(57)【要約】【課題】スリット加工におけるテンションパッドにおいて粉塵が発生したり、歪取り焼鈍後のハンドリング時に傷が入りやすいという問題点を解決した、歪取り焼鈍前後の耐擦り傷性が良好な絶縁被膜付き電磁鋼板の提供。【解決手段】樹脂およびコロイダルシリカを含有する絶縁被膜付き電磁鋼板において、コロイダルシリカの平均粒子径が１０ｎｍ未満であり、その含有量が絶縁被膜の５５〜９０質量％である絶縁被膜付き電磁鋼板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂およびコロイダルシリカを含有する絶縁被膜付き電磁鋼板において、コロイダルシリカの平均粒子径が１０ｎｍ未満であり、その含有量が絶縁被膜の５５〜９０質量％であることを特徴とする耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項２】
前記絶縁被膜が形成された電磁鋼板であって、さらに温度６００〜９００℃で歪取り焼鈍することを特徴とする請求項１に記載の耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項３】
電磁鋼板の表面に、樹脂および平均粒子径１０ｎｍ未満のコロイダルシリカを含有する水性処理液を塗布、焼付けし、コロイダルシリカが該被膜中に５５〜９０質量％含有される絶縁被膜を形成することを特徴とする耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁被膜が形成された電磁鋼板を、さらに温度６００〜９００℃で歪取り焼鈍することを特徴とする請求項３に記載の耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂およびコロイダルシリカを含有する絶縁被膜を有し、歪取り焼鈍前後における耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板とその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータや変圧器などに使用される電磁鋼板の絶縁被膜は層間抵抗だけでなく、加工成形時および保管時の利便性の観点から、種々の被膜特性が要求される。また打抜加工後に磁気特性を向上させるため７５０〜８５０℃程度の歪取り焼鈍を行う場合が多く、耐歪取り焼鈍性、すなわち、歪取り焼鈍後の絶縁性、耐食性および密着性が要求される場合がある。このように、電磁鋼板は多様に使用されるため、用途に応じて種々の絶縁被膜の開発が行われている。
【０００３】
絶縁被膜は、（１）溶接性、耐熱性を重視し、歪取り焼鈍に耐える無機質被膜、（２）打抜性、溶接性の両立を目指し、歪取り焼鈍に耐える、樹脂および無機質含有の半有機質被膜、（３）特殊用途に使用される歪取り焼鈍不可の有機質被膜の３種に大別される。汎用品として歪取り焼鈍に耐えるのは、（１）および（２）の無機質を含有する被膜であり、特に有機樹脂を含有したクロム酸塩系絶縁被膜は、１コート１ベークの製造で無機質絶縁被膜に比較して打抜性を格段に向上させることができるので広く利用されている。
【０００４】
例えば、少なくとも１種の２価金属を含む重クロム酸塩系水溶液に、該水溶液中のＣｒＯ3 １００質量部に対して、有機樹脂として酢酸ビニル／ベオバ比が９０／１０〜４０／６０の比率になる樹脂エマルジョンを樹脂固形分で５〜１２０質量部および有機還元剤を１０〜６０質量部の割合で配合した処理液を生地鉄板の表面に塗布し、常法による焼付けを行って得た絶縁被膜を有する電磁鋼板の形成法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
昨今、環境意識が高まる傾向にあり、電磁鋼板の製造工程または需要家においてクロム化合物がより少ない、またはクロム化合物を含まない絶縁被膜が望まれている。この要望に対してクロムを含有せず、樹脂およびアルミナ含有シリカを含有する絶縁被膜として、低温焼付けと歪取り焼鈍が可能で、沸騰水蒸気曝露性、耐溶剤性が良好な絶縁被膜や、歪取り焼鈍が可能で、打抜き寸法安定性が良好な絶縁被膜が提案されている（例えば、特許文献２、３）。
【０００６】
しかし、特許文献２には、アルミナ含有シリカの平均粒子径について全く記載されていない。特許文献３には、アルミナ含有シリカ（コロイダルシリカ）の平均粒子径は１００ｎｍ以下、好ましくは５〜５０ｎｍと記載され、実施例における最小値は５ｎｍであり、最大値は２００ｎｍであるが、絶縁被膜の耐擦り傷性はもちろん、表面状態については全く触れられていない。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭６０−３６４７６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１３０８５８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４０９１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、樹脂およびコロイダルシリカを成分として含有する水性処理液を電磁鋼板に塗布、焼付けして得た絶縁被膜付き電磁鋼板は、スリット加工におけるテンションパッドにおいて粉塵が発生したり、歪取り焼鈍後のハンドリング時に傷が入りやすいという問題があった。本発明は、これらの問題点を解決すべくなされたものであり、樹脂およびコロイダルシリカを含有する絶縁被膜における歪取り焼鈍前後の耐擦り傷性が良好な絶縁被膜付き電磁鋼板を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、樹脂およびコロイダルシリカを含有する絶縁被膜付き電磁鋼板において、コロイダルシリカの平均粒子径が１０ｎｍ未満であり、その含有量が絶縁被膜の５５〜９０質量％であることを特徴とする耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板である。
【００１０】
本発明の耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板は、前記の絶縁被膜が形成された電磁鋼板を、さらに温度６００〜９００℃で歪取り焼鈍したものであるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、電磁鋼板の表面に、樹脂および平均粒子径１０ｎｍ未満のコロイダルシリカを含有する水性処理液を塗布、焼付けし、コロイダルシリカが該被膜中に５５〜９０質量％含有される絶縁被膜を形成することを特徴とする耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板の製造方法である。
【００１２】
本発明の耐擦り傷性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板の製造方法は、前記絶縁被膜が形成された電磁鋼板を、さらに温度６００〜９００℃で歪取り焼鈍する方法であるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の出発素材は電磁鋼板（電気鉄板）である。その特性、板厚や製造方法には特に拘らない。
本発明の絶縁被膜を形成する電磁鋼板の表面は未処理であっても差支えないが、前処理するのが好ましい。前処理としては、アルカリ処理などの脱脂処理、塩酸、硫酸、リン酸などの酸処理が好ましい。
【００１４】
本発明に使用される水性処理液は、樹脂とコロイダルシリカを含有する水性組成物（エマルジョン、ディスパージョン、水溶液）である。樹脂は絶縁被膜の形成に通常使用されているアクリル樹脂、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などの有機、無機樹脂であるが、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが特に好ましい。これら樹脂は２種以上併用することもできる。これらの樹脂の分子量を初めとする特性は水性処理液の調製および絶縁被膜の被膜特性に影響を及ぼさない限り、特に限定されない。
【００１５】
コロイダルシリカは、無水ケイ酸（シリカ）またはアルミナを含有する無水ケイ酸（アルミナ含有シリカ）である。アルミナ含有シリカのアルミナ含有量はシリカ１００質量部に対し５００質量部以下、好ましくは０．１〜５０質量部である。アルミナ含有量が５００質量部を超えると焼鈍後耐食性が低下する。
本発明に使用されるコロイダルシリカの平均粒子径は、通常のコロイダルシリカの平均粒子径より小さな１０ｎｍ未満、好ましくは８ｎｍ以下である。１０ｎｍ以上になると被膜特性が大きく劣化する。このような超微粒子の平均粒子径の下限は特に限定されないが、小さいほど良好な耐擦り傷性などの被膜特性を得ることができる。ただし、コロイド液の濃度が低くなるため、実用に耐え得る平均粒子径の１ｎｍ以上に設定する。
【００１６】
このように、コロイダルシリカの平均粒子径を微細に調整することにより、本発明の特異な効果が達成することができる。平均粒子径はＢＥＴ法（吸着法）により測定した比表面積から換算した値である。電子顕微鏡写真から実測した平均値で代用することもできる。なお、コロイダルシリカの平均粒子径は、アルミナなどの表面処理剤を除外したものである。
【００１７】
本発明の絶縁被膜中のコロイダルシリカの含有量は５５〜９０質量％、好ましくは６０〜８５質量％である。なお、アルミナ含有シリカの場合はシリカとアルミナの合計量である。５５質量％未満では、充分な被膜強度が得られない。逆に９０質量％を超えるとバインダーとしての樹脂の含有量が不充分なため被膜強度が得られないばかりか、歪取り焼鈍後においても充分な被膜強度が得られない。９０質量％を超える組成での歪取り後の被膜劣化の原因は解明されていないが、初期の構造（歪取り焼鈍後の構造）がコロイダルシリカの焼結性に影響するためと推測される。
【００１８】
絶縁被膜中のコロイダルシリカの平均粒子径と含有量を前記特定範囲に維持することが重要であり、特に平均粒子径を１０ｎｍ未満に調整することが重要である。すなわち、平均粒子径が１０ｎｍ以上のコロイダルシリカを用いた場合には、含有量が５０質量％以下と少なくても、電磁鋼板の耐擦り傷性の水準がそもそも低く、しかも含有量が増え、５０質量％を超えるに従い、電磁鋼板の耐擦り傷性が劣化する傾向がある。
【００１９】
逆に、平均粒子径が１０ｎｍ未満のコロイダルシリカを用いた場合には、電磁鋼板の耐擦り傷性の水準がもともと高く、また含有量が増え、５５質量％を超え、５５〜９０質量％になると、電磁鋼板の耐擦り傷性が増大する傾向がある。これは、超微粒子は表面積が大きいので、樹脂との相互作用が強く、高くなって絶縁被膜の強度が増大したためと考えられる。このように、本発明によれば、平均粒子径が通常のコロイダルシリカの場合には予想できなかった高含有量で格別良好な耐擦り傷性が得られるのである。
【００２０】
絶縁被膜の付着量は０．０５〜５ｇ／ｍ2 であるのが好ましい。付着量が０．０５ｇ／ｍ2 未満であると耐食性が不足し、５ｇ／ｍ2 を超えると密着性が低下し、高温乾燥時に膨れが発生するなどの塗装性が低下する。より好ましのは０．１〜３．０ｇ／ｍ2 である。
【００２１】
前記絶縁被膜は、前記樹脂と前記コロイダルシリカを含有する水性処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼付けすることにより形成される。水性処理液は水性媒体に、コロイダルシリカと樹脂のエマルジョン、ディスパージョンまたは水溶液を加え、攪拌して調製される。樹脂とコロイダルシリカの混合比率は、絶縁被膜の該成分の含有率と同じ４５／５５〜１０／９０、好ましくは４０／６０〜１５／８５である。また固形分濃度は３〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％である。
【００２２】
絶縁被膜の性能を一層向上させるために、水性処理液に界面活性剤や防錆剤などの添加剤を配合してもよい。添加剤の総添加量は充分な被膜特性を維持するために焼付け（乾燥）後の絶縁被膜に対して９質量％以下であるのが好ましい。
【００２３】
絶縁被膜の形成は、工業的に一般に用いられているロールコーター法、フローコーター法、スプレー塗装、ナイフコーター法などの種々の方法により実施される。焼付けも通常実施されるような熱風式、赤外式、誘導加熱式などで実施される。
【００２４】
本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、例えば打抜き加工後、歪取り焼鈍されることがあるが、歪取り焼鈍後の耐擦り傷性は、歪取り焼鈍条件、特に温度の影響を受けやすく、高温である方が樹脂の分解が進むとともに、コロイダルシリカの焼結が進みやすく、良好な耐擦り傷性を有する絶縁被膜が形成される。好ましい焼鈍温度は６００〜９００℃、より好ましくは７５０〜８５０℃である。歪取り焼鈍温度の保持時間は長い方が好ましいが、通常の保持時間の２時間以上であればよい。歪取り焼鈍の雰囲気としては、窒素雰囲気、ＤＸガス雰囲気などの酸化されにくい雰囲気が好ましい。このとき、露点を高くして６０℃以下に設定することもできる。
【００２５】
本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板はモーター、トランスの鉄芯、磁気シールド材などに好適に使用される。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基いてより具体的に説明する。
（実施例１〜１５、比較例１〜５５）
電磁鋼板（厚さ０．５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ３００ｍ）をアルカリ脱脂し、得られた電磁鋼板表面に、変性エポキシ樹脂および表１〜５に示す平均粒子径のアルミナ含有シリカ（シリカの負電荷を正電荷にするのに必要な量のアルミナを含有）を、アルミナ含有シリカの被膜中における含有量を表１〜５に示すように調整した水性処理液（固形分濃度６質量％）を、ロールコーターを用いて塗布し、プロパンガス直火焼付けにより、到達板温２００℃で焼付けして乾燥した。その後、放冷して、付着量が０．７ｇ／ｍ2 の絶縁被膜を形成した。得られた絶縁被膜付き電磁鋼板をバッチ式焼鈍装置を用いて、窒素雰囲気（露点−２０℃以下）の下、７５０℃で２ｈ歪取り焼鈍を行った。
【００２７】
歪取り焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性を下記の方法で評価し、結果を表１〜５および図１〜４に示した。
表１〜５および図１〜４から、本発明の絶縁被膜を有する電磁鋼板は、歪取り焼鈍前後の耐擦り傷性が優れていることが明らかである。
【００２８】
耐擦り傷性の評価方法
荷重（０．９ｋｇ）を負荷したフェルトを用いて、絶縁被膜表面（接触面１０×１０ｍｍ）を２０往復させ、擦り傷の有無、程度および地鉄の露出の有無を目視で観察した。
2004197202.tif 000003
【００２９】
【表１】
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【００３０】
【表２】
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【００３１】
【表３】
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【００３２】
【表４】
2004197202.tif 000007
【００３３】
【表５】
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【００３４】
（実施例１６〜２６、比較例５６〜７０）
電磁鋼板（厚さ０．５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ３００ｍ）の前処理をしていない表面に、アクリル樹脂（熱変形温度９０℃）および表６〜７に示す平均粒子径のシリカを、シリカの被膜中における含有量を表６〜７に示すように調整した水性処理液を、ロールコーターを用いて塗布し、プロパンガス直火焼付けにより、到達板温２００℃で焼付けして乾燥した。その後、放冷して、付着量が０．７ｇ／ｍ2 の絶縁被膜を形成した。得られた絶縁被膜付き電磁鋼板の歪取り焼鈍を、実施例１と同様に行った。
【００３５】
歪取り焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性を前記の方法で評価し、結果を表６〜７に示した。
表６〜７から、本発明の絶縁被膜を有する電磁鋼板は、歪取り焼鈍前後の耐擦り傷性が優れていることが明らかである。
【００３６】
【表６】
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【００３７】
【表７】
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【００３８】
【発明の効果】
本発明により、耐擦り傷性が高く、かつ歪取り焼鈍前後において、耐擦り傷性の低下が少ない絶縁被膜付き電磁鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁被膜中のコロイダルシリカ（平均粒子径５ｎｍ）の含有量と焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性との関係を示すグラフ。
【図２】絶縁被膜中のコロイダルシリカ（平均粒子径９ｎｍ）の含有量と焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性との関係を示すグラフ。
【図３】絶縁被膜中のコロイダルシリカ（平均粒子径１２ｎｍ）の含有量と焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性との関係を示すグラフ。
【図４】絶縁被膜中のコロイダルシリカ（平均粒子径２０ｎｍ）の含有量と焼鈍前後の絶縁被膜の耐擦り傷性との関係を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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