KR101293441B1

KR101293441B1 - 전자기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101293441B1
Application number: KR1020117011958A
Authority: KR
Inventors: 가즈또시 다께다; 겐지 고스게; 다쯔야 다까세; 히로야스 후지이
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2013-08-05
Also published as: RU2458183C1; PL2366810T3; CN102227515A; JP4831639B2; EP2366810A1; US9984801B2; US20180240579A1; WO2010061722A1; JPWO2010061722A1; TW201029836A; KR20110083687A; EP2366810B1; TWI398351B; CN102227515B; US20110212335A1; EP2366810A4; BRPI0922826A2; BRPI0922826B1; US10665372B2

Abstract

전자기 강판에는 전자기 강판용 강대(1)와, 강대(1)의 표면에 형성되어, 인산 금속염 및 유기 수지를 함유하는 절연막(2)이 설치되어 있다. 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있다. 상기 유기 수지는 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을, 상기 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함하고 있다.

Description

전자기 강판 및 그 제조 방법 {ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 철심에 적합한 전자기 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

서로 적층된 복수의 전자기 강판을 포함하는 철심을 구비한 모터의 동작 시에는 줄 열이 발생한다. 모터에는 동선(銅線)을 덮는 절연막, 동선의 단자 등의 열에 약한 부분이 포함되어 있으므로, 줄 열은 효율적으로 방출하는 것이 바람직하다.

한편, 일반적으로, 전자기 강판의 표면에는 절연 피막이 설치되어 있다. 이는, 주로, 적층된 전자기 강판끼리의 절연성을 확보하기 위해서이다.

그러나, 종래의 절연 피막의 열전도율은 금속의 열전도율보다도 현저하게 낮다. 이로 인해, 서로 적층된 복수의 전자기 강판을 포함하는 철심에서는, 전자기 강판의 적층 방향에 열이 전해지기 어렵다. 그리고, 최근, 모터의 형상의 다양화 등에 수반하여, 이와 같은 적층 방향으로의 열의 전달이 어려운 것이 문제로 되어 있다.

일본공고특허 소50-15013호 공보 일본공개특허 평03-36284호 공보 일본공개특허 평06-330338호 공보 일본공개특허 제2000-129455호 공보 일본공개특허 제2002-69657호 공보 일본공개특허 제2000-313967호 공보 일본공개특허 제2007-217758호 공보 일본공개특허 소60-169567호 공보

본 발명은 열전도성을 향상시킬 수 있는 전자기 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 전자기 강판은 전자기 강판용 강대와, 상기 강대의 표면에 형성되어, 인산 금속염 및 유기 수지를 함유하는 절연막을 갖고, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고, 상기 유기 수지는 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을, 상기 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 적절한 절연막이 설치되어 있으므로, 높은 열전도성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 구조를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 구조를 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 전자기 강판용 강대(1)의 양쪽 표면에 절연막(2)이 형성되어 있다.

강대(1)는, 예를 들어 무방향성 전자기 강판용 강대이다. 또한, 강대(1)는 예를 들어, Si : 0.1질량％ 이상 및 Al : 0.05질량％ 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, Si의 함유량이 높을수록, 전기 저항이 커져 자기 특성이 향상되지만, 한편, 취성이 증대된다. 이로 인해, Si 함유량은 4.0％ 미만인 것이 바람직하다. 또한, Al의 함유량이 높을수록, 자기 특성이 향상되지만, 한편 압연성이 저하된다. 이로 인해, Al 함유량은 3.0％ 미만인 것이 바람직하다. 강대(1)에, 0.01질량％ 내지 1.0질량％ 정도의 Mn이 함유되어 있어도 좋다. 강대(1) 중의 S, N 및 C의 함유량은, 모두 예를 들어, 100ppm 미만인 것이 바람직하고, 20ppm 미만인 것이 보다 바람직하다.

절연막(2)은 인산 금속염 및 유기 수지를 함유하고 있다. 또한, 절연막(2)에는 크롬산이 함유되어 있지 않다. 인산 금속염 중 적어도 일부는 결정화되어 있고, 이 부분의 결정 구조는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계 중 적어도 1종이다. 즉, 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있다. 육방정계에는 삼방정계가 포함된다. 유기 수지는 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지를, 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함하고 있다. 유기 수지가, 이들 3종류의 수지 중 2종류 또는 3종류의 혼합물 또는 공중합물을, 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함해도 좋다.

인산 금속염은, 예를 들어 인산 및 금속 이온을 함유하는 수용액(인산 금속 용액)을 건조시킴으로써 얻어진다. 인산의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 오르토인산, 메타인산 및 폴리인산 등이 바람직하다. 금속 이온의 종류도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 Li, Al, Mg, Ca, Sr 및 Ti 등의 경금속이 바람직하다. 특히, Al 및 Ca가 바람직하다. 인산 금속염 용액으로서는, 예를 들어 오르토인산에 금속 이온의 산화물, 탄산염 및/또는 수산화물 등을 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

인산 금속염 중 적어도 일부가 결정화되어 있으면 좋고, 인산 금속염의 전부가 결정화되어 있을 필요는 없다. 단, 인산 금속염의 20질량％ 이상이 결정화되어, 그 부분의 결정 구조가 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계 중 적어도 1종으로 되어 있는 것이 바람직하고, 인산 금속염의 50질량％ 이상의 부분이 상기한 결정 구조로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 인산 금속염의 60질량％ 이상의 부분이 상기한 결정 구조로 되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기한 4종류의 결정 구조 중, 입방정계 및 사방정계가 바람직하고, 광물학적으로는 베르리나이트 구조, 트리디마이트 구조 및 크리스토발라이트 구조에 속하는 결정 구조가 바람직하다. 보다 높은 열전도성이 얻어지기 때문이다.

상술한 바와 같이, 절연막(2)에 포함되는 유기 수지의 에멀전 입자의 표면에는 카르복실기 또는 수산기가 존재하지만, 이와 같은 유기 수지를 합성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 그라프트 중합법을 사용할 수 있다. 즉, 소정의 관능기(카르복실기 또는 수산기)를 갖는 모노머를, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지의 원료의 공중합 반응에 관여하지 않는 측쇄에 결합시키면, 상술한 바와 같은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지를 공중합 반응에 의해 합성할 수 있다. 이와 같이 하여 합성된 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지의 분자 구조는, 예를 들어 선 형상 또는 메쉬 형상으로 된다. 또한, 소정의 관능기로서, 후처리에 의해 카르복실기 또는 수산기로 되는 관능기를 사용해도 좋다.

상술한 바와 같은 아크릴계 수지는, 예를 들어 카르복실기 및 수산기를 갖지 않는 통상의 모노머와, 카르복실기 또는 수산기를 갖는 모노머를 공중합시킴으로써 합성할 수 있다. 통상의 모노머로서는, 예를 들어 메틸아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, i-옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-노닐아크릴레이트, n-데실아크릴레이트 및n-도데실아크릴레이트 등을 들 수 있다. 카르복실기를 갖는 모노머로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 무수말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, 시트라콘산 및 계피산을 들 수 있다. 수산기를 갖는 모노머로서는, 예를 들어 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록실프로필(메타)아크릴레이트, 3-히드록실프로필(메타)아크릴레이트, 3-히드록실부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록실부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록실에틸(메타)아릴에테르 및 아릴 알코올 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같은 에폭시계 수지는, 예를 들어 아민으로 변성한 에폭시 수지(아민 변성 에폭시 수지)에 무수카르본산을 반응시킴으로써 합성할 수 있다. 에폭시 수지로서는, 예를 들어 비스페놀A-디글리시딜에테르, 비스페놀A-디글리시딜에테르의 카프로락톤 개환(開環) 부가물, 비스페놀F-디글리시딜에테르, 비스페놀S-디글리시딜에테르, 노볼락글리시딜에테르, 헥사히드로프탈산글리시딜에스테르, 다이머산글리시딜에테르, 테트라글리시딜아미노디페닐메탄, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸카르복시산염 및 폴리프로필렌글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 에폭시 수지를 변성하는 아민으로서는, 예를 들어 이소프로판올아민, 모노프로판올아민, 모노부탄올아민, 모노에탄올아민, 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 부탈아민, 프로필아민, 이소포론디아민, 테트라히드로프루프릴아민, 크실렌디아민, 디아민디페닐메탄, 디아미노술폰, 옥틸아민, 메타페닐렌디아민, 아밀아민, 헥실아민, 노닐아민, 데실아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라메틸렌펜타민 및 디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다. 무수카르본산으로서는, 예를 들어 무수호박산, 무수이타콘산, 무수말레산, 무수시트라콘산, 무수프탈산 및 무수트리멜리트산 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같은 폴리에스테르계 수지는, 예를 들어 디카르본산 및 글루콜을 공중합시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 얻은 후, 공중합 폴리에스테르 수지에 소정의 모노머를 그라프트 중합시킴으로써 합성할 수 있다. 디카르본산으로서는, 예를 들어 테레프탈산, 이소프탈산, 오르소프탈산, 나프탈렌디카르본산, 비페닐디카르본산, 호박산, 아디핀산, 아제라인산, 세바신산, 도데칸디온산, 다이머산, 1,4-시클로헥산디카르본산, 푸마르산, 말레인산, 무수말레산, 이타콘산, 시트라콘산 및 테트라히드로무수프탈산 등을 들 수 있다. 글리콜로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸디올, 1,6-헥산디올, 1,9-노난디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 공중합 폴리에스테르 수지에 그라프트 중합시키는 모노머로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 말레인산무수물, 이타콘산무수물 및 메타크릴산무수물을 들 수 있다.

또한, 유기 수지의 에멀전 입자의 입경은 특별히 한정되지 않지만, 레이저광 산란법으로 측정한 메디안 평균 입경이, 예를 들어 0.2㎛ 내지 0.6㎛인 것이 바람직하다.

또한, 절연막(2) 중의 유기 수지의 전체가, 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지일 필요는 없고, 예를 들어 카르복실기 및 수산기를 갖지 않는 수지가 유기 수지에 포함되어 있어도 좋다. 단, 유기 수지의 총량에 대한 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리에스테르 수지의 비율은 30질량％ 이상인 것이 바람직하고, 70질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같이, 유기 수지의 함유량은 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부이다. 이는, 유기 수지의 함유량이 1질량부 미만에서는, 절연막(2)이 발분(發粉)할 가능성이 있고, 50질량부를 초과하고 있으면, 변형 제거 어닐링 후의 밀착성이 열화될 가능성이 있기 때문이다.

이와 같이 구성된 전자기 강판에서는 양호한 열전도성을 얻을 수 있다. 이 이유는 명백하지 않지만, 결정 구조가 입방정계, 정방정계, 육방정계 또는 사방정계인 인산 금속염의 밀도가 높은 것이 이유의 하나라고 생각된다. 또한, 유기 수지의 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기가 존재하고 있으므로, 인산 금속염과의 습윤성이 양호한 것도 이유의 하나라고 생각된다. 즉, 후술하는 바와 같이, 절연막(2)의 형성 시에는 절연막(2)의 도막을 건조시키기 위해, 유기 수지에 열팽창 또는 열수축이 발생하지만, 이때에 인산 금속염과의 사이에 간극이 발생하기 어려워, 높은 밀착성이 확보되는 것이 이유의 하나라고 생각된다.

또한, 절연막(2)으로서 무기막을 사용하기 위해서는, 고온도에서의 베이킹이 필요하고, 생산성이 낮기 때문에, 절연막(2)은 유기막인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

우선, 전자기 강판용 강대(1)를 제작한다. 이 강대의 제작에서는, 예를 들어 소정의 성분의 슬래브의 열간 압연을 행하여, 열간 압연에 의해 얻어지는 열연 강판을 코일 형상으로 권취한다. 계속해서, 열연 강판의 냉간 압연을 행하여 냉연 강판을 얻는다. 냉연 강판의 두께는, 예를 들어 0.15㎜ 내지 0.5㎜ 정도로 한다. 그 후, 어닐링을 행한다. 또한, 열간 압연과 냉간 압연 사이에 800℃ 내지 1050℃ 정도에서 어닐링을 행해도 좋다.

또한, 강대의 표면 조도는 낮은 것이 바람직하다. 전자기 강판의 적층 시에 양호한 밀착성이 얻어지기 때문이다. 구체적으로는, 압연 방향 및 압연 방향에 직교하는 방향의 양 방향에 있어서의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 평균 거칠기(Ra)가 1.0㎛를 초과하고 있으면, 양호한 밀착성이 얻어지지 않고, 높은 열전도성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 평균 거칠기(Ra)를 0.1㎛ 미만으로 하면 비용이 현저하게 상승하기 쉽다. 이는, 냉간 압연 롤의 표면을 극도로 평활화시킬 필요가 있어, 이 평활화에 고비용이 필요해지기 때문이다.

또한, 절연막(2)의 원료를 제작한다. 이 원료의 제작에서는, 상술한 인산 금속염 및 유기 수지의 혼합물의 용액을 제작하여, 이 용액에, 다가 알코올 화합물을 첨가한다. 다가 알코올 화합물이라 함은, 수산기를 2 이상 갖는 저분자 유기 화합물이다. 다가 알코올 화합물로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,6-헥산디올, 글리세린, 폴리플렌글리콜 및 슈크로스 등을 들 수 있다. 또한, 유기 수지의 비율은, 수지 고형분으로 환산하여, 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부로 한다.

다가 알코올 화합물의 첨가량은 인산 금속염 100질량부에 대해, 1질량부 내지 20질량부로 하는 것이 바람직하다. 다가 알코올 화합물의 첨가량이 1질량부 미만에서는, 첨가에 수반하는 효과가 발현되기 어렵고, 20질량부를 초과하고 있으면, 절연막(2)의 형성을 위한 도막의 건조가 가능한 온도 범위가 좁아지기 때문이다.

또한, 인산 금속염 및 유기 수지의 혼합물의 용액에 핵화제를 첨가하는 것이 바람직하다. 핵화제로서는, 예를 들어 탈크, 산화마그네슘 및 산화티탄 등의 산화물계 핵화제 및 황산바륨 등의 황산염계 핵화제 등을 들 수 있다. 핵화제의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 레이저광 산란법으로 측정한 메디안 평균 입경이, 예를 들어 0.1㎛ 내지 2㎛인 것이 바람직하다. 또한, 핵화제는 난용성인 것이 바람직하다.

핵화제의 첨가에 의해, 인산 금속염이 결정화되기 쉬워지므로, 핵화제가 첨가되어 있지 않은 경우와 비교하여, 낮은 베이킹 온도에서 인산 금속염을 결정화시킬 수 있다. 또한, 공통의 베이킹 온도 하에서는, 핵화제가 첨가되어 있지 않은 경우와 비교하여, 결정 구조가 입방정계로 되기 쉽고, 높은 열전도성을 얻기 쉽다.

핵화제의 첨가량은 인산 금속염 100질량부에 대해, 0.1질량부 내지 5질량부로 하는 것이 바람직하다. 핵화제의 첨가량이 0.1질량부 미만에서는, 첨가에 수반하는 효과가 발현되기 어렵고, 5질량부를 초과하고 있으면, 펀칭 가공 시에 발분이 발생하기 쉽기 때문이다.

이와 같이 하여, 혼합물의 용액 및 다가 알코올 화합물을 함유하여, 필요에 따라서 핵화제가 첨가된 처리액이 제작된다. 처리액은 크롬산을 함유하지 않는다.

그리고, 강대 및 처리액을 제작한 후에는 강대의 표면에 처리액의 도막을 형성한다. 처리액의 도포량은 특별히 한정되지 않지만, 0.5g/㎡ 내지 4.0g/㎡로 하는 것이 바람직하다. 이는, 도포량이 0.5g/㎡ 미만에서는, 인산 금속염의 결정화가 진행되기 쉽기 때문에 결정화율의 제어가 어렵고, 4.0g/㎡ 초과하고 있으면, 전자기 강판끼리의 밀착성이 저하되는 경향이 현저해지기 때문이다.

도막의 형성 후에는, 도막의 베이킹을 행한다. 즉, 도막을 가열하여 건조시킨다. 이때의 가열 속도는, 예를 들어 25℃/초 내지 65℃/초로 한다. 가열 속도가 25℃/초 미만에서는, 생산성이 낮아지고, 65℃/초를 초과하고 있으면, 인산 금속염의 결정 구조가 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 되기 어렵기 때문이다. 베이킹 온도(유지 온도)는, 예를 들어 200℃ 내지 360℃로 한다. 베이킹 온도가 200℃ 미만에서는, 인산 금속염의 중합 반응이 진행되기 어렵기 때문에 내수성 등이 낮고, 360℃를 초과하고 있으면, 유기 수지가 산화될 가능성이 있고, 또한 생산성이 낮아지기 때문이다. 또한, 베이킹 온도의 하한은 210℃로 하는 것이 바람직하고, 230℃로 하는 것이 보다 한층 바람직하다. 인산 금속염의 결정 구조가 보다 한층 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 되기 쉬워지기 때문이다. 베이킹 온도에서의 유지 시간은, 예를 들어 10초간 내지 30초간으로 한다. 유지 시간이 10초간 미만에서는, 인산 금속염의 결정 구조가 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 되기 어렵고, 30초간을 초과하고 있으면, 생산성이 낮아지기 때문이다. 냉각 속도는, 예를 들어 100℃까지 20℃/초 내지 85℃/초로 한다. 냉각 속도가 20℃/초 미만에서는, 생산성이 낮아지고, 85℃/초를 초과하고 있으면, 인산 금속염이 결정화되기 어려워 비정질로 되기 쉽기 때문에 양호한 열전도성을 얻기 어렵기 때문이다.

처리액의 강대의 표면으로의 도포 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 롤 코터를 사용하여 처리액을 도포해도 좋고, 스프레이를 사용하여 처리액을 도포해도 좋고, 처리액 중에 강대를 침지해도 좋다.

도막의 베이킹의 방법도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 복사로를 사용하여 베이킹을 행해도 좋고, 유도 가열로 등의 전기로를 사용하여 베이킹을 행해도 좋다. 가열 속도의 제어의 정밀도의 면으로부터, 유도 가열로를 사용한 베이킹이 바람직하다.

또한, 처리액에 계면 활성제 등을 더 첨가해도 좋다. 계면 활성제로서는, 비이온계 계면 활성제가 바람직하다. 그 밖에, 광택제 등을 첨가해도 좋다.

다음에, 본원 발명자들이 행한 실험에 대해 설명한다.

이 실험에서는, Si : 2.5％, Al : 0.5％ 및 Mn : 0.05％를 함유하여, 두께가 0.35㎜인 무방향성 전자기 강판용 강대를 제작하였다.

또한, 표 1에 나타내는 8종류의 인산염(인산 금속염)의 수용액을 제작하였다. 또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 인산염 No.1, 4 및 6에는 핵화제를 첨가하였다. 탈크로서는 평균 입경이 1.0㎛인 것을 사용하고, 황산바륨으로서는 평균 입경이 0.5㎛인 것을 사용하였다. 인산염 수용액의 제작 시에는, 표 1에 나타내는 물질의 혼합물을 수중에서 확산하였다. 인산염 수용액의 농도는 40질량％로 하였다. 또한, 인산망간(인산염 No.7) 및 인산철(인산염 No.8)의 용해도는 낮다. 이로 인해, 이들 수용액의 제작에 있어서는, 오르토인산을, 화학양론비로부터 결정되는 인산의 양보다도 약 5질량％ 많게 혼합하여 수용액의 pH를 5 이하로 하였다.

또한, 이하에 나타내는 7종류의 유기 수지의 30질량％ 에멀전 용액 또는 30질량％ 디스퍼젼 용액을 제작하였다. 30질량％ 디스퍼젼 용액은 강제 교반에 의해 제작하였다. 또한, 각 유기 수지의 평균 입경은 레이저광 산란법으로 측정한 메디안 평균 입경이다.

(1) 아크릴계 수지-1(평균 입경 : 0.35㎛)

수산기를 갖는 모노머로서의 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트(10질량％) 및 통상의 모노머로서의 스티렌모노머(30질량％), 메틸메타크릴레이트(50질량％) 및 메틸아크릴레이트(10질량％)를 공중합시켜, 수산기를 갖는 아크릴계 수지를 제작하였다.

(2) 아크릴계 수지-2(평균 입경 : 0.22㎛)

카르복실기를 갖는 모노머로서의 푸마르산(15질량％) 및 통상의 모노머로서의 메틸아크릴레이트(30질량％), 부틸아크릴레이트(35질량％) 및 스티렌모노머(20질량％)를 공중합시켜, 카르복실기를 갖는 아크릴계 수지를 제작하였다.

(3) 에폭시계 수지(평균 입경 : 0.15㎛)

비스페놀A에폭시 수지를 모노에탄올아민으로 변성하여 아민 변성 에폭시 수지를 제작한 후, 아민 변성 에폭시 수지에 무수호박산을 그라프트 중합시켜, 카르복실기를 갖는 에폭시계 수지를 제작하였다.

(4) 폴리에스테르계 수지(평균 입경 : 0.10㎛)

디메틸테레프탈레이트(40질량％) 및 네오펜틸글리콜(40질량％)을 공중합시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 제작한 후, 공중합 폴리에스테르 수지에 푸마르산(10질량％) 및 무수트리멜리트산(10질량％)을 그라프트 중합시켜, 카르복실기를 갖는 폴리에스테르계 수지를 제작하였다.

(5) 아크릴계 수지-3(평균 입경 : 0.20㎛)

메틸아크릴레이트(50질량％), 스티렌모노머(20질량％) 및 부틸아크릴레이트(30질량％)를 공중합시켜, 카르복실기 및 수산기를 갖지 않는 아크릴계 수지를 제작하였다.

(6) 폴리우레탄(평균 입경 : 0.16㎛)

기지의 방법으로 수성 폴리우레탄을 합성하였다.

(7) 페놀 수지(평균 입경 : 0.12㎛)

레졸형 페놀 수지 수계 에멀전을 준비하였다.

그리고, 유기 수지의 용액에, 적절하게, 다가 알코올 화합물을 첨가하였다. 계속해서, 이 용액 및 상기한 인산염 수용액을 혼합하여, 표 2에 나타내는 24종류의 처리액을 제작하였다. 그 후, 처리액을 상기한 강대의 표면에 롤 코터를 사용하여 도포하여 도막을 형성하였다. 이때, 도포량이 2g/㎡로 되도록 롤 압하량 등을 조정하였다. 계속해서, 복사로를 사용하여 도막의 건조 및 베이킹을 행하였다. 이 조건도 표 2에 나타낸다.

그리고, 얻어진 무방향성 전자기 강판의 열전도성, 점적률, 밀착성, 내식성, 외관, 정계 및 결정화도의 평가를 행하였다.

열전도성의 평가에서는, 각 무방향성 전자기 강판으로부터 한 변이 30㎜인 시료를 50매 잘라내어, 이들을 적층하였다. 계속해서, 이 적층체의 주위를 단열재로 둘러싸고, 200℃의 발열체 상에서 200N/c㎡(20kgf/c㎡)의 가압력으로 가압 밀착시켰다. 그리고, 적층체의 최상부에 위치하는 시료의 온도를 측정하였다. 이 온도는 시간의 경과와 함께 200℃를 향해 상승하였지만, 60분 정도 경과하면, 200℃에 도달하지 않는 온도에서 포화되었다. 이때의 온도와 발열체의 온도(200℃)의 차를 구하였다. 이 온도차를 표 3에 나타낸다. 온도차가 작을수록, 열전도성이 높다고 할 수 있다.

점적률은 JIS C 2550에 준하여 측정하였다. 이 결과도 표 3에 나타낸다.

밀착성의 평가에서는, 각 무방향성 전자기 강판에 750℃, 2시간, 질소 분위기 중에서의 변형 제거 어닐링을 행하였다. 계속해서, 각 무방향성 전자기 강판의 시료에 점착 테이프를 부착하고, 이것을 직경이 10㎜, 20㎜ 및 30㎜인 금속봉에 권취하였다. 그 후, 각 시료로부터 점착 테이프를 박리하여, 절연막의 박리 상태를 관찰하였다. 그리고, 직경이 10㎜인 금속봉에 권취한 경우라도 절연막이 박리되지 않았던 시료를 「10㎜φOK」로 평가하였다. 직경이 20㎜인 금속봉에 권취한 경우에는 절연막이 박리되지 않았던 시료를 「20㎜φOK」로 평가하였다. 직경이 30㎜인 금속봉에 권취한 경우에는 절연막이 박리되지 않았던 시료를 「30㎜φOK」로 평가하였다. 또한, 직경이 30㎜인 금속봉에 권취한 경우에 절연막이 박리된 시료를 「30㎜φNG」로 평가하였다. 이 결과도 표 3에 나타낸다.

내식성의 평가는 JIS Z 2371의 염수 분무 시험에 준하여 행하였다. 즉, 각 무방향성 전자기 강판의 시료에 대해, 염수의 분무로부터 7시간 경시 후에 10점 평가를 행하였다. 녹이 발생하고 있지 않은 것을 「10점」, 녹이 극소량(녹이 발생한 부분의 면적률이 0.1％ 이하)인 것을 「9점」으로 하였다. 또한, 녹이 발생한 부분의 면적률이 0.1％ 초과, 또한 0.5％ 이하인 것을 「8점」, 0.5％ 초과, 또한 1.0％ 이하인 것을 「7점」, 1.0％ 초과, 또한 3.0％ 이하인 것을 「6점」, 3.0％ 초과, 또한 10％ 이하인 것을 「5점」, 10％ 초과, 또한 20％ 이하인 것을 「4점」, 20％ 초과, 또한 30％ 이하인 것을 「3점」, 30％ 초과, 또한 40％ 이하인 것을 「2점」, 40％ 초과, 또한 50％ 이하인 것을 「1점」으로 하였다. 이 결과도 표 3에 나타낸다.

외관의 평가는 육안에 의해 행하였다. 즉, 광택이 있고, 평활하고 균일한 것을 「5」로 하고, 광택은 있지만 균일성이 약간 낮은 것을 「4」로 하였다. 또한, 약간 광택이 있고 평활하지만 균일성이 낮은 것을 「3」, 광택이 적고, 평활성이 약간 낮고 균일성이 낮은 것을 「2」, 광택, 균일성 및 평활성이 낮은 것을 「1」로 하였다. 이 결과도 표 3에 나타낸다.

정계 및 결정화도의 평가에서는, 주식회사 리가쿠제 RINT-2000을 사용하여, X선 회절법에 의해, 각 무방향성 전자기 강판의 시료의 피크 위치 및 강도와, 표준 시료와의 피크 위치 및 강도의 비교를 행하여, 인산 금속염의 결정 구조의 특정 및 결정화도를 특정하였다. 또한, 해석할 수 있는 만큼의 인산 금속염 유래의 피크 강도가 얻어지지 않았던 경우, 절연막이 비정질로 이루어진다고 판단하였다. 또한, 결정화의 비율(결정화도)은 X선 회절법에 의해 얻어진 챠트로부터 프로파일 피팅법에 의해 결정하였다. 이 결과도 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명 범위에 속하는 실시예 No.1 내지 No. 11에서는 양호한 열전도성이 얻어지고, 또한 점적률, 밀착성, 내식성 및 외관도 양호했다. 한편, 본 발명 범위로부터 벗어나는 비교예 No. 12 내지 No. 24에서는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계 중 어떤 결정 구조도 존재하지 않아, 양호한 열전도성을 얻을 수 없었다. 또한, 밀착성, 점적률, 내식성 및 외관이 양호해지지 않는 경우도 있었다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태 및 실시예 등으로 한정되지 않는다.

본 발명은, 예를 들어 전자기 강판 제조 산업 및 전자기 강판 이용 산업에 있어서 이용할 수 있다.

Claims

전자기 강판용 강대와,
상기 강대의 표면에 형성되고, 인산 금속염 및 유기 수지를 함유하는 절연막을 갖고,
상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고,
상기 유기 수지는 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을, 상기 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 강대는 무방향성 전자기 강판용인 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 인산 금속염의 20질량％ 이상이, 상기 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 인산 금속염의 50질량％ 이상이, 상기 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계 또는 사방정계의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제2항에 있어서, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계 또는 사방정계의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제3항에 있어서, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계 또는 사방정계의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제4항에 있어서, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계 또는 사방정계의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 절연막은 크롬산을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판.
전자기 강판용 강대의 표면에, 인산 금속염, 유기 수지 및 다가 알코올 화합물을 함유하는 처리액을 도포하는 공정과,
상기 처리액의 베이킹을,
상기 처리액이 도포된 상기 강대를, 25℃/초 내지 65℃/초의 속도로 200℃ 내지 360℃까지 가열하는 공정과,
계속해서, 상기 강대를 200℃ 내지 360℃에 10초간 내지 30초간 유지하는 공정과,
계속해서, 상기 강대를 20℃/초 내지 85℃/초의 속도로 100℃까지 냉각하는 공정으로 행하여, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부가, 입방정계, 정방정계, 육방정계 및 사방정계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결정 구조를 구비한 절연막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 처리액은,
상기 유기 수지로서, 에멀전 입자의 표면에 카르복실기 또는 수산기를 갖는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 수지 고형분으로 환산하여, 상기 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 50질량부 포함하고,
상기 다가 알코올 화합물을, 상기 인산 금속염 100질량부에 대해 1질량부 내지 20질량부 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.
삭제
제10항에 있어서, 상기 강대는 무방향성 전자기 강판용인 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 인산 금속염의 20질량％ 이상이, 상기 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 인산 금속염의 50질량％ 이상이, 상기 적어도 1종의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 인산 금속염 중 적어도 일부는 입방정계 또는 사방정계의 결정 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 처리액은 크롬산을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 전자기 강판의 제조 방법.