(57)【要約】  電磁鋼板には、電磁鋼板用の鋼帯（１）と、鋼帯（１）の表面に形成され、リン酸金属塩及び有機樹脂を含有する絶縁膜（２）と、が設けられている。前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備えている。前記有機樹脂は、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板用の鋼帯と、
前記鋼帯の表面に形成され、リン酸金属塩及び有機樹脂を含有する絶縁膜と、
を有し、
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備え、
前記有機樹脂は、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいることを特徴とする電磁鋼板。
【請求項２】
前記鋼帯は、無方向性電磁鋼板用であることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項３】
前記リン酸金属塩の２０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項４】
前記リン酸金属塩の５０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項５】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項６】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電磁鋼板。
【請求項７】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項３に記載の電磁鋼板。
【請求項８】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電磁鋼板。
【請求項９】
前記絶縁膜は、クロム酸を含まないことを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項１０】
電磁鋼板用の鋼帯の表面に、リン酸金属塩、有機樹脂及び多価アルコール化合物を含有する処理液を塗布する工程と、
前記処理液の焼き付けを行い、前記リン酸金属塩の少なくとも一部が、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備えた絶縁膜を形成する工程と、
を有し、
前記処理液は、
前記有機樹脂として、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を樹脂固形分に換算して、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含み、
前記多価アルコール化合物を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至２０質量部含むことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記処理液の焼き付けを行う工程は、
前記処理液が塗布された前記鋼帯を、２５℃／秒乃至６５℃／秒の速度で２００℃乃至３６０℃まで加熱する工程と、
次いで、前記鋼帯を２００℃乃至３６０℃に１０秒間乃至３０秒間保持する工程と、
次いで、前記鋼帯を、２０℃／秒乃至８５℃／秒の速度で１００℃まで冷却する工程と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記鋼帯は、無方向性電磁鋼板用であることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記リン酸金属塩の２０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記リン酸金属塩の５０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１５】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１６】
前記処理液は、クロム酸を含まないことを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄芯に好適な電磁鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに積層された複数の電磁鋼板を含む鉄芯を備えたモータの動作時には、ジュール熱が発生する。モータには、銅線を覆う絶縁膜、銅線の端子等の熱に弱い部分が含まれているため、ジュール熱は効率的に放出することが望ましい。【０００３】
その一方で、一般的に、電磁鋼板の表面には、絶縁被膜が設けられている。これは、主に、積層された電磁鋼板同士の絶縁性を確保するためである。【０００４】
しかしながら、従来の絶縁被膜の熱伝導率は金属の熱伝導率よりも著しく低い。このため、互いに積層された複数の電磁鋼板を含む鉄芯では、電磁鋼板の積層方向に熱が伝わりにくい。そして、近時、モータの形状の多様化等に伴って、このような積層方向への熱の伝わりにくさが問題視されるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５０−１５０１３号公報
【特許文献２】特開平０３−３６２８４号公報
【特許文献３】特開平０６−３３０３３８号公報
【特許文献４】特開２０００−１２９４５５号公報
【特許文献５】特開２００２−６９６５７号公報
【特許文献６】特開２０００−３１３９６７号公報
【特許文献７】特開２００７−２１７７５８号公報
【特許文献８】特開昭６０−１６９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、熱伝導性を向上することができる電磁鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電磁鋼板は、電磁鋼板用の鋼帯と、前記鋼帯の表面に形成され、リン酸金属塩及び有機樹脂を含有する絶縁膜と、を有し、前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備え、前記有機樹脂は、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、適切な絶縁膜が設けられているため、高い熱伝導性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。本実施形態では、図１に示すように、電磁鋼板用の鋼帯１の両表面に絶縁膜２が形成されている。
【００１１】
鋼帯１は、例えば無方向性電磁鋼板用の鋼帯である。また、鋼帯１は、例えばＳｉ：０．１質量％以上、及びＡｌ：０．０５質量％以上含有していることが好ましい。なお、Ｓｉの含有量が高いほど、電気抵抗が大きくなって磁気特性が向上するが、その一方で、脆性が増大する。このため、Ｓｉ含有量は４．０％未満であることが好ましい。また、Ａｌの含有量が高いほど、磁気特性が向上するが、その一方で、圧延性が低下する。このため、Ａｌ含有量は３．０％未満であることが好ましい。鋼帯１に、０．０１質量％〜１．０質量％程度のＭｎが含有されていてもよい。鋼帯１中のＳ、Ｎ及びＣの含有量は、いずれも、例えば１００ｐｐｍ未満であることが好ましく、２０ｐｐｍ未満であることがより好ましい。
【００１２】
絶縁膜２は、リン酸金属塩及び有機樹脂を含有している。また、絶縁膜２には、クロム酸が含有されていない。リン酸金属塩の少なくとも一部は結晶化しており、この部分の結晶構造は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系のうちの少なくとも１種である。つまり、リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備えている。六方晶系には、三方晶系が含まれる。有機樹脂は、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂を、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいる。有機樹脂が、これら３種類の樹脂のうちの２種類又は３種類の混合物又は共重合物を、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいてもよい。
【００１３】
リン酸金属塩は、例えば、リン酸及び金属イオンを含有する水溶液（リン酸金属溶液）を乾燥させることにより、得られる。リン酸の種類は特に限定されないが、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、及びポリリン酸等が好ましい。金属イオンの種類も特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＴｉ等の軽金属が好ましい。特に、Ａｌ及びＣａが好ましい。リン酸金属塩溶液としては、例えば、オルトリン酸に金属イオンの酸化物、炭酸塩、及び／又は水酸化物等を混合したものを用いることが好ましい。
【００１４】
リン酸金属塩の少なくとも一部が結晶化していればよく、リン酸金属塩の全部が結晶化している必要はない。但し、リン酸金属塩の２０質量％以上が結晶化して、その部分の結晶構造が立方晶系、正方晶系、六方晶系及び斜方晶系の少なくとも１種になっていることが好ましく、リン酸金属塩の５０質量％以上の部分が上記の結晶構造になっていることがより好ましく、リン酸金属塩の６０質量％以上の部分が上記の結晶構造になっていることが更に好ましい。なお、上記の４種類の結晶構造のうち、立方晶系及び斜方晶系が好ましく、鉱物学的にはベルリナイト構造、トリディマイト構造、及びクリストバライト構造に属する結晶構造が好ましい。より高い熱伝導性が得られるからである。
【００１５】
上述のように、絶縁膜２に含まれる有機樹脂のエマルジョン粒子の表面にはカルボキシル基又は水酸基が存在するが、このような有機樹脂を合成する方法は特に限定されない。例えば、グラフト重合法を用いることができる。つまり、所定の官能基（カルボキシル基又は水酸基）を有するモノマーを、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂の原料の共重合反応に関与しない側鎖に結合させれば、上述のようなアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂を共重合反応によって合成することができる。このようにして合成されたアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂の分子構造は、例えば線状又は網目状となる。なお、所定の官能基として、後処理によりカルボキシル基又は水酸基となる官能基を用いてもよい。
【００１６】
上述のようなアクリル系樹脂は、例えばカルボキシル基及び水酸基を持たない通常のモノマーと、カルボキシル基又は水酸基を持つモノマーとを共重合させることにより合成することができる。通常のモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｉ−オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ノニルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、及びｎ−ドデシルアクリレート等が挙げられる。カルボキシル基を持つモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、及び桂皮酸が挙げられる。水酸基を持つモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒロドキシルプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒロドキシルブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシルブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アリルエーテル、及びアリルアルコール等が挙げられる。
【００１７】
上述のようなエポキシ系樹脂は、例えば、アミンで変性したエポキシ樹脂（アミン変性エポキシ樹脂）に無水カルボン酸を反応させることにより合成することができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルのカプロラクトン開環付加物、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳ−ジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル、ダイマー酸グリシジルエーテル、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチルカルボキシレート、及びポリプロピレングリシジルエーテル等が挙げられる。エポキシ樹脂を変性するアミンとしては、例えば、イソプロパノールアミン、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエチレントリアミン、エチレンジアミン、ブタルアミン、プロピルアミン、イソホロンジアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、キシレンジアミン、ジアミンジフェニルメタン、ジアミノスルホン、オクチルアミン、メタフェニレンジアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、トリエチレンテトラミン、テトラメチレンペンタミン、及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。無水カルボン酸としては、例えば、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、及び無水トリメリット酸等が挙げられる。
【００１８】
上述のようなポリエステル系樹脂は、例えば、ジカルボン酸及びグルコールを共重合させて共重合ポリエステル樹脂を得た後、共重合ポリエステル樹脂に所定のモノマーをグラフト重合させることにより合成することができる。ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、及びテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。グリコールとしては、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルジオール１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、及びポリエチレングリコール等が挙げられる。共重合ポリエステル樹脂にグラフト重合させるモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、及びメタクリル酸無水物が挙げられる。
【００１９】
なお、有機樹脂のエマルジョン粒子の粒径は特に限定されないが、レーザ光散乱法で測定したメジアン平均粒径が例えば０．２μｍ〜０．６μｍであることが好ましい。
【００２０】
また、絶縁膜２中の有機樹脂の全体が、カルボキシル基又は水酸基を有するアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂である必要はなく、例えば、カルボキシル基及び水酸基を有しない樹脂が有機樹脂に含まれていてもよい。但し、有機樹脂の総量に対するカルボキシル基又は水酸基を有するアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリエステル樹脂の割合は、３０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。
【００２１】
上述のように、有機樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部〜５０質量部である。これは、有機樹脂の含有量が１質量部未満では、絶縁膜２が発粉する可能性があり、５０質量を超えていると、歪取り焼鈍後の密着性が劣化する可能性があるからである。
【００２２】
このように構成された電磁鋼板では、良好な熱伝導性を得ることができる。この理由は明らかではないが、結晶構造が立方晶系、正方晶系、六方晶系又は斜方晶系のリン酸金属塩の密度が高いことが理由の一つであると考えられる。また、有機樹脂のエマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基が存在しているため、リン酸金属塩との濡れ性が良好であることも理由の一つであると考えられる。つまり、後述のように、絶縁膜２の形成時には、絶縁膜２の塗膜を乾燥させるため、有機樹脂に熱膨張又は熱収縮が生じるが、この際にリン酸金属塩との間に隙間が生じにくく、高い密着性が確保されることが理由の一つであると考えられる。
【００２３】
なお、絶縁膜２として無機膜を用いるには、高温度での焼き付けが必要であり、生産性が低いため、絶縁膜２は有機膜であることが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係る電磁鋼板を製造する方法について説明する。
【００２５】
先ず、電磁鋼板用の鋼帯１を作製する。この鋼帯の作製では、例えば、所定の成分のスラブの熱間圧延を行い、熱間圧延により得られる熱延鋼板をコイル状に巻き取る。次いで、熱延鋼板の冷間圧延を行い、冷延鋼板を得る。冷延鋼板の厚さは、例えば０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とする。その後、焼鈍を行う。なお、熱間圧延と冷間圧延との間に、８００℃〜１０５０℃程度で焼鈍を行ってもよい。
【００２６】
なお、鋼帯の表面粗度は低いことが好ましい。電磁鋼板の積層時に良好な密着性が得られるからである。具体的には、圧延方向、及び圧延方向に直交する方向の両方向における中心線平均粗さＲａが１．０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。平均粗さＲａが１．０μｍを超えていると、良好な密着性が得られず、高い熱伝導性がえられないことがある。なお、平均粗さＲａを０．１μｍ未満とするとコストが著しく上昇しやすい。これは、冷間圧延ロールの表面を極度に平滑化させる必要があり、この平滑化に高コストが必要とされるからである。
【００２７】
また、絶縁膜２の原料を作製する。この原料の作製では、上述のリン酸金属塩及び有機樹脂の混合物の溶液を作製し、この溶液に、多価アルコール化合物を添加する。多価アルコール化合物とは、水酸基を２以上有する低分子有機化合物である。多価アルコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、ポリプレングリコース、及びスクロース等が挙げられる。なお、有機樹脂の割合は、樹脂固形分に換算して、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部とする。
【００２８】
多価アルコール化合物の添加量は、リン酸金属塩１００質量部に対し、１質量部〜２０質量部とすることが好ましい。多価アルコール化合物の添加量が１質量部未満では、添加に伴う効果が発現しにくく、２０質量部を超えていると、絶縁膜２の形成のための塗膜の乾燥が可能な温度範囲が狭くなるからである。
【００２９】
更に、リン酸金属塩及び有機樹脂の混合物の溶液に核化剤を添加することが好ましい。核化剤としては、例えば、タルク、酸化マグネシウム、及び酸化チタン等の酸化物系核化剤、並びに硫酸バリウム等の硫酸塩系核化剤等が挙げられる。核化剤の大きさは特に限定されないが、レーザ光散乱法で測定したメジアン平均粒径が例えば０．１μｍ〜２μｍであることが好ましい。また、核化剤は難溶性であることが好ましい。
【００３０】
核化剤の添加により、リン酸金属塩が結晶化しやすくなるため、核化剤が添加されていない場合と比較して、低い焼き付け温度でリン酸金属塩を結晶化させることができる。また、共通の焼き付け温度下では、核化剤が添加されていない場合と比較して、結晶構造が立方晶系になりやすく、高い熱伝導性を得やすい。
【００３１】
核化剤の添加量は、リン酸金属塩１００質量部に対し、０．１質量部〜５質量部とすることが好ましい。核化剤の添加量が０．１質量部未満では、添加に伴う効果が発現しにくく、５質量部を超えていると、打ち抜き加工時に発粉が生じやすいからである。
【００３２】
このようにして、混合物の溶液及び多価アルコール化合物を含有し、必要に応じて核化剤が添加された処理液が作製される。処理液は、クロム酸を含有しない。
【００３３】
そして、鋼帯及び処理液を作製した後には、鋼帯の表面に処理液の塗膜を形成する。処理液の塗布量は特に限定されないが、０．５ｇ／ｍ２〜４．０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。これは、塗布量が０．５ｇ／ｍ２未満では、リン酸金属塩の結晶化が進みやすいために結晶化率の制御が難しく、４．０ｇ／ｍ２超えていると、電磁鋼板同士の密着性が低下する傾向が顕著になるためである。
【００３４】
塗膜の形成後には、塗膜の焼き付けを行う。つまり、塗膜を加熱し、乾燥させる。このときの加熱速度は、例えば、２５℃／秒〜６５℃／秒とする。加熱速度が２５℃／秒未満では、生産性が低くなり、６５℃／秒を超えていると、リン酸金属塩の結晶構造が立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系になりにくいためである。焼き付け温度（保持温度）は、例えば、２００℃〜３６０℃とする。焼き付け温度が２００℃未満では、リン酸金属塩の重合反応が進行しにくいために耐水性等が低く、３６０℃を超えていると、有機樹脂が酸化する可能性があり、また、生産性が低くなるためである。また、焼き付け温度の下限は２１０℃とすることが好ましく、２３０℃とすることがより一層好ましい。リン酸金属塩の結晶構造がより一層立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系になりやすくなるためである。焼き付け温度での保持時間は、例えば、１０秒間〜３０秒間とする。保持時間が１０秒間未満では、リン酸金属塩の結晶構造が立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系になりにくく、３０秒間を超えていると、生産性が低くなるためである。冷却速度は、例えば、１００℃まで２０℃／秒〜８５℃／秒とする。冷却速度が２０℃／秒未満では、生産性が低くなり、８５℃／秒を超えていると、リン酸金属塩が結晶化しにくく非晶質になりやすいために良好な熱伝導性を得にくいためである。
【００３５】
処理液の鋼帯の表面への塗布方法は特に限定されない。例えば、ロールコータを用いて処理液を塗布してもよく、スプレーを用いて処理液を塗布してもよく、処理液中に鋼帯を浸漬してもよい。
【００３６】
塗膜の焼き付けの方法も特に限定されない。例えば、輻射炉を用いて焼き付けを行ってもよく、誘導加熱炉等の電気炉を用いて焼き付けを行ってもよい。加熱速度の制御の精度の面から、誘導加熱炉を用いた焼き付けが好ましい。
【００３７】
なお、処理液に、更に、界面活性剤等を添加してもよい。界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤が好ましい。他に、光沢剤等を添加してもよい。
【００３８】
次に、本願発明者らが行った実験について説明する。
【００３９】
この実験では、Ｓｉ：２．５％、Ａｌ：０．５％、及びＭｎ：０．０５％を含有し、厚さが０．３５ｍｍの無方向性電磁鋼板用の鋼帯を作製した。
【００４０】
また、表１に示す８種類のリン酸塩（リン酸金属塩）の水溶液を作製した。なお、表１に示すように、リン酸塩Ｎｏ．１、４及び６には核化剤を添加した。タルクとしては平均粒径が１．０μｍのものを用い、硫酸バリウムとしては平均粒径が０．５μｍのものを用いた。リン酸塩水溶液の作製に当たっては、表１に示す物質の混合物を水中で拡散した。リン酸塩水溶液の濃度は４０質量％とした。なお、リン酸マンガン（リン酸塩Ｎｏ．７）及びリン酸鉄（リン酸塩Ｎｏ．８）の溶解度は低い。このため、これらの水溶液の作製に当たっては、オルトリン酸を、化学量論比から決まるリン酸の量よりも約５質量％多めに混合して水溶液のｐＨを５以下にした。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
また、以下に示す７種類の有機樹脂の３０質量％エマルジョン溶液又は３０質量％ディスパージョン溶液を作製した。３０質量％ディスパージョン溶液は強制撹拌により作製した。なお、各有機樹脂の平均粒径は、レーザ光散乱法で測定したメジアン平均粒径である。
（１）アクリル系樹脂−１（平均粒径：０．３５μｍ）
水酸基を有するモノマーとしての２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（１０質量％）、並びに通常のモノマーとしてのスチレンモノマー（３０質量％）、メチルメタクリレート（５０質量％）、及びメチルアクリレート（１０質量％）を共重合させ、水酸基を有するアクリル系樹脂を作製した。
（２）アクリル系樹脂−２（平均粒径：０．２２μｍ）
カルボキシル基を有するモノマーとしてのフマル酸（１５質量％）、並びに通常のモノマーとしてのメチルアクリレート（３０質量％）、ブチルアクリレート（３５質量％）、及びスチレンモノマー（２０質量％）を共重合させ、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂を作製した。
（３）エポキシ系樹脂（平均粒径：０．１５μｍ）
ビスフェノールＡエポキシ樹脂をモノエタノールアミンで変性してアミン変性エポキシ樹脂を作製した後、アミン変性エポキシ樹脂に無水コハク酸をグラフト重合させ、カルボキシル基を有するエポキシ系樹脂を作製した。
（４）ポリエステル系樹脂（平均粒径：０．１０μｍ）
ジメチルテレフタレート（４０質量％）及びネオペンチルグリコール（４０質量％）を共重合させて共重合ポリエステル樹脂を作製した後、共重合ポリエステル樹脂にフマル酸（１０質量％）及び無水トリメリット酸（１０質量％）をグラフト重合させ、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂を作製した。
（５）アクリル系樹脂−３（平均粒径：０．２０μｍ）
メチルアクリレート（５０質量％）、スチレンモノマー（２０質量％）、及びブチルアクリレート（３０質量％）を共重合させ、カルボキシル基及び水酸基を有しないアクリル系樹脂を作製した。
（６）ポリウレタン（平均粒径：０．１６μｍ）
既知の方法で水性ポリウレタンを合成した。
（７）フェノール樹脂（平均粒径：０．１２μｍ）
レゾール型フェノール樹脂水系エマルジョンを準備した。
【００４３】
そして、有機樹脂の溶液に、適宜、多価アルコール化合物を添加した。次いで、この溶液及び上記のリン酸塩水溶液を混合して、表２に示す２４種類の処理液を作製した。その後、処理液を上記の鋼帯の表面にロールコータを用いて塗布して塗膜を形成した。このとき、塗布量が２ｇ／ｍ２になるようにロール圧下量等を調整した。続いて、輻射炉を用いて塗膜の乾燥及び焼き付けを行った。この条件も表２に示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
そして、得られた無方向性電磁鋼板の熱伝導性、占積率、密着性、耐蝕性、外観、晶系、及び結晶化度の評価を行った。
【００４６】
熱伝導性の評価では、各無方向性電磁鋼板から３０ｍｍ角の試料を５０枚切り出し、これらを積層した。次いで、この積層体の周囲を断熱材で囲い、２００℃の発熱体の上で２００Ｎ／ｃｍ２（２０ｋｇｆ／ｃｍ２）の加圧力で加圧密着させた。そして、積層体の最上部に位置する試料の温度を測定した。この温度は、時間の経過と共に２００℃に向けて上昇したが、６０分程度経過すると、２００℃に満たない温度で飽和した。このときの温度と発熱体の温度（２００℃）との差を求めた。この温度差を表３に示す。温度差が小さいほど、熱伝導性が高いといえる。
【００４７】
占積率は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５５０に準じて測定した。この結果も表３に示す。
【００４８】
密着性の評価では、各無方向性電磁鋼板に７５０℃、２時間、窒素雰囲気中での歪取焼鈍を行った。次いで、各無方向性電磁鋼板の試料に粘着テープを貼り付け、これを直径が１０ｍｍ、２０ｍｍ、及び３０ｍｍの金属棒に巻き付けた。その後、各試料から粘着テープを剥がし、絶縁膜の剥がれ具合を観察した。そして、直径が１０ｍｍの金属棒に巻き付けた場合でも絶縁膜が剥がれなかった試料を「１０ｍｍφＯＫ」と評価した。直径が２０ｍｍの金属棒に巻き付けた場合では絶縁膜が剥がれなかった試料を「２０ｍｍφＯＫ」と評価した。直径が３０ｍｍの金属棒に巻き付けた場合では絶縁膜が剥がれなかった試料を「３０ｍｍφＯＫ」と評価した。また、直径が３０ｍｍの金属棒に巻き付けた場合に絶縁膜が剥がれた試料を「３０ｍｍφＮＧ」と評価した。この結果も表３に示す。
【００４９】
耐蝕性の評価は、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１の塩水噴霧試験に準じて行った。即ち、各無方向性電磁鋼板の試料について、塩水の噴霧から７時間経時後に１０点評価を行った。錆が発生していないものを「１０点」、錆が極少量（錆が発生した部分の面積率が０．１％以下）のものを「９点」とした。また、錆が発生した部分の面積率が０．１％超、且つ０．５％以下のものを「８点」、０．５％超、且つ１．０％以下のものを「７点」、１．０％超、且つ３．０％以下のものを「６点」、３．０％超、且つ１０％以下のものを「５点」、１０％超、且つ２０％以下のものを「４点」、２０％超、且つ３０％以下のものを「３点」、３０％超、且つ４０％以下のものを「２点」、４０％超、且つ５０％以下のものを「１点」とした。この結果も表３に示す。
【００５０】
外観の評価は、目視により行った。即ち、光沢があり、平滑で均一であるものを「５」とし、光沢はあるが均一性が若干低いものを「４」とした。また、やや光沢があり平滑ではあるが均一性が低いものを「３」、光沢が少なく、平滑性がやや低く均一性が低いものを「２」、光沢、均一性及び平滑性が低いものを「１」とした。この結果も表３に示す。
【００５１】
晶系及び結晶化度の評価では、株式会社リガク製ＲＩＮＴ−２０００を用い、Ｘ線回折法により、各無方向性電磁鋼板の試料のピーク位置及び強度と、標準試料とのピーク位置及び強度との比較を行い、リン酸金属塩の結晶構造の特定及び結晶化度を特定した。なお、解析できるだけのリン酸金属塩由来のピーク強度が得られなかった場合、絶縁膜が非晶質からなると判断した。また、結晶化の割合（結晶化度）は、Ｘ線回折法によって得られたチャートからプロファイルフィッティング法によって決定した。この結果も表３に示す。
【００５２】
【表３】
2010061722.tif 000005
【００５３】
表３から明らかなように、本発明範囲に属する実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１では、良好な熱伝導性が得られ、更に、占積率、密着性、耐蝕性、及び外観も良好であった。一方、本発明範囲から外れる比較例Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．２４では、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系のどの結晶構造も存在せず、良好な熱伝導性を得ることができなかった。また、密着性、占積率、耐蝕性、及び外観が良好とならないこともあった。
【００５４】
なお、本発明は上記の実施形態及び実施例等に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板利用産業において利用することができる。
【図１】
2010061722.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月25日(2011.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板用の鋼帯と、
前記鋼帯の表面に形成され、リン酸金属塩及び有機樹脂を含有する絶縁膜と、
を有し、
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備え、
前記有機樹脂は、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含んでいることを特徴とする電磁鋼板。
【請求項２】
前記鋼帯は、無方向性電磁鋼板用であることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項３】
前記リン酸金属塩の２０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項４】
前記リン酸金属塩の５０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項５】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項６】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電磁鋼板。
【請求項７】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項３に記載の電磁鋼板。
【請求項８】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電磁鋼板。
【請求項９】
前記絶縁膜は、クロム酸を含まないことを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項１０】
電磁鋼板用の鋼帯の表面に、リン酸金属塩、有機樹脂及び多価アルコール化合物を含有する処理液を塗布する工程と、
前記処理液の焼き付けを、
前記処理液が塗布された前記鋼帯を、２５℃／秒乃至６５℃／秒の速度で２００℃乃至３６０℃まで加熱する工程と、
次いで、前記鋼帯を２００℃乃至３６０℃に１０秒間乃至３０秒間保持する工程と、
次いで、前記鋼帯を、２０℃／秒乃至８５℃／秒の速度で１００℃まで冷却する工程と、
で行い、前記リン酸金属塩の少なくとも一部が、立方晶系、正方晶系、六方晶系、及び斜方晶系からなる群から選択された少なくとも１種の結晶構造を備えた絶縁膜を形成する工程と、
を有し、
前記処理液は、
前記有機樹脂として、エマルジョン粒子の表面にカルボキシル基又は水酸基を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びポリエステル樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を樹脂固形分に換算して、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部含み、
前記多価アルコール化合物を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至２０質量部含むことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記鋼帯は、無方向性電磁鋼板用であることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記リン酸金属塩の２０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記リン酸金属塩の５０質量％以上が、前記少なくとも１種の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記リン酸金属塩の少なくとも一部は、立方晶系又は斜方晶系の結晶構造を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【請求項１５】
前記処理液は、クロム酸を含まないことを特徴とする請求項１０に記載の電磁鋼板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上述のようなポリエステル系樹脂は、例えば、ジカルボン酸及びグルコールを共重合させて共重合ポリエステル樹脂を得た後、共重合ポリエステル樹脂に所定のモノマーをグラフト重合させることにより合成することができる。ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、及びテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。グリコールとしては、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、及びポリエチレングリコール等が挙げられる。共重合ポリエステル樹脂にグラフト重合させるモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、及びメタクリル酸無水物が挙げられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上述のように、有機樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部〜５０質量部である。これは、有機樹脂の含有量が１質量部未満では、絶縁膜２が発粉する可能性があり、５０質量部を超えていると、歪取り焼鈍後の密着性が劣化する可能性があるからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、絶縁膜２の原料を作製する。この原料の作製では、上述のリン酸金属塩及び有機樹脂の混合物の溶液を作製し、この溶液に、多価アルコール化合物を添加する。多価アルコール化合物とは、水酸基を２以上有する低分子有機化合物である。多価アルコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、ポリプレングリコール、及びスクロース等が挙げられる。なお、有機樹脂の割合は、樹脂固形分に換算して、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部乃至５０質量部とする。
【国際調査報告】
2010061722.tif 000007
2010061722.tif 000008
2010061722.tif 000009
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