WO2020059040A1 - 絶縁用薄膜アルキルアルコキシシランコーティング剤とその被膜形成 - Google Patents

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WO2020059040A1
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WO
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coating agent
less
mass
emulsion coating
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PCT/JP2018/034591
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Inventor
重和 水越
美和 野田
勝彦 佐野
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株式会社ディ・アンド・ディ
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/02—Polysilicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition

Definitions

  • the present invention relates to an emulsion coating agent that forms a uniform alkylalkoxysilane film having high insulation properties and protection performance without causing defects such as pinholes and cracks on a surface of an electromagnetic steel sheet, even though it is an extremely thin film, and a method for producing the same. Things.
  • Electromagnetic steel sheets used in motors, transformers, etc. are used by laminating thin plates. If short-circuits occur between the thin plates, there is a problem that heat generation due to an overcurrent increases, and the use efficiency of electric energy decreases. In order to prevent a short circuit between the thin plates, a coating for insulation is applied to the surface of the electromagnetic steel plate.
  • the coating agent for insulation there is an inorganic coating film having high heat resistance and capable of annealing to remove strain.
  • a semi-organic coating (organic-inorganic mixture) which is inferior in heat resistance to an inorganic coating but has good punching properties and weldability, and can be annealed for strain relief.
  • the strain relief annealing cannot be performed, there is an organic coating film having high punching properties.
  • inorganic and semi-organic insulating coatings are mainly used because annealing for strain relief is possible.
  • these insulating films often contain chromium, but development of a chromium-free film has been actively promoted according to market requirements.
  • Patent Literatures 1 and 2 As an example of the chromium-free insulating film, as described in Patent Literatures 1 and 2, many use a phosphate. In addition, as disclosed in Patent Literature 3, there is a material in which silica particles are contained to enhance the insulating property.
  • Patent Documents 1 and 2 both relate to semi-organic coatings and contain synthetic resins such as acrylic resins and polyester resins. By containing these organic resins, the punching property is improved.
  • the alkylalkoxysilane coating agent is difficult to be aqueous because of its characteristic of being polymerized by hydrolysis.
  • Examples of insulating coatings for electromagnetic steel sheets containing a monomolecular alkylalkoxysilane are disclosed in Patent Documents 3 to 5.
  • As a water-based coating agent containing alkylalkoxysilane as a main raw material although it exists as in Patent Documents 6 and 7, not alkylalkoxysilane having high reactivity but alkylalkoxysilane having suppressed reactivity is used. ing.
  • JP 2008-303411 A JP 2013-249486 A JP 2013-64195 A JP 2013-245395 A JP 2014-74214 A JP 2010-235930 A JP 2010-235931 A JP 2010-270276 A
  • the alkylalkoxysilane coating agent disclosed in Patent Document 8 is excellent in environmental friendliness because it is solventless. Since the insulation resistance is high, it is considered to be useful as an insulation coating on magnetic steel sheets. However, this alkylalkoxysilane coating agent was developed for protecting concrete, and it was not easy to form a thin film having a level of 1 ⁇ m as required for an insulating film of an electromagnetic steel sheet.
  • an organic solvent may be used because alkylalkoxysilane is oil-soluble.
  • an aqueous solvent it is desirable to use an aqueous solvent.
  • it was difficult to use an aqueous solvent because of the property that alkylalkoxysilane is polymerized by hydrolysis.
  • the present invention provides an O / W (oil-in-water) emulsion coating agent in which the alkylalkoxysilane compound is emulsified in water to suppress the hydrolysis and polymerization of the alkylalkoxysilane compound.
  • O / W oil-in-water
  • the emulsion coating agent for forming the insulating film preferably contains the following components (B), (C), (D) and (E) in addition to the component (A) in water.
  • the component (A) is a compound selected from the group consisting of an alkylalkoxylan compound represented by the following formula (1) and a partially hydrolyzed condensate, or a mixture of a plurality of compounds.
  • R 1 represents a hydrocarbon group which may contain an aromatic group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the above R 1 and R 2 may be the same or different, and n represents an integer of 1 to 3.
  • the component (B) is a curing catalyst.
  • the component (C) is an emulsifier having an HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) value of 1 or more and 10 or less, which represents a balance between hydrophilicity and hydrophobicity.
  • HLB Hydrophilic-Lipophilic Balance
  • the component (D) is an emulsifier having an HLB value of 11 to 20 indicating the balance between hydrophilicity and hydrophobicity.
  • the component (E) is an organic solvent having a Snyder polarity parameter (P ′) of 2 or more and 8 or less.
  • the emulsion coating agent according to the present invention can be prepared by adding the above (A) to water and emulsifying with an emulsifier.
  • the dispersion medium is water.
  • the component (B), the component (C), the component (D), and the component (E) may be appropriately selected, and may be added to water and emulsified together with the component (A).
  • the emulsion is an oil-in-water type (O / W type).
  • the component (A) is an oligomer or a polymer, and is cured by polymerization to form a film.
  • This curing reaction can be adjusted by changing the drying temperature or the drying time, or by adding the component (B) which is a curing catalyst. Curing can be performed at room temperature (usually 10 ° C. or higher) to several hundred ° C.
  • the component (A) has a hydrolyzing property and has a property of being polymerized in the presence of water. Therefore, if the component (A) is added to water as it is, hydrolysis and polymerization may occur and gelation may occur. Therefore, in order to suppress hydrolysis by water as a dispersion medium in the emulsion, the dispersion contains the component (E) which is a hydrophobic organic solvent, and the component (A) comes into contact with water molecules. Infiltration of moisture into the layer coating can be suppressed.
  • the molecular layer film has two layers, but since a part of the water present around the film is replaced with the organic solvent, water molecules entering the molecular layer film are reduced.
  • a double molecular layer film can be formed on the dispersion, and the molecular layer film can also be used for dispersion. It is possible to prevent water from entering from the medium.
  • the protective effect of the component (A) by the organic solvent and the emulsifier can be overlapped, and it is more preferable to provide both.
  • the alkylalkoxysilane compound as the component (A) generally has a low surface tension and has good wettability to metals and inorganic materials.
  • cissing may occur very rarely due to the influence of adsorbed molecules and the like.
  • This problem can be solved by using an emulsifier having a different HLB (component (C) and component (D)) and an organic solvent (E) in the emulsion.
  • a secondary recrystallization annealing step for maintaining the direction of the magnetic field lines in one direction is added to the manufacturing process.
  • an annealing separator is applied in advance in order to prevent the steel sheets from fusing together in order to keep the steel sheets at a high temperature for a long time in a coiled state.
  • magnesium oxide is used as the annealing separator.
  • an emulsion coating agent capable of forming a coating film having high heat resistance and electrical insulation, which is adhered well to an electromagnetic steel sheet and does not easily peel off.
  • the present invention relates to an alkylalkoxysilane film having high electrical insulation and heat resistance that can withstand strain relief annealing, obtained by coating an electromagnetic steel sheet, an emulsion coating agent for forming the film, and an emulsion coating thereof.
  • TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coated electromagnetic steel sheet having a film formed by an agent.
  • the emulsion coating agent according to this embodiment is obtained by emulsifying with an emulsifier an alkylalkoxysilane compound of the component (A) as a dispersoid in water serving as a dispersion medium.
  • the emulsion coating agent may have the following components (B), (C), (D), and (E).
  • the component (B) is a curing catalyst.
  • the component (E) is an organic solvent serving as an additive for liquid stabilization.
  • the components (C) and (D) are surfactants serving as the above-mentioned emulsifier, and the surfactant causes the component (A) to exist as an O / W emulsion dispersed as fine droplets.
  • the component (A) is a single compound or a mixture of a plurality of compounds selected from an alkylalkoxysilane compound represented by the following formula (1) and a partially hydrolyzed condensate thereof.
  • a coating having high insulating properties can be formed on a magnetic steel sheet with a stable coating composition from normal temperature to high temperature.
  • R 1 represents a hydrocarbon group which may contain an aromatic group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 may be the same or different.
  • N represents an integer of 1 to 3.
  • R 1 examples include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, and decyl group, and aromatic groups such as phenyl group, methylphenyl group, and ethylphenyl group.
  • R 2 a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group.
  • alkylalkoxysilane compound examples include alkyltrialkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dibutyldimethoxysilane, dialkyldialkoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and diphenyldimethoxysilane. And the like.
  • the partially hydrolyzed condensate of the alkylalkoxysilane compound means that a single substance or a mixture of the alkylalkoxysilane compound is added with water, and heated while being stirred in the presence of a catalyst such as hydrochloric acid, acetic acid, and formic acid.
  • a catalyst such as hydrochloric acid, acetic acid, and formic acid.
  • the mixture of a plurality of types of compounds described above refers to a mixture of a plurality of types of compounds selected from the above-mentioned alkylalkoxysilane compounds and partially hydrolyzed condensates thereof.
  • each of the above alkylalkoxysilane compounds may be separately hydrolyzed and condensed and then mixed. Hydrolysis condensation may be performed after mixing the alkylalkoxysilane compound.
  • a solvent can be used as required when performing the above partial hydrolysis condensation.
  • the solvent is not particularly limited as long as it dissolves the mixture to give a uniform solution.
  • examples include alcohols such as ethanol, propanol and butanol, benzene, aromatic hydrocarbon compounds such as toluene, and methyl.
  • Cellosolves such as cellosolve, butyl cellosolve, cellosolve acetate and the like are used. Note that, among the solvents used herein, those having a Snyder polarity parameter (P ') outside the range of 2 to 8 are preferably removed after hydrolysis. If a solvent having a P ′ outside the range of 2 or more and 8 or less remains, a stable emulsion may not be formed when the emulsion coating agent according to the present invention is produced.
  • P ' Snyder polarity parameter
  • the amount of the component (A) is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more in the emulsion coating agent. If the compounding ratio is lower than 1% by mass, the formed film becomes extremely thin, and there is a possibility that desired electric insulating properties and protective performance may not be exhibited. On the other hand, the content is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less. If the compounding ratio is higher than 20% by mass, the amount of coating is large, and the formed film becomes thick, which hinders the reduction of the weight and thickness of the device using the magnetic steel sheet provided with the film. In addition, use of an emulsion coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • the component (B) is a curing catalyst.
  • Organometallic compounds of tin, titanium, aluminum or zirconium can be used. A single species or a mixture of a plurality of these species may be used. Further, either oil-soluble or water-soluble may be used, and they may be used simultaneously. Even without the above component (B), curing can proceed depending on the environment. However, when the component (B) is not present, a high-temperature environment may be required or a long time may be required. In the case of a high temperature environment, the emulsion coating agent itself may be evaporated. By containing the component (B) in an appropriate amount, the time can be reduced, the evaporation of the emulsion coating agent can be suppressed, and the protection performance can be improved.
  • organic tin compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate, organic titanium compounds such as tetraisopropoxytitanium and tetra-n-butoxytitanium, and triisopropoxyaluminum, which can be cured at room temperature
  • organic aluminum compounds such as tri-n-butoxyaluminum and organic zirconium compounds such as tetra-n-butoxyzirconium and tetra-n-propoxyzirconium are preferred.
  • the amount of the component (B) is preferably at least 0.1 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass, per 100 parts by mass of the component (A).
  • the amount of the component (B) is less than 0.1 part by mass, the component (A) cannot be sufficiently cured, and when heated to a high temperature such as annealing, a part of the component is decomposed and evaporated to form a uniform film. May not be done.
  • the amount is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the component (A).
  • the amount of the component (B) is more than 5 parts by mass, the curing speed becomes too high, and internal stress is accumulated in the formed polymer, and the coating is liable to crack over time. Further, the stability of the emulsion may be deteriorated.
  • the component (C) is an emulsifier having an HLB of 1 or more and 10 or less.
  • the above-mentioned component (C) makes the above-mentioned alkylalkoxysilane compound into fine particles in a dispersed state in water.
  • Examples of the emulsifier constituting the component (C) include alkylalkanolamide, polyoxyethylene diisostearate (4), polyoxyethylene diisostearate (6), polyoxyethylene dioleate (4), and polyoxyethylene dioleate.
  • the HLB of the component (C) is preferably 1 or more, more preferably 4 or more. On the other hand, it is preferably at most 10 and more preferably at most 6.
  • the HLB is in the range of 1 or more and 10 or less, the alkylalkoxysilane compound or its partially hydrolyzed condensate is difficult to be dispersed as fine droplets, and the dispersed droplet particles are stable for a long time. It becomes difficult to exist.
  • the amount of the component (C) is preferably at least 0.1 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass, per 100 parts by mass of the component (A). If the amount of the component (C) is less than 0.1 parts by mass, the component (A) cannot be sufficiently emulsified, and emulsion particles cannot be stably present. On the other hand, the amount is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the component (A). When the amount of the component (C) is more than 5 parts by mass, the amount of surfactant not involved in emulsification increases in the coating. The surplus component (C) is thermally decomposed in an annealing step or the like, so that the possibility of causing a defect in the coating film increases.
  • the component (D) is an emulsifier having an HLB of 11 or more and 20 or less.
  • the component (D) can further coat the droplet particles of the partially hydrolyzed condensate of the alkylalkoxysilane compound finely dispersed by the component (C) to form a more stable emulsion.
  • emulsifier constituting the component (D) examples include polyethylene glycol distearate (150), polyoxyethylene (60) sorbite tetraoleate, polyoxyethylene sorbite tetrastearate, and polyoxyethylene (10) alkyl (12).
  • the amount of component (D) is preferably at least 0.1 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass, per 100 parts by mass of component (A). If the amount of the component (D) is less than 0.1 part by mass, the component (A) finely dispersed by the component (C) cannot be sufficiently covered, and the stability of the emulsion particles is reduced. On the other hand, the amount is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the component (A). When the amount of the component (D) is more than 5 parts by mass, the amount of an emulsifier not involved in emulsification increases in the coating. The surplus component (D) is thermally decomposed in the annealing step or the like, and may cause defects in the coating.
  • the component (D) preferably has an HLB of 11 or more, more preferably 13 or more. On the other hand, it is preferably 20 or less, more preferably 18 or less.
  • HLB is out of the range of 11 or more and 20 or less, the droplet particles of the finely dispersed partially hydrolyzed condensate of the alkylalkoxysilane compound cannot be sufficiently covered, and the ability to prevent moisture intrusion decreases. Further, the dispersed droplet particles are unlikely to be stably present for a long time.
  • a double molecular film is formed around the alkylalkoxysilane compound as the component (A), and moisture is brought into contact with the alkylalkoxysilane compound. Suppress.
  • the component (E) is an organic solvent having a Snyder polarity parameter (P ') of 2 or more and 8 or less, and may be a single kind or a mixture of a plurality of these. In addition, it is preferable that it is four or more. On the other hand, it is preferable that it is 6 or less.
  • This organic solvent is present in the oil droplets in the emulsion in a state compatible with the component (A). Since the solvent has high hydrophobicity, it prevents water from the aqueous phase outside the oil droplets from coming into contact with the component (A), thereby suppressing the hydrolysis of the component (A).
  • Examples of the organic solvent usable as the component (E) include isopropyl ether, toluene, benzene, ethyl ether, methylene chloride, ethylene dichloride, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, n-propanol, chloroform, ethanol, and ethyl acetate. Butyl acetate, methyl ethyl ketone, dioxane, acetone, methanol, pyridine, acetonitrile, dimethylformamide, ethylene glycol, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide and the like.
  • PP of the component (E) is preferably between 2 and 8, more preferably between 4 and 6.
  • P 'is lower than 2 or higher than 8 the alkylalkoxysilane and the component (E) may not be completely compatible with each other, or the viscosity of the emulsion after emulsification may be extremely high. If P 'is higher than 8, the alkylalkoxysilane and water will be compatible with each other, which will inhibit the formation of an emulsion and impair the stability of the system.
  • the amount of the component (E) is preferably at least 1 part by mass, more preferably at least 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the component (A). If the amount of the component (E) is less than 1 part by mass, the imparting of hydrophobicity is not sufficient, and the possibility that the component (A) comes into contact with moisture becomes too high. On the other hand, the amount is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the component (A). When the amount of the component (E) exceeds 20 parts by mass, the amount of the organic solvent in the emulsion increases, and there is a concern that the hygiene environment may be deteriorated due to VOC.
  • a solvent used for performing the partial hydrolysis and condensation of the component (A) is introduced as it is without excluding it from the component (A). May be used. However, it is desirable that P 'is within the above range.
  • the emulsion coating agent used in the present invention contains, in addition to the above-mentioned component (A), the above-mentioned components (B), (C), (D), and (E) when contained.
  • the mixing ratio of the mixture other than water is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more in the emulsion coating agent.
  • the blending ratio of the mixture in the emulsion coating agent is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.
  • the compounding ratio is higher than 20% by mass, the amount of coating is large, and the formed film becomes thick, which hinders reduction in the weight and thickness of the device. Further, use of the above-mentioned emulsion coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • the emulsion coating agent used in the present invention contains the component (A) and, if contained, the component (B), the component (C), the component (D), and the component (E).
  • the initial viscosity of the emulsion coating agent is preferably 100 mPa ⁇ s or less, more preferably 50 mPa ⁇ s or less under the condition of 20 rpm of a B-type rotary viscometer. If the initial viscosity exceeds 100 mPa ⁇ s, the amount of the emulsion coating agent attached becomes too large, and it becomes difficult to form a smooth coating. Then, the formed film becomes thick, which hinders the reduction in the size and weight of the device.
  • a coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • 5 mPa. s or more more preferably 10 mPa ⁇ s or more. If the initial viscosity is less than 5 mPa ⁇ s, the amount of the emulsion coating agent adhered becomes too small, and there is a risk that a portion that cannot be coated may be formed.
  • the measurement of the initial viscosity is based on JIS K 7117 (corresponding to ISO 2555), and refers to the viscosity measured immediately after mixing.
  • the coating amount of the emulsion coating agent on the electromagnetic steel sheet is preferably 5 g / m 2 or more, more preferably 10 g / m 2 or more, in terms of the mass after drying (the mass after evaporation of the water and the component (E)). If it is less than 5 g / m 2 , the formed film becomes extremely thin, and the desired electrical insulation and protection performance may not be exhibited. On the other hand, it is preferably 30 g / m 2 or less, more preferably 20 g / m 2 or less. If the amount is more than 30 g / m 2 , the formed film becomes thick, which hinders the lightness and size of the device. In addition, use of a coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • the thickness of the obtained coating is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the thickness is more than 5 ⁇ m, the formed film becomes thick, which hinders reduction in the size and weight of the device.
  • use of a coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • it is preferably at least 0.1 ⁇ m, more preferably at least 0.5 ⁇ m. If the thickness is less than 0.1 ⁇ m, the coating may be too thin to exhibit desired electrical insulation and protection performance.
  • the emulsion coating agent according to the present invention is preferably cured in a range of 0 to 600 degrees Celsius, and more preferably in a range of 10 to 500 degrees Celsius. If the temperature is lower than 0 degrees Celsius, the emulsion coating agent freezes and cannot be applied. Furthermore, since the hydrolysis reaction hardly proceeds extremely, it becomes impossible to form a film. On the other hand, when the temperature exceeds 600 degrees Celsius, there is a risk that the alkylalkoxysilane oligomer is thermally decomposed and evaporated before being polymerized.
  • an inorganic pigment for coloring and an inorganic pigment imparting a function such as an annealing separator are dispersed. be able to.
  • the content of these inorganic pigments is preferably from 1% by mass to 10% by mass in the emulsion coating agent.
  • the amount is less than 1% by mass, the function as an additive cannot be sufficiently exerted.
  • the amount is more than 10% by mass, the viscosity of the emulsion coating agent becomes high, the formed film becomes thick, and the device becomes light and thin. Hinders
  • use of a coating agent more than necessary leads to an increase in cost.
  • the annealing separator for example, magnesium oxide can be used.
  • the emulsion coating agent according to the present invention When the emulsion coating agent according to the present invention is applied on a magnetic steel sheet, a thin film of dense alkylalkoxysilane can be formed. Thereby, a high electrical resistance can be given to the surface of the electromagnetic steel sheet. At the same time, deterioration of the electromagnetic steel sheet due to water, various corrosive gases, ions, and the like can be prevented. Thereby, it is possible to obtain an electromagnetic steel sheet having a small iron loss.
  • the method of coating is not particularly limited, and coating, dipping, spraying, and the like can be appropriately selected. Among them, immersion is easy to use because it is easy to ensure insulation evenly.
  • A-1 Methyl group-containing alkoxysilane oligomer: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: KC89S (hereinafter referred to as “KC89S”). An approximately dimer obtained by partially hydrolyzing and condensing methyltrimethoxysilane. Molecular weight about 280, viscosity 5 mPa ⁇ s.
  • A-2 Methyl group-containing alkoxysilane oligomer: KR-500 (hereinafter referred to as “KR-500”) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • ⁇ (B) component> B-1: Tri-n-butoxyaluminum: manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Co., Ltd.
  • B-2 Dibutyltin acetate: manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Co., Ltd.
  • B-3 Tetra-n-butoxytitanium FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • C Component (C)>
  • C-1 NIKKOL NIKKOL MGS-AV (HLB: 4.0): manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd.
  • C-2 Amit 302 (HLB: 5.1): Emulgen 105 (HLB: 9) manufactured by Kao Corporation .7) ⁇ C-3: EMALEX SS-5051 (HLB: 6) manufactured by Nippon Emulsion Co., Ltd. ⁇ Component (D)> D-1: Leodol TW-L106 (HLB: 13.3): manufactured by Kao Corporation D-2: EMAX GWIS-130 (HLB: 15.0): manufactured by Nippon Emulsion Co., Ltd. D-3: NIKKOL BB-30 (HLB: 18.0): manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd. ⁇ Component (E)> E-1: n-hexane (P ': 0.1) -E-2: ethyl acetate (P ': 4.4)
  • emulsion coating agent Into a 2 L PP container, 1 L of an emulsion coating material having the composition shown in Table 1 was charged, and a high-speed emulsifying and dispersing machine (manufactured by Primix Co., Ltd .: Homomixer MARK II 2.5 type) was used at a rotation speed of 4000 rpm. Emulsification was performed for 10 minutes.
  • a high-speed emulsifying and dispersing machine manufactured by Primix Co., Ltd .: Homomixer MARK II 2.5 type
  • ⁇ Coating formation> The surface of a 12 cm square electromagnetic steel sheet was washed with pure water at room temperature to remove impurities such as dust. Then, it was pickled with a 2% aqueous sulfuric acid solution at 50 degrees Celsius to remove impurities such as inorganic substances. Sulfuric acid and impurities remaining on the magnetic steel sheet were removed by washing with pure water at 80 degrees Celsius. The washed magnetic steel sheet was put in a dryer at 150 degrees Celsius and dried for 1 minute. The prepared emulsion coating agent was placed in a 15 cm square stainless steel container to a depth of 3 cm, and the washed and dried magnetic steel sheet was immersed therein.
  • the magnetic steel sheet was slowly pulled up from one side, and left standing for 30 seconds with the remaining 1 cm immersed to remove excess emulsion coating agent.
  • the emulsion coating was dried and cured by heating for 1 minute in a drying oven at 200 degrees Celsius. As a reproduction of the annealing process, heating was performed for 1 hour in a heating furnace at 850 degrees Celsius.
  • ⁇ Liquid stability> The emulsion coating agent contained in the glass bottle used for checking the liquid state was sealed and then allowed to stand in a dryer at 40 degrees Celsius for 7 days. The appearance of the emulsion coating agent after 7 days was visually confirmed, and the fluidity of the liquid was observed by shaking the glass bottle, and evaluated as follows. ⁇ : good dispersion state ⁇ : layer separation ⁇ : large viscosity / low fluidity
  • the electromagnetic steel sheet on which the coating was formed was measured at 10 points using an electromagnetic film thickness meter (manufactured by Sanko Electronics Research Laboratory Co., Ltd .: SDM-3000), and the average was determined.
  • ⁇ Electric resistance> An aluminum plate of 1 cm 2 was attached to the double clip as an electrode, an emulsion coating agent polished on one side with sandpaper was applied, and the annealed electromagnetic steel sheet was sandwiched between the electrodes. The measurement is performed with an automatic polarization system (Hokuto Denko KK: HSV-110), and the applied voltage is changed from -100 to 550 mV. The change in the current value at that time is measured, and the current at the applied voltage of 500 mV is measured. The resistance was determined from the value, and the terminal area was multiplied to calculate the insulation resistance ( ⁇ ⁇ cm 2 ). The number of times of measurement was five for one test piece.
  • Table 1 summarizes the blending of the emulsion coating agent and the evaluation test, and the results of the evaluation test on the magnetic steel sheet prepared by applying the emulsion coating agent, as Examples and Reference Examples.
  • the emulsion coating agent obtained according to the present invention had good liquid stability and could form a uniform film by being applied to an electromagnetic steel sheet. Furthermore, it was shown that even after a long-time high-temperature heating step corresponding to the annealing step, the coating coats and protects the electromagnetic steel sheet. In addition, the coating film has a high resistance value, and by using the emulsion coating agent of the present invention, it was possible to obtain an electromagnetic steel sheet having low iron loss, short-circuiting even when laminated, and high rust-preventive properties.
  • Examples 30 and 31 In Reference Examples 1 and 2, in the film forming step, when the temperature was changed to 30 minutes instead of heating for 1 minute in a drying oven at 200 degrees Celsius, a film having a protection performance of ⁇ was obtained.

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Abstract

薄膜で絶縁性の高いコーティングを施すことで、鉄損の少ない電磁鋼板を得る。アルキルアルコキシシランオリゴマーを、界面活性剤と少量の有機溶媒を用いて水中に分散したエマルジョンコーティング剤を作製し、これを電磁鋼板に塗布して、電磁鋼板表面に高い電気抵抗を持つ被膜を形成させる。

Description

絶縁用薄膜アルキルアルコキシシランコーティング剤とその被膜形成
　本発明は、電磁鋼板の表面に、極薄膜ながら、ピンホールやクラックといった欠陥を生じず、高い絶縁性と保護性能を持った均質なアルキルアルコキシシラン皮膜を形成するエマルジョンコーティング剤及びその製造方法に関するものである。
　モーターや変圧器などに使用されている電磁鋼板は、薄板を積層して使用されている。薄板間が短絡してしまうと、過電流による発熱が大きくなり、電気エネルギーの使用効率が低下してしまうという問題がある。この薄板間の短絡を防止するために、電磁鋼板の表面には絶縁のためのコーティングが施されている。
　上記の絶縁のためのコーティング剤としては、耐熱性が高く、歪取りの焼鈍がおこなえる無機系被膜が存在する。また、無機系被膜より耐熱性は劣るが、打抜き性と溶接性が良く、歪取りの焼鈍が可能な半有機系被膜（有機無機混合）が存在する。さらに、歪取りの焼鈍はおこなえないが、抜き打ち性が高い有機系被膜が存在する。
　この中でも、歪取りの焼鈍が可能なため、無機系及び半有機系の絶縁被膜がおもに使用されている。従来は、これらの絶縁被膜にはクロムが含まれることが多かったが、市場の要求により、クロムフリーの被膜の開発が積極的にすすめられている。
　クロムフリーの絶縁被膜の例としては、特許文献１、２にあるように、リン酸塩を用いているものが多い。他にも、特許文献３のように、シリカ粒子を含有させ、絶縁性を高めているものもある。
　特許文献１、２は、いずれも半有機系被膜に係るもので、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂が含有されている。これら有機樹脂の含有により、打抜き性の向上が図られている。
　アルキルアルコキシシランコーティング剤は、加水分解で重合していく特性上、水系化が困難である。単分子のアルキルアルコキシシランを配合した電磁鋼板絶縁被膜としては、特許文献３～５のように例がある。また、アルキルアルコキシシランを主原料とした水系のコーティング剤としては、特許文献６、７のように存在はするが、反応性が高いアルキルアルコキシシランではなく、反応性を抑制したアルキルアルコキシシランを用いている。
特開２００８－３０３４１１号公報 特開２０１３－２４９４８６号公報 特開２０１３－６４１９５号公報 特開２０１３－２４５３９５号公報 特開２０１４－７４２１４号公報 特開２０１０－２３５９３０号公報 特開２０１０－２３５９３１号公報 特開２０１０－２７０２７６号公報
　特許文献８にあるアルキルアルコキシシランコーティング剤は、無溶剤であるため環境対応的に優れている。絶縁抵抗も高いため、電磁鋼板の絶縁被膜として有用と考えられる。しかし、このアルキルアルコキシシランコーティング剤はコンクリート保護用として開発されたものであり、電磁鋼板の絶縁被膜に要求されるような１μｍレベルの薄膜の形成は容易でなかった。
　この課題に対応する手段として考えられるのが、溶媒でコーティング剤を希釈する方法である。溶媒で希釈して塗布することで、同じ塗布量を塗布した場合でも、溶媒が揮発した分、被膜厚みが薄くなるようになる。
　希釈に用いる溶媒としては、アルキルアルコキシシランが油溶性であることより、有機溶媒を用いることが考えられる。しかし、環境や健康、設備の点を考慮した場合、水性溶媒を用いることが望ましい。だが、アルキルアルコキシシランが加水分解で重合するという特性上、水性溶媒を利用することは困難であった。
　また、特許文献３～５のように、用いるアルキルアルコキシシランがモノマー体の場合、揮発しやすい特性を持つので、乾燥条件などにより形成される被膜の組成が異なってしまう危険性がある。
　この発明は、アルキルアルコキシシラン化合物を水中で乳化させることで、前記アルキルアルコキシシラン化合物の加水分解重合を抑制したＯ／Ｗ（水中油滴）型エマルジョンコーティング剤を提供する。この構成により、電磁鋼板上に高い絶縁性をもつ被膜を形成させることができる。
　上記絶縁被膜を形成させるエマルジョンコーティング剤は、水に、（Ａ）成分の他に下記の、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）成分を含有することが好ましい。
　上記（Ａ）成分とは、下記式（１）で示されるアルキルアルコキシラン化合物、及びその部分加水分解縮合物から選ばれる１種類の化合物又は複数種の化合物の混合物である。
　　Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）４－ｎ　　　　（１）
（上記式（１）中、Ｒ１は炭素数１～１０の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。上記Ｒ１とＲ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ｎは１～３の整数を示す。）
　上記（Ｂ）成分とは、硬化触媒である。スズ、チタン、アルミニウムまたはジルコニウムの有機金属化合物であり、単独種でもよいし、これらの複数の混合物でもよい。
　上記（Ｃ）成分は、親水性と疎水性のバランスを表すＨＬＢ（Hydrophilic-Lipophilic Balance）の値が、１以上１０以下の乳化剤である。
　上記（Ｄ）成分は、親水性と疎水性のバランスを表すＨＬＢの値が、１１以上２０以下の乳化剤である。
　上記（Ｅ）成分は、Ｓｎｙｄｅｒの極性パラメーター（Ｐ’）が２以上８以下の有機溶媒である。
　本発明にかかるエマルジョンコーティング剤は、上記(Ａ)を水に加え、乳化機で乳化することで調製できる。分散媒は水である。また、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分、（Ｅ）成分を適宜選択し、上記（Ａ）成分とともに水に加えて乳化してもよい。この場合、（Ａ）成分から（Ｅ）成分のうち、含有されるものが分散質となる。いずれの場合も、水中油滴型（Ｏ／Ｗ型）のエマルジョンである。
　上記（Ａ）成分はオリゴマー体もしくはポリマー体であり、重合により硬化して被膜を形成する。この硬化反応は乾燥温度や乾燥時間を変更したり、硬化触媒である（Ｂ）成分を加えることで調整することができる。硬化は室温（通常１０℃以上）から数百℃の範囲でおこなえる。
　上記（Ａ）成分は加水分解性を持ち、水分が存在すると重合する特性がある。そのため、上記（Ａ）成分を水にそのまま加えてしまうと、加水分解を起こして重合し、ゲル化などを起こしてしまうおそれがある。そこで、エマルジョン中で、分散媒である水による加水分解を抑制するために、分散体に疎水性有機溶媒である上記（Ｅ）成分を含有させ、（Ａ）成分が水分子と接触する、分子層被膜への水分の浸入を抑制することができる。ここで、分子層被膜は２層分であるが、その周囲に存在する水の一部が有機溶媒に入れ替わっていることで、その分子層被膜へ浸入する水分子が減ることになる。さらに、ＨＬＢが異なる２種類の乳化剤（上記（Ｃ）成分及び上記（Ｄ）成分）を用いることで、分散体に２重の分子層被膜を形成することができ、この分子層被膜によっても分散媒からの水分浸入を防ぐことができる。この有機溶媒と乳化剤とによる上記（Ａ）成分の保護効果は重複させることができ、両方備えているとより好ましい。
　上記（Ａ）成分であるアルキルアルコキシシラン化合物は、一般的に表面張力が低く、金属や無機材料に対して濡れ性がよい。しかし、薄膜を形成した場合、極稀に吸着分子などの影響でハジキが出ることがある。この問題は、エマルジョンに上記（Ｃ）成分および上記（Ｄ）成分というＨＬＢの異なる乳化剤と、上記（Ｅ）成分の有機溶媒を用いることにより解決できる。この発明にかかる構成とすることで、少々材料の表面状態が異なっていても、安定した濡れ性を発揮することができ、均一な薄膜を形成することができる。
　コーティングを施す対象である電磁鋼板が方向性電磁鋼板の場合、製造工程の中に磁力線の向きを一方向に保持するための二次再結晶焼鈍工程が加わる。この工程は、鋼板をコイル状にした状態で長時間高温にするため、鋼板同士が融着するのを防止するために、予め焼鈍分離剤が塗布される。この焼鈍分離剤は酸化マグネシウムが用いられることが一般的である。本発明にかかるエマルジョンコーティング剤に酸化マグネシウムを分散させたものを焼鈍分離剤として用いることで、焼鈍分離剤の塗布と同時に絶縁被膜を形成することも可能になる。
　この発明により、電磁鋼板に良好に密着し、容易に剥離しない、高い耐熱性と電気絶縁性を有するコーティング被膜を形成することができるエマルジョンコーティング剤を得ることができる。
　以下、この発明の実施形態について詳細に説明する。
　この発明は、電磁鋼板に塗工して得られる、高い電気絶縁性を持ち、歪取り焼鈍にも耐えられる耐熱性を有するアルキルアルコキシシラン被膜と、被膜を形成するエマルジョンコーティング剤、及びそのエマルジョンコーティング剤によって被膜が形成されたコーティング電磁鋼板に関するものである。
　この実施形態にかかるエマルジョンコーティング剤は、分散媒となる水に、分散質として、（Ａ）成分のアルキルアルコキシシラン化合物を含み、乳化剤によって乳化させたものである。また、上記エマルジョンコーティング剤は、次の（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分、（Ｅ）成分を有していてよい。（Ｂ）成分は硬化触媒である。（Ｅ）成分は液安定化の添加剤となる有機溶媒である。（Ｃ）および（Ｄ）成分は上記の乳化剤となる界面活性剤であり、この界面活性剤によって（Ａ）成分は微小な液滴として分散されたＯ／Ｗ型エマルジョンとして存在する。
　上記（Ａ）成分は、下記式（１）で示されるアルキルアルコキシシラン化合物、及びその部分加水分解縮合物から選ばれる、１種の化合物又は複数種の化合物の混合物である。この（Ａ）成分を用いることにより、常温から高温まで、安定した被膜組成で、電磁鋼板上に絶縁性の高い被膜を形成できる。
　　Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）４－ｎ　　　　（１）
　上記式（１）中、Ｒ１は炭素数１～１０の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。上記Ｒ１とＲ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ｎは１～３の整数を示す。
　上記Ｒ１としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基等の芳香族基等が挙げられる。上記Ｒ２としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
　このようなアルキルアルコキシシラン化合物の例としては、メチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシランやジアルキルジアルコキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のフェニル基含有アルコキシシラン等が挙げられる。
　また、上記アルキルアルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物とは、上記アルキルアルコキシシラン化合物の単一物又は混合物に水を加え、塩酸、酢酸、蟻酸等の触媒の存在下で撹拌しながら昇温することにより、部分的に加水分解を生じさせて縮合させることにより得られた化合物をいう。
　上記の複数種の化合物の混合物とは、上記アルキルアルコキシシラン化合物と、その部分加水分解縮合物とから選ばれる複数種の化合物の混合物をいう。上記のうち、上記部分加水分解縮合物から選ばれる化合物を複数種用いて混合する場合、上記の各アルキルアルコキシシラン化合物を、別々に加水分解縮合してから混合してもよく、複数種の上記アルキルアルコキシシラン化合物を混合してから加水分解縮合してもよい。
　上記の部分的な加水分解縮合をおこなう際には、必要に応じて溶剤を用いることができる。上記溶剤としては、上記混合物を溶解して均一な溶液を与えるものであれば特に制限はないが、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素化合物、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ類等が用いられる。なお、ここで用いた溶剤のうち、Ｓｎｙｄｅｒの極性パラメーター（Ｐ’）が２以上８以下の範囲外のものは、加水分解後に除去しておくと好ましい。このＰ’ が２以上８以下の範囲外の溶剤が残存していると、この発明にかかるエマルジョンコーティング剤を作製する際に、安定したエマルジョンが形成されない場合がある。
　上記（Ａ）成分の配合量は、上記エマルジョンコーティング剤中に１質量％以上であると好ましく、５質量％以上であるとより好ましい。配合割合が１質量％より低いと、形成される被膜が極端に薄くなり、所望の電気絶縁性や保護性能が発揮されない可能性がある。一方、２０質量％以下であると好ましく、１５質量％以下であるとより好ましい。配合割合が２０質量％より高い場合、塗着量が多く、形成される被膜が厚くなり、被膜を付与した電磁鋼板を用いた機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上のエマルジョンコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。
　上記（Ｂ）成分とは、硬化触媒である。スズ、チタン、アルミニウムまたはジルコニウムの有機金属化合物を用いることができる。単独種でもよいし、これらの複数の混合物でもよい。また、油溶性でも水溶性でもどちらでもよく、同時に使用してもよい。上記（Ｂ）成分がなくても環境次第で硬化を進めることはできる。しかし、上記（Ｂ）成分が無い場合には、高温環境が必要になったり、長い時間が必要になったりする場合がある。高温環境の場合には、上記エマルジョンコーティング剤自体が蒸発してしまうおそれもある。上記（Ｂ）成分を適量含有させることで、時間を短縮し、上記エマルジョンコーティング剤の蒸発を抑制し、保護性能を向上させることができる。
　上記硬化触媒の中でも、常温で硬化が可能である点で、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラ－ｎ－ブトキシチタン等の有機チタン化合物、トリイソプロポキシアルミニウム、トリ－ｎ－ブトキシアルミニウム等の有機アルミニウム化合物、テトラ－ｎ－ブトキシジルコニウム、テトラ－ｎ－プロポキシジルコニウム等の有機ジルコニウム化合物が好ましい。
　上記（Ｂ）成分の配合量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１質量部以上であると好ましく、０．５質量部以上であるとより好ましい。上記（Ｂ）成分が０．１質量部より少ないと、上記（Ａ）成分が十分に硬化できず、焼鈍のように高温になった時、一部が分解・蒸発して均一な被膜が形成されなくなるおそれがある。一方、上記（Ａ）成分１００質量部にタイして、５質量部以下であると好ましく、４質量部以下であるとより好ましい。（Ｂ）成分が５質量部より多くなると、硬化速度が速くなりすぎて、形成されるポリマーに内部応力が蓄積され、経時的に被膜にクラックが発生しやすくなる。さらに、エマルジョンの安定性が悪くなるおそれがある。
　上記（Ｃ）成分は、ＨＬＢが１以上１０以下の乳化剤である。上記（Ｃ）成分は、上記のアルキルアルコキシシラン化合物を微細な粒子として水中で分散状態にする。
　上記（Ｃ）成分を構成する乳化剤の例としては、アルキルアルカノールアミド、ジイソステアリン酸ポリオキシエチレン（４）、ジイソステアリン酸ポリオキシエチレン（６）、ジオレイン酸ポリオキシエチレン（４）、ジオレイン酸ポリオキシエチレン（６）モノステアリン酸プロピレングリコール、ジステアリン酸ソルビタン、ジステアリン酸ポリオキシエチレン（４）、ジステアリン酸ポリオキシエチレン（４）グリセリル、ジステアリン酸ポリオキシエチレン（４）トリメチロールプロパン、ジステアリン酸ポリオキシエチレン（６）、セスキイソステアリン酸ソルビタン、セスキオレイン酸ソルビタン、セスキステアリン酸ソルビタン、トリイソステアリン酸ポリオキシエチレン（１０）グリセリル、トリイソステアリン酸ポリオキシエチレン（１０）硬化ヒマシ油、トリイソステアリン酸ポリオキシエチレン（１５）硬化ヒマシ油、トリオレイン酸ポリオキシエチレン（１０）グリセリル、トリステアリン酸ポリオキシエチレン（１０）グリセリル、ポリオキシエチレン（１０）ジメチコン、ポリオキシエチレン（３）ジメチコン、ポリオキシエチレン（５）硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン（９）ポリジメチルシロキシエチルジメチコン、ポリオキシエチレン（９）メチルエーテルジメチコン、モノイソステアリン酸グリセリル、モノイソステアリン酸ジグリセリル、モノイソステアリン酸ソルビタン、モノイソステアリン酸ポリオキシエチレン（５）硬化ヒマシ油、モノオレイン酸ジグリセリル、モノオレイン酸ソルビタン、モノオレイン酸テトラグリセリル、モノステアリン酸グリコール、モノステアリン酸グリセリル、モノステアリン酸ジグリセリル、モノステアリン酸セテス、モノステアリン酸ソルビタン、モノステアリン酸テトラグリセリル、モノステアリン酸プロピレングリコール、モノステアリン酸ポリオキシエチレン（２）、ラウロイルグルタミン酸ジオクチルドデセス、ラウロイルグルタミン酸ジステアレス等が挙げられる。なお、本明細書において分子名中における（）内の数字は分子のポリオキシエチレン鎖中のオキシエチレン基(-CH2CH2O-)の数を示す。
　上記（Ｃ）成分のＨＬＢは、１以上であると好ましく、４以上であるとより好ましい。一方で、１０以下であると好ましく、６以下であるとより好ましい。ＨＬＢが１以上１０以下の範囲を超えると、上記アルキルアルコキシシラン化合物またはその部分加水分解縮合物が、液滴として微細な大きさに分散されにくくなり、また分散された液滴粒子が長時間安定して存在しにくくなる。
　上記（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、０．５質量部以上であるとより好ましい。（Ｃ）成分が０．１質量部より少ないと、（Ａ）成分が十分に乳化できず、エマルジョン粒子が安定して存在できなくなる。一方、（Ａ）成分１００質量部に対して、５質量部以下が好ましく、４質量部以下であるとより好ましい。（Ｃ）成分が５質量部より多くなると、乳化に関与しない界面活性剤が被膜中に多くなってしまう。余剰の（Ｃ）成分は、焼鈍工程などで熱分解されてしまうため、被膜に欠陥を生じる原因となる可能性が高くなる。
　上記（Ｄ）成分は、ＨＬＢが１１以上２０以下の乳化剤である。（Ｄ）成分は、（Ｃ）成分により微細に分散されたアルキルアルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物の液滴粒子をさらに被覆し、より安定なエマルジョンとすることができる。
　上記（Ｄ）成分を構成する乳化剤の例としては、ジステアリン酸ポリエチレングリコール（１５０）、テトラオレイン酸ポリオキシエチレン（６０）ソルビット、テトラステアリン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレン（１０）アルキル（１２～１５）エーテルリン酸、ポリオキシエチレン（１０）オレイルエーテル、ポリオキシエチレン（１０）ラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン（１００）硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン（１２）アルキル（１２～１４）エーテル、ポリオキシエチレン（１５）オレイルエーテル、ポリオキシエチレン（１５）セチルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）オレイルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）セチルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）フィトステロール、ポリオキシエチレン（２０）ベヘニルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）ポリオキシプロピレン（４）アルキルエーテル、ポリオキシエチレン（２０）ポリオキシプロピレン（４）セチルエーテル、ポリオキシエチレン（２３）セチルエーテル、ポリオキシエチレン（２５）フィトスタノール、ポリオキシエチレン（３０）コレスタノールエーテル、ポリオキシエチレン（３０）フィトステロール、ポリオキシエチレン（３０）ベヘニルエーテル、ポリオキシエチレン（５０）オレイルエーテル、ポリオキシエチレン（５０）硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン（６０）硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン（８０）硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン（９）ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル（１２～１４）エーテル、ポリオキシエチレンステアリン酸グリセリル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラノリン、ポリグリセリン脂肪酸エステル、モノオレイン酸ポリオキシエチレン（２０）ソルビタン、モノステアリン酸デカグリセリル、モノステアリン酸ポリエチレン（２０）グリコール、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（４０）、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（４５）、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（５５）、モノステアリン酸ポリオキシエチレン（２０）ソルビタン、モノミリスチン酸デカグリセリル、モノラウリン酸デカグリセリル、モノラウリン酸ヘキサグリセリル、モノラウリン酸ポリオキシエチレン（６）ソルビット等が挙げられる。
　上記（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１質量部以上であると好ましく、０．５質量部以上であるとより好ましい。（Ｄ）成分が０．１質量部より少ないと、（Ｃ）成分により微細に分散された（Ａ）成分を十分に被覆できず、エマルジョン粒子の安定性が低下してしまう。一方、（Ａ）成分１００質量部に対して、５質量部以下が好ましく、４質量部以下であるとより好ましい。（Ｄ）成分が５質量部より多くなると、乳化に関与しない乳化剤が被膜中に多くなってしまう。余剰の（Ｄ）成分は、焼鈍工程などで熱分解されてしまうため、被膜に欠陥を生じる原因となる可能性がある。
　上記（Ｄ）成分のＨＬＢは、１１以上であると好ましく、１３以上であるとより好ましい。一方で、２０以下であると好ましく、１８以下であるとより好ましい。ＨＬＢが１１以上２０以下の範囲から外れると、微細に分散されているアルキルアルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物の液滴粒子を十分に被覆できず、水分の浸入防止能が低くなる。また、分散された液滴粒子が長時間安定して存在しにくくなる。
　上記（Ｃ）成分と（Ｄ）成分は、併用することで、上記（Ａ）成分であるアルキルアルコキシシラン化合物の周囲に二重の分子膜を形成して、アルキルアルコキシシラン化合物への水分の接触を抑制する。ここで、他の成分の条件次第で（Ｃ）成分のみ、または（Ｄ）成分のみでも水分の接触を抑制できる場合や、エマルジョン調製後直ちに使用するために、水分の接触を強く抑制する必要がない場合では、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分のいずれかの成分のみを使用することもできる。
　上記（Ｅ）成分は、Ｓｎｙｄｅｒの極性パラメーター（Ｐ’）が２以上８以下の範囲の有機溶媒であり、単独種でもよいし、これらの複数の混合物でもよい。なお、４以上であると好ましい。一方で、６以下であると好ましい。この有機溶媒は、エマルジョン中の油滴の中で（Ａ）成分と相溶して存在する。疎水性が高い溶媒なので、油滴外部の水相からの水が（Ａ）成分に接触することを阻害し、（Ａ）成分の加水分解を抑制することが可能になる。
　このような（Ｅ）成分として使用可能な有機溶媒の例としては、イソプロピルエーテル、トルエン、ベンゼン、エチルエーテル、塩化メチレン、二塩化エチレン、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ｎ－プロパノール、クロロホルム、エタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、メタノール、ピリジン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
　上記（Ｅ）成分のＰ’は、２以上８以下の間にあることが好ましく、４以上６以下の間にあることがより好ましい。Ｐ’が２より低い、もしくは８より高い場合、アルキルアルコキシシランと（Ｅ）成分が完全に相溶しなかったり、乳化後のエマルジョンの粘度が極端に高くなってしまったりすることがある。また、Ｐ’が８より高い場合では、アルキルアルコキシシランと水を相溶させてしまうことになり、エマルジョンの形成が阻害されるとともに、系の安定性を損なうことにもなる。
　上記（Ｅ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、１質量部以上であると好ましく、５質量部以上であるとより好ましい。上記（Ｅ）成分が１質量部より少ないと、疎水性の付与が十分でなく、上記（Ａ）成分が水分と接触するおそれが高くなりすぎてしまう。一方、（Ａ）成分１００質量部に対して、２０質量部以下が好ましく、１５質量部以下であるとより好ましい。上記（Ｅ）成分が２０質量部より多くなると、エマルジョン中の有機溶媒が多くなり、ＶＯＣによる衛生環境の悪化が懸念される。
　なお、上記（Ｅ）成分として、上記（Ａ）成分の部分的な加水分解縮合をおこなう際に用いる溶剤を、上記（Ａ）成分から除外することなくそのまま導入して、上記（Ｅ）成分として用いてもよい。ただしＰ’が上記の範囲であることが望ましい。
　これらの上記（Ａ）成分は、上記エマルジョンコーティング剤として塗工されると、上記（Ｂ）成分が無くても、空気中の水分とＯＲ基とが反応する加水分解反応で脱アルコール縮合を起こし、ポリマー化することで、基材表面を薄く被覆する被膜を形成する。また同時に、基材との間にＭ－Ｏ－Ｓｉ結合を形成し、強固に結合する。上記（Ｂ）成分が含まれると、脱アルコール縮合反応の速度はその含有量に応じて調整可能である。
　この発明で用いる上記エマルジョンコーティング剤の、上記（Ａ）成分の他、含有する場合には上記（Ｂ）成分、上記（Ｃ）成分、上記（Ｄ）成分、上記（Ｅ）成分のそれぞれを含む、水以外の混合物の配合割合は、上記エマルジョンコーティング剤中に１質量％以上であると好ましく、５質量％以上であるとより好ましい。配合割合が１質量％より低いと、塗着量が少なく、形成される被膜が極端に薄くなり、所望の電気絶縁性や保護性能が発揮されない可能性がある。一方、上記エマルジョンコーティング剤中における上記混合物の配合割合は、２０質量％以下であると好ましく、１５質量％以下であるとより好ましい。配合割合が２０質量％より高い場合、塗着量が多く、形成される被膜が厚くなり、機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上の上記エマルジョンコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。
　この発明で用いる上記エマルジョンコーティング剤の、（Ａ）成分と、含有する場合には上記（Ｂ）成分、上記（Ｃ）成分、上記（Ｄ）成分、上記（Ｅ）成分とのそれぞれを含む上記エマルジョンコーティング剤の初期粘度は、Ｂ型回転式粘度計の２０ｒｐｍの条件において、１００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、５０ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。初期粘度が１００ｍＰａ・ｓを超えるとエマルジョンコーティング剤の付着量が多くなり過ぎ、平滑な被覆形成が困難となる。そして、形成される被膜が厚くなり、機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上のコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。一方で、５ｍＰａ．ｓ以上であると好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上であるとより好ましい。初期粘度が５ｍＰａ・ｓ未満だと、エマルジョンコーティング剤の付着量が少なくなり過ぎ、被覆できない部位ができる危険がある。なお、初期粘度の測定はＪＩＳ　Ｋ　７１１７（ＩＳＯ　２５５５に対応する。）によるものであり、混合直後に測定した粘度のことをいう。
　電磁鋼板への、上記エマルジョンコーティング剤の塗工量は、乾燥後質量（水及び上記（Ｅ）成分蒸発後の質量）において５ｇ／ｍ２以上が好ましく、１０ｇ／ｍ２以上がより好ましい。５ｇ／ｍ２未満では、形成される被膜が極端に薄くなり、所望の電気絶縁性や保護性能が発揮されない可能性がある。一方で、３０ｇ／ｍ２以下が好ましく、２０ｇ／ｍ２以下であるとより好ましい。３０ｇ／ｍ２より多いと、形成される被膜が厚くなり、機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上のコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。
　また、上記被膜を上記電磁鋼板表面に形成させる場合、得られる被膜の厚みは、５μｍ以下がよく、３μｍ以下であるとより好ましい。５μｍより厚いと、形成される被膜が厚くなり、機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上のコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。一方、０．１μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上であるとより好ましい。０．１μｍ未満では被膜が薄すぎて所望の電気絶縁性や保護性能が発揮されない可能性がある。
　この発明にかかる上記エマルジョンコーティング剤は、摂氏０度から摂氏６００度の範囲で硬化させるのが好ましく、摂氏１０度から摂氏５００度の範囲で硬化させるのがより好ましい。摂氏０度より低い温度では、上記エマルジョンコーティング剤が凍結してしまうため、塗布することができなくなる。さらに、加水分解反応が極端に進行しにくくなるため、被膜を形成することができなくなる。一方、摂氏６００度を超える温度では、アルキルアルコキシシランオリゴマーが高分子化する前に熱分解して蒸発してしまう危険性がある。
　また、この発明にかかる上記エマルジョンコーティング剤には、上記（Ａ）成分～（Ｅ）成分の他に、着色のための無機顔料や、焼鈍分離剤のような機能を付与する無機顔料を分散させることができる。この場合、これら無機顔料の含有量は、上記エマルジョンコーティング剤中に１質量％以上１０質量％以下が好ましい。１質量％より少ないと、添加剤としての機能を十分に発揮できず、一方、１０質量％より多いと、エマルジョンコーティング剤の粘度が高くなり、形成される被膜が厚くなり、機器の軽薄短小化の妨げとなる。また、必要以上のコーティング剤の使用によりコスト増にもつながる。焼鈍分離剤としては、例えば酸化マグネシウムを用いることができる。
　この発明にかかるエマルジョンコーティング剤を、電磁鋼板上に塗工すると、緻密なアルキルアルコキシシランによる薄膜を形成することができる。これにより、電磁鋼板表面に、高い電気抵抗を持たせることができる。また同時に、電磁鋼板に対する、水や種々の腐食性ガス、イオン等による劣化を防止できる。これにより、鉄損が少ない電磁鋼板を得ることができる。塗工させる手法は特に限定されず、塗布、浸漬、噴霧などを適宜選択することができる。その中でも絶縁性をむらなく確保しやすいため、浸漬が用いやすい。
　以下、この発明について具体的な実施例を示す。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　まず、用いる原材料と評価方法について説明する。
　＜（Ａ）成分＞
・Ａ－１： メチル基含有アルコキシシランオリゴマー…信越化学工業（株）製：ＫＣ８９Ｓ（以下、「ＫＣ８９Ｓ」と称する。）メチルトリメトキシシランを部分加水分解縮合した約２量体。分子量約２８０、粘度５ｍＰａ・ｓ。
・Ａ－２：メチル基含有アルコキシシランオリゴマー…信越化学工業（株）製：ＫＲ－５００（以下、「ＫＲ－５００」と称する。）メチルメトキシシランを部分加水分解縮合した約６量体。分子量約５５０、粘度２５ｍＰａ・ｓ。
・Ａ－３：メチル基およびフェニル基含有アルコキシシランオリゴマー…信越化学工業（株）製：ＫＲ－２１３（以下、「ＫＲ２１３」と称する。）メチルメトキシシランおよびフェニルメトキシシランを部分加水分解縮合した４量体。分子量約４４０、粘度１８ｍＰａ・ｓ。
　＜（Ｂ）成分＞
・Ｂ－１：トリ－ｎ－ブトキシアルミニウム…富士フイルム和光純薬（株）製
・Ｂ－２：ジブチルスズアセテート…富士フイルム和光純薬（株）製
・Ｂ－３：テトラ－ｎ－ブトキシチタン…富士フイルム和光純薬（株）製
　＜（Ｃ）成分＞
・Ｃ－１：ＮＩＫＫＯＬ ＮＩＫＫＯＬ　ＭＧＳ－ＡＶ（ＨＬＢ：４．０）…日光ケミカルズ（株）製
・Ｃ－２： アミート　３０２（ＨＬＢ：５．１）…花王（株）製エマルゲン　１０５（ＨＬＢ：９．７）
・Ｃ－３： ＥＭＡＬＥＸ　ＳＳ－５０５１（ＨＬＢ：６）…日本エマルジョン（株）製
　＜（Ｄ）成分＞
・Ｄ－１：レオドール ＴＷ－Ｌ１０６（ＨＬＢ：１３．３）…花王（株）製
・Ｄ－２： ＥＭＡＬＥＸ　ＧＷＩＳ－１３０（ＨＬＢ：１５．０）…日本エマルジョン（株）製
・Ｄ－３：ＮＩＫＫＯＬ　ＢＢ―３０（ＨＬＢ：１８．０）…日光ケミカルズ（株）製
　＜（Ｅ）成分＞
・Ｅ－１：ｎ－ヘキサン（Ｐ’：０．１）
・Ｅ－２：酢酸エチル（Ｐ’：４．４）
＜エマルジョンコーティング剤調製＞
　２ＬのＰＰ容器に、表１に記載の組成で１Ｌのエマルジョンコーティング剤原料を投入し、高速乳化分散機（プライミクス（株）社製：ホモミクサーＭＡＲＫ　ＩＩ　２．５型）にて、回転数４０００ｒｐｍで１０分間乳化をおこなった。
＜被膜形成＞
　１２ｃｍ角の電磁鋼板を常温の純水で表面洗浄し、ほこりなどの不純物を除去した。その後、摂氏５０度の２％硫酸水溶液で酸洗して、無機物などの不純物を除去した。摂氏８０度の純水で、電磁鋼板上に残留している硫酸、不純物を洗浄して取り除いた。摂氏１５０度の乾燥器に洗浄した電磁鋼板を入れ、１分間乾燥させた。調製したエマルジョンコーティング剤を１５ｃｍ角のステンレス容器に深さ３ｃｍまでいれ、その中に洗浄・乾燥させた電磁鋼板を浸漬させた。３０秒間の浸漬の後、電磁鋼板を一辺からゆっくりと引き上げ、残り１ｃｍ浸漬された状態で３０秒間静置し、余剰のエマルジョンコーティング剤を取り除いた。摂氏２００度の乾燥炉で１分間加熱し、エマルジョンコーティング剤を乾燥・硬化させた。焼鈍工程の再現として、摂氏８５０度にした加熱炉で１時間加熱した。
　＜液状態＞
　調製したエマルジョンコーティング剤を、１１０ｍＬのガラス瓶に１００ｍＬ入れ、目視で液の外観を確認し、ガラス瓶を振ることで液の流動性を観察して次のように評価した。
　○：良好な分散状態
　×：粘度大・流動性低
　＜液安定性＞
　上記液状態の確認で用いたガラス瓶入りのエマルジョンコーティング剤を、密栓してから摂氏４０度の乾燥器内で７日間静置させた。７日後のエマルジョンコーティング剤の外観を目視で確認し、ガラス瓶を振ることで液の流動性を観察して次のように評価した。
　◎：良好な分散状態
　△：層分離
　×：粘度大・流動性低
＜被膜厚＞
　被膜を形成させた電磁鋼板を、電磁式膜厚計（（株）サンコウ電子研究所社製：ＳＤＭ－３０００）で１０点測定し平均を求めた。
＜電気抵抗＞
　１ｃｍ２のアルミニウム板を電極としてダブルクリップに取り付け、片面を紙やすりで研磨した、エマルジョンコーティング剤を塗布し、焼鈍済みの電磁鋼板を電極で挟み込んだ。測定はオートマチックポラリゼーションシステム(北斗電工（株）製：ＨＳＶ-１１０)でおこない、印加電圧を－１００から５５０ｍＶへと変化させていき、その時の電流値変化を測定、印加電圧５００ｍＶ時の電流値から抵抗を求め、端子面積を乗じて絶縁抵抗(Ω・ｃｍ２)を算出した。測定回数は、試験片１枚に対して５点おこなった。
＜保護性能＞
　エマルジョンコーティング剤を塗布し、焼鈍工程を経た試験片を５×１０ｃｍにカットし、端部を防水テープで被覆して中性塩水噴霧試験機にセットした。表面に５％塩化ナトリウム水溶液を噴霧し、摂氏３５度・２４０時間の試験をおこなった。その結果、噴霧面における発錆によって次のように評価した。
　◎：発錆なし
　△：１０％以下の発錆
　×：ほぼ全面に発錆
　上記のエマルジョンコーティング剤の配合と評価試験、および、エマルジョンコーティング剤を塗布して調製した電磁鋼板に関する評価試験の結果を、実施例、参考例として表１にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、本発明により得られたエマルジョンコーティング剤は液安定性が良好で、電磁鋼板に塗布することで均一な被膜を形成することができた。さらに、焼鈍工程に相当する、長時間の高温加熱工程を経ても、被膜は電磁鋼板を被覆し保護していることが示された。また、被膜は高い抵抗値を持っており、本発明のエマルジョンコーティング剤を用いることで、鉄損が少なく、積層しても短絡しない、防錆性の高い電磁鋼板を得ることができた。
（実施例３０，３１）
　参考例１及び２において、被膜形成工程において、摂氏２００度の乾燥炉で１分間加熱する変わりに、３０分間に変更したところ、保護性能が△となる被膜が得られた。

Claims (7)

  1. 　アルキルアルコキシシラン化合物が、乳化剤によって水中に乳化されたエマルジョンコーティング剤。
  2. 　上記アルキルアルコキシシラン化合物が、下記の（Ａ）成分である、請求項１に記載のエマルジョンコーティング剤。
    ・（Ａ）成分：下記式（１）で示されるアルコキシラン化合物、およびその部分加水分解縮合物から選ばれる１種類の化合物又は複数種の化合物の混合物。
    　　Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）４－ｎ　　　　（１）
    （上記式（１）中、Ｒ１は炭素数１～１０の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。上記Ｒ１とＲ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ｎは１～３の整数を示す。）
  3. 　下記の（Ｂ）成分及び（Ｅ）成分を含み、前記乳化剤として下記の（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分を有する、請求項１又は２に記載のエマルジョンコーティング剤。
    ・（Ｂ）成分：一種類、又は複数種類の有機金属化合物である硬化触媒。
    ・（Ｃ）成分：ＨＬＢが１以上１０以下の乳化剤。
    ・（Ｄ）成分：ＨＬＢが１１以上２０以下の乳化剤。
    ・（Ｅ）成分：Ｓｎｙｄｅｒの極性パラメーター（Ｐ’）が２以上８以下の有機溶媒。
  4. 　上記アルキルアルコキシシラン化合物を含む、水以外の成分の含有率が１質量％以上２０質量％以下である、請求項１乃至３のいずれかに記載のエマルジョンコーティング剤。
  5. 　顔料、酸化マグネシウム、又はそれらの両方が分散された、請求項１乃至４のいずれかに記載のエマルジョンコーティング剤。
  6. 　電磁鋼板の表面上に、請求項１乃至５のいずれかに記載のエマルジョンコーティング剤によって形成された被膜を有する、コーティング電磁鋼板。
  7. 　乾燥した上記被膜の膜厚が０．５μｍ以上３μｍ以下である請求項６に記載のコーティング電磁鋼板。
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