KR100417709B1 - 무방향성전기강판의절연피막제용유기,무기복합코팅액의수지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 후 제품의 표면품질을 향상시키는 무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 물 47.53∼57.41, 스티렌 28.35∼39.23, 부틸 아크릴레이트 5.32∼12.30, 디비닐 벤젠 1.41∼2.14, 아크릴산 0.23∼0.72, 소디움 라우릴 설페이트 0.47∼1.52, 그리고 포타시움 퍼설페이트 0.05∼0.51로 조성되는 것을 특징으로 한다.

Description

무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기.무기 복합 코팅액의 수지

본 발명은 무방향성 전기강판에 절연피막을 형성하는 코팅액의 수지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅액 조성의 안정성과 코팅 후 피막특성을 향상시키는 무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판은 강판 내의 불규칙적인 결정 배열에 의하여 특정 방위에 편중되지 않는 자기적 특성을 나타내므로 전동기, 발전기, 소형 변압기 등에 널리 사용된다. 이러한 무방향성 전기강판은 그 응용 범위가 대단히 넓기 때문에 각 용도에 대응하는 자기적 특성 및 강판 두께의 편차뿐만 아니라 층간 절연성, 내식성, 타발성, 용접성 등 여러 가지 특성을 요구한다.

본래, 절연피막은 층으로 쌓여진 전기강판 사이를 절연하기 위하여 형성하였으나, 소형 전동기기의 사용이 확대되면서 절연성보다는 오히려 타발성, 용접성, 내식성 등에 유리한 피막특성이 주요 물성으로 평가되며, 최근에는 강판 표면의 표면조도, 광택도, 색상 등의 품질까지 요구하게 되었다.

유기·무기 절연피막제는 피막의 내열성 및 절연성 등을 중요시하는 인산염,크롬산염과 같은 무기질계의 결점을 보완하여 유기질 수지를 함유하는 복합 형태의 코팅재이다. 일반적으로 유기·무기 복합 코팅재의 사용 원료는 콜로이달 실리카, 중그롬산화물(CrO₃), 산화 마그네슘(MgO), 또는 산화 칼슘(CaO), 에멀젼 아크릴수지, 에틸렌 글리콜, 물, 첨가제이다. 이러한 코팅재를 사용하여 형성시킨 절연피막은 내열성을 갖는 무기질과 윤활성이 우수한 유기질을 함유하므로 가공성이 우수하고 표면외관이 미려하다.

절연피막의 균일성에 있어서, 코팅액의 원료로 사용되는 수지의 평할성은 매우 중요하여 평할성이 높을 경우에 균일한 피막을 얻을 수 있다. 일반적으로 유기·무기 복합 코팅재에 사용되는 수지는 서로 반응성이 없거나 부분적으로만 반응하는 두 액체로 이루어진 분산계의 에멀젼 형태의 수지를 사용한다. 그리고 코팅재의 평할성을 향상시키기 위하여 계면활성제를 첨가제로 코팅액에 소량 첨가한다.

한편, 코팅액의 원료로 사용되는 수지는 그 품질에 따라, 코팅액의 안정성을, 피막특성에서 내식성, 내열성, 절연성을, 사용특성에서 용접성, 타발성을, 그리고 표면외관인 피막 균일성, 광택, 표면조도 등을 좌우한다.

이러한 코팅재는 코팅의 안정성 면에서, 시간의 경과에 따른 점도 상승으로 코팅액이 불안정하게 되어 장시간 보관하였다가 사용하기 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 코팅액의 안정성은 물론이고 코팅 후 제품의 표면품질을 향상시키는 무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지를 제공하는 데 있다.

이를 실현하는 본 발명의 무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지는, 중량%로 물 47.53∼57.41, 스티렌 28.35∼39.23, 부틸 아크릴레이트 5.32∼12.30, 디비닐 벤젠 1.41∼2.14, 아크릴산 0.23∼0.72, 소디움 라우릴 설페이트 0.47∼1.52, 그리고 포타시움 퍼설페이트 0.05∼0.51로 조성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 코팅액에 사용될 새로운 수지 합성으로 아크릴로니트릴-스티렌 단량체 타입과, 스티렌 단량체-메틸 메타크릴레이트 타입 2종류를 합성하고, 계면활성제로 설포숙시네이트계 에어로졸과 반응성 계면활성제, 포스페이트 에스테르계의 계면활성제를 사용하였다.

물은 그 함량이 47.53% 미만인 경우에 용액의 시간 경과에 따라 수지의 점도를 상승시키고, pH하락으로 용액 물성을 바람직하지 못하게 하며, 56.35% 초과인 경우에 용액의 점도를 너무 묽게 하여 내식성을 떨어뜨린다. 따라서 물의 함량은 45.53∼56.35%로 한정하는 것이 바람직하다.

스티렌은 그 함량이 28.35% 미만인 경우에 수지의 내식성 저하 및 용액의 점도 저하로 인하여 표면외관의 품질을 저하시키며, 39.23% 초과인 경우에 수지의 점도를 상승시켜 작업성을 저하시키고, 코팅표면을 불균일하게 한다. 따라서 스티렌의 함량은 28.35∼29.23%로 한정하는 것이 바람직하다.

부틸 아크릴레이트는 그 함량이 5.32% 미만인 경우에 수지 특성의 하나인 절연성을 낮게 하고, 15.47% 초과인 경우에 고형분을 증가시켜 표면 특성을 나쁘게 한다. 따라서 부틸 아크릴레이트의 함량은 5.32∼15.47%로 한정하는 것이 바람직한다.

디비닐 벤젠은 그 함량이 1.41% 미만인 경우에 수지의 표면특성인 내식성을 낮게 하고, 2.14% 초과인 경우에 표면특성인 광택을 나쁘게 한다. 따라서 디비닐 벤젠은 그 함량을 1.41∼2.14%로 한정하는 것이 바람직하다.

아크릴산은 그 함량이 0.23% 미만인 경우에 수지의 pH를 높여 용액의 경시 안정성을 나쁘게 하고, 0.72% 초과인 경우에 수지의 pH를 증가시켰다. 따라서 아크릴산의 함량은 0.23∼0.72%로 한정하는 것이 바람직하다.

소디움 라우릴 설페이트는 그 함량이 0.47% 미만인 경우에 수지의 내식성을 떨어뜨리고, 1.52% 초과인 경우에 수지의 pH를 증가시켜 수지의 물성을 나쁘게 하여 경시 안정성을 떨어뜨린다. 따라서 소디움 라우릴 설페이트의 함량은 0.47∼1.52%로 한정하는 것이 바람직하다.

그리고 포타시움 퍼설페이트는 그 함량이 0.05% 미만인 경우에 수지의 절연성을 저하시키고, 0.51% 초과인 경우에 수지의 표면외관을 나쁘게 하는 특성을 보인다. 다라서 포타시움 퍼설페이트는 그 함량을 0.05%∼0.51%로 한정하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 표 1과 같은 물질들을 혼합 순서에 따라 물질들을 반응시켜수지를 합성하였다.

즉, 2단계로 나누어서 물에 각 물질들을 배합한다. 1단계에서는, 물에 소디움 라우릴 설페이트를 넣고 50∼90℃로 승온시키고, 포타시움 퍼설페이트를 넣고 교반한 후, 아크릴산, 디비닐 벤젠, 그리고 스티렌을 첨가하여, 1단계 혼합액을 2∼5시간 유지시킨다. 2단계에서는, 상온에서 물에 소디움 라우릴 설페이트, 스티렌, 아크릴산, 부틸 아크릴레이트, 그리고 디비닐 벤젠을 교반하고, 프리-에멀젼을 제조하여, 50∼70℃에서 2단계 혼합액을 3∼5시간 적하하고, 3∼5시간 동안 유지반응 후 냉각시킨다.

[표 1] 유기·무기 복합 코팅재의 수지 조성

표 1에서 S.L.S은 소디움 라우릴 설페이트를 P.P은 포타시움 퍼설페이트를, A.C는 아크릴산을, D.B는 디비닐 벤젠을, B.A는 부틸 아크릴레이트를, S는 스티렌을, AERO는 에어로졸을, A는 아크릴로니트릴을, A.P는 암모늄 퍼설페이트, E.A는 에틸 아크릴레이트를, A.A는 아크릴 아미드를 각각 의미한다.

상기 표 1에 게재된, 발명재 및 비교재의 수지를 코팅액의 코팅 조건과 같은 조건의 300℃에서 열처리한다. 이러한 열처리를 하기 전에 수지의 액상 특성을 측정하고, 또 열처리한 후에 수지의 특성을 측정한다.

이렇게 측정한 수지의 특성을 수지의 고형분, 용액의 경시 안정성, 절연성, 내식성, 그리고 작업성으로 구분하여 표 2에 개시하였다.

[표 2] 발명재 및 비교재를 사용한 유기·무기 복합 코팅재의 피막특성

표 2에서 ○, △, ×는 액상의 수지 특성 및 코팅액의 코팅 조건과 같은 조건인 300℃에서 열처리한 수지의 특성이 양호, 중간, 그리고 불량한 것을 각각 의미한다.

한편, 표 1,2에 개시된 바와 같이, 발명재 1∼11의 수지는 각 조성물이 중량%로 물 47.53∼57.41, 스티렌 28.35∼39.23, 부틸 아크릴레이트 5.32∼12.30, 디비닐 벤젠 1.41∼2.14, 아크릴산 0.23∼0.72, 소디움 라우릴 설페이트 0.47∼1.52, 그리고 포타시움 퍼설페이트 0.05∼0.51과 같이 본 발명의 범위 내에 존재하므로 고형분, 경시 안정성, 작업성, 표면외관, 내식성 그리고 절연성 등이 양호하다.

그러나 비교재 1∼16은 한 가지 조성이 본 발명의 범위 외에 존재하거나, 다른 물질이 첨가되어 고형분, 경시 안정성, 작업성, 표면외관, 내식성 그리고 절연성 중 하나 또는 다수가 양호하지 않다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지는 중량%로 물 47.53∼57.41, 스티렌 28.35∼39.23, 부틸 아크릴레이트 5.32∼12.30, 디비닐 벤젠 1.41∼2.14, 아크릴산 0.23∼0.72, 소디움 라우릴 설페이트 0.47∼1.52, 그리고 포타시움 퍼설페이트 0.05∼0.51로 조성되므로 이를 원료로 코팅재를 제조하고, 표면 처리하면, 용액의 안정성, 도막 균일성, 내식성, 표면외관 등이 우수한 절연피막을 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 물 47.53∼57.41 중량%, 스티렌 28.35∼39.23 중량%, 부틸 아크릴레이트 5.32∼12.30 중량%, 디비닐 벤젠 1.41∼2.14 중량%, 아크릴산 0.23∼0.72 중량%, 소디움 라우릴 설페이트 0.47∼1.52 중량%, 그리고 포타시움 퍼설페이트 0.05∼0.51 중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판의 절연피막제용 유기·무기 복합 코팅액의 수지.