KR100345726B1 - 무방향성전기강판의절연피막형성용코팅액 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 코팅액에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 표면품질에 좋지 않은 영향을 미치는 콜로이달 실리카를 조성에서 제외시키고, 다른 성분조성을 적절히 제어하므로써, 코팅액의 물성으로서 시간경과에 따른 안정성 및 코팅후 절연피막의 표면조도, 광택도, 색도, 피막의 균일성 등이 우수한 코팅액을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량 %로, MgO 또는 CaO: 6.00-11.59%, CrO3: 19.00-24.59%, 에멀젼 아크릴수지: 11.00-15.74%, 에틸렌 글리콜: 5-8%, 첨가제: 0.01-1%, 및 잔여 물로 조성되는 무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 코팅액에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 코팅액{A Coating Composition for Insulating Non-Oriented Silicoan Steel Sheet}
본 발명은 무방향성 전기강판에 절연피막을 형성하기 위한 코팅액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코팅액 도포후 표면품질이 우수한 유기, 무기 복합의 절연피막을 형성하기 위한 코팅액에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 강판내 결정배열이 불규칙적이어서 특정방위에 편중되지 않는 자기적특성을 나타내므로 전동기, 발전기, 소형변압기 등에 널리 사용되고 있다. 무방향성 전기강판의 특징은 그 응용범위가 매우 넓어서 이것에 대응하는 자기적 특성, 강판두께, 편차, 층간 절연성, 내식성, 타발가공성, 용접성등 여러 가지 특성을 요구한다.
본래 절연피막은 적층되는 철판사이의 층간절연을 목적으로 형성시켰다. 하지만, 소형 전동기기의 사용이 확대되면서 절연성보다도 타발성, 용접성, 내식성 등에 유리한 피막성능을 주요한 물성으로 평가하게 되었으며, 최근들어서는 강판표면의품질이 사용특성에 영향을 미치면서 표면품질이 우수한 전기강판을 요구하게 되었다.이결과, 내열성, 절연성 등을 중시하여 인산염, 크롬산염 등과 같은 것을 사용하는 무기질계의 결점을 보완한 유기질과 무기질을 동시에 사용하는 복합형태의 유기, 무기 복합코팅재가 개발되었다. 이러한 코팅재를 사용하여 층을 형성시킨 경우 무기질의 특징인 내열성과 윤활성 등의 효과가 우수한 유기질이 함유되어 가공성과 표면외관이 보다 미려한 것이 얻어졌다.
표면품질에서 중요시되는 것은 피막의 균일성, 표면조도, 광택, 색상 등을 들 수 있는데, 기존 코팅재의 경우 시간경과에 따른 코팅액의 불안정과 강판표면조도의 상승 등의 문제점이 발견되어, 용액의 안정성은 물론 코팅후 품질이 우수한 새로운 조성계의 유기.무기 복합코팅재의 제조에 대한 기술이 요구되고 있다.
코팅처리의 유무를 구별할 수 있는 색상의 경우 절연피막층내 Cr3+양에 의한 것이 지배적으로 코팅용액내 Cr6+가 환원된 피막중 Cr3+의 양이 색상에 영향을 미친다. Cr6+를 Cr3+로 환원시키는 역할로 유기환원제인 에틸렌 글리콜의 코팅액내 첨가량도 색상에 중요하게 작용한다. 소지전기강판 표면에 도포된 코팅층의 두께가 증가하면 단위면적당 Cr3+도 증가하여 강판 표면의 녹색 정도가 높아진다. 또한, 도포작업시 건조온도도 Cr6+가 Cr3+로 환원하는 양을 변화시키므로 건조온도 역시 색상에 영향을 미친다. 코팅건조후 강판표면의 광택과 피막의 균일성은 코팅재에 사용되는 소지강판의 조도, 수지의 종류에 의하여 영향을 받는다. 소지강판의 조도가 낮으면 같은 조성계의 코팅일 경우 높은 광택도를 나타내고, 내열성이 강한 수지일수록 광택도는 높게 나타난다. 피막의 균일성에 있어서 코팅재원료로 사용되는 수지의 평할성(spreading)은 매우 중요하며 평활성이 높을 경우가 균일한 피막을 얻을 수 있다. 일반적으로 유기, 무기 복합코팅재에 사용되는 수지는 서로 반응성이 없거나 부분적으로만 반응하는 두 액체로 이루어진 분산계의 에멀젼 형태의 아크릴계 수지를 사용한다. 코팅재의 평활성을 향상시키기 위하여 계면활성제를 첨가제로 코팅액에 소량 첨가한다. 하지만, 계면활성제를 첨가하면 작은 기포가 발생되며, 이와같은 기포발생을 억제하기 위하여 소포제를 소량 첨가한다. 기포발생에 영향을 주는 인자로서는 기포 물질의 농도, pH, 용액온도, 오염물질의 종류등이 있다.
종래의 유무기 복합코팅재의 사용원료로 콜로이달 실리카, 중크롬산화물(CrO3), 산화 마그네슘(MgO) 혹은 산화 칼슘(CaO), 에멀젼 아크릴수지, 에틸렌 글리콜을 물에 용해하여 사용하여 왔다. 그러나 여기에서 사용되고 있는 콜로이달 실리카의 경우 코팅용액의 시간경과에 따른 안정성과 절연피막형성후 코팅막의 균일성, 외관 등에 유리하지 못하다.
이에, 본 발명자들은 무방향성 전기강판의 절연피막형성용 코팅재를 제조함에 있어서, 표면품질이 향상되는 코팅재의 조성에 관하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 표면품질에 좋지않은 영향을 미치는 콜로이달 실리카를 조성에서 제외하고, 다른 성분조성을 적절히 제어하므로서, 코팅액의 물성으로서 시간경과에 따른 안정성 및 코팅후 절연피막의 표면조도, 광택도, 색도, 피막의 균일성 등이 우수한 코팅액을 제공하고자 하는데, 그목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, MgO 또는 CaO: 6.00-11.59%, CrO3: 19.00-24.59%, 에멀젼 아크릴수지: 11.00-15.74%, 에틸렌 글리콜: 5-8%, 첨가제: 0.01-1%, 및 잔여 물로 조성되는 무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 코팅액에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 일반적으로 사용되는 콜로이달 실리카는 용액의 안정성과 코팅, 건조후 제품의 표면품질에 좋지 않은 영향을 미치므로 합성성분에서 제외시켰다.
또한, 본 발명에서는 제품의 내식성 향상을 위한 중크롬산 금속염으로는 크롬산용액에 2가 금속산화물인 MgO 혹은 CaO를 중크롬산염이 용액으로 되는 조성비까지 각각 첨가, 용해시킨 것을 1종 취하였다.
이때, 상기 CaO 또는 MgO의 함량이 6%미만인 경우 CrO3의 미반응 물질 석출이 발생하고, 11.59%를 초과하는 경우 CaO 혹은 MgO의 석출과 코팅후 전기강판의 광택성 소실에 의한 표면품질 열화가 발생된다. 따라서, 본 발명에서는 CaO 혹은 MgO의 함량을 6-11.59%로 한정함이 바람직하다.
상기 CrO3의 함량이 19%미만인 경우에는 내식성 불량 등의 문제가 발생하고, 24.59%를 초과하는 경우에 있어서는 용액의 겔(gel) 화에 의한 안전성 불량이 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 CrO3의 함량을 19-24.595로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 수지의 함량이 11%미만인 경우 코팅액 물성중 pH 증가와 비중하락에 의한 악영향을 미치고, 15.74%를 초과하는 경우 광택의 피막특성이 열화시킨다. 따라서, 본 발명에서는 수지의 함량을 11.00-15.74%로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌 글리콜은 크론산의 환원제로서, 처리용액내 5%미만 첨가될 경우 강판표면이 색상이 어둡고, 피막중 Cr6+의 잔존으로 피막이 공기중에서 습윤하여 바람직하지 못하고, 8%를 초과하는 경우 용액이 시간경과에 따라 겔(gel)화하여 용액의 안정성에 바람직하지 못하며, 용액상에서 환원이 진행되어 코팅후 피막의 특성에 좋치 않은 영향을 준다. 따라서, 본 발명에서는 에틸렌 글리콜의 함량을 5-8%로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 첨가제는 계면활성제, 소포제와 같이 통상적으로 첨가되는 것으로 그 함량이 1%를 초과하여 첨가되는 경우 도포작업시 작업성을 악화시키고, 0.01%미만의 경우 작업성 열화를 일으킨다. 따라서, 본 발명에서는 첨가제의 함량을 0.01-1%로 한정하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 코팅액은 잔여분으로 물을 포함한다. 이러한 물이 과소할 경우 용액의 시간경과에 따른 겔화의 정도가 심하며, pH 하락, 비중증가 등으로 용액물성이 바람직하지 못하고, 과다할 경우 pH의 하락과 비중 감소등으로 피막두께를 높게 유지하지 못하여 실제 적용생산이 곤란할 수 있으므로 그 적정으로 관리함이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예
하기 표1과 같은 조성으로 시험용 코팅액을 합성하였는데, 그 합성방법은 2단계로 구분하여 합성하였다. 그 1단계로서는 마그네슘 크롬메이트용액의 합성으로 먼저 MgO를 투입하고 CrO3는 용액내 발열반응을 함으로 서서히 투입하여 투명한 갈색 액상이 될 때까지 교반했다. 2단계로서는 상기 갈색 용액에 수지, 환원제인 에틸렌 글리콜, 물, 첨가제 등을 첨가하여 코팅액을 합성했다.
유기.무기 복합코팅재 조성(중량%)
MgO CrO3 수지(고형분) 에틸렌글리콜 물 첨가제
발명재1 6 24.59 13.69 6.67 48.05 1
발명재2 9 21.59 13.69 6.67 48.05 1
발명재3 11.59 19 13.69 6.67 48.05 1
발명재4 8.59 22 13.69 6.67 48.05 1
발명재5 8.68 21.91 11 6.67 50.74 1
발명재6 8.68 21.91 15 6.67 46.74 1
발명재7 8.68 21.91 13.69 5 49.72 1
발명재8 8.68 21.91 13.69 8 46.72 1
발명재9 8.68 21.91 15.74 6.67 46 1
발명재10 8.68 21.91 11.74 6.67 50 1
발명재11 8.68 21.91 13.69 6.67 48.05 1
발명재12 8.68 21.91 13.69 6.67 49.04 0.01
비교재1 5.5 24.59 13.69 6.67 48.55 1
비교재2 9.5 21.59 13.69 6.67 47.55 1
비교재3 11.59 18.5 13.69 6.67 48.55 1
비교재4 8.59 22.5 13.69 6.67 47.55 1
비교재5 8.68 21.91 10.5 6.67 51.24 1
비교재6 8.68 21.91 15.5 6.67 46.24 1
비교재7 8.68 21.91 13.69 4.5 50.22 1
비교재8 8.68 21.91 13.69 8.5 46.22 1
비교재9 9.68 21.91 15.74 6.67 45 1
비교재10 6.68 21.91 11.74 6.67 52 1
비교재11 8.68 21.91 13.69 6.67 48.00 1.5
비교재12 8.68 21.91 13.69 6.67 49.045 0.005
상기 표1과 같은 조성을 갖는 코팅액의 용해성, 경시안정성, 작업성 등의 물성을 측정한 후, 양호(○), 중간(△), 불량(X)으로 판단하여 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.
또한, 상기 코팅액들을 롤러를 이용하여 무방향성 전기강판상에 도포한 후, 강판의 온도가 300 ± 50℃인 범위에서 열처리(curing)를 실시한 다음, 얻어진 피막의 균일성, 표면조도, 색상, 광택 등의 표면품질을 측정하여, 양호(○), 중간(△), 불량(X)으로 판단한 결과를 하기 표2에 나타내었다.
코팅액 물성 표면품질
용해성 경시 안정성 작업성 피막균일성 표면조도 색상 광택
발명예(1-12) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예1 X △ △ △ △ △ △
비교예2 △ △ △ △ △ △ X
비교예3 △ △ △ △ △ X △
비교예4 △ X △ △ △ △ △
비교예5 △ △ X △ △ △ △
비교예6 △ △ △ △ △ △ X
비교예7 △ △ △ △ △ X △
비교예8 △ X X △ △ △ △
비교예9 △ X X △ △ △ △
비교예10 △ △ X △ △ △ △
비교예11 △ △ X △ △ △ △
비교예12 △ X △ X X △ △
상기 표2에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예(1-12)는 코팅액의 물성 및 코팅후 표면품질이 매우 양호하였으나, 비교예(1-12)는 코팅액의 물성 및/또는 코팅후 표면품질이 발명예에 비하여 떨어졌다.
상술한 바와같이, 본 발명에서와 같이 적정함량의 MgO 혹은 CaO, CrO3, 에멀젼 아크릴수지, 에틸렌 글리콜, 첨가제 및 물로 조성되는 유무기 복합코팅액을 무방향성 전기강판 표면에 적용하면, 소지강판 보다 낮은 표면조도, 높은 광택도, 색상 향상, 피막의 균일화 등을 이룰 수 있다.

Claims (1)

  1. 중량%로, MgO 또는 CaO: 6.00-11.59%, CrO3: 19.00-24.59%, 에멀젼 아크릴수지: 11.00-15.74%, 에틸렌 글리콜: 5-8%, 첨가제: 0.01-1%, 및 잔여 물로 조성되는 무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 코팅액.
KR1019970051755A 1997-10-09 1997-10-09 무방향성전기강판의절연피막형성용코팅액 KR100345726B1 (ko)

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