JP2002038279A

JP2002038279A - 圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優れ、ダイレクトイグニッションに適した方向性電磁鋼板

Info

Publication number: JP2002038279A
Application number: JP2000223465A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Takeda; 和年竹田; Makoto Ito; 良伊藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイレクトイグニッションのコアやシールド
に最適な圧延方向と直角方向の曲げ密着性が極めて優れ
た絶縁被膜を持つ方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】フォルステライト、あるいはリン酸塩系
絶縁被膜を形成した方向性電磁鋼板の表面に、ガラス転
移点が２５〜１５０℃のアクリル系、エポキシ系、ウレ
タン、フェノール系樹脂を形成することにより、圧延方
向と直角方向に優れた曲げ密着性を持つ絶縁被膜を有す
る方向性電磁鋼板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイレクトイグニ
ッションを構成するコアやシールドに適した方向性電磁
鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーの観点から各種電気
機器の効率向上が求められている。特に自動車用電装品
については、二酸化炭素削減要求から各種取組みが為さ
れている。その中の一つとして、内燃機関の点火装置の
高圧電流発生部をプラグ近傍に設置する、いわゆるダイ
レクトイグニッションがある。従来、イグニッションは
エンジンシャフトに付随して設置された発電機を利用
し、高圧電流発生装置で電流を昇圧した後、各プラグま
で高圧電流を通電していたが、ダイレクトイグニッショ
ンでは高圧電流発生部をプラグ直前に設置することによ
り、高圧電流の通電距離を短くして省エネルギー化を図
るものである。

【０００３】そこで、高圧電流発生部は従来のものと比
較して極めて小型であることが要求される一方、電圧変
換、即ちトランスとしての磁気特性も従来と同等の機能
が要求されることから、その鉄芯材料としては磁気特性
に優れた方向性電磁鋼板が最適である。また、高圧電流
発生部は瞬間的に発生させる高電圧に応じて強力な磁力
線が発生することから、磁気シールドが必要であるが、
磁気シールドについても透磁率の高い方向性電磁鋼板が
最適である。

【０００４】そこで、ダイレクトイグニッションのコア
では方向性電磁鋼板が良く使用されているが、エンジン
内部のスペース効率の観点から様々な形状に加工する必
要が有る。例えば開放磁路型のいわゆるペンシルタイプ
では、磁気シールドに方向性電磁鋼板を使用されている
が、その圧延方向と直角方向に円筒状に加工するといっ
た特殊な加工がなされている。

【０００５】通常、方向性電磁鋼板の表面には１次被膜
と呼ばれるフォルステライト層と、２次被膜と呼ばれる
リン酸塩、クロム酸塩とシリカを主成分とする混合層が
形成されている。これらの被膜層には、鋼板を積層した
時に漏洩電流を防止して鉄芯の磁気特性を向上させるた
めの絶縁性が必要とされるが、絶縁性以外にも耐蝕性や
すべり性、密着性など各種被膜特性が求められている。
フォルステライト層は、方向性電磁鋼板を所定の板厚に
圧延して脱炭焼鈍した後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分
離剤を表面に塗布することで仕上げ焼鈍時に形成され
る。この被膜層は絶縁被膜としての機能と２次被膜の下
地層として有効である。

【０００６】更に優れた絶縁性や耐蝕性などの被膜特性
が要求される場合、２次被膜層が形成される。特公昭５
３−２８３７５号公報には、仕上げ焼鈍後に鋼板表面に
形成されたフォルステライト被膜の上に、特定組成のリ
ン酸塩−クロム酸塩−コロイド状シリカ系の絶縁被膜を
塗布乾燥することにより、鋼板に張力を付与し方向性電
磁鋼板の磁気特性を向上せしめる方法が開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、方向性電磁
鋼板が通常使用されるトランスでは、巻き鉄芯のように
圧延方向に曲げ加工するのが一般的で有り、圧延方向と
直角方向に曲げ加工されることは従来行われることが無
く、密着性が劣化して剥離が発生する問題が有った。被
膜が剥離すると絶縁性が低下したり、加工プレスに付着
する等の問題が発生し、生産性の低下を生じるものであ
る。

【０００８】方向性電磁鋼板の絶縁被膜の密着性を向上
させる技術としては、例えば特開平０１−１９８４２９
号公報に、脱炭焼鈍前または後に鋼板表面に直線状ある
いは破線上の微細な疵を付ける技術が開示されている。
また、特開昭６２−１３３０２１号公報には、脱炭焼鈍
前に鋼板表面に微細な凹凸を形成し、脱炭焼鈍又は仕上
げ焼鈍で酸化物を形成する技術が開示されている。

【０００９】また、２次被膜の密着性を向上させる技術
としては、特開平５−２７９８６４号公報に、第１回目
の塗布としてリン酸あるいはリン酸塩と無水クロム酸あ
るいはクロム酸塩及びコロイド状シリカを含む溶液を、
３００〜６００℃で３０秒以上焼き付け乾燥し、更に第
２回目以降に該溶液を７００〜９５０℃で３０秒以上焼
き付け乾燥することにより、良好な密着性を保持し、か
つ被膜量を増大せしめる方法が開示されている。上記特
開平５−２７９８６４号公報に開示された方法により、
従来はせいぜい５ g/m²が限度であった絶縁被膜量が、
６〜８ g/m²もの厚塗布が可能となり、密着性が劣化す
ること無く大幅な張力の向上効果が得られている。

【００１０】ところが、上記各公報に開示された技術
は、いずれも巻きトランスなどの通常の方向性電磁鋼板
の使用を想定したものであり、ダイレクトイグニッショ
ンのコアやシールドのように圧延方向と直角方向の密着
性が必要な場合については、何ら解決手段を明示するも
のではない。

【００１１】また、電磁鋼板の打抜き性、耐蝕性を改善
する技術として、特公昭５３−４４８９２号公報に、酸
化被膜あるいは化成被膜付き電気鉄板の表面０．１〜１
０mg/dm ²の薄いポリエチレンフィルムを形成すること
により、打抜き性、耐蝕性に優れた有機被膜付き電気鉄
板に関する技術が開示されている。さらに特開昭５８−
１０３１０７号公報には、電磁鋼板の表面に、下塗りと
してリン酸塩系処理液を乾燥膜厚が０．３〜１．０μｍ
になるよう塗布し、これを焼き付けて非晶質被膜を生成
した後、その上にポリエステル系、エポキシエステル系
及びアクリル系樹脂の１種または２種以上の水溶性樹脂
を乾燥膜厚として３〜１２μｍとなるよう塗布し、焼き
付け、これにより該表面に打抜き性、電気絶縁性、およ
び耐蝕性、特に耐水性の優れた被膜を形成することを特
徴とする技術が開示されている。

【００１２】また、特開昭６２−１４４０５号公報に
は、フォルステライト被膜を有する方方向性電磁鋼板の
表面に、１００〜５００mg/m³のアクリル系有機樹脂を
主成分とした被膜を形成した２層被膜を有する切断性、
すべり性、歪み取り焼鈍性の優れた巻き鉄芯用方向性電
磁鋼板と、フォルステライト被膜上に無機系絶縁被膜を
有する方向性電磁鋼板の表面に、１００〜５００mg/m³
のアクリル系有機樹脂を主成分とした被膜を形成した２
層被膜を有する切断性、すべり性、歪み取り焼鈍性の優
れた巻き鉄芯用方向性電磁鋼板に関する技術が開示され
ている。

【００１３】しかし上記各公報では、ダイレクトイグニ
ッションのコアやシールドに使用されるような圧延方向
と直角方向の被膜密着性については何ら示唆、開示され
るものではなく、また、各公報において解決される問題
点である打抜き性、電気絶縁性、耐蝕性、耐水性、切断
性、すべり性、歪み取り焼鈍性と圧延方向と直角方向の
密着性については、何ら重複するものではない。

【００１４】本発明者らは、上記表面にフォルステライ
ト層を有する方向性電磁鋼板、あるいはフォルステライ
ト層の上にリン酸塩系絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板
の、圧延方向と直角方向の曲げ密着性について鋭意検討
した結果、特定範囲内にガラス転移点を持つ特定有機樹
脂を方向性電磁鋼板の表面最上層に形成することによ
り、圧延方向と直角方向の曲げ密着性を大幅に向上させ
ることが可能であることを見出した。本発明は、かかる
知見に基づくものであり、ダイレクトイグニッションの
コアやシールドに適した方向性電磁鋼板を提供するもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、次の通りである。（１）フォルステライト層を有する方向性電磁鋼板の表
面に、ガラス転移点が２５〜１５０℃の有機樹脂を主成
分とする被膜を０．５〜１０μｍ形成した２層被膜を有
することを特徴とする圧延方向と直角方向の曲げ密着性
に優れ、ダイレクトイグニッションに適した方向性電磁
鋼板。（２）有機樹脂が、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン、フェノール樹脂の１種又は２種以上の混合物、あ
るいは化合物であることを特徴とする前記（１）記載の
圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優れ、ダイレクトイ
グニッションに適した方向性電磁鋼板。（３）フォルステライト層を有する方向性電磁鋼板の表
面に、リン酸塩系絶縁被膜を形成し、さらにその表面に
ガラス転移点が２５〜１５０℃の有機樹脂を主成分とす
る被膜を０．５〜１０μｍ形成した３層被膜を有するこ
とを特徴とする圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優
れ、ダイレクトイグニッションに適した方向性電磁鋼
板。（４）有機樹脂が、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン、フェノール樹脂の１種又は２種以上の混合物、あ
るいは化合物であることを特徴とする前記（３）記載の
圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優れ、ダイレクトイ
グニッションに適した方向性電磁鋼板。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用されるリン酸塩系絶縁被膜としては、上記
特公昭５３−２８３７５号公報に開示されている被膜構
成が好適であり、リン酸アルミ、リン酸マグネシウム、
リン酸カルシウムの１種又は２種以上から構成されるリ
ン酸塩を主成分とし、適宜コロイド状シリカ、クロム酸
塩を添加したものを使用できる。

【００１７】このようなリン酸塩系絶縁被膜を方向性電
磁鋼板の表面に形成する場合、所定の処理液を調合した
後、ロールコーターなどで鋼板に塗布し、乾燥焼付する
のが好適であり、使用する処理液の液組成については特
に限定するものではないが、絶縁被膜の特性および塗布
時の作業性から、リン酸塩：３〜２４質量％、クロム酸
塩：０．２〜４．５質量％、コロイド状シリカ：４〜１
６質量％、を主成分とする水溶液またはスラリーとする
のがよい。また、この水溶液に被膜特性改善のために界
面活性剤、ガラス化剤等を添加することは何等差し支え
ない。

【００１８】リン酸塩系絶縁被膜の塗布量としては、
０．５〜５ g/m²の範囲が良く、さらに最適には１〜３
g/m²が良好である。リン酸塩系絶縁被膜を形成せずに
フォルステライト層に直接本発明で使用する有機樹脂層
を形成しても、圧延方向と直角方向の曲げ密着性には問
題無いが、リン酸塩系絶縁被膜を形成することにより表
面粗度の制御が可能となり、加工時の鋼板表面のすべり
性がコントロールできるため、リン酸塩系絶縁被膜を形
成した方が加工時の作業性が向上する。

【００１９】本発明で使用する有機樹脂としては、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン、フェノール樹脂の
１種又は２種以上の混合物、あるいは化合物が用いられ
る。具体的には、アクリル樹脂としては、α、βモノエ
チレン系不飽和単量体と、これに重合可能な単量体から
形成される樹脂である。例えばアクリル酸エステル類
（アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イ
ソプロピル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸２エチル
へキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸イソオクチ
ル、アクリル酸２エチルブチル、アクリル酸オクチル、
アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチ
ル、アクリル酸３エトキシプロピル等）、メタクリル酸
エステル類（メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、
メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎへキシル、メ
タクリル酸ラウリル、メタクリル酸デシルオクチル、メ
タクリル酸ステアリル、メタクリル酸２メチルへキシ
ル、メタクリル酸３メトキシブチルなど）、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニ
ル、ビニルケトン、ビニルトルエンおよびスチレンであ
る。

【００２０】これと共重合し得る単量体とは、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチル
スチレン、エチレン、トルエン、プロピレン、アクリル
アミド、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸２
ヒドリキシエチル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、
メタクリル酸ヒドロキシプロピル、Ｎメチロールアクリ
ルアミド、もちろん、アクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸等も用い
ることが可能である。

【００２１】次にエポキシ樹脂としては、単量体に２つ
以上のエポキシ基を有する樹脂であり、具体的にはビス
フェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノール
ＡＤ型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、オル
ソクレゾールノボラック型、グリシジルエステル型、脂
環型などが使用される。

【００２２】本発明で使用するウレタンとしては、分子
中にウレタン結合を有するものであれば良く、主にイソ
シアネート化合物とポリオール類あるいはポリエーテル
との反応により形成されるのもである。具体的には、イ
ソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン４，４‘ジイソシアネート、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、トリメチルプロパン１−
メチル２−イソシアノ４−カルバメート、ポリメチレン
ポリフェニルイソシアネート、メタキシリレンジイソシ
アネートなどであり、ポリオール類、ポリエーテルの例
としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリエーテルトリオールなどが用いられる。

【００２３】次にフェノール樹脂としては、フェノール
アルコール類いわゆるフェノールレゾールが好適である
が、フェノール樹脂の場合は各種メチロールフェノール
の混合物となることが多く、さらにはロジン変性などの
変成物の種類も非常に多いことから、特に限定するもの
ではない。

【００２４】以上の各有機樹脂を単独で用いても良い
が、混合物、あるいはフェノールやエポキシ樹脂の場合
では、変性して化合物としてから使用することにより、
さらに作業性の向上などが見込まれる。

【００２５】本発明では、上記有機樹脂の中でもガラス
転移点が２５〜１５０℃の範囲にする必要がある。ガラ
ス転移点が２５℃未満では、常温でコイル状態に保持し
た場合に有機樹脂同士が粘着したり、いわゆるブロッキ
ング現象を発生する恐れが有り、１５０℃超では、曲げ
加工時にフォルステライト表面やリン酸塩系絶縁被膜表
面との解離が発生し改善効果が得られないためである。
更に好適にはガラス転移点が６０〜１３０℃の範囲であ
る。

【００２６】本発明で使用される有機樹脂の塗布厚とし
ては、０．５〜１０μｍの間が適当である。０．５μｍ
未満では均一な塗布量コントロールが難しく、１０μｍ
超では有機樹脂とリン酸塩系絶縁被膜との密着性が低下
するからである。更に最適には１〜６μｍの間である。
また、曲げ加工時の潤滑性を高めるために、ポリエチレ
ンワックスなどの微粒子を有機樹脂に添加してもよい。

【００２７】通常、方向性電磁鋼板が使用されるトラン
スなどの曲げ試験では、２０ｍｍφで評価される。しか
しながら、ダイレクトイグニッションのコアやシールド
の場合には、圧延方向と直角方向に曲げるだけでなく、
小型化の観点から更に厳しい１５ｍｍφでの評価が必要
であり、本発明では、このような厳しい曲げ試験を行わ
れても十分な密着性が確保できる。

【００２８】本発明の詳細なメカニズムは明らかではな
いが、方向性電磁鋼板を圧延方向と直角方向に曲げ加工
をした場合、鋼板表面の圧延溝に沿って鋼板が座屈し易
いため非常に微細な座屈が発生し、フォルステライトが
破壊され易い。しかし、通常の有機樹脂をフォルステラ
イト層表面やリン酸塩系絶縁被膜表面に塗布した場合に
は、フォルステライト層表面やリン酸塩系絶縁被膜の最
表層には吸着水が多数存在しており、ミクロ的に曲げ加
工に耐えるだけの密着性が発揮できない。その点、本発
明で用いられる有機樹脂では、水酸基など多数の官能基
を樹脂表面に持っているため、吸着水を押しのけてフォ
ルステライト層表面やリン酸塩系絶縁被膜の最表層と強
力に密着すると共に、ガラス転移点が曲げ加工に最適化
されているため、フォルステライトの破壊と剥離を防止
するものと推定される。

【００２９】

【実施例】脱炭焼鈍後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布し仕上げ焼鈍を行った０．２３ｍｍの方向性電
磁鋼板の表面に、水洗処理して余剰のＭｇＯを落とした
後、一部のサンプルに表１に示す処理液を塗布し、焼付
けた。さらにその上に表２に示す有機樹脂を塗布し、所
定の条件で乾燥させた。その結果を表３に示す。

【００３０】表３中のａ）〜ｄ）の試験内容は以下の通
りである。ａ）：密着性試験として曲げ密着試験を行った。まず、
圧延方向と直角方向に試験片を採取し、１５ｍｍ径の丸
棒に試験片を押し付けながら１８０度折り曲げ、折り曲
げ部分の被膜の剥離状況を観察し、◎、○、△、×、×
×の５段階評価とした。◎は全く剥離無いもの、○は若
干の剥離があるもの、△は軽度の剥離が有るもの、×は
剥離の程度の激しいもの、××は全面剥離したもの。
ｂ）：ＪＩＳＣ２５５０準拠ｃ）：ＪＩＳＺ２３７１準拠（試験時間：５時間）試
験後のサンプルを目視評価し、◎、○、△、×、××の
５段階評価とした。◎は全くの発錆無いもの、○は若干
の点錆があるもの、△は軽度の発錆が有るもの、×は発
錆の程度の激しいもの、××は全面発錆したもの。ｄ）：常温（２５℃）で１０ＭＰａ加圧して７日間放置
後、粘着状況を評価、全く粘着しなかったものを○、若
干粘着したものを△、剥すのに力が必要であったもの×
の３段階評価をした。表３からも明らかな如く、本実施例によれば、圧延方向
と直角方向の曲げ密着性が大幅に向上する効果が得られ
ている。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【発明の効果】本発明により、ダイレクトイグニッショ
ンの外筒コアに最適な圧延方向と直角方向の曲げ密着性
を大幅に向上させることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｐ 15/00 ３０３Ｆ０２Ｐ 15/00 ３０３Ａ５Ｅ０４１Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｂ 1/18 1/18 Ｆターム(参考） 3G019 KC01 KC10 4D075 CA13 DA03 DB03 DC13 DC16 EB22 EB32 EB33 EB38 EB53 4F100 AB03A AD20B AK01C AK25C AK33C AK51C AK53C BA03 BA07 BA10A BA10C EJ68B GB41 JA05C JD08 JK06 YY00C 4K026 AA03 AA22 BA03 BA08 BA12 BB05 CA16 CA23 CA41 DA02 DA11 EB08 EB11 4K044 AA02 AB02 BA12 BA17 BA21 BB03 BB04 BC05 BC14 CA16 CA53 CA62 5E041 AA11 BC01 BC05 BC08 CA02 CA06 HB14 NN05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォルステライト層を有する方向性電磁
鋼板の表面に、ガラス転移点が２５〜１５０℃の有機樹
脂を主成分とする被膜を０．５〜１０μｍ形成した２層
被膜を有することを特徴とする圧延方向と直角方向の曲
げ密着性に優れ、ダイレクトイグニッションに適した方
向性電磁鋼板。
【請求項２】有機樹脂が、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、ウレタン、フェノール樹脂の１種又は２種以上の混
合物、あるいは化合物であることを特徴とする請求項１
記載の圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優れ、ダイレ
クトイグニッションに適した方向性電磁鋼板。
【請求項３】フォルステライト層を有する方向性電磁
鋼板の表面に、リン酸塩系絶縁被膜を形成し、さらにそ
の表面にガラス転移点が２５〜１５０℃の有機樹脂を主
成分とする被膜を０．５〜１０μｍ形成した３層被膜を
有することを特徴とする圧延方向と直角方向の曲げ密着
性に優れ、ダイレクトイグニッションに適した方向性電
磁鋼板。
【請求項４】有機樹脂が、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、ウレタン、フェノール樹脂の１種又は２種以上の混
合物、あるいは化合物であることを特徴とする請求項３
記載の圧延方向と直角方向の曲げ密着性に優れ、ダイレ
クトイグニッションに適した方向性電磁鋼板。