WO2022139332A1 - 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법 Download PDF

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고은정
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    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon

Definitions

  • One embodiment of the present disclosure relates to an electrical steel sheet adhesive coating composition, an electrical steel sheet laminate, and a manufacturing method thereof. Specifically, one embodiment of the present disclosure relates to an electrical steel sheet adhesive coating composition comprising a urethane resin, an electrical steel sheet laminate, and a manufacturing method thereof.
  • Non-oriented electrical steel sheet is a steel sheet with uniform magnetic properties in all directions on a rolled sheet, and is widely used in motors, generator iron cores, electric motors, and small transformers.
  • SRA stress relief annealing
  • Insulation film is a film coated in the final manufacturing process of laminates such as motors, generator iron cores, electric motors, and small transformers, and generally requires electrical properties to suppress the occurrence of eddy currents.
  • continuous punching processability, adhesion resistance, and surface adhesion are required.
  • Continuous punching workability refers to the ability to suppress the wear of the mold when forming an iron core by stacking a plurality of pieces after punching into a predetermined shape.
  • Adhesion resistance refers to the ability to not adhere between iron core steel sheets after the stress relief annealing process that removes the processing stress of the steel sheet and restores the magnetic properties.
  • Such an insulating film can be manufactured as an electrical steel sheet laminate only by using a separate fastening method such as welding, clamping, and interlocking.
  • an electrical steel sheet laminate in which a fusion layer capable of bonding (fastening) electrical steel sheets is formed, and a method for manufacturing the same do.
  • an object of the present invention is to provide an electrical steel sheet adhesive coating composition in which the adhesive strength between electrical steel sheets is improved by controlling the components of the fusion layer formed between the electrical steel sheets.
  • a bonding composition for an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive contains less than 5% by weight of amino silane (excluding 0% by weight). ring agent is included.
  • the amino silane included in the coupling agent is represented by the following formula (1).
  • R1 to R5 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or an isocyanate group
  • L1 to L4 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted and a cyclic C5 to C20 heteroarylene group
  • n1 to n4 are each independently an integer from 0 to 10.
  • the amino silane included in the coupling agent is represented by the following formula (2).
  • R1 to R5 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or an isocyanate group
  • L4 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 It is a heteroarylene group
  • n is an integer of any one of 1 to 10.
  • the bonding additive further includes at least one from the group consisting of a wetting agent, a curing agent, and a curing catalyst.
  • the polyurethane is formed by reacting an isocyanate monomer and a polyol, and the isocyanate monomer is at least one selected from the group consisting of an aromatic isocyanate monomer and an aliphatic isocyanate monomer.
  • the aromatic isocyanate monomer is a monomer of Formula 3, Formula 4, or a combination thereof.
  • R 1 to R 10 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or an isocyanate group
  • any one of R 1 to R 5 is an isocyanate
  • any one of R 6 to R 10 is an isocyanate, except when R 3 and R 8 are isocyanate at the same time
  • L is substituted or unsubstituted a substituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroarylene group
  • n is 1 to 10 any one integer
  • R 11 to R 16 are each independently hydrogen, deuterium, de
  • the aliphatic diisocyanate monomer is a monomer represented by Formula 5.
  • R is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C12 cycloalkyl group.
  • An electrical steel sheet includes an electrical steel sheet substrate; and a bonding coating layer positioned on the electrical steel sheet substrate, wherein the bonding coating layer includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive contains less than 5% by weight of amino silane (0 weight %), including a coupling agent.
  • a laminate according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrical steel plates; and a fusion layer positioned between the plurality of electrical steel sheets, wherein the fusion layer includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive contains less than 5% by weight of aminosilane ( 0% by weight) of a coupling agent.
  • the electrical steel sheet can be adhered without using conventional fastening methods such as welding, clamping, interlocking, and the like.
  • an electrical steel sheet adhesive coating composition having excellent coating film adhesion, peeling properties and ATF resistance properties.
  • first, second and third etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
  • substitution at least one hydrogen in the compound is a C1 to C30 alkyl group; C1 to C10 alkoxy group; silane group; an alkylsilane group; alkoxysilane group; It means that it is substituted with an ethyleneoxyl group.
  • hetero refers to an atom selected from the group consisting of N, O, S and P, unless otherwise defined.
  • the alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group, specifically, a C1 to C6 lower alkyl group, a C7 to C10 intermediate alkyl group, or a C11 to C20 higher alkyl group.
  • a C1 to C4 alkyl group means that there are 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, which are methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl. It indicates that it is selected from the group consisting of.
  • Typical alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl groups. .
  • An object of the present invention is to provide a bonding composition for an electrical steel sheet.
  • the adhesive coating composition among the substrates of the present invention is also a term used to indicate a bonding composition.
  • the bonding composition of the present invention is a composition capable of bonding two or more surfaces of a steel sheet, and the use thereof is not particularly limited. For example, it may be a self-bonding composition for an electrical steel sheet for providing self-bonding of the electrical steel sheet.
  • the bonding composition for an electrical steel sheet may include an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin may be polyurethane, and the bonding additive may include a coupling agent containing aminosilane.
  • the amino silane included in the coupling agent may be represented by Formula 1 below.
  • R1 to R5 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or is an isocyanate group
  • L1 to L4 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted and a C5 to C20 heteroarylene group
  • n1 to n4 may each independently be an integer of any one of 0 to 10.
  • the amino silane included in the coupling agent may be represented by Formula 2 below.
  • R1 to R5 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or is an isocyanate group
  • L4 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 hetero It is an arylene group
  • n may be an integer of any one of 1 to 10.
  • the amino silane may be 3-aminopropyl trimethoxysilane.
  • the amino silane may be included in less than 5% by weight (excluding 0% by weight) based on the total weight of the adhesive resin. Specifically, the amino silane may be included in an amount of more than 0.01 wt % based on the total weight of the polymer resin. More specifically, the amino silane may be included in an amount of 0.05 to 3.0% by weight or 0.5 to 3.0% by weight based on the total weight of the adhesive resin.
  • the content of amino silane in the bonding composition for electrical steel sheet is preferably controlled within the above range.
  • the bonding composition may have an elongation of 300 to 600%. Specifically, the elongation may be 400 to 500%. If the amino silane coupling agent is not added, too little, or too much is added, the elongation may appear to be less than 300%. If the elongation is low, the adhesion between the base iron and the bonding layer may not be improved, and powder may be generated due to the adhesive layer during punching and mold contamination may occur. On the other hand, if the elongation is too large, there may be a problem in that the bonding layer is not cut together with the steel plate in the cutter during the slitting operation, but is elongated.
  • the polyurethane which is the adhesive resin, is formed by reacting an isocyanate monomer and a polyol, and the isocyanate monomer may be at least one selected from the group consisting of an aromatic isocyanate monomer and an aliphatic isocyanate monomer.
  • the aromatic diisocyanate monomer may be a monomer represented by the following Chemical Formula 3, Chemical Formula 4, or a combination thereof.
  • R 1 to R 10 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, or an isocyanate group ego,
  • R 1 to R 5 is an isocyanate
  • any one of R 6 to R 10 is an isocyanate
  • L is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroarylene group,
  • n is an integer of any one of 1 to 10,
  • R 11 To R 16 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group, isocyanate a group or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl isocyanate group,
  • At least two of R 11 to R 16 are isocyanate or substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl isocyanate.
  • any one of R 1 to R 5 is an isocyanate
  • any one of R 6 to R 10 is an isocyanate
  • R 3 and R 8 are at the same time an isocyanate, except when R 1 and R
  • 10 is an isocyanate at the same time may be further excluded.
  • any one of R 1 to R 5 is isocyanate, any one of R 6 to R 10 is isocyanate, and any one of R 1 to R 5 and R 6 to R 10 is It is further excluded that it is an isocyanate at the same time symmetrically about L.
  • the monomer represented by Formula 3 may be one represented by Formula 5 below.
  • L is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 hetero It may be an arylene group.
  • L may be a methylene group.
  • the monomer represented by the formula (4) may be one represented by the following formula (6).
  • R 11 may be hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group.
  • the aromatic isocyanate monomer is 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,2'-methylene diphenyl diisocyanate, 2,4'-methylene diisocyanate It may be at least one selected from the group consisting of phenyl diisocyanate, 4,4'-methylene diphenyl diisocyanate, and m-xylene diisocyanate.
  • the aliphatic isocyanate monomer may be a monomer represented by the following formula (7).
  • R is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C12 cycloalkyl group.
  • the aliphatic diisocyanate monomer is hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, and hydrogenated xylene. It may be at least one selected from the group consisting of diisocyanate (Hydrogenated Xylene Diisocyanate).
  • the polyol may be a polyol of Formula 8.
  • R′ may be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C5 to C20 heteroaryl group.
  • the polyol may have a number average molecular weight of 400 to 1000 g/mol. Also, the polyol may be poly(propylene glycol).
  • the content of the polyurethane resin may be 98% by weight or more based on the total weight of the bonding composition for electrical steel sheet.
  • the bonding composition for electrical steel sheet according to an embodiment of the present disclosure minimizes the content of bonding additives other than the resin component contained in the composition and maximizes the resin component content, thereby exhibiting excellent steel sheet adhesion.
  • the bonding additive included in the bonding composition for electrical steel sheet may further include other components that can be used in the bonding composition in addition to the coupling agent.
  • the bonding additive may further include a wetting agent, a curing agent, and a curing catalyst in addition to the coupling agent.
  • the wetting agent may include a silicone-based wetting agent.
  • a silicone-based wetting additive may be polyether-modified polydimethylsiloxane.
  • the wetting agent may be added to the bonding composition for an electrical steel sheet in order to strengthen the interfacial adhesion between the electrical steel sheet and the fusion layer.
  • the curing agent may include an aliphatic amine-based, aromatic amine-based, amino-amine-based, or imidazole-based curing agent. More specifically, a dicyandiamide-based curing agent may be included.
  • the curing catalyst may include an imidazole-based curing catalyst.
  • the bonding composition for an electrical steel sheet according to an embodiment of the present disclosure may further include 0.50 to 2.50 parts by weight of a curing agent based on 100 parts by weight of the adhesive resin.
  • the curing agent may be further included in an amount of 0.90 to 1.10 parts by weight.
  • the curing agent serves to control the reactivity of the surface of the adhesive coating layer. When the curing agent is included in too little amount, the curing reaction of the fusion layer is lowered, and a problem in that the sticky (sticky) property of the surface of the fusion layer is inferior may occur. Conversely, if too much curing agent is added, the fastening force may deteriorate after low-temperature welding.
  • the bonding composition for an electrical steel sheet according to an embodiment of the present disclosure may further include 0.05 to 0.50 parts by weight of a wetting agent based on 100 parts by weight of the adhesive resin. Specifically, the humectant may be further included in an amount of 0.09 to 0.11 parts by weight.
  • the bonding composition for an electrical steel sheet according to an embodiment of the present disclosure may further include 0.10 to 1.00 parts by weight of a curing catalyst based on 100 parts by weight of the adhesive resin.
  • the curing catalyst may be further included in an amount of 0.40 to 0.60 parts by weight.
  • the polyurethane resin of one embodiment of the present disclosure may have a number average molecular weight of 3,000 to 20,000 g/mol.
  • the electrical steel sheet of an embodiment of the present disclosure includes an electrical steel sheet substrate; and a bonding coating layer positioned on the electrical steel sheet substrate, wherein the bonding coating layer includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive includes a coupling agent containing amino silane.
  • the laminate of one embodiment of the present disclosure includes a plurality of electrical steel sheets; and a fusion layer positioned between the plurality of electrical steel sheets, wherein the fusion layer includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive is a coupling agent containing aminosilane.
  • the fusion layer includes an adhesive resin and a bonding additive, the adhesive resin is polyurethane, and the bonding additive is a coupling agent containing aminosilane.
  • the thickness of the fusion layer of the electrical steel sheet laminate may be 0.1 to 10 ⁇ m. If the thickness of the fusion layer is too thin, the adhesive force may be rapidly reduced, and if it is too thick, a problem due to stickiness may occur after the coating is wound. More specifically, the thickness of the fusion layer may be 5 to 7 ⁇ m.
  • a coupling agent, a wetting agent, a curing catalyst, a curing agent, etc. may remain in the fusion layer of the electrical steel sheet laminate.
  • the method for manufacturing an electrical steel sheet laminate comprises the steps of applying an adhesive coating composition to one or both sides of an electrical steel sheet, and then curing the adhesive coating layer to form an adhesive coating layer; and laminating a plurality of electrical steel sheets having an adhesive coating layer formed thereon and thermally fusion to form a fusion layer.
  • an adhesive coating composition is prepared. Since the adhesive coating composition has been described above, overlapping descriptions will be omitted.
  • the adhesive coating composition is coated on the surface of the electrical steel sheet and cured to form an adhesive coating layer.
  • This step may be performed at a temperature in the range of 150 to 250 °C based on the plate temperature for curing the adhesive coating composition.
  • a plurality of electrical steel sheets on which an adhesive coating layer is formed are laminated and heat-sealed to form a fusion layer 20 .
  • the polymer components in the adhesive coating layer are heat-sealed to form a fusion layer.
  • the thermal fusion may be performed under conditions of a temperature of 150 to 250° C., a pressure of 0.05 to 5.0 Mpa, and a pressure of 0.1 to 120 minutes. Each of the above conditions may be independently satisfied, and two or more conditions may be simultaneously satisfied. As such, by controlling the temperature, pressure, and time conditions in the thermal fusion step, it can be densely thermally fused between electrical steel sheets, without a gap or organic phase.
  • a non-oriented electrical steel sheet (50 X 50 mm, 0.35 mmt) was prepared as a blank specimen.
  • the adhesive coating solution was applied to each prepared blank specimen at a constant thickness on the top and bottom using a bar coater and a roll coater, cured at 150 to 200° C. for 20 seconds based on the plate temperature, and then slowly cooled in air to form an adhesive coating layer.
  • Polyurethane was used as the polymer resin of the adhesive coating solution.
  • Polyurethane was used as a diisocyanate monomer by mixing 2,4'-MDI and HDI in a weight ratio of 6: 4, and as a polyol, PPG (Poly (Propylene Glycol)) having a water molecular weight of 425 g/mol was used.
  • the diisocyanate monomer was used in a mixture of 40% by weight and 60% by weight of the polyol based on the total weight of the polymer resin.
  • the electrical steel sheet coated with the adhesive coating layer was laminated to a height of 20 mm, it was heat-sealed at 160° C. for 10 minutes by pressing with a force of 0.5 MPa. After heat sealing, the thickness of the fusion layer was about 3 ⁇ m. The heat-sealed fusion body was evaluated for each type of solution. As evaluation items, peel adhesion (T-peel, N/mm) and ATF resistance were evaluated and shown in Table 1 below.
  • Solution stability After the prepared solution was left at a high temperature of 60° C. for 72 hours, changes due to sediment or reaction were observed. As for the observation method, the color or non-uniformity of the solution is first observed with the naked eye, and the presence or absence of surface defects is determined secondly through coating.
  • Peel adhesion (T-peel, N/mm): Specimen for peeling (T-Peeloff) measurement was prepared according to ISO 11339. After bonding two 25 x 200 mm specimens to an area of 25 x 150 mm 2 , the unbonded portion was bent at 90 to prepare a T-shaped tensile specimen. The specimen prepared by the peeling method (T-Peeloff) was fixed to an upper/lower jig (JIG) with a constant force and then pulled at a constant speed and measured using an apparatus for measuring the tensile force of the stacked sample.
  • JIG upper/lower jig
  • the measured value was measured at the point where the interface with the minimum adhesive force among the interfaces of the laminated samples fell off. After maintaining the temperature of the specimen at 60 °C through a heating device, the adhesive force was measured.
  • ATF resistance evaluation method When a driving motor is used in a vehicle, heat is generated while rotating, and ATF is used to cool it. Therefore, it is important to maintain the adhesive force of the laminated coil while impregnated with ATF in order to secure adhesion reliability during long-term use. Accordingly, the ATF resistance was evaluated. After immersing the prepared laminated coil in ATF having a temperature of 150° C. for 500 hours, shear adhesion was tested.
  • shear adhesion for measuring the ATF resistance was measured by the shear method (Shear Strength). Specimens for shear measurement were prepared according to ISO 4587. Two 25 x 100 mm specimens were adhered to an area of 12.5 x 25 mm 2 and heat-sealed under the above conditions to prepare a shearing specimen.
  • the specimen prepared by the shearing method was measured using an apparatus for measuring the tensile force of the stacked sample while pulling it at a constant speed. At this time, in the case of the shearing method, the measured value was measured at the point where the interface with the minimum adhesive force among the interfaces of the laminated samples fell off.

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Abstract

본 개시는 전기강판용 본딩 조성물, 이것이 적용된 강판 및 적층체에 관한 것으로, 상기 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 포함하는 커플링제를 포함할 수 있다.

Description

전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법
본 개시 일 구현예는 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시 일 구현예는 우레탄 수지를 포함하는 전기강판 접착 코팅 조성물, 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 압연판 상의 모든 방향으로 자기적 특성이 균일한 강판으로 모터, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기 등에 널리 사용되고 있다.
전기강판은 타발 가공 후 자기적 특성의 향상을 위해 응력제거 소둔(SRA)을 실시하여야 하는 것과 응력제거 소둔에 의한 자기적 특성 효과보다 열처리에 따른 경비 손실이 클 경우 응력제거 소둔을 생략하는 두 가지 형태로 구분될 수 있다.
절연피막은 모터, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기 등 적층체의 마무리 제조공정에서 코팅되는 피막으로서 통상 와전류의 발생을 억제시키는 전기적 특성이 요구된다. 이외에도 연속타발 가공성, 내 점착성 및 표면 밀착성 등이 요구된다. 연속타발 가공성이란, 소정의 형상으로 타발가공 후 다수를 적층하여 철심으로 만들 때, 금형의 마모를 억제하는 능력을 의미한다. 내 점착성이란 강판의 가공응력을 제거하여 자기적 특성을 회복시키는 응력제거 소둔 과정 후 철심강판간 밀착하지 않는 능력을 의미한다.
이러한 기본적인 특성 외에 코팅용액의 우수한 도포 작업성과 배합 후 장시간 사용 가능한 용액 안정성 등도 요구된다. 이러한 절연피막은 용접, 크램핑, 인터락킹 등 별도의 체결방법을 사용하여야 전기강판 적층체로 제조가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 전기강판을 접착(체결)할 수 있는 융착층을 형성한 전기강판 적층체 및 이의 제조 방법을 제공한다. 구체적으로 전기강판 사이에 형성되는 융착층의 성분을 제어하여, 전기강판 간의 접착력을 향상시킨 전기강판 접착 코팅 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명 일 구현예에 따른 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만(0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함한다.
상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000001
상기 화학식 1에서, R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고, L1 내지 L4는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이고, n1 내지 n4는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이다.
상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000002
상기 화학식 2에서, R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고, L4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이고, n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수이다.
상기 본딩 첨가제는 습윤제, 경화제, 경화촉매로 이루어진 군 중에서 1 이상을 더 포함한다.
상기 폴리우레탄은 이소시아네이트 모노머 및 폴리올이 반응하여 형성된 것이고, 상기 이소시아네이트 모노머는 방향족 이소시아네이트 모노머 및 지방족 이소시아네이트 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상이다.
상기 방향족 이소시아네이트 모노머는 화학식 3, 화학식 4 또는 이의 조합인 모노머이다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000003
[화학식 4]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000004
상기 화학식 3 에서, R1 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고, R1 내지 R5 중 어느 하나는 이소시아네이트이고, R6 내지 R10 중 어느 하나는 이소시아네이트이며, R3 및 R8 이 동시에 이소시아네이트인 경우는 제외되고, L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기이고, n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, 상기 화학식 4에서, R11은 내지 R16은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 이소시아네이트기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트기이고, R11은 내지 R16 중에 적어도 두 개는 이소시아네이트 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트이다.
상기 지방족 디이소시아네이트 모노머는 화학식 5로 표시되는 모노머이다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000005
상기 화학식 5에서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬기이다.
본 발명 일 구현예에 따른 전기강판은 전기강판 기재; 및 상기 전기강판 기재 상에 위치하는 본딩 코팅층을 포함하고, 상기 본딩 코팅층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만 (0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함한다.
본 발명 일 구현예에 따른 적층체는 복수의 전기강판; 및 상기 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함하고, 상기 융착층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만 (0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 전기강판 사이에 형성되는 융착층의 성분을 제어하여, 전기강판 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 용접, 크램핑, 인터락킹 등 기존의 체결방법을 사용하지 않고, 전기강판을 접착할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 도막 밀착성, 박리 특성 및 내 ATF 특성이 모두 우수한 전기강판 접착 코팅 조성물을 제공할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 화합물 중 적어도 하나의 수소가 C1 내지 C30 알킬기; C1 내지 C10 알콕시기; 실란기; 알킬실란기; 알콕시실란기; 에틸렌옥실기 로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 의미한다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20의 알킬기 일 수 있으며, 구체적으로 C1 내지 C6인 저급 알킬기, C7 내지 C10인 중급 알킬기, C11 내지 C20의 고급 알킬기일 수 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 전기강판용 본딩 조성물을 제공하고자 한다. 본 발명의 기재 중 접착 코팅 조성물 역시 본딩 조성물을 나타내기 위해 사용되는 용어이다. 또한 본 발명의 본딩 조성물은 2개 이상의 강판의 면을 접착시킬 수 있는 조성물로, 그 용도에 대하여 특별히 제한하지 않으나, 예컨대 전기강판의 셀프본딩을 제공하기 위한 전기강판용 셀프본딩 조성물일 수 있다.
본 개시 일 구현예의 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 포함하는 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000006
상기 화학식 1에서 R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고, L1 내지 L4는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이며, n1 내지 n4는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수일 수 있다.
상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000007
상기 화학식 2에서 R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고, L4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이고, n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수일 수 있다.
구체적으로 상기 아미노 실란은 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyl trimethoxysilane) 일 수 있다.
상기 아미노 실란은 접착 수지 전체 중량에 대하여 5중량% 미만(0 중량% 제외)으로 포함될 수 있다. 구체적으로 아미노 실란은 고분자 수지 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 초과로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 아미노 실란은 접착 수지 전체 중량에 대하여 0.05 내지 3.0 중량% 또는 0.5 내지 3.0 중량%로 포함될 수 있다.
아미노 실란이 첨가되지 않거나 너무 적게 첨가되는 경우 소지철과 본딩층 사이 계면에서 밀착성을 개선하는 효과를 기대할 수 없어 박리 접착력 및 내 ATF 특성이 열위해 지는 문제가 있을 수 있다. 반면 아미노 실란이 너무 과량으로 첨가되는 경우에는 본딩층 내에서 뭉침 현상을 발생시켜 인장강도 및 연신율과 같은 기계적 특성을 열위시키며 이에 따라 소지철과 본딩층 사이의 밀착성이 개선되지 않는 문제가 있을 수 있다. 이에 바람직하게는 전기강판용 본딩 조성물에서 아미노 실란의 함량은 상기 범위로 제어되는 것이 좋다.
상기 본딩 조성물은 연신율이 300 내지 600%일 수 있다. 구체적으로 연신율은 400 내지 500%일 수 있다. 아미노 실란 커플링제가 첨가 되지 않거나, 너무 적게 첨가되거나 혹은 너무 많이 첨가되는 경우에는 연신율이 300% 미만으로 나타날 수 있다. 연신율이 낮으면, 소지철과 본딩층 차이 밀착성이 개선되지 않을 수 있고, 또한, 타발시 접착층에 의한 파우더가 발생하여 금형 오염이 일어날 수 있다. 반면 연신율이 너무 큰 경우에는 절단(Slitting) 작업시 절단기에서 강판과 함께 본딩층이 절단되지 않고, 연신되어 버리는 문제가 있을 수 있다.
상기 접착 수지인 폴리우레탄은 이소시아네이트 모노머 및 폴리올이 반응하여 형성된 것이고, 상기 이소시아네이트 모노머는 방향족 이소시아네이트 모노머 및 지방족 이소시아네이트 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트 모노머는 하기 화학식 3, 화학식 4 또는 이의 조합인 모노머일 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000008
[화학식 4]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000009
상기 화학식 3에서,
R1 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고,
R1 내지 R5 중 어느 하나는 이소시아네이트이고, R6 내지 R10 중 어느 하나는 이소시아네이트이며,
L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기이고,
n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수이며,
상기 화학식 4에서,
R11은 내지 R16은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 이소시아네이트기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트기이고,
R11은 내지 R16 중에 적어도 두 개는 이소시아네이트 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 모노머는 R1 내지 R5 중 어느 하나는 이소시아네이트이고, R6 내지 R10 중 어느 하나는 이소시아네이트이며, R3 및 R8 이 동시에 이소시아네이트인 경우는 제외되고, R1 및 R10 이 동시에 이소시아네이트인 경우가 더 제외될 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 모노머는 R1 내지 R5 중 어느 하나는 이소시아네이트이고, R6 내지 R10 중 어느 하나는 이소시아네이트이며, R1 내지 R5 중 어느 하나 및 R6 내지 R10 중 어느 하나가 L을 중심으로 대칭으로 동시에 이소시아네이트인 것을 더 제외할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 3로 표시되는 모노머는 하기 화학식 5로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000010
상기 화학식 5에서 L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 3 또는 5에서 L은 메틸렌기일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 4로 표시되는 모노머는 하기 화학식 6로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000011
상기 화학식 6에서, R11 은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 방향족 이소시아네이트 모노머는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,2’-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 2,4’-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 4,4’-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, m-자일렌 디이소이아네트로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 지방족 이소시아네이트 모노머는 하기 화학식 7로 표시되는 모노머일 수 있다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000012
상기 화학식 7에서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬기이다.
보다 구체적으로, 상기 지방족 디이소시아네이트 모노머는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 1,4-사이클로헥산 디이소시아네이트, 4,4’-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 수소화 자일렌 디이소시아네이트(Hydrogenated Xylene Diisocyanate)로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 화학식 8의 폴리올일 수 있다.
[화학식 8]
Figure PCTKR2021019211-appb-img-000013
상기 화학식 8에서 R’는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기일 수 있다.
상기 폴리올은 수평균 분자량이 400 내지 1000g/mol일 수 있다. 또한, 상기 폴리올은 폴리(프로필렌 글리콜) 일 수 있다.
폴리우레탄 수지의 함량이 전기강판용 본딩용 조성물 전체 중량에 대하여 98 중량% 이상일 수 있다. 본 개시 일 구현예의 전기강판용 본딩용 조성물은 조성물에 포함되는 수지 성분 외의 본딩 첨가제의 함량을 최소화 하고 수지성분 함량을 극대화함으로써, 우수한 강판 접착력을 나타낼 수 있다.
상기 전기강판용 본딩 조성물에 포함되는 본딩 첨가제는 커플링제 외에, 본딩 조성물에 사용될 수 있는 기타 다른 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 본딩 첨가제는 커플링제 외에, 습윤제, 경화제, 경화촉매가 더 포함될 수 있다.
구체적으로 습윤제로는 실리콘계 습윤제가 포함될 수 있다. 실리콘계 습윤(Wetting) 첨가제의 예로는 폴리에테르 개질된 폴리디메틸 실록산(Polyether-modified polydimethylsiloxane)이 될 수 있다. 습윤제는 전기강판과 융착층의 계면 접착력을 강화시키기 위하여 전기강판용 본딩 조성물에 첨가될 수 있다.
구체적으로 경화제로는 지방족 아민계, 방향족 아민계, 아미노 아민계, 또는 이미다졸계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 디시안디아마이드계 경화제가 포함될 수 있다.
구체적으로 경화촉매로는 이미다졸계 경화촉매가 포함될 수 있다.
본 개시 일 구현예의 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 100 중량부에 대하여 경화제를 0.50 내지 2.50중량부로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 경화제를 0.90 내지 1.10중량부로 더 포함할 수 있다. 경화제는 접착 코팅층 표면의 반응성을 조절하는 역할을 한다. 경화제가 너무 적게 포함되는 경우에는, 융착층의 경화반응이 저하되어, 융착층 표면의 스티키(sticky)성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 반대로 경화제가 너무 많이 첨가되는 경우에는 저온 융착 후 체결력이 열위해 질 수 있다.
본 개시 일 구현예의 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 100 중량부에 대하여 습윤제를 0.05 내지 0.50 중량부로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 습윤제를 0.09 내지 0.11중량부로 더 포함할 수 있다.
본 개시 일 구현예의 전기강판용 본딩 조성물은 접착 수지 100 중량부에 대하여 경화촉매를 0.10 내지 1.00 중량부로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 경화촉매를 0.40 내지 0.60 중량부로 더 포함할 수 있다.
본 개시 일 구현예의 폴리우레탄 수지는 수평균 분자량이 3,000 내지 20,000g/mol일 수 있다.
본 개시 일 구현예의 전기강판은 전기강판 기재; 및 상기 전기강판 기재 상에 위치하는 본딩 코팅층을 포함하고, 상기 본딩 코팅층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 포함하는 커플링제를 포함할 수 있다.
본 개시 일 구현예의 적층체는 복수의 전기강판; 및 상기 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함하고, 상기 융착층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고, 상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며, 상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 포함하는 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 전기강판 적층체의 융착층의 두께는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 융착층의 두께가 너무 얇으면, 접착력이 급격히 저하될 수 있고, 너무 두꺼우면 코팅 권취 후에 스티키성에 의한 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 융착층의 두께는 5 내지 7㎛일 수 있다.
상기 전기강판 적층체의 융착층 내에 커플링제, 습윤제, 경화촉매, 경화제 등은 잔존할 수 있다.
본 발명 일 구현예에 의한 전기강판 적층체의 제조방법은 전기강판의 일면 또는 양면에 접착 코팅 조성물을 도포한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성하는 단계; 및 접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고 열융착하여 융착층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이하 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 접착 코팅 조성물을 준비한다. 접착 코팅 조성물에 대하여는 전술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
다음으로, 접착 코팅 조성물을 전기강판의 표면에 코팅한 후, 경화시켜 접착 코팅층을 형성한다. 이 단계는 접착 코팅 조성물의 경화를 위해 판온 기준으로 150 내지 250 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
접착 코팅층이 형성된 복수의 전기강판을 적층하고, 열융착하여 융착층(20)을 형성한다. 열융착하는 단계를 통해 접착 코팅층 내의 고분자 성분들이 열융착하고, 융착층을 형성하게 된다.
열융착하는 단계는 150 내지 250℃의 온도 0.05 내지 5.0 Mpa의 압력 및 0.1 내지 120 분의 가압 조건으로 열융착할 수 있다. 상기 조건은 각각 독립적으로 만족할 수 있으며, 2 이상의 조건을 동시에 만족할 수도 있다. 이처럼 열융착하는 단계에서의 온도, 압력, 시간 조건을 조절함으로써, 전기강판 사이에, 갭이나, 유기물상 없이, 조밀하게 열융착될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예
무방향성 전기강판(50 X 50 mm, 0.35mmt)을 공 시편으로 준비하였다. 접착 코팅 용액을 Bar Coater 및 Roll Coater 이용하여 각 준비된 공 시편에 상부와 하부에 일정한 두께로 도포하여 판온기준 150 내지 200℃에서 20초간 경화한 후 공기 중에서 천천히 냉각시켜, 접착 코팅층을 형성하였다.
접착 코팅 용액의 고분자 수지로는 폴리우레탄을 사용하였다. 폴리우레탄은 디이소시아네이트 모노머로 2,4’-MDI와 HDI를 중량비로 6 : 4로 혼합하여 사용하였고, 폴리올은 PPG(Poly(Propylene Glycol))로 수분자량이 425g/mol인 것을 사용하였다. 디이소시아네이트 모노머는 고분자 수지 전체 중량에 대하여 40중량%, 폴리올은 60중량% 혼합하여 사용하였다.
상기 얻어진 폴리우레탄에, 폴리우레탄 고분자 수지 100 중량부에 대하여 첨가제로 실리콘계열 습윤제 0.1중량부, 디시안디아미드계 경화제 1중량부 및 이미다졸계 경화촉매 0.5중량부를 혼합하였고, 커플링제로 하기 표 1 종류의 커플링제를 표 1에 나타난 함량으로 혼합하여 접착 코팅 용액을 준비하였다.
제조된 접착 코팅 용액의 물성인, 유리전이온도, 인장강도, 및 연신율을 측정하여 표 1에 나타내었다.
접착 코팅층이 코팅된 전기강판을 높이 20mm로 적층한 후, 0.5MPa의 힘으로 가압하여 160℃, 10 분 동안 열융착하였다. 열융착 후 융착층의 두께는 약 3㎛였다. 열융착된 융착체를 용액 종류별로 평가하였다. 평가 항목으로는 박리접착력(T-peel, N/mm) 및 내ATF 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
각각의 측정 방법은 다음과 같다.
최대 인장강도 및 연신율 : 합성한 폴리우레탄 중합물의 기계적인 물성을 측정하기 위해 박리지 위에 붓고, 어플리케이터를 사용하여 균일한 두께로 도포하여 제작한 후, 100℃ 진공오븐에서 24 시간 동안 건조하여 건조 필름을 제작 하였다. 상기 필름을 ASTM D-1708 규격에 따라 만능시험기를 이용하여 50mm/min의 속도로 최대 인장강도 및 연신율을 측정하였다.
용액안정성 : 제조한 용액을 60℃의 고온에 72시간 동안 방치한 후 침전물이나 반응에 의한 변화를 관찰하였다. 관찰방식은 1차로 용액의 색상이나 불균일성을 육안으로 관찰하고, 2차로 코팅을 통한 표면결함 발생유무를 판단한다.
박리접착력 (T-peel, N/mm): 박리법 (T-Peeloff) 측정을 위한 시편 규격은 ISO 11339에 의거하여 제작하였다. 25 x 200mm 시편 두장을 25 x 150mm2의 면적으로 접착 한 후 미 접착부위를 90로 bending하여 T형태의 인장시편을 제작하였다. 박리법(T-Peeloff)으로 제작된 시편을 상/하부 지그(JIG)에 일정 힘으로 고정시킨 후 일정 속도로 당기면서 적층된 샘플의 인장력을 측정하는 장치를 사용하여 측정하였다. 이때, 전단법의 경우 측정된 값은 적층된 샘플의 계면 중에서 최소 접착력을 가진 계면이 탈락하는 지점을 측정하였다. 가열장치를 통해 시편의 온도를 60℃로 유지한 후 접착력을 측정하였다.
내ATF 특성 평가법 : 구동모터를 자동차에 사용하는 경우 회전하며 열이 발생하여 이를 냉각하기 위하여 ATF를 사용하게 된다. 이에 장기 사용시에 접착 신뢰도를 확보하기 위하여 ATF에 함침된 상태에서 적층 코일의 접착력이 유지되는 것이 중요하다. 이에, 내ATF 특성을 평가하였다. 상기 제조된 적층 코일을 온도가 150℃인 ATF에 500시간 함침 후 전단 접착력을 테스트 하였다.
상기 내 ATF 특성을 측정하기 위한 전단 접착력은 전단법 (Shear Strength)으로 측정하였다. 전단법 측정을 위한 시편 규격은 ISO 4587에 의거하여 제작하였다. 25 x 100mm 시편 두장을 12.5 x 25mm2의 면적으로 접착하여 상기 조건으로 열융착 하여 전단법 시편을 제작하였다.
전단법으로 제작된 시편을 상/하부 지그(JIG)에 일정 힘으로 고정시킨 후 일정 속도로 당기면서 적층된 샘플의 인장력을 측정하는 장치를 사용하여 측정하였다. 이때, 전단법의 경우 측정된 값은 적층된 샘플의 계면 중에서 최소 접착력을 가진 계면이 탈락하는 지점을 측정하였다.
Silane Coupling agent 접착제 기계적 물성 용액 안정성 T-Peel
(N/mm)		 내ATF
(MPa)
종류 함량 (중량%)
수지 100중량%기준		 Tg (℃) 인장강도 (MPa) 연신율 (%)
실시예1 3-아미노프로필 트리메톡시실란 0.5 -50 60 500 OK 2.5 1.5
실시예2 3-아미노프로필 트리메톡시실란 1 -50 60 500 OK 3.0 2.0
실시예3 3-아미노프로필 트리메톡시실란 3.0 -40 50 400 OK 2.0 1.7
실시예 4 3-아미노프로필 트리메톡시실란 0.05 -50 60 500 OK 1.7 1.5
비교예1 3-아미노프로필 트리메톡시실란 5 -20 40 200 NG 1.1 0.7
비교예2 3-글리시독시프로필-트리메톡시실렌 0.5 -50 60 500 OK 1.2 1.2
비교예3 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란 0.5 -50 60 500 OK 1.3 1.5
비교예4 3-머캅토프로필트리메톡시실란 0.5 -50 60 500 OK 1.3 1.2
비교예5 - 0 -20 60 250 OK 1.1 1.5
비교예6 3-아미노프로필 트리메톡시실란 0.01 -20 60 200 OK 1.5 1.4
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이,알콕시 실란 커플링제를 사용한 경우 종류를 달리하여도 박리 특성(T-peel 특성)이 열위한 것을 확인할 수 있었고, 실시예와 동종의 아미노 실란 커플링제를 사용하여도 함량이 과다한 경우인 비교예 1 역시 박리 특성이 열위한 것을 확인할 수 있었다.아미노 실란을 사용하지 않거나, 적게 사용한 비교예 5, 6의 경우에는 박리 특성(T-peel 특성) 및 내 ATF 특성이 실시예 보다 다소 열위하게 나타났을 뿐만 아니라, 연신율이 낮아 추후 적층체 제조를 위한 타발 작업에 적합하지 않음을 알 수 있었다.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 (9)

  1. 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고,
    상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며,
    상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만 (0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함하는, 전기강판용 본딩 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 1로 표시되는, 전기강판용 본딩 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021019211-appb-img-000014
    상기 화학식 1에서
    R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고,
    L1 내지 L4는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이고,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제에 포함된 아미노 실란은 하기 화학식 2로 표시되는, 전기강판용 본딩 조성물.
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2021019211-appb-img-000015
    상기 화학식 2에서
    R1 내지 R5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고,
    L4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기 이고,
    n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본딩 첨가제는 습윤제, 경화제, 경화촉매로 이루어진 군 중에서 1 이상을 더 포함하는, 전기강판용 본딩 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 이소시아네이트 모노머 및 폴리올이 반응하여 형성된 것이고, 상기 이소시아네이트 모노머는 방향족 이소시아네이트 모노머 및 지방족 이소시아네이트 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상인, 전기강판용 본딩 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방향족 이소시아네이트 모노머는 화학식 3, 화학식 4 또는 이의 조합인 모노머인, 전기강판용 본딩 조성물.
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2021019211-appb-img-000016
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2021019211-appb-img-000017
    상기 화학식 3 에서,
    R1 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이소시아네이트기이고,
    R1 내지 R5 중 어느 하나는 이소시아네이트이고, R6 내지 R10 중 어느 하나는 이소시아네이트이며,
    R3 및 R8 이 동시에 이소시아네이트인 경우는 제외되고,
    L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기이고,
    n은 1 내지 10 중 어느 하나의 정수이며,
    상기 화학식 4에서,
    R11은 내지 R16은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기, 이소시아네이트기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트기이고, R11은 내지 R16 중에 적어도 두 개는 이소시아네이트 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬 이소시아네이트이다.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 지방족 디이소시아네이트 모노머는 화학식 5로 표시되는 모노머인, 전기강판용 본딩 조성물.
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2021019211-appb-img-000018
    상기 화학식 5에서,
    R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬기이다.
  8. 전기강판 기재; 및
    상기 전기강판 기재 상에 위치하는 본딩 코팅층을 포함하고,
    상기 본딩 코팅층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고,
    상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며,
    상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만 (0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함하는, 전기강판.
  9. 복수의 전기강판; 및
    상기 복수의 전기강판 사이에 위치하는 융착층;을 포함하고,
    상기 융착층은 접착 수지 및 본딩 첨가제를 포함하고,
    상기 접착 수지는 폴리우레탄 이며,
    상기 본딩 첨가제는 아미노 실란을 5중량% 미만 (0 중량% 제외)으로 포함하는 커플링제를 포함하는, 적층체.
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