KR102255349B1 - 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 단계; 가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여 왁스를 용융하는 단계; 상기 방향성 전기강판의 절연피막 중 일면에 왁스가 용융된 유리판을 접착하는 단계; 및 상기 왁스가 용융된 유리판이 접착된 방향성 전기강판을 에칭용액에 침지하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 방향성 전기강판의 한쪽 면의 절연 피막에는 전혀 손상을 끼치지 않고 다른 한 면의 절연 피막만을 제거하는 것이 가능하며, 이에 따라, 절연 피막으로 인한 방향성 전기강판의 장력 평가의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

Description

방향성 전기강판 절연피막의 제거방법{METHOD FOR REMOVING INSULTING COATIONG LAYER OF ORIENTED ELECTRIC STEEL}
본 발명은 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게, 전기강판에 형성되는 절연피막의 장력을 평가하기 위해, 방향성 전기강판의 양면에 형성되는 절연피막 중 일면상의 절연피막만을 제거할 수 있는 방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등 정지 기기의 철심 재료로 사용되며, 방향성 전기강판 최종 제품은 결정립의 방위가 (110)[001]방향(또는 {110}<001> 방향)으로 배향된 집합조직을 갖고, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 갖는다.
일반적으로, 방향성 전기강판은 3% Si-Fe 성분을 포함하고, 두께 0.3 mm 이하로 형성된다. 상기 강판의 표면에는 실리카(SiO2) 및 인산염(H3PO4)으로 구성된 절연 피막이 코팅되며, 절연피막 표면의 평균 조도(Ra)는 약 0.22㎛이다. 상기 절연피막으로 인해 소지 전기강판에 장력이 발생하게 되는데, 방향성 전기강판의 중요한 자성 특성 중 철손은 강판의 장력에 큰 영향을 받으며, 우수한 철손 특성의 전기강판을 제조하기 위해서는 방향성 전기강판의 장력 평가가 매우 중요하다.
절연 피막으로 인한 방향성 전기강판의 장력을 평가하는 방법 중에 곡률 측정법은 한 쪽의 절연피막 제거 전후의 강판의 곡률 변화로부터 장력을 평가한다. 이를 위해서 강판의 양면에 코팅된 절연피막 중에 일면의 절연 피막만 제거하는 것이 필요하다.
이와 관련하여, 시편의 일면에 코팅지를 도포한 후 알칼리 금속의 수산화물과 물을 혼합시켜 제조된 용출용액에 시편을 침지시켜 코팅지가 도포되지 않은 일면의 장력 절연피막을 제거하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 방법은 시편에 코팅지를 압착시키는 공정이 필수적이며, 시편과 코팅지와의 기밀성을 확보하기 위해, 도포공정시 상기 시편의 가장자리 10 내지 15mm에 대하여 코팅지를 압착시키는 공정을 추가로 실시하게 되며, 이 때, 코팅지 가장자리 폭에 따라 일부 용출 용액이 침수되어 보호되어야 할 장력 절연피막이 벗겨지는 문제가 발생한다. 또한, 코팅지의 도포공정은 닥터 블레이드 (doctor blade) 방법, 롤러 코팅(roller coating) 방법, 롤 타입 코팅 방법 등이 이용되는데, 코팅지 제거 시 시편 표면에 손상이 가해질 수 있다는 한계점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 방향성 전기강판의 양면에 형성되는 절연피막 중 다른 면에 형성된 절연피막에는 어떠한 표면 손상없이, 일면상의 절연피막만을 제거할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 단계; 가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여 왁스를 용융하는 단계; 상기 방향성 전기강판의 절연피막 중 일면에 왁스가 용융된 유리판을 접착하는 단계; 및 상기 왁스가 용융된 유리판이 접착된 방향성 전기강판을 에칭용액에 침지하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법이 제공된다.
상기 절연피막의 두께는 0.1 내지 7.0㎛일 수 있다.
상기 절연피막의 표면조도(Ra)는 0.1 내지 0.5㎛일 수 있다.
상기 유리판의 두께가 4 내지 10mm일 수 있다.
상기 가열된 유리판의 온도는 80℃ 이상일 수 있다.
상기 왁스의 용융온도가 60 내지 70℃일 수 있다.
상기 유리판을 접착하는 단계 이후 추가로, 10 내지 35℃의 온도로 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에칭용액은 알칼리금속 수산화물 수용액일 수 있다.
상기 알칼리금속 수산화물은 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화리튬 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 알칼리금속 수산화물 수용액은 알칼리 금속 수산화물의 농도가 5 내지 15%일 수 있다.
상기 에칭용액 온도는 40 내지 70℃일 수 있다.
상기 침지하는 단계는 120 내지 240분 동안 수행될 수 있다.
상기 에칭용액에 침지하는 단계 이후 추가로, 방향성 전기강판을 취출하고, 유리판을 가열하여, 유리판과 방향성 전기강판을 탈착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 방향성 전기강판의 한쪽 면의 절연 피막에는 전혀 손상을 끼치지 않고 다른 한 면의 절연 피막만을 제거하는 것이 가능하며, 이에 따라, 절연 피막으로 인한 방향성 전기강판의 장력 평가의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거전 전기강판의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거전 전기강판의 EDS 성분 분석 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거후 전기강판의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거후 전기강판의 EDS 성분 분석 결과이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게, 전기강판에 형성되는 절연피막의 장력을 평가하기 위해, 방향성 전기강판의 양면에 형성되는 절연피막 중 일면상의 절연피막만을 제거할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 단계; 가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여 왁스를 용융하는 단계; 상기 방향성 전기강판의 절연피막 중 일면에 왁스가 용융된 유리판을 접착하는 단계; 및 상기 왁스가 용융된 유리판이 접착된 방향성 전기강판을 에칭용액에 침지하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법이 제공된다.
먼저, 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 단계가 수행된다. 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 방법은 특별하게 한정되지 않는다. 시제품을 사용할 수도 있고, 예를 들어, 인산염, 황산염, 질산염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속염 용액, 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아 등의 콜로이달 세라믹 물질, 산화크롬, 산화구리, 산화티타늄 및 산화망간 등의 전이금속 산화물 및 pH가 6.2 이하인 산을 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 푸란수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르, 디아릴 프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 규소 수지 및 폴리우레탄 등의 수지 존재 하에서 혼합하여 절연피막 조성물을 제조하고, 상기 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 양면에 도포한 후, 550 내지 900℃ 이하의 온도범위에서 10 내지 50초간 가열처리하여, 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제조할 수 있다.
상기 절연피막의 두께는 0.1 내지 7.0㎛인 것이 바람직하다. 0.1㎛ 미만인 경우, 코팅층이 너무 얇아서 절연특성이 저감 될 수 있고, 7.0㎛ 초과인 경우, 코팅층이 너무 두꺼워 코팅 밀착성이 낮아질 수 있다.
상기 절연피막의 표면조도(Ra)는 0.1 내지 0.5㎛인 것이 바람직하다. 0.1㎛ 미만인 경우, 절연피막 도포가 어려울 수 있고, 0.5㎛ 초과인 경우, 코팅 균질도가 저하 될 수 있다.
다음으로, 가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여 왁스를 용융하는 단계가 수행된다. 즉, 유리판을 준비하고 상기 유리판을 가열한 후, 상기 가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여, 왁스를 용융시키는 단계이다. 유리판은 표면이 매끈하고 평평하기 때문에 강판과의 접착이 용이할뿐만 아니라, 투명하기 때문에 기포 없이 강판과 유리판이 잘 첩착되었는지 후면을 통해 확인이 가능하다. 기포가 발생하는 경우, 강판과 유리판 사이로 에칭 용액이 스며들어 보호면도 에칭될 가능성이 있으므로, 강판과 유리판에 잘 첩착되었는지 확인하는 것이 바람직하다.
특별하게 한정하는 것은 아니나, 상기 유리판의 두께는 4 내지 10mm인 것이 바람직하다. 4mm 미만인 경우, 왁스가 넘쳐서 흘러 나올 수 있고, 10mm 초과인 경우, 두꺼워 온도 전달이 약해 질 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 왁스는 열가소성 폴리머로서, 특별하게 한정하는 것은 아니나. 용융온도(melting temperature)가 60 내지 70℃인 왁스를 사용하는 것이 바람직하다. 60℃ 미만인 경우, 50℃로 에칭하는 용액 내 왁스가 녹아 유리판과 강판이 분리될 수 있고, 70℃ 초과인 경우, 유리판과 강판 탈착 시 고온으로 인한 손상이 일어날 수 있다.
상기 왁스로는 파라핀계 왁스, 올레핀계 왁스, 카나우바계 왁스, 폴리에스테르계 왁스, 폴리에틸렌계왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 폴리에틸렌-테프론계 왁스 및 폴리테프론계 왁스 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 예를 들어, Allied 社(모델 71-10040), Presi 社(모델 19004) 및 Ted Pella 社(모델 PELCO®) 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 Allied 社(모델 71-10040)를 사용할 수 있다.
이 때, 상기 왁스를 용융시켜 접착력을 확보하기 위해, 왁스의 용융온도 이상으로 가열하는 것이 바람직하며, 용융온도(melting temperature)가 60 내지 70℃인 왁스를 사용하는 경우, 예를 들어, 80℃ 이상의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
다음으로, 방향성 전기강판의 양면에 형성된 절연피막 중 어느 한면에 상기 왁스가 용융된 유리판을 접촉시켜, 접착하는 단계를 수행한다. 상기 단계는 왁스로 절연피막을 감싸, 후속하는 에칭공정에서 절연피막이 용해되는 것을 방지하기 위한 단계이다. 이에 따라, 용융된 왁스가 절연피막을 완전히 덮도록 접착시키는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 유리판을 접착시킨 후, 왁스를 응고시켜 접착력을 확보하기 위해, 실온, 예를 들어, 10 내지 35℃의 온도로 건조하는 단계를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 상기 왁스가 용융된 유리판이 접착된 방향성 전기강판을 에칭용액에 침지하는 단계를 수행하여, 왁스에 의해 보호되지 않는 다른 한 면의 절연피막을 에칭용액으로 용해시킨다.
상기 에칭용액은 알칼리금속 수산화물과 물을 반응시켜 제조된 수용액인 것이 바람직하며, 상기 알칼리금속 수산화물은 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화리튬 등을 사용할 수 있다.
한편, 특별하게 한정하는 것은 아니나, 상기 알칼리금속 수산화물 수용액은 알칼리 금속 수산화물의 농도가 5 내지 15%인 것이 바람직하다. 5% 미만인 경우, 에칭이 잘 안될 수 있고, 15% 초과인 경우, 고농도로 인해 표면 산화가 일어 날 수 있다.
상기 에칭용액의 온도는 40 내지 70℃인 것이 바람직하다. 40℃ 미만인 경우, 인산염 제거가 잘 안될 수 있고, 70℃ 초과인 경우, 용액 내 왁스가 녹아 유리판과 강판이 분리될 수 있다.
또한, 상기 침지하는 단계는 120 내지 240분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 120분 미만인 경우, 인산염 제거가 잘 안될 일 수 있고, 240 초과인 경우, 표면에 산화로 인한 손상이 일어날 수 있다.
한편, 상기 에칭용액에 침지하는 단계 이후 추가로, 방향성 전기강판을 에칭용액으로부터 취출하고, 유리판을 가열하여 왁스를 재용융시켜, 유리판과 방향성 전기강판을 탈착하는 단계를 수행하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 방향성 전기 강판의 양면에 형성된 절연피막 중 왁스가 도포되지 않은 일면만을 제거할 수 있으며, 재가열을 통해 왁스를 제거하므로, 나머지 한 면의 절연피막은 손상없이 확보가 가능하다. 이후, 곡률 측정법 등을 이용하여, 절연 피막으로 인한 방향성 전기강판 장력의 평가가 수행될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판(28X26 mm)을 준비하였다.
핫플레이트 위에 유리판(두께 5~7 mm, Ra 0.0015 ㎛)을 배치하고, 80℃로 가열한 후, 가열된 유리판 상에 왁스(Allied 社, 모델 71-10040)를 배치하고 용융시켰다.
이후, 상기 유리판과 방향성 전기강판 한 면을 접착시키고, 마운팅왁스가 충분히 경화될 수 있도록, 전기강판이 접착된 유리판을 실온에서 유지하였다.
한편, 에칭용액은 10% 농도를 갖는 수산화나트륨 수용액을 제조하여 사용하였으며, 상기 수산화나트륨 수용액을 50℃로 유지한 후, 전기강판이 접착된 유리판을 3시간 동안 침지하였다.
이후, 전기강판이 접착된 유리판을 꺼내어, 80℃로 가열한 핫플레이트를 이용하여 왁스를 용융시켜, 전기강판과 유리판을 탈착하였으며, 이에 따라, 전기강판의 한 쪽 면은 왁스로 보호되어 절연 피막이 존재하고 다른 한 면의 피막층은 용액을 통해 에칭된 시편을 제조하였다.
도 2는 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거전 전기강판의 SEM 이미지를 나타낸 것이고, 표 1 및 도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거전 전기강판의 EDS 성분 분석 결과이다. 도 2 및 3을 참조하면, 절연 피막 제거 전 전기강판에는 인산염이 존재하며, 이를 통하여 절연 피막층이 존재하는 것을 확인할 수 있다.
O Mg Al Si P Cr total
함량(wt%) 49.56 3.40 2.73 23.60 17.18 3.53 100
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거후 전기강판의 SEM 이미지를 나타낸 것이고, 표 2 및 도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 방향성 전기강판의 한쪽 면 절연피막 제거후 전기강판의 EDS 성분 분석 결과를 나타낸 것이다. 표 2, 도 4 및 5를 참조하면, 포스테라이트(Mg2SiO4) 층만이 존재하며, 이를 통하여, 에칭용액에 의해 절연피막이 제거된 것을 확인할 수 있다.
C 0 Na Mg Si P Cr Fe total
함량(wt%) 6.07 43.71 9.49 13.44 6.74 7.68 8.01 4.86 100
상기와 같이 어느 한 면의 절연피막을 제거함으로써, 다른 한 면에 남아 있는 절연피막에 의한 응력으로 휨 현상이 발생하였으며, 이러한 휨의 정도인 곡률 반경을(R)를 측정하여 피막에 의한 장력을 평가하여 표 3에 나타내었다. 표 3을 참조하면, 피막층 제거 전과 제거 후의 R값은 큰 변화가 있으며 이 변화량을 통해 절연 피막층의 장력을 평가 할 수 있다.
제거 전 (R) 제거 후 (R) 장력 (MPa)
No. RD (mm) TD (mm) RD (mm) TD (mm) RD (MPa) TD (MPa)
1 12774 11846 5594 5582 -94 -89
2 10558 36754 5507 9291 -82 -76
평균 11666 24300 5551 7436 -88 -83
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (14)

  1. 양면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 단계;
    가열된 유리판 상에 왁스를 도포하여 왁스를 용융하는 단계;
    상기 방향성 전기강판의 절연피막 중 일면에 왁스가 용융된 유리판을 접착하는 단계; 및
    상기 왁스가 용융된 유리판이 접착된 방향성 전기강판을 에칭용액에 침지하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리판의 두께가 4 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연피막의 두께가 0.1 내지 7.0㎛인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연피막의 표면조도(Ra)가 0.1 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열된 유리판의 온도는 80℃ 이상인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 왁스가 파라핀계 왁스, 올레핀계 왁스, 카나우바계 왁스, 폴리에스테르계 왁스, 폴리에틸렌계왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 폴리에틸렌-테프론계 왁스 및 폴리테프론계 왁스 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 왁스의 용융온도가 60 내지 70℃인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유리판을 접착하는 단계 이후 추가로, 10 내지 35℃의 온도로 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에칭용액은 알칼리금속 수산화물 수용액인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 알칼리금속 수산화물은 수산화나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화리튬 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 알칼리금속 수산화물 수용액은 알칼리 금속 수산화물의 농도가 5 내지 15%인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에칭용액 온도는 40 내지 70℃인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 침지하는 단계는 120 내지 240분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 에칭용액에 침지하는 단계 이후 추가로, 방향성 전기강판을 취출하고, 유리판을 가열하여, 유리판과 방향성 전기강판을 탈착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 절연피막의 제거방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09183924A (ja) * 1995-10-31 1997-07-15 Taiho Ind Co Ltd ガラス表面付着シリコーン被膜除去剤及びシリコーン被膜の除去方法
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KR20060074664A (ko) * 2004-12-28 2006-07-03 주식회사 포스코 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 방향성전기강판의 절연피막 조성물

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