KR20170054676A - 표면 품질 및 접착력이 우수한 접착식 전기강판 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법 - Google Patents

표면 품질 및 접착력이 우수한 접착식 전기강판 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 품질 및 접착력이 우수한 접착식 전기강판 코팅액 및 전기강판의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함하는 전기강판용 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 전기강판용 코팅액에 의하면, 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함함으로써 기존의 전기강판 코팅액 대비 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성 및 밀착성을 동시에 만족시키면서 표면 상태 또한 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 본 발명의 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조 방법에 의하면, 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성, 밀착성 및 표면 상태가 현저히 향상됨과 동시에 종래 기술 대비 모재에 손상을 주지 않고 더 얇은 전기강판을 코어 제작에 이용할 수 있는 최적의 제조 방법을 제공함으로써 효율적으로 접착식 전기강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

표면 품질 및 접착력이 우수한 접착식 전기강판 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법{Adhesive Silicon Steel Sheet Coating Solution with High Surface Quality and Adhesion and Method for Silicon Steel Sheet Using the Same}
본 발명은 표면 품질 및 접착력이 우수한 접착식 전기강판 코팅액 및 전기강판의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함하는 전기강판용 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법에 관한 것이다.
차량용 모터의 코어는 수 십, 수 백장의 얇은 전기강판이 적층된 구조로 제조된다. 전기강판은 철의 자화가 일어나기 쉬운 방향으로 결정배열을 조정하는 한편 규소를 첨가하는 공정을 통해 철손의 감소를 억제한 철강재료로서, 다른 철강재료에 비해 전자기적 특성이 우수한 연질 자성재료이다. 이에 따라 전기강판은 구조용강이나 공구용, 외판용으로 쓰이는 다른 금속재료와 달리 모터나 변압기와 같은 전기기기의 철심재료로 사용되어 이들 전기기기의 효율을 높여주는 역할을 한다.
또한, 무방향성 전기강판은 강판내 결정배열이 불규칙적인 특성으로 인하여 특정방위에 편중되지 않는 자기적 특성을 나타내므로 전동기, 발전기, 소형변압기 등에 널리 사용되고 있으며 그 응용범위 또한 매우 넓은 바, 이에 대응한 자기적특성, 강판두께 편차, 층간 절연성, 내식성, 타발가공성, 용접성 등 여러가지 특성이 요구된다.
하지만 무방향성 전기강판은 실리콘의 함량이 4% 이내로서 일반 강재에 비해 실리콘 함량이 높은 편이고, 이로 인하여 소재의 경도가 증가하게 되어 슬릿팅(Slitting) 및 타발(Punching) 가공시 슬리터(Slitter)와 금형(Press)에 많은 스트레스(Stress)를 부여하게 된다. 이러한 가공성 열위 문제로 인하여 무방향성 전기강판의 표면에 얇은 코팅을 통한 피막 형성이 필요하게 되었다.
그리고 무방향성 전기강판의 층간 절연성 또한 적층되는 철판사이의 절연피막으로 인한 효과인 바, 최근에는 층간 절연성 뿐만 아니라 전기강판의 타발성, 용접성, 내식성 등 향상에의 기여도가 절연 피막의 주요한 물성으로 평가되고 있으며, 우수한 표면 품질 또한 요구되고 있다.
한편, 무방향성 전기강판의 절연목적의 피막 용액은 크게 유기, 무기, 유무기 코팅 용액으로 나뉜다. 유기계 코팅용액은 유기물을 주요 성분으로 하며, 타발하는 데 있어서 유리하다는 장점이 있으나 용접시 가스가 발생하는 단점이 있다. 무기계 코팅용액은 인산염, 실리카, 크롬산 염, 바륨 및 기타 산화물 등을 주요 성분으로 하며, 열에 강하고, 용접이 유리하며 적층성이 우수한 반면 코팅 자체의 경도가 높기 때문에 금형에 손상을 줄 수 있다는 단점이 있다. 상기와 같은 이유로 최근에는 내열성, 적층성, 금형 내구성 등을 종합적으로 고려하여 유무기 코팅을 이용하는 추세이다.
전술한 바와 같이 차량용 모터의 효율을 증가시키기 위해서는 에너지 손실분인 철손 값이 낮아야 하는데, 전기강판으로 모터의 코어를 제작하는 기존 체결 방식인 엠보(embo)는 모재에 손상을 주어, 코어의 철손 값이 증가하게 되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 박판 전기강판을 가공하는 과정에서 일그러짐이 발생하게 되어, 고효율인 0.30mm 미만의 박판 전기강판 코어를 제작하는 데에 어려움이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기강판 모재에 손상을 주지 않고 전기강판 간 접착이 가능하도록 하는 접착식 전기강판에 관한 기술의 개발이 필요하게 되었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함하여 기존 전기강판 대비 표면 절연성, 접착력, 내식성 및 밀착성을 동시에 만족시키면서 전기강판의 표면 상태가 우수하도록 형성할 수 있는 접착식 전기강판 코팅액을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성 및 밀착성을 담보하고 그 표면 상태가 현저히 향상됨과 동시에 종래 기술 대비 모재에 손상을 주지 않고 더 얇은 전기강판을 코어 제작에 이용할 수 있는 최적의 제조 방법을 제공함으로써 효율적으로 접착식 전기강판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 접착식 전기강판 코팅액에 있어서, 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 실리카와 산화티타늄의 중량 비율은 1:1 내지 1.5 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 실리카는 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 10 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 산화티타늄은 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 10 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 황산바륨은 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 20 내지 40 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 에폭시 수지는 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 30 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 에폭시 수지는 비스페놀(Bisphenol)-A와 에피클로로히드린(Epichlorhydrin)을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 타 측면에 의하면, 상기의 실시예 중 어느 하나의 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판을 제공하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 타 측면에 의하면, 에폭시 수지를 제조하는 단계; 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 황산바륨(Ba2SO4)을 포함하는 무기질 필러(filler)를 제조하는 단계; 상기 무기질 필러와 에폭시 수지를 혼합하여 전기강판용 코팅액을 형성하는 단계; 및 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계;를 포함하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 에폭시 수지를 제조하는 단계는,
비스페놀(Bisphenol)-A와 에피클로로히드린(Epichlorhydrin)을 60~120℃에서 촉매 분위기 하에서 반응시켜 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 촉매는 수산화나트륨(NaOH2), 염산(HCl) 또는 폴리스티렌술폰산 수지(sufanated polystyrene resin)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포하는 단계는, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판의 각 면당 3~5um의 두께가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계는, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판의 표면에 도포한 후, 150~170℃의 온도에서 90~150분간 건조하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계후에, 복수의 전기강판을 롤러에 삽입하여 접착시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 전기강판의 접착단계는, 상기 롤러가 180~220℃의 온도에서 10~30분간 0.1~0.5Mpa의 압력을 가하여 전기강판을 접착시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 전기강판용 코팅액에 의하면, 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함함으로써 기존의 전기강판 코팅액 대비 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성 및 밀착성을 동시에 만족시키면서 전기강판의 표면 상태 또한 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조 방법에 의하면, 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성 및 밀착성을 담보하고, 그 표면 상태가 현저히 향상됨과 동시에 종래 기술 대비 모재에 손상을 주지 않고 더 얇은 전기강판을 코어 제작에 이용할 수 있는 최적의 제조 방법을 제공함으로써 효율적으로 접착식 전기강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포 및 건조한 후의 표면 상태를 나타낸 확대사진도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포 및 건조하여 집속이온빔(FIB)으로 시료처리한 후 전기강판의 단면을 나타낸 확대사진도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 표면 절연성을 측정하기 위한 프랭클린 테스트 기기를 나타낸 사진도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
전기강판은 철의 자화가 일어나기 쉬운 방향으로 결정배열을 조정하는 한편 규소를 첨가해 철손의 감소를 억제한 철강재료로서, 다른 철강재료에 비해 전자기적 특성을 우수하게 한 연질 자성재료이다. 그 중에서도 무방향성 전기강판은 전술한 바와 같이 특정방위에 편중되지 않는 자기적 특성으로 인하여 전동기, 발전기, 소형변압기 등에 널리 사용되고 있으며 그 응용범위 또한 매우 넓은 바, 이에 대응하여 자기적특성, 강판두께 편차, 층간 절연성, 내식성, 타발가공성, 용접성 등 여러가지 특성이 요구된다.
한편 차량용 모터의 코어는 수 십, 수 백장의 얇은 전기강판이 적층된 구조로 제조되는데, 전기강판으로 모터의 코어를 제작하는 기존 체결 방식인 엠보(embo)는 모재에 손상을 주어, 코어의 철손 값이 증가하게 되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 박판 전기강판을 가공하는 과정에서 일그러짐이 발생하게 되어, 고효율인 0.30mm 미만의 박판 전기강판 코어를 제작하는 데에 어려움이 있었다.
이러한 부분을 극복하기 위하여 모재에 손상을 주지 않고 체결할 수 있는 것이 접착식 전기강판이다. 본 발명은 절연성, 접착력 및 코팅 표면 품질이 우수한 접착식 전기강판의 코팅액 및 이를 이용한 전기강판의 제조 방법에 관한 기술로서, 본 발명의 접착식 전기강판을 이용하여 코어 제작 시 일정한 열과 압력을 가해주면 강판간에 접착이 이루어짐으로써, 종래 기술에 따른 전기강판 체결 방식인 엠보에 비하여 모재에 손상이 발생하지 않으며 더 얇은 전기강판을 코어 제작에 이용할 수 있게 된다.
하기의 표 1은 종래 기술 및 본 발명에 따른 전기강판의 제조 모식도와 그에 따른 특성을 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 종래의 전기 강판 체결 방식인 엠보(embo) 에 의하면, 전기 강판을 절연 코팅한 후 타발 공정을 거치는 과정에서 전기강판 모재에 손상이 발생하는 문제점이 있었다. 그에 비하여 본 발명에 따른 접착식 전기강판 제조 방식은 전기 강판에 절연 및 접착 코팅을 함으로써, 타발 공정을 거친 이후에도 전기강판 모재에 손상이 발생하지 않게 되어 표면 품질이 우수한 전기강판을 제조할 수 있는 특성이 있다.
한편, 무방향성 전기강판은 실리콘의 함량이 4% 이내로서, 일반 강재에 비해 실리콘이 높은 편이다. 이로 인한 소재의 경도 증가로 슬릿팅(Slitting) 및 타발(Punching) 가공시 슬리터(Slitter)와 금형(Press)에 많은 스트레스(Stress)를 부여하게 된다. 이러한 가공성 열위 문제로 인하여 얇은 코팅에 의한 피막 형성이 요구된다.
무방향성 전기강판의 절연목적의 피막 용액은 크게 유기, 무기, 유무기 코팅 용액으로 나뉜다. 전술한 바와 같이 유기계 코팅용액은 타발에 유리하다는 장점이 있으나 용접시 가스가 발생하는 단점이 있고, 무기계 코팅용액은 열에 강하고 용접이 유리하며 적층성이 우수하다는 장점이 있으나 코팅 자체의 경도가 높기 때문에 금형에 손상을 줄 수 있다는 단점이 있는 바, 최근에는 유무기 코팅을 통해서 내열성, 적층성, 금형의 내구성 등을 종합적으로 고려하는 추세이다.
본 발명의 전기강판용 코팅액은 중량%로, 실리카(SiO2) 10 내지 20%, 산화티타늄(TiO2) 10 내지 20%, 황산바륨(Ba2SO4) 20 내지 40% 및 에폭시 수지 30 내지 50%를 포함할 수 있으며, 상기 에폭시 수지는 페놀과 아세톤으로부터 제조된 비스페놀(bisphenol)-A 및 에피클로로 히드린(Epichlorhydrin)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 전기강판용 코팅액을 제조하는 방식은 크게 3단계로 구분할 수 있는데, 첫번째 단계는 에폭시 수지를 결정하는 단계이다.
본 발명에서 에폭시 수지는 비스페놀-A와 에피클로로 히드린을 60 내지 120℃ 에서 수산화나트륨(NaOH2) 또는 기타 촉매 존재 하에서 반응시켜 제조한다. 우선 비스페놀(bisphenol)-A 는 두 분자의 페놀과 한 분자의 아세톤을 결합시켜 제조하며, 촉매로 수산화나트륨(NaOH2), 염산(HCl) 또는 폴리스티렌술폰산 수지(sufanated polystyrene resin)와 같은 산이 사용된다. 또한, 반응이 완전히 일어나도록 하기 위해서 충분한 양의 페놀을 사용하는데, 상기 생성반응의 효율은 매우 높은 편이고 물이 부산물로 생성된다. 비스페놀-A 및 에폭시 수지 생성반응의 분자식을 화학식 1 및 화학식 2 에 보다 구체적으로 나타내었다.
[화학식 1]
Figure pat00002
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 1 및 화학식 2 에 따라 제조된 에폭시 수지는 종래의 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 등 다른 수지에 비하여 반응 수축율이 매우 작고, 휘발 물질이 발생하지 않는 장점이 있다. 또한 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 점도, 비중 및 밀도 등의 특성이 전기강판용 코팅재로서 적합하고, 기계적 성질 및 전기 절연성이 매우 우수하다. 뿐만 아니라 내수성, 내약품성이 우수하여 화학 저항력이 높다는 장점이 있다.
[표 2]
Figure pat00004
한편, 전기강판용 코팅액의 제조의 두번째 단계는 무기질 필러(filler)의 비율을 결정하는 단계이다. 본 발명에서 사용된 무기질 필러(filler)는 실리카, 산화티타늄 및 황산바륨으로 구성되며, 각 무기질 필러(filler)의 형상 및 기본 물성을 하기 표 3에 명시하였다.
[표 3]
Figure pat00005
본 발명에 사용된 무기질 필러(filler)의 역할 및 범위 설정 근거는 다음과 같다. 실리카(SiO2)는 전기강판 코팅에 전기절연성을 부여하며, 내수성으로 인하여 전기강판이 부식되지 않도록 하는 역할을 한다. 그러나 일정량 이상의 실리카를 첨가하게 되면 전기강판의 코팅성능 및 전기강판 간 밀착성을 악화시키고 코팅액의 분산성 악화로 인하여 절연성이 감소하게 된다.
하기 표 4는 실리카의 중량비에 따른 코팅액의 물성 변화를 측정한 실험 결과값을 나타낸 것으로서, 각각 9 내지 21 중량%의 실리카와 에폭시 수지 50 중량%를 포함하고, 나머지는 중량제로 황산바륨을 첨가하였다.
[표 4]
Figure pat00006
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 실리카의 함유량이 10 중량% 이하인 경우 표면 전류가 지나치게 상승하게 되며, 20 중량% 이상인 경우 분산성 및 밀착성이 악화되어 침전물 발생 및 코팅 박리 현상이 나타나게 되는 것을 확인할 수 있는 바, 따라서 본 발명에서는 실리카의 함유량을 10 내지 20 중량%로 제한하였다.
한편, 산화티타늄(TiO2)은 열적 안정성이 우수하고, 물과 공기 중에서 부동태 피막형성을 함으로써 전기강판 코팅에 내식성을 부여한다. 하지만 일정량 이상의 산화티타늄은 코팅액의 점도를 상승시켜 분산성에 악영향을 미치게 된다.
하기 표 5는 산화티타늄의 중량비에 따른 코팅액의 물성 변화를 측정한 실험 결과값을 나타낸 것으로서, 각각 9 내지 21 중량% 의 산화티타늄과 에폭시 수지 50 중량%를 포함하고, 나머지는 중량제로 황산바륨을 첨가하였다.
[표 5]
Figure pat00007
상기 표 5에서 보는 바와 같이, 산화티타늄의 함유량이 10 중량% 이하인 경우 내식성이 악화되며, 20 중량% 이상인 경우 분산성이 악화되는 것을 확인할 수 있는 바, 따라서, 본 발명에서는 산화티타늄의 함유량을 10 내지 20 중량%로 제한하였다.
또한, 상기의 실험에서 실리카와 산화 티타늄의 비율은 1:1 내지 1.5로 제한하였다.
전기강판용 코팅액의 제조의 세 번째 단계로서 상기 무기질 필러(filler)와 에폭시 수지의 조합을 통해 전기강판용 코팅액을 제조하였다. 하기 표 6은 무기질 필러(filler) 와 에폭시 수지의 중량% 변화에 따라 비교예 및 실시예를 설정하고 각 경우의 코팅액을 전기강판 표면에 도포 및 건조 후 분산성, 표면상태, 밀착성, 내식성, 표면전류 및 접착력을 평가한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 표면 절연성과 접착력을 확보하기 위해 무기질 필러(filler)를 사용하였으며, 내식성과 밀착성을 동시에 만족시키기 위해 형상과 입자 크기가 다른 3종류의 무기질 필러(filler)를 실시예의 비율로 사용하였다. 또한 코팅액 제조 방법으로는 고속 회전 교반기(Agitator)를 이용하여 분산제 없이 수지와 필러(filler)를 균일하게 혼합하였다.
[표 6]
Figure pat00008
상기 표 6에서 보는 바와 같이, 실리카와 산화티타늄의 비율이 1:1 내지 1.5인 경우에 밀착성 및 접착력이 우수하고, 이와 동시에 표면 전류 값이 낮아짐으로써 절연성 또한 향상되는 것을 확인할 수 있는 바, 이러한 특성은 실리카와 산화 티타늄이 균일하게 분포됨으로써 정전기적, 연속적인 미소 방전(Series Micro-Dielectric) 효과를 유발하여 절연저항을 향상시키는 것에 기인한 것이다.
한편, 에폭시 수지의 함량이 40 중량% 미만인 경우에는 40 중량% 이상인 경우에 비하여 밀착성이 열위한 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다.
상기 표 6에 나타낸 전기강판 표면의 특성은 아래에 근거하여 평가되었다. i) 분산성의 경우, 코팅 점도가 초기 대비 20% 이상 상승하거나 육안으로 침전 또는 분해되는 것이 관찰되는 경우 X, 그렇지 않을 경우 O로 표기하였다. ii) 표면 상태의 경우, 육안으로 관찰하여 코팅 조도가 좋지 못할 경우 X, 그렇지 않을 경우 O로 표기하였다.
iii) 밀착성의 경우, 일정 직경의 환봉(Mandrel)에 전기강판을 감아 코팅의 박리 또는 부풀음의 발생 여부를 확인하였는 바, Φ10mm 환봉 테스트에서 이상이 없다고 평가되는 경우 ◎, Φ10mm 환봉 테스트에서는 코팅의 박리 또는 부풀음이 발생하였으나, Φ50mm 환봉 테스트에서는 이상이 없다고 평가되는 경우 O, Φ50mm 환봉 테스트에서 코팅의 박리 또는 부풀음이 발생하지 않는 경우 X로 표기하였다.
iv) 내식성의 경우, 염수 농도 5%, 온도 35, 분무압 1kg/㎠의 조건에서 48시간동안 노출시킨 후 관찰한 결과 녹이 발생한 경우 X, 그렇지 않을 경우 O로 표기하였다.
v) 표면 전류의 경우, 전류의 범위는 0-1,000mA이며, 절연 측정 방법은 측정 시험편 1매를 전 전극의 접촉자가 접촉되도록 플레이트 위에 올려놓은 후 가압장치에 의해 300psi가 되도록 압력을 가하여 시험 압력이 되었을 때 0.5V 전압 하에서 전류계의 눈금을 읽는 방식으로 측정하였으며, 표면 전류 값이 낮을 수록 절연성이 좋은 것으로 평가하였다. 표면 전류 값이 300mA 미만인 경우 절연성 아주 좋음, 표면 전류 값이 300mA 이상일 때 절연성 좋음, 표면 전류 값이 400mA 이상일 때 절연성 보통, 표면 전류 값이 500mA 이상일 때 절연성 나쁨, 표면 전류 값이 600mA 이상일 때 절연성 아주 나쁨으로 표기하였다.
도 3은 표면 절연성 측정에 사용된 프랭클린 테스터를 촬영한 사진으로서, 본 발명에 따른 전기강판의 표면 절연성 측정은 프랭클린 인슐레이션 테스터에 의해 측정되었으며, 이 측정기는 단판 시험법 장치로서 일정 압력과 일정 전압 하에서 전기강판의 표면 절연저항을 측정하는 장치이다.
vi) 접착력의 경우, 폭 25mm, 길이 200mm의 두 장의 전기강판을 210 온도에서 30분 간 0.5Mpa의 압력으로 접착시킨 후에 2mm/min의 속도로 인장하여 접착력을 측정하였고, 인장시험 결과 50kgf/㎠ 이상인 경우 ○, 30kgf/㎠ 이상인 경우 △, 30kgf/㎠ 이하인 경우 X로 표기하였다.
한편, 본 발명에 의한 전기강판 제조 방법은 에폭시 수지를 제조하는 단계, 실리카, 산화티타늄 및 황산바륨을 포함하는 무기질 필러를 제조하는 단계, 상기 무기질 필러와 에폭시 수지를 혼합하여 전기강판용 코팅액을 형성하는 단계 및 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 에폭시 수지를 제조하는 단계는 비스페놀-A와 에피클로로히드린을 60~120℃ 온도에서 수산화나트륨(NaOH2), 염산(HCl) 또는 폴리스티렌술폰산 수지(sufanated polystyrene resin) 등의 촉매 분위기 하에서 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
또한, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포하는 단계는 전기강판용 코팅액을 전기강판의 각 면당 3~5um의 두께가 되도록 도포하며, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계는 전기강판용 코팅액을 전기강판의 표면에 도포한 후, 150 내지 170℃의 온도에서 90 내지 150분간 건조시킨다.
또한, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계 후에, 복수의 전기강판을 롤러에 삽입하여 접착시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이러한 접착 단계는 상기 롤러가 180 내지 220℃의 온도에서 10 내지 30분 간, 0.1 내지 0.5Mpa의 압력을 가하는 조건 하에서 실시되는 경우 열경화됨으로써 전기강판 간에 접착 적층이 이루어지게 된다.
도 1은 상기 실시예 3의 구성성분 및 조성비에 따른 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포 및 건조한 후의 표면특성을 사진으로 나타낸 것이고, 도 2는 상기 실시예 3의 구성성분 및 조성비에 따른 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포 및 건조한 후 집속이온빔(FIB)으로 시료 처리하여 그 단면을 촬영한 것으로서, 코팅 두께가 3.2~3.5um 수준으로 고른 편이며 표면 상태 또한 비교적 양호한 것을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이 적층식 전기강판을 제작하기 위한 기존 체결 방식인 엠보는 모재에 손상을 발생시켜 코어의 철손 값을 증가시키며, 박판 전기강판을 가공하는 과정에서 일그러짐이 발생하게 되어 고효율인 0.30mm 미만의 박판 전기강판 코어를 제작하기 어렵다는 문제점이 있었는데, 본 발명의 전기강판용 코팅액에 의하면, 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함함으로써 상온에서 장기간 동안 겔화(gellation)없이 안정적이며, 기존의 전기강판 코팅액 대비 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성 및 밀착성을 동시에 만족시키면서 전기 강판의 표면 상태 또한 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조 방법에 의하면, 전기강판의 표면 절연성, 접착력, 분산성, 내열성, 내식성, 밀착성 및 표면 상태가 현저히 향상됨과 동시에 종래 기술 대비 모재에 손상을 주지 않고 더 얇은 전기강판을 코어 제작에 이용할 수 있는 최적의 제조 방법을 제공함으로써 효율적으로 접착식 전기강판을 제조할 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황산바륨(Ba2SO4) 및 에폭시 수지를 포함하는 전기강판용 코팅액.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실리카와 산화티타늄의 중량 비율은 1:1 내지 1.5 인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실리카는 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 10 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 산화티타늄은 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 10 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 황산바륨은 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 20 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 전기강판용 코팅액 100 중량% 중 30 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 비스페놀(Bisphenol)-A와 에피클로로히드린(Epichlorhydrin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판.
  9. 에폭시 수지를 제조하는 단계;
    실리카(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 황산바륨(Ba2SO4)을 포함하는 무기질 필러(filler)를 제조하는 단계;
    상기 무기질 필러와 에폭시 수지를 혼합하여 전기강판용 코팅액을 형성하는 단계; 및
    상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계;
    를 포함하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 에폭시 수지를 제조하는 단계는,
    비스페놀(Bisphenol)-A와 에피클로로히드린(Epichlorhydrin)을 60~120℃에서 촉매 분위기 하에서 반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 촉매는 수산화나트륨(NaOH2), 염산(HCl) 또는 폴리스티렌술폰산 수지(sufanated polystyrene resin)인 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포하는 단계는, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판의 각 면당 3~5um의 두께가 되도록 도포하는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계는, 상기 전기강판용 코팅액을 전기강판의 표면에 도포한 후, 150~170℃의 온도에서 90~150분간 건조하는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 제조방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 전기강판용 코팅액을 전기강판 표면에 도포한 후 건조하는 단계후에, 복수의 전기강판을 롤러에 삽입하여 접착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 전기강판의 접착단계는,
    상기 롤러가 180~220℃의 온도에서 10~30분간 0.1~0.5Mpa의 압력을 가하여 전기강판을 접착시키는 것을 특징으로 하는 전기강판용 코팅액이 코팅된 전기강판의 제조방법.
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