KR102444224B1 - 무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물, 무방향성 전기강판 제품, 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
다음과 같은 구성 요소를 포함하는 무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물, 무방향성 전기강판 제품, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
(유기 수지를 포함하는 제1 성분; 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분;을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고, 상기 유기 수지는, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것)
(유기 수지를 포함하는 제1 성분; 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분;을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고, 상기 유기 수지는, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것)
Description
무방향성 전기강판의 접착 코팅 조성물, 무방향성 전기강판 제품, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기 강판은, 압연판 상의 모든 방향으로 자기적 성질이 균일한 강판이며, 그 제품은 모터, 발전기의 철심, 전동기, 소형 변압기 등에 널리 사용되고 있다.
구체적으로, 무방향성 전기 강판 제품은, 복수의 무방향성 전기강판이 적층된 형태로 제작될 수 있다. 이때, 서로 다른 무방향성 전기 강판을 접착시키거나, 어느 하나의 표면을 코팅시키는 용도로 접착 코팅 조성물이 사용된다.
이때, 접착 코팅 조성물은, 기본적으로 서로 다른 무방향성 전기 강판 사이의 층간 절연 및 접착을 주 목적으로 하며, 우수한 절연성을 확보하기 위한 가장 일반적인 방법은 접착 코팅층의 두께를 증가시키는 것이다.
그러나, 접착 코팅층의 두께가 증가할 경우, 무방향성 전기 강판에서 요구하는 용접성, 내열성, SRA 전:후 밀착성 및 점적율(Stacking Factor) 등의 특성이 열위해지는 단점이 있다.
본 발명의 구현예들에서는, 앞서 지적된 문제를 해소할 수 있는 무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물을 제공하며, 이러한 접착 코팅 조성물을 적용한 무방향성 전기강판 제품과 그 제품 제조 방법을 제공한다.
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물
본 발명의 일 구현예에서는,
유기 수지를 포함하는 제1 성분; 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분;을 포함하는 조성물이며,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물을 제공한다.
구체적으로, 상기 제2 성분은, 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 중에서 선택되는 1종의 복합 금속 인산염, 또는 2종 이상의 복합 금속 인산염 혼합물인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 성분이 혼합물일 경우, 다음 각 경우의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2): 상기 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 의 중량 비율이 1:1인 혼합물, 및
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나의 혼합물
한편, 상기 제1 성분 내 상기 유기 수지의 고형분 함량은 10 내지 50 중량% 인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유기 수지는, 중량평균 분자량이 1,000 내지 50,000 이고, 연화점(Tg)이 50 내지 150 ℃ 인 것일 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 제1 성분은, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 유기 수지, 또는 2종 이상의 유기 수지 혼합물일 수 있고, 혼합물일 경우에는 다음 각 경우의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 에폭시 수지: 상기 아크릴 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 아크릴 수지: 상기 페놀 수지 의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 페놀 수지: 상기 스티렌 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 스티렌 수지: 상기 바이닐 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 바이닐 수지: 상기 에틸렌 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 에틸렌 수지: 상기 우레탄 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 우레탄 수지: 상기 에폭시 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 에폭시 수지: 상기 아크릴 수지: 상기 페놀 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물,
상기 스티렌 수지: 상기 바이닐 수지: 상기 에틸렌 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물, 및
상기 우레탄 수지: 상기 에폭시 수지: 상기 스티렌 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물
무방향성 전기강판 제품
본 발명의 다른 일 구현예에서는,
복수의 무방향성 전기 강판; 및 상기 복수의 무방향성 전기 강판 사이에 위치하는 접착 코팅층;을 포함하고,
상기 접착 코팅층은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하고,
상기 접착 코팅층의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품을 제공한다.
구체적으로, 상기 제2 성분은, 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 중에서 선택되는 1종의 복합 금속 인산염, 또는 2종 이상의 복합 금속 인산염 혼합물일 수 있다.
이 외, 상기 제2 성분 및 상기 제1 성분에 관한 설명은, 전술한 바에 따른다.
한편, 상기 접착 코팅층의 두께는, 0.5 내지 10 ㎛일 수 있다.
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는,
접착 코팅 조성물을 준비하는 단계; 상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계; 및 상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 접착 코팅 조성물은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하는 조성물이고,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로,
상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계;는,
상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 어느 하나의 일면 또는 양면에, 상기 접착 코팅 조성물을 도포하는 단계; 상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계;는, 200 내지 600 ℃의 온도 범위에서, 5 내지 40 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;는, 120 내지 300 ℃의 온도 범위에서, 0.01 내지 5 MPa의 압력 범위로, 6초 내지 180 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
한편, 상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;는, 500 내지 900 ℃의 온도 범위에서, 60 내지 180 분 동안, 변성 기체 및 질소(N2) 기체의 혼합 기체 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
이때, 상기 혼합 기체 분위기는, 상기 혼합 기체 100 부피%에 대해, 상기 질소 기체는 90 부피% 이상(단, 100 부피% 제외) 포함되는 것일 수 있다. 또한, 상기 변성 기체는, LNG 에 대한 공기(Air)의 부피 비율이 5:1 내지 10:1 인 것일 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 접착 코팅층 그 자체의 내유성, 밀착성, 내식성, 절연성을 개선하며, 서로 다른 무방향성 전기 강판을 접착시키는 데 있어서 접착력, 내 스크래치성, 내후성, 용접성, 고온 내유성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 무방향성 전기 강판 제품의 모식도이다.
도 2는, 실시예 1에서 열융착 공정을 마친(SRA 공정 이전) 제품의 단면, 변성 기체 또는 질소 기체 분위기에서 SRA 공정까지 마친 제품의 단면에 대한, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진들이다.
도 2는, 실시예 1에서 열융착 공정을 마친(SRA 공정 이전) 제품의 단면, 변성 기체 또는 질소 기체 분위기에서 SRA 공정까지 마친 제품의 단면에 대한, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진들이다.
본 발명의 구현예들에서는, 무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물, 무방향성 전기강판 제품, 및 이의 제조 방법을 각각 제공한다.
본 발명의 구현예들에서 사용되는 인산염은, Mx(H3PO4)y 의 화학식으로 표시되는 것으로, Mx(PO4)y의 화학식으로 표시되는 금속 인산염(metal phosphate) 과 구별하기 위해, "복합 금속 인산염"으로 정의하기로 한다.
상기 "복합 금속 인산염"은 인산(H3PO4)과, 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)의 반응을 이용하여 제조될 수 있고, 그 구체적인 예로는, 후술되는 실시예에서 사용되는 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 등이 있다.
이하, 본 발명의 구현예들을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물
본 발명의 일 구현예에서는,
유기 수지를 포함하는 제1 성분; 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분;을 포함하는 조성물이며,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물을 제공한다.
상기 접착 코팅 조성물은, 용액 안정성, 접착 코팅 작업성 등이 뛰어나며, 이를 사용하여 형성된 접착 코팅층의 우수한 표면 특성(예를 들어, 내식성, 절연성, 밀착성 등)에 기여할 수 있다.
특히, 상기 접착 코팅 조성물을 사용하여 복수의 방향성 전기강판을 열융착시킨 이후의 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수하고, 응력 제거 소둔(Stress Relief Annealing) 후에도 표면 특성 및 접착 특성이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 상기 접착 코팅 조성물 내 각 성분에 대해 자세히 설명한다.
제1 성분
우선, 상기 제1 성분은, 기본적으로 유기 수지를 포함함으로써,. 상기 제2 성분으로 포함되는 복합 금속 인산염의 침적(precipitation)이나 엉킴(agglomeration) 현상을 방지하며, 응력 제거 소둔(Stress Relief Annealing) 후 표면 특성을 보다 우수하게 발현하는 데 기여한다. 이때, 앞서 예시된 열가소성 유기 수지 중 1 종 또는 2종 이상의 혼합물을 상기 제1 성분으로 선택함으로써, 접착 코팅층의 내열성을 향상시킬 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 성분은, 접착 코팅층 의 절연성, 내열성, 표면 특성 등을 개선하는 데 기여한다.
한편, 상기 제1 성분에서, 상기 각 열가소성 유기 수지의 중량평균 분자량은 1,000 내지 50,000 이고, 수평균 분자량은 1,000 내지 40,000 일 수 있다. 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량과 관련하여, 각 하한 미만인 경우 경화성, 강도 등 접착 코팅층의 물성이 저하될 수 있고, 각 상한 초과인 경우 상기 열가소성 수지 내 상(phase) 분리가 일어날 수 있으며 금속 인산염과의 상용성이 떨어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 각 열가소성 유기 수지는 5,000 내지 30,000의 중량평균 분자량을 가질 수 있다.
또한, 상기 각 열가소성 유기 수지의 연화점(Tg)는 70 내지 120℃ 일 수 있고, 고체 분율(고형분의 함량)은 10 내지 50중량% 일 수 있다. 만약 상기 각 열가소성 유기 수지의 연화점(Tg)이 120 ℃ 초과일 경우, 상기 조성물의 점도가 너무 높아져, 코팅 작업성이 저하될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 제1 성분은, 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 유기 수지, 또는 2종 이상의 유기 수지 혼합물일 수 있고, 혼합물일 경우에는 다음 각 경우의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 에폭시 수지: 상기 아크릴 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 아크릴 수지: 상기 페놀 수지 의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 페놀 수지: 상기 스티렌 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 스티렌 수지: 상기 바이닐 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 바이닐 수지: 상기 에틸렌 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 에틸렌 수지: 상기 우레탄 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 우레탄 수지: 상기 에폭시 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 에폭시 수지: 상기 아크릴 수지: 상기 페놀 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물,
상기 스티렌 수지: 상기 바이닐 수지: 상기 에틸렌 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물, 및
상기 우레탄 수지: 상기 에폭시 수지: 상기 스티렌 수지의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물
제2 성분
한편, 상기 제2 성분으로 포함되는 복합 금속 인산염은, 열융착에 의한 고온 접착성, 고온 내유성 및 응력 제거 소둔(Stress Relief Annealing) 후 접착 특성에 기여하는 것으로, 상기 제1 성분과 적절한 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 코팅 조성물은, 유/무기 혼합 조성물이 된다.
상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 기능을 고려하여, 각각의 함량을 적절히 배합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 접착 코팅 조성물의 총량 100 중량%에 포함되는 상기 제1 성분의 총량은 70 내지 99 중량% (보다 구체적으로, 80 내지 97 중량%)이고, 제2 성분의 총량은 1 내지 30 중량% (보다 구체적으로, 3 내지 20 중량%)인 것일 수 있다.
상기 각 함량 범위를 만족할 경우, 본 발명의 일 구현예에서 목적하는 특성을 모두 조화롭게 달성할 수 있다. 그에 반면, 상기 제1 성분의 함량이 99 중량% 이상이고 상기 제2 성분의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 고온 접착성과 고온 내유성이 열위해질 수 있다. 한편, 상기 제1 성분의 함량이 30 중량% 이상이고 상기 제2 성분의 함량이 99 중량% 초과일 경우, 접착력이 열위해질 수 있다. 이러한 사실은, 후술되는 평가예를 통해 뒷받침된다.
앞서 간단히 언급하였지만, 상기 복합 금속 인산염은 Mx(H3PO4)y 의 화학식으로 표시되는 것으로, Mx(PO4)y의 화학식으로 표시되는 금속 인산염(metal phosphate) 과 구별된다. 이러한 복합 금속 인산염 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 상기 제2 성분에 포함될 수 있다.
앞서 간단히 언급하였지만, 상기 제2 성분으로 포함되는 복합 금속 인산염은, 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)과 인산(H3PO4)의 반응을 이용하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 85 중량%의 자유인산 인산(H3PO4)을 포함하는 인산 수용액을 100 중량부 기준으로 하고, 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)을 각각 투입하고, 80 내지 90℃에서 6 내지 10 시간 동안 반응시키면, 각각의 복합 금속 인산염을 수득할 수 있다.
이때, 상기 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)의 투입량은, 수산화 알루미늄(Al(OH)3)일 경우 1 내지 40 중량부, 수산화 코발트(Co(OH)2 일 경우 1 내지 10 중량부, 산화 칼슘(CaO)일 경우 1 내지 15 중량부, 산화 아연(ZnO) 일 경우 1 내지 20 중량부, 산화 마그네슘(MgO) 일 경우 1 내지 10 중량부로, 각각 상기 인산 수용액을 100 중량부 기준으로 한 것이다. 이러한 각 범위를 만족하는 경우, 내열성 및/또는 접착성의 균형을 유지할 수 있다.
예를 들어, 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 중에서 선택되는 1종의 복합 금속 인산염, 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 목적하는 접착 코팅층의 특성(절연성, 내열성, 표면 특성 등)에 따라, 상기 예시된 복합 금속 인산염들 중에서 적절한 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 성분이 혼합물인 경우, 다음 각 경우의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2): 상기 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 의 중량 비율이 1:1인 혼합물, 및
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나의 혼합물
무방향성 전기강판 제품
본 발명의 다른 일 구현예에서는,
복수의 무방향성 전기 강판; 및 상기 복수의 무방향성 전기 강판 사이에 위치하는 접착 코팅층;을 포함하고,
상기 접착 코팅층은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하고,
상기 접착 코팅층의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품을 제공한다.
후술하겠지만, 상기 무방향성 전기강판 제품은, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 방법을 사용하지 않고, 단순히 전술한 접착 코팅 조성물을 사용하여 서로 다른 무방향성 전기 강판을 열융착시킨 제품일 수 있다.
이때, 전술한 접착 코팅 조성물의 특성에 따라, 상기 무방향성 전기강판 제품은, 열융착 후에도 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수하고, 특히 응력 제거 소둔(Stress Relief Annealing)까지 거쳐 제조된 제품임에도 불구하고 표면 특성 및 접착 특성이 저하되지 않는 특성이 있다.
이때, 상기 접착 코팅층의 두께는, 0.5 내지 10 ㎛일 수 있다. 이러한 범위를 만족하는 경우, 상기 접착 코팅층의 우수한 표면 특성(예를 들어, 절연성, 내식성, 밀착성 등)을 가질 수 있다.
이 외, 상기 접착 코팅층의 구성 성분에 관한 설명은 전술한 바와 같아, 그 자세한 설명을 생략한다.
한편, 상기 복수의 무방향성 전기강판은 각각, C:0.03 중량% 이하(0 중량% 제외), Si: 4.0 중량% 이하(0 중량% 제외), P: 0.1 중량% 이하(0 중량% 제외), S: 0.01 중량% 이하(0 중량% 제외), 2.0중량% 이하 (0 중량% 제외), Al: 3.0 중량% 이하(0 중량% 제외), N:0.003 중량% 이하(0 중량% 제외), Sb; 0.1 중량% 이하(0 중량% 제외), Sn; 0.1 중량% 이하(0 중량% 제외), Mg: 0.01 중량% 이하(0 중량% 제외)를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진 무방향성 전기강판일 수 있고, 상기 각 성분의 함량을 한정하는 이유는 다음과 같다.
C: 0.03중량% 이하(0 중량% 제외)
C는 Nb, Ti, V과 같은 미량 원소와 결합하여 미세 탄화물을 형성하는 원소로, 재결정시 핵생성 사이트를 증가시켜서 결정립을 미세립화하여, 강도를 증가시키는 효과가 있다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예에서는 탄화물에 의한 강도향상이 필수적이지 않으므로 하한을 정하지 않았으며 탄화물에 의한 철손악화 측면을 고려하여 상한을 0.03%로 하였다.
Si: 4.0중량% 이하 (0 중량% 제외)
Si는 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추고 동시에 강도를 증가시키는 원소이다. 4.0 중량%를 초과하여 첨가하면 냉간압연성이 떨어져 판파단이 일어나기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서의 Si의 함량은 상기 범위로 한정한다.
P: 0.1중량% 이하(0 중량% 제외)
P는 비저항을 증가시키고, 집합조직을 개선하여 자성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 과다하게 첨가된 경우 냉간압연성이 악화되기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 0.1% 이하로 한정한다.
S: 0.01중량% 이하(0 중량% 제외)
S는 미세한 석출물인 MnS 및 CuS를 형성하여 자기특성을 악화시키기 때문에 낮게 관리하며, 본 발명에 따른 실시예에서는 S의 함량을 0.01중량% 이하로 제한한다.
Mn: 2.0중량% 이하 (0 중량% 제외)
Mn이 2.0 중량%를 초과하는 경우 자성을 떨어뜨리기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 Mn의 함량을 상기 범위로 한정한다.
Al: 3.0중량% 이하 (0 중량% 제외)
Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는데 유효한 성분이다. 본 발명에 따른 실시예에서의 Al의 함량은 상기 범위로 한정한다.
N: 0.003중량% 이하(0 중량% 제외)
N은 모재 내부에 미세하고 긴 AlN 석출물을 형성하여 결정립성장을 억제하므로 적게 함유시키며, 본 발명에 따른 실시예에서는 N의 함량을 0.003% 이하로 한정한다.
Sb: 0.1중량% 이하 (0 중량% 제외)
Sb는 본 발명에서 핵심적인 원소로, 표면에 산질화를 방지하고, (001) 집합조직을 개선함과 동시에, Mg과 결합하여 미세석출물을 형성함으로써 재결정을 지연시키는 효과가 있다. 만약, Sb의 함량이 0.1중량%를 초과하는 경우에는 철손 열위가 과다하므로 본 발명에 따른 실시예에서는 Sb의 함량을 상기 범위로 한정한다.
Sn; 0.1 중량% 이하(0 중량% 제외)
Sn 또한 는 본 발명에서 핵심적인 원소로, 표면에 산질화를 방지하고, (001) 집합조직을 개선함과 동시에, Mg과 결합하여 미세석출물을 형성함으로써 재결정을 지연시키는 효과가 있다. 만약, Sn의 함량이 0.1중량%를 초과하는 경우에는 철손 열위가 과다하므로 본 발명에 따른 실시예에서는 Sn의 함량을 상기 범위로 한정한다.
Mg: 0.01중량% 이하 (0 중량% 제외)
Mg는 본 발명에 따른 실시예에서 Sb Sb와 함께 핵심적인 원소로, Sb Sn와 결합하여 미세석출물을 형성함으로써 재결정을 지연시키는 효과가 있다. 만약, 0.01중량%를 초과하여 첨가되면 철손 열위가 과다하므로 본 발명에 따른 실시예에서는 Mg의 함량을 상기 범위로 한정한다.
상기 무방향성 전기강판은, 상기 각 성분 및 함량을 만족하는 강 슬라브를 1000 내지1300 ℃의 온도 범위에서 1500 내지 2000 ton 범위의 압력으로 열간 압연하고, 권취한 뒤, AP (Annealing and Pickling) 공정를 실시하거나 실시하지 않고 산세하여, 100 내 300 ℃의 온도 범위에서 800 내지 1000ton 범위의 압력으로 냉간 압연한 후, 780 내지 900℃의 온도 범위에서 1 내지 5분간 최종 소둔을 실시하여 제조될 수 있다.
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는,
접착 코팅 조성물을 준비하는 단계; 상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계; 및 상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 접착 코팅 조성물은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하는 조성물이고,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 페놀계 수지, 바이닐계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 및 에틸렌계 수지 중에서 선택되는 1종의 열가소성 유기 수지, 또는 2종 이상의 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법을 제공한다.
이는, 앞서 간단히 언급하였지만, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 방법을 사용하지 않고, 단순히 전술한 접착 코팅 조성물을 사용하여 서로 다른 무방향성 전기 강판을 열융착시키는 방법이다.
구체적으로, 상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계;는, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 어느 하나의 일면 또는 양면에, 상기 접착 코팅 조성물을 도포하는 단계; 상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계; 상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계;는, 200 내지 600 ℃의 온도 범위에서, 5 내지 40 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;는, 100 내지 300 ℃의 온도 범위 및:또는, 0.01 내지 5 MPa의 압력 범위에서, 6초 내지 180 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
한편, 상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;는, 500 내지 900 ℃의 온도 범위에서, 60 내지 180 분 동안, 변성 기체 및 질소(N2) 기체의 혼합 기체 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합 기체 100 부피%에 대해, 상기 질소 기체는 90 부피% 이상(단, 100 부피% 제외) 포함되는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 변성 기체는, 공기(Air) 및 LNG가 혼합된 기체인 것일 수 있다.
상기 각 단계의 조건을 만족하는 경우, 상기 응력 제거 소둔(Stress relief annealing) 후에도 무방향성 전기강판 그 자체의 자성(구체적으로, 철손, 자속 밀도 등)이 향상될 뿐만 아니라, 상기 접착 코팅층에 의한 고온 접착성 및 고온 내유성이 우수하고, 특히 응력 제거 소둔(Stress Relief Annealing) 후에도 표면 특성 및 접착 특성이 저하되지 않을 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예, 이에 대비되는 비교예, 및 이들의 평가예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 하기 제조예에 따라 제조된 무방향성 전기 강판(50 X 50 mm)을 공 시편으로 하고, 실시예 또는 비교예에 따른 접착 코팅 조성물로 서로 다른 무방향성 전기 강판을 접착하여, 응력 제거 소둔 전후의 특성을 비교 평가하였다.
실시예
1 내지 17
(1) 복합 금속 인산염의 제조
금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)과 인산(H3PO4)의 반응을 이용하여, 복합 금속 인산염을 제조하였다.
구체적으로, 상기 인산으로는, 85 중량%의 자유인산 인산(H3PO4)을 포함하는 인산 수용액을 사용하였다.
상기 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)로는, 수산화 알루미늄(Al(OH)3), 수산화 코발트(Co(OH)2, 산화 칼슘(CaO), 산화 아연(ZnO), 산화 마그네슘(MgO)을 사용하였다.
상기 인산 수용액을 100 중량부 기준으로 하고, 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)을 각각 투입하고, 80℃에서 2시간 동안 반응시켜, 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 각각 제조하였다.
이때, 상기 금속 수산화물(Mx(OH)y) 또는 금속 산화물(MxO)의 투입량은, 수산화 알루미늄(Al(OH)3)일 경우 20중량부, 수산화 코발트(Co(OH)2 일 경우 5 중량부, 산화 칼슘(CaO)일 경우 5 중량부, 산화 아연(ZnO)일 경우 7 중량부, 산화 마그네슘(MgO)일 경우 10중량부로, 각각 상기 인산 수용액을 100 중량부 기준으로 한 것이다.
(2) 접착 코팅 조성물의 제조
상기 (1)에서 제조된 복합 금속 인산염 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 제2 성분으로 하고, 에폭시계, 아크릴계, 페놀계, 스티렌계, 비닐계, 에틸렌계, 우레탄계 열가소성 수지 1종 또는 2 종 이상 혼합 수지를 제1 성분으로 하여, 접착 코팅 조성물을 제조하였다.
이때, 접착 코팅 조성물 총량에 대한 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 함량은, 하기 표 1에 기재된 실시예 1 내지 175의 것을 각각 만족하도록 하였다.
(3) 무방향성 전기강판 제품의 제조
Si: 0.35 중량%, Mn: 0.2 중량%, Al: 0.005 중량% 이하(단, 0 중량%는 아님), 및 P: 600ppm 이하(단, 0 ppm은 아님)을 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 원소 및 불순물로 이루어진 무방향성 전기강판 (50 X 50 mm)을 공 시편으로 하고, 바 코터(Bar Coater) 및 롤 코터(Roll Coater) 이용하여, 실시예 1 내지 175의 각 접착 코팅 조성물로 서로 다른 공 시편을 접착시켰다.
구체적으로, 상기 서로 다른 공 시편 각각, 상부와 하부에 일정한 두께(약 5.0㎛, 편면 당 약 10 g/m2로 접착 코팅 조성물을 도포하고, 400 ℃ 에서 20초간 경화한 후 공기 중에서 천천히 냉각시켰다.
이후, 접착 코팅 조성물이 도포된 각 공 시편을, 높이 20 mm로 적층한 후, 500 N의 압력 및 200 ℃의 온도로, 30 분 동안 열융착하였다.
그 다음, 변성 기체(LNG와 Air의 혼합으로 제조된 기체) 분위기, 또는 질소(N2) 기체 분위기에서, 800 ℃의 온도로 120분 동안 응력 제거 소둔하였다. 이때, 상기 변성 기체로는, 공기(Air):LNG의 부피 비율이 5:1 내지 10:1로 혼합된 것을 사용하였다.
| 접착 코팅 조성물 (제1 성분+ 제2 성분= 총량 100 중량%) |
||||
| 제1 성분 | 제2 성분 | |||
| 유기 수지의 종류 | 중량% | 복합 금속 인산염의 종류 | 중량% | |
| 실시예1 | 에폭시 | 90 | MAP/MCoP = 1/1 | 10 |
| 실시예2 | 아크릴 | 80 | MAP/MCoP= 1/1 | 20 |
| 실시예3 | 페놀 | 70 | MCoP/MCP= 1/1 | 30 |
| 실시예4 | 스틸렌 | 99 | MCP/MMP = 1/1 |
1 |
| 실시예5 | 비닐 | 95 | MAP/MCoP= 1/1 | 5 |
| 실시예6 | 에틸렌 | 90 | MCoP/MCP= 1/1 | 10 |
| 실시예7 | 우레탄 | 80 | MCP/MMP= 1/1 | 20 |
| 실시예8 | 에폭시/아크릴 = 1/1 |
70 | MAP | 30 |
| 실시예9 | 아크릴/페놀 = 1/1 |
99 | MCoP | 1 |
| 실시예10 | 페놀/스틸렌 = 1/1 |
95 | MCP | 5 |
| 실시예11 | 스티렌/비닐 = 1/1 |
90 | MZP | 10 |
| 실시예12 | 비닐/에틸렌 = 1/1 |
80 | MMP | 20 |
| 실시예13 | 에틸렌/우레탄 = 1/1 |
70 | MAP | 30 |
| 실시예14 | 우레탄/에폭시 = 1/1 |
99 | MZP | 1 |
| 실시예15 | 에폭시/아크릴/페놀 = 1/1/1 | 95 | MAP/MCoP/MZP = /1/1 | 5 |
| 실시예16 | 스틸렌/비닐/에틸렌 = 1/1/1 | 90 | MAP/MCoP= 1/1 | 10 |
| 실시예17 | 우레탄/에폭시/스틸렌 = 1//1/1 | 80 | MAP/MCoP = 1/1 | 20 |
[주 1: 복합 금속 인산염의 표시] MAP = Al(H3PO4)2, MCoP = (Co(H3PO4)2, MCP= Ca(H3PO4)2, MZP = Zn(H3PO4)2, MMP = Mg(H3PO4)2
[주 2: 중량 비율의 표시] 유기 수지 및 복합 금속 인산염에 대해, 각각에 포함된 성분의 중량 비율을 표시함.
비교예
1 및 2
(1) 유기 수지의 선택
아크릴-스타릴 복합 수지(중량평균 분자량: 4,000 연화점: 50℃)를 선택하거나(비교예 1), 아크릴 수지(중량평균 분자량: 7,000 연화점: 40℃) 및 에폭시 수지(중량평균 분자량: 3,000 연화점: 45℃ )의 혼합물(비교예 2)를 사용하였다.
(2)
크롬산염
또는 금속 인산염의 선택
상기 복합 금속 인산염을 제조하는 대신, 크롬산염(MgCrO3)을 선택하거나(비교예 1), 복합 금속 인산염(Al(H3PO4)3:Zn(H3PO4)2의 중량 비율이 3:1로 혼합된 것 사용)을 선택하였다(비교예 2).
(3) 접착 코팅 조성물의 제조
상기 (1)에서 선택된 유기 수지를 제1 성분으로 하고, 상기 (2)에서 선택된 크롬산염 또는 금속 인산염을 제2 성분으로 하여, 접착 코팅 조성물을 제조하였다.
이때, 접착 코팅 조성물 총량에 대한 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 함량은 하기 표 2에 기재된 비교예 1 및 2의 것을 각각 만족하도록 하였다.
(4) 무방향성 전기강판 제품의 제조
상기 실시예와 동일한 무방향성 전기강판 (50 X 50 mm)을 공 시편으로 하고, 바 코터(Bar Coater) 및 롤 코터(Roll Coater) 이용하여, 비교예 1 및 2의 각 접착 코팅 조성물로 서로 다른 공 시편을 접착시켰다. 그 구체적인 접착 조건은 실시예와 동일하게 하였다.
| 접착 코팅 조성물 (제1 성분+ 제2 성분= 총량 100 중량%) |
||||
| 제1 성분 | 제2 성분 | |||
| 유기 수지 | 중량% | 복합 금속 인산염 | 중량% | |
| 비교예1 | 아크릴-스타릴 복합 수지 | 50 | 크롬산염 (MgCrO3 단독) |
50 |
| 비교예2 | 아크릴:에폭시=50: 50 | 40 | 인산염 (Al(H3PO4)3:Zn(H3PO4)2 의 중량 비율이 3:1인 혼합물) |
60 |
평가예
1: 접착 코팅 조성물의 용액 안정성, 접착 코팅층의 표면 특성, 및
SRA
전후의 접착력 평가
실시예 1 내지 25, 비교예 1 및 2에 대해, 접착 코팅 조성물 특성 및 이를 사용하여 형성된 접착 코팅층의 표면 특성을 평가하고, 응력 제거 소둔 전후의 접착력을 각각 평가하여, 하기 표 1에 기록하였다.
그 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.
용액 안정성: 각 접착 코팅 조성물을 교반기에 의해 30분 동안 강하게 교반 시킨 후, 교반 없이 30분 동안 유지한다. 그 다음에 조성물 내에 침전이나 겔(Gel)현상 유/무로 판단하였다.
표면 특성 : 각 접착 코팅 조성물에 의해 형성된 열융착 전 코팅층에 대해, 절연성, 내식성, 및 밀착성을 종합적으로 관찰하여 평가한 것으로, 절연성, 내식성, 및 밀착성이 모두 우수할 경우 매우 우수, 이들 중 2개 항목이 우수할 경우 우수, 1개 항목이 우수할 경우 보통, 모두 열위할 경우 열위로 표현하였다.
접착력 : 상/하부 지그(JIG)에 일정 힘으로 고정시킨 후 일정 속도로 당기면서 적층된 샘플의 인장력을 측정하는 장치를 사용하여, 응력 제거 소둔 전후의 접착력을 각각 측정하였다. 이때, 측정된 값은 적층된 샘플의 계면 중에서 최소 접착력을 가진 계면이 탈락하는 지점을 측정하였다.
응력 제거 소둔 전후의 접착력은, 각각 다른 기준으로 평가하였다. 열융착 이후 응력 제거 소둔 전 측정한 접착력이 1.0MPa 이상일 때 매우 우수, 0.5MPa이상일 때 우수, 0.2MPa 이상일 때 보통, 0.1MPa 이하일 때 열위로 표현하였다. 한편, 응력 제거 소둔까지 마친 후 측정한 접착력이 0.5MPa 이상일 때 매우 우수, 0.2MPa이상일 때 우수, 0.1MPa 이상일 때 보통, 0.05MPa 이하일 때 열위로 표현하였다.
| 접착 코팅 조성물 특성 및 접착 코팅층 표면 특성 |
접착력 | |||
| 용액 안정성 |
표면 특성 |
SRA 전 |
SRA 후 |
|
| 실시예1 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예2 | ◎ | ◎ | ○ | r |
| 실시예3 | ○ | ○ | r | r |
| 실시예4 | ◎ | ◎ | ○ | r |
| 실시예5 | ○ | ○ | ○ | r |
| 실시예6 | ◎ | ◎ | ○ | ○ |
| 실시예7 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예8 | ◎ | ◎ | ◎ | r |
| 실시예9 | ◎ | ◎ | ○ | r |
| 실시예10 | ◎ | ◎ | ○ | r |
| 실시예11 | ○ | ○ | r | r |
| 실시예12 | ◎ | ◎ | r | r |
| 실시예13 | ◎ | ◎ | ◎ | r |
| 실시예14 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 실시예15 | ○ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예16 | ◎ | ◎ | r | r |
| 실시예17 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 비교예1 | ◎ | ○ | ◎ | ○ |
| 비교예2 | ○ | r | ○ | r |
[주 3: 평가 기준] 매우 우수: ◎, 우수: ○, 보통: r, 열위: X
상기 표 3을 참고하면, 비교예 1 및 2와 달리, 크롬산염 또는 인산염 대신 복합 금속 인산염을 사용하며, 에폭시계, 아크릴계, 페놀계, 스티렌계, 비닐계, 에틸렌계, 우레탄계 열가소성 수지 1종 또는 2 종 이상을 사용한 실시예 1 내지 17의 경우, 전반적으로 용액 안정성이 대체로 우수하게 발현되며, 표면 특성(절연성, 내식성, 및 밀착성) 역시 우수하게 발현되고, SRA 전후로 접착력이 저하되는 것이 효과적으로 방지된다고 평가할 수 있다. 특히 실시예 1 내지 17 중에서도, 우레탄/에폭시= 1/1 혼합물과 MZP를 사용한 실시예 14의 경우, 상기 모든 항목에서 우수한 결과를 나타났다.
한편, SRA 전후 접착력과 관련하여, 실시예 및 비교예 공통적으로, 응력 제거 소둔 전 접착력 대비, 소둔 후의 접착력은 상대적으로 열위해진다. 이는, 고온의 응력 제거 소둔 공정에서 유기 수지가 분해되어, 접착된 무방향성 강판 사이에 빈 공간이 형성되기 때문이다.
다만, 비교예 1 및 2에 비해, 실시예 1 내지 17의 접착력이 더욱 우수한 것으로 나타나며, 이는 응력제거 소둔 전에 낱장 사이에 형성된 접착력이 응력제거 소둔 후 접착력에 지배적으로 영향을 주기 때문이다.
구체적으로, 융착면 사이로 기체(질소 또는 일산화 탄소 등)의 침투가 억제되어, 분해된 유기 수지의 소실이 최소화되고, 융착면 사이에 여전히 접착력을 유지하고 있음을 알수 있다. 또한 고온의 분위기에서 유기 수지가 분해되면서 무방향성 전기강판과 접착 코팅층의 계면 사이에 산화층이 형성되어 응력제거 소둔후의 접착력을 보조하는 것으로 보인다.
이때, 것은, 같이, 유기 수지를 매개로 무기 나노 입자가 접착 코팅층 전반적으로 치밀하고 균일하게 분포되므로, 절연성 및 내열성이 향상되고, 특히 SRA 후에도 표면 특성 및 접착 특성이 저하되는 것이 효과적으로 방지된 것으로 평가할 수 있다.
평가예
2:
실시예
1의 접착 코팅층 관찰
실시예 1의 SRA 전후 접착력에 대해, 보다 구체적으로 평가하였다.
도 2는, 실시예 1에서 열융착 공정을 마친(SRA 공정 이전), 변성 기체 또는 질소 기체 분위기에서 SRA 공정까지 마친 제품의 단면에 대한, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진을 나타낸 것이다.
도 2를 참고하면,실시예 1에서 열융착 공정을 마친 제품의 단면은, 각 강판 사이에 빈 공간이 없이 융착된 것으로 관찰된다. 또한, 실시예 1에서 SRA 공정까지 마친 제품의 단면은, 고온의 SRA 공정에서 접착용액 내의 수지가 일부 분해되어 낱장 사이에 빈 공간이 존재하는 것으로 관찰된다.
다만, 열융착에 의해 각 강판 사이에 빈 공간이 없이 융착된 후 SRA 공정을 수행함에 따라, SRA 시 기체의 침투가 최소화되어, 여전히 접착력이 우수하게 유지되는 것으로 평가된다. 한편, SRA 시 분위기에 따라서는, 변성 기체보다는, 질소 기체 분위기에서 접착력이 더 우수한 것으로 보인다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (21)
- 유기 수지를 포함하는 제1 성분; 및
복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분;을 포함하는 조성물이며,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는, 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지를 포함하는 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 제1항에서,
상기 제2 성분은,
제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 중에서 선택되는 1종의 복합 금속 인산염, 또는 2종 이상의 복합 금속 인산염 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 제2항에서,
상기 제2 성분은,
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1인 혼합물,
상기 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2): 상기 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 의 중량 비율이 1:1인 혼합물, 및
상기 제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3): 상기 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2): 상기 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2)의 중량 비율이 1:1:1인 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나의 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 제1항에서,
상기 제1 성분 내 상기 유기 수지의 고형분 함량은 10 내지 50 중량% 인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 제4항에서,
상기 유기 수지는,
중량평균 분자량이 1,000 내지 50,000 이고,
연화점(Tg)이 50 내지 150 ℃ 인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 제1항에서,
상기 제1 성분은,
상기 우레탄계 수지: 상기 에폭시계 수지의 중량 비율이 1:1인 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 접착 코팅 조성물.
- 복수의 무방향성 전기 강판; 및
상기 복수의 무방향성 전기 강판 사이에 위치하는 접착 코팅층;을 포함하고,
상기 접착 코팅층은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하고,
상기 접착 코팅층의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지를 포함하는 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품.
- 제7항에서,
상기 제2 성분은,
제1인산 알루미늄(Al(H3PO4)3), 제1인산 코발트(Co(H3PO4)2), 제1인산 칼슘(Ca(H3PO4)2), 제1인산 아연(Zn(H3PO4)2), 및 제1인산 마그네슘(Mg(H3PO4)2) 중에서 선택되는 1종의 복합 금속 인산염, 또는 2종 이상의 복합 금속 인산염 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품.
- 제7항에서,
상기 접착 코팅층의 두께는,
0.5 내지 10 ㎛인 것인,
무방향성 전기강판 제품
- 접착 코팅 조성물을 준비하는 단계;
상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계; 및
상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 접착 코팅 조성물은, 유기 수지를 포함하는 제1 성분 및 복합 금속 인산염을 포함하는 제2 성분을 포함하는 조성물이고,
상기 조성물의 총량 100 중량%에 대해, 상기 제1 성분은 70 내지 99 중량% 포함되고, 상기 제2 성분은 1 내지 30 중량% 포함되고,
상기 유기 수지는 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지를 포함하는 열가소성 유기 수지 혼합물인 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 접착 코팅 조성물로 복수의 무방향성 전기 강판을 접착시키는 단계;는,
상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 어느 하나의 일면 또는 양면에, 상기 접착 코팅 조성물을 도포하는 단계;
상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및
상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;를 포함하는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계;는,
200 내지 600 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 도포된 접착 코팅 조성물을 경화시켜, 접착 코팅층을 형성하는 단계;는,
5 내지 40 초 동안 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;는,
120 내지 300 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;는,
0.01 내지 5 MPa의 압력 범위에서 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 접착 코팅층 상에, 상기 복수의 무방향성 전기 강판 중 다른 하나를 적층하고 열융착하는 단계;는,
6초 내지 180 분 동안 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제10항에서,
상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;는,
500 내지 900 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제10항에서,
상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;는,
60 내지 180 분 동안 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제10항에서,
상기 접착 코팅 조성물로 접착된 복수의 무방향성 전기 강판을 응력 제거 소둔(Stress relief annealing, SRA)하여, 무방향성 전기강판 제품을 수득하는 단계;는,
변성 기체 및 질소(N2) 기체의 혼합 기체 분위기에서 수행되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제19항에서,
상기 혼합 기체 100 부피%에 대해, 상기 질소 기체는 90 부피% 이상(단, 100 부피% 제외) 포함되는 것인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
- 제19항에서,
상기 변성 기체는,
LNG 에 대한 공기(Air)의 부피 비율이 5:1 내지 10:1 인,
무방향성 전기강판 제품의 제조 방법.
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