KR101136484B1 - 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법 - Google Patents

무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101136484B1
KR101136484B1 KR1020090133069A KR20090133069A KR101136484B1 KR 101136484 B1 KR101136484 B1 KR 101136484B1 KR 1020090133069 A KR1020090133069 A KR 1020090133069A KR 20090133069 A KR20090133069 A KR 20090133069A KR 101136484 B1 KR101136484 B1 KR 101136484B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
steel sheet
electrical steel
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020090133069A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110076374A (ko
Inventor
정훈
송욱현
Original Assignee
주식회사 노루홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 노루홀딩스 filed Critical 주식회사 노루홀딩스
Priority to KR1020090133069A priority Critical patent/KR101136484B1/ko
Publication of KR20110076374A publication Critical patent/KR20110076374A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101136484B1 publication Critical patent/KR101136484B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C09D133/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size
    • C09D7/67—Particle size smaller than 100 nm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법이 개시되어 있다. 전기 강판용 절연코팅제는 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 포함한다. 상술한 조성을 갖는 전기 강판용 절연코팅제는 크롬을 포함하지 않으면서도 내식성 및 광택성이 우수하면서 응력제거소둔 후 피막밀착성이 우수한 무 방향성 전기 강판용 절연코팅막을 형성할 수 있다.
무 방향성, 전기 강판, 절연코팅제

Description

무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법 {Insulation Coating Material Of Non-Orient Electrical Steel Sheet, Method Of Manufacturing And Insulation Coating Material And Method Of Forming Insulation Coating Layer}
본 발명은 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막의 형성방법에 관한 것으로서, 인체에 유해한 크롬을 포함하지 않으면서 절연피막의 내식성 및 응력제거 소둔 후 밀착성 우수한 절연피막을 형성할 수 있는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막의 형성방법을 제공한다.
일반적으로 소형전동기나 변압기 등과 같은 전기 기기용 철심으로 사용되는 무 방향성 전기 강판은 와전류 발생을 억제하여 전력손실을 적게 하기 위하여 그 표면에 절연피막 처리제를 이용하여 절연피막을 형성시킨다. 이러한 무 방향성 전기 강판에 코팅된 절연피막은 절연성 이외에도 용접성, 응력제거 소둔 전후 밀착성 및 내식성이 우수할 것이 요구된다.
상기 절연피막 형성용 절연코팅제는 크게 유기질 조성물, 무기질 조성물 또 는 유무기 하이브리드 조성물의 세 종류로 분류될 수 있다. 최근 들어서는 강판 표면의 품질이 사용특성에 영향을 미치는 것이 알려지면서, 표면 품질이 우수한 전기 강판이 요구되고 있다. 이 중 유무기 하이브리드 조성물은 무기질 피막 조성물의 장점과 유기질 피막 조성물의 장점을 함께 가질 수 있다. 일본특허 소50-15013호에는 무기성분으로 중크롬산 염과 유기성분으로 초산비닐, 부타디엔-스티렌 공중합물, 아크릴 수지 등의 유기수지 에멀젼을 주성분으로 하는 처리액을 이용하여 절연피막을 형성하는 것에 의해 우수한 밀착성 및 펀칭성 등의 피막특성을 부여하고, 또한 응력제거 소둔 후에도 양호한 피막특성을 갖는 절연피막 형성방법이 개시되었다. 하지만, 통상의 유 무기 하이브리드 절연피막 처리제는 내식성등 피막의 요구 특성을 확보하기 위해 크롬산을 포함하기 때문에 상기 예시한 절연피막 처리제 또한 크롬산화물 함유가 필수적이고, 이에 따라 환경규제가 강화되고 있는 현실에 비추어 절연코팅제 조성물을 제조할 때 및 절연코팅제 조성물을 대상물에 도포할 때 크롬산의 피부접촉 등에 의한 인체에의 악영향 및 폐수배출에 따른 환경문제 유발이 되므로 그 용도가 제한적이다.
따라서, 크롬을 함유하지 않으면서도 절연성, 응력제거 소둔 전후 밀착성 및 내식성 등의 절연피막 특성을 확보하기 위한 방법으로 크롬산염 대신에 금속인산염을 도입 또는 콜리이달 실리카를 도입하는 방법이 제안되었다. 이러한 예로서, 일본공개특허 제2004-322079에서는 알루미늄, 칼슘 및 아연의 금속염을 사용하여 밀착성과 내식성을 향상시키는 방법에 대하여 기재되어 있고, 일본특허 제3,370,235호에서는 절연피막 처리제로서 콜로이달 실리카를 도입하여 밀착성을 향상시키는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 상술한 기술들에서는 예시한 알루미늄, 칼슘 및 아연의 금속인산염을 주성분으로 하는 절연피막 코팅제를 사용하기 때문에 이로 인해 형성된 절연피막은 응력제거소둔 후 밀착성 및 절연피막의 내식성이 취약한 문제점을 갖는다. 또한 콜로이달 실리카를 이용하는 크롬프리 절연피막 코팅제는 내식성이 저하되고 용액의 안정성이 나쁘다는 한계를 각각 가지고 있어 이를 이용하여 크롬산염을 대체하는 것은 아직 어려운 실정이다.
본 발명의 목적은 크롬산화물을 포함하지 않는 대신 나노입자 크기의 자기가교형 에멀젼 수지와 금속산화물 복합염을 주요성분으로 하는 유무기 하이브리드 혼합 절연피막 처리제인 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 크롬산화물을 포함하지 않는 대신 나노입자 크기의 자기가교형 에멀젼 수지와 금속산화물 복합염을 주요성분으로 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 크롬을 포함하지 않으면서도 내식성과 응력제거소둔 후 피막밀착성이 우수한 무 방향성 전기 강판용 절연피막을 형성하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 실시예에 따른 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 아래와 같은 조성을 갖는다. 상기 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 포함한다.
일 예로서, 상기 금속산화물 복합염은 무기 금속산화물과 인산(H3PO4) 및 붕산(H3BO4)을 포함하는 산소산이 반응함으로서 형성되는 고형분 45 내지 47중량%인 복합 금속산화물 염이다. 상기 무기 금속산화물은 알루미늄(Al)수산화물, 마그네슘(Mg)산화물 및 아연(Zn)산화물 등을 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 자기가교형 에멀젼 수지는 고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5이며, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 에멀젼 수지이다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 아래와 같은 방법으로 제조될 수 있다. 상기 절연코팅제를 제조하기 위해서는 먼저 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염을 마련한다. 고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5이며, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지를 마련한다. 인산-에폭시실란 화합물을 마련한다. 이후 상기 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시킨다. 이에 따라, 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제가 완성될 수 있다.
상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 무 방향성 전기 강판용 절연피막은 아래와 같은 방법으로 형성될 수 있다. 절연피막을 형성하기 위해서는 먼저 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중 량부, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시켜 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제 마련한다. 상기 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 강판 상에 코팅하여 코팅막을 형성한다. 상기 코팅막을 530 내지 750℃로 설정된 가열로에서 열처리한다. 그 결과 상기 강판에는 무 방향성 전기 강판용 절연피막이 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명의 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 응력제거소둔 전후 밀착성 및 내식성이 우수한 등의 절연피막을 형성할 수 있는 절연피막 형성용 조성물로 인체에 유해한 크롬을 포함하지 않음에도 불구하고 크롬을 포함하는 기존의 전기 강판용 절연피막과 동일한 물성을 갖는 절연피막을 형성할 수 있어 환경 친화적이다. 상술한 방향성 전기 강판용 절연코팅제로 형성된 절연피막은 크롬을 함유하지 않고 절연피막의 밀착성, 절연성, 외관, 내식성 및 광택이 우수한 특성을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 따른 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 제조방법을 하기 실시예들을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예들의 형태에 대해 한정하 려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 상세한 설명에서 사용되는 다양한 구성요소들은 기재된 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
무 방향성 전기 강판용 절연코팅제
본 발명의 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 전기기기에 적용되는 강판 (무 방향성 전기 강판)에 밀착성, 내식성등이 우수한 절연피막을 형성하기 위한 크롬산화물을 포함하지 않는 코팅제이다. 즉, 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 크롬을 포함하지 않음에도 불구하고 기존의 크롬산화물을 포함하는 전기 강판용 절연코팅제로 형성된 절연피막과 동일 또는 우수한 물성을 갖는 절연피막을 형성할 수 있다.
무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 금속산화물 복합염, 자기가교형 에멀젼 수지, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜, 형성하고자하는 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 및 이온 교환수를 포함한다. 구체적으로 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부가 혼합된 조성을 갖는다.
금속산화물 복합염은 무기 금속산화물과 인산(H3PO4) 및 붕산(H3BO4)을 포함하는 산소산이 반응함으로서 형성되는 복합 금속산화물 염이다. 일 예로서, 금속산화물 복합염은 45 내지 47중량%의 고형분을 갖는다. 상기 무기 금속산화물은 알루미늄(Al)수산화물, 마그네슘(Mg)산화물 및 아연(Zn)산화물 등을 포함하며. 이들은 둘 이상 적용될 수 있다. 금속산화물 복합염은 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제에서 피복제의 성분으로 도입될 경우 소재인 전기 강판 표면에 존재하는 규소 및 철 성분과 화학적 결합을 형성함으로써 피복제와 소재와의 밀착성을 향상시킬 뿐만 아니라 내열성이 우수한 절연피막 형성제로서 중요한 역할을 한다.
상기 금속산화물 복합염은 금속산화물의 인산염과 붕산염을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 인산염은 정확하게 인산 수소염으로 명명되고, 화합물 내에서 해리성의 수소원자를 함유하며, 금속원자가 2가 및 3가의 가수를 가진다. 상기 인산 수소염의 형태로는 인산의 해리상태에 따라 제1염, 제2염, 제3염의 형태가 존재하지만, 본 실시예에서는 제1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)2), 제1 인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1 인산 아연(Zn(H2PO4)2) 등이 혼합된 인산 수소염이 사용될 수 있다. 또한, 상기 금속화합물의 붕산염은 전기 강판 절연피막의 내열성을 향상시켜 응력제거소둔 후 소재와의 밀착성을 향상시킨다. 따라서 본 발명의 금속산화물의 붕산염은 제1붕산 알루미늄(Al(H2BO4)2), 제1붕산 마그네슘(Mg(H2BO4)2)과 제1붕산 아연(Zn(H2BO4)2) 형태로 사용된다. 종래의 기술에서는 상기 금속화합물의 염을 각각 제조하여 혼합하는 것을 특징으로 하였지만, 이들 금속염은 장시간 저장할 경우 안정성이 현저히 저하되어 석출에 의한 침전이 발생하여 저장안정성을 확보하기 어렵다. 따라서 본 발명에서는 이러한 단점을 극복하기 위하여 인산 및 붕산이 혼합된 산소산과 여러 금속산화물을 함께 반응시킴으로써 저장안정성을 특히 향상된 금속산화물 복합염을 적용하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제의 금속산화물 복합염이 절연피막처리 제 조성물중 47중량부 이하이면 절연피막의 유연성등이 우수해 지지만 응력제거소둔 후 유기성분이 제거됨으로 인해 절연피막을 형성하게 되는 무기성분 부족으로 소재와의 밀착성이 현저히 저하되는 문제점이 발생된다. 57중량부를 초과하면 절연코팅제에 의하여 형성된 무 방향성 전기 강판 절연피막의 광택이 현저히 저하되며, 응력제거소둔 후 유기성분인 탄화되는 문제점이 발생된다. 유기성분의 탄화는 절연피막내 무기성분을 증가를 초래하여 형성되는 절연피막의 밀착성 및 굴곡성이 현저하게 저하되는 문제점이 초래된다. 따라서 금속산화물 복합염의 사용량은 47 내지 57 중량부이고, 바람직하게는 49 내지 55 중량부이다.
자기가교형 에멀젼 수지는 형성하고 하는 절연피막의 투명성, 밀착성, 내열성 및 내식성을 향상시킬 수 있는 이관능성 모노머가 가교된 자기가교형(self curing) 에멀젼 수지이다. 자기가교형 에멀젼 수지는 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제의 유기성분으로서 코팅 피막과 피복 대상물(전기 강판) 사이의 밀착성을 높이고 피막에 유연성을 부여한다. 특히, 상기 자기 가교형 에멀젼 수지는 고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5이며, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖다.
절연코팅제 중에서 자기가교형 에멀젼 수지의 함량이 25 중량부 미만이면 형성되는 절연피막의 내식성 및 유연성이 저하되며, 35 중량부를 초과하면 식성 및 응력제거소둔 전의 밀착성은 향상되나 응력제거소둔 후 밀착성이 현저히 저하되는 문제점이 초래된다. 따라서 에멀젼 수지의 함량은 약 25 내지 35 중량부이고, 바람직하게는 약 27 내지 32 중량부이다.
또한, 상기 에멀젼 수지 입자의 크기가 100nm를 초과하면 형성되는 절연피막의 투명성이 현저히 저하되어 불투명해지므로 바람직하지 않다. 상기 에멀젼 수지의 pH가 4 미만이거나 4.5를 초과할 경우 코팅제의 안정성 감소 및 형성되는 절연피막의 밀착성은 저하되는 문제점이 발생되기 때문에 바람직하지 않다.
일 실시예에 따른 자기가교형 에멀젼 수지는 전체중량에 대하여 이온교환수 45 내지 55 중량부, 스티렌 12 내지 17 중량부, 메틸메타아크릴레이트 12 내지 17중량부, 부틸 아크릴레이트 3내지 5 중량부, 메타크릴산 0.3 내지 0.5 중량부, 자기가교 성분인 메틸올아크릴아마이드 1 내지 3 중량부, 에멀젼 가교제인 디비닐 벤젠 0.5 내지 1.0 중량부, 개시제인 암모니움퍼설페이트(Ammonium persulfate) 0.1 내지 0.3 중량부, 음이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트계 계면활성제 1 내지 3 중량부, 반응성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 계면활성제 약 2 내지 4 중량부로 합성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스티렌의 함량이 12 중량부 미만일 경우 형성되는 절연피막의 내식성은 저하된다. 스티렌 함량이 17 중량부를 초과할 경우 에멀젼 수지의 유리전이온도 상승으로 형성되는 절연피막의 밀착성 및 유연성은 저하된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 스티렌은 약 12 내지 17 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 메틸메타아크릴레이트의 함량이 12 중량부 미만일 경우 형성되는 절연피막의 투명성이 저하된다. 반면에 메틸메타아크릴레이트의 함량이 17 중량부를 초과할 경우 상기 자기가교형 에멀젼 수지의 유리전이온도 상승으로 형성되는 절연피 막의 밀착성 및 유연성은 저하된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 메틸메타아크릴레이트는 약 12 내지 17 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 부틸 아크릴레이트의 함량이 3중량부 미만일 경우 상기 자기가교형 에멀젼 수지 특성중 하나인 절연성은 감소된다. 반면에 부틸 아크릴레이트의 함량이 5 중량부를 초과할 경우 미 반응에 의하여 형성되는 절연피막의 표면특성은 감소된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 부틸 아크릴레이트는 약 3 내지 5 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 메타아크릴산의 함량이 0.3중량부 미만일 경우 상기 에멀젼 수지의 pH가 증가됨으로 인해 코팅제의 경시 안정성 감소 및 형성되는 절연피막의 밀착성은 저하된다. 반면에 메타아크릴산의 함량이 0.5 중량부를 초과할 경우에도 에멀젼 수지의 pH가 증가된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 메타아크릴산은 약 0.3 내지 0.5중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 메틸올아크릴아마이드의 함량이 1중량부 미만일 경우 절연피막 코팅제의 코팅후 건조시 유기성성분의 가교밀도 저하로 내열성이 저하되어 절연피막의 밀착성은 저하된다. 반면에 메틸올아크릴아마이드의 함량이 3중량부를 초과할 경우 가교밀도의 상승으로 내식성 및 밀착성은 향상되나 광택 및 절연피막의 유연성은 저하된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 메틸올아크릴아마이드 약 1 내지 3중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 디비닐 벤젠의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에 수지의 표면특성인 내식성은 감소된다. 반면에 그 함량이 1 중량부를 초과할 경우 표면 광택성은 저하된 다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 디비닐 벤젠은 약 0.5 내지 1중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 개시제인 암모니움 퍼설페이트 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 에멀젼의 분자량의 증가로 인하여 에멀젼 입자의 크기가 100nm 이상으로 제조되는 문제점이 발생한다. 반면에 그 함량이 0.3 중량부를 초과할 경우 에멀젼 입자의 제조시 급격한 발열로 인해 반응물에 슬러지가 생성되는 문제점이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 암모니움 퍼설페이트는 약 0.1 내지 0.3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 음이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트의 함량이 1 중량부 미만일 경우 에멀젼 입자가 100nm 이상의 크기로 제조되어 절연피막의 투명성 및 에멀젼 입자의 안정성이 저하된다. 반면에 그 함량이 3 중량부를 초과할 경우 에멀젼 수지 입자의 안정성 및 절연피막의 투명성은 확보되나 절연피막의 내습성 및 내수성이 취약해 지는 단점이 초래된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트는 1 내지 3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 반응성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르의 함량이 2 중량부 미만일 경우에 에멀젼 수지의 절연성이 저하된다. 반면에 그 함량이 4 중량부를 초과할 경우 형성되는 절연피막의 내습성 및 내수성이 취약해지는 문제점이 초래된다. 따라서 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 적용되는 폴리옥시에틸렌알킬에테르는 약 2 내지 4 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 포함된 비실리콘계 첨가제는 약 0.1 내지 0.5 중량부가 사용되며 비실리콘계 첨가제 중에서 불소계 첨가제가 사용될 슈 있다. 상기 비실리콘계 첨가제는 상기 절연코팅제의 표면장력을 낮게 해주어 전기 강판과의 습윤성을 향상시킨다. 일 예로서, 상기 비실리콘계 첨가제는 BYK Chemie(독일)의 BYK-340(제품명)를 사용할 수 있다. 상기 비실리콘계 첨가제의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우, 피복 조성물의 습윤성이 낮아지는 문제점이 발생되며 0.5 중량부를 초과할 경우 제조단가의 상승으로 인해 경제성이 떨어진다. 따라서, 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 적용되는 비실리콘계 첨가제는 약 0.1 내지 0.5 중량부를 사용하고, 바람직하게는 0.2 내지 0.4 중량부를 사용한다.
상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 포함된 프로필렌 글리콜은 절연피막 표면의 얼룩 등을 방지하여 외관 특성을 개선하는 역할을 한다. 일반적으로, 절연코팅제를 대상물에 코팅할 때에는 고속의 연속롤 도포 처리 후 표면에는 얼룩 현상이 나타날 수 있다. 이는 약 530℃이상의 고온에서 단시간 가열시 휘발성분이 과도하게 빠르게 휘발됨으로 인해 발생된다. 따라서, 비점이 물보다 높은 프로필렌 글리콜을 코팅제에 포함될 경우 장시간 안정하게 작업을 할 수 있어서, 얼룩 등이 없고 균일한 외관을 갖는 절연피막을 수득할 수 있게 된다. 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 포함된 프로필렌 글리콜의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 외관특성이 저하될 수 있다. 반면에 프로필렌 글리콜의 함량이 10 중량부를 초과할 경우 상기 프로필렌 글리콜의 일부가 피막에 잔류하여 절연피막의 내식성이 저하되는 문제점이 초래된다. 따라서 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 적용되는 프로필렌 글리콜은 약 5 내지 10 중량부를 사용하고, 바람직하게는 약 6 내지 8 중량부를 사용한다.
상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제는 응력제거소둔 후 형성된 절연피막의 광택 및 밀착성의 향상을 위하여 인산-에폭시실란 화합물을 3 내지 7 중량부를 포함한다. 인산-에폭시화합물 함량이 3중량부 미만이면 응력제거소둔 후 절연피막의 광택 및 밀착성이 저하되며, 그 함량이 7 중량부를 초과하면 인산함량의 증가로 인하여 절연피막의 내습성이 취약해 지는 단점이 발생된다. 따라서 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 적용되는 인산-에폭시화합물은 약 3 내지 7 중량부를 사용하고, 바람직하게는 약 4 내지 6 중량부를 사용한다. 본 실시예에서 적용되는 인산-에폭시실란 반응화합물은 에폭시-실란 25 내지 40중량부, 이온교환수 40 내지 55 중량부, 초산 0.5 내지 2 중량부 및 85% 인산 수용액 4 내지 10 중량부를 반응시킴으로서 형성될 수 있다.
상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제는 주용제로서 이온교환수 3 내지 7중량부를 포함한다. 상기 이온 교환수는 피복 조성물의 점도를 조정하기 위해 사용되며 그 함량이 3 중량부 미만인 경우 피복 조성물의 저장성이 저하되는 문제점이 발생된다. 반면에 그 함량이 7 중량부를 초과할 경우 피복 조성물의 점도가 과도하게 낮아져 피막의 습윤성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 무방향성 전기 강판용 절연코팅제에 적용되는 이온 교환수는 약 3 내지 7 중량부를 사용하고, 바람직하게는 4 내지 6중량부를 사용한다.
상술한 조성을 갖는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 인체에 유해한 크 롬을 포함하지 않음에도 불구하고 응력제거 소둔 전후 밀착성 및 내식성이 우수하면서 보다 친환경적인 전기 강판용 절연피막을 형성할 수 있다.
무 방향성 전기 강판용 절연코팅제 제조
본 발명의 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제의 제조방법에 따르면 먼저 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염을 마련한다.
일 예로서, 본 실시예의 금속산화물 복합염은 알루미늄(Al)수산화물, 마그네슘(Mg)산화물 및 아연(Zn)산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속산화물과 인산(H3PO4) 및 붕산(H3BO4)을 포함하는 산소산이 반응함으로서 형성된다. 상기 금속산화물 복합염에 대한 구체적인 설명은 절연피막 코팅제에서 상세히 설명하였기에 구체적인 설명은 생략한다.
이어서, 고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5이며, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지를 마련한다.
일 예로서, 본 실시예의 자기가교형 에멀젼 수지는 이온교환수 45 내지 55 중량부, 스티렌 12 내지 17 중량부, 메틸메타아크릴레이트 12 내지 17중량부, 부틸 아크릴레이트 3내지 5 중량부, 메타크릴산 0.3 내지 0.5중량부, 자기가교 성분인 메틸올아크릴아마이드 1 내지 3중량부, 에멀젼 가교제인 디비닐 벤젠 0.5 내지 1.0중량부, 개시제인 암모니움퍼설페이트(Ammonium persulfate) 0.1 내지 0.3, 음이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트계 계면활성제 1 내 지 3 중량부, 반응성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 계면활성제 2 내지 4중량부로 합성되는 것을 특징으로 한다. 상기 자기가교형 에멀젼 수지에 대한 구체적인 설명은 전기 강판용 절연코팅제에서 상세히 설명하였기에 구체적인 설명은 생략한다.
이어서, 인산-에폭시실란 화합물을 마련한다.
일 예로서, 본 실시예의 인산-에폭시실란 화합물은 에폭시-실란 25 내지 40중량부, 이온교환수 40 내지 55 중량부, 초산 0.5 내지 2 중량부 및 85% 인산 수용액 4 내지 10 중량부를 반응시킴으로서 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 인산-에폭시실란 화합물에 대한 구체적인 설명은 전기 강판용 절연코팅제에서 상세히 설명하였기에 구체적인 설명은 생략한다.
이후 상기 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 불소계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시킨다.
그 결과 인체에 유해한 크롬을 포함하지 않음에도 불구하고 응력제거 소둔 전후 밀착성 및 내식성이 우수하면서 보다 친환경적인 전기 강판용 절연코팅제가 제조된다.
무 방향성 전기 강판용 절연피막 형성
본 발명의 무 방향성 전기 강판용 절연피막의 형성방법에 따르면 먼저 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 준비한다. 본 실시예의 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제는 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 불소계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시킴으로서 형성된다.
이어서, 형성된 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 전기 강판의 표면에 도포하여 코팅막을 형성한다. 일 예로서, 상기 전기 강판은 모터 등에 사용되는 무방향성 전기 강판일 수 있으며, 상기 코팅막은 약 0.5 내지 약 1.4㎛의 두께로 형성될 수 있다.
이어서, 상기 전기 강판의 표면에 도포된 코팅막를 열처리한다. 그 결과 상기 전기 강판 상에는 절연특성 뿐만 아니라, 용해성, 안정성, 밀착성, 표면 외관, 내식성, 광택 등이 양호한 무 방향성 전기 강판용 절연피막을 형성된다.
상기 코팅막의 열처리는 약 530 내지 약 750℃로 설정된 가열로에서 약 10 내지 48초간 열처리 한다. 상기 절연피막의 외관특성을 결정하는 인자의 하나는 열처리 온도와 시간과의 관계이다. 가열로의 온도를 최고온도인 750℃로 하여 10초 미만으로 유지하면, 피막형성이 미흡하게 되고 흡습성이 남게 된다. 반면, 허용 최 저온도인 530℃에서 48초를 초과하여 유지시키면, 산화층과 화학적으로 결합되어 있는 피복 조성물이 산화되어 절연피막의 색상이 변색될 수 있다.
이하 본 발명의 절연 코팅제를 하기 합성예, 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
합성예 1
자기 가교형 에멀젼 수지의 제조
반응용기에 이온교환수 30중량부, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트 0.1중량부 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르 0.3중량부를 투입한 후 교반을 진행하면서 70℃로 승온하였다. 이후, 이온교환수 16 중량부, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트 2중량부 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르 3중량부 혼합물에 스티렌 13 중량부, 메틸메타아크릴레이트 17중량부, 부틸 아크릴레이트 4 중량부, 메타크릴산 0.3중량부 및 메틸올아크릴아마이드 2중량부, 디비닐 벤젠 0.5중량부를 투입하여 프리에멀젼을 제조하였다. 이온교환수 1 중량부 및 암모니움 퍼설페이트 0.2 중량부를 혼합하여 개시제 용액을 준비하였다. 이후, 상기 프리에멀젼과 상기 개시제 용액을 70℃ 반응용기에 각각 3시간에 걸쳐 투입한 후 약 2시간동안 반응을 유지하여 고형분 44%, pH 4.2 및 입자크기 92nm인 자기가교형 에멀젼수지를 수득하였다.
합성예 2
금속산화물 복합염 제조
이온교환수 51중량부, 인산 35중량부 및 붕산 2중량부를 반응용기에 투입하고 100℃로 반응물을 가열하였다. 이후, 100℃에서 알루미늄트리하이드록사이드(Al(OH)3) 7중량부, 마그네슘옥사이드(MgO) 1 중량부 및 아연옥사이드(ZnO) 2 중량부를 순차적으로 투입하여 금속산화물 복합염(제1 인산염 및 제1 붕산염)을 제조하였다. 제조된 금속산화물 복합염 고형분 46%, pH 1.2의 특성을 지닌다.
합성예 3
인산-에폭시실란 화합물의 제조
에폭시-실란 32 중량부, 이온교환수 45중량부 및 초산 1.0 중량부를 반응용기에 투입한 70℃로 승온하였다. 이후 85% 인산수용액 7 중량부를 투입하고 3시간 유지 반응시켜 고형분 30%의 인산-에폭시 실란 화합물을 제조하였다.
실시예 1
합성예 2의 금속산화물 복합염(고형분 46%) 52 중량부, 합성예 1의 자기가교형 에멀젼수지(고형분 44%) 28 중량부, 불소계의 첨가제 0.3 중량부, 프로필렌글리콜 8 중량부 및 합성예 3의 인산-에폭시실란 화합물(고형분 30%) 5 중량부 및 이온교환수 5 중량부를 포함하는 무방향성 전기 강판용 절연코팅제를 제조하였다.
실시예 2
합성예 2의 금속산화물 복합염(고형분 46%) 47 중량부, 합성예 1의 자기가교형 에멀젼수지(고형분 44%) 32 중량부, 불소계의 첨가제 0.3 중량부, 프로필렌글리콜 8 중량부 및 합성예 3의 인산-에폭시실란 화합물(고형분 30%) 7 중량부 및 이온교환수 7 중량부를 포함하는 무방향성 전기 강판용 절연코팅제를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 인산-에폭시 화합물을 제외하고 실시예1과 동일하게 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 준비하였다.
비교예 2
합성예 2의 금속산화물 복합염(고형분 46%) 35 중량부, 합성예 1의 자기가교형 에멀젼수지(고형분 44%) 37 중량부, 불소계의 첨가제 0.3 중량부, 프로필렌글리콜 8 중량부 및 합성예 3의 인산-에폭시실란 화합물(고형분 30%) 5 중량부 및 이온교환수 5 중량부를 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 준비하였다.
비교예 3
합성예 2의 금속산화물 복합염(고형분 46%) 52 중량부, 합성예 1의 자기가 교형 에멀젼수지(고형분 44%) 32 중량부, 불소계의 첨가제 0.3 중량부, 프로필렌글리콜 3 중량부 및 합성예 3의 인산-에폭시실란 화합물(고형분 30%) 5 중량부 및 이온교환수 5 중량부를 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 준비하였다.
절연피막 형성용 성물 및 절연피막의 물성 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 각 전기 강판용 절연코팅제를 약 4일간 숙성시킨 다음, 두께가 약 0.5mm인 무방향성 전기 강판(SI:1.2함유)표면에 바코터를 사용하여 약 1㎛의 두께로 상기 무 방향성 전기 강판용 절연코팅막을 형성한 후 약 650℃로 설정된 가열로에서 약 15초간 소둔하여 전기 강판용 절연피막을 각각 형성하였다.
실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 각 전기 강판용 절연코팅제로 형성된 각 전기 강판용 절연피막의 밀착성, 절연성, 표면 외관, 내식성 및 광택을 측정한 후, 양호(○), 중간(△),불량(×)으로 판단하여 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
표1
밀착성 절연성 표면 외관 내식성 광택
실시예 1 ○ ○ ○ ○ ○
실시예 2 ○ ○ ○ ○ ○
비교예 1 × ○ ○ × ×
비교예 2 × × △ × ×
비교예 3 ○ ○ × △ ×
표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2의 전기 강판용 절연코팅제 및 이를 이용하여 형성된 절연피막의 특성이 비교예 1내지 3의 절연피막 처리제 및 이를 이용하여 형성된 절연피막에 비하여 우수함을 알 수 있다. 특히, 내식성 및 광택성이 우수한 것으로 나타났다.
밀착성을 평가하기 위하여 각 절연피막을 100% N2가스 분위기에서 약 750℃에서 약 2시간 동안 열처리 후 각 절연피막을 약 10mmψ의 원호를 갖는 환봉 주위에 접하여 180° 구부릴 때 피막박리가 없는 상태를 양호로 평가하였다. 절연성을 평가하기 위하여 300psi 압력하에서 0.5V×1.0A의 전류를 통하였을 때의 수납 전류값(Amps)을 측정하고 약 0 내지 0.1Amps를 양호, 약 0.25Amps이상을 불량, 그 사이의 구간을 보통으로 평가하였다. 표면 외관을 평가하기 위하여 색상, 줄무늬 유무 등을 육안으로 관찰하여 전기 강판의 표면이 잘 보일수록, 줄무늬가 나타나지 않을수록 피막 외관이 양호한 것으로 평가하였다. 내식성을 평가하기 위하여 약 35℃의 5% 염화나트륨 용액을 각 절연피막에 분무하고, 약 24시간 후 피막 표면의 녹 발생 유무를 관찰하여 평가하였다. 광택을 평가하기 위하여 BYK 社의 micro-TRI-gloss를 사용하여 각 절연피막의 광택을 측정하고, 광택(60°)이 110°인 경우 ○, 80 내지 110°인 경우 △, 80° 미만인 경우를 × 로 판단하였다.
이와 같은 본 발명에 따른 전기 강판용 코팅제는 인체에 유해한 크롬을 포함하지 않음에도 불구하고 크롬을 포함하는 기존의 전기 강판용 절연피막과 동일한 물성을 갖는 절연피막을 형성할 수 있어 환경 친화적이다. 또한, 상기 코팅제로 형성된 전기 강판용 절연피막은 밀착성, 절연성, 외관, 내식성 및 광택이 우수한 특성을 갖는다.

Claims (7)

  1. 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부;
    자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부;
    소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부;
    얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부;
    절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3내지 7 중량부; 및
    이온 교환수 3 내지 7 중량부를 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 금속산화물 복합염은 알루미늄(Al)수산화물, 마그네슘(Mg)산화물 및 아연(Zn)산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물에 인산(H3PO4) 및 붕산(H3BO4)을 포함하는 산소산이 반응함으로서 형성되며, 고형분 45 내지 47중량%인 복합 금속산화물 염인 것을 특징으로 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 자기가교형 에멀젼 수지는 이온교환수 45 내지 55 중량부, 스티렌 12 내지 17 중량부, 메틸메타아크릴레이트 12 내지 17중량부, 부틸 아크릴레이트 3내지 5 중량부, 메타크릴산 0.3 내지 0.5중량부, 자기가교 성분인 메틸올아크릴아마이드 1 내지 3중량부, 에멀젼 가교제인 디비닐 벤젠 0.5 내지 1.0중량부, 개시제인 암모니움퍼설페이트(Ammonium persulfate) 0.1 내지 0.3, 음이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르암모니움 설페이트 1 내지 3중량부, 반응성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 4중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 자기가교형 에멀젼 수지는 10 내지 100nm의 입자크기를 가지며, 고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5인 에멀젼 수지인 것을 특징으로 하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 인산-에폭시실란 화합물은 에폭시-실란 25 내지 40중량부, 이온교환수 40 내지 55중량부, 초산 0.5 내지 2 중량부 및 85% 인산 수용액 4 내지 10 중량부를 반응시킴으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제.
  6. 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염을 마련하는 단계;
    고형분이 42 내지 46중량%이고, pH가 4 내지 4.5이며, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지를 마련하는 단계;
    인산-에폭시실란 화합물을 마련하는 단계; 및
    상기 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시키는 단계를 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제 제조방법.
  7. 무기 금속산화물과 산소산의 반응으로 형성된 금속산화물 복합염 47 내지 57 중량부, 10 내지 100nm의 입자크기를 갖는 자기가교형 에멀젼 수지 25 내지 35 중량부, 소재 습윤성을 향상시키기 위한 비실리콘계 첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 얼룩을 방지하기 위한 프로필렌글리콜 5 내지 10 중량부, 절연피막의 광택 및 밀착성을 향상시키기 위한 인산-에폭시실란 화합물 3 내지 7 중량부 및 이온 교환수 3 내지 7 중량부를 혼합 반응시켜 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제 마련하는 단계;
    상기 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제를 강판상에 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅막을 530 내지 750℃로 설정된 가열로의 가열로에서 열처리하는 단계를 포함하는 무 방향성 전기 강판용 절연피막 형성방법.
KR1020090133069A 2009-12-29 2009-12-29 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법 KR101136484B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090133069A KR101136484B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090133069A KR101136484B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110076374A KR20110076374A (ko) 2011-07-06
KR101136484B1 true KR101136484B1 (ko) 2012-04-19

Family

ID=44916279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090133069A KR101136484B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101136484B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101467062B1 (ko) * 2012-12-11 2014-12-01 현대제철 주식회사 내식성 및 내열성이 우수한 저철손 무방향성 전기강판 제조방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101561280B1 (ko) * 2013-11-27 2015-10-16 주식회사 포스코 무방향성 전기 강판 코팅 조성물, 무방향성 전기 강판 제품의 제조 방법 및 무방향성 전기 강판 제품
CN109897467A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 长沙埃比林环保科技有限公司 一种环保涂料
CN116144240B (zh) * 2021-11-22 2024-04-05 宝山钢铁股份有限公司 一种轻粘性硅钢环保绝缘涂料、硅钢板及其制造方法
CN115651464B (zh) * 2022-11-03 2023-11-14 武汉科技大学 一种无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法与无取向硅钢板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4522961A (en) 1982-08-12 1985-06-11 Scm Corporation Aqueous self-curing polymeric blends
US6034174A (en) 1997-09-10 2000-03-07 General Electric Company Additive system to improve adhesion and hydrolytic stability of silicone elastomers
KR20060047069A (ko) * 2004-11-15 2006-05-18 (주)피어켐 플라스틱 도장용 저온소부형 도료 조성물
KR100794678B1 (ko) 2006-12-28 2008-01-14 (주)디피아이 홀딩스 비이온성 폴리우레탄 분산 수지를 포함하는 전기강판 절연피막 형성용 피복 조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4522961A (en) 1982-08-12 1985-06-11 Scm Corporation Aqueous self-curing polymeric blends
US6034174A (en) 1997-09-10 2000-03-07 General Electric Company Additive system to improve adhesion and hydrolytic stability of silicone elastomers
KR20060047069A (ko) * 2004-11-15 2006-05-18 (주)피어켐 플라스틱 도장용 저온소부형 도료 조성물
KR100794678B1 (ko) 2006-12-28 2008-01-14 (주)디피아이 홀딩스 비이온성 폴리우레탄 분산 수지를 포함하는 전기강판 절연피막 형성용 피복 조성물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101467062B1 (ko) * 2012-12-11 2014-12-01 현대제철 주식회사 내식성 및 내열성이 우수한 저철손 무방향성 전기강판 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110076374A (ko) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100973071B1 (ko) 크롬을 함유하지 않는 절연 피막을 가진 방향성 전자강판및 그 절연 피막제
KR101324260B1 (ko) 무방향성 전기강판의 절연 피막 조성물, 그 제조방법 및 절연 피막조성물이 적용된 무방향성 전기강판
KR101136484B1 (ko) 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법
JP5236077B2 (ja) 方向性電気鋼板用非クロム系コーティング剤およびこれを用いた電気鋼板とその製造方法
WO2007136115A1 (ja) 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板及びその絶縁被膜処理方法
JPH06330338A (ja) 被膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板の製造方法
JP2017141480A (ja) 電磁鋼板及び電磁鋼板の製造方法
JP5309735B2 (ja) 絶縁被膜処理剤と該被膜処理剤を塗布した方向性電磁鋼板及びその絶縁被膜処理方法
US20220055067A1 (en) Bilayer composition for surface treatment of steel plate and surface-treated steel plate using same
JP4608600B2 (ja) 熱伝導性に優れた絶縁被膜を持つ電磁鋼板及びその製造方法
KR101481128B1 (ko) 절연피막 조성물, 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 무방향성 전기강판
JP2001220683A (ja) 絶縁被膜付き電磁鋼板
JP3564079B2 (ja) 絶縁被膜剤とそれを用いた溶接性の極めて優れる無方向性電磁鋼板の製造方法
JP2005200705A (ja) クロムを含まない絶縁皮膜を有する方向性電磁鋼板及びその絶縁皮膜剤
KR100817157B1 (ko) 용액 안정성이 우수한 무방향성 전기강판용 Ｃｒ－ｆｒｅｅ코팅제 제조방법
KR101110255B1 (ko) 피막특성이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
JP7283423B2 (ja) 絶縁被膜付き電磁鋼板およびその製造方法
KR101507941B1 (ko) 전기강판의 절연피막 조성물, 이를 이용한 절연피막 형성방법 및 이에 의해 제조되는 방향성 전기강판
KR100368254B1 (ko) 롤 코팅작업성이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법
KR101110256B1 (ko) 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
KR100762466B1 (ko) 크롬이 배제된 응력제거소둔 전후 피막밀착성 및피막강도가 우수한 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법
KR101419473B1 (ko) 절연피막 조성물, 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 무방향성 전기강판
KR101308731B1 (ko) 장력부여가 우수하며 타발성 및 가공성이 우수한 비크롬계 방향성 전기강판용 장력코팅제 조성물 및 이를 이용한 절연피막 형성방법, 그 방법에 의해 형성된 절연피막을 갖는 방향성 전기강판
CA3104849C (en) Electrical steel sheet with insulating film and method for manufacturing the same
KR20010018362A (ko) 무방향성 전기강판의 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160229

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170320

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180227

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200219

Year of fee payment: 9