(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板の最表層被膜が、Ｃｒ化合物を含まず、かつ４０〜９０質量％のフッ素樹脂および有機樹脂を含有し、前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、前記有機樹脂が、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン樹脂の１種または２種以上の樹脂の混合物であり、前記最表層被膜の表面に前記フッ素樹脂が濃化することを特徴とする打ち抜きの加工性、滑り性、密着性に優れる打ち抜き加工用絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項２】
絶縁被膜表面の動摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の打ち抜きの加工性、滑り性、密着性に優れる打ち抜き加工用絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項３】
前記有機樹脂の含有量が、１０〜６０質量％である請求項１または２に記載の打ち抜き加工用絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項４】
前記フッ素樹脂の含有量が、４０〜８０質量％である請求項１または２に記載の打ち抜き加工用絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項５】
前記有機樹脂の含有量が、２０〜６０質量％である請求項４に記載の打ち抜き加工用絶縁被膜付き電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁鋼板に剪断、打ち抜き等の加工を施し、積層鉄心を製造する際に、非常に高い打ち抜き性を有し、鋼板同士の滑り性がよく、密着性が高く、錆の原因となる水滴、汚れが付着せず、高い耐食性を有する絶縁被膜付き電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータや変圧器等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さの観点から種々の特性が要求される。電磁鋼板の用途は多様であるため、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）打ち抜き性、溶接性の両立を目指し歪取り焼鈍に耐える、樹脂含有の半有機質被膜、（３）特殊用途で歪取り焼鈍不可の有機質被膜の３種に大別される。打ち抜き性に関して言えば、一般的には、（３）＞（２）＞（１）の順に良くなる傾向が認められる。
【０００４】
昨今、モーター、変圧器の高性能化に伴い、電磁鋼板も高性能化する傾向にある。磁気特性に優れる電磁鋼板はＳｉなどの含有量が高いため、鋼板硬度が上昇して、打ち抜き性が低下する問題があった。
前記（２）の半有機質被膜における打ち抜き性向上法としては、クロム酸塩にフッ素系樹脂を添加することが考えられていた。
【０００５】
例えば、特公平４−４３７１５号公報には、クロム酸塩にフッ素樹脂またはポリエチレン樹脂を分散させ、焼き付けでフッ素樹脂を表面に濃化させる絶縁被膜形成法が開示されている。また、特公平７−３５５８４号公報には、クロム酸塩にフェノール樹脂、パーフルオロアルキルオキシエチレンエタノールなどを分散させた処理液を塗布後、焼付けする絶縁被膜形成法が開示されている。さらに、特開平７−２７８８３４号公報、特開平７−２８６２８３号公報、特開平７−３３１４５３号公報にも、クロム酸塩無機被膜中の樹脂粒子の外層または内層にフッ素系樹脂を存在させた電磁鋼板が開示されている。
【０００６】
これらの方法により、電磁鋼板の打ち抜き性の向上が見られるものの、硬度の高い電磁鋼板ではその向上の程度が不十分であった。また、クロム酸中でのフッ素樹脂は不安定であり、均一で十分な密着性のあるものは得られなかった。
一方、（３）のような有機質被膜を施した場合においても、同様に打ち抜き性の向上は不十分であった。
【０００７】
打ち抜きされた電磁鋼板は積層され、鉄心として使用される。このようなスタッキング時には、積層した鋼板の端面を揃えるため、鋼板同士を滑らす必要があるが、滑り性が悪いと加工の妨げとなる。これに対して、鋼板表面をダル状にしたり、被膜表面が粗い絶縁被膜を施すことにより、空気を鋼板の間に入りやすくして、鋼板の貼り付きを低下させることにより滑り性を向上させたものが知られている。
【０００８】
一方、電磁鋼板の高性能化に伴い、板厚が薄くなる傾向にあり、積層枚数が増加するため、スタッキング時の鋼板の滑り性が重要となってくる。この場合、従来のようなダル鋼板では、電磁鋼板の磁気特性としては性能が低下することになり、また、絶縁被膜の表面粗さを粗くしたものでは、鋼板同士の貼り付き性が低下するものの、粉塵が出やすいという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、硬く、打ち抜き性が悪い素材であっても、打ち抜き性が向上し、滑り性が高く、加工時のハンドリング性に優れ、かつ均一で密着性がよい絶縁被膜付き電磁鋼板を提供することが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（５）を提供する。
（１）電磁鋼板の最表層被膜が、Ｃｒ化合物を含まず、かつ２０〜９０質量％のフッ素樹脂および有機樹脂を含有し、前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、前記有機樹脂が、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン樹脂の１種または２種以上の樹脂の混合物であることを特徴とする加工性、滑り性、密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
（２）  絶縁被膜表面の動摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする上記（１）に記載の加工性、滑り性、密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
（３）  前記有機樹脂の含有量が、１０〜８０質量％である上記（１）または（２）に記載の電磁鋼板。
（４）  前記フッ素樹脂の含有量が、３０〜８０質量％である（１）または（２）に記載の電磁鋼板。
（５）  前記有機樹脂の含有量が、２０〜７０質量％である上記（４）に記載の電磁鋼板。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の出発素材としては、電磁鋼板（電気鉄板）を用いる。電磁鋼板は公知のものを使用することができ、方向性、無方向性、２方向性などいずれのものでもよい。１方向性電磁鋼板はその表面にフォルステライト被膜および／または張力を発生させるリン酸塩系被膜が存在しているもの、存在していないものいずれでもよい。
【００１４】
本発明の電磁鋼板の化学組成は特に限定されない。方向性電磁鋼板としては、例えば、Ｓｉ：２〜４質量％、Ｍｎ：≦０．４質量％、Ａｌ：≦０．１質量％のものが挙げられ、無方向性電磁鋼板としては、例えば、Ｓｉ：≦４質量％、Ｍｎ：≦１．０質量％、Ａｌ：≦３．０質量％のものが挙げられる。
本発明の電磁鋼板の板厚は特に限定されない。通常の厚みの０．０５〜１．０ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００１５】
本発明の電磁鋼板の最表層には、フッ素樹脂を含有する絶縁被膜が形成されている必要がある（以下、最表層被膜という）。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を使用する。内層には、前記したフォルステライト被膜やリン酸塩系被膜が存在してもよいし、前記フッ素樹脂を含有する被膜が存在するのみでもよい。
【００１６】
被膜形成前のフッ素樹脂の形態は特に限定されないが、ディスパージョン、エマルジョン、ファインパウダー、モールディングパウダーなどを挙げることができる。分散性を考慮して、ディスパージョン、エマルジョン、ファインパウダーであるのが好ましい。
【００１７】
本発明は、絶縁被膜の塗布から焼付けまでの段階において、フッソ樹脂が表面に濃化する現象を利用して、被膜表面の滑り性を改善させている。そのため、最表層被膜のフッ素樹脂の含有量は、最表層被膜の平均で２０〜９０質量％である。２０質量％未満では、本発明が期待する打ち抜き性向上効果が得られないし、９０質量％を越えると被膜密着性が低下する。好ましいフッ素樹脂の含有量は３０〜８０質量％である。この状況は、方向性電磁鋼板における、フッ素樹脂の含有量に対する、打ち抜き性と被膜密着性の変化具合を示す図１に明らかである。
本発明の電磁鋼板の最表層被膜のフッ素樹脂以外の成分は、有機樹脂および／または無機成分であり、それらの最表層被膜中の含有量は２０〜９０質量％、好ましくは３０〜８０質量％である。
【００１８】
フッ素樹脂以外の有機樹脂としては、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）の１種または２種以上の樹脂の混合物を用いる。ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ポリスルホン樹脂は耐熱熱可塑性樹脂であり、表層に高融点フッ素樹脂であるＰＴＦＥを濃化させるために高温での焼付けを行う時に有用である。これによって、下地との密着性が向上する効果が得られ、より好ましい。特に好ましいのはＰＴＦＥとＰＥＳおよびＰＰＳの組合せの場合である。
【００１９】
無機成分としては、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウムなどのリン酸塩や、アルミナ、シリカなどの周期律表第３族または第４族の無機酸化物、アルミニウム化合物などの周期律表第３族の金属化合物、無機顔料などが挙げられる。好ましいのはリン酸塩であり、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウムである。しかし、Ｃｒ化合物は無機成分から除外される。
【００２０】
Ｃｒ化合物は鋼板との馴染みがよく、電磁鋼板の絶縁被膜材としてよく使用されるが、Ｃｒ化合物は非常に酸化力が強いため、フッ素樹脂を安定して分散させることができず、凝集してしまう。このため、形成された被膜は不均一で密着性が悪く、打ち抜き性、滑り性向上効果も不十分である。よって、本発明の絶縁被膜にＣｒ化合物が含有されてはならない。
【００２１】
本発明のフッ素樹脂を含む絶縁被膜の厚みは特に限定されないが、０．０１〜２０μｍ、より好ましくは０．１〜５．０μｍである。付着量が少なすぎると被膜が不均一になり、地鉄が露出することから、スティキング性などが不足し、付着量が多すぎると、焼付け時に膨れが発生するなど塗装性が低下する。
【００２２】
本発明のフッ素樹脂を含む絶縁被膜の動摩擦係数は０．３以下であり、好ましくは０．２５以下、より好ましくは０．２以下である。動摩擦係数が０．３を越えると、絶縁被膜の滑り性が悪く、成形性が低下する。
【００２３】
本発明において、フッ素樹脂を含む絶縁被膜と電磁鋼板との密着性をさらに向上させるため、電磁鋼板にプライマーを塗布するなどの前処理を行うことが好ましい。
【００２４】
以上の薬剤を含有する塗料を電磁鋼板に塗布して、焼付けることにより被膜を形成させる。塗料の形態としては特に限定されず、溶剤型、水溶液型、ディスパージョン型、エマルジョン型、スラリー型のいずれでもよい。ここで、塗料の固形分中のフッ素樹脂含有量を調整することにより、本発明の範囲のフッ素樹脂含有量の絶縁被膜を形成させることができる。
【００２５】
絶縁被膜形成には、工業的に一般に用いられ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が適用可能である。焼付け方法についても通常実施されるような熱風式、赤外式、誘導加熱式などが可能である。
なお、被膜の性能を一層向上させるために、塗料に防錆剤などの添加剤を配合してもよい。表層絶縁被膜１００質量部に対する添加剤および顔料の合計量は３〜３００質量部の範囲とするのが好ましい。
【００２６】
本発明の電磁鋼板は、打ち抜き性および滑り性に優れ、かつ密着性に優れた絶縁被膜付き電磁鋼板であることから、如何なる形態の打ち抜き品にも適用できるが、とりわけ、モーターのステーター、ローター、トランスのＥＩコアなどにも好ましく適用できる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明する。
（発明例１〜３３、比較例１〜２１）
板厚０．３５ｍｍのＳｉ：３．０質量％、Ｍｎ：０．２質量％、Ａｌ：＜０．００１質量％の方向性電磁鋼板およびＳｉ：３．０質量％、Ｍｎ：０．２質量％、Ａｌ：０．２質量％の無方向性電磁鋼板に、表１に記載の成分を含有する塗料を塗布し、厚み３μｍの絶縁被膜を形成した。鋼板の粗度はＲａ≦０．２μｍのものを使用した。塗布はロールコーターで行い、到達板温４００℃で焼き付け、放冷した後、評価に供した。
【００２８】
［打ち抜き性］
１５ｍｍφスチールダイス（ＳＫＤ−１１）でクリアランスを板厚の５〜８％に設定し、打ち抜き油を使用し、連続打ち抜きを行った。バリ高さが５０μｍに達するまでの打ち抜き回数を測り、評価した。
【００２９】
［滑り性］
ＡＳＤＭ−Ｄ１８９４に準拠して処理した鋼板同士の動摩擦係数を測定し、下記の基準により評価した。
◎：  ０．１以下
○：  ０．１超〜０．３以下
△：  ０．３超〜０．７以下
×：  ０．７超
【００３０】
［密着性］
方向性電磁鋼板：２０ｍｍφ、無方向性電磁鋼板：１０ｍｍφの丸棒で内曲げを施した後、セロファンテープを鋼板被膜表面に貼付し、剥がしたときの被膜の剥離程度（浮き上がり部を含む）を目視判断し、下記の基準により評価した。
◎：  剥離なし（剥離部面積率：０％）。
○：  若干の剥離あり（剥離部面積率：１０％以下）。
△：  剥離あり（剥離部面積率：１０％超〜５０％以下）。
×：  剥離大（剥離部面積率：５０％超）。
【００３１】
［耐食性］
鋼板を恒温恒湿試験（５０℃、相対湿度９８％）に入れ、２日後の赤錆発生率を目視し、下記の基準により評価した。
◎：  ２０％未満
○：  ２０％以上〜４０％未満
△：  ４０％以上〜６０％未満
×：  ６０％以上
【００３２】
表１から明らかなように、本発明例はいずれも大きな打ち抜き性および滑り性向上効果があり、密着性および耐食性に優れている。なお、各性能評価法の詳細は以下の通りである。
【００３３】
【表１】
0004268344.tif 000002
【００３４】
【表２】
0004268344.tif 000003
【００３５】
【表３】
0004268344.tif 000004
【００３６】
【表４】
0004268344.tif 000005
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、硬度の高い電磁鋼板であっても打ち抜き性および滑り性に優れ、かつ密着性に優れた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】  電磁鋼板の打ち抜きをした後打ち抜き性と密着性の評価結果を示すグラフである。
【図１】
0004268344.tif 000006