KR20170132219A - 코일 및 전기 스트립 또는 전기 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 에폭시 수지 베이스, 적어도 하나의 경화제, 및 적어도 하나의 충전재를 포함하는 적어도 하나의 열경화성 소부 에나멜 층(baked enamel layer)을 일 평면에 구비하는 전기 스트립 또는 전기 시트에 관한 것으로, 하나의 에폭시 수지 베이스를 포함하는 소부 에나멜 층의 변경을 통해, 한편으로는 열경화성 및 경화 가능한 소부 에나멜 층을 구비한 전기 스트립 또는 전기 시트가 높은 저장 안정성을 갖추고 다른 한편으로는 최종 가교된 소부 에나멜 층을 구비한 상기 전기 스트립 또는 전기 시트 제품이 높은 안정성을 갖도록 하는 장점을 기대할 수 있게 한다.

Description

코일 및 전기 스트립 또는 전기 시트
본 발명은 하나의 에폭시 수지 베이스, 적어도 하나의 경화제, 및 적어도 하나의 충전재를 포함하는 적어도 하나의 열경화성 소부 에나멜 층(baked enamel layer)을 일 평면에 구비하는 전기 스트립 또는 전기 시트에 관한 것이다.
전기 스트립 또는 전기 시트의 코팅방법으로서 종래기술(WO2014/089593A1)의 열경화성 용해접착제 또는 소부 에나멜 층이 알려져 있다.
종래기술에 따른 열경화성 용해접착제 - 소부 에나멜 층으로도 표시됨 - 의 일례로 용해접착물질을 포함하는 반응성 접착물질시스템이 있다. 예를 들어 EP0008811A1에 개시된 이와 같은 용해접착제는, 예를 들어 열경화성 또는 열경화 가능 용해접착물질의 해법이 될 수 있다. 이러한 해결수단을 제외하고, 이와 같은 용해접착물질은 이른바 소부 공정(baking process), 즉, 열 공급, 접착 공정, 그리고 이후의 경화 공정을 거칠 수 있다.
그러나 에폭시 수지 베이스의 열경화성 소부 에나멜 층을 구비한 전기 스트립 또는 전기 시트의 금속시트 패킷은 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 즉, 상기 소부 에나멜 층의 말단경화에 따라, 접착 안정성 및 사용지속기간 이 감소되고 전기적 절연저항이 발생한다. 그러나 경화된 소부 에나멜 층의 연결밀도 증가를 통하여 이러한 단점을 전환할 가능성은, 열경화성 소부 에나멜 층을 포함하는 전기 스트립 또는 전기 시트의 저장 안정성 측면으로 인해 제한된다.
본 발명은 따라서, 앞서 설명된 종래기술을 넘어서서, 상기와 같은 하나의 에폭시 수지 베이스를 포함하는 소부 에나멜 층의 변경을 통해, 한편으로는 열경화성 및 경화 가능한 소부 에나멜 층을 구비한 전기 스트립 또는 전기 시트가 높은 저장 안정성을 갖추고 다른 한편으로는 최종 가교된 소부 에나멜 층을 구비한 상기 전기 스트립 또는 전기 시트 제품이 높은 안정성을 갖도록 하는 과제를 가진다.
본 발명은 상기 소부 에나멜 층의 충전재가 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물을 포함하는 특징을 통해서 상기 과제의 해결방안을 제공한다.
상기 소부 에나멜 층의 상기 충전재가 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물을 포함한다면, 이로써, 최종 가교된 상태의 재료 접합된(substance jointing) 소부 에나멜 결합구조의 안정성이 확연하게 높아질 수 있다. 특히, 장기 열 안정성(longterm heat stability)이 향상될 수 있고, 이는 비교적 긴 작업 시간 이후, 예를 들어 금속시트 패킷의, 재료 접합된 소부 에나멜 결합구조의 박리 강도(peel strength)의 향상을 불러올 수 있다.
이러한 장점들은 다음과 같은 공통점을 갖는다. 즉, 가교된 소부 에나멜 층의 연결밀도의 변경 필요를 강제하지 않고도, 본 발명에 따른 열경화성 및 열경화 가능, 및 연결 가능한, 반응성의 소부 에나멜 층으로 피복된 전기 스트립 또는 전기 시트가 비교적 높은 저장 안정성을 갖도록 한다. 특히, 다른 충전재에 비하여, 탄산 금속 및 황산 금속으로 이루어진 충전재가 바람직하다. 왜냐하면 탄산 금속 및 황산 금속은 다른 충전재에 비하여, 유동성의 소부 에나멜 층의 저장 안정성뿐만 아니라 소부 에나멜 층의 경화 안정성을 증가시킬 수 있기 때문이다. 이 때, 특히 탄산 금속으로는 탄산 칼슘이 사용되고, 황산 금속으로는 황산 바륨이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 충전재는, 발명에 따른 가교 가능한 소부 에나멜 층 또는 용해접착 층을 구비한 전기 시트의 저장된 코일의 형태 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 충전재는 예를 들어 소부 에나멜 층의 표면 거칠기 상승에 기여할 수 있고, 이로써 전기 스트립의 자체적인 권취를 어렵게 한다. 종합하면, 전기 스트립의 양 평면에 소부 에나멜 층이 포함되는 경우, 이는 특히 유리하게 작용할 수 있다.
상기 열경화성 소부 에나멜 층이 5 내지 25 또는 5 내지 20 부피 퍼센트의 충전재를 포함한다면, 이는 소부 에나멜 층의 압축 없는 열경화 작업 시 발생할 수 있는 층 밀도의 증가를 저해할 수 있고, 이는 소부 에나멜 층의 열화 단계에서의 탄성효과에서 기인할 수 있다. 본 발명에 따른 충전재는 소부 에나멜 층의 유동성을 감소시키기 때문에, 화학 반응의 부가 시까지, 최종 가교된 상태의 소부 에나멜 층의 회복력(탄성도) 및 이를 통한 층 밀도의 증가를 야기하지 않는다. 이 때문에, 7 내지 16 부피 퍼센트의 충전재가 바람직하다.
바람직한 조성은 열경화성 소부 에나멜 층이 6 내지 10 부피 퍼센트의 경화제와 74 내지 85 부피 퍼센트의 나머지 부분, 예를 들어 에폭시 수지 베이스로 이루어지는 경우이다. 상기 소부 에나멜 층의 나머지 부분으로서 에폭시 수지 베이스 외에 불순물이 포함될 수 있다.
충전재로서, 탄산 금속으로는 예를 들어 탄산 칼슘(Ca-CO3)이 사용될 수 있다. 탄산 칼슘은 비교적 높은 산화 저항성을 가질 수 있고, 이로 인해 소부 에나멜 층의 안정성을 확연하게 증가시킬 수 있다. 그 밖에, 경화된 소부 에나멜 층에서 탄산 칼슘의 구조는 향상된 견고성을 가질 수 있다.
충전재로서 황산 금속, 즉, 황산 바륨(BaSO4)이 사용되면, 경화된 소부 에나멜 층의 견고성 향상에 추가로 기여할 수 있다.
충전재로서 황산 금속에는 예를 들어 황산아연(ZnS)이 포함될 수 있다. 충전재로서 규산 금속에는 예를 들어 규산 마그네슘(MgO3Si) 또는 규산 알루미늄이 포함될 수 있다. 충전재로서 인산 금속에는 예를 들어 인산 아연 Zn3(PO4)2이 포함될 수 있다. 그 밖에, 충전재로서 이의 혼합물은 예를 들어 리소폰(Lithopone)을 포함할 수 있다.
가교된 소부 에나멜 층의 접착성은 상기 충전재가 0.6 내지 3 μm의 평균 미립자 크기를 가질 때 추가로 향상될 수 있다.
경화제가 디시안디아미드 베이스를 포함하는 경우, 이는 소부 에나멜 층의 저장 안정성을 추가로 향상시킬 수 있다.
상기 전기 스트립 또는 전기 시트의 가공을 용이하게 하기 위해서, 상기 소부 에나멜 층은, 예를 들어, 상온 및/또는 소부 에나멜 층의 건조 작업 시, 즉, 예를 들어, 180 내지 240℃의 온도에서, 에폭시 수지 베이스에 대하여 서로 다른 반응성을 가지는 적어도 두 개의 경화제를 포함할 수 있다. 이를 통해, 예를 들어, 상기 두 개의 경화제 중 하나의 우선 반응을 통하여, 상기 소부 에나멜 층의 저장 안정성 및/또는 점착성이 조정될 수 있다.
에폭시 수지 베이스로 비스페놀-A(2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan)가 포함된 경우, 뛰어난 기계적 속성과 우수한 접착성이 확보될 수 있다. 일반적으로, 에폭시 수지 베이스는 예를 들어 상기 비스페놀-A와 같은 다가 페놀 클리시드에테르에 기초할 수 있다.
특히, 상기 전기 스트립 또는 전기 시트가 그 양 평면에 열경화성 소부 에나멜 층을 포함함으로써 환경적인 영향으로부터 보호될 수 있는 경우, 추가 공정을 수월하게 할 수 있다.
그 중에서도, 상기 전기 스트립 또는 전기 시트는 하나의 코일로 권취될 수 있으며, 이러한 권취 상태에서 본 발명에 따른 충전재를 통하여, 코일의 높은 형태 안정성이 보장된다. 이는 상기 전기 스트립 또는 전기 시트가 그 양 평면에 열경화성 소부 에나멜 층을 포함하고 있음으로 인해 가능하다.
특히 본 발명은 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물이 하나의 에폭시 수지 베이스 및 하나의 경화제를 포함하는 열경화성 소부 에나멜 층의 충전재로서 사용됨으로써, 적어도 일 평면이 상기 소부 에나멜 층으로 피복되고, 권취된 전기 스트립 또는 전기 시트의 코일의 형태 안정성을 높이는 것을 특징으로 한다.
또한, 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물이 하나의 에폭시 수지 베이스 및 하나의 경화제를 포함하는 열경화성 소부 에나멜 층의 충전재로서 사용됨으로써, 적어도 일 평면이 상기 소부 에나멜 층으로 피복된 전기 스트립 및 전기 시트로부터 생성된 금속시트 패킷의 장기 내열성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기의 기술효과는 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물이 5 내지 25 부피 퍼센트, 5 내지 20 부피 퍼센트, 또는 7 내지 16 부피 퍼센트로 함유되어 있을 때 달성 가능하다
본 발명은, 하나의 에폭시 수지 베이스를 포함하는 소부 에나멜 층의 변경을 통해, 한편으로는 열경화성 및 경화 가능한 소부 에나멜 층을 구비한 전기 스트립 또는 전기 시트가 높은 저장 안정성을 갖추고 다른 한편으로는 최종 가교된 소부 에나멜 층을 구비한 상기 전기 스트립 또는 전기 시트 제품이 높은 안정성을 갖도록 하는 장점을 기대할 수 있게 한다.
도 1은 열경화성 또는 열경화 가능한 상기 소부 에나멜 층 1, 2, 또는 3을 구비하고, 코일로 저장되며, 상기 소부 에나멜 층 1, 2, 또는 3의 구움 제조 시 하나의 금속시트 패킷으로 추가 공정되는 전기 스트립들을 나타낸 도면.
이하에서는 본 발명이 예를 들어 일 실시예에 근거하여 보다 자세히 설명될 것이다.
상기된 목표 효과의 근거를 밝히기 위하여, 복수의 전기 스트립은 각기 상이한 결합의 소부 에나멜 층으로 피복되었고, 이러한 소부 에나멜 층으로 피복된 전기 스트립들은 200℃에서 200시간의 작업 후 저장 안정성과 박리 강도가 실험되었다.
표 1은 상이한 소부 에나멜 층들을 제시한다.
소부 에나멜 층 에폭시 수지 베이스 충전재 경화제
1 비스페놀-A 충전재 없음 디시안디아미드
2 비스페놀-A CaCO3 디시안디아미드
3 비스페놀-A BaSO4 디시안디아미드
표 1: 실험된 소부 에나멜 층들에 대한 개요
실험된 소부 에나멜 층 1, 2, 3 모두 하나의 에폭시 수지 베이스와 6 내지 10 부피 퍼센트의 경화제를 포함하고, 이 때, 소부 에나멜 층 2 와 3은 각각 소부 에나멜 층 1과 달리, 0.6 내지 3 μm의 미립자 크기를 가진 5 내지 20 부피 퍼센트의 하나의 충전재를 포함한다. 특히, 소부 에나멜 층 1, 2, 3은 각기 전체에서 나머지를 제외하고 74 내지 85 부피 퍼센트의 에폭시 수지 베이스를 포함한다.
또한, 상기 소부 에나멜 층들에 더 많은 경화제가 사용될 수도 있다. 특히, 디시안디아미드 경화제와 비교하여 상온 및/또는 소부 에나멜 층의 건조 공정 시, 즉, 예를 들어, 180 내지 240℃에서 반응성이 더 높은 추가의 경화제가 부가될 수 있다. 이를 통해, 에폭시 수지계와의 우선 반응을 통해, 예를 들어, 소부 에나멜 층의 점성도가 생길 수 있다. 이는 시트 스트립에서 분리된 금속시트 부분들의 패킷 결합 시 소부 에나멜 층의 스퀴징을 가로막는 이점으로 작용할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들어 냉각 경화(cold-curing) 아민 (예: AEP n-아미노-에틸피페라진, 시클로알리지방족 폴리아민)이 추가 경화제로 사용될 수 있다. 일반적으로 그 외에, 본 발명에 따른 충전재는 비활성화 또는 활성화와 관계되어 기능하는 충전재를 포함할 수 있다.
일반적으로, 상기의 부피 퍼센트는 상기 소부 에나멜 층의 전체 고체 량에 관련하거나, 또는 전체 고체 량의 100 부피 퍼센트를 형성한다.
도 1은 열경화성 또는 열경화 가능한 상기 소부 에나멜 층 1, 2, 또는 3을 구비하고, 코일로 저장되며, 상기 소부 에나멜 층 1, 2, 또는 3의 구움 제조 시 하나의 금속시트 패킷으로 추가 공정되는 전기 스트립들을 나타낸다. 소부 에나멜 층 2, 3을 구비한 전기 스트립들은, 소부 에나멜 층 1을 구비한 전기 스트립과 비교하여, 200℃이하에서 200시간의 작업 후의 열 노후 현상 시 확연히 높은 박리 강도를 나타냈고, 이는 도 1의 박리 강도의 정상 추이에서도 나타난다.
더하여, 열경화성 및 경화 가능한 상기 소부 에나멜 층 2, 3을 구비한 전기 스트립들의 코일은 권취된 상태로부터 금속시트 패킷으로 제조되는 추가 공정 시까지 높은 형태 안정성을 나타낸다. 이러한 형태 안정성은 열경화성 및 경화 가능한 상기 소부 에나멜 층 1을 구비한 전기 스트립 코일의 형태 안정성보다 확연히 높은 것이다.

Claims (15)

  1. 하나의 에폭시 수지 베이스, 적어도 하나의 경화제, 및 적어도 하나의 충전재를 포함하는 최소한 하나의 열경화 접착 용해 에나멜 층(heat-curing adhesive hot-melt enamel layer), 즉, 소부 에나멜 층을 일 평면에 구비한 전기 스트립 또는 전기 시트로서, 상기 소부 에나멜 층의 상기 충전재는 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 소부 에나멜 층은 5 내지 25 부피 퍼센트, 5 내지 20 부피 퍼센트, 또는 7 내지 16 부피 퍼센트의 충전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 열경화성 소부 에나멜 층은
    6 내지 10 부피 퍼센트의 경화제; 및
    74 내지 85 부피 퍼센트의 에폭시 수지 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  4. 제 1항, 2항, 또는 3항에 있어서, 상기 탄산 금속은 탄산 칼슘(CaCO3)인 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  5. 제 1항, 2항, 또는 3항에 있어서, 상기 황산 금속은 황산 바륨(BaSO4)인 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  6. 제 1항, 2항, 또는 3항에 있어서,
    상기 금속 황화물은 아연 황화물(ZnS)이고,
    상기 규산 금속은 규산 마그네슘(Mg03Si) 또는 규산 알루미늄이고,
    상기 인산 금속은 인산 아연(Zn3(PO4)2) 또는 리소폰 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  7. 제 1항 내지 6항에 있어서, 상기 충전재는 0.6 내지 3 μm의 평균 미립자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  8. 제 1항 내지 7항에 있어서, 상기 경화제는 디시안디아미드 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  9. 제 1항 내지 8항에 있어서, 상기 소부 에나멜 층은 상기 에폭시 수지 베이스에 대하여 상이한 반응성을 가지는 적어도 두 개의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  10. 제 1항 내지 9항에 있어서, 상기 에폭시 수지 베이스는 비스페놀-A라는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  11. 제 1항 내지 10항에 있어서, 상기 전기 스트립 또는 전기 시트는 그 양 평면에 열경화성 소부 에나멜 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스트립 또는 전기 시트.
  12. 제 1항 내지 11항에 있어서, 권취된 전기 스트립 또는 전기 시트를 포함하는 코일.
  13. 적어도 일 평면이 하나의 에폭시 수지 베이스 및 하나의 경화제를 구비한 열경화 접착 용해 에나멜 층, 즉, 소부 에나멜 층으로 피복되고, 권취된 전기 스트립 또는 전기 시트의 코일의 형태 안정성을 높이기 위하여, 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물을 상기 소부 에나멜 층의 충전재로 사용하는 방법.
  14. 적어도 일 평면이 하나의 에폭시 수지 베이스 및 하나의 경화제를 구비한 열경화 접착 용해 에나멜 층, 즉, 소부 에나멜 층으로 피복된 전기 스트립 또는 전기 시트로부터 제조된 금속금속시트 패킷의 장기간 내열성(longterm heat resistance)을 높이기 위하여, 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물을 상기 소부 에나멜 층의 충전재로 사용하는 방법.
  15. 제 13항 또는 14항에 있어서, 5 내지 25 부피 퍼센트, 5 내지 20 부피 퍼센트, 또는 7 내지 16 부피 퍼센트의 탄산 금속, 황산 금속, 금속 황화물, 규산 금속, 인산 금속, 또는 이의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 사용 방법.

KR1020177030325A 2015-03-24 2016-03-24 코일 및 전기 스트립 또는 전기 시트 KR102217714B1 (ko)

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