WO2021125859A2 - 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법 Download PDF

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WO2021125859A2
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노태영
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Definitions

  • an embodiment of the present invention relates to an electrical steel sheet laminate.
  • an embodiment of the present invention relates to an electrical steel sheet laminate in which a fusion layer capable of bonding (fastening) electrical steel sheets is formed without using conventional fastening methods such as welding, clamping, interlocking, etc.
  • an embodiment of the present invention relates to an electrical steel sheet laminate in which the adhesive strength between the electrical steel sheets is improved by controlling the components of the fusion layer formed between the electrical steel sheets.
  • Non-oriented electrical steel sheet is a steel sheet with uniform magnetic properties in all directions on a rolled sheet, and is widely used in motors, generator iron cores, electric motors, and small transformers.
  • stress relief annealing For electrical steel sheet, stress relief annealing (SRA) must be performed to improve magnetic properties after punching, and stress relief annealing is omitted when the cost loss due to heat treatment is greater than the effect of magnetic properties caused by stress relief annealing. form can be distinguished.
  • the insulating film is a film coated in the final manufacturing process of laminates such as motors and generators, motors, and small transformers, and generally requires electrical properties to suppress the occurrence of eddy currents.
  • continuous punching processability, adhesion resistance, and surface adhesion are required.
  • Continuous punching processability refers to the ability to suppress the wear of the mold when forming an iron core by stacking a plurality of pieces after punching into a predetermined shape.
  • Adhesion resistance refers to the ability to not adhere between iron core steel sheets after the stress relief annealing process that removes the processing stress of the steel sheet and restores the magnetic properties.
  • Such an insulating film can be manufactured as an electrical steel sheet laminate only by using a separate fastening method such as welding, clamping, and interlocking.
  • an electrical steel sheet laminate in which a fusion layer capable of bonding (fastening) electrical steel sheets is formed, and a method for manufacturing the same do.
  • it provides an electrical steel sheet adhesive coating composition, an electrical steel sheet laminate, and a method for manufacturing the same, which control the components of the fusion layer formed between the electrical steel sheets to improve the adhesion between the electrical steel sheets.
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention includes 100 parts by weight of polyethylene acrylate including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 1 and a repeating unit represented by the following Chemical Formula 2 and 3 to 25 parts by weight of inorganic particles do.
  • Polyethylene acrylate includes 75 to 95% by weight of the repeating unit represented by the following Chemical Formula 1, and 5 to 25% by weight of the repeating unit represented by the following Chemical Formula 2.
  • R 1 to R 7 are each independently hydrogen or a straight-chain or branched alkyl group
  • R 8 is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. group, heteroaryl group, halogen atom, haloformyl group, carbonyl group, aldehyde group, carboxyl group, ester group, amide group, cyanic acid group, isocyanic acid group, nitrile group, nitro group, sulfonyl group, sulfo group, sulfinyl group, amine, hydroxyl group or an alkoxy group.
  • the inorganic particles may include one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, ZnO, and ZrO 2 .
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention may further include 0.5 to 2.5 parts by weight of a curing agent based on 100 parts by weight of polyethylene acrylate.
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention may further contain 0.5 to 1.5 moles of a neutralizing agent based on 1 mole of polyethylene acrylate.
  • the neutralizing agent may have a boiling point of 50 to 150°C.
  • An electrical steel sheet laminate includes a plurality of electrical steel sheets; and a fusion layer positioned between a plurality of electrical steel sheets, wherein the fusion layer includes 100 parts by weight of polyethylene acrylate including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 1 and a repeating unit represented by the following Chemical Formula 2 and inorganic particles 3 to 25 parts by weight, and the polyethylene acrylate includes 75 to 95% by weight of the repeating unit represented by the following Chemical Formula 1, and 5 to 25% by weight of the repeating unit represented by the following Chemical Formula 2.
  • R 1 to R 7 are each independently hydrogen or a straight-chain or branched alkyl group
  • R 8 is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. group, heteroaryl group, halogen atom, haloformyl group, carbonyl group, aldehyde group, carboxyl group, ester group, amide group, cyanic acid group, isocyanic acid group, nitrile group, nitro group, sulfonyl group, sulfo group, sulfinyl group, amine, hydroxyl group or an alkoxy group.
  • the thickness of the fusion layer may be 0.1 to 5 ⁇ m.
  • a method of manufacturing an electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention comprises the steps of applying an adhesive coating composition to one or both sides of an electrical steel sheet, and then curing to form an adhesive coating layer; and stacking a plurality of electrical steel sheets on which an adhesive coating layer is formed, and thermally fusion to form a fusion layer.
  • It may be cured at a temperature of 150 to 250 °C in the step of forming the adhesive coating layer.
  • 1 is a schematic diagram of an electrical steel sheet laminate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a cross-section of an electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is FT-IR data obtained by analyzing the components of the fusion layer in Example 1.
  • Figure 4 is a scanning thermal analysis (Differential Calorimetry Scanning, DSC) data analyzing the components of the fusion layer in Example 1.
  • first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
  • substitution at least one hydrogen in the compound is a C1 to C30 alkyl group; C1 to C10 alkoxy group; silane group; an alkylsilane group; alkoxysilane group; It means that it is substituted with an ethyleneoxyl group.
  • hetero refers to an atom selected from the group consisting of N, O, S and P, unless otherwise defined.
  • the alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group, specifically, a C1 to C6 lower alkyl group, a C7 to C10 intermediate alkyl group, or a C11 to C20 higher alkyl group.
  • a C1 to C4 alkyl group means that there are 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, which is methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl. It indicates that it is selected from the group consisting of.
  • Typical alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl groups. .
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention includes polyethylene acrylate including a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2).
  • R 1 to R 7 are each independently hydrogen or a straight-chain or branched alkyl group
  • R 8 is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. group, heteroaryl group, halogen atom, haloformyl group, carbonyl group, aldehyde group, carboxyl group, ester group, amide group, cyanic acid group, isocyanic acid group, nitrile group, nitro group, sulfonyl group, sulfo group, sulfinyl group, amine, hydroxyl group or an alkoxy group.
  • Polyethylene acrylate forms a fusion layer during thermal fusion, and is interposed between electrical steel plates to provide adhesive strength between electrical steel plates.
  • the fusion layer does not properly impart adhesion between the electrical steel sheets, a plurality of precisely laminated electrical steel sheets are misaligned during the process. If the lamination position is shifted, the quality of the final manufactured electrical steel sheet product is adversely affected. By securing the adhesive force after thermal fusion with the resin, the position of the laminated electrical steel sheets can be prevented from being shifted.
  • the surface hardness of the adhesive layer is high by crystallization at a temperature below the melting point of the polyethylene resin, thereby minimizing damage to the adhesive layer due to friction with the processing line during the processing (slitting, stamping). And at a temperature above the melting point, the flowability of the adhesive layer increases rapidly, and the adhesive strength becomes more excellent.
  • acrylate has excellent dispersibility in water when preparing an aqueous dispersion coating solution, and improves interfacial adhesion with the surface of the electrical steel sheet after coating.
  • Polyethylene acrylate specifically refers to a form in which polyethylene and acrylate are polymerized in the form of a copolymer.
  • the polyethylene exemplified above contributes to improving the fusion properties, insulation properties and surface properties of the fusion layer.
  • the acrylic acid resin disperses the coating solution in water and contributes to improving the adhesion between the fusion layer and the non-oriented electrical steel sheet.
  • polyethylene acrylate includes a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2).
  • R 1 to R 7 are each independently hydrogen or a straight-chain or branched alkyl group
  • R 8 is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. group, heteroaryl group, halogen atom, haloformyl group, carbonyl group, aldehyde group, carboxyl group, ester group, amide group, cyanic acid group, isocyanic acid group, nitrile group, nitro group, sulfonyl group, sulfo group, sulfinyl group, amine, hydroxyl group or an alkoxy group.
  • R 1 to R 7 each independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 8 may represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a carboxyl group or a hydroxy group.
  • R 1 to R 8 may represent hydrogen.
  • Polyethylene acrylate includes 75 to 95% by weight of the polyethylene represented by Formula 1 and 5 to 25% by weight of the acrylate represented by Formula 2 based on 100% by weight of the polyethylene acrylate. If the amount of polyethylene is too small, the fusion property may be reduced, and if the amount of polyethylene is too large, the water dispersibility of the coating composition and the adhesion between the fusion layer and the electrical steel sheet may be deteriorated. More specifically, it may include 80 to 90% by weight of polyethylene represented by Chemical Formula 1 and 10 to 20% by weight of acrylate represented by Chemical Formula 2.
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention may further include 3 to 25 parts by weight of inorganic particles based on 100 parts by weight of polyethylene acrylate.
  • the inorganic particles contribute to the improvement of high-temperature adhesion. If the inorganic particles are included too little, high-temperature adhesion may be reduced, and if too much is added, low-temperature adhesion may be deteriorated. More specifically, 5 to 20 parts by weight of inorganic particles may be further included. In this case, the weight part means a weight ratio relative to the content of polyethylene acrylate.
  • the inorganic particles may include one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, ZnO, and ZrO 2 .
  • the inorganic particles may have an average particle size of 10 to 50 nm. Appropriate dispersibility can be ensured in the above-mentioned range.
  • the inorganic particles may be substituted with some functional groups in the polyethylene acrylate.
  • inorganic particles When inorganic particles are added alone without binding to polyethylene acrylate, inorganic particles are aggregated and dispersion is not achieved. Bonded to polyethylene acrylate means that the inorganic particles are substituted and bonded to the functional group of polyethylene acrylate.
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention may further include 0.5 to 2.5 parts by weight of a curing agent based on 100 parts by weight of polyethylene acrylate.
  • the curing agent serves to control the reactivity of the surface of the adhesive coating layer.
  • the curing agent is included in too little amount, the curing reaction of the fusion layer is lowered, which may cause a problem in that the sticky (sticky) property of the surface of the fusion layer is poor.
  • the fastening force after low-temperature welding may be inferior. More specifically, 1 to 1.5 parts by weight of a curing agent may be further included.
  • the curing agent may include an aliphatic amine-based, aromatic amine-based, amino-amine-based, or imidazole-based curing agent. More specifically, it may include Dicyandiamide.
  • the electrical steel sheet adhesive coating composition according to an embodiment of the present invention may further contain 0.5 to 1.5 moles of a neutralizing agent based on 1 mole of polyethylene acrylate.
  • the neutralizer plays a role in dispersing in water by giving an electric charge by reaction with acidic acrylic acid. When the neutralizing agent is included in too little amount, water dispersion stability may be reduced, and when included too much, the adhesion of the coating film after coating may be reduced. More specifically, 1 to 1.5 moles of a neutralizing agent may be further included.
  • an amine or alcohol-based basic neutralizing agent can be used. More specifically, at least one of triethylamine, 2-amino-2metyl-1-propanol, and aqueous ammonia may be used. More specifically, a neutralizing agent having a boiling point of 50 to 150°C may be used.
  • the adhesive coating composition may contain a solvent to facilitate application and uniformly disperse the components.
  • an electrical steel sheet laminate is provided.
  • An electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrical steel sheets; and a fusion layer positioned between the plurality of electrical steel sheets.
  • 1 shows a schematic diagram of an electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of electrical steel sheets are stacked.
  • the electrical steel sheet laminate 100 includes a plurality of electrical steel sheets 10; and a fusion layer 20 positioned between the plurality of electrical steel sheets.
  • the electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention does not use conventional methods such as welding, clamping, interlocking, etc., and simply forms a fusion layer using the above-described adhesive coating composition, thereby forming different electrical steel sheets. It may be a heat-sealed laminate.
  • the electrical steel sheet laminate has excellent high-temperature adhesiveness and high-temperature oil resistance even after thermal fusion.
  • the electrical steel sheet 10 a general non-oriented or grain-oriented electrical steel sheet may be used without limitation.
  • the main configuration is to form the fusion layer 20 between the plurality of electrical steel sheets 10 to manufacture the electrical steel sheet laminate 100, a detailed description of the electrical steel sheet 10 is omit
  • the fusion layer 20 is formed between the plurality of electrical steel plates 10, and the adhesive strength is sufficient to adhere the plurality of electrical steel plates 10 without using conventional fastening methods such as welding, cramping, and interlocking. strong.
  • the fusion layer 20 is formed by coating an adhesive coating composition on the surface, curing it to form an adhesive coating layer, and laminating and thermally fusion to form the fusion layer 20 .
  • an adhesive coating composition on the surface, curing it to form an adhesive coating layer, and laminating and thermally fusion to form the fusion layer 20 .
  • the resin component in the adhesive coating layer is thermally fused, thereby forming a fusion layer.
  • Such a fusion layer contains a small amount of inorganic metal compound as a main component of an organic material. In the fusion layer, the inorganic component is uniformly dispersed in the organic material to form a microphase.
  • the fusion layer 20 includes polyethylene acrylate. Since the polyethylene acrylate has been described in detail in relation to the adhesive coating composition, the overlapping description will be omitted. In the process of forming the fusion layer, polyethylene acrylate remains as it is. In addition, inorganic particles and a curing agent remain.
  • the fusion layer may include 100 parts by weight of polyethylene acrylate, 3 to 25 parts by weight of inorganic particles, and 0.5 to 2.5 parts by weight of a curing agent.
  • the neutralizing agent does not remain in the fusion layer 20 as it evaporates during curing and thermal fusion.
  • the thickness of the fusion layer 20 may be 0.1 to 5 ⁇ m. If the thickness of the fusion layer is too thin, the adhesive force may decrease rapidly, and if it is too thick, defects due to Stikcy after winding the coating become a problem. More specifically, the thickness of the fusion layer 20 may be 2 to 3 ⁇ m.
  • a method of manufacturing an electrical steel sheet laminate according to an embodiment of the present invention comprises the steps of applying an adhesive coating composition to one or both sides of an electrical steel sheet, and then curing to form an adhesive coating layer; and stacking a plurality of electrical steel sheets on which an adhesive coating layer is formed, and thermally fusion to form a fusion layer.
  • an adhesive coating composition is prepared. Since the adhesive coating composition has been described above, overlapping descriptions will be omitted.
  • the adhesive coating composition is coated on the surface of the electrical steel sheet and cured to form an adhesive coating layer.
  • This step may be performed in a temperature range of 150 to 250 °C for curing of the adhesive coating composition.
  • a plurality of electrical steel sheets formed with an adhesive coating layer are laminated and thermally fused to form a fusion layer 20 .
  • the thermal fusion step the polymer components in the adhesive coating layer are thermally fused to form a fusion layer.
  • the thermal fusion may be performed at a temperature of 150 to 250° C., a pressure of 0.05 to 5.0 Mpa, and a pressurization condition of 0.1 to 120 minutes.
  • Each of the above conditions may be independently satisfied, and two or more conditions may be simultaneously satisfied.
  • the heat-sealing step includes a temperature rising step and a fusion bonding step, and the temperature increase rate of the temperature rising step may be 10° C./min to 1000° C./min.
  • a non-oriented electrical steel sheet (50 X 50 mm, 0.35 mmt) was prepared as a blank specimen.
  • the adhesive coating solution was applied to each prepared blank specimen at a constant thickness on the top and bottom using a bar coater and a roll coater, cured at 200 to 250° C. for 20 seconds based on the plate temperature, and then cooled slowly in air to form an adhesive coating layer.
  • the adhesive coating composition contained 100 parts by weight of polyethylene acrylic acid summarized in Table 1 below, 1 mol of a neutralizing agent (Triethylamine) with respect to polyethylene acrylic acid, 10 parts by weight of silica particles (particle diameter of about 30 nm), and 1 part by weight of a curing agent (Dicyandiamide).
  • a neutralizing agent Triethylamine
  • silica particles particle diameter of about 30 nm
  • a curing agent Dicyandiamide
  • Polyethylene and acrylic acid are represented by the following formulas.
  • the electrical steel sheet coated with the adhesive coating layer was laminated to a height of 20 mm, it was heat-sealed at 120° C. for 10 minutes by pressing with a force of 0.1 MPa.
  • the components of the heat-sealing layer and the adhesive force of the heat-sealed electrical steel sheet were measured by shear tension method and summarized in Table 1 below. After heat sealing, the thickness of the fusion layer was about 3 ⁇ m.
  • the specific evaluation conditions are as follows.
  • Adhesion Specimens for shear strength measurement were prepared according to ISO 4587. Two 25 x 100 mm specimens were adhered to an area of 12.5 x 25 mm2 and heat-sealed under the above conditions to prepare a shearing specimen.
  • T-Peeloff Specimens for peeling (T-Peeloff) measurement were prepared according to ISO 11339. After bonding two 25 x 200 mm specimens with an area of 25 x 150 mm 2 , the unbonded portion was bent at 90 to prepare a T-shaped tensile specimen.
  • the specimen prepared by the shearing method and the peeling method was fixed to an upper/lower jig (JIG) with a constant force and then pulled at a constant speed and measured using an apparatus for measuring the tensile force of the stacked sample.
  • JIG upper/lower jig
  • the peeling method was measured as the average value of the points excluding the initial and final 10% with a constant force measured during peeling.
  • Shear adhesion after low-temperature fusion The specimen was prepared in accordance with the shear method specimen standard ISO4587 and heat-sealed at 140° C. for 30 minutes by pressing with 1 MPa force during thermal fusion. It was measured by the shearing method after heat sealing.
  • High-temperature shear adhesion When measuring by the shearing method, the adhesive force was measured after maintaining the temperature of the specimen at 60°C through a heating device.
  • Sticky property When an electrical steel sheet coated with an adhesive coating layer is laminated to a height of 20 mm, pressurized with a force of 1 MPa, heat-sealed at 70° C. for 30 minutes, and then the steel sheet is removed.
  • Comparative Example 1 when an epoxy resin was used instead of a polyethylene acrylic acid resin, it was confirmed that the shear adhesion was excellent, but the peel adhesion and the adhesion after low-temperature fusion were inferior.
  • Comparative Example 2 when the erylene content ratio in the polyethylene acrylic acid resin is somewhat low, it can be seen that the shear adhesion is excellent, but the peel adhesion and the adhesion after low-temperature fusion are inferior.
  • Comparative Example 3 when the acrylic acid content ratio in the polyethylene acrylic acid resin is low, it can be confirmed that shear adhesion, peel adhesion, and adhesion after low-temperature fusion are excellent, but water dispersion stability is poor when preparing the coating solution.
  • a peak is observed in the vicinity of 1700 cm -1 in FIG. 3, which indicates the -COOH structure in polyethylene acrylate, and the ratio can be confirmed through the area.
  • there is also a peak is observed in the vicinity of 2850cm -1, 2920cm -1 in the vicinity of 3 which denotes a -CH 2 structure in the poly-ethylene acrylate, it can be seen that the rate through the area.
  • a peak due to melting of the crystal structure of polyethylene acrylate can be confirmed at about 80°C.
  • 2 nd Scan but the 1 st scan confirmed a clear peak at 45 °C there is a Peak to confirm that significantly reduced, which may be identified as peaks in the ordered structure of polyethylene acrylate.
  • Example 1 10 One 3 9 3 2 7 0 Example 3 5 1.5 3 5 1.5 3 2 0 Comparative Example 4 0 One 3 8 3 0.8 6 0 Comparative Example 5 2 0 3 4 2 1.5 4 X Comparative Example 6 30 One 2 5 0.8 1.2 0.8 0 Comparative Example 7 10 3 0.3 7 3 2 0.5 0 Comparative Example 8 10 One 10 8 3 3 5 X

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 접착 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함하고, 상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함한다.

Description

전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법
본 발명의 일 실시예는 전기강판 적층체에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 전기강판을 접착(체결)할 수 있는 융착층을 형성한 전기강판 적층체에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 전기강판 사이에 형성되는 융착층의 성분을 제어하여, 전기강판 간의 접착력을 향상시킨 전기강판 적층체에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 압연판 상의 모든 방향으로 자기적 특성이 균일한 강판으로 모터, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기 등에 널리 사용되고 있다.
전기강판은 타발 가공 후 자기적 특성의 향상을 위해 응력제거 소둔(SRA)을 실시하여야 하는 것과 응력제거 소둔에 의한 자기적 특성 효과보다 열처리에 따른 경비 손실이 클 경우 응력제거 소둔을 생략하는 두 가지 형태로 구분될 수 있다.
절연피막은 모터, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기 등 적층체의 마무리 제조공정에서 코팅되는 피막으로서 통상 와전류의 발생을 억제시키는 전기적 특성이 요구된다. 이외에도 연속타발 가공성, 내 점착성 및 표면 밀착성 등이 요구된다. 연속타발 가공성이란, 소정의 형상으로 타발가공 후 다수를 적층하여 철심으로 만들 때, 금형의 마모를 억제하는 능력을 의미한다. 내 점착성이란 강판의 가공응력을 제거하여 자기적 특성을 회복시키는 응력제거 소둔 과정 후 철심강판간 밀착하지 않는 능력을 의미한다.
이러한 기본적인 특성 외에 코팅용액의 우수한 도포 작업성과 배합 후 장시간 사용 가능한 용액 안정성 등도 요구된다. 이러한 절연피막은 용접, 크램핑, 인터락킹 등 별도의 체결방법을 사용하여야 전기강판 적층체로 제조가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 전기강판을 접착(체결)할 수 있는 융착층을 형성한 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법을 제공한다. 구체적으로 전기강판 사이에 형성되는 융착층의 성분을 제어하여, 전기강판 간의 접착력을 향상시킨 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체, 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함한다.
폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000002
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
무기 입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZnO, 및 ZrO2 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 경화제를 0.5 내지 2.5 중량부 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 1 몰에 대하여, 중화제를 0.5 내지 1.5 몰 더 포함할 수 있다.
중화제는 비점이 50 내지 150℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체는 복수의 전기강판; 및 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함하고, 융착층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함하고, 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000003
[화학식 2]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000004
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
융착층의 두께는 0.1 내지 5㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체의 제조 방법은 전기강판의 일면 또는 양면에 접착 코팅 조성물을 도포한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및 접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고, 열융착하여 융착층을 형성하는 단계;를 포함한다.
접착 코팅층을 형성하는 단계에서 150내지 250℃의 온도에서 경화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기강판 사이에 형성되는 융착층의 성분을 제어하여, 전기강판 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 접착 코팅 조성물의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 전기강판을 접착할 수 있어, 전기강판 적층체의 자성이 더욱 우수하다.
도 1은 전기강판 적층체의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기강판 적층체의 단면의 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 융착층의 성분을 분석한 FT-IR 데이터이다.
도 4는 실시예 1에서 융착층의 성분을 분석한 주사열분석 (Differential Calorimetry Scanning, DSC) 데이터이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 화합물 중 적어도 하나의 수소가 C1 내지 C30 알킬기; C1 내지 C10 알콕시기; 실란기; 알킬실란기; 알콕시실란기; 에틸렌옥실기 로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 의미한다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20의 알킬기 일 수 있으며, 구체적으로 C1 내지 C6인 저급 알킬기, C7 내지 C10인 중급 알킬기, C11 내지 C20의 고급 알킬기일 수 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트를 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000005
[화학식 2]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000006
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
폴리 에틸렌 아크릴레이트는 열융착시, 융착층을 형성하며, 전기강판 사이에 개재되어, 전기강판 사이에 접착력을 부여한다. 융착층이 전기강판 사이에서 접착력을 적절히 부여하지 못할 경우, 정밀하게 적층된 복수의 전기강판이 공정 진행 과정에서 어긋나게 된다. 적층 위치가 어긋나게 되면, 최종 제조된 전기강판 제품의 품질에 악영향을 주게 된다. 수지에 의해 열융착 이후, 접착력을 확보함으로써, 적층된 전기강판의 위치가 어긋나지 않도록 할 수 있다.
이 때, 유기 수지 중에서도 폴리 에틸렌 아크릴레이트를 사용할 경우 폴리에틸렌 수지의 용융점 이하의 온도에서는 결정에 의해 접착층 표면의 경도가 높아 가공공정 (Slitting, Stamping)상 접착층이 가공라인과의 마찰에 의한 손상을 최소화하고 용융점 이상의 온도에서는 접착층의 흐름성이 급속히 증가하여 접착력이 더욱 우수해진다. 또한 아크릴레이트는 수분산 코팅용액을 제조시에 물에 분산력이 우수한 특성을 가지고, 코팅 이후 전기강판 표면과의 계면접착력을 향상시킨다.
폴리 에틸렌 아크릴레이트는, 구체적으로 폴리에틸렌과 아크릴레이트가 코폴리머(Copolymer) 형태로 중합된 형태를 나타낸다. 이때, 앞서 예시된 폴리에틸렌은 융착층의 융착성, 절연성 및 표면특성을 개선하는 데 기여한다. 아크릴산 수지는 코팅용액을 수분산하고, 융착층과 무방향성 전기강판의 접착성을 개선하는데 기여한다. 더욱 구체적으로 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000007
[화학식 2]
Figure PCTKR2020018613-appb-I000008
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
더욱 구체적으로 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 나타내고, R8는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 할로겐 원자, 카르복실기 또는 히드록시기를 나타낼 수 있다. 더욱 구체적으로 R1 내지 R8은 수소를 나타낼 수 있다.
폴리 에틸렌 아크릴레이트는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량%에 대하여 화학식 1로 표시되는 폴리 에틸렌을 75 내지 95 중량% 및 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트 함량 5 내지 25 중량%를 포함한다. 폴리에틸렌이 너무 적으면, 융착성이 저하되고, 폴리에틸렌이 반대로 너무 많으면 코팅 조성물의 수분산성 및 융착층과 전기강판의 접착성이 저하될 수 있다. 더욱 구체적으로 화학식 1로 표시되는 폴리 에틸렌을 80 내지 90 중량% 및 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트 함량 10 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 무기 입자를 3 내지 25 중량부 더 포함할 수 있다. 무기 입자는 고온 접착력 향상에 기여한다. 무기 입자가 너무 적게 포함되면 고온 접착력이 저하될 수 있고, 너무 많이 첨가되면 저온 융착성이 저하될 수 있다. 더욱 구체적으로 무기입자를 5 내지 20중량부 더 포함할 수 있다. 이 때 중량부란 폴리 에틸렌 아크릴레이트의 함량에 대한 상대적인 중량 비율을 의미한다.
무기 입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZnO, 및 ZrO2 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
무기 입자는 평균 입자크기가 10 내지 50nm일 수 있다. 전술한 범위에서 적절한 분산성을 확보할 수 있다.
무기 입자는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 내 일부 작용기에 치환될 수 있다. 무기 입자를 폴리 에틸렌 아크릴레이트에 결합시키지 않고, 단독으로 첨가할 경우, 무기 입자끼리 응집하며, 분산이 이루어지지 않게 된다. 폴리 에틸렌 아크릴레이트에 결합되었다는 의미는 폴리 에틸렌 아크릴레이트의 기능기에 무기 입자가 치환되어, 결합된 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 경화제를 0.5 내지 2.5 중량부 더 포함할 수 있다. 경화제는 접착 코팅층 표면의 반응성을 조절하는 역할을 한다. 경화제가 너무 적게 포함될 경우 융착층의 경화반응이 저하되어, 융착층 표면의 스티키(sticky)성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 반대로 경화제가 너무 많이 첨가될 경우 저온융착후 체결력이 열위질 수 있다. 더욱 구체적으로 경화제를 1 내지 1.5 중량부 더 포함할 수 있다.
경화제로는 지방족 아민계, 방향족 아민계, 아미노 아민계, 또는 이미다졸계를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Dicyandiamide를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 접착 코팅 조성물은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 1 몰에 대하여, 중화제를 0.5 내지 1.5 몰 더 포함할 수 있다. 중화제는 산성인 아크릴산과의 반응으로 전하를 부여하여 물에 분산하는 역할을 한다. 중화제가 너무 적게 포함될 시, 수분산 안정성이 저하될 수 있고, 너무 많이 포함될 시, 코팅 후 도막 밀착성이 저하될 수 있다. 더욱 구체적으로 중화제를 1 내지 1.5 몰 더 포함할 수 있다.
중화제로는 아민 및 알코올류계 염기성 중화제를 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 Triethylamine, 2-amino-2metyl-1-propanol 및 암모니아수 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 비점이 50 내지 150℃인 중화제를 사용할 수 있다.
전술한 성분외에 접착 코팅 조성물은 도포를 용이하고 성분들을 균일하게 분산시키기 위해 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 전기강판 적층체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체는 복수의 전기강판; 및 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함한다. 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체의 모식도를 나타낸다. 도 1에서 나타나듯이, 복수의 전기강판이 적층되어 있는 형태이다.
도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기강판 적층체의 단면의 개략도를 나타낸다. 도 2에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체(100)은 복수의 전기강판(10); 및 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층(20);을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기강판 적층체는, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 방법을 사용하지 않고, 단순히 전술한 접착 코팅 조성물을 사용하여 융착층을 형성함으로써, 서로 다른 전기강판을 열융착시킨 적층체일 수 있다.
이때, 전기강판 적층체는, 열융착 후에도 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수한 특성이 있다.
이하에서는 각 구성별로 상세하게 설명한다.
전기강판(10)은 일반적인 무방향성 또는 방향성 전기강판을 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 전기강판(10) 사이에 융착층(20)을 형성하여, 전기강판 적층체(100)을 제조하는 것이 주요 구성이므로, 전기강판(10)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
융착층(20)은 복수의 전기강판(10) 사이에 형성되며, 복수의 전기강판(10)을 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 접착할 수 있을 정도로 접착력이 강하다.
융착층(20)은 접착 코팅 조성물을 표면에 코팅하고, 경화시켜 접착 코팅층을 형성하고, 이를 적층하여 열융착하여 융착층(20)을 형성한다. 접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판(10)을 적층하고 열융착하면, 접착 코팅층 내의 수지 성분이 열융착하게 되어, 융착층을 형성하게 된다. 이러한 융착층은 유기물의 주성분에 소량의 무기 금속 화합물이 포함되어 있다. 융착층 내에서 유기물내에 무기물 성분이 균일하게 분산되어 미세상을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서 융착층(20)은 폴리 에틸렌 아크릴레이트를 포함한다. 폴리 에틸렌 아크릴레이트에 대해서는 접착 코팅 조성물과 관련하여 상세히 전술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 융착층 형성 과정에서 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 그대로 잔존한다. 또한, 무기 입자 및 경화제도 잔존한다.
따라서, 융착층은 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부, 무기 입자를 3 내지 25 중량부 및 경화제를 0.5 내지 2.5 중량부 포함할 수 있다. 중화제는 경화 및 열융착 과정에서 증발하여 융착층(20) 내에는 잔존하지 않는다.
융착층 (20)의 두께는 0.1 내지 5㎛일 수 있다. 융착층 두께가 너무 얇으면 접착력이 급격히 저하될 수 있고, 너무 두꺼우면 코팅 권취후에 Stikcy성에 의한 결함이 문제가 된다. 더욱 구체적으로 융착층 (20)의 두께는 2 내지 3㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 적층체의 제조 방법은 전기강판의 일면 또는 양면에 접착 코팅 조성물을 도포한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및 접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고, 열융착하여 융착층을 형성하는 단계;를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 접착 코팅 조성물을 준비한다. 접착 코팅 조성물에 대해서는 전술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
다음으로, 접착 코팅 조성물을 전기강판의 표면에 코팅한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성한다. 이 단계는 접착 코팅 조성물의 경화를 위해 150 내지 250 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고, 열융착하여 융착층(20)을 형성한다. 열융착하는 단계를 통해 접착 코팅층 내의 고분자 성분들이 열융착하고, 융착층을 형성하게 된다.
열융착하는 단계는 150 내지 250℃의 온도 0.05 내지 5.0 Mpa의 압력 및 0.1 내지 120 분의 가압 조건으로 열융착할 수 있다. 상기 조건은 각각 독립적으로 만족할 수 있으며, 2 이상의 조건을 동시에 만족할 수도 있다. 이처럼 열융착하는 단계에서의 온도, 압력, 시간 조건을 조절함으로써, 전기강판 사이에, 갭이나, 유기물상 없이, 조밀하게 열융착될 수 있다.
열융착하는 단계는 승온 단계 및 융착 단계를 포함하고, 승온 단계의 승온속도는 10℃/분 내지 1000℃/분이 될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예, 이에 대비되는 비교예, 및 이들의 평가예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예 1
무방향성 전기강판(50 X 50 mm, 0.35mmt)을 공 시편으로 준비하였다. 접착 코팅 용액을 Bar Coater 및 Roll Coater 이용하여 각 준비된 공 시편에 상부와 하부에 일정한 두께로 도포하여 판온기준 200 내지 250℃에서 20초간 경화한 후 공기 중에서 천천히 냉각시켜, 접착 코팅층을 형성하였다.
접착 코팅 조성물은 하기 표 1에 정리한 폴리에틸렌 아크릴산 100 중량부, 중화제(Triethylamine)를 폴리에틸렌 아크릴산에 대하여 1몰, 실리카 입자(입경 약30nm) 10 중량부, 경화제(Dicyandiamide) 1 중량부 포함하였다.
폴리에틸렌 및 아크릴 산은 하기 화학식으로 표시된다.
Figure PCTKR2020018613-appb-I000009
Figure PCTKR2020018613-appb-I000010
접착 코팅층이 코팅된 전기강판을 높이 20mm로 적층한 후, 0.1MPa의 힘으로 가압하여 120℃, 10 분 동안 열융착하였다. 열융착층의 성분 및 열융착된 전기강판의 접착력을 전단면 인장법에 의해 접착력을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다. 열융착후 융착층의 두께는 약 3㎛였다.
그 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.
수분산 안정성: 접착 코팅용액을 60℃에서 72hr 유지한 후 코팅 용액 내 침천이나 뭉침현상이 발생하지 않은 경우 경우 양호(O), 용액내 수지의 뭉침현상이 발생한 경우 불량(X)로 표시하였다.
접착력 : 전단법 (Shear Strength) 측정을 위한 시편 규격은 ISO 4587에 의거하여 제작하였다. 25 x 100mm 시편 두장을 12.5 x 25mm2의 면적으로 접착하여 상기 조건으로 열융착 하여 전단법 시편을 제작하였다.
박리법 (T-Peeloff) 측정을 위한 시편 규격은 ISO 11339에 의거하여 제작하였다. 25 x 200mm 시편 두장을 25 x 150mm2의 면적으로 접착 한 후 미 접착부위를 90로 bending하여 T형태의 인장시편을 제작하였다.
전단법 및 박리법(T-Peeloff)으로 제작된 시편을 상/하부 지그(JIG)에 일정 힘으로 고정시킨 후 일정 속도로 당기면서 적층된 샘플의 인장력을 측정하는 장치를 사용하여 측정하였다. 이때, 전단법의 경우 측정된 값은 적층된 샘플의 계면 중에서 최소 접착력을 가진 계면이 탈락하는 지점을 측정하였다. 박리법은 박리시 측정되는 일정한 힘으로 최초 와 최종 10%를 제외한 지점의 평균값으로 측정 하였다.
저온 융착후 전단접착력 : 상기 전단법 시편 규격 ISO4587로 시편규격을 제작하여 열 융착 시 1MPa 힘으로 가압하여 140℃, 30 분동안 열융착 하였다. 열융착 후 전단법으로 측정하였다.
고온 전단접착력 : 상기 전단법으로 측정할 때 가열장치를 통해 시편의 온도를 60℃로 유지한 후 접착력을 측정하였다.
Sticky성 : 접착 코팅층이 코팅된 전기강판을 높이 20mm로 적층한 후, 1MPa의 힘으로 가압하여 70℃, 30 분 동안 열융착 후 강판을 탈락시켰을 때 접착에 의한 흔적으로 Sticky성의 유무를 판단한다.
구분 융착층 수지종류 폴리에틸렌 아크릴산 중 함량 (중량%) 수분산
안정성		 접착력
폴리에틸렌
아크릴산
수지		 에폭시
고분자		 에틸렌 아크릴산 전단접착력(MPa) 박리접착력 (N/mm) 저온융착후
접착력
(MPa)
실시예1 O - 80 20 O 9 3 7
실시예2 O - 90 10 O 8.5 2 6
비교예1 - O - - O 7.5 0.3 0.5
비교예2 O x 70 30 O 6.5 0.5 0.8
비교예3 O 0 97 3 x 9 3 8
표 1에 나타나듯이, 실시예 1 내지 실시예 2와 같이, 융착층 수지를 폴리에틸렌 아크릴산 수지를 사용하고 이에 포함된 에틸렌과 아크릴산의 함량비가 적절히 조절된 경우, 우수한 전단접착력과 박리접착력을 보였다.
비교예 1은 폴리에틸렌 아크릴산 수지 대신 에폭시 수지를 사용한 경우, 전단 접착력은 우수하나 박리접착력과 저온융착후 접착력이 열위함을 확인할 수 있다.
비교예 2는 폴리에틸렌 아크릴산 수지 중 에릴렌 함량비가 다소 낮은 경우 전단접착력은 우수하나, 박리접착력과 저온융착후 접착력이 열위함을 확인할 수 있다.
비교예 3은 폴리에틸렌 아크릴산 수지 중 아크릴산 함량비가 낮은 경우 전단접착력, 박리접착력, 저온융착 후 접착력은 우수하나, 코팅용액 제조시 수분산 안정성이 열위함을 확인 할 수 있다.
도 3 및 도 4에서는 실시예 1에서 제조한 융착층의 FT-IR 데이터 및 주사열분석 데이터를 나타내었다.
도 3의 1700cm-1 부근에서 피크가 관찰되는데 이는 폴리 에틸렌 아크릴레이트에서의 -COOH 구조를 나타내며, 그 면적을 통해 비율을 확인할 수 있다. 또한, 도3에서 2850cm-1 부근과, 2920cm-1 부근에서 피크가 관찰되는데 이는 폴리 에틸렌 아크릴레이트에서의 -CH2 구조를 나타내며, 그 면적을 통해 비율을 확인할 수 있다.
한편 도 4에서 폴리에틸렌 아크릴레이트의 결정구조의 용융에 의한 피크를 80℃ 부근에서 확인 할 수 있다. 또한 1st scan에서는 45℃에서 선명한 피크를 확인하였으나, 2nd Scan에서는 이 Peak가 확연히 줄어드는 것을 확인 할 수 있는데, 이는 폴리에틸렌 아크릴레이트의 정렬된 구조에서 나타나는 피크로 확인 할 수 있다.
실험예 2
전술한 실험예 1과 동일하게 실시하되, 접착 코팅 조성물 내의 성분 함량 및 융착층 두께를 변경하면서 실시하였다.
구분 실리카 입자
(중량부)		 경화제
(중량부)		 융챡층
두께
(㎛)		 접착력 Sticky성
전단접착력(MPa) 박리접착력 (N/mm) 고온 전단
접착력 (MPa)		 저온융착후
접착력
(MPa)
실시예 1 10 1 3 9 3 2 7 0
실시예 3 5 1.5 3 5 1.5 3 2 0
비교예 4 0 1 3 8 3 0.8 6 0
비교예 5 2 0 3 4 2 1.5 4 X
비교예 6 30 1 2 5 0.8 1.2 0.8 0
비교예 7 10 3 0.3 7 3 2 0.5 0
비교예 8 10 1 10 8 3 3 5 X
표 2에서 나타나듯이, 실시예 1 및 실시예 3과 같이, 나노실리카, 경화제 첨가 및 코팅층 두께가 적절한 경우 전단접착력, 박리접착력, 고온전단접착력, 저온융착후 접착력이 우수하고, Sticky성도 우수한 결과를 보였다.
비교에 4에서 나노실리카가 첨가되지 않은 경우 전단접착력과 박리접착력, 저온융착후 접착력, Sticky성은 우수하나 고온 전단접착력이 열위함을 확인 할 수 있다.
비교예 5에서 경화제가 첨가되지 않은 경우 전단접착력, 박리접착력, 고온전단 후 접착력, 저온융착후 접착력은 우수하나 Sticky성이 열위함을 알수 있다.
비교예 6에서 나노실리카가 과량으로 첨가 된 경우 전단접착력과 고온전단 접착력, Sticky성은 양호하나 박리접착력과 저온융착후 접착력이 열위함을 확인 할 수 있다.
비교예 7에서 경화제가 과량으로 첨가된 경우 저온융착후 체결력이 열위함을 확인 할 수 있다.
비교예 8에서 코팅두께가 높은 경우 Sticky성이 열위함을 확인 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
부호의 설명
100 : 전기강판 적층체 10 : 전기강판
20 : 융착층

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함하고,
    상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함하는 전기강판 접착 코팅 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000011
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000012
    (상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZnO, 및 ZrO2 중 1종 이상을 포함하는 전기강판 접착 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부에 대하여,
    경화제를 0.5 내지 2.5 중량부 더 포함하는 전기강판 접착 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트 1 몰에 대하여,
    중화제를 0.5 내지 1.5 몰 더 포함하는 전기강판 접착 코팅 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중화제는 비점이 50 내지 150℃인 전기강판 접착 코팅 조성물.
  6. 복수의 전기강판; 및
    상기 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함하고,
    상기 융착층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함하고,
    상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함하는 전기강판 적층체.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000013
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000014
    (상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 융착층의 두께는 0.1 내지 5㎛인 전기강판 적층체.
  8. 전기강판의 일면 또는 양면에 접착 코팅 조성물을 도포한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고, 열융착하여 융착층을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 접착 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리 에틸렌 아크릴레이트 100 중량부 및 무기 입자 3 내지 25 중량부를 포함하고,
    상기 폴리 에틸렌 아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 75 내지 95 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 5 내지 25 중량% 포함하는 전기강판 적층체의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000015
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020018613-appb-I000016
    (상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R7는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 나타내고, R8은 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 할로겐 원자, 할로포르밀기, 카르보닐기, 알데히드기, 카르복실기, 에스터기, 아미드기, 시안산기, 이소시안산기, 니트릴기, 니트로기, 술포닐기, 술포기, 술피닐기, 아민, 히드록시기 또는 알콕시기를 나타낸다.)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접착 코팅층을 형성하는 단계에서 150내지 250℃의 온도에서 경화시키는 전기강판 적층체의 제조 방법.
PCT/KR2020/018613 2019-12-20 2020-12-17 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법 WO2021125859A2 (ko)

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