电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体及其制造方法与流程

1.本发明的一个实施例涉及一种电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体及其制造方法。具体地，本发明的一个实施例涉及一种用于形成不使用焊接、夹固、联锁等传统的连接方法可以粘接(连接)电工钢板的熔合层的电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体及其制造方法。具体地，本发明的一个实施例涉及一种通过控制形成在电工钢板之间的熔合层的成分来提高电工钢板之间的粘接力的电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体及其制造方法。


背景技术：

2.无取向电工钢板作为轧制板上的所有方向上磁特性均匀的钢板，广泛应用于马达、发电机的铁芯、电动机、小型变压器等。
3.电工钢板可分为两种形式，一是需要实施去应力退火(sra)，以改善冲切加工后的磁特性，二是热处理导致的成本损失大于去应力退火所带来的磁特性效果时，省略去应力退火。
4.绝缘覆膜作为马达、发电机的铁芯、电动机、小型变压器等产品的收尾加工过程中涂布的覆膜，通常要求具有抑制产生涡流的电特性。除此之外，还要求具有连续冲切加工性、耐粘着性和表面附着性。连续冲切加工性是指冲切加工成预定的形状后层叠多个制成铁芯时抑制模具磨损的能力。耐粘着性是指去除钢板的加工应力使磁特性恢复的去应力退火过程后铁芯钢板之间不会附着的能力。
5.除了这些基本特性之外，还要求具有涂布液的优异的涂布操作性和调配后可长时间使用的溶液稳定性等。对于这种绝缘覆膜，只有使用焊接、夹固、联锁等别的连接方法才能制造电工钢板层叠体。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明的一个实施例中提供一种用于形成不使用焊接、夹固、联锁等传统的连接方法可以粘接(连接)电工钢板的熔合层的电工钢板层叠体及其制造方法。具体地，本发明的一个实施例中提供一种通过控制形成在电工钢板之间的熔合层的成分来提高电工钢板之间的粘接力的电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体及其制造方法。
8.技术方案
9.根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，其包含聚乙烯丙烯酸酯(polyethylene acrylate)，所述聚乙烯丙烯酸酯包含由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元。
10.聚乙烯丙烯酸酯包含65至90重量％的由以下化学式1表示的重复单元、10至35重量％的由以下化学式2表示的重复单元。
11.[化学式1]
[0012][0013]
[化学式2]
[0014][0015]
在所述化学式1和化学式2中，r1至r7各自独立地表示氢或直链型或支链型烷基，r8表示氢、直链型或支链型烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、卤素原子、卤代甲酰基、羰基、醛基、羧基、酯基、酰胺基、氰酸基、异氰酸基、腈基、硝基、磺酰基、磺基、亚磺酰基、胺基、羟基或烷氧基。
[0016]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，相对于100重量份的聚乙烯丙烯酸酯，还可以包含小于3重量份的无机颗粒。
[0017]
无机颗粒可以包含sio2、al2o3、tio2、mgo、zno和zro2中的一种以上。
[0018]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，相对于1摩尔的聚乙烯丙烯酸酯，还可以包含0.5至1.5摩尔的中和剂。
[0019]
中和剂可以包含胺类中和剂或醇类中和剂。
[0020]
中和剂的汽化点可为50至150℃。
[0021]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，其ph值可为9.5至12。
[0022]
相对于100重量份的聚乙烯丙烯酸酯，还可以包含0.1至10重量份的交联剂。
[0023]
交联剂可以包含乙烯类硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧类硅烷偶联剂中的一种以上。
[0024]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，相对于100重量份的聚乙烯丙烯酸酯，还可以包含0.5至2.5重量份的固化剂。
[0025]
固化剂可以包含脂肪族胺类、芳香族胺类、氨基胺类或咪唑类。
[0026]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，还可以包含硅类湿润添加
剂。
[0027]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，其表面张力值可为25至32n/m。
[0028]
根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体，其包含：多张电工钢板；以及熔合层，位于多张电工钢板之间，熔合层包含聚乙烯丙烯酸酯，所述聚乙烯丙烯酸酯包含由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元，聚乙烯丙烯酸酯包含65至90重量％的由以下化学式1表示的重复单元、10至35重量％的由以下化学式2表示的重复单元。
[0029]
[化学式1]
[0030][0031]
[化学式2]
[0032][0033]
在所述化学式1和化学式2中，r1至r7各自独立地表示氢或直链型或支链型烷基，r8表示氢、直链型或支链型烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、卤素原子、卤代甲酰基、羰基、醛基、羧基、酯基、酰胺基、氰酸基、异氰酸基、腈基、硝基、磺酰基、磺基、亚磺酰基、胺基、羟基或烷氧基。
[0034]
熔合层的厚度可为0.1至5μm。
[0035]
根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体的制造方法，其包含：将粘接涂料组合物涂布于电工钢板的一面或两面后使其固化，以形成粘接涂层的步骤；以及将形成有粘接涂层的多张电工钢板层叠并热熔合，以形成熔合层的步骤。
[0036]
粘接涂层形成步骤中，可以在150至250℃的温度下完成固化。
[0037]
发明效果
[0038]
根据本发明的一个实施例，通过控制形成在电工钢板之间的熔合层的成分，可以提高电工钢板之间的粘接力。
[0039]
根据本发明的一个实施例，可以提高粘接涂料组合物的稳定性。
[0040]
根据本发明的一个实施例，不使用焊接、夹固、联锁等传统的连接方法可以粘接电工钢板，因此电工钢板层叠体的噪音和振动抑制效果更优异。
附图说明
[0041]
图1是电工钢板层叠体的模式图。
[0042]
图2是根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体的截面示意图。
[0043]
图3是实施例1中分析熔合层成分的ft-ir数据。
[0044]
图4是实施例1中分析熔合层成分的扫描热分析(differential calorimetry scanning，dsc)数据。
具体实施方式
[0045]
第一、第二、第三等词汇用于描述各部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些词汇限制。这些词汇仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以被描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。
[0046]
本文所使用的术语只是出于描述特定实施例，并不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。在说明书中使用的“包含”可以具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
[0047]
如果某一部分被描述为在另一个部分之上，则可以直接在另一个部分上面或者其间存在其他部分。当某一部分被描述为直接在另一个部分上面时，其间不存在其他部分。
[0048]
虽然没有另作定义，但是本文中使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同。对于辞典中定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。
[0049]
在本说明书中，除非另有定义，否则“取代”是指化合物中的至少一个氢被c1至c30烷基；c1至c10烷氧基；硅烷基；烷基硅烷基；烷氧基硅烷基；乙烯氧基取代。
[0050]
在本说明书中，除非另有定义，否则“杂”是指选自n、o、s和p的原子。
[0051]
所述烷基可以是c1至c20的烷基，具体地，可以是c1至c6的低级烷基、c7至c10的中级烷基、c11至c20的高级烷基。
[0052]
例如，c1至c4烷基是指烷基链上有1至4个碳原子，这表示选自由甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基所组成的群。
[0053]
典型的烷基中有甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
[0054]
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例，以使本发明所属领域的普通技术人员容易实施本发明。然而，本发明能够以各种不同方式实施，并不限于本文所述的实施
例。
[0055]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，其包含聚乙烯丙烯酸酯，所述聚乙烯丙烯酸酯包含由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元。
[0056]
[化学式1]
[0057][0058]
[化学式2]
[0059][0060]
在所述化学式1和化学式2中，r1至r7各自独立地表示氢或直链型或支链型烷基，r8表示氢、直链型或支链型烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、卤素原子、卤代甲酰基、羰基、醛基、羧基、酯基、酰胺基、氰酸基、异氰酸基、腈基、硝基、磺酰基、磺基、亚磺酰基、胺基、羟基或烷氧基。
[0061]
当热熔合时，聚乙烯丙烯酸酯形成熔合层，并夹在电工钢板之间，从而在电工钢板之间赋予粘接力。当熔合层在电工钢板之间无法适当地赋予粘接力时，精确层叠的多张电工钢板在工艺过程中可能会错位。如果层叠位置错位，就会对最终制造的电工钢板产品的品质产生不良影响。通过确保由树脂热熔合后的粘接力，可以避免层叠的电工钢板的位置错位。
[0062]
此时，如果有机树脂中使用聚乙烯丙烯酸酯，则在聚乙烯树脂的熔点以下的温度下，由于结晶，粘接层表面的硬度高，因此尽量减少加工工艺(切割、冲压)上粘接层与加工生产线摩擦而导致的损伤，而在熔点以上的温度下，由于粘接层的流动性迅速增加，因此粘接力更优异。此外，对于丙烯酸酯，在制备水分散涂布液时，具有对水的分散力优异的特性，
并提高涂布后电工钢板表面与界面的粘接力。
[0063]
具体地，聚乙烯丙烯酸酯是指聚乙烯和丙烯酸酯以共聚物(copolymer)形式聚合的形式。此时，前述的聚乙烯有助于改善熔合层的熔合性、绝缘性和表面特性。丙烯酸树脂有助于涂布液的水分散以及改善熔合层和无取向电工钢板的粘接性。更具体地，聚乙烯丙烯酸酯包含由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元。
[0064]
[化学式1]
[0065][0066]
[化学式2]
[0067][0068]
在化学式1和化学式2中，r1至r7各自独立地表示氢或直链型或支链型烷基，r8表示氢、直链型或支链型烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、卤素原子、卤代甲酰基、羰基、醛基、羧基、酯基、酰胺基、氰酸基、异氰酸基、腈基、硝基、磺酰基、磺基、亚磺酰基、胺基、羟基或烷氧基。
[0069]
更具体地，在化学式1和化学式2中，r1至r7各自独立地表示氢或c1至c3的烷基，r8可以表示氢、c1至c6的烷基、卤素原子、羧基或羟基。更具体地，r1至r8可以是氢。
[0070]
相对于100重量％的聚乙烯丙烯酸酯，聚乙烯丙烯酸酯包含65至90重量％的由化学式1表示的聚乙烯和10至35重量％的由化学式2表示的丙烯酸酯。如果聚乙烯过少，则由于熔合性下降，可能会产生内聚破坏(cohesive failure)。另一方面，如果聚乙烯过多，则涂料组合物的水分散性和熔合层与电工钢板的粘接性可能会下降。更具体地，可以包含70至85重量％的由化学式1表示的聚乙烯和15至30重量％的由化学式2表示的丙烯酸酯。
[0071]
根据本发明的一个实施例的电工钢板粘接涂料组合物，相对于100重量份的聚乙
silane)等。作为甲基丙烯酰氧类硅烷偶联剂，可以是3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(3-methacryloxypropyl methyldimethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-methacryloxpropyl trimethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(3-methacyloxypropyl methyldiethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(3-methacryloxpropyl triethoxysilane)。
[0083]
粘接涂料组合物中还可以包含硅类湿润(wetting)添加剂，以增强电工钢板10与熔合层20的界面粘接力。作为硅类湿润(wetting)添加剂的实例，可以是聚醚改性聚二甲基硅氧烷(polyether-modified polydimethylsiloxane)。相对于100重量份的乙烯丙烯酸酯，可以包含0.01至0.5重量份的硅类湿润添加剂。
[0084]
根据本发明的一个实施例的涂料组合物，其表面张力值可为25至32n/m。如果表面张力值过低，则由于涂料组合物没有涂布成适当的厚度，熔合层20的厚度可能会变薄。如果表面张力值过高，则涂料组合物可能难以涂布成均匀的厚度。更具体地，表面张力值可为28至30n/m。此时，表面张力值可以通过白金环(dunouy ring)方式进行测定，温度标准是25℃。
[0085]
除了前述的成分以外，粘接涂料组合物可以包含溶剂，以便容易涂布以及使成分均匀分散。作为溶剂，可以包含水、乙醇等。相对于100重量份的聚乙烯丙烯酸酯，可以包含1至20重量份的溶剂。
[0086]
本发明的一个实施例中提供一种电工钢板层叠体。
[0087]
根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体，其包含：多张电工钢板；以及熔合层，位于多张电工钢板之间。图1中示出根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体的模式图。如图1所示，具有多张电工钢板层叠的形式。
[0088]
图2中示出根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体的截面示意图。如图2所示，根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体100，其包含：多张电工钢板10；以及熔合层20，位于多张电工钢板之间。
[0089]
根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体可以是如下的层叠体：不使用焊接、夹固、联锁等传统的方法，只使用前述的粘接涂料组合物形成熔合层，从而使不同电工钢板热熔合的层叠体。
[0090]
此时，电工钢板层叠体具有热熔合后高温粘接性和高温耐油性优异的特性。
[0091]
在下文中，将详细描述每个构成。
[0092]
电工钢板10可以不受限制地使用一般的无取向电工钢板或取向电工钢板。在本发明的一个实施例中，通过在多张电工钢板10之间形成熔合层20来制造电工钢板层叠体100是主要的技术特征，因此省略对电工钢板10的详细描述。
[0093]
熔合层20形成在多张电工钢板10之间，其粘接力很强，不使用焊接、夹固、联锁等传统的连接方法也足以粘接多张电工钢板10。
[0094]
在电工钢板10与熔合层20的界面的粗糙度(算术平均粗糙度，ra)可为0.1至0.4μm。如前所述，通过调节粘接涂料组合物的ph值，可以赋予在电工钢板10与熔合层20的界面的粗糙度。通过赋予粗糙度，可以提高电工钢板10与熔合层20的粘接力。但是，当粗糙度过大时，层叠体100的占空比可能会降低。
[0095]
对于熔合层20，将粘接涂料组合物涂布在表面上使其固化而形成粘接涂层后，再
经层叠和热熔合形成熔合层20。将形成有粘接涂层的多张电工钢板10层叠并热熔合时，粘接涂层中的树脂成分会热熔合，从而形成熔合层。对于这种熔合层，除了作为主要成分的有机物以外，还含有少量的无机金属化合物。在熔合层中，无机物成分均匀地分散在有机物中而形成微相。
[0096]
在本发明的一个实施例中，熔合层20包含聚乙烯丙烯酸酯。至于聚乙烯丙烯酸酯，在有关粘接涂料组合物的描述中已有详述，因此省略重复描述。在形成熔合层的过程中，聚乙烯丙烯酸酯残留不变。另外，无机颗粒、交联剂、湿润添加剂也残留，其含量范围也会相同。
[0097]
因此，熔合层可以包含100重量份的聚乙烯丙烯酸酯、小于3重量份的无机颗粒、0.1至10重量份的交联剂和0.01至0.5重量份的硅类湿润添加剂。中和剂在固化和热熔合过程中蒸发，不会残留在熔合层20中。
[0098]
熔合层20的厚度可为0.1至5μm。如果熔合层的厚度过薄，则粘接力可能会迅速下降。如果熔合层的厚度过厚，则涂布卷取后，粘性导致的缺陷会成问题。更具体地，熔合层20的厚度可为2至3μm。
[0099]
根据本发明的一个实施例的电工钢板层叠体的制造方法，其包含：将粘接涂料组合物涂布于电工钢板的一面或两面后使其固化，以形成粘接涂层的步骤；以及将形成有粘接涂层的多张电工钢板层叠并热熔合，以形成熔合层的步骤。
[0100]
在下文中，将详细描述每个步骤。
[0101]
首先，准备粘接涂料组合物。至于粘接涂料组合物，如前所述，因此省略重复描述。
[0102]
接下来，将粘接涂料组合物涂布于电工钢板的表面后使其固化，以形成粘接涂层。对于该步骤，为了粘接涂料组合物的固化，可以在150至250℃的温度下进行。
[0103]
将形成有粘接涂层的多张电工钢板层叠并热熔合，以形成熔合层20。通过热熔合步骤，粘接涂层中的聚合物成分热熔合，从而形成熔合层。
[0104]
对于热熔合步骤，可以在150至250℃的温度、0.05至5.0mpa的压力和0.1至120分钟的加压条件下进行热熔合。对于所述条件，可以各自单独满足，也可以同时满足2以上的条件。如此，通过调节热熔合步骤中的温度、压力、时间条件，可以紧密地热熔合，在电工钢板之间没有间隙或有机相。
[0105]
热熔合步骤包含升温步骤和熔合步骤，升温步骤的升温速度可为10℃/分钟至1000℃/分钟。
[0106]
在下文中，将描述本发明的优选实施例、与其对比的比较例和它们的评价例。然而，下述实施例是本发明的一个优选实施例而已，本发明不限于下述实施例。
[0107]
实验例1
[0108]
作为试样准备无取向电工钢板(50
×
50mm，0.35mmt)。用棒涂机(bar coater)和辊涂机(roll coater)将粘接涂布液以一定厚度涂布在所准备的各试样的上方和下方后，在200℃(以板温为准)下固化20秒后，在空气中缓慢冷却，以形成粘接涂层。
[0109]
粘接涂料组合物包含下表1所示的聚乙烯丙烯酸100重量份、中和剂(三乙胺)1摩尔(相对于聚乙烯丙烯酸)、交联剂(乙烯基三甲氧基硅烷)5重量份、固化剂(双氰胺)1.5重量份、硅类湿润添加剂(聚醚改性聚二甲基硅氧烷)0.1重量份。
[0110]
聚乙烯和丙烯酸由以下化学式表示。
[0111][0112]
将涂布有粘接涂层的电工钢板层叠成高度为20mm，然后以0.1mpa的力量进行加压，在120℃下热熔合10分钟。将热熔合层的成分和通过剪切面拉伸法测定的热熔合后的电工钢板的粘接力示于下表1中。热熔合后熔合层的厚度为约3μm。
[0113]
具体评价条件如下：
[0114]
粘接力：依据iso 11339规格制作用于剥离法(t-peeloff)测定的试样。将25
×
200mm的两张试样以25
×
150mm2的面积粘接后，将未粘接部位弯曲(bending)90度制作成t形状的拉伸试样。
[0115]
将由剥离法(t-peeloff)制作的试样以一定的力量固定在上/下夹具(jig)上，然后以一定的速度拉伸，使用测定层叠试样的拉伸力的装置进行测定。此时，在剪切法的情况下，测定值是对层叠试样的界面中具有最小粘接力的界面脱落的点进行了测定。通过加热装置将试样的温度保持在60℃，然后测定粘接力。
[0116]
水分散稳定性：将涂布液在60℃下保持72小时，肉眼观察沉淀物的形成。
[0117]
粘性：将涂布有粘接涂层的电工钢板层叠成高度为20mm，然后以1mpa的力量进行加压，在70℃下热熔合30分钟后，通过钢板脱落时粘接所产生的痕迹来判断有无粘性。
[0118]
【表1】
[0119][0120]
如表1所示，当如实施例1至实施例2，熔合层树脂使用聚乙烯丙烯酸树脂，其中包含的乙烯和丙烯酸的含量比被适当调节时，表现出优异的剥离粘接力。
[0121]
比较例1是使用环氧树脂替代了聚乙烯丙烯酸树脂，可以确认剥离粘接力较差。
[0122]
比较例2是聚乙烯丙烯酸树脂中乙烯含量比稍微低，可以确认剥离粘接力较差。
[0123]
比较例3是聚乙烯丙烯酸树脂中丙烯酸含量比较低，可以确认不仅剥离粘接力较差，水分散稳定性也较差。图3和图4中示出实施例1中制造的熔合层的ft-ir数据和扫描热分析数据。
[0124]
在图3的1700cm-1
附近观察到峰值，这表示聚乙烯丙烯酸酯中的-cooh结构，通过其面积可以确认比例。此外，图3中在2850cm-1
附近和2920cm-1
附近观察到峰值，这表示聚乙烯丙烯酸酯中的ch2结构，通过其面积可以确认比例。
[0125]
另一方面，图4中在80℃附近可以确认聚乙烯丙烯酸酯的晶体结构的熔化而产生的峰值。此外，第1次扫描中在45℃下确认到明确的峰值，第2次扫描中可以确认该峰值明显减小，可以确认为这是聚乙烯丙烯酸酯的有序结构中出现的峰值。
[0126]
实验例2
[0127]
实施方法与前述的实验例1相同，但是改变了粘接涂料组合物中的交联剂的种类和含量。
[0128]
【表2】
[0129][0130]
如表2所示，当如实施例1和实施例3，交联剂的种类和含量适当时，表现出溶液稳定性和剥离粘接力优异的结果。
[0131]
比较例4是没有加入交联剂，溶液稳定性较差，剥离粘接力也差。
[0132]
比较例5和6中没有使用乙烯类或甲基丙烯酸类硅烷偶联剂，而使用了异氰酸酯类、苯乙烯类硅烷偶联剂，因此剥离粘接力有些差。
[0133]
比较例7是加入了过多的交联剂，因此溶液稳定性较差。
[0134]
实验例3
[0135]
实施方法与前述的实验例1相同，但是如下表3所示改变了固化剂的含量和涂层厚度。
[0136]
【表3】
[0137][0138][0139]
如表3所示，当如实施例1和实施例4，固化剂加入以及涂层厚度适当时，表现出剥离粘接力优异以及粘性也优异的结果。
[0140]
比较例8是没有加入固化剂，虽然剥离粘接力优异，但是粘性较差。
[0141]
比较例9是过量加入固化剂且涂层厚度较薄，可以确认剥离粘接力较差。
[0142]
比较例10是涂层厚度较高，可以确认粘性较差。
[0143]
本发明能以各种不同方式实施，并不局限于上述的实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下能够通过其他具体方式实施本发明。因此，应该理解上述的实施例在所有方面都是示例性的，并不是限制性的。
[0144]
附图标记说明
[0145]
100：电工钢板层叠体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10：电工钢板
[0146]
20：熔合层