JP2574698B2

JP2574698B2 - 積層鉄芯の製造方法

Info

Publication number: JP2574698B2
Application number: JP2795789A
Authority: JP
Inventors: 輝行高橋; 充河野; 修寺尾; 秀夫小林; 智之市; 嘉明飯田; 捷雄貞頼
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH02208034A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は積層鉄芯の製造方法に関する。更に詳しくは
電気機器等に使用される積層鉄芯の製造方法に関するも
のである。

＜従来の技術＞従来、電気機器等に使用される鉄芯は、まず電磁鋼板
に渦電流を減少させるための絶縁塗膜を施し、次いで、
それを打抜き、又は切断加工することにより所謂単位鉄
芯を作り、それを多数積重ね、さらにそれらを溶接もし
くは接着剤により固着せしめて製造していた。

しかしながら、溶接により固着させる方法は鉄芯のエ
ッヂ部が短絡されて絶縁性が低下したり、熱歪により磁
気特性が悪くなるというような各種の問題点があった。
また、接着剤により固着させる方法も、単位鉄芯１枚毎
に接着剤を塗布する必要があり、それ故作業性が非常に
悪く、さらに絶縁塗膜を施しているため、接着力が十分
ではないというような各種問題があった。

そこで、近年、加熱圧着により接着力を発現する絶縁
塗膜を、電磁鋼板に施し、従って前記溶接もしくは接着
剤塗布工程を省略するような、積層鉄芯の製造方法が提
案されている。

すなわち電磁鋼板に対し、加熱圧着により接着力を発
現するような絶縁性被覆組成物を塗布、乾燥し、得られ
た被覆鋼板を打抜き、又は切断加工し、さらに得られた
単位鉄芯を多数積重ね、最後に加熱圧着することによ
り、該単位鉄芯間を接着する製造方法である。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかるに、このところこの種技術分野に於ては、被覆
鋼板の製造自体は鋼板メーカーが行ない、また該被覆鋼
板からの積層鉄芯の製造は、鉄芯メーカーが行なうとい
うような、分業にする傾向がみられる。

そのため、電磁鋼板に絶縁塗膜を施して長期間保存
後、積層鉄芯を製造するということになり、そのためそ
の保存期間中に当該鋼板に錆が発生したり、あるいは被
覆鋼板を積重ねたり、コイル状に巻いた状態で保存する
ためにブロッキングが生じるというような各種問題点が
あった。

本発明者等はこのような現状に鑑み、前記各種問題点
を解消すべく鋭意検討した結果、被覆鋼板の保存中に発
錆やブロッキングが生じにくく、かつ加熱圧着による接
着強度の優れた積層鉄芯の製造方法を見出し、本発明に
到達した。

＜問題点を解決するための手段＞すなわち本発明は、（Ｉ）電磁鋼板表面に、（Ａ）ガラス転移温度60℃以上の熱可塑性アクリル樹脂
エマルジョン、（Ｂ）エポキシ樹脂エマルジョン、（Ｃ）加熱により前記（Ｂ）成分と反応するアミン系エ
ポキシ樹脂硬化剤、及び（Ｄ）水への溶解度（20℃における）が20g/100cc以下
であり、かつ水の溶解度（20℃における）が0.5g/100cc
以上である成膜助剤とを主成分とし、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分の樹脂固形分重量比
が（70/30〜95/5）であるような水系熱接着型絶縁性被
覆組成物を、塗布する工程、（II）塗膜を乾燥させる工程、（III）得られた被覆鋼板より、所望の形状の単位鉄芯
を作る工程、（IV）該単位鉄芯を積重ねる工程、及び（Ｖ）積重ねたものを加熱、加圧する工程、とからなる積層鉄芯の製造方法に関するものである。

以下、本発明を、更に詳細に説明する。

まず本発明で使用する前記水系熱接着型絶縁性被覆組
成物（以下単に被覆組成物と略称する）につき説明す
る。

（Ａ）成分である熱可塑性アクリル樹脂エマルジョン
は、アクリル酸の炭素数１〜８のアルキルエステルモノ
マー、メタクリル酸の炭素数１〜８のアルキルエステル
モノマー、スチレンモノマーもしくはこれらモノマーの
混合物からなり、さらに必要に応じアクリル酸、メタク
リル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート等の官能基含
有モノマーを約10モル％以下含有せしめたモノマー混合
物を、得られるアクリル樹脂のガラス転移温度（以下Tg
という）が60℃以上になるように適宜組合せて、通常の
乳化重合法により得られるものである。

なお、Tgが前記特定範囲より低いと、得られる塗膜に
粘着性が残り、例えば被覆鋼板を積み重ねた時などにブ
ロッキング現象が起きやすくなり、かつそれが原因で塗
膜が損傷することがあるので避けるべきである。なお、
Tgの上限は、成膜助剤の種類、量などにより異なるが、
通常150℃以下が好ましい。

次に（Ｂ）成分であるエポキシ樹脂エマルジョンは、
塗膜の鋼材に対する密着力、防錆力等を向上させ、かつ
積層鉄芯を加熱圧着した際、単位鉄芯間を強力に接着さ
せるために配合される。

ここでいうエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエ
ポキシ基を含有する、常温で液状もしくは固形のもので
ある。具体的には、多価アルコールや多価フェノールと
ハロヒドリンとを反応させて得れるもので、ビスフェノ
ールＡ型、ハロゲン化ビスフェノールＡ型、ノボラック
型、ポリグリコール型、ビスフェノールＦ型、エポキシ
化油等が挙げられる。

当該エポキシ樹脂は、エポキシ当量が約200〜1000の
ものが適当である。また耐ブロッキング性等を考慮して
常温で固形のものの使用が望ましい。具体的な市販品と
しては、エピコート＃828、＃1001、＃1004、＃1007
（以上油化シェルエポキシ社製商品名）;D.E.R.511−A8
0、732（以上ダウケミカル社製商品名）;YD−011、00
1、001Z、012、014;ST−5080、5100;YDCN−701、702、7
03、704;YDPN−638（以上東都化成社製商品名等）が代
表的なものとして挙げられる。

エポキシ樹脂エマルジョンは、これらエポキシ樹脂
を、乳化剤の存在下で通常の強制乳化方式により製造さ
れる。なお使用する乳化剤は、ポリオキシエチレンアル
キルフェノールエーテル系ノニオン界面活性剤、ポリオ
キシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリエーテ
ル類あるいは、これらとジイソシアネート化合物との付
加物を、単独もしくはブレンドして使用するのが望まし
い。

さらに（Ｃ）成分であるアミン系エポキシ樹脂硬化剤
は、被覆組成物が常温で保管されてもゲル化、増粘等を
生じることなく、また約200〜500℃に加熱した場合に於
て、（Ｂ）成分と架橋反応するか、もしくは（Ｂ）成分
を自己架橋反応せしめるものが使用に適する。

このような条件を満足する硬化剤としては、ジシアン
ジアミド、アミドエチルピペラジン、ピペリジン、複素
環状型アミン（例えば「エポメート」〔味の素社製商品
名〕）、ヘキサメチレンテトラミン、トリエチルアミ
ン、トリエタノールアミン、4,4′−メチレンジアニリ
ン、トリエチレンジアミン、イミダゾール類、イミダゾ
リン誘導体等が、代表的なものとして挙げられる。

（Ｄ）成分である成膜助剤は、被覆組成物を塗布し塗
膜を形成させる際に、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の樹脂
粒子を可塑化し、粒子間の融着を促進し、さらに塗膜を
ハジキ等のない平滑な塗膜に形成させるために配合され
る。

ところで、従来らエマルジョン塗料において各種成膜
助剤を配合することは公知であるが、本発明で使用する
成膜助剤は、水への成膜助剤の溶解度（20℃における）
が20g/100cc以下であり、かつ成膜助剤への水の溶解度
（20℃における）が0.5g/100cc以上という条件を満たす
ものが、本発明の各種効果を発揮するため必要なことが
判明した。

なお、成膜助剤として水への溶解度が前記範囲より大
き過ぎるものを使用すると、得られる塗膜にハジキ等の
塗膜欠陥が生じやすくなり、その結果錆が発生しやすく
なる。また水の溶解度が前記範囲より小さものを使用す
ると、他成分との相溶性が悪く、増粘、分離等が起こり
やすくなり、貯蔵安定性に欠けるので不適当である。

また成膜助剤は、沸点が100℃以上のものが特に好ま
しい。

このような成膜助剤の具体例としは、2,2,4−トリメ
チル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、ブ
チルカルビトールアセテート、オクチレングリコール、
３−メトキシブチルアセテート、２−エチルヘキシルア
セテート、イソブチルアルコール、ｎ−ブチルアルコー
ル、アミルアルコール、ベンジルアルコール、ペンチル
アルコールあるいは、これらの混合物等が代表的なもの
として挙げられる。

本発明で使用する被覆組成物は、以上の（Ａ）〜
（Ｄ）成分を主成分とし、さらに必要に応じ、絶縁性を
有する着色顔料、体質顔料、防錆顔料あるいは消泡剤、
表面調整剤、増粘剤、顔料分散剤、防腐剤等の各種添加
剤を配合したものからなるものである。

なお被覆組成物において（Ａ）成分と（Ｂ）成分の樹
脂固形分重量比は（70/30〜95/5）が適当である。

なお、（Ｂ）成分が前記範囲より少ないと架橋密度が
低く、凝集力が小さくなるため電磁鋼板との接着力が弱
く、逆に（Ｂ）成分が多過ぎると相対的に（Ａ）成分が
少なくなり、単位鉄芯を積重ねた後の加熱圧着による鉄
芯間の接着強度を得ることが出来なくなる。

また、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総樹脂固形分は、塗
装作業性、塗膜としての本来の機能を考慮して、全被覆
組成物中、約20〜50重量％の割合で配合するのが適当で
ある。

さらに（Ｃ）成分の配合量は、（Ｂ）成分中のエポキ
シ基１当量に対し、（Ｃ）成分中のアミノ基が0.8〜1.2
当量になるように配合するのが適当である。このような
組成範囲で、加熱により、架橋反応が十分起き、本来の
接着強度が得られる。

（Ｄ）成分の配合量は、樹脂の種類、濃度等により変
動するが、通常（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総樹脂固形分
に対し１〜30重量％が適当で、この組成範囲で塗膜性能
を害することなく、本来の成膜助剤としての機能を発揮
する。

次に本発明の積層鉄芯の製造方法につき詳細に説明す
る。

第（Ｉ）の塗布工程として、まず電磁鋼板表面に前記
被覆組成物をスプレー、ロールコーター等の手段により
乾燥膜厚約４〜10μになるよう塗布する。

次に第（II）の塗膜乾燥工程としては、常温乾燥、好
ましくは常圧下で強制加熱乾燥させる。

強制乾燥条件は被覆組成物の各構成成分の種類により
異なるが、一般的に100〜250℃の温度下で、30秒〜20分
間程度乾燥させるのが適当である。

なお乾燥させた際（Ｂ）成分と（Ｃ）成分は完全に架
橋反応させてもよく、また部分的に架橋反応させたもの
でもよい。このようにして被覆した鋼板は、例えばコイ
ルにして巻取るか、もしくは積重ねる。

次に、得られた被覆鋼板は第（III）工程に附する。
すなわち電気機器メーカー等で連続的に打抜き、又は切
断加工し所望の単位鉄芯を作る。

該単位鉄芯はさらに所定枚数積重ね（第IV工程）。最
後に積重ねたものを、加熱及び加工して（第Ｖ工程）単
位鉄芯間を接着させ、目的の積層鉄芯を製造する。

なお第（Ｖ）工程の接着条件は、鉄芯の大きさ等によ
る異なるが、通常圧力５〜2000kg/cm²、温度200〜300℃
の条件下で10〜200秒間加熱圧着するのが適当である。
このようにして加熱圧着することにより被覆組成物の構
成成分である（Ａ）成分は溶融状態になり、両層の塗膜
が界面で混り合い、その結果単位鉄芯同志を強固に接着
させ、接着力の強い積層鉄芯が得られるのである。ちな
みに加熱圧着時、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分も架橋反応を
完結し単位鉄芯間の補強的機能を発揮する。

＜発明の効果＞本発明に於ては、特定の水系熱接着型絶縁性被覆組成
物を使用している。そのため電磁鋼板に対し単に塗装す
ることにより、平滑でハジキ等のない塗膜が得られ、ま
た得られた塗膜は耐食性、耐水性等に優れ、かつブロッ
キング等が生じにくいというような従来の塗料に具備さ
れていた機能を充分有している。更に、任意の必要な時
期に（in situ）、被覆電磁鋼板を加工して所望形状の
単位鉄芯を作り、それを積重ね、加熱圧着することによ
り、強固な接着力を発現させることが可能である。

従って、従来法の如く溶接工程あるいは接着剤塗布工
程が不要となり、工程の省力化、コストダウンなどが達
成出来、本発明の積層鉄芯の製造方法は実用的価値極め
て大なるものがある。

以下、本発明を実施例にて、さらに詳細に説明する。
なお、実施例中「部」、「％」は重量基準で示す。

〔熱可塑性アクリル樹脂エマルジョン（Ａ）」表１に示す組成のモノマー混合物を水中にて通常の乳
化重合法によりエマルジョン（ｉ）〜（iv）を調製し
た。

〔エポキシ樹脂エマルジョン（Ｂ）〕表２に示す市販のエポキシ樹脂エマルジョンを使用し
た。

〔水系熱接着型絶縁性被覆組成物〕表３に示す配合からなる成分を攪拌混合し、被覆組成
物を調製した。なお表中の数値は「部」である。

また、表３中の（Ｄ）成分の水への溶解度（20℃にお
ける）〔g/100cc〕及び（Ｄ）成分への水の溶解度（20
℃における）〔g/100cc〕は次の通りである。

水への溶解度水の溶解度注１） 4.2 11.7 注２） 6.5 3.7 注３） ∞ ∞ 注４） 0.1＞ 0.1＞注５） 18 18 注６） 23 6.5 実施例１〜６及び比較例１〜６電磁鋼板（板厚0.5mm、板巾960mm）の表面に表３に示
す被覆組成物を乾燥膜厚約５μになるようロール塗装
し、200℃、60秒乾燥し、コイルに巻取った。

このようにして得られた被覆鋼板をＥコアーにスチー
ルダイスで打抜いた。Ｅコアーを積層し、圧力10kg/c
m²、温度200℃の条件下で70秒間ホットプレスし、積層
鉄芯を製造した。

なお、前記被覆鋼板につき、保存中における適性及び
積層鉄芯とした際の接着力を調べるため、塗膜外観、耐
ブロッキング性、耐塩水噴霧性（耐食性）、及び接着力
の試験を以下の方法で行ない、その結果を表３の下欄に
示す。

塗膜外観：得られた塗膜を目視判定した。なおハジ
キ、泡、つぶ、すじ、くもり等等がなく平滑である場合
を良好；ハジキ等の塗膜欠陥がある場合を不良とした。

耐ブロッキング性:40×40mmに切断した被覆鋼板の塗面
同志を重ね合せ、その外側に、クッション材とアルミニ
ウム板を取付け、万力で圧力（10kg/cm²）をかけ、80
℃、24時間放置後のブロッキング有無を調べた。なお、
ブロッキング無を良好；ブロッキング有を不良とした。

耐塩水噴霧性:JIS K5400に基づき試験した。なお、塗膜
に異常ない場合を良好；点錆、フクレが発生した場合を
不良とした。

接着力（Ｉ）:20×50mmに切断した被覆鋼板（コイルに
巻取った被覆鋼板を常温で１ケ月間放置したもの）の塗
面同志の重ね合せ部が20×10mmになる様重ね、圧力10kg
/cm²で200℃、70秒間加熱圧着した。

得られた接着体につき島津製作所社製「オートグラフＳ
−2000C」にて剪断接着力の測定を行なった。

接着力（II）：被覆鋼板を80℃、48時間エージングした
後、前記接着力（Ｉ）の方法と同様にして加熱圧着し、
剪断接着力の測定を行なった。

表３より明らかの通り本発明において使用する水系熱
接着型絶縁性被覆組成物で塗布された被覆電磁鋼板は、
塗膜外観、耐ブロッキング性、耐食性ともよくまた加熱
圧着後の接着力も優れており、優れた積層鉄芯が得られ
た。

一方、Tg60℃未満の熱可塑性アクリル樹脂エマルジョ
ンを使用した比較例は耐ブロッキング性が悪かった。

また、成膜助剤として水に対する溶解度が20g/100cc
を超える成膜助剤を使用した比較例２、６は塗膜にハジ
キが発生し、耐塩水噴霧試験で点錆が生じた。

また、成膜助剤として水の溶解度が0.5g/100cc未満の
成膜助剤を使用した比較例３は、組成物が貯蔵中、増
粘、分離し、耐塩水噴霧試験で点錆が生じた。

また、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の樹脂固形分比として
（Ｂ）成分を過剰にした比較例４はエージング後の接着
力が大巾に低下した。

また、（Ｂ）成分を配合しない比較例５は接着力が不
良であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林秀夫千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者市智之千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者飯田嘉明千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者貞頼捷雄千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ｉ）電磁鋼板表面に、（Ａ）ガラス転移温度60℃以上の熱可塑性アクリル樹脂
エマルジョン、（Ｂ）エポキシ樹脂エマルジョン、（Ｃ）加熱により前記（Ｂ）成分と反応するアミン系エ
ポキシ樹脂硬化剤、及び（Ｄ）水への溶解度（20℃における）が20g/100cc以下
であり、かつ水の溶解度（20℃における）が0.5g/100cc
以上である成膜助剤とを主成分とし、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分の樹脂固形分重量比が
（70/30〜95/5）であるような水系熱接着型絶縁性被覆
組成物を、塗布する工程、（II）塗膜を乾燥させる工程、（III）得られた被覆鋼板より、所望の形状の単位鉄芯
を作る工程、（IV）該単位鉄芯を積重ねる工程、及び（Ｖ）積重ねたものを加熱、加圧する工程、とからなる積層鉄芯の製造方法。