KR101458753B1

KR101458753B1 - 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101458753B1
Application number: KR1020147017276A
Authority: KR
Inventors: 가즈토시 다케다; 겐지 고스게; 다츠야 다카세; 고오지 무네다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2014-11-05
Also published as: EP2597177A1; TW201214473A; JPWO2012011442A1; KR20130026475A; US11377569B2; US20130115443A1; BR112013001548B1; KR101458726B1; CN103025917B; BR112013001548A2; CN103025917A; WO2012011442A1; TWI451453B; KR20140088915A; EP2597177B1; EP2597177A4; JP5093411B2

Abstract

전자기 강판(10)에는, 지철(1)과, 지철(1)의 표면 상에 형성된 절연 피막(2)이 형성되어 있다. 절연 피막(2)은, 인산 금속염:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물:1질량부 내지 50질량부를 포함하는 제1 성분:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:0.5질량부 내지 10질량부를 포함한다.

Description

수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판 및 그 제조 방법{ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET USED FOR RESIN MOLDED LAMINATED CORE AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 전기 기기의 철심의 재료 등에 적합한 전자기 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자기 강판을 사용하여 모터나 트랜스를 제조할 때에는, 후프 형상의 전자기 강판을 소정 형상으로 펀칭 가공한 후, 복수의 전자기 강판을 적층하여 고착하여 적층 철심을 제작한다. 그 후, 적층 철심의 티스 등에 구리선을 권취한다. 이어서, 용도에 따라서는, 내구성 및 내후성의 향상 등을 목적으로 하여, 수지 몰드를 행하는 경우가 있다.

여기서, 몰드 수지는, 적층 철심과 밀착하는 것이 중요하다. 이것은, 적층 철심과 밀착하지 않으면, 내구성 및 내후성의 향상 등의 목적이 달성되지 않기 때문이다. 또한, 자석을 사용하는 모터에서는, 자석이 몰드 수지를 사용하여 모터에 고정되지만, 밀착성이 낮은 경우에는, 자석의 고정이 불충분해진다.

한편, 몰드 수지의 적층 철심과의 밀착성이 지나치게 높은 경우에는, 모터 등의 제조 과정에 있어서 다양한 문제가 발생하는 것이 판명되었다. 예를 들어, 자동차에 사용되는 모터 등에 있어서, 몰드 수지로부터 적층 철심에 압축 응력이 작용하고, 철손이 증가하는 경우가 있다. 즉, 적층 철심에 코일 등의 통전부를 장착한 후에 수지 몰드한 경우에, 몰드 수지와 적층 철심의 노출부가 접착하고 있으면, 몰드 수지로부터의 압축 응력이 적층 철심에 작용하여, 철손이 열화되어 모터의 성능이 저하되는 경우가 있다. 또한, 몰드 수지를 사용하여 자석을 모터에 고정하는 경우에는, 몰드 수지의 적층 철심과의 밀착성이 지나치게 높으면, 불필요한 개소에 부착된 몰드 수지의 제거가 곤란하다.

일본 특허 공고 소50-15013호 공보 일본 특허 출원 공개 평03-36284호 공보 일본 특허 공고 소49-19078호 공보 일본 특허 출원 공개 평06-330338호 공보 일본 특허 출원 공개 평09-323066호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-309379호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-164207호 공보

본 발명은, 몰드 수지의 박리성을 향상시킬 수 있는 전자기 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명자들은, 몰드 수지의 박리성을 저하시키는 요인에 대해 검토를 행한 결과, 전자기 강판의 표면에 형성되어 있는 절연 피막과 몰드 수지의 밀착성이 과도하게 높게 되어 있는 것을 발견하였다. 절연 피막은, 주로, 적층된 전자기 강판끼리의 절연성을 확보하기 위해 형성되어 있다. 또한, 절연 피막에는, 절연성 외에, 내식성, 용접성, 밀착성, 내열성 등의 다양한 특성이 요구되는 경우도 있다. 절연 피막의 형성에서는, 일반적으로, 크롬산염 및 인산염 등의 무기산염 및 유기 수지를 주성분으로 하는 혼합물이 도포되어 있다. 전자기 강판의 절연 피막에 관해서는 다양한 기술이 알려져 있다. 그리고 최근에는, 환경 문제에 대한 의식의 고조로부터, 6가 크롬을 함유하는 크롬산 수용액을 사용하지 않는 절연 피막의 개발이 진행되고 있다.

그러나 종래의 절연 피막에서는, 절연성 등의 특성이 충분한 것이어도, 몰드 수지의 박리성에 대해서는 착안되어 있지 않아, 상기한 바와 같이, 몰드 수지의 박리성이 낮은 것에 수반하는 다양한 문제점이 있다. 본 발명자들은, 이러한 문제점을 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 하기의 여러 형태에 상도하였다.

(1) 지철과,

상기 지철의 표면 상에 형성된 절연 피막을 갖고,

상기 절연 피막은,

인산 금속염:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물:1질량부 내지 50질량부를 포함하는 제1 성분:100질량부와,

평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:0.5질량부 내지 10질량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판.

(2) 지철과,

상기 지철의 표면 상에 형성된 절연 피막을 갖고,

상기 절연 피막은,

콜로이달실리카:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물:40질량부 내지 400질량부를 포함하는 제1 성분:100질량부와,

(4) 지철의 표면에 처리액을 도포하는 공정과,

상기 처리액의 베이킹 건조를 행하는 공정을 갖고,

상기 처리액으로서,

인산 금속염:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물의 에멀션:수지 고형분으로 1질량부 내지 50질량부를 포함하는 제1 성분:고형분으로 100질량부와,

평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:수지 고형분으로 0.5질량부 내지 10질량부를 포함하는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판의 제조 방법.

(5) 지철의 표면에 처리액을 도포하는 공정과,

상기 처리액의 베이킹 건조를 행하는 공정을 갖고,

상기 처리액으로서,

콜로이달실리카:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물의 에멀션:수지 고형분으로 40질량부 내지 400질량부를 포함하는 제1 성분:고형분으로 100질량부와,

(6) 상기 베이킹 건조의 도달 온도를 150℃ 내지 350℃로 하고, 시간을 5초간 내지 60초간으로 하는 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5)에 기재된 수지 몰드되는 적층철심에 사용되는 전자기 강판의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 적절한 절연 피막이 형성되어 있으므로, 절연성 등을 높게 유지하면서, 높은 몰드 수지의 박리성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 구조를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 실시 형태에서는, 우선, 지철(1)을 제작한다(스텝 S1). 지철(1)의 제작에서는, 예를 들어, 우선, 소정의 조성의 슬래브를 1050℃ 내지 1250℃ 정도에서 가열하고, 열간 압연을 행하여 열연판을 제작하고, 열연판을 코일 형상으로 권취한다. 이어서, 열연판을 풀면서 냉간 압연하여 두께가 0.15㎜ 내지 0.5㎜ 정도인 냉연판을 제작하고, 냉연판을 코일 형상으로 권취한다. 그 후, 750℃ 내지 1100℃에서 어닐링(마무리 어닐링)한다. 이와 같이 하여 지철(1)이 얻어진다. 또한, 냉간 압연 전에, 필요에 따라 800℃ 내지 1050℃의 범위 내에서 어닐링해도 된다.

지철(1)의 조성은, 예를 들어 무방향성 전자기 강판에 적합한 조성이다. 즉, 지철(1)은, 예를 들어, Si:0.1질량％ 이상, Al:0.05질량％ 이상을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, Si 및 Al 이외에, Mn:0.01질량％ 이상 1.0질량％ 이하가 함유되어 있어도 된다. 또한, Sn:0.01질량％ 이상 1.0질량％ 이하가 함유되어 있어도 된다. 또한, S, N 및 C 등의 전형 원소의 함유량은, 100ppm 미만인 것이 바람직하고, 20ppm 미만인 것이 보다 바람직하다. Si가 많이 함유되어 있을수록, 전기 저항이 커져 자기 특성이 향상된다. 그러나 Si의 함유량이 4.0질량％를 초과하면, 취성이 현저해지는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 4.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, Al이 많이 함유되어 있을수록, 자기 특성이 향상된다. 그러나 Al의 함유량이 3.0질량％를 초과하고 있으면, 지철(1)을 제작할 때의 냉간 압연이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, Al 함유량은 3.0질량％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 지철(1)의 조성이 방향성 전자기 강판에 적합한 조성이어도 된다.

또한, 지철(1)의 표면 조도가 낮을수록 적층 철심에 있어서의 전자기 강판끼리의 밀착성이 높아진다. 이로 인해, 지철(1)의 압연 방향 및 압연 방향에 직교하는 방향(판 폭 방향)의 중심선 평균 거칠기(Ra)는, 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1.0㎛를 초과하고 있으면, 전자기 강판끼리의 밀착성이 낮아, 적층 방향의 높은 열전도성을 얻기 어려워진다. 또한, 중심선 평균 거칠기(Ra)를 0.1㎛ 미만으로 하기 위해서는, 냉간 압연의 제어를 엄밀하게 행할 필요가 있어, 고비용으로 되기 쉽다. 따라서, 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.

이어서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 지철(1)의 표면 상에 절연 피막(2)을 형성한다(스텝 S2). 절연 피막(2)의 형성에서는, 소정의 처리액을 지철(1)의 표면 상에 도포하고(스텝 S2a), 그 후, 가열에 의해 처리액을 건조시킨다(스텝 S2b). 이 결과, 처리액 중의 성분이 지철(1)의 표면 상에 베이킹된다. 처리액을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 롤 코터 또는 스프레이를 사용하여 처리액을 도포해도 되고, 처리액 중에 지철(1)을 침지해도 된다. 또한, 처리액을 건조시키는 방법도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 통상의 복사로 또는 열풍로를 사용하여 처리액을 건조시켜도 되고, 유도 가열, 고주파 가열 등의 전기 에너지를 사용한 가열에 의해 처리액을 건조시켜도 된다. 또한, 처리액의 건조 및 베이킹(스텝 S2b)의 조건에 관해, 이 처리의 온도(베이킹 온도)는 150℃ 내지 350℃로 하는 것이 바람직하고, 특히, 후술하는 바와 같이 인산 금속염이 처리액에 포함되어 있는 경우에는, 베이킹 온도는 230℃ 내지 300℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 처리의 시간은, 처리액에 인산 금속염이 포함되어 있는 경우에는 5초간 내지 60초간으로 하는 것이 바람직하고, 콜로이달실리카가 포함되어 있는 경우에는 3초간 내지 60초간으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 처리액의 도포 전에, 지철(1)의 표면에 전처리를 실시해도 된다. 전처리로서는, 예를 들어, 알칼리성 약제 등을 사용한 탈지 처리, 및 염산, 황산 또는 인산 등을 사용한 산세 처리 등을 들 수 있다.

여기서, 절연 피막(2)의 형성에 사용하는 처리액에 대해 설명한다. 이 처리액으로서는, 크게 구별하여 다음 2종류[(a), (b)]의 것을 사용할 수 있다.

(a)

평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:수지 고형분으로 0.5질량부 내지 10질량부를 포함하는 처리액.

(b)

또한, 제1 성분 및 제2 성분의 총량은, 고형분 환산으로 처리액 전체의 90％ 이상인 것이 바람직하다. 절연 피막의 양호한 절연성, 열전도성, 내열성 등을 확보하기 위해서이다.

제1 성분에 관해, 인산 금속염은, 인산 및 금속 이온을 주성분으로 하는 수용액을 건조시켰을 때에 고형분으로 되는 것이다. 인산 금속염을 구성하는 인산의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 오르토인산, 메타인산, 폴리인산 등을 사용할 수 있다. 또한, 인산 금속염을 구성하는 금속 이온의 종류도 특별히 한정되지 않지만, Li, Al, Mg, Ca, Sr, Ti, Ni, Mn 및 Co 등이 바람직하고, Al, Ca, Mn 및 Ni가 특히 바람직하다. 또한, 인산 금속염 용액은, 예를 들어, 오르토인산에 금속 이온의 산화물, 탄산염 및/또는 수산화물을 혼합함으로써 조제하는 것이 바람직하다.

인산 금속염으로서는, 1종류만을 사용해도 되고, 2종류 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 제1 성분이 인산 금속염만으로 구성되어 있어도 되고, 제1 성분 중에, 포스폰산 및/또는 붕산 등의 첨가제가 포함되어 있어도 된다.

동일하게, 제1 성분에 관해, 콜로이달실리카로서는, 예를 들어, 평균 입경이 5㎚ 내지 40㎚이며, 또한, Na 함유량이 0.5질량％ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 콜로이달실리카의 Na 함유량은 0.01질량％ 내지 0.3질량％인 것이 보다 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 제1 성분에, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및/또는 폴리에스테르 수지의 에멀션이 포함되어 있다. 아크릴 수지, 에폭시 수지 및/또는 폴리에스테르 수지의 에멀션으로서는, 시판되고 있는 수지 에멀션을 사용해도 된다. 아크릴 수지, 에폭시 수지 및/또는 폴리에스테르 수지의 융점은 특별히 한정되지 않지만, 50℃ 이하인 것이 바람직하다. 이들의 융점이 50℃를 초과하고 있으면, 발분하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 비용을 고려하면, 이들의 융점은 0℃ 이상인 것이 바람직하다.

아크릴 수지로서는, 통상의 모노머인, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n―부틸아크릴레이트, i―부틸아크릴레이트, n―옥틸아크릴레이트, i―옥틸아크릴레이트, 2―에틸헥실아크릴레이트, n―노닐아크릴레이트, n―데실아크릴레이트 및 n―도데실아크릴레이트 등이 바람직하다. 또한, 아크릴 수지로서, 관능기를 갖는 모노머인, 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 푸마르산, 크로톤산 및 이타콘산, 및 수산기를 갖는 모노머인, 2―히드록실에틸(메타)아크릴레이트, 2―히드록실프로필(메타)아크릴레이트, 3―히드록실부틸(메타)아크릴레이트 및 2―히드록실에틸(메타)알릴에테르 등을 공중합시킨 것도 바람직하다.

에폭시 수지로서는, 예를 들어, 아민 변성 에폭시 수지에 무수카르본산을 반응시킨 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 비스페놀A―디글리시딜에테르, 비스페놀A―디글리시딜에테르의 카프로락톤개환부가물, 비스페놀F―디글리시딜에테르, 비스페놀S―디글리시딜에테르, 노볼락글리시딜에테르, 다이머산글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 변성하는 아민으로서는, 이소프로판올아민, 모노프로판올아민, 모노부탄올아민, 모노에탄올아민, 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 부탈아민, 프로필아민, 이소포론디아민, 테트라히드로푸르푸릴아민, 크실렌디아민, 헥실아민, 노닐아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라메틸렌펜타민, 디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다. 무수카르본산으로서는, 무수숙신산, 무수이타콘산, 무수말레인산, 무수시트라콘산, 무수프탈산, 무수트리멜리트산 등을 반응시킨 것이 바람직하다.

폴리에스테르 수지로서는, 예를 들어, 디카르본산과 글리콜을 반응시켜 얻어지는 것이 바람직하다. 디카르본산으로서는, 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 나프탈렌디카르본산, 비페닐디카르본산, 숙신산, 아디프산, 세바신산, 푸마르산, 말레인산, 무수말레인산, 이타콘산 및 시트라콘산 등을 들 수 있다. 글리콜로서는, 에틸렌글리콜, 1,2―프로필렌글리콜, 1,3―프로판디올, 1,4―부탄디올, 1,5―펜탄디올, 네오펜틸디올, 1,6―헥산디올, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 또한, 이들 폴리에스테르 수지에, 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 또는 메타크릴산무수물 등을 그라프트 중합시켜 얻어지는 것을 사용해도 된다.

또한, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로서, 1종류만을 사용해도 되고, 2종류 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 이들 유기 수지로서는, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 것을 사용한다. 평균 입경이 0.05㎛ 미만이면, 처리액 중에서 응집하기 쉬워, 절연 피막(2)의 균일성이 저하될 가능성이 있다. 한편, 평균 입경이 0.50㎛를 초과하고 있으면, 처리액의 안정성이 저하될 가능성이 있다. 처리액의 안정성이 저하되면, 처리액 중에 응집물이 발생하여, 배관 및/또는 펌프가 막히거나, 응집물이 절연 피막(2) 중에 들어가 절연 피막(2)에 결함이 발생할 가능성이 있다. 또한, 이들 유기 수지의 평균 입경은, 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 평균 입경으로서는, 예를 들어 입경이 1㎛ 이하인 입자에 관한 개수 평균 입경을 사용할 수 있다.

인산 금속염과, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 혼합 비율에 관해, 인산 금속염 100질량부에 대한 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량은 1질량부 내지 50질량부이다. 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량이 1질량부 미만이면, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 응집이 발생하기 쉬워, 절연 피막(2)의 균일성이 저하되기 쉽다. 한편, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량이 50질량부를 초과하고 있으면, 내열성이 저하된다.

또한, 콜로이달실리카와, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 혼합 비율에 관해, 콜로이달실리카 100질량부에 대한 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량은 40질량부 내지 400질량부이다. 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량이 40질량부 미만이면, 절연 피막(2)을 적절하게 형성하는 것이 곤란해지고, 절연 피막(2)이 발분할 가능성이 있다. 한편, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 총량이 400질량부를 초과하고 있으면, 내열성이 저하된다.

제2 성분에 관해, 불소 수지로서는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌헥사플루오로프로필렌퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 클로로트리플루오로에틸렌에틸렌 공중합체 및 폴리비닐플루오리드 등을 사용할 수 있다.

또한, 수산기의 부여 또는 에폭시 변성 등을 한 불소 수지를 사용하면, 몰드 수지의 박리성이 저하되는 경향이 있다. 이로 인해, 수산기의 부여 또는 에폭시 변성 등을 한 불소 수지 이외의 불소 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로서는, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 것을 사용한다. 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더의 평균 입경이 0.05㎛ 미만이면, 충분한 분산성이 얻어지지 않고, 처리액 중에서 응집하기 쉬워, 절연 피막(2)의 균일성이 저하되기 쉽다. 이 결과, 충분한 절연성 등의 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 평균 입경이 0.35㎛를 초과하고 있으면, 처리액의 안정성이 저하될 가능성이 있다. 또한, 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더의 평균 입경은, 0.15㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.25㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 평균 입경이 다른 복수종의 디스퍼전 또는 파우더를 혼합하여 사용해도 되고, 분자량이 다른 복수종의 디스퍼전 또는 파우더를 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 불소 수지의 디스퍼전과 불소 수지의 파우더를 혼합하여 사용해도 된다.

제1 성분의 주성분이 인산 금속염, 콜로이달실리카 중 어느 것이어도, 제1 성분 및 제2 성분의 배합 비율에 관해, 제1 성분의 고형분 100질량부에 대한 제2 성분의 양은 0.5질량부 내지 10질량부로 한다. 제2 성분의 양이 0.5질량부 미만이면, 몰드 수지의 박리성을 향상시키는 효과가 충분해지지 않을 가능성이 있다. 한편, 제2 성분의 양이 10질량부를 초과하고 있으면, 처리액의 안정성이 저하될 가능성이 있다. 상기한 바와 같이, 처리액의 안정성이 저하되면, 처리액 중에 응집물이 발생하여, 배관 및/또는 펌프가 막히거나, 응집물이 절연 피막(2) 중에 들어가 절연 피막(2)에 결함이 발생할 가능성이 있다. 또한, 불소 수지는 다른 유기 수지와는 달리, 특히 계면에 응집하는 경향을 가지므로, 제2 성분의 양이 10질량부를 초과하고 있으면, 지철(1)과의 밀착성이 불충분해질 가능성이 있다.

또한, 상술한 처리액에, 계면 활성제 등의 첨가제를 첨가해도 된다. 계면 활성제로서는, 비이온계 계면 활성제가 바람직하고, 그 밖에, 광택제, 방부제, 산화 방지제 등을 첨가해도 된다.

또한, 상술한 처리액에, 다른 성분을 첨가해도 된다. 예를 들어, 탄산염, 수산화물, 산화물, 티탄산염 및 텅스텐산염 등의 무기 화합물을 첨가해도 되고, 폴리올, 셀로솔브, 카르본산류, 에테르류 및 에스테르류 등의 유기 저분자 화합물을 첨가해도 된다. 또한, 무기 화합물 및 유기 저분자 화합물의 양쪽을 첨가해도 된다.

이러한 방법에 의해 제조된 전자기 강판(10)에서는, 처리액 (a)가 사용된 경우, 절연 피막(2)은,

평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:0.5질량부 내지 10질량부를 포함하게 된다.

또한, 처리액 (b)가 사용된 경우, 절연 피막(2)은,

콜로이달실리카:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물:40질량부 내지 400질량부를 포함하는 제1 성분:고형분으로 100질량부와,

평균 입경이 2.0㎛ 내지 15.0㎛이며, 융점이 60℃ 내지 140℃이며, 폴리올레핀왁스, 에폭시 수지 및 아크릴 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자로 이루어지는 제2 성분:5질량부 내지 40질량부를 포함하게 된다.

또한, 절연 피막(2)으로서는, 내부에 불소 수지가 분산된 것이 얻어진다. 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더의 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 경우에, 이들의 처리액 중에서의 분산성이 지극히 양호하므로, 절연 피막(2)에 있어서의 불소 수지의 분산성도 지극히 양호한 것으로 되고, 절연 피막(2)의 전체에 걸쳐 실질적인 표면 장력이 적절하게 저하된다. 이 결과, 몰드 수지의 박리성이 향상된다. 즉, 이러한 절연 피막(2)을 구비한 전자기 강판(10)에서는, 절연 피막(2)의 지철(1)에 대한 밀착성을 높게 유지하면서, 몰드 수지와의 밀착성을 적절한 것으로 할 수 있다. 예를 들어 자석의 고정에 필요로 하는 밀착성 등을 확보하면서, 압축 응력의 완화 및 여분의 몰드 수지를 박리할 때의 작업성의 향상 등을 실현할 수 있다. 또한, 불소 수지의 평균 입경이 적정하지 않은 경우에는, 절연 피막(2) 중에 불소 수지가 불균일하게 분산하여 절연 피막(2)의 특성에 편차가 발생할 가능성이 있다.

또한, 처리액에 계면 활성제, 무기 화합물, 유기 저분자 화합물 등이 첨가되어 있는 경우에는, 이들은 그대로 절연 피막(2)에 함유된다.

또한, 절연 피막(2)의 두께는, 0.3㎛ 내지 3.0㎛ 정도로 하는 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이상으로 하는 것, 1.5㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기한 콜로이달실리카의 평균 입경, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 평균 입경 및 불소 수지의 평균 입경은 개수 평균 입경이다. 콜로이달실리카의 개수 평균 입경으로서는, 예를 들어, 질소 흡착법(JIS Z8830)에 의해 측정한 것을 사용한다. 또한, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지의 개수 평균 입경 및 불소 수지의 개수 평균 입경으로서는, 예를 들어, 레이저 회절법에 의해 측정한 것을 사용한다.

또한, 처리액으로서는, 환경으로의 배려에서 Cr을 함유하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 성분 및 제2 성분은, 절연 피막(2)의 90％ 이상을 차지하는 것이 바람직하다. 양호한 절연성, 열전도성, 내열성 등을 확보하기 위해서이다.

실시예

다음으로, 본 발명자들이 행한 실험에 대해 설명한다. 이들 실험에 있어서의 조건 등은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 예이며, 본 발명은, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

질량％로, Si:2.5％, Al:0.5％, Mn:0.05％를 함유하는 무방향성 전자기 강판용 조성을 갖는 지철을 제작하였다. 지철의 두께는 0.35㎜로 하고, 그 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.46㎛로 하였다.

또한, 다양한 제1 성분용 액을 제작하였다. 이 액의 성분을 표 1에 나타낸다.

인산 금속염을 포함하는 액의 제작에서는, 오르토인산과 Mg(OH)₂, Al(OH)₃ 등의 각 금속 수산화물, 산화물, 탄산염을 혼합 교반하여, 40질량％의 수용액을 조제하였다.

콜로이달실리카를 포함하는 액의 제작에서는, 시판되고 있는 평균 입경이 15㎚이고 표면을 알루미늄으로 개질한 콜로이달실리카를 30질량％ 포함하는 것을 제작하였다.

표 1 중의 6종류의 유기 수지의 상세는 하기와 같다.

「아크릴 수지 1」

메틸메타크릴레이트:40질량％, 2―히드록시에틸메타크릴레이트:10질량％, n―부틸아크릴레이트:30질량％ 및 스티렌모노머:20질량％를 공중합시켜 얻은 아크릴 수지이다.

「아크릴 수지 2」

메틸아크릴레이트:40질량％, 스티렌모노머:30질량％, 이소부틸아크릴레이트:20질량％ 및 푸마르산:10질량％를 공중합시켜 얻은 아크릴 수지이다.

「에폭시 수지 1」

비스페놀A를 트리에탄올아민으로 변성한 후, 무수숙신산을 반응시켜 얻은 카르복실기 변성 에폭시 수지이다.

「에폭시 수지 2」

페놀노볼락형 에폭시 수지에 에틸렌프로필렌블록폴리머를 배합하여 노닐페닐에테르에틸렌옥사이드를 부가하고, 자기 유화형으로 한 에폭시 수지이다.

「폴리에스테르 수지」

디메틸테레프탈레이트:35질량％ 및 네오펜틸글리콜:35질량％를 공중합시킨 후, 푸마르산:15질량％ 및 무수트리멜리트산:15질량％를 그라프트 중합시켜 얻은 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지이다.

「수성 폴리우레탄」

기지의 방법으로 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 폴리에틸렌글리콜로부터 합성된 수성 폴리우레탄이다.

이들 유기 수지를 각각 30％ 에멀션 용액으로 하고, 이들을 인산 금속염 또는 콜로이달실리카를 함유하는 액에 혼합하였다. 또한, 필요에 따라 점도 조정제, 계면 활성제를 적당량 첨가하여 표 1에 나타내는 액을 조제하였다.

또한, 아크릴 수지 1, 2의 평균 입경은, 각각 0.25㎛, 0.64㎛, 0.6㎛였다. 또한, 에폭시 수지 1, 2의 평균 입경은, 각각 0.33㎛, 0.76㎛였다. 또한, 폴리에스테르 수지의 평균 입경은 0.35㎛이며, 수성 폴리우레탄의 평균 입경은 0.12㎛였다. 이들의 평균 입경의 측정에서는, 수지 에멀션을 증류수로 희석한 후, JIS법(JIS Z8826)에 준한 시판의 레이저 회절법에 의한 입경 측정 장치로 개수 평균 입경을 측정하였다. 또한, 표 1 중의 수지 질량부는, 고형분으로 환산한 값이다.

이어서, 표 1에 나타내는 액에, 표 2에 나타내는 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더를, 소정량 첨가하여 27종의 처리액을 제작하였다.

표 2 중의 6종류의 불소 수지의 상세는 하기와 같다.

「불소 수지 1」

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 타입이며, 평균 입경이 0.25㎛, 농도가 48질량％인 불소 수지의 디스퍼전이다.

「불소 수지 2」

불소화에틸렌프로필렌(FEP) 타입이며, 평균 입경이 0.34㎛, 농도가 50질량％인 불소 수지의 디스퍼전이다.

「불소 수지 3」

강제 유화에 의해 수(水)분산 타입으로 한, 평균 입경이 0.12㎛, 농도가 60질량％인 불소 수지의 디스퍼전이다.

「불소 수지 4」

불소 고무 타입이며, 평균 입경이 2.5㎛인 불소 수지의 파우더이다.

「불소 수지 5」

수산기 부여 타입이며, 평균 입경이 0.06㎛, 농도가 48질량％인 불소 수지의 디스퍼전이다.

「불소 수지 6」

평균 입경이 0.33㎛인 PTFE 및 평균 입경이 0.25㎛인 불화비닐리덴을 복합시킨 불소 수지의 파우더이다.

또한, 유기 수지의 에멀션의 평균 입경의 측정에서는, 증류수로 희석한 후, JIS법(JIS Z8826)에 준한 시판의 레이저 회절법에 의한 입경 측정 장치로 개수 평균 입경을 측정하였다. 또한, 불소 수지의 파우더의 평균 입경의 측정에서는, 증류수 중에 약 1분간 초음파 세정기로 분산시킨 후, JIS법(JIS Z8826)에 준한 시판의 레이저 회절법에 의한 입경 측정 장치로 개수 평균 입경을 측정하였다. 또한, 표면 거칠기에 대해서는, JIS법(JIS B0601)에 준한 시판의 표면 조도 측정 장치를 사용하여 중심선 평균 거칠기(Ra)를 측정하였다.

그리고 처리액을 지철에 도포하고, 표 2에 나타내는 조건에서 베이킹하였다. 처리액은 롤 코터를 사용하여 도포하였다. 이때에, 절연 피막의 두께가 약 0.8㎛로 되도록 롤 압하량 등을 조정하였다. 베이킹(건조)은, 복사로를 사용하여 행하고, 표 2 중에 기재한 소정의 가열 조건이 얻어지도록 노온의 설정을 조정하였다. 도달판 온도가 160℃ 내지 400℃, 베이킹 시간이 5초간 내지 55초간으로 되도록 조정하였다.

그리고 베이킹 종료 후에 얻어진 전자기 강판에 대해 다양한 특성을 평가하였다. 즉, 몰드 수지의 박리성, 절연성, 밀착성, 내식성, 외관 및 내열성의 평가를 행하였다.

몰드 수지의 박리성의 평가에서는, 0.05g의 몰드 수지의 분말을 끼워 넣은 2매의 전자기 강판의 샘플을 150℃로 가열하고, 10kgf/㎠의 가압력으로 1분간 보유 지지하고, 공냉하고, 전단 인장 강도를 측정하였다. 전단 인장 강도의 측정은 JIS법(JIS K6850)에 준거하여 행하고, 전단 인장 강도를 몰드 수지 접착력으로 하였다. 또한, 1kgf/㎠는, 약 9.8N/㎠이다. 전단 인장 강도가 10kgf/㎠ 이하이면, 몰드 수지의 박리성이 양호하다고 할 수 있다. 한편, 전단 인장 강도가 10kgf/㎠ 초과인 경우, 몰드 수지에 의해 자성이 열화될 가능성이 있고, 또한, 자석의 고정에 사용하면, 부착물의 제거 시 등의 작업성이 떨어질 가능성이 있다.

절연성의 평가에서는, JIS법(JIS C2550)에 준하여 층간 저항을 측정하였다. 그리고 층간 저항이 5Ω·㎠/매 미만인 것을 ×, 5Ω·㎠/매 내지 10Ω·㎠/매인 것을 △, 10Ω·㎠/매 내지 50Ω·㎠/매인 것을 ○, 50Ω·㎠/매 이상인 것을 ◎로 하였다.

*밀착성의 평가에서는, 전자기 강판의 샘플에 점착 테이프를 부착한 후, 이것을 10㎜, 20㎜, 30㎜의 직경의 금속봉에 권취하였다. 이어서, 점착 테이프를 박리시키고, 박리된 흔적으로부터 밀착성을 평가하였다. 직경이 10㎜인 금속봉에 권취해도 박리되지 않은 것을 10㎜φOK로 하고, 직경이 20㎜인 금속봉에 권취해도 박리되지 않은 것을 20㎜φOK로 하였다. 또한, 직경이 30㎜인 금속봉에 권취해도 박리되지 않은 것을 30㎜φOK로 하고, 직경이 30㎜인 금속봉에 권취하였을 때에 박리된 것을 30㎜φOUT으로 하였다.

내식성은, JIS법의 염수 분무 시험(JIS Z2371)에 준하여 행하고, 7시간 경과 후의 샘플을 사용하여 10점 평가로 행하였다. 평가 기준은, 이하와 같다.

10:녹 발생이 없었다

9:녹 발생이 극소량(면적률 0.1％ 이하)

8:녹이 발생한 면적률＝0.1％ 초과 0.25％ 이하

7:녹이 발생한 면적률＝0.25％ 초과 0.50％ 이하

6:녹이 발생한 면적률＝0.50％ 초과 1％ 이하

5:녹이 발생한 면적률＝1％ 초과 2.5％ 이하

4:녹이 발생한 면적률＝2.5％ 초과 5％ 이하

3:녹이 발생한 면적률＝5％ 초과 10％ 이하

2:녹이 발생한 면적률＝10％ 초과 25％ 이하

1:녹이 발생한 면적률＝25％ 초과 50％ 이하

외관의 평가에서는, 광택이 있고, 평활하며 균일한 것을 5로 하고, 이하, 광택은 있지만 균일성이 약간 떨어지는 것을 4, 다소 광택이 있고 평활하지만 균일성이 떨어지는 것을 3, 광택이 적고, 평활성이 다소 떨어지며 균일성이 떨어지는 것을 2, 광택, 균일성, 평활성이 떨어지는 것을 1로 하였다.

내열성은, 전자기 강판의 표면에 100gf(약 0.98N)의 하중으로 2㎜×30㎜의 거즈를 문질러, 절연 피막의 박리 상황에 기초하여 평가하였다. 박리되지 않은 것을 5, 조금 박리된 것을 4, 확실히 박리된 것을 3, 박리 상황이 심한 것을 2, 거즈로 문지르지 않아도 박리된 것을 1로 하였다.

이들의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 이 실험에 의해 본 발명의 효과가 명백해졌다. 즉, 표 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 해당하는 샘플에서는 몰드 수지의 접착력이 10kgf/㎠ 이하로 되어 있어, 우수한 몰드 수지의 박리성을 갖고 있다고 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 해당하는 샘플은, 몰드 수지의 박리성에 더하여, 절연성, 밀착성, 내식성, 외관 및 내열성이 우수한 것도 명백해졌다. 또한, 비교예에 해당하는 샘플에서는, 몰드 수지의 접착력이 10kgf/㎠ 초과인 큰 값으로 되어 있는 것이 많고, 또한, 절연성, 밀착성, 내식성, 외관 및 내열성의 전체가 우수한 것은 존재하지 않았다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판에서는, 예를 들어 적층 철심도 몰드 등에 있어서, 몰드 수지의 박리성이 양호하고 적층 철심의 철손 특성이 향상되고, 또한 전자기 강판의 절연 피막 특성이 양호하다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.

본 발명은, 예를 들어, 전자기 강판 제조 산업 및 전자기 강판 이용 산업에 있어서 이용할 수 있다.

Claims

지철과,
상기 지철의 표면 상에 형성된 절연 피막을 갖고,
상기 절연 피막은,
콜로이달실리카:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물:40질량부 내지 400질량부를 포함하는 제1 성분:100질량부와,
평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:0.5질량부 내지 10질량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판.
지철의 표면에 처리액을 도포하는 공정과,
상기 처리액의 베이킹 건조를 행하는 공정을 갖고,
상기 처리액으로서,
콜로이달실리카:100질량부와, 평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.50㎛인 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종, 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물의 에멀션:수지 고형분으로 40질량부 내지 400질량부를 포함하는 제1 성분:고형분으로 100질량부와,
평균 입경이 0.05㎛ 내지 0.35㎛인 불소 수지의 디스퍼전 또는 파우더로 이루어지는 제2 성분:수지 고형분으로 0.5질량부 내지 10질량부를 포함하는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 베이킹 건조의 도달 온도를 150℃ 내지 350℃로 하고, 시간을 3초간 내지 60초간으로 하는 것을 특징으로 하는, 수지 몰드되는 적층 철심에 사용되는 전자기 강판의 제조 방법.