JPH01298175A - 絶縁性に優れた電磁鋼板絶縁皮膜形成用組成物及び電磁鋼板絶縁皮膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁鋼板上に形成させる皮膜の絶縁性が優れ
ておりしかも膜厚を厚くしても溶接性に優れていると共
に密着性、打抜加工性、耐食性その他の皮膜特性の優れ
た絶縁皮膜を極めて発泡少なく塗布・形成させることの
できる絶縁性に優れた電磁鋼板絶縁皮膜形成用組成物及
び該組成物を使用する電磁鋼板絶縁皮膜形成方法に関す
るものである。゛ 〔従来の技術〕 従来より、電磁鋼板の表面に絶縁皮膜を形成させる方法
や絶縁皮膜形成用組成物に関しては、数多くの技術思想
が提案されいる。古くから知られているものは、クロム
酸塩、リン酸塩、又はこれらを組み合わせたものを主成
分とする絶縁皮膜形成用組成物を使用して無機質系皮膜
を形成させるものである。しかしながらこのような無機
物によって構成される無機質系皮膜は、耐熱性には優れ
ているものの、打抜加工性や加工時における皮膜の密着
性が劣る欠点があった。

そこで近年、これらの欠点の解消を図るためにクロム酸
塩やリン酸塩等の無機質系皮膜形成要素（以下、無機質
成分と言うことがある）と有機質系皮膜形成性樹脂（以
下、有機質成分と言うことがあり、又は単に樹脂と略称
することがある）とが混合して含有されている皮膜形成
用組成物を塗布して無機質有機質混合皮膜（以下、半有
機質皮膜と言うことがある）を形成させる方法などが多
く試みられた。この半有機質皮膜は無機質系皮膜の優れ
た溶接性、耐熱性及び有機質系皮膜の優れた絶縁性、打
抜性、密着性など両者の良い点を取す入れようとしても
のである。しかしながら、上記半有機質皮膜を形成させ
る方法にも種々な欠点があった。第一の欠点は、樹脂の
乳化分散状態が不安定でポットライフが短いことである
。第二の欠点は、上記混合液中にはエマルジョン調製に
使用された乳化剤や分散剤が含有されているため、塗装
作業時に受ける種々な攪拌等により混合液が発泡し、形
成された皮膜にクレータ−状のピンホールや泡状欠陥な
どが認められ、耐食性、絶縁性能に劣った皮膜となるこ
とであった。

そこで本発明者等は次のような経過を経て一定の成果を
既に得ている。すなわち、先ず無機質成分の水溶液と有
機質成分の水性エマルジョンとが相溶性があり且つそれ
らの混合液が酸化性の強いクロム酸塩を含んだ状態でエ
マルジョン粒子として存在する上記樹脂を分解させない
で安定に乳化分散状態を維持できることが重要と考え、
その実現方法を検討した。その結果、アクリル系樹脂の
ＰＨ２〜８の水性エマルジョン及びアクリル−スチレン
系樹脂のｐＨ２〜８の水性エマルジョンのいずれのエマ
ルジョンも無機質成分の水溶液と相溶性があり、且つこ
れらを混合した混合液は樹脂の分解、凝集に起因するゲ
ル化や粘度変化がないが、それだけでは発泡が著しいこ
とが判った。一方、アクリロニトリル系樹脂（アクリロ
ニトリル９０重量％以上と残部があるときはエチレン系
不飽和化合物とから成る単独重合体又は共重合体を言う
。

以下、ＰＡＮと言うことがある）粉末の実質的に乳化剤
や分散剤を含有しない水性分散液が発泡の抑制に有効で
あることも判った。そこで、このＰＡＮ粉末の水性分散
液と前記水性エマルジョンとを無機質成分の水溶液に種
々な割合で混合添加して電磁鋼板上に皮膜を形成せしめ
、各成分の割合と発泡量及び絶縁皮膜特性との関係を詳
細に検討した。そして前記一定の成果として、次の絶縁
皮膜形成用組成物及びそれを使用する絶縁皮膜形成方法
を得た。

すなわち、アクリル系樹脂及びアクリル−スチレン系樹
脂のいずれか一方又は両方から成る有機質系皮膜形成性
樹脂を乳化分散せしめたｐＨ２〜８の水性エマルジョン
とアクリロニトリル系樹脂粉末を分散せしめた実質的に
乳化分散剤を含有しないＰ１１６〜８の水性分散液とを
両者の不揮発物の合計量に対して後者の不揮発物が１０
〜９０重量％となるように混合して得た混合樹脂液を、
クロム酸塩を主成分とする無機質系皮膜形成性物質の水
溶液に該水溶液中のクロム酸塩のＣｒｙ、換算量１００
重量部に対し上記混合樹脂液の不揮発物が１５〜１２０
重量部となるように添加混合して成る電磁鋼板絶縁皮膜
形成用組成物（以下、先行絶縁皮膜形成用組成物と言う
）と共に、この電磁鋼板絶縁皮膜形成用組成物を電磁鋼
板に塗布し、３００℃〜５００℃の温度で加熱して絶縁
皮膜を０．４〜２．０　ｇ　／　ｒｒｒの範囲に形成せ
しめる電磁鋼板絶縁皮膜形成方法（以下、先行絶縁皮膜
形成方法と言う）を得た（特開昭６２−１００５６１号
参照）。上記において水性エマルジョン及び水性分散液
の不揮発物とは実質的に液中に存在する樹脂量と同じで
ある。上記組成物及び皮膜形成方法によれば、塗布作業
を発泡が少なく且つ組成物のポットライフを長くさせる
ことができるので、作業を良好に実施することができ、
そして絶縁性その他の皮膜特性の優れた絶縁皮膜を形成
させることができたのである。

ところで最近では、電磁鋼板を使用した製品の高級化指
向に伴い、絶縁皮膜に対する要求も総体的に良好な諸特
性を備えた上に特定の皮膜特性、例えば溶接性、絶縁性
などについて特に高い特性を要求されるようになってき
た。このような要求に応えるため、上記の如き従来の半
有機質皮膜に高い絶縁性を付与しようとすれば絶縁皮膜
の厚膜化が必要である。しかしながら絶縁皮膜を例えば
２〜３ｇ／ｒｒ？以上に厚膜化することは、溶接性を著
しく低下させることになる。これは厚膜化することによ
り絶縁皮膜中の樹脂量が多くなり、この樹脂が溶接によ
る熱で熱分解し多量の分解ガスを発生し、正常な溶接ビ
ートの形成を困難にするためである。この問題点を解決
するための手段として、絶Ｒ皮膜に樹脂の粗粒粉末を添
加して皮膜に微細な粗度を付与し、溶接時に生成する分
解ガスをこの粗度を利用し放散させ（これをスペース効
果と言う）で溶接性を改善する技術が知られているが、
効果は充分でない。その理由は、一般に樹脂の粗粒粉末
は溶接温度において瞬時に熱分解し。

粒子が灰化して本来の粒子によるスペース効果を失うた
めである。またスペース効果を得るために無機組粒粉末
を添加する技術も知られているが。

添加する無機粗粒粉末によっては打抜性を著しく低下さ
せ、しかも耐酸、耐アルカリ性に劣るため、組成物状態
において例えばＣｒｙ３と反応して無機粗粒粉末が凝集
したり、組成物のポットライフを著しく短くしたりする
。更に厚膜化により絶縁皮膜の密着性も低下する。逆に
優れた溶接性を付与するために絶縁皮膜を薄膜化、例え
ばＩＪＣ／ｍ以下とすれば、絶縁性を示す層間抵抗（Ｊ
ＩＳ　Ｃ２５５０）は７０〜８０Ω・４７枚に著しく低
下し、また打抜性も低下する。

このように従来の半有機質皮膜は総体的に良好な絶縁皮
膜特性は有しているが、製品の高級化指向に伴うハイレ
ベルの要求に対しては絶縁皮膜特性が充分でないという
欠点を有していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、膜厚が薄くて
も充分な絶縁性を示し、膜厚を厚くして高い絶縁性を与
える場合でも溶接性に優れるばかりでなく、密着性、打
抜加工性等の塗膜特性に優れた塗膜を構成することを課
題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は上記課題を解決すべく種々検討した結果、
ＰＡＮ系樹脂粉末としては従来粒径０．２１ａ〜０．４
１！Ｕの微粉末（以下、ＰＡＮ系樹脂微粉末と言う）を
使用していたが、それよりも粗粒の粉末で一部を代替す
ることにより薄膜においても充分な絶縁性を有し、しか
も厚膜化しても溶接性に優れていることを究明して本発
明を完成した。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明組成物は、前記先行絶縁皮膜形成用組成物におい
てアクリロニトリル系樹脂総量のうちその５〜９０重量
％を占めて粒径５声〜１５戸の粗粒粉末が使用されてい
るものである。また本発明方法は、上記本発明組成物を
使用して絶縁皮膜の最高厚さを６．ＯＫ　／　ｒｒｌ’
とする以外は、先行絶縁皮膜形成方法と同じである。

このような構成は、次のように定められたものである。

クロム酸を主成分とする無機質成分としてＣｒｙ、：　
１５０　ｇ　／　Ｑ　−ＭｇＯ：　５０　ｇ　／　Ｑ　
−Ｈｚ　ＢＯｉ　：　５０ｇ　／　Ｑ　＋グリセリン：
３０ｇ／Ｑの濃度で各成分を含有しているＰｌ＋　５．
７の水溶液（以下、具体例１と言うことがある）に次の
有機質成分を樹脂量換算でそれぞれ括弧内に示す濃度と
なるようにアクリル系樹脂水性エマルジョン（２０ｇ　
／　Ｑ　）及びＰＡＮ系樹脂粉末水性分散液（５５ｇ／
ｆｆ）を添加混合して絶縁皮膜形成用組成物を調製し、
その際ＰＡＮ系樹脂粉末の総量を上記微粉末と５−〜１
５／Ｊｌの粗粒粉末との各種割合に構成し、電磁鋼板に
塗布、乾燥して皮膜を形成させ、その絶縁性、溶接性、
皮膜の密着性などについて検討した。上記においてアク
リル系樹脂の代わりにアクリル−スチレン系樹脂を用い
た場合についても同様に検討した。

その結果、ＰＡＮ系樹脂総量の５〜９０重量％をＰＡＮ
系樹脂粗粒粉末とした場合、絶縁性が著しく向上し、し
かも皮膜量を３１ｒ、　／　ｒｄ〜６　ｇ／　ｒｒ？ま
で厚膜化しても優れた溶接性を有することが判明したの
である。

このＦｔ！ｔＩ口よ、ＰＡＮ系樹脂粉末により皮膜表面
に微細な粗度が付与されることにより絶縁性が向」ニし
、Ｉ）ＡＮ系樹脂は耐熱性に優れていて他の樹脂例えば
アクリル系樹脂に比べ熱分解温度が高く加熱時の車ｈ１
減少が著しく少ないので溶接性が向にするためであると
推考される。すなわち、図面はＰＡＮ系樹脂粉末とアク
リル系樹脂粉末とをそれぞれ５００℃と６００℃との２
通りの温度で加熱したときの加熱時間と保持重献との関
係を示す図であり、この図に示すようにＰＡＮ系樹脂の
加熱時の保持ｑ＜　１Ｌ減少はアクリル系樹脂に比べ著
しく少ない。アクリル系樹脂が１〜２分以内で全電熱分
解するのに対し、ＰＡＮ系樹脂は１時間加熱してもほぼ
５０％の保持重電を示しており著しい違いが判る。この
ようなＰＡＮ系樹脂の性質によりＰＡＮ系胡脂粒子をＰ
ＡＮ、Ｖ−樹脂粉末の一部に用いた場合、溶接時の高温
によっても熱分解量が少なくてスペース効果が有効に働
くためと考えられる。そしてＰＡＮ系樹脂組粒粉末の粒
径範囲については。

皮膜表面への微細粗度の付与効果、塗装性（粒径が大き
すぎると塗装時に筋ムラ模様を形成して塗装欠陥となる
）、スペース効果、占ＭＩ率、経済性などの観点から検
討した結果、５声〜１５ｐの範囲がいずれの条件をも満
足することを確認した。また周知の如＜ＰＡＮ系樹脂は
耐酸性、対アルカリ性、耐溶剤性に非常に優れているか
ら、絶縁皮膜組成物の性状及び絶縁皮膜の特性の向上に
寄与していることは先行技術と同様である。

Ｃ実に例〕 以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説
明する。

表に示す組成に従って各絶縁皮膜形成用組成物を調製し
た。クロム酸を主成分とする無機質系皮膜形成用物質の
水溶液は先に例示した具体例１を使用した。表中、混合
樹脂液の組成を示すための記号は、アクリル系樹脂の水
性エマルジョンの樹脂量は〔ＡＥ）　、アクリル−スチ
レン系樹脂の水性エマルジョンの樹脂量は（ＡＳ）、Ｐ
ＡＮの水性分散液中のＶＡＮ微粉末量は（ＰＡＮ−Ｆ）
　、同じ＜ＰＡＮ粗粒粉末敏は［ＰＡＮ−Ｃ］とそれぞ
れ表示する。

調製された各皮膜形成用組成物を使用して、ロールコー
ト法により化６！＆鋼板上に塗装した後、熱風乾燥型オ
ーブンにより雰囲気温度３５０℃で２分間加熱し乾燥し
て絶縁皮膜を形成せしめた。皮膜量はロールの加圧力、
皮膜形成用組成物の濃度などにより調製した。

上記調製された各皮膜形成用組成物の特性として発泡性
を調べ、また塗装時における塗装性を観察し　Ｉｙ）ら
れた皮膜の皮膜量を測定すると共に、占積率、密着性、
耐食性、クロム溶出性１層間抵抗、打抜加工性及び溶接
性の各特性について調べて評価した、上記各特性の評価
方法は下記の通りである。

発泡性：組成物を蓋付メスシリンダー（２５０ｃｃ）に
１００ｃｃ入れ振どう後２分間静置し、そのときの泡高
さを？ｌｉｌ＋定して評価した。

◎：発泡軟が１ｏｃｃ未満 Ｏ：発泡量が１０以上５０ｃｃ未満 Δ：発泡量が５０以上１００ｃｃ未満 ×二発泡量が】００釦以上 塗装性ニラインスピード３０〜１５０ｍ／分で電磁鋼板
にロールコートし、塗り上り外観から判定した。

○：塗装仕上りが良好なもの △：発発泡よる欠陥及び樹脂粉末の粒径が大きい場合に
生じる筋ムラが若干認められるもの ×：発泡による欠陥及び樹脂粉末の粒径が大きい場合に
生じる筋ムラが著しいもの 皮膜量：乾燥、焼付は後の皮膜が形成されている電磁鋼
板（以下試験片と言う）をＮａ０８５０％水溶液に浸漬
して皮膜を溶解する方法及び蛍光Ｘ線による方法で測定
した。

密着性二半径５ＩｆｆＩ＋の丸棒に試験片を巻き付けて
皮膜の剥離状態を１０倍のルーパで観察した。

Ｏ：皮膜の剥離が生じないもの △；皮膜の剥離が若干認められるもの ×：皮膜の剥離が著しいもの 耐食性：　ＪＩＳ　Ｚ　２３７１に準じて塩水噴霧を７
時間実施した後、試験片上の赤錆の発生程度で判定した
。

◎：赤錆が発生しないもの ○：赤錆の発生した面積が５％未満のもの△：赤錆の発
生した面積が５％以上１０％未満のもの ×：赤錆の発生した面積が１０％以上のものクロム溶出
性：試験片を沸騰水中に２時間浸漬した後、湘謄水中の
Ｃｒを原子吸光法 で測定した。

層間抵抗：　ＪＴＳ　Ｃ２５５０の方法で測定した。

打抜加工性：下記の条件で打抜加工性を施したときの打
抜サンプルのかえり高さが５０ 陣以下である最大打抜回数で表わし た。

ストローク：　ＳＯＯストローク／分 金型金型材質ＫＤ−１１ 打　抜径：直径５ｍｍ 打　抜　油：軽質油 プレス機二二井精機■製高速自動プレス溶接性：下記の
条件でＴＩＧ溶接した後のブローホール発生程度により
評価した。

溶接電流：１２０Ａ 電　極　径：　２．４＋ｏｍφ コア加圧力＝５０眩／ｄ 溶接速度：１００■／分 溶　接　機：大阪変圧器■製ＴＩＧ溶接機○ニブローホ
ールが認められない △ニブローホールがわずかに認められる×ニブローホー
ルが著しい 古ｖＬ率：　ＪＩＳ　Ｃ２５５０の方法で測定した。

得られた結果を表に示す。

表から次のことが判る。すなわち、本発明方法によれば
、ＰＡＮ粉末中にＰＡＮ粗粒粉末が一定範囲の敏を占め
ていることにより、絶縁皮膜を薄膜にしても厚膜にして
もＭ４ｎ７Ｊ抵抗が著しく上昇し、Ｊ丁Ｓ　Ｃ２５５０
法の上限以上の値を示している。そして実施例３．実施
例４．実施例８に示すように皮膜量が３　ｇ／ｒｒｒ〜
６　ｇ／ｒｄと厚膜化しても溶接性に問題はなく、また
密着性にも問題はない。他の特性、すなわち組成物の発
泡性、塗装性、皮膜の耐食性、クロム溶出量、打抜加工
性等も、前記従来のＰＡＮ入り組成物使用の場合と同様
に優れている。

一方、比較例においては、Ｐ　Ａ　Ｎを含有しない比較
例１及び比較例２では発泡性、塗装性、耐食性などが著
しく劣る。また、ＰＡＮの粉末中に粗粒粉末が全く含ま
れていない（その他の点は本発明の要件を満足している
）比較例３及び比較例５は溶接性が劣り、比較例４　（
ＰＡＮの粗粒粉末は含まれず、また組成物における混合
樹脂液中の全樹脂；よが少ない）は打抜性が劣り、層間
抵抗も本発明によったものより著しく劣っている。

更に比較例７　（ＰＡＮ粗粒粉末の粒径が２０−と粗粒
過ぎるものを添加した場合）は、塗装時に粗粒粉末に起
因する筋ムラが生じて塗装欠陥となり、また占積率が低
いので取りも直さず磁気特性が著しく低下することを示
している。比較例８　（ＰＡＮ粗粒粉末の粒径が３１Ｉ
ｆ６と微粒過ぎるものを添加した場合）は、粉末添加に
よる溶接性の向上が認められない。

〔発明の効果〕

以」二詳述した如く、本発明によればアクリル系樹脂及
び／又はアクリル−スチレン系樹脂とＰＡＮ粉末とクロ
ム酸塩を主成分とする無機質系皮膜形成物質とを主要成
分とする絶縁皮膜形成用組成物において、ＰＡＮ粉末の
一部を粒径５−〜１５ｔ！ｍの粗粒粉末として残部を従
来通りの微粉末としたことにより、近年の全体的な絶縁
皮膜特性を備えしかも高絶縁性と溶接性という相反する
特性を要求される電磁鋼板絶縁皮膜に対するハイレベル
の要求に対応でき、絶縁性を大幅に向上せしめ、特に膜
厚にしても溶接性及び密着性が良いのである。

このことは、高絶縁性と溶接性及び密着性とを要求され
る分野においても充分対応できることを示しており、従
来の技術では満足する絶縁性を得るためには厚膜化が必
要であり、その結果溶接性が低下としていたのであるが
、本発明によりこのような問題を解決することができた
のである。

【図面の簡単な説明】

図面はＰＡＮ系樹脂粉末とアクリル系樹脂粉末とをそれ
ぞれ５００℃と６００”Ｃとの２通りの温度が加熱した
ときの加熱時間と保持重量との関係を示す図である。 特許出閉入　日新製鋼株式会社 加　熱　時　間（ｈｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アクリル系樹脂及びアクリル−スチレン系樹脂のい
   ずれか一方又は両方から成る有機質系皮膜形成性樹脂を
   乳化分散せしめたｐＨ２〜８の水性エマルジョンとアク
   リロニトリル系樹脂粉末を分散せしめた実質的に乳化分
   散剤を含有しないｐＨ６〜８の水性分散液とを両者の不
   揮発物の合計量に対して後者の不揮発物が１０〜９０重
   量％となるように混合して得た混合樹脂液を、クロム酸
   塩を主成分とする無機質系皮膜形成性物質の水溶液に該
   水溶液中のクロム酸塩のＣｒＯ＿３換算量１００重量部
   に対し上記混合樹脂液の不揮発物が１５〜１２０重量部
   となるように添加混合して成る電磁鋼板絶縁皮膜形成用
   組成物において、アクリロニトリル系樹脂粉末総量のう
   ちその５〜９０重量％を占めて粒径５μｍ〜１５μｍの
   粗粒粉末が使用されていることを特徴とする絶縁性に優
   れた電磁鋼板絶縁皮膜形成用組成物。 ２　請求項１に記載の電磁鋼板絶縁皮膜形成用組成物を
   電磁鋼板に塗布し、３００℃〜５００℃の温度で加熱し
   て絶縁皮膜を０．４〜６．０ｇ／ｍ＾２の範囲に形成せ
   しめることを特徴とする絶縁性に優れた電磁鋼板絶縁皮
   膜形成方法。