KR102365884B1

KR102365884B1 - 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법 및 적층 전자 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR102365884B1
Application number: KR1020197017450A
Authority: KR
Inventors: 노부코 나카가와; 나오키 무라마츠; 치요코 다다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2022-02-21
Also published as: KR20190085072A; TW201828310A; BR112019012440A2; CN110088358A; EP3561153A1; CN110088358B; WO2018116881A1; US11186076B2; JPWO2018116881A1; JP6344537B1; TWI647714B; EP3561153B1; EP3561153A4; US20200086619A1

Abstract

고온 접착성 및 고온 내유성이 우수함과 함께, 적층하여 변형 제거 어닐링을 행한 후에 있어서도 우수한 자기 특성(철손, 자속 밀도)을 겸비하는 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법을 제공한다. (a) 수성 에폭시 수지, (b) 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 30질량부 이하의 고온 경화형 가교제, (c) 금속 산화물 입자 및, (d) 용매를 함유하는 피복제를, 전자 강판의 적어도 한쪽의 표면에 도포하고, 최고 도달 강판 온도: 150℃ 이상 230℃ 미만의 조건으로 소부하는, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.

Description

접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법 및 적층 전자 강판의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING ELECTRICAL STEEL SHEET WITH ADHESIVE INSULATING COATING AND METHOD OF MANUFACTURING STACKED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은, 자동차를 위한 모터용 적층 철심(stacked iron core for an automotive motor) 등의 소재로서 적합한 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 이용한 적층 전자 강판(stacked electrical steel sheet)의 제조 방법에 관한 것이다.

전기 기기의 철심 등에 사용되는 적층 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, 와전류손(eddy current loss)을 저감하기 위해 적층 전자 강판에 사용되는 강판의 판두께가 얇아지는 경향이 있다. 그러나, 강판이 얇은 경우, 코킹이나 용접이 어려울 뿐만 아니라, 적층 단면이 벌어지기 쉬워져, 철심으로서의 형상을 유지하기 어렵다.

이 문제를 해결하기 위해, 코킹이나 용접으로 강판을 일체화하는 것을 대신하여, 표면에 접착성 절연 피막을 형성한 전자 강판을 열 압착하여 적층 전자 강판을 형성하는 기술이 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 전자 강판의 표면에 접착성 절연 피막을 구비하는 접착형 적층 철심용 전자 강판에 있어서, 강판의 표면에 특정의 요철 패턴을 형성함으로써, 적층시의 접착 강도를 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 2에서는, 적층 전자 강판에 있어서, 강판면의 평균 결정 입경 d를, d≥20n(n은 적층수)으로 함으로써 펀칭성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다. 상기 평균 결정 입경 d를 크게 함으로써, 적층 전자 강판의 펀칭성을 저하시키는 원인이 되는 결정립계를 감소시켜, 펀칭성을 향상시킬 수 있다.

특허문헌 3에서는, 상온에 있어서의 전단 접착 강도가 50kgf/㎠ 이상인 적층 전자 강판이 제안되어 있다. 이는, 적층 전자 강판에 있어서 전단 접착 강도를 높임으로써, 펀칭시에 우려되는 강판끼리의 어긋남이나 박리를 방지하고자 하는 것이다.

특허문헌 4에서는, 에폭시 수지, 실리콘-산소 네트워크를 베이스로 하는 반응성 나노 입자 및, 경화제를 함유하는 피복제를 이용하여, 전자 강판의 표면에 접착성 피막을 형성하는 기술이 제안되어 있다.

일본공개특허공보 평6-330231호 일본공개특허공보 평7-201551호 일본공개특허공보 2000-173815호 일본특허공보 제5129573호

특허문헌 1∼4에 기재되어 있는 바와 같은 접착성의 절연 피막을 구비한 전자 강판은, 적층하여 가열 가압함으로써 적층 전자 강판으로 할 수 있다. 그러나, 적층 전자 강판을, 최근, 수요가 급격하게 증가하고 있는 자동차용 모터용의 철심으로서 사용하기 위해서는, 이하에 서술하는 바와 같이, 더 한층의 성능의 향상이 요구된다.

자동차용 모터는, 예를 들면, 180℃와 같은 고온 환경 중에서 사용되기 때문에, 그 철심에 사용되는 적층 전자 강판에도, 고온하에서 우수한 접착성을 갖는 것이 요구된다. 따라서, 적층 전자 강판의 제조에 이용되는 접착성 절연 피막 부착 전자 강판에는, 고온 환경하에서의 접착성(이하, 「고온 접착성」이라고 함)이 우수한 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1∼3에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 기술에 있어서는 고온 접착성이 충분히 고려되고 있지 않았다. 예를 들면, 특허문헌 3에 있어서는 적층 전자 강판의 상온(20℃)에 있어서의 전단 접착 강도를 평가하고 있을 뿐이다.

또한, 상기한 바와 같은 자동차용 모터용의 철심은, 단순히 고온 환경하에서 사용된다고 말하는 것만은 아니고, 고온의 기름 중에서 이용된다. 그 때문에, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판에는, 당해 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 적층하여 얻어지는 적층 전자 강판의 상태에서, 고온의 기름 중에 있어서도 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 성질(이하, 「고온 내유성」(high-temperature oil resistance)이라고 함)을 갖고 있는 것이 요구된다.

또한, 종래, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판은, 적층하고, 가열 가압함으로써 일체화되기 때문에, 코킹이나 용접으로 일체화하는 경우와 달리 변형 제거 어닐링을 행할 필요가 없다고 생각되고 있었다. 그러나, 실제로는, 보다 확실히 적층 전자 강판을 일체화하기 위해, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 이용하는 경우에 있어서도, 적층하고, 가열 가압한 후, 추가로 코킹이나 용접을 실시하는 것이 제안되어 있다. 그리고, 그 경우, 코킹이나 용접을 행한 후에는, 자기 특성 저하의 원인이 되는 응력을 제거하기 위해 변형 제거 어닐링을 행할 필요가 있다.

그러나, 변형 제거 어닐링은, 예를 들면 750℃와 같은 고온에서 행해지기 때문에, 접착성 절연 피막을 구성하는 수지 등의 성분이 분해되어 버리는 경우가 있다. 접착성 절연 피막의 구성 성분이 분해되어 버리면, 적층되어 있는 전자 강판끼리의 사이에서의 절연성이 저하하기 때문에, 와전류손이 증가하고, 철심으로서의 자기 특성(철손(iron loss))이 악화된다.

또한, 접착성이나 절연성을 향상시키기 위해 접착성 절연 피막을 두껍게 하는 것도 고려되지만, 접착성 절연 피막을 두껍게 하면 적층 전자 강판에 차지하는 전자 강판의 비율인 「점적률」(stacking factor)이 저하하여, 그 결과, 적층 전자 강판의 자속 밀도가 저하해 버린다. 한편, 점적률을 향상시키기 위해 접착성 절연 피막을 얇게 하면, 충분한 접착 강도가 얻어지지 않게 됨과 함께, 적층 전자 강판의, 특히 변형 제거 어닐링 후에 있어서의 절연성을 확보할 수 없다. 따라서, 변형 제거 어닐링 후의 적층 전자 강판에 있어서, 철손의 낮음과 점적률의 높음을 양립시키는 것은 지금까지 실현되지 못하고 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수함과 함께, 적층하여 변형 제거 어닐링을 행한 후에 있어서도 우수한 철손과 점적률을 겸비하는 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 이용한 적층 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. (a) 수성 에폭시 수지,

(b) 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 30질량부 이하의 고온 경화형 가교제,

(c) 금속 산화물 입자 및,

(d) 용매

를 함유하는 피복제를, 전자 강판의 적어도 한쪽의 표면에 도포하고,

최고 도달 강판 온도: 150℃ 이상 230℃ 미만의 조건으로 소부(baking)하는,

접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.

2. 상기 (a) 수성 에폭시 수지와 (b) 고온 경화형 가교제의 혼합물의 경화 온도가 150℃ 이상인, 상기 1에 기재된 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.

3. 상기 피복제에 있어서의 상기 (c) 금속 산화물 입자의 함유량이, 고형분의 질량으로, 상기 수성 에폭시 수지의 100질량부에 대하여 0.1질량부 미만인, 상기 1 또는 2에 기재된 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.

4. 상기 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법으로 얻은 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을, 복수매 적층하고, 이어서 가열 가압하는, 적층 전자 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수함과 함께, 적층하여 변형 제거 어닐링을 행한 후에 있어서도 우수한 철손과 점적률을 겸비하는 접착성 절연 피막 부착 전자 강판 및, 상기 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 적층한 적층 전자 강판을 얻을 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조)

본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 상기 성분을 함유하는 피복제를, 전자 강판의 적어도 한쪽의 표면에 도포하고, 소부함으로써 접착성 절연 피막(이하, 간단히 「절연 피막」이라고 하는 경우가 있음)을 형성한다. 우선, 상기 절연 피막의 형성에 이용하는 피복제에 대해서 설명한다.

[피복제]

본 발명의 일 실시 형태에 있어서는,

(a) 수성 에폭시 수지,

(b) 고온 경화형 가교제,

(c) 금속 산화물 입자 및,

(d) 용매

를 필수 성분으로서 함유하는 피복제가 이용된다.

(a) 수성 에폭시 수지

상기 수성 에폭시 수지로서는, 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 수성 에폭시 수지(프리폴리머)를 이용할 수 있다. 상기 수성 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 지방족형 및, 글리시딜아민형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 에폭시 수지는 내열성이 우수하기 때문에, 에폭시 수지를 이용함으로써 고온 접착성 및 고온 내유성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수성 에폭시 수지를 이용하고 있기 때문에, 후술하는 용매로서 수계 용매를 이용할 수 있어, 다량의 유기 용매를 이용할 필요가 없다.

상기 피복제에 있어서의 상기 수성 에폭시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 임의의 값으로 할 수 있다. 그러나, 수성 에폭시 수지의 양이 과도하게 적으면 접착성이 저하하여, 충분한 고온 접착성 및 고온 내유성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 피복제에 있어서의 상기 수성 에폭시 수지의 함유량은, 전체 고형물에 대한 비율로, 50질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 60질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 70질량％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(b) 고온 경화형 가교제

상기 고온 경화형 가교제(이하, 간단히 「가교제」라고 하는 경우가 있음. 「경화제」라고도 함)로서는, 상기 수성 에폭시 수지를 가교할 수 있는 고온 경화형 경화제이면, 임의의 것을 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다.

상기 (a) 수성 에폭시 수지와 (b) 고온 경화형 가교제의 혼합물의 경화 온도는, 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 상기 경화 온도의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 상기 경화 온도가 200℃보다 높은 경우, 도장 소부시의 경화가 불충분해지기 때문에 코일 권취가 불가능해져, 제조에 지장을 일으키는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 경화 온도는 200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 「경화 온도」는, 강체 진자형(rigid-body pendulum type) 물성 시험기로 측정되는 점탄성이, 경화에 수반하여 저하하는 온도로 한다. 경화 반응의 진행에 수반하여 가교 구조가 발현하면, 진자의 운동이 제한되어, 진자의 흔들림 주기가 급격하게 저하한다. 따라서, 진자의 흔들림 주기의 변화에 기초하여 경화 온도를 결정할 수 있다.

상기 고온 경화형 가교제의 예로서는, 방향족 아민류, 디시안디아미드, 블록 이소시아네이트를 들 수 있다. 고온 경화형의 가교제를 적용함으로써, 소부 공정에 있어서의 수지의 과도한 경화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 얻어진 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 적층하여 가열 가압함으로써 적층 전자 강판을 제조할 때에, 경화 반응을 추가로 진행시킬 수 있기 때문에, 고온 접착성 및 고온 내유성을 고위로 확보하는 것이 가능해진다.

상기 가교제가 과잉이면 접착성이 저하한다. 그 때문에, 상기 피복제에 있어서의 상기 가교제의 함유량은, 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 30질량부 이하로 한다. 한편, 가교제 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 가교제의 첨가 효과를 충분히 얻는다는 관점에서는, 고형분으로, 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2질량부 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

(c) 금속 산화물 입자

전술한 바와 같이, 적층 전자 강판에 대한 변형 제거 어닐링은 750℃와 같은 고온에서 행해지기 때문에, 유기 성분인 수지의 적어도 일부가 분해되어, 적층되어 있는 전자 강판의 사이에서의 절연성이 저하한다. 그래서, 피복제에 무기 성분인 금속 산화물 입자를 첨가함으로써, 당해 금속 산화물 입자가 변형 제거 어닐링 후도 분해되지 않고 잔존하여, 절연성의 저하를 방지할 수 있다.

상기 금속 산화물 입자로서는, 특별히 한정되지 않고, 금속의 산화물 입자이면 임의의 것을 이용할 수 있다. 상기 금속 산화물 입자는, 1종을 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 적합하게 이용할 수 있는 금속 산화물로서는, 예를 들면, 실리카, 알루미나, 티타니아 및, 지르코니아를 들 수 있다.

상기 피복제에 있어서의 상기 금속 산화물 입자의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 임의의 값으로 할 수 있다. 그러나, 금속 산화물 입자가 과잉이면, 형성되는 절연 피막에 차지하는 에폭시 수지의 비율이 상대적으로 저하하고, 그 결과, 고온 접착성 및 고온 내유성이 저하하는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 피복제에 있어서의 상기 금속 산화물 입자의 함유량은, 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 0.10질량부 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.08질량부 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 금속 산화물 입자의 첨가 효과를 충분히 얻는다는 관점에서는, 상기 피복제에 있어서의 상기 금속 산화물 입자의 함유량은, 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여 0.001질량부 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.01질량부 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

(d) 용매

상기 용매로서는, 피복제에 함유되는 각 성분을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면 임의의 것을 이용할 수 있지만, 통상은, 물, 또는 물과 유기 용매의 혼합 용매를 이용하면 좋고, 물을 이용하는 것이 바람직하다.

(e) 첨가제

본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 상기 (a)∼(d)로 이루어지는 피복제를 이용할 수 있지만, 본 발명의 효과를 해치지 않는 한, 임의로 그 외의 (e) 첨가제를 함유할 수 있다.

상기 첨가제로서는, 예를 들면, 피막의 성능이나 균일성을 한층 더 향상시키기 위해 첨가되는, 소포제, 계면 활성제, 중화제, 방청제, 윤활제, 산화 방지제, 유기 금속 화합물 등의 경화 촉진제를, 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다. 또한, 피복제에 있어서의 상기 첨가제의 합계의 함유량은, 충분한 피막 성능을 유지하는 관점에서, 피복제의 전체 고형분에 대하여 5질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 피복제는, 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 방법으로 조제할 수 있다. 예를 들면, (a) 수성 에폭시 수지 및 (b) 가교제를 교반기로 교반하면서, (c) 금속 산화물 입자, (d) 용매 및, 임의로 (e) 첨가제를 첨가하여 조제할 수 있다.

[전자 강판]

본 발명에 있어서 사용되는 전자 강판의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 자속 밀도가 높은 소위 연철판(전기 철판), JIS G 3141(2009)에 규정되는 SPCC 등의 일반 냉연 강판, 비저항을 향상시키기 위해 Si나 Al을 함유시킨 무방향성 전자 강판 등의, 모두를 이용할 수 있다.

사용되는 전자 강판의 두께(판두께)도 특별히 제한되지 않는다. 전자 강판을 얇게 하면 철손이 감소하지만, 지나치게 얇으면 형상 안정성이 저하하는 것에 더하여, 전자 강판의 제조 비용이 증가한다. 그 때문에, 사용되는 전자 강판의 두께는 50㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 판두께가 증가하면, 그에 수반하여 철손이 증대한다. 또한, 판두께가 두꺼우면, 접착 피막을 적용하지 않아도 코킹이나 용접에 의해 강판을 일체화하는 것이 가능하다. 그 때문에, 판두께는 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, 피복제의 도포에 앞서, 알칼리 탈지 등의 탈지 처리나, 염산, 황산, 인산 등의 산을 이용한 산 세정 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

[도포]

상기 전자 강판의 표면에, 상기 조성을 갖는 피복제가 도포된다. 피복제를 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 임의의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 공업적으로 일반적으로 이용되고 있는 롤 코터, 플로우 코터, 스프레이 코터, 나이프 코터, 바 코터 등의 설비를 이용하여 도포하는 방법을 이용할 수 있다.

상기 피복제는 전자 강판의 적어도 한쪽의 면에 도포하면 좋다. 절연 피막을 전자 강판의 편면에 형성할지 양면에 형성할지에 대해서는, 전자 강판에 요구되는 제(諸)특성이나 용도에 따라서 적절히 선택하면 좋다. 또한, 상기한 피복제에 의한 절연 피막을 전자 강판 표면의 한쪽의 면에 형성하고, 다른 피복제에 의한 절연 피막을 다른 한쪽의 면에 형성해도 좋다.

[소부]

전자 강판의 표면에 상기 피복제를 도포한 후, 소부하여 접착성 절연 피막이 형성된다. 상기 소부의 방법에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 통상 실시되는 바와 같은 열풍식, 적외선 가열식, 유도 가열식 등에 의한 소부 등, 임의의 방법이 적용 가능하다.

최고 도달 강판 온도: 150℃ 이상 230℃ 미만

상기 소부 공정에 있어서의 최고 도달 강판 온도가 150℃ 미만이면 에폭시 수지와 가교제의 가교 반응이 충분히 진행되지 않고, 그 결과, 충분한 고온 접착성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 상기 최고 도달 강판 온도를 150℃ 이상으로 한다. 최고 도달 강판 온도는 160℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 170℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 180℃ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 최고 도달 강판 온도가 230℃ 이상이면, 소부 공정에 있어서 수지의 경화가 과도하게 진행되어 버린다. 그 결과, 그 후, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 적층하여 가열 가압할 때의 경화 반응의 진행이 부족하여, 고온 접착성 및 고온 내유성이 저하한다. 그 때문에, 상기 최고 도달 강판 온도를 230℃ 미만으로 한다. 최고 도달 강판 온도는 225℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 220℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 소부 공정에 있어서의 소부 시간, 즉, 가열을 개시하고 나서 상기 최고 도달 강판 온도에 도달할 때까지의 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 10∼60초로 하는 것이 바람직하다. 최고 도달 강판 온도에 도달한 후는, 특별히 한정되지 않지만, 실온까지 냉각하는 것이 바람직하다.

[두께]

도포되는 피복제의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 최종적으로 얻어지는 적층 전자 강판에 있어서 충분한 접착 강도, 특히 고온 접착성이 얻어지도록 결정하면 좋다. 구체적으로는, 자동차용 모터의 철심으로서 사용하는 것을 고려하면, 180℃에서의 전단 접착 강도를 1.96㎫(＝20kgf/㎠) 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 180℃에서의 전단 접착 강도는, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.

이상의 관점에서는, 상기 접착성 절연 피막의 소부 후의 막두께를 1.0㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2.0㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 어느 정도 이상의 막두께가 되면, 막두께의 증가에 의한 전단 접착 강도의 상승 효과는 포화하는 것에 더하여, 막두께가 증가하면 피막 원료 비용이 증대한다. 또한, 절연 피막의 막두께가 증가하면 적층 전자 강판에 있어서의 점적률이 저하하고, 그 결과, 적층 전자 강판의 자속 밀도가 저하한다. 그 때문에, 절연 피막의 소부 후의 막두께를 20㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 10㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 도포 공정에 있어서는, 소부 후의 막두께가 상기 범위 내가 되도록 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.

(적층 전자 강판의 제조)

상기와 같이 하여 얻어진 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 복수매 적층하고, 이어서 가열 가압함으로써 적층 전자 강판이 얻어진다.

[적층]

적층되는 강판의 매수는 한정되지 않고 임의의 수로 할 수 있다. 적층 매수는 40매 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50매 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 적층 매수는 300매 이하로 하는 것이 바람직하고, 200매 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

[가열 가압]

이어서, 적층된 접착성 절연 피막 부착 전자 강판에 대하여, 가열과 가압을 행하여 강판을 일체화한다. 이에 따라, 절연 피막 중의 미경화의 수지 성분을 경화시켜, 미반응의 결합기가 피막 중에 잔존하지 않는 완전 경화 상태로 하는 것이 가능해져, 적층 전자 강판의 접착 강도를 확보할 수 있다. 상기 가열 가압 처리에 있어서의 가열 온도는 100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열 온도는 250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열 가압 처리에 있어서의 압력은 0.49㎫(＝5kgf/㎠) 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 압력은, 4.90㎫(＝50kgf/㎠) 이하로 하는 것이 바람직하다. 가열 가압 처리를 실시하는 시간은 5분 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 시간은 48시간 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 가열 가압 처리 후의 적층 전자 강판의 합계 두께에 대해서는, 2㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 합계 두께는 300㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 합계 두께가 2㎜ 이상이면, 전자 강판의 특징인 저철손 및 고자속 밀도의 효과를 충분히 발현할 수 있다. 또한, 상기 합계 두께가 300㎜ 미만이면, 가열 가압 지그 내에서의 적층재 제조가 용이하기 때문에, 적층 전자 강판의 제조 효율이 향상된다.

실시예

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

<접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조>

표 1에 나타내는 판두께의 무방향성 전자 강판으로부터 폭 150㎜, 길이 300㎜의 크기로 잘라낸 강판을 공시재(供試材; sample)로서 이용했다. 상기 공시재인 전자 강판을 상온의 오르토 규산 나트륨 수용액(농도 0.8질량％)에 30초간 침지 후, 물 세정하고, 이어서 건조했다.

상기 전 처리를 실시한 공시재 표면(양면)에, 피복제를 롤 코터로 도포하고, 이어서, 열풍 소부로에서 소부했다. 상기 피복제로서는, 표 1에 나타낸 성분과, 용매로서의 물로 이루어지는 것을 이용했다. 또한, 상기 소부에 있어서의 최고 도달 강판 온도와 소부 시간(가열을 개시하고 나서 상기 최고 도달 강판 온도에 도달할 때까지의 시간)은, 표 1에 나타낸 대로 했다. 최고 도달 강판 온도에 도달한 후는, 로(furnace)로부터 취출하고 실온에서 방냉하여, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 얻었다. 소부 후의 접착성 절연 피막의 막두께는 표 1에 나타낸 대로였다. 또한, 피복제에 포함되는 각 성분은, 이하와 같다.

(a) 수성 에폭시 수지

a1: 미츠비시카가쿠 제조 jER 825(비스페놀 A형)

a2: DIC 제조 EPICLON 835(비스페놀 F형)

(b) 가교제

b1: DIC 제조 버노크 D-500(블록 이소시아네이트형)

b2: ADEKA 제조 EH-3636AS(디시안디아미드형)

b3: 재팬켐텍 제조 에피큐어 8290-Y-60(지방족 폴리아민계)

a1과 b1의 혼합물의 경화 온도: 150℃

a2와 b1의 혼합물의 경화 온도: 150℃

a1과 b2의 혼합물의 경화 온도: 170℃

a2와 b2의 혼합물의 경화 온도: 170℃

a1과 b3의 혼합물의 경화 온도: 30℃

a2와 b3의 혼합물의 경화 온도: 30℃

또한, 상기 경화 온도는 강체 진자형 물성 시험기(가부시키가이샤 에이·앤드·디 제조 RPT-3000W)를 이용한 점탄성 측정에 의해 평가했다. 상기 가교제와 수성 에폭시 수지로 이루어지는 도막의 경화에 수반하는 점탄성의 변화를 측정하여, 진자(엣지 타입)의 흔들림 주기가 급격하게 저하한 온도를 경화 온도로 했다.

(c) 금속 산화물 입자

c1: 다이이치키겐소카가쿠 제조 EP(산화 지르코늄)

c2: 이시하라산교 제조 TTO-55(D)(산화 티탄 미립자)

(e) 첨가제

e1: 닛신카가쿠 제조 사피놀 400(소포제)

e2: 신에츠실리콘 제조 KM-7750(소포제)

e3: 닛신카가쿠 제조 다이놀 604(계면 활성제)

<고온 접착성>

다음으로, 상기와 같이 하여 얻은 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 고온 접착성을 평가하기 위해, 180℃ 전단 접착 강도의 측정을 행했다. 평가 방법과 평가 기준을 이하에 나타낸다.

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

(판정 기준)

◎: 2.94㎫ 이상

○: 1.96㎫ 이상, 2.94㎫ 미만

○－: 0.98㎫ 이상, 1.96㎫ 미만

△: 0.49㎫ 이상, 0.98㎫ 미만

×: 0.49㎫ 미만

<적층 전자 강판의 제조>

다음으로, 상기 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 5매 적층하고, 가열과 가압을 동시에 행하는 가열 가압 처리를 실시함으로써 적층 전자 강판을 제작했다. 상기 가열 가압 처리의 조건은, 가열 온도: 200℃, 압력: 1.96㎫(＝20kgf/㎠), 처리 시간: 1시간으로 했다.

<고온 내유성>

얻어진 적층 전자 강판의 각각에 대해서 고온 내유성을 평가했다. 평가 방법은 다음과 같다.

180℃로 유지한 기름 중에 적층 전자 강판을 500시간 침지하고, 취출하여 방냉한 후에 그 적층 전자 강판에 분리나 박리가 발생하는지를 관찰했다. 상기 기름으로서는 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

<변형 제거 어닐링>

이어서, 변형 제거 어닐링 후의 특성을 평가하기 위해, 상기의 순서로 작성한 적층 전자 강판의 각각에, 변형 제거 어닐링을 실시했다. 변형 제거 어닐링의 조건은, 100％ 질소 중, 800℃×2시간으로 했다. 그 후, 변형 제거 어닐링 후의 적층 전자 강판에 대해서, 이하의 순서로 철손 및 점적률을 평가했다.

<철손>

30×280㎜의 직사각 형상으로 한 변형 제거 어닐링 후의 적층 전자 강판을 정(井)자 형상(double-cross formation)으로 세트하고, JIS C 2550에 규정되어 있는 엡스타인법(Epstein's method)으로 철손 W_15/50(W/㎏)을 평가했다. 판정 기준은 다음과 같다.

(판정 기준)

◎: W_15/50≤6.01W/㎏

○: 6.01W/㎏<W_15/50≤6.1W/㎏

×: 6.1W/㎏<W_15/50

<점적률>

변형 제거 어닐링 후의 적층 전자 강판의 각각에 대해서, 중량 및 체적을 계측하고, 이하에 나타내는 식으로 점적률을 산출했다.

점적률(％)＝100×적층 전자 강판의 중량(g)/(적층 전자 강판의 체적(㎤)×강판의 비중(g/㎤))

판정 기준은 다음과 같다.

(판정 기준)

◎: 97％≤점적률

○: 95％≤점적률<97％

×: 점적률<95％

평가 결과를 표 2에 나타낸다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 충족하는 접착성 절연 피막 부착 전자 강판은 우수한 고온 접착성을 갖는다. 또한, 상기 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을 이용하여 제조된 적층 전자 강판은, 고온 내유성이 우수하고, 추가로 변형 제거 어닐링 후에 있어서도 우수한 철손과 점적률을 겸비하고 있다.

Claims

(a) 수성 에폭시 수지,
(b) 고형분으로, 상기 수성 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 1질량부 이상, 30질량부 이하의 고온 경화형 가교제,
(c) 금속 산화물 입자 및,
(d) 용매
를 함유하고,
상기 (c) 금속 산화물 입자의 함유량이, 고형분의 질량으로, 상기 수성 에폭시 수지의 100질량부에 대하여, 0.001질량부 이상, 0.1질량부 미만인 피복제를, 전자 강판의 적어도 한쪽의 표면에 도포하고,
최고 도달 강판 온도: 150℃ 이상 230℃ 미만의 조건으로 소부(baking)하고,
상기 고온 경화형 가교제가, 방향족 아민류, 디시안디아미드, 및 블록 이소시아네이트의 적어도 1개인, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 수성 에폭시 수지와 (b) 고온 경화형 가교제의 혼합물의 경화 온도가 150℃ 이상인, 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 기재된 접착성 절연 피막 부착 전자 강판의 제조 방법으로 얻은 접착성 절연 피막 부착 전자 강판을, 복수매 적층하고, 이어서 가열 가압하는, 적층 전자 강판의 제조 방법.
삭제