KR101128156B1

KR101128156B1 - 자가결합 코팅 조성물

Info

Publication number: KR101128156B1
Application number: KR1020077011787A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 빔메르; 올가 포고디나; 프랑크-라이네르 보엠
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2012-03-28
Also published as: ATE445671T1; DE602005017174D1; CN101048461A; EP1805260A1; JP2008518087A; CA2578530C; JP5129573B2; CA2578530A1; KR20070085443A; WO2006049935A1; EP1805260B1

Abstract

증가된 재연화 온도 뿐만 아니라, 코팅의 우수한 결합 강도, 내부식성 및 전기 절연성이 확보되며, A) 비스페놀-A-형 및/또는 비스페놀-F-형을 기재로 하는 1종 이상의 에폭시 수지 100％ 고체 100 중량부, B) 평균 반경이 2 내지 600 ㎚인 나노 입자 0.1 내지 200 중량부, C) 디시안디아미드, 블로킹된 이소시아네이트 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되거나 페놀계 수지, 카르복실산, 무수물 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화제 100％ 고체 0 내지 25 중량부, D) 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 10 중량부, 및 E) 물 또는 1종 이상의 유기 용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 전기 강판 코어의 제조를 위한 자가결합 코팅 조성물을 개시한다.

전기 강판 코어, 자가결합 코팅 조성물, 에폭시 수지, 나노 입자, 경화제

Description

자가결합 코팅 조성물 {SELF-BONDING COATING COMPOSITION}

본 발명은 전기 기기에서 사용하기 위한 전기 강판 코어 제조용 자가결합 코팅 조성물에 관한 것이다.

스토빙 에나멜 (승온에서의 소부(baking)를 필요로 하는 에나멜 또는 코팅 조성물)로도 명명되는 자가결합 코팅 조성물은, 각각의 전기 강판을 함께 결합시켜 전기 기기, 예컨대 변압기, 발전기 및 모터에 사용하기 위한 고체 코어를 형성하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 코어에서 금속판 사이의 전기 절연성을 제공하기 위해 사용된다. 코팅된 금속판은 열간 프레싱(hot pressing)에 의해 함께 결합된다.

일반적으로, 스토빙 에나멜은 그의 상대적으로 낮은 재연화 온도로 인하여 사용이 제한된다. 코팅의 높은 재연화 온도를 제공하며, 그에 따라 전기 기기의 분야에서 보다 넓은 응용 범위를 제공하는 신규한 제조물의 개발이 필요하다. 또한, 보다 높은 표면 절연 저항성, 기계적 응력에 대한 내성 및 결합 강도와 같은 코팅 특성의 개선이 요망된다.

U.S. 5,500,461호 및 U.S. 5,500,462호는 미분된 디시안디아미드 및 표면 활성제를 함유하는 안정한 수성 에폭시 수지 분산액에 관한 것이다. 상기 분산액은 매우 다양한 종류의 기재를 코팅하는데 적합하다. 이러한 조성물은 전기 모터 및 변압기에서 사용하기 위해 필요한 만큼의 고수준의 특성, 예컨대 높은 내부식성 및 높은 재연화 온도를 필요로 하는 전기 강판에 대해선 일반적으로 유용하지 못하다.

JP 11-193 475호 및 JP 11-193 476호에는 레졸형의 특정 페놀계 수지를 가교제로서 함유할 뿐만 아니라, 디시안디이미드를 잠재 성분으로서 함유하는 수성 에폭시 수지계를 기재로 하는 판 금속 적층물의 제조를 위한 전기 판의 제조 방법이 기재되어 있다. 가교는 에폭시와 페놀계 수지의 중축합에 의해 수행된다. 코팅은 승온에의 노출시에 증가된 점착성 및 내부식성을 제공하려는 의도이다.

JP 0733696호, JP 2000345360호 및 EP-A 923 088호는 입자, 예컨대 실리카 또는 알루미나 콜로이드 입자를 함유하는 전기 강판 코팅용 에나멜에 관한 것이다. 상기 조성물은 양호한 내스크래치성, 내블록성, 내화학성, 내부식성 및 높은 표면 절연성과 같은 특성을 갖는 코팅을 생성한다. 그러나 이러한 코팅은 결합 작용이 없으며, 고체 코어를 형성하기 위해 추가적인 결합 수단 (용접, 클램핑, 인터락킹, 알루미늄 다이 캐스팅 또는 리벳팅)을 필요로 한다.

WO 00/54286호에서는, 코팅된 전선의 부분방전 내성 및 가요성을 증가시키기 위해, 금속 전선의 코팅을 위한 반응성 입자의 코팅 조성물 중에서의 사용이 기재되어 있다. 반응성 입자는 반응성 관능기가 망상구조의 산소에 의해 표면상에 결합된 원소-산소 망상구조로 구성된다. 이러한 경우, 결합 강도의 필요량은 코어 중 금속 전선의 전기 부하만큼 엄격하지 않으며, 금속판의 전기 부하보다 다소 더 낮다.

발명의 개요

본 발명은 증가된 재연화 온도 뿐만 아니라, 코팅의 우수한 결합 강도, 내부식성 및 전기 절연성이 확보되며,

A) 비스페놀-A-형 및/또는 비스페놀-F-형을 기재로 하는 1종 이상의 에폭시 수지 100％ 고체 100 중량부,

B) 평균 반경이 2 내지 600 ㎚ 범위인 나노 입자 0.1 내지 200 중량부,

C) 디시안디아미드 및/또는 1종 이상의 블로킹된 이소시아네이트 또는 1종 이상의 페놀계 수지, 카르복실산 및/또는 무수물 및/또는 루이스산 100％ 고체 0 내지 25 중량부,

D) 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 10 중량부, 및

E) 물 또는 1종 이상의 유기 용매 50 내지 200 중량부

를 포함하는, 전기 강판 코어를 제조하기 위한 자가결합 코팅 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 조성물은 전압 요동에의 노출시에도 개선된 코팅의 재연화 온도 및 전기 절연성을 제공함으로써 전기 기기, 예컨대 모터, 발전기 또는 변압기에서 사용되는 경우에 상기 기기의 작동 수명을 연장하는 전기 강판 코어를 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한 상기 기기에서 코팅된 강판의 양호한 내부식성, 우수한 결합 강도 및 증가된 펀칭가공성의 요건이 달성된다. 본 발명에 따른 조성물을 사용함으로써, 압력 부하 하에서 코팅의 스퀴징(squeezing)이 낮아지며, 기계적 응력에 대한 상승된 내성이 수득된다.

도 1은 종래 기술의 코팅 조성물을 갖는 강판의 코어에 비한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 갖는 강판의 코어의 기재의 온도에 따른 결합 강도를 나타낸다.

도 2는 종래 기술의 코팅 조성물을 갖는 강판의 코어에 비한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 갖는 강판의 코어의 필름 두께에 따른 표면 절연 저항을 나타낸다.

본 발명에 따른 조성물은 물 기재 또는 용매 기재 코팅 조성물로서 적용할 수 있다.

물 기재 조성물에 관해, 성분 A) 내지 E)에 더하여 성분 F)로서 1종 이상의 유동제가 100％ 고체 0.1 내지 120 중량부의 양으로 사용된다.

용매 기재 조성물에 관해, 성분 A) 내지 E)에 더하여 성분 G)로서 1종 이상의 개질된 페놀 노볼락 수지가 100％ 고체 1 내지 20 중량부의 양으로 사용된다.

성분 A)로서 비스페놀 A 형 및/또는 비스페놀 F 형을 기재로 하는 1종 이상의 에폭시 수지가 사용된다. 조성 A) 내지 E)는 에폭시 수지 고체 100 중량부에 관한 것이다.

에폭시 수지의 수 평균 몰 질량 Mn은 약 350 내지 50,000이며, 에폭시 당량은 약 200 내지 60,000 g/equ (그램/당량)이다.

본 발명에 따른 용매 기재 조성물에 관해, 에폭시 수지의 수 평균 몰 질량 Mn은 바람직하게는 약 3000 내지 4000이며, 에폭시 당량은 바람직하게는 약 1500 내지 3000 g/equ이다.

비스페놀-A-형 및/또는 비스페놀-F-형을 기재로 하는 에폭시 수지의 제조는 전문 문헌에 공지되어 있다. 비스페놀-A-형 에폭시 수지는 비스페놀-A와 에피클로로히드린의 축합 생성물이며, 비스페놀-F-형 에폭시 수지는 비스페놀-F와 에피클로로히드린의 축합 생성물이다. 예를 들어, 비스페놀-A는 아세톤과 페놀의 산-촉매화 축합 반응에 의해 수득된다. 상기 반응은 클로로히드린 중간체 화학 생성물, 예를 들어, 에피클로로히드린에 의해 수행되어 비스페놀-A-디글리시딜에테르 (DGEBA)를 생성한다. 여전히 잔존하는 DGEBA는 비스페놀-A와 혼합되는 경우에 고분자 선형 폴리에테르로 추가 반응할 수 있다. 또한 고분자 에폭시 수지는 "직접법(taffy)" (단일단계 처리를 의미함)으로 당업자에게 공지된 단일단계 처리에 의해 합성될 수 있다.

본 발명에 따른 물 기재 조성물에 관해, 성분 A)의 에폭시 수지는 바람직하게는 수성 분산액으로서 사용된다. 상기 에폭시 수지는 수성 분산액 중에서 40 내지 70 중량％의 양으로 사용된다.

또한 성분 A)의 에폭시 수지는 1종 이상의 자가 가교가능한 에폭시 수지, 예컨대 에폭시 노볼락 수지 뿐만 아니라, 공지된 에폭시 혼성 수지, 예를 들어 우레탄-개질된 에폭시 수지, 아크릴-개질된 에폭시 수지 및 에폭시 에스테르일 수 있다.

언급된 에폭시 수지와는 다른 바인더, 예컨대 페놀 노볼락 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 규소 수지, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 플루오라이드 수지, 폴리비닐부티랄 수지가 본 발명에 따른 조성물 중에 추가적으로 사용된다. 본 발명에 따른 물 기재 조성물에 관해, 추가 바인더는 바람직하게는 수성 조성물로서 조성 A) 내지 D)에 대해 20 중량％ 미만의 양으로 사용된다.

본 발명에 따른 용매계 조성물 중에서 추가적으로 사용되는 성분 G)의 개질된 페놀-노볼락은 다관능성 에폭시화된 페놀 노볼락이며, 에폭시 당량이 약 160 내지 180 g/equ이다. 에폭시 관능가는 2.0 내지 2.5이다. 이러한 성분 G)는 성분 A) 내지 E)에 더하여 100％ 고체 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 2 내지 12 중량부, 특히 바람직하게는 3 내지 7 중량부의 양으로 사용된다.

성분 B)로서 원소-산소 망상구조를 기재로 하는 반응성 입자일 수 있는 나노 입자가 사용되며, 여기서 원소는 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족 (특히 티탄, 세륨 및/또는 지르코늄을 포함하는 계열)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이다. 표면 반응성 관능기 R¹ 및 비반응성 또는 부분 반응성 관능기 R² 및 R³은 산소 망상구조에 의해 결합되며, 여기서 반응성 입자 표면상에 존재하는 R¹의 양은 98 중량％ 이하, 바람직하게는 40 중량％ 이하, 특히 바람직하게는 30 중량％ 이하이고, R² 및 R³의 양은 0 내지 97 중량％, 바람직하게는 0 내지 40 중량％, 특히 바람직하게는 0 내지 10 중량％이며, R¹은 R⁴를 함유하는 금속 산 에스테르, 예를 들어 OTi(OR⁴)₃, OZr(OR⁴)₃, OSi(OR⁴)₃, OSi(R⁴)₃; OHf(OR⁴)₃; NCO; 우레탄-, 에폭시, 탄소 산 무수물; C=C-이중 결합계, 예를 들어 메타크릴레이트, 아크릴레이트; OH; 산소 결합된 알코올, 예를 들어 비스(1-히드록시메틸-프로판)-1-메틸올레이트, 2,2-비스-(히드록시메틸)-1-프로판올-3-프로판올레이트, 2-히드록시-프로판-1-올-3-올레이트, 에스테르, 에테르, 예를 들어 2-히드록시에탄올레이트, C₂H₄OH, 디에틸렌글리콜레이트, C₂H₄OC₂H₄OH, 트리에틸렌글리콜레이트, C₂H₄OC₂H₄OC₂H₄OH; 킬레이트 형성제, 예를 들어 아미노트리에탄올레이트, 아미노디에탄올레이트, 아세틸아세토네이트, 에틸아세토아세테이트, 락테이트; COOH; NH₂; NHR⁴; 및/또는 에스테르, 반응성 바인더, 예를 들어 OH-, SH-, COOH-, NCO-, 블로킹된 NCO-, NH₂-, 에폭시-, 탄소 산 무수물-, C=C-, 금속 산 에스테르-, 실란-함유 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리(THEIC)에스테르, 폴리(THEIC)에스테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아미드, 폴리실록산, 폴리술파이드, 폴리비닐포르말, 중합체, 예를 들어 폴리아크릴레이트의 라디칼을 나타낸다. R²는 방향족 화합물, 예를 들어 페닐, 크레실, 노닐페닐, 지방족 화합물, 예를 들어 C1 내지 C30의 분지형, 선형, 포화, 불포화 알킬, 지방산 유도체; 선형 또는 분지형 에스테르 및/또는 에테르의 라디칼을 나타내며, R³은 수지 라디칼, 예를 들어 폴리우레탄-, 폴리에스테르-, 폴리에스테르이미드-, THEIC-폴리에스테르이미드-, 폴리티탄에스테르 수지 및 이의 유도체; 유기 유도체와의 폴리실록산 수지; 폴리술파이드-, 폴리아미드-, 폴리아미드이미드-, 폴리비닐포르말 수지, 및/또는 중합체, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리히단토인, 폴리벤즈이미다졸을 나타내며, R⁴는 아크릴레이트, 페놀, 멜라민, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리술파이드, 에폭시, 폴리아미드, 폴리비닐포르말 수지; 방향족 화합물, 예를 들어 페닐, 크레실, 노닐페닐; 지방족, 예를 들어 C1 내지 C30의 분지형, 선형, 포화, 불포화 알킬; 에스테르; 에테르, 예를 들어 메틸글리콜레이트, 메틸디글리콜레이트, 에틸글리콜레이트, 부틸디글리콜레이트, 디에틸렌글리콜레이트, 트리에틸렌글리콜레이트; 알콜레이트, 예를 들어 1-히드록시메틸-프로판-1,1-디메틸올레이트, 2,2-비스-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올레이트, 2-히드록시-프로판-1,3-디올레이트, 에틸렌글리콜레이트, 네오펜틸글리콜레이트, 헥산디올레이트, 부탄디올레이트; 지방, 예를 들어 탈수된 피마자 오일 및/또는 킬레이트 형성제, 예를 들어 아미노트리에탄올레이트, 아미노디에탄올레이트, 아세틸아세토네이트, 에틸아세토아세테이트, 락테이트의 라디칼을 나타낸다.

이러한 입자의 제조는 적절한 원소-유기 또는 원소-할로겐 화합물의 통상적인 가수분해 및 축합 반응 및 화염 열분해에 의해 수행될 수 있다. 유사하게, 유기 수지는 상응하는 원소-옥시드 화합물과 상응하는 반응성 입자로 반응할 수 있다. 표면 처리가 입자 형성 동안에 또는 입자 형성 후에 수행될 수 있다. 이러한 제조 방법은 문헌에 기재되어 있다 (예를 들어, 문헌 [R. Keller, John Wiley and Sons, "The Chemistry of Silica", New York, p.312, 1979] 참조).

적합한 반응성 입자의 예로는 데구사 악티엔게젤샤프트사(Degussa AG) 제조의 에어로실(Aerosil) 제품, 바람직하게는 에어로실^？ R 100 내지 8000이 있다.

또한 성분 B)로서 원소-산소 망상구조를 기재로 하는 비반응성 입자가 사용될 수 있으며, 여기서 원소는 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족 (특히 입자를 반응성으로 만들 수 있는 임의의 관능기가 없는 티탄, 세륨 및/또는 지르코늄을 포함하는 계열)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이다. 사용가능한 입자로는, 예를 들어 실리카, 알루미늄 옥시드, 티타늄 옥시드와 같은 입자의 콜로이드 용액 또는 분산액, 바람직하게는 콜로이드 실리카이며, 예를 들어 니아콜 코포레이션사(Nyacol^？ Corp.), 그레이스 데이비슨사(Grace Davison) (물 중 루독스(Ludox^？) 콜로이드 실리카), 닛산 케미칼사(Nissan Chemical)로부터 상업적으로 입수가능하다.

성분 B)의 나노 입자는 평균 반경이 2 내지 600 ㎚, 바람직하게는 2 내지 100 ㎚, 특히 바람직하게는 4 내지 80 ㎚ 범위이다.

본 발명에 따라, 나노 입자는 0.1 내지 200 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 50 중량부, 특히 바람직하게는 0.2 내지 12 중량부의 양으로 코팅 조성물 중에 혼입된다.

성분 C)로서 디시안디아미드 및/또는 1종 이상의 블로킹된 이소시아네이트 또는 1종 이상의 페놀계 수지, 카르복실산 및/또는 무수물 및/또는 루이스산이 경화제 성분으로 사용된다. 성분 C)는 디시안디아미드 및/또는 블로킹된 이소시아네이트를 사용하는 경우에는 0 내지 25 중량부, 바람직하게는 2 내지 15 중량부의 양으로 사용되고, 페놀 수지를 사용하는 경우에는 바람직하게는 1 내지 20 중량부의 양으로 사용되고, 탄소 산, 무수물 및/또는 루이스산을 사용하는 경우에는 0.1 내지 10 중량부의 양으로 사용된다.

디시안디아미드, 바람직하게는 미분된 디시안디아미드가 본 발명에 따른 물 기재 조성물 중에서 사용될 수 있다. "미분된"은 디시안디아미드가 적절하게 처리되어 평균 입자 크기가 0.1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 1 내지 20 ㎛임을 의미한다. 구체적으로 디시안디아미드 입자 크기는 바람직하게는 8 ㎛ 이하, 특히 6 ㎛ 이하이다. 디시안디아미드의 미분화는 일반적으로 공기에 의해 입자가 서로를 향하게 분사되며, 이러한 처리에 의해 그 자체를 분쇄하는 압축공기 밀로 수행된다. 분급기는 본 명세서에 따른 입자의 목적하는 크기 분급을 용이하게 한다.

또한 블로킹된 이소시아네이트가 본 발명에 따른 물 기재 조성물 중에서 사용될 수 있다. 폴리우레탄 화학에서 통상적으로 사용되는 디이소시아네이트, 예컨대 폴리올, 아민 및/또는 CH-산 화합물과 디이소시아네이트의 부가물이 이소시아네이트로서 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-(2,6)-톨루일렌 디이소시아네이트, 디시클로헥실 디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI)를 포함한다. 또한 MDI의 유도체, 예컨대 이성질체, 동족체 또는 예비중합체, 예를 들어 데스모두르(Desmodur) PF^？가 사용될 수 있다. 바람직하게는 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트가 사용된다.

이소시아네이트의 블록킹은, 예를 들어 페놀 또는 크레졸, 예를 들어 부탄온 옥심, 페놀, 4-히드록시벤조산 메틸에스테르, 에탄산 에스테르, 말론산 에스테르, 디메틸 피라졸 및/또는 카프로락탐을 사용하여 통상적인 방식으로 달성할 수 있다. 바람직하게는 카프로락탐이 사용되며, 다수의 언급된 화합물로부터의 조합물도 가능하다.

본 발명에 따른 용매 기재 조성물 중에는, 1종 이상의 페놀계 수지가 성분 C)로서 사용될 수 있다. 이로는 페놀과 알데히드, 특히 포름알데히드의 중축합 생성물이 있으며, 공지된 노볼락 및/또는 레졸일 수 있다.

또한 카르복실산 및/또는 무수물이 본 발명에 따른 용매 기재 조성물 중에서 성분 C)로서 사용될 수 있다. 이는 지방족, 방향족 분지형 및 비분지형 카르복실산 및/또는 에스테르 및/또는 무수물, 예를 들어 포름산, 아세트산, 발레르산, 카프로산, 이소부티르산, 피발산, 이소발레르산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 나프탈산, 에스테르 및 무수물일 수 있다.

또한 루이스산, 예컨대 붕산 트리플루오라이드, 알루미늄 클로라이드가 본 발명에 따른 물 기재 및 용매 기재 조성물 중에서 사용가능하다.

성분 D)로서 첨가제, 예컨대 평활제, 촉매, 안료, 충전제, 비이온성 및 이온성 계면활성제 뿐만 아니라, 슬립(slip) 첨가제를 0.1 내지 10 중량부의 양으로 첨가하는 것은 코팅의 품질, 예를 들어 표면 적용, 스토빙 속도 증가 또는 색상 발현에 관해 코팅계를 최적화할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 용매 기재 코팅 조성물에 관해 성분 E)로서 유기 용매가 사용된다. 적합한 유기 용매에 대한 예로는 방향족 탄화수소, n-메틸피롤리돈, 크레졸, 페놀, 알코올, 스티렌, 아세테이트, 비닐 톨루엔, 메틸 아크릴레이트, 예컨대 1-메톡시 프로필 아세테이트-2, n-부탄올, n-프로판올, 부틸 글리콜 아세테이트가 있다.

성분 F) 유동제로서, 유기 용매 및 폴리글리콜이 사용가능하다. 바람직하게는, 폴리글리콜 및 그의 유도체가 바람직하게는 2 내지 70 중량부의 양으로 사용된다.

1종 이상의 단량체성 유기금속 화합물, 예컨대 오르토-티탄산 또는 -지르콘산 에스테르 뿐만 아니라, 실란, 에틸실리케이트, 티타네이트가 본 발명에 따른 코팅 조성물 중에 함유될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물은 각각의 성분을 함께 단순히 혼합함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지와 물을 혼합함으로써 에폭시 수지 분산액을 제조할 수 있다. 이어서 디시안디아미드 및 추가 성분을, 예를 들어 교반하면서 첨가하고, 임의로는 가열 및 분산제를 적용하여 안정한 분산액을 제조한다. 또한 에폭시 수지와 유기 용매의 혼합물을 제조할 수 있다. 이어서 페놀 수지 및 추가 성분을, 예를 들어 교반하면서 첨가한다. 그 후, 반응성 입자를 각 분산액 혼합물에 첨가한다.

성분 E)로서의 물 또는 유기 용매는 최종 조성물에 대해 30 내지 60％의 고체 함량이 수득되는 양으로 첨가된다.

본 발명의 방법에 의한 조성물의 적용은 전기 강판 표면의 단일면 또는 양면 상에 건조층 두께가 층 당 1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 2 내지 12 ㎛, 특히 바람직하게는 3 내지 8 ㎛인 하나 이상의 층으로서 공지된 방식, 예를 들어 분무, 롤링 또는 침지 코팅에 의해 수행된다.

본원에서 전기 강판의 표면은 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있으며, 예비처리되거나 예비처리되지 않을 수 있다. 판은, 예를 들어 오염물, 그리스 및 기타 부착물을 제거하기 위해 세척함으로써 예비처리될 수 있다. 바람직하게는 예비세척되고 코팅되지 않은 전기 강판이 사용되고, 본 발명에 따른 조성물로 바람직하게는 단일층 코팅으로 코팅된다.

이 후, 코팅의 건조가 바람직하게는 230 내지 260℃ 범위의 PMT (피크 금속 온도)를 제공하는 온도에서 강제된 건조 처리에 의해 수행된다. 건조 필름은 코팅의 활성 상태를 유지시키는 소위 보호층을 형성한다. 이는 화학적 가교가 수행되지 않았으며, 코팅이 열간 프레싱하에서 활성화되어 결합 작용을 수행할 수 있음을 의미한다. 활성 상태에서, 코팅된 전기 강판은 저장하기에 안정하다.

건조 후에, 코팅된 강판의 일부를 펀칭해 낼 수 있고, 이어서 적층하고 조립하여 판 코어를 형성할 수 있다. 가열 및 압력을 공급함으로써, 각 판의 코팅은 특정 경화 조건, 바람직하게는 일정 시간, 예를 들어 60 내지 120분 동안 100 내지 300℃의 온도 및 1.0 내지 6.0 N/㎟의 압력하에서의 열 경화에 의한 가교 반응으로 각 판을 서로 결합시킨다. 필수적인 열은, 예를 들어 오븐에서, 유도 가열, IR선 및/또는 뜨거운 공기에 의해 공급될 수 있다.

코팅된 전기 강판의 결합은 상이한 방식으로 작용될 수 있다. 양면 상에 활성 상태인 코팅이 있는 판들을 결합할 수 있고, 단일면 상에 활성 상태인 코팅이 있는 판을 다른 면 상에 경화된 코팅 (비활성 상태)이 있는 판과 함께 사용할 수 있다. 또한, 코팅이 활성 상태인 판을 비코팅된 판과 함께 결합할 수 있다.

경화 처리가 완료된 후에, 코어 중 판 사이의 코팅은 화학적 가교 반응이 완료됨을 의미하는 비활성 상태를 나타낸다.

본 발명에 따른 조성물은 전기 기기, 예컨대 모터 및 변압기의 긴 작동 수명을 확보할 수 있게 한다.

또한 본 발명에 따른 자가결합 조성물은 코팅된 금속 전도체, 예컨대 모든 종류의 전기 기구에 대해 고성능 자기성 전선을 수득하기 위한 전선의 제조를 위해 사용될 수 있다. 이는 액체 용액으로서 전선, 예를 들어 예비코팅된 전선 상에 적용하고, 경화 처리 동안 용매를 증발시킴으로써 가요성 코팅을 생성할 수 있다.

실시예 1

수성 조성물을 기재로 하는 본 발명에 따른 코팅의 제조

결합제로서, 고체 함량이 51 내지 55％인 비스페놀-A-형 에폭시 수지 및 7％인 1-메톡시-2-프로판올 및 3％ 미만인 벤질 알코올 뿐만 아니라, 물로 이루어진 수성 분산액을 사용하였다. 미분된 디시안디아미드를 100％ 고체 에폭시 수지 100 부에 대해 계산된 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 양으로 사용하였다. 이어서 유동제 비크(BYK^？)-341 2 중량부 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 12 중량부를 첨가하였다. 혼합물을 균질하게 될 때까지 교반하였다. 마지막 단계에서, 나노 입자 로서 에어로실^？ R 7200을 표 1에 나타낸 바와 같은 양으로 첨가하였다.

상기 코팅 조성물을 전기 강판 상에 롤링함으로써 적용하고, PMT (피크 금속 온도) 240 내지 250℃에 의한 강제 건조 후에 활성 상태인 코팅을 필름 두께 대략 4 ㎛로 수득하였다. 이 후, 판을 특정 크기로 재단하고, 압력 3 N/㎟ 및 PMT 200℃에서 90분 동안 적층으로 함께 결합시켜 강판 코어를 제조하였다.

결합 강도는 DIN EN 1464에 따른 부유 롤러 박리 시험으로 측정하였다.

재연화 온도 (RT)는 DIN EN 1465에 따른 전단 강도 시험으로 실온에서 측정된 결합 강도의 적어도 50％의 결합 강도가 유지되는 온도로 정하였다.

염 분무 시험은 DIN EN ISO 7253에 따라 측정하였다. 상기 시험은 ISO 4628에 따라 평가하였다.

실시예 2

용매계 조성물을 기재로 하는 본 발명에 따른 코팅의 제조

결합제로서, 고체인 비스페놀 A를 기재로 하는 고분자 에폭시 수지의 용매 용액을 사용하였다. 1-메톡시 프로필 아세테이트-2를 적용하여 고체 함량 40 내지 50％를 달성하였다. 가교제로서, 레졸형의 페놀계 수지 및 에폭시 당량이 160 내지 170 g/equ이며 에폭시 관능가가 2.0인 개질된 페놀 노볼락을 각각 100％ 고체 에폭시 수지 100부에 대해 계산된 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 사용하였다. 이어서 유동제 비크^？-310 1 중량부를 첨가하였다. 마지막 단계에서, 나노 입자로서 에어로실^？ R 7200을 표 2에 나타낸 바와 같은 양으로 제형물에 첨가하였다. 혼합물을 균질하게 될 때까지 교반하였다.

상기 코팅 조성물을 전기 강판 상에 롤링함으로써 적용하고, PMT 220 내지 230℃에 의한 강제 건조 후에 활성 상태인 코팅을 필름 두께 대략 4 ㎛로 수득하였다. 이 후, 판을 특정 크기로 재단하고, 압력 3 N/㎟ 및 PMT 200℃에서 90분 동안 적층으로 함께 결합시켜 강판 코어를 제조하였다.

실시예 3

전기 강판 상에서의 코팅의 종래 기술과의 비교

JP H11-193475호에 따른 7번 조성물은 하기를 포함한다. 물 분산가능한 비스페놀-A-형 에폭시 수지 100 중량부 (고체) 및 디메틸올화된 성분보다 높은 메틸올화된 성분의 함량이 98.3 중량％인 1 몰의 비스페놀 A과 7 몰의 포름알데히드 반응 생성물을 기재로 하는 페놀계 수지 15 중량부 (고체)를 물과 함께 혼합하고, 교반하여 조성물의 고체 함량이 20 중량％인 코팅 조성물을 수득하였다.

U.S. 10/788,985호의 4번 조성물은 디시안디아미드를 5 중량부의 양으로 함유하는 본 발명에 따른 실시예 1의 4번 조성물과 동일한 성분으로 구성되지만, 조성물 중에 나노 입자가 함유되지 않았다.

적용 및 건조 절차 뿐만 아니라, 강판 코어의 제조법은 실시예 1 및 2에 기재된 바와 동일하였다.

결합 강도 및 염 분무에 대한 내성의 시험에서는 본 발명에 따른 4번 조성물이 JP-H11-193475호에 따른 조성물보다 우수한 결과를 나타내었다. US 10/788,985호의 4번 조성물에 비해 본 발명에 따른 4번 조성물의 표면 절연 저항 및 재연화 온도 값이 보다 우수하게 나타났다 (상기 표 3, 및 도 1 및 2 참조).

Claims

A) 비스페놀-A-형, 비스페놀-F-형 또는 이의 혼합물을 기재로 하는 1종 이상의 에폭시 수지 100％ 고체 100 중량부,

B) 평균 반경이 2 내지 600 ㎚ 범위인 나노 입자 0.1 내지 200 중량부,

C) 디시안디아미드, 블로킹된 이소시아네이트 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 페놀계 수지, 카르복실산, 무수물 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화제 100％ 고체 0 내지 25 중량부,

D) 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 10 중량부, 및

E) 물 또는 1종 이상의 유기 용매 50 내지 200 중량부

를 포함하는, 전기 강판 코어의 제조를 위한 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 물 기재 조성물을 위해 성분 A) 내지 E)에 더하여 성분 F)로서 1종 이상의 유동제가 100％ 고체 0.1 내지 120 중량부의 양으로 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 용매 기재 조성물을 위해 성분 A) 내지 E)에 더하여 성분 G)로서 1종 이상의 개질된 페놀 노볼락 수지가 100％ 고체 1 내지 20 중량부의 양으로 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 나노 입자가 평균 반경이 2 내지 100 ㎚인 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 나노 입자가 원소-산소 망상구조를 기재로 하는 반응성 입자이며, 여기서 상기 원소는 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족으로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 표면 반응성 관능기 R¹ 및 비반응성 또는 부분 반응성 관능기 R² 및 R³은 산소 망상구조에 의해 결합되며, 반응성 입자의 표면상에서 R¹의 양은 98 중량％ 이하이고, R² 및 R³의 양은 0 내지 97 중량％이며, R¹은 R⁴를 함유하는 금속 산 에스테르, NCO, 우레탄기, 에폭시, 탄소 산 무수물, C=C-이중 결합계, OH, 산소 결합된 알코올, 에스테르, 에테르, 킬레이트 형성제, COOH, NH₂, NHR⁴ 및 반응성 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼을 포함하며, R²는 방향족 화합물, 지방족 화합물, 지방산 유도체, 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼을 포함하며, R³은 수지 라디칼을 포함하며, R⁴는 아크릴레이트, 페놀, 멜라민, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리술파이드, 에폭시, 폴리아미드, 폴리비닐포르말 수지, 방향족 화합물, 지방족 화합물, 에스테르, 에테르, 알콜레이트, 지방 및 킬레이트 형성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼을 포함하는 것인 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 나노 입자가 원소-산소 망상구조를 기재로 하는 비반응성 입자이며, 여기서 상기 원소가 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 자가결합 코팅 조성물.
제6항에 있어서, 실리카, 알루미늄 옥시드 및/또는 티타늄 옥시드가 콜로이드 용액 또는 분산액 중의 나노 입자로서 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 100％ 고체인 디시안디아미드, 블로킹된 이소시아네이트 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화제가 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
제3항에 있어서, 100％ 고체인 페놀계 수지, 카르복실산, 무수물 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화제가 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 오르토-티탄산 에스테르, 오르토-지르콘산 에스테르, 실란, 에틸실리케이트 및 티타네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유기금 속 화합물이 추가적으로 사용되는 자가결합 코팅 조성물.
a) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 하나 이상의 코팅층을 전기 강판의 표면상에 적용하는 단계,

b) 상승된 온도하에서 적용된 층을 건조시키는 단계, 및

c) 코팅된 강판을 조립하여 판 코어를 형성하고, 열 경화에 의해 판을 서로 결합시키는 단계

를 포함하는 전기 강판 코어의 제조 방법.
제11항에 있어서, 조성물이 에폭시 수지를 물과 혼합함으로써 에폭시 분산액을 제조하거나, 1종 이상의 유기 용매와의 에폭시 혼합물을 제조하고, 이어서 흐름제(current agent) 및 조성물의 추가 성분을 첨가함으로써 제조되는 것인 방법.
제11항에 있어서, 조성물이 건조층 두께가 3 내지 8 ㎛인 단일층 코팅으로서 강판 상에 적용되는 방법.
제11항에 따른 방법에 의해 제조되는, 전기 기기에서 사용하기 위한 전기 강판 코어.
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