられている。絶縁皮膜（２）は、リン酸金属塩を含む第１の成分：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〜４５質量部と、を含む。

Description

本発明は、電気機器の鉄芯の材料等に好適な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、銅線接続用のターミナル、フランジ及び軸受け等を取り付け、これらをケースに固定する。また、銅線の巻き付けの後には、ワニスへの含浸や塗料の吹き付けが行われ、更に、焼き付け及び乾燥のための加熱が行われる。

このようなモータの内部には、熱に弱い部品が含まれている。例えば、銅線の絶縁被膜及び銅線の取り出し部等の端子ターミナル等が熱に弱い。このため、モータから生じた熱が内部に滞ると、モータの性能が低下したり、故障が生じたりする。

このため、積層鉄芯にも良好な放熱性が要求される。積層鉄芯の放熱に関し、従来は、主に電磁鋼板の積層方向に垂直な方向への熱の拡散を可能にする構造等が採用されている。即ち、積層鉄芯の径方向（電磁鋼板の表面に平行な方向）の端部からケースを介して放熱するか、端部に放熱板を設けておいて放熱板を介して放熱するように、モータが構成されている。

ところが、モータの構造又は積層鉄芯の形状によっては、積層鉄芯の径方向への放熱が困難な場合がある。また、積層鉄芯の径方向への放熱が可能であっても、十分に放熱することが困難な場合もある。このような場合、積層鉄芯の積層方向（電磁鋼板の表面に垂直な方向）への放熱が重要となる。

しかしながら、従来の技術では、積層鉄芯の積層方向における高い放熱性を得ることは極めて困難である。これは、積層鉄芯がトランス等に用いられる場合でも同様である。

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２００３−１６６０７１号公報 特開２００７−１０４８７８号公報 特開平０７−４１９１３号公報 特開平０３−２４０９７０号公報

本発明は、積層鉄芯に用いた場合に積層方向の放熱性を向上することができ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。

電磁鋼板の表面には絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜には、絶縁性、耐蝕性、溶接性、密着性、耐熱性等の特性が要求されている。そして、絶縁被膜には、一般的に、クロム酸塩又はリン酸塩等の化合物が主成分として含まれている。これらの化合物の熱伝導率は、金属のそれよりも著しく低い。このことが、積層方向における高い熱伝導性を得ることを困難にする要因の一つとなっている。

また、従来の電磁鋼板を用いて製造された積層鉄芯では、電磁鋼板間に隙間が存在し、この隙間の存在も積層方向における高い熱伝導性を得ることを困難にする要因の一つとなっている。これは、隙間の熱伝導率は、絶縁被膜と比べても著しく低いためである。

本発明者らは、これらの従来の電磁鋼板の性質を考慮しつつ、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下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、
前記絶縁皮膜は、
リン酸金属塩を含む第１の成分：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〜４５質量部と、
を含むことを特徴とする電磁鋼板。

（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、
前記絶縁皮膜は、
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、
を含むことを特徴とする電磁鋼板。

（３） 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、
前記絶縁皮膜は、
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、
を含むことを特徴とする電磁鋼板。

（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（１）〜（３）のいずれか１つに記載の電磁鋼板。

（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、
リン酸金属塩を含む第１の成分：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：樹脂固形分で５質量部〜４５質量部と、
を含むものを用いることを特徴とす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、
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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
を含むものを用いることを特徴とする電磁鋼板の製造方法。

（７） 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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
を含むものを用いることを特徴とす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℃〜３００℃とし、時間を３秒間〜１５秒間とすることを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１つに記載の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（５）〜（８）のいずれか１つに記載の電磁鋼板の製造方法。

本発明によれば、絶縁被膜に所定の第２の成分が含まれており、これが、積層鉄芯の作製時に溶融及び凝固して積層鉄芯中の隙間を低減することができる。このため、積層鉄芯における積層方向の放熱性を向上することができる。

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。 図３は、絶縁被膜を示す模式図である。

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１１５０℃〜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、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無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℃〜３００℃とすることが好ましく、この処理の時間は３秒間〜１５秒間とすることが好ましい。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。

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３種類（（ａ）〜（ｃ））のものを用いることができる。
（ａ）
リン酸金属塩を含む第１の成分：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：樹脂固形分で５質量部〜４５質量部と、
を含む処理液。
（ｂ）
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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
を含む処理液。
（ｃ）
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：樹脂固形分で５質量部〜４０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、及びＴｉ等の軽金属が好ましく、Ａｌ及びＣａ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ことが好ましい。特に、第１の成分にリン酸金属塩が含まれておらずコロイダルシリカが含まれている場合には、アクリル樹脂及び／又はエポキシ樹脂が含まれていると、均質な絶縁被膜２を形成しやすくなる。

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の均一性が低下しやすい。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しやすい。また、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、ポリオレフィンワックス、エポキシ樹脂、及び／又はアクリル樹脂の粒子としては、平均粒径が２．０μｍ〜１５．０μｍであり、かつ融点が６０℃〜１４０℃のものを使用する。エポキシ樹脂には、融点が明瞭に判別できないものがあり、このようなエポキシ樹脂については、融点の代わりに軟化点を用いることとする。ポリオレフィンワックスの粒子を用いる場合には、低分子量タイプのポリエチレンの粒子を予め少量の界面活性剤で水溶液中に分散させたものを用いることが特に好ましい。エポキシ樹脂の粒子としては、強制分散させたもの、及び自己乳化型にしたもののどちらも使用可能である。自己乳化型のものは処理液中の安定性に特に優れている。例えば、ポリビニルアルコールを通常のエポキシ樹脂にグラフト重合させたもの等が好ましい。アクリル樹脂の粒子としては、ディスパージョン液としたものが非常に多く市販されており、それらを使用することが好ましい。

なお、これらの粒子は、単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。また、これらの粒子を粉末状態で用いてもよい。

ポリオレフィンワックス、エポキシ樹脂、及び／又はアクリル樹脂の粒子の平均粒径は、上記のように、２．０μｍ〜１５．０μｍである。平均粒径が２．０μｍ未満であると、詳細は後述するが、積層鉄芯での電磁鋼板間の熱伝導性を十分に向上させることが困難となる。一方、平均粒径が１５．０μｍを超えていると、積層鉄芯での占積率が低下する可能性がある。なお、平均粒径は４．０μｍ以上であることが好ましく、１０．０μｍ以下であることが好ましい。また、平均粒径としては、例えば粒径が２μｍ以上の粒子についての数平均粒径を用いることができる。

また、ポリオレフィンワックス、エポキシ樹脂、及び／又はアクリル樹脂の粒子の融点は、上記のように、６０℃〜１４０℃である。融点が６０℃未満であると、処理液の焼き付け乾燥時（ステップＳ２ｂ）に粒子が溶融して蒸発する可能性がある。一方、融点が１４０℃を超えていると、詳細は後述するが、電磁鋼板から積層鉄芯を作製する際の加熱で粒子が溶融せずに熱伝導性を向上させることが困難となる。なお、ポリオレフィンワックスの分子量は８００〜４００００であることが好ましく、ポリオレフィンワックスの融点は１００℃以上であることが好ましく、１３０℃以下であることが好ましい。また、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂の分子量は１０００〜５００００であることが好ましく、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂の融点は８０℃以上であることが好ましく、１１０℃以下であることが好ましい。

第１の成分及び第２の成分の配合比率に関し、処理液（ａ）を用いる場合、即ち、第１の成分中にアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂が含まれていない場合、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５質量部〜４５質量部とする。第２の成分の量が５質量部未満であると、詳細は後述するが、熱伝導性を十分に向上させることが困難となる。一方、第２の成分の量が４５質量部を超えていると、絶縁被膜２を適切に形成することが困難となり、電磁鋼板のスリット加工時等に、絶縁被膜２が発粉する可能性がある。

また、処理液（ｂ）又は（ｃ）を用いる場合、即ち、第１の成分中にアクリル樹脂、エポキシ樹脂及び／又はポリエステル樹脂が含まれている場合、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５質量部〜４０質量部とする。第２の成分の量が５質量部未満であると、詳細は後述するが、熱伝導性を十分に向上させることが困難となる。一方、第２の成分の量が４０質量部を超えていると、絶縁被膜２の耐熱性が低下したり、絶縁被膜２に疵が生じやすくなったりする。

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。

このような方法により製造された電磁鋼板１０の絶縁被膜２は、図３に示すように、第１の成分が固形化して形成された基部２ａ（バインディング部）に、第２の成分から形成された粒子２ｂが分散して固定された構造を備える。なお、基部２ａ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。

そして、積層鉄芯の製造に際しては、上述のように、電磁鋼板が積層された上で、ワニスへの含浸や塗料の吹き付けが行われ、更に、焼き付け及び乾燥のための加熱が行われる。本実施形態の電磁鋼板では、この加熱の際に、粒子２ｂが溶融する。従って、電磁鋼板間の隙間内を塗れ広がり、その後に凝固する。この結果、積層鉄芯内の空隙が減少し、積層鉄芯の積層方向（電磁鋼板の表面に垂直な方向）の熱伝導性が著しく向上する。

なお、上記のコロイダルシリカ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂、並びに、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の平均粒径は数平均粒径である。コロイダルシリカの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、並びに、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の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。

なお、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、絶縁被膜２の構造に関し、基部２ａの表面を基準とした、粒子２ｂの頭頂部の高さの平均は、２μｍ〜３μｍ程度とすることが好ましい。粒子２ｂの溶融に伴って隙間を効果的に埋めるためである。

また、処理液（ａ）が用いられた場合、絶縁被膜２は、
リン酸金属塩を含む第１の成分：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〜４５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、
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：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、処理液（ｃ）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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
を含むこととなる。

なお、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。

Ｓｉ：２．５質量％、Ａｌ：０．５質量％、及びＭｎ：０．０５質量％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０．４２μｍ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。

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、及び平均粒径が２５ｎｍのコロイダルシリカを４０質量％含むものを作製し、前者をコロイダルシリカ１とし、後者をコロイダルシリカ２とした。

表１中の８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：６０質量％、２−ヒドロキシエチルメタクリレート：１５質量％、及びラウリルメタクリレート：２５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」
フマル酸：２０質量％、メチルアクリレート：３０質量％、ブチルアクリレート：３５質量％、及びスチレンモノマー：１５質量％を混合して得たアクリル樹脂である。
「アクリル樹脂３」
メチルアクリレート：６０質量％、スチレンモノマー：２０質量％、イソブチルアクリレート：２０質量％を共重合させた、カルボキシル基及び水酸基を保持しない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：４０質量％及びネオペンチルグリコール：４０質量％を共重合させた後、フマル酸：１０質量％及び無水トリメリット酸：１０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。
「フェノール樹脂」
レゾール型フェノール樹脂水系エマルションである。

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、３の平均粒径は、それぞれ０．１５μｍ、０．２５μｍ、０．６μｍであった。また、エポキシ樹脂１の平均粒径は０．２８μｍであり、エポキシ樹脂２の平均粒径は０．５６μｍであった。また、ポリエステル樹脂の平均粒径は０．３μｍであり、水性ポリウレタンの平均粒径は０．２２μｍであり、フェノール樹脂エマルションの平均粒径は０．６５μｍ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に示すポリオレフィンワックス、エポキシ樹脂、又はアクリル樹脂の粒子を、所定量添加した。

表２中の８種類の粒子の詳細は下記のとおりである。
「ポリオレフィンワックス１」
低分子量タイプのポリエチレンタイプであり、平均粒径は６μｍ、融点は１３２℃、分子量は２０００である。
「ポリオレフィンワックス２」
ポリエチレンタイプであり、平均粒径は９．５μｍ、融点は１１０℃、分子量は７２００である。
「ポリオレフィンワックス３」
アイオノマータイプであり、平均粒径は０．５μｍ、融点は６５℃、分子量は４０００である。
「ポリオレフィンワックス４」
エチレン酢酸ビニル共重合タイプであり、平均粒径は１２μｍ、融点は４０℃、分子量は２００００である。
「エポキシ樹脂１」
エポキシ当量が６２０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテルを３質量％添加し得たエポキシ樹脂である。平均粒径は２．４μｍ、融点は８３℃、分子量は１２００である。
「エポキシ樹脂２」
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂に、ポリオキシエチレンフェニルエーテル類を２．５質量％添加して得たエポキシ樹脂である。平均粒径は１．５μｍ、融点は１２８℃、分子量は２５００である。
「アクリル樹脂１」
メチルメタクリレート：４０質量％、スチレン：４０質量％、２−エチルヘキシルアクリレート：１３質量％、及びエチレングリコールジメタクリレート：７質量％を共重合させて得たアクリル樹脂である。平均粒径は３．８μｍ、融点は６５℃、分子量は１３０００である。
「アクリル樹脂２」
アクリル樹脂１と、酢酸ビニルを更に共重合させて得たアクリル樹脂である。平均粒径は５．５μｍ、融点は８０℃、分子量は２００００である。

これらの粒子を４０質量％に調製したディスパージョン液を作製し、これを処理液として実験に用いた。

なお、表２に示す粒子の分子量はＧＰＣ（ゲルパーミレーションクロマト法）で測定した。また、上記の各粒子の平均粒径の測定では、ディスパージョン液を蒸留水中に約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数平均粒径を測定した。上記の各粒子の融点は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｋ７１２１）に準じた市販の示差走査熱量計を用いて測定した。

そして、処理液（ディスパーション液）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、絶縁被膜の基部の厚さが１．０μｍ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１５０℃〜４１０℃、焼き付け時間が２秒間〜４０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、熱伝導性、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観、耐熱性、及び表面粗さの評価を行った。

地鉄の表面上に形成された絶縁被膜の熱伝導率を正確に測定することは困難である。そこで、熱伝導性は、以下に示す方法で評価した。即ち、先ず、絶縁被膜が形成された電磁鋼板を３０ｍｍ角に切り出し、５０枚積層して積層サンプルを作製した。次いで、積層サンプルを１０ｋｇｆ／ｃｍ^２（約９８Ｎ／ｃｍ^２）で加圧しながら１５０℃の熱風炉中で１２０分間加熱し、その後、常温まで放冷した。これは、ワニス又は粉体塗装の焼き付けをシミュレートするためである。続いて、積層サンプルを、その周囲を断熱材で覆った状態で、２００℃に加熱した発熱体の上に加圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ^２（約１９６Ｎ／ｃｍ^２）で加圧密着させた。そして、発熱体とは反対側（加圧側）の積層サンプルの温度を測定し、その値が安定したところで、発熱端と測定端との間の温度差を測定した。この温度差が小さいものほど、熱伝導性が良好であるといえる。なお、いずれの試料でも、測定端の温度は、加圧密着の開始から約６０分間後には安定していた。

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・ｃｍ^２／枚未満のものを×、５Ω・ｃｍ^２／枚〜１０Ω・ｃｍ^２／枚のものを△、１０Ω・ｃｍ^２／枚〜５０Ω・ｃｍ^２／枚のものを○、５０Ω・ｃｍ^２／枚以上のものを◎とした。

密着性の評価では、歪取り焼鈍（焼鈍温度７５０℃×２時間、窒素雰囲気中）後の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、歪取り焼鈍（焼鈍温度７５０℃×２時間、窒素雰囲気中）後、鋼板表面に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。

表面粗さの評価では、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。

これらの評価結果を表３に示す。

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熱伝導性の評価における温度差が２０％以下となっており、優れた熱伝導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、熱伝導性に加えて、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、温度差が２０℃以上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。

なお、得られたサンプルの表面粗さは、実施例では０．２７μｍ〜０．８６μｍであり、比較例で０．２１μｍ〜１．２７μｍであった。

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、積層鉄芯の製造において、ワニスや粉体塗装時に加熱されることで電磁鋼板間の熱伝導性が向上し、積層方向の熱伝導性が低いという問題点を解決することが可能である。

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 (15)

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、
   前記絶縁皮膜は、
   リン酸金属塩を含む第１の成分：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〜４５質量部と、
   を含むことを特徴とする電磁鋼板。
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、
   前記絶縁皮膜は、
   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、
   を含むことを特徴とする電磁鋼板。
3. 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、
   前記絶縁皮膜は、
   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、
   を含むことを特徴とする電磁鋼板。
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１に記載の電磁鋼板。
5. 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に記載の電磁鋼板。
6. 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３に記載の電磁鋼板。
7. 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、
   リン酸金属塩を含む第１の成分：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：樹脂固形分で５質量部〜４５質量部と、
   を含むものを用いることを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
8. 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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
   を含むものを用いることを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
9. 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：樹脂固形分で５質量部〜４０質量部と、
   を含むものを用いることを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
10. 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３００℃とし、時間を３秒間〜１５秒間とすることを特徴とする請求項７に記載の電磁鋼板の製造方法。
11. 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３００℃とし、時間を３秒間〜１５秒間とすることを特徴とする請求項８に記載の電磁鋼板の製造方法。
12. 前記焼き付け乾燥の到達温度を１５０℃〜３００℃とし、時間を３秒間〜１５秒間とすることを特徴とする請求項９に記載の電磁鋼板の製造方法。
13. 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７に記載の電磁鋼板の製造方法。
14. 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８に記載の電磁鋼板の製造方法。
15. 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９に記載の電磁鋼板の製造方法。

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