KR101967690B1

KR101967690B1 - 적층용 전자 강판, 적층형 전자 강판, 적층형 전자 강판의 제조 방법 및, 자동차 모터용 철심

Info

Publication number: KR101967690B1
Application number: KR1020177001972A
Authority: KR
Inventors: 노부코 나카가와; 카즈미치 사시; 나오키 무라마츠; 치요코 다다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2019-04-10
Also published as: EP3176285A1; EP3176285A4; CN106574374B; US20170117758A1; TWI575540B; EP3176285B1; JP6037055B2; WO2016017132A1; WO2016017132A8; CN106574374A; JPWO2016017132A1; KR20170021861A; TW201612926A

Abstract

자동차용 모터 등의 고온 접착성, 고온 내유성이 요구되는 적층 철심에 사용되는 적층형 전자 강판을 제공한다.　적층용 전자 강판으로서, 전자 강판과, 상기 전자 강판의 적어도 편면에 형성되고, 마르텐스 경도(HM)가 50 이상, 500 미만인 접착형 절연 피막을 구비하는 적층용 전자 강판이다.

Description

적층용 전자 강판, 적층형 전자 강판, 적층형 전자 강판의 제조 방법 및, 자동차 모터용 철심{ELECTRICAL STEEL SHEET FOR STACKING, STACKED ELECTRICAL STEEL SHEET, METHOD OF MANUFACTURING STACKED ELECTRICAL STEEL SHEET, AND IRON CORE FOR AUTOMOTIVE MOTOR}

본 발명은, 자동차용 모터용 적층 철심 등의 소재로서 적합한 적층용 전자 강판에 관한 것으로, 특히, 고온 접착성의 향상을 도모하려고 하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기의 적층용 전자 강판을 적층하여 얻은 적층형 전자 강판 및, 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기 기기의 철심 등에 사용되는 적층형 전자 강판은, 종래, 절연 피막을 구비하는 전자 강판을 복수매 적층한 후, 코킹(caulking)이나 용접 등의 방법에 의해 일체화함으로써 제조되고 있었다. 최근, 에너지 절약을 위해 전기 기기에 대한 고효율화의 요구가 증가하고 있고, 그에 수반하여, 와전류손을 저감하기 위해 적층형 전자 강판에 사용되는 강판의 판 두께가 얇아지는 경향에 있다. 그러나, 강판이 얇은 경우, 코킹이나 용접이 어려울 뿐만 아니라, 적층 단면이 벌어지기(separate) 쉬워져, 철심으로서의 형상을 유지하기 어렵다.

이 문제를 해결하기 위해, 코킹이나 용접으로 강판을 일체화하는 것을 대신하여, 표면에 접착형 절연 피막을 형성한 전자 강판을 열압착하여 적층형 전자 강판을 형성하는 기술이 제안되고 있다. 이와 같이 복수매의 강판을 적층하여 얻어지는 적층형 전자 강판을 펀칭(punching) 가공함으로써, 강판을 1매씩 가공하는 경우에 비하여 철심 제조시의 효율을 개선할 수 있다. 따라서, 적층형 전자 강판에는, 접착 강도가 우수한 것에 더하여 펀칭성이 요구된다.

이들 요구에 대하여, 특허문헌 1에 있어서는, 강판의 표면에 여러 가지 방법으로 요철을 부여하고, 상기 요철의 패턴을 최적화함으로써 높은 접착 강도를 실현한 적층형 전자 강판이 제안되고 있다.

특허문헌 2에 있어서는, 강판면의 평균 결정입경 d를, d≥20n(n은 적층수)로 함으로써 펀칭성을 향상시킨 적층형 전자 강판이 제안되고 있다. 평균 결정입경을 크게 함으로써, 적층형 전자 강판의 펀칭성을 저하시키는 원인이 되는 결정립계를 감소시켜 펀칭성의 향상을 도모한 것이다.

특허문헌 3에 있어서는, 상온에 있어서의 전단 접착 강도(shear bond strength)가 50kgf/㎠ 이상인 적층형 전자 강판이 제안되고 있다. 이것은, 적층형 전자 강판에 있어서 전단 접착 강도를 높임으로써, 펀칭시에 우려되는 강판끼리의 어긋남이나 박리를 방지하고자 하는 것이다.

일본공개특허공보 평6-330231호 일본공개특허공보 평7-201551호 일본공개특허공보 2000-173815호

이들 기술에 의해, 적층형 전자 강판의 접착 강도나 펀칭성은 개선되어 왔다. 그러나, 최근, 수요가 급격하게 증가하고 있는 자동차용 모터용의 철심에 사용하기에는, 그 성능은 충분한 것이라고 할 수 없었다.

자동차용 모터는, 예를 들면, 180℃와 같은 고온의 오일 중에서 사용되기 때문에, 그 철심에 사용되는 적층형 전자 강판에도, 고온의 오일 중에서 장기간 안정되게 사용할 수 있는 것이 요구된다. 또한, 그 오일 온도는 향후 한층 높아진다고 생각된다. 따라서, 적층형 전자 강판에는, 펀칭성이나 접착 강도가 높은 것에 더하여 고온 내유성(high-temperature oil resistance)이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1∼3을 비롯한 선행 기술에서는 고온 내유성이 충분히 고려되어 있지 않고, 예를 들면, 특허문헌 3에 있어서는 적층형 전자 강판의 상온(20℃)에 있어서의 전단 접착 강도를 평가하고 있을 뿐이었다.

본 발명은, 자동차용 모터와 같이 고온 내유성이 요구되는 용도에 제공되는 적층형 전자 강판을 제조하는데 적합한, 접착형 절연 피막을 갖는 적층용 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 적층용 전자 강판을 적층하여 얻어지는 적층형 전자 강판 및, 상기 적층형 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기의 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 바, 접착형 절연 피막을 갖는 전자 강판을 적층하여 적층형 전자 강판을 제조하는 경우에 있어서, 얻어지는 적층형 전자 강판의 고온 조건에 있어서의 전단 접착 강도와 내유성, 즉 고온 접착성이, 적층되기 전의 접착형 절연 피막의 피막 경도에 의존하는 것을 인식했다.

그래서, 발명자들은, 상기의 인식을 기초로 접착형 절연 피막에 대해서 검토를 거듭한 결과, 접착형 절연 피막에 최적인 경도 범위를 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 적층용 전자 강판으로서,

전자 강판과,

상기 전자 강판의 적어도 편면(片面)에 형성되고, 마르텐스 경도(Martens hardness;HM)가 50 이상, 500 미만인 접착형 절연 피막을 구비하는 적층용 전자 강판.

2. 상기 접착형 절연 피막의 강체 진자 시험에 의한 대수 감쇠율(logarithmic decrement)의 피크 온도가 50℃ 이상, 200℃ 이하인, 상기 1에 기재된 적층용 전자 강판.

3. 상기 접착형 절연 피막이, 노볼락형(novolac type), 레졸형(resol type), 변성형(modified type) 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 1종의 페놀 수지를 포함하는, 상기 1 또는 2에 기재된 적층용 전자 강판.

4. 상기 1∼3 중 어느 한 1항에 기재된 적층용 전자 강판을, 상기 접착형 절연 피막을 개재하여 적층한, 적층형 전자 강판.

5. 상기 1∼3 중 어느 한 1항에 기재된 적층용 전자 강판을 적층하고, 이어서 가열과 가압을 동시에 실시하는, 적층형 전자 강판의 제조 방법.

6. 상기 4에 기재된 적층형 전자 강판을, 상기 접착형 절연 피막을 개재하여 적층한 자동차 모터용 철심.

본 발명에 의하면, 자동차용 모터와 같이 고온 접착성이 요구되는 용도에 적합한 적층형 전자 강판과, 당해 적층형 전자 강판을 적층한 자동차 모터용 철심을 얻을 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

적층형 전자 강판은, 통상, 다음과 같은 공정에 의해 제조된다.

i) 도포 공정: 소재가 되는 전자 강판의 표면에 접착형 절연 피막을 형성하기 위한 조성물을 도포하는 공정.

ii) 베이킹(baking) 공정: 도포된 조성물을 베이킹하여 접착형 절연 피막(이하, 단지 「피막」이라고 부르는 경우가 있음)을 형성하는 공정. 이 공정에 의해 얻어지는 강판을, 본 발명에서는 「적층용 전자 강판」이라고 부른다.

iii) 가열 가압 공정: 상기 베이킹 공정에 의해 얻어지는 적층용 전자 강판을 복수매 적층하고, 가열 가압하여 일체화한다. 이 공정에 의해 얻어지는 적층된 강판을, 본 발명에서는 「적층형 전자 강판」이라고 부른다.

통상의 적층형 전자 강판의 제조에 있어서는, 상기 베이킹 공정과 가열 가압 공정은 연속하여 행해지는 일은 적고, 베이킹 공정 후의 적층용 전자 강판은 일단 보관되고, 필요에 따라서 운반된 후, 가열 가압 공정으로 제공된다. 소재 강판으로서 일반적인 형태인 강대(steel strip)를 사용하는 경우에는, 베이킹 공정 후의 강대는 일단 코일 형상으로 권취되어 보관되고, 가열 가압 공정 전에 풀어진다. 각 공정의 상세에 대해서는 후술한다. 이와 같이 하여 얻어지는 적층용 전자 강판은, 그 접착형 절연 피막을 개재하여 2매 이상 적층하여 사용된다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 적층용 전자 강판은, 전자 강판과, 상기 전자 강판의 적어도 편면에 형성된 접착형 절연 피막을 구비하고 있고, 상기 접착형 절연 피막의 마르텐스 경도는 50 이상, 500 미만이다. 또한, 상기 접착형 절연 피막은, 강체 진자 시험에 의해 측정되는 대수 감쇠율의 피크 온도가 50℃ 이상, 200℃ 이하인 것이 바람직하다.　

우선, 상기 접착형 절연 피막의 마르텐스 경도와 대수 감쇠율의 피크 온도의 한정 이유에 대해서 설명한다.

본 발명에서는, 베이킹 공정 후의 적층용 전자 강판에 있어서의 접착형 절연 피막의 마르텐스 경도(HM)를 50 이상 500 미만으로 하는 것이 중요하다. 마르텐스 경도가 50 미만이면, 가열 가압을 행할 때까지의 사이, 강판을 겹쳐 보관해 둔 경우에 강판끼리의 고착(스티킹(sticking))이 발생하기 쉽다. 특히, 강대를 코일 형상으로 권취하여 보관하는 경우에는 스티킹이 발생하기 쉽지만, 마르텐스 경도를 50 이상으로 함으로써 스티킹의 발생을 억제할 수 있다. 또한, HM이 50 미만이면, 가열 가압 공정에 있어서 적층 강판을 가압했을 때에 단면으로부터 피막이 비어져 나와(squeeze out) 강판의 오염이나 작업 효율의 저하로 연결되는 우려가 있다.

한편, 마르텐스 경도가 500 이상이면, 가열 가압 후의 적층형 전자 강판에 있어서 충분한 접착 강도와 고온 내유성이 얻어지지 않는다. 이것은, 베이킹 공정에 있어서 접착형 절연 피막의 경화가 지나치게 진행되어 있어, 그 후, 가열 가압을 행하여도 접착력을 얻기 위해서 필요한 반응이 충분히 발생하지 않기 때문이다.

또한, 본 발명에서는, 접착형 절연 피막의 대수 감쇠율의 피크 온도를 50℃ 이상 200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 대수 감쇠율은 ISO12013-1 및 2에 규정되는 강체 진자 시험에서 측정되는 값이다. 본 발명의 적층용 전자 강판은 가열 가압 처리에 의해 일체화된다. 그때, 온도의 상승에 수반하여 피막은 연화하지만, 피막 구성 성분의 화학 반응이 진행하여 최종적으로 피막은 경화한다. 대수 감쇠율의 피크 온도는, 상기 가열 가압시의 피막의 거동을 나타내는 지표의 하나이다. 상기 피크 온도가 50℃ 이상이면, 적층 강판을 가압했을 때에 단면으로부터 피막이 비어져 나오는 일이 없어, 강판의 오염으로 연결되는 일이 없다. 또한, 상기 피크 온도가 200℃ 이하이면, 일반적인 가열 가압 공정의 조건하에서 경화 반응이 진행하여, 접착이 가능해진다. 피크가 나타나지 않는 경우에는, 일반적인 가열 가압 공정의 조건하에서 경화 반응이 진행하지 않고 접착이 곤란하기 때문에, 적층용 전자 강판의 피막에는 적합하지 않다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이 베이킹 공정에서 얻어지는 접착형 절연 피막의 특성을 제어함으로써, 열가압 공정에서 최종적으로 얻어지는 적층형 전자 강판의 접착 강도나 고온 내유성을 향상시킬 수 있다.

다음으로，본 발명의 적층용 전자 강판, 적층형 전자 강판 및, 자동차 모터용 철심의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다. 단, 제조 방법은 이것에만 한정되는 것은 아니다.

·전자 강판

본 발명에 있어서 사용되는 전자 강판의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 자속 밀도가 높은 소위 연철판(전기 철판)이나 SPCC 등의 일반 냉연 강판, 또한 비저항(specific resistance)을 올리기 위해 Si나 Al을 함유시킨 무방향성 전자 강판, 방향성 전자 강판 등, 어느 것이나 이용할 수 있다.

사용되는 전자 강판의 두께도 특별히 제한되지 않는다. 강판을 얇게 하면 철손이 감소하지만, 지나치게 얇으면 형상 안정성이 저하하는 것에 더하여, 강판의 제조 비용이 증가한다. 그 때문에, 사용되는 강판의 두께는 50㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 판 두께가 증가하면, 그에 수반하여 철손이 증대한다. 또한, 판 두께가 두꺼우면, 접착 피막을 적용하지 않고도 코킹이나 용접에 의해 강판을 일체화하는 것이 가능하다. 그 때문에, 판 두께는 1㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.3㎜ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

소재인 전자 강판의 전(前) 처리는 특별히 한정되지 않는다. 미처리의 강판을 사용할 수도 있지만, 유리하게는, 알칼리 탈지 등의 탈지 처리나, 염산, 황산, 인산 등의 산을 이용한 산세정 처리를 실시한 강판이 사용된다.

·절연 피막 형성용 조성물의 도포 방법

도포 공정에 있어서는, 소재가 되는 전자 강판의 표면에, 접착형 절연 피막을 형성하기 위한 조성물이 도포된다. 상기 조성물의 도포에는, 롤 코팅(roll coating), 플로우 코팅(flow coating), 나이프 코팅(knife coating), 스프레이(spraying) 등, 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다.

도포되는 조성물의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 최종적으로 얻어지는 적층형 전자 강판에 있어서 충분한 접착 강도가 얻어지도록 결정된다. 구체적으로는, 적층형 전자 강판을 펀칭 가공에 제공했을 때에, 적층된 강판이 박리되지 않는 접착 강도가 요구된다. 자동차용 모터의 철심으로서 사용하기 위해서는, 180℃에서의 전단 접착 강도를 2.94MPa(＝30kgf/㎠) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이상의 관점에서는, 상기 접착형 절연 피막의 베이킹 후에 있어서의 막 두께를 0.5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.0㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 어느 정도 이상의 막 두께가 되면, 막 두께의 증가에 의한 전단 접착 강도의 상승 효과는 포화한다. 또한, 막 두께의 증가에 수반하여 피막 원료 비용이 증대하고, 철심에 있어서의 점적률(stacking factor)은 저하한다. 이상의 관점에서부터 베이킹 후의 막 두께를 200㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 100㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 6㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 따라서, 도포 공정에 있어서는, 베이킹 후의 막 두께가 상기 범위 내가 되도록 조성물을 도포하면 좋다.

상기 접착형 절연 피막은 전자 강판의 적어도 한쪽의 면에 형성되지만, 양면에 형성하는 것이 바람직하다. 목적에 따라서는, 강판의 한쪽의 면에만 접착형 절연 피막을 형성하고, 다른 한쪽의 면에는 다른 임의의 절연 피막을 형성할 수도 있다.

·접착형 절연 피막 형성용의 조성물

접착형 절연 피막을 형성하기 위한 조성물은 특별히 한정되지 않지만, 1종 또는 2종 이상의 유기 수지를 함유하는 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 수지를 함유하는 조성물로서는, 수계 및 유기 용제계의 어느 쪽의 것도 사용 가능하다. 상기 조성물이 수계인 경우, 상기 유기 수지로서는, 에멀젼형, 분산형, 수용성형 중 어느 수계 수지도 이용할 수 있다. 상기 조성물 중에 있어서의 유기 수지의 총 함유량은, 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 30질량％이상인 것이 바람직하고, 40질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 조성물 중에 있어서의 유기 수지의 총 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100질량％이면 좋지만, 후술하는 바와 같이 경화제나 첨가제 등을 병용하는 경우에는, 99질량％라도 좋고, 95질량％라도 좋다.

상기 유기 수지에는 페놀 수지가 포함되는 것이 보다 바람직하다. 페놀 수지는 내열성이 우수하고, 고온 접착성, 고온 내유성이 요구되는 용도에 적합하다. 또한, 페놀 수지는 일반적으로 염가이고, 경제적으로 우위이다. 상기 페놀 수지로서는, 노볼락형, 레졸형, 변성형 및, 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다. 상기 변성형으로서는, 레졸신 변성형, 크레졸 변성형, 푸란 변성형, 로진 변성형 등 각종 공지의 것을 사용할 수 있다.

상기 조성물에 있어서의 페놀 수지의 함유율은, 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 40질량％ 이상인 것이 바람직하고, 60질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 페놀 수지의 함유율을 40질량％ 이상으로 함으로써, 적층 후의 강판의 접착 강도를 높일 수 있음과 함께, 베이킹 공정과 가열 가압 공정의 사이에 강대를 일단 코일 형상으로 권취했을 때의 스티킹을 억제할 수 있다. 한편, 페놀 수지의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않고, 조성물 중의 전체 고형분의 100％라면 좋다. 또한, 후술하는 바와 같이 경화제나 첨가제를 병용하는 경우에는, 상기 조성물 중에 있어서의 페놀 수지의 함유량의 상한은, 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 99질량％라도 좋고, 또한, 95질량％라도 좋다.

상기 조성물에는, 페놀 수지 이외의 수지를 함유시킬 수도 있다. 상기 페놀 수지 이외의 수지로서는, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 비닐 수지로 대표되는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 이들 수지의 함유량은, 합계로 전 고형물에 대하여 40질량％ 미만인 것이 바람직하다. 함유량을 40질량％ 미만으로 하면, 고온에서의 전단 접착 강도나 고온 내유성의 열화가 문제가 되지 않는다. 또한, 실리콘 수지나 에폭시 수지와 같이, 페놀 수지와 비교하여 일반적으로 연질인 수지를 함유시킬 수도 있다. 실리콘 수지 및 에폭시 수지의 합계 함유량은 고형분 비율로 전체의 40질량％ 미만인 것이 바람직하다. 함유량이 40질량％ 미만이면, 적층용 전자 강판에 있어서의 내(耐)스티킹성의 저하가 문제가 되지 않고, 또한, 가열 가압 처리 시에 적층 단면으로부터 피막이 비어져 나와 전단 강도가 저하하는 일도 없다.

상기 조성물에는 필요에 따라서 경화제가 배합된다. 상기 경화제로서는, 포름알데히드, 이소시아네이트, 멜라민, 디시안디아미드, 아민류 등, 각종 공지의 경화제로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 것을 이용할 수 있다.

추가로, 상기 조성물은 각종 공지의 첨가제를 함유할 수 있다. 상기 첨가제로서는, Al, Ca, Li, F, P, Zn, V, Te, Ge, Ag, Tl, S, I, Br, As, Bi, Cd, Pb의 각 화합물, 안료 등의 무기 화합물이나 방수제, 계면활성제, 소포제(defoamers) 등을 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다. 상기 Al 등의 화합물로서는, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 상기 무기 화합물로서는, 콜로이달 실리카, 카본 블랙, 황산 바륨, 티타니아, 알루미나 등의 무기 안료가 바람직하게 이용된다. 상기 방수제로서는 환원제인 지방족 아민이나, 킬레이트제인 에틸렌디아민 4초산(EDTA)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 계면활성제로서는, 비(非)이온성 계면활성제를 이용하는 것이 바람직하고, 발포가 발생하기 어려워 습윤성 향상 효과가 높은 아세틸렌 글리콜계 계면활성제를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 아세틸렌글리콜계 계면활성제로서는, 아세틸렌글리콜에 에틸렌옥사이드를 부가한 것이 더욱 바람직하게 이용된다. 상기 소포제로서는, 실리콘계 소포제나 아세틸렌글리콜계 소포제가 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 조성물 중에 있어서의 첨가제의 함유량은 특별히 제한되지 않는다. 첨가제의 함유량은 전체 고형분에 대하여 합계로 20질량％ 이하인 것이 바람직하고, 10질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 20질량％ 이하이면, 악영향이 없다. 또한, 상기 첨가제의 함유량의 하한에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 사용하는 첨가제에 따라서 적절히 결정할 수 있지만, 예를 들면, 전체 고형분에 대하여 합계로 0.1질량％ 이상으로 할 수 있고, 1질량％ 이상으로 할 수도 있다. 또한, As, Bi, Cd 및, Pb에 대해서는 첨가 가능하지만, 첨가하지 않는 것이 환경상 바람직한 것은 말할 필요도 없다.

또한, 본 발명에 있어서 얻어지는 접착형 절연 피막의 조성은, 상기 피막을 형성하기 위해 사용한 조성물의 고형분의 조성과 동일하다.

·베이킹 처리

접착형 절연 피막의 베이킹 처리에는, 열풍식(hot-air heating), 적외식(infrared heating), 유도 가열식(induction heating)등 각종 공지의 가열 방법을 사용할 수 있다. 상기 베이킹 처리에 있어서의 도달 강판 온도는 150℃ 이상 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 150℃ 이상 200℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 도달 강판 온도가 150℃ 이상이면, 피막이 과도하게 연질이 되는 일이 없고, 코일 강대가 고착하여 리코일(풀림(unwinding))시의 조업 부하가 커지는 일도 방지할 수 있다. 도달 강판 온도가 350℃ 이하이면, 피막 중의 반응에 기여하는 결합기가 모두 결합하는 일 없이 잔존하여, 적층형 전자 강판으로 했을 때에 소망하는 전단 접착 강도가 발현하기 위해 바람직하다. 또한, 도달 강판 온도에 도달할 때까지의 시간은 1초 이상 100초 이하이면 좋다. 이 시간이 1초 이상이면 베이킹이 충분히 되어, 피막이 액상 형태로 남는 일이 없다. 또한, 상기 시간이 100초 이하이면, 베이킹 공정에 필요로 하는 시간이 길어지지 않아, 제조 효율이 저하하지 않는다.

·적층 처리

상기 베이킹 처리 후의 적층용 전자 강판을 복수매 적층한다. 적층되는 강판의 매수는 한정되지 않는다. 그러나, 적층 매수가 적으면 펀칭 횟수가 증가하기 때문에, 금형의 마모나 제조 효율의 저하가 문제가 된다. 또한, 매수를 많게 하면 적층형 전자 강판의 가공성, 성형성이 저하한다. 이상의 관점에서부터 적층 매수는 2매 이상, 10매 이하로 하는 것이 바람직하고, 3매 이상, 8매 이하로 하는 것이보다 바람직하다.

·가열 가압 처리

가열 가압 공정에서는, 상기 적층 처리에 의해 적층된 적층용 전자 강판에 대하여, 가열과 가압을 동시에 행함으로써 강판을 일체화한다. 상기 가열 가압 처리에 있어서의 가열 온도는 100∼250℃, 압력은 0.49∼4.90MPa(＝5∼50kgf/㎠)인 것이 바람직하다. 가열 가압 처리를 실시하는 시간은 5분∼48시간으로 하는 것이 바람직하다. 가열 가압 공정에 있어서는, 전술한 가열 온도 범위, 압력 범위, 시간 범위이면, 미반응의 결합기가 피막 중에 잔존하지 않는 완전 경화 상태로 하는 것이 가능해져, 적층형 전자 강판의 접착 강도를 확보할 수 있다.

상기 가열 가압 처리 후의 적층형 전자 강판의 합계 두께에 대해서는, 10㎜ 이상, 300㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 합계 두께가 10㎜ 이상이면, 전자 강판의 특징인 저철손 및 고자속 밀도의 효과를 충분히 발현할 수 있다. 300㎜ 미만이면, 가열 가압 지그(jig) 내에서의 적층재 제조가 용이하기 때문에, 적층형 전자 강판의 제조 효율이 향상한다.

·자동차 모터용 철심의 제조

전술한 바와 같이 하여 얻은 적층형 전자 강판을, 접착형 절연 피막을 개재하여 적층함으로써 자동차 모터용 철심을 제조한다. 적층된 적층형 전자 강판은, 임의의 방법을 이용하여 고정할 수 있다. 고정 방법으로서는, 예를 들면, 코킹, 볼트 조임, 그 외의 지그에 의한 고정, 가열 가압에 의한 접착 및, 용접 그리고, 그들의 조합을 이용할 수 있다. 본 발명의 접착형 절연 피막을 이용함으로써, 상기 고정 방법에 있어서의 접착력을 보완할 수 있다. 따라서, 본 발명의 접착형 절연 피막이 아닌 접착 기능이 뒤떨어지는 종래의 절연 피막을 이용한 전자 강판의 고정 방법과 비교하여, 코킹 점수(number of caulking points), 볼트 갯수, 또는 용접 부위를 저감하는 것이 가능해져, 철심의 제조 공정의 고(高) 효율화에 기여한다고 말할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

표 1에 나타내는 판 두께의 무방향성 전자 강판으로부터 폭 150㎜, 길이 300㎜의 크기로 잘라낸 강판을 공시재로서 이용했다. 상기 공시재인 전자 강판을 상온의 오르토규산 나트륨 수용액(농도 0.8질량％)에 30초간 침지 후, 산 세정 및 건조했다. 이 전 처리를 실시한 공시재 표면(양면)에, 각종의 조성물을 롤코터로 도포하고, 열풍 베이킹로(hot-air baking oven)에서 베이킹한 후, 실온에서 방랭하여 적층용 전자 강판을 얻었다. 사용한 조성물의 조성, 도달 강판 온도, 상기 온도에 도달할 때까지의 시간 및, 베이킹 후의 막 두께는, 표 1에 나타내는 것과 같다. 또한, 이용한 수지, 경화제, 안료 및, 첨가제에 대해서는, 각각 표 2∼5에 나타낸다.

베이킹 공정에 의해 얻어지는 적층용 전자 강판의 각각에 대해서, 마르텐스 경도, 대수 감쇠율의 피크 온도를 측정함과 함께, 내스티킹성, 펀칭성 및, 180℃전단 접착 강도를 평가했다. 얻어지는 결과를 표 6에 나타낸다. 측정, 평가 방법은 다음과 같다.

<마르텐스 경도>

접착형 절연 피막 표면의 마르텐스 경도를, 피셔·인스투르먼츠사 제조 초미소 경도계 HM2000을 이용하여 측정했다. 측정은, 다이아몬드제의 사각추형, 대면각 136도의 비커스 압자(Vickers indenter)를 사용하여, 실온(25℃)에서 행하여, 하중-패임 깊이 곡선의 기울기로부터, 마르텐스 경도를 산출했다.

<대수 감쇠율의 피크 온도>

ISO12013-1 및 2에 준하여, 에이·앤드·디사 제조 강체 진자형 물성 시험기 RPT-3000W를 이용하여, 대수 감쇠율의 피크 온도를 측정했다. 측정 중의 온도 상승 속도는 12.5℃/min으로 했다. 진자의 엣지(edge)는 나이프 엣지를 사용했다.

＜내스티킹성＞

상기 베이킹 공정에서 얻어지는 적층용 전자 강판을 50㎜×50㎜로 전단하고, 5매 겹쳐 내스티킹성 평가용 시료를 작성했다. 상기 시료에 대기 중, 4.90 MPa(＝50kgf/㎠), 50℃, 24시간의 가열 가압 처리를 실시하고, 냉각한 후에 강판끼리의 박리 용이함을 평가했다. 평가방법은, 5매 겹친 적층 강판에 100g의 분동을 5cm 높이로부터 낙하시키고(낙하 시험), 박리하는지의 여부를 판정했다. 판정 기준은 이하와 같다.

(판정 기준)

○: 가열 가압 지그로부터 시험편을 해제한 시점에서 박리를 확인

△: 낙하 시험에 의해 박리

×: 시험에 의해 박리하지 않음

＜펀칭성＞

적층용 전자 강판에 대하여, 15㎜φ 스틸 다이스를 이용하여 반복 펀칭을 행했다. 되돌림 높이(burr height)가 50㎛에 도달할 때까지의 펀칭 횟수에 기초하여, 상기 적층용 전자 강판의 펀칭성을 평가했다. 판정 기준은 이하와 같다.

(판정 기준)

◎: 120만회 이상

○: 100만회 이상, 120만회 미만

○－: 70만회 이상, 100만회 미만

△: 30만회 이상, 70만회 미만

×: 30만회 미만

＜180℃ 전단 접착 강도＞

JIS K6850:1999에 준하여 전단 인장 시험편을 제작하여, 인장 시험을 행했다. 상기 베이킹 공정에서 얻어지는 적층용 전자 강판(폭 25㎜×100㎜) 2매를, 선단으로부터 10㎜까지의 부분에서 절연 피막끼리가 접착하도록, 어긋나게 적층한 후(랩 부분: 폭 25㎜×10㎜), 가열 가압 처리를 온도 200℃, 압력 1.96MPa(＝20kgf/㎠), 처리 시간 1시간의 조건으로 실시하여, 상기 시험편을 제작했다. 인장 시험 환경은 180℃로 하고, 상기 시험편을 당해 온도로 10분간 유지한 후, 상기 온도로 유지한 상태로 시험을 실시했다. 시험 속도는 3㎜/min으로 했다. 측정된 인장 강도를 이하의 기준에 기초하여 판정했다.

(판정 기준)

◎: 3.92MPa 이상

○: 2.94MPa 이상, 3.92MPa 미만

○－: 1.96MPa 이상, 2.94MPa 미만

△: 0.98MPa 이상, 1.96MPa 미만

×: 0.98 MPa 미만

다음으로，상기 베이킹 공정에서 얻어지는 적층용 전자 강판을 복수매 서로 겹쳐, 가열 가압 처리함으로써 적층형 전자 강판을 제작했다. 상기 가열 가압 처리의 조건은, 가열 온도: 200℃, 압력: 1.96MPa(＝20kgf/㎠), 처리 시간: 1시간으로 했다. 적층한 강판의 매수는 표 1에 나타낸 것과 같다. 추가로, 이 적층형 전자 강판을 복수조 서로 겹쳐, 접착형 절연 피막을 개재하여 고정하여 철심을 제작했다. 상기 고정의 조건은 가열 온도: 200℃, 압력: 1.96MPa(＝20 kgf/㎠), 처리 시간: 1시간으로 했다. 서로 겹친 적층형 전자 강판의 조 수는 표 1에 나타낸 것과 같다.

얻어지는 적층형 전자 강판의 각각에 대해서 고온 내유성을 평가했다. 얻어지는 결과를 표 6에 병기한다. 평가 방법은 다음과 같다.

＜고온 내유성＞

180℃로 유지한 오일 중에 적층형 전자 강판을 500시간 침지하고, 취출하여 방랭한 후에 그 적층형 전자 강판에 분리나 박리가 발생하는지를 관찰했다. 상기 오일로서는 이데미츠고산사 제조 다프네·슈퍼 하이드로 46HF를 사용했다. 판정 기준은 다음과 같다.

(판정 기준)

◎: 분리 없음, 박리 없음

○: 분리 없음, 국소적인 박리 있음

×: 2개 이상으로 분리

표 6에 나타낸 바와 같이, 사용한 접착형 절연 피막의 성분에 관계없이, 피막의 마르텐스 경도가 50 이상, 500 미만의 것은 내스티킹성이 우수함과 함께, 180℃ 전단 접착 강도, 고온 내유성, 펀칭성이 양호했다. 특히, 대수 감쇠율의 피크 온도가 50℃ 이상, 200℃ 이하인 것은, 보다 양호한 180℃ 전단 접착 강도를 나타냈다. 또한, 본 발명의 조건을 만족하는 적층형 전자 강판을 이용하여 제작한 철심은, 자동차 모터용 철심으로서 충분히 양호한 특성을 나타냈다.

Claims

적층용 전자 강판으로서,
전자 강판과,
상기 전자 강판의 적어도 편면에 형성되고, 마르텐스 경도(HM)가 50 이상, 500 미만인 접착형 절연 피막을 구비하고,
상기 접착형 절연 피막이, 노볼락형, 레졸형, 변성형 또는 이들 혼합물로부터 선택되는 적어도 1종의 페놀 수지를 70질량% 이상 포함한 적층용 전자 강판.
제1항에 있어서,
상기 접착형 절연 피막의 강체 진자 시험에 의한 대수 감쇠율의 피크 온도가 50℃ 이상, 200℃ 이하인, 적층용 전자 강판.
삭제
제1항 또는 제2항에 기재된 적층용 전자 강판을, 상기 접착형 절연 피막을 개재하여 적층한 적층형 전자 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 적층용 전자 강판을 적층하고, 이어서 가열과 가압을 동시에 실시하는, 적층형 전자 강판의 제조 방법.
제4항에 기재된 적층형 전자 강판을, 상기 접착형 절연 피막을 개재하여 적층한 자동차 모터용 철심.