特表 2024-537193 電気用途用鋼帯を製造するためのプロセスおよび関連装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】電気用途用鋼帯を製造するためのプロセスおよび関連装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 1/08 20060101AFI20241003BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B05C1/08

C23C26/00 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024520941

(86)(22)【出願日】2022-10-06

(85)【翻訳文提出日】2024-06-04

(86)【国際出願番号】 IB2022059551

(87)【国際公開番号】W WO2023057948

(87)【国際公開日】2023-04-13

(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/059204

(32)【優先日】2021-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515214729

【氏名又は名称】アルセロールミタル

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リュベ，バンサン

(72)【発明者】

【氏名】アンケ，シャルル

(72)【発明者】

【氏名】エルナンデス，ジャック

(72)【発明者】

【氏名】シャルボネル，イブ

【テーマコード（参考）】

4F040

4K044

【Ｆターム（参考）】

4F040AA24

4F040AB04

4F040AC01

4F040AC02

4F040BA23

4F040CB01

4F040CB05

4F040CB22

4F040CB34

4F040CB37

4F040CB38

4F040DA12

4F040DA15

4F040DA17

4F040DB14

4K044AA02

4K044AB02

4K044BA21

4K044BB01

4K044BC14

4K044CA53

(57)【要約】

タンク（２）と、被覆ロール（３）と、塗布ロール（４）とを備える、電気用途のための、ワニスで被覆された鋼帯Ｓを連続的に製造するための被覆装置（１）であって、前記タンク（２）は、ワニス溶液を収容することができ、前記被覆ロール（３）は前記ワニス溶液と接触するように構成され、前記被覆ロール（３）は、前記塗布ロール（４）と接触し、前記ワニスを前記塗布ロール（４）上に、鋼帯幅方向に均一に転写するように構成され、前記塗布ロール（４）は、前記鋼帯Ｓと接触し、前記鋼帯の幅で前記鋼帯を均一に被覆するように構成され、前記塗布ロールの表面は、４０～６０ショアＡの硬度を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンク２と、被覆ロール３と、塗布ロール４とを備える、電気用途のための、ワニスで被覆された鋼帯Ｓを連続的に製造するための被覆装置１であって、
前記タンク２は、ワニス溶液を収容することができ、前記被覆ロール３が前記ワニス溶液と接触するように前記タンク２は構成され、
前記被覆ロール３は、前記塗布ロール４と接触するように、かつ前記ワニスを前記塗布ロール４上に、鋼帯幅方向に均一に転写するように構成され、
前記塗布ロール４は、前記鋼帯Ｓと接触するように、かつ前記鋼帯の幅で前記鋼帯を均一に被覆するように構成され、前記塗布ロールの表面は、４０～６０ショアＡの硬度を有する、被覆装置１。

【請求項2】

前記塗布ロールの前記表面は、４０～５５ショアＡの硬度を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記塗布ロールの前記表面は、エラストマーでできている、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記塗布ロールの前記表面は、ポリウレタンでできている、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記タンクは、チャンバドクターブレードである、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記タンクには、ワイピング装置１０が装備されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の装置によって実行される、ワニスで被覆された鋼帯の連続製造のための方法であって、
前記帯の少なくとも一方の面にワニス層が堆積され、前記ワニス層は１．５μｍ～１５μｍの濡れ厚さを有し、前記ワニスは２０℃で２．５×１０^－２Ｐａ．ｓ～２０℃で４．０×１０^－１Ｐａ．ｓの粘度を有し、
前記被覆ロールには、前記タンクに収容されたワニスと接触することによってワニスが供給され、前記塗布ロールは、前記被覆ロールおよび前記鋼帯と接触し、前記鋼帯は、少なくとも３０ｍ．ｍｉｎ^－１の速度で走行する、方法。

【請求項8】

前記鋼帯は電磁鋼である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記鋼帯は無方向性電磁鋼である、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記ワニスは水性ワニスである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

塗布ロールに接触するために前記被覆ロールに作用される総力は、被覆された鋼帯の幅１メートル当たり５００～３０００Ｎである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記鋼帯に接触するために前記塗布ロールに作用される総力は、被覆された鋼帯の幅１メートル当たり２０００～６０００Ｎである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

ワニスの堆積後に、前記鋼帯は乾燥ステップに供される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

堆積された前記ワニス層の厚さは、乾燥後には０．８μｍ～５μｍである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気用途のための、均質なワニス層で被覆された鋼帯の連続製造のための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

「電気用途」という用語は、特定の磁気特性を有する物品、例えば、電動機のステータおよびロータ、変圧器、ならびに風車のタービンを製造するための鋼帯の使用に関する。電気用途用の鋼は、電磁鋼としても知られており、一般に０～６重量パーセントのケイ素を含有する。電磁鋼は、無方向性鋼と方向性鋼の２つのカテゴリーに分けられることができる。

【0003】

電磁鋼は、通常、電気の流れを防止し、渦電流を低減するために、鋼を絶縁するためにワニスで被覆される。このワニスは、一般に、２５～７５重量パーセントの樹脂および５～１５重量パーセントの溶媒（アルコールなど）を含有する水性溶液、ならびに水からなる残部である。ワニス塗布プロセスは、少なくとも２つのステップを備え、第１のステップではワニスが湿潤膜の形態で被覆され、第２のステップではワニスが硬化されて網状の乾燥膜を得る。湿潤膜の厚さは、乾燥膜の厚さを０．８μｍ～５μｍとするために、通常１．５μｍ～１５μｍである。

【0004】

製造プロセスにおいて、ワニス塗布はアニーリング後に行われる。製造ラインのアーキテクチャに応じて、ワニス塗布部は、焼鈍炉と結合されてもされなくてもよい。ワニス部分が焼鈍炉と結合されているかどうかが製造ライン速度に影響を与える。さらに、ワニスは、乾燥ステップにおいて、最高速度ラインも制限するピーク金属温度（ＰＭＴ）で網状化される必要がある。その結果、ライン速度は３０～３００ｍ．ｍｉｎ^－１まで変化することができる。

【0005】

米国特許第６２７７１９６号明細書は、電磁鋼帯上に一貫して高速で絶縁ラッカーの薄い均一な層を被覆することを目的としている。この装置は、彫刻されたピックアップロールと、溝または他のくぼみのない実質的に平らな表面を有する塗布ロールとを備える。

【0006】

欧州特許第３１４３１７９号明細書は、包装鋼を不動態化層で均一に被覆するためのプロセスおよび機器を開示している。この装置は、チャンバドクターブレードと、被覆ロールと、塗布ロールとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許第６２７７１９６号明細書

【特許文献2】欧州特許第３１４３１７９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、広範囲のライン速度に対して電磁鋼帯を均一にワニス塗布することを可能にする装置および方法を提供することである。その結果、鋼上のワニス層は、いかなるパターンも呈するべきではない。実際、電磁鋼のための被覆装置の大部分は、ライン速度の変動につながる焼鈍炉と連結されている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

これは、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置を提供することによって達成される。これは、請求項７～１４のいずれか一項に記載の方法を提供することによっても達成される。

【0010】

他の特徴および利点は、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態を示す図である。

【図2】本発明の第２の実施形態を示す図である。

【図3】最大ワニス厚さに対する塗布ロールの硬度および速度ラインの影響を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、図１に示されるように、タンク２と、被覆ロール３と、塗布ロール４とを備える、電気用途のための、ワニスで被覆された鋼帯Ｓを連続的に製造するための被覆装置１に関し、
前記タンク２は、ワニス溶液を収容することができ、前記被覆ロール３が前記ワニス溶液と接触するように前記タンク２は構成され、
前記被覆ロール３は、前記塗布ロール４と接触するように、かつ前記ワニスを前記塗布ロール４上に、鋼帯幅方向に均一に転写するように構成され、
前記塗布ロール４は、前記鋼帯Ｓと接触するように、かつ前記鋼帯の幅で前記鋼帯を均一に被覆するように構成され、前記塗布ロールの表面は、４０から６０ショアＡの硬度を有する。

【0013】

図２は、方向Ｄに沿ってワニス塗布設備を通って進む鋼帯Ｓを示す。帯は、最初に、ワニス溶液を塗布することを目的とする被覆装置１を通過し、次いで、ワニスの水分を除去し、次いでワニスを網状化することを目的とする乾燥ユニット５を通過する。被覆されたワニスの厚さを測定する装置６は、被覆装置１と乾燥ユニット５との間に配置されることができ、被覆装置１の制御ユニット９に接続されることができる。

【0014】

図２に示される実施形態では、被覆装置１は、帯の２つの面を同時に被覆することができるが、代替の実施形態では、被覆装置１は、帯の単一の面のみを被覆するように、装置の左側部分１Ａまたは右側部分１Ｂのみで構成されることができる。

【0015】

被覆装置１の左側部分１Ａの一実施形態が図１に示されている。右側部分１Ｂは、帯Ｓに関して左側部分１Ａと対称であるため、記載されていない。

【0016】

図１に示されるように、この装置は、塗布ロール４である、第１のロール４で構成されている。この塗布ロール４は、一方では帯Ｓと接触し、他方では被覆ロール３である、第２のロール３と接触している。製造プロセス中、被覆ロール３は回転しており、また帯Ｓ上に堆積される、タンク２に含まれるワニス溶液と接触している。被覆ロールとワニス溶液との間の接触は、前記被覆ロールを前記ワニス溶液に浸漬することによって実現されることができる。タンク２には、被覆ロール３の表面に溶液を搾り出すワイピング装置が装備されることが好ましい。

【0017】

ワイピング装置は、必要な湿潤ワニス厚さを得るために堆積される必要な量の溶液で被覆ロール３が確実に被覆されることを可能にする。このワイピング装置には、ドクターブレードが装備されることが好ましい。この装置は、２枚のブレードで構成されることができ、例えば、第１のブレードは、被覆ロール３がタンク２に入る地点に位置され、被覆ロール３がタンク２を通過する前の通過から残った残留ワニス溶液を除去することを可能にし、第２のブレードは、ロール被覆ロール３がタンク２を出る地点に位置され、余分な溶液を除去することを可能にする。ブレードは、例えば、プラスチック、ステンレス鋼または炭素繊維で作製されることができる。装置はまた、単一のブレード、例えば、被覆ロール３がタンク２を出る地点に位置されたステンレス鋼製のブレードとすることができる。

【0018】

図１に示されるように、タンクは、チャンバドクターブレードであることが好ましい。チャンバドクターブレードシステムは、２つのドクターブレードを密閉されたワニスチャンバと共に使用して、ワニスを被覆ロールに分配する。通常、第１のブレードは計量ブレードとして作用し、被覆ロールから余分なワニスを拭き取り、第２のブレードは捕捉または封じ込めブレードとして作用し、ワニスをチャンバ内に保持する。

【0019】

このワニス溶液は、２０℃で２．５×１０^－２Ｐａ．ｓ～２０℃で４．０×１０^－１Ｐａ．ｓの粘度を有する。第１の例では、溶液は、アクリル樹脂およびホスフェート顔料で構成される３０～５０重量％の乾燥抽出物、５～１０重量％の共溶媒（アルコール）、および水からなる残部を含有する。別の例では、溶液は、ポリウレタン樹脂とアルミニウムおよび酸化ケイ素との混合物である４０～６０重量％の乾燥抽出物、５～１０重量％の共溶媒（アルコール）、および水からなる残部を含有する。

【0020】

被覆ロール３は、表面に彫刻が施されたセラミックにより被覆されたロールである。より正確には、被覆ロール３には、任意のパターンまたはセル構造が刻まれている。例えば、パターンは、６０°または３０°または７０°の六角形セル、ラインパターン、コブラパターンであってよい。被覆ロールのセルはワニス溶液で充填される。被覆ロールの表面は、セラミック製とされることができる。被覆ロールのセルは、レーザーまたは機械的ツールを用いてエッチングされることができる。

【0021】

被覆ロールにパターンが刻まれていても、被覆ロールは、ワニスを塗布ロール上に均一に転写するように構成されている。これは、塗布ロールにパターンが転写されないことを意味する。その結果、ワニス厚さが幅方向において均一となる。

【0022】

第１の好ましい実施形態では、被覆ロール３は、複数の６０°六角形形状のセルを有し、そのライン数は、５０～２００ライン／センチメートルであり、その体積は、ロール表面１平方メートル当たり５×１０^－６～６×１０^－５ｍ^３、好ましくはロール表面１平方メートル当たり１×１０^－６～５×１０^－５ｍ^３である。

【0023】

第２の好ましい実施形態では、被覆ロール３は、ロール表面１ｍ^２当たり１×１０^－５～８×１０^－５ｍ^３のセル体積を伴うコブラパターンを有する。

【0024】

第３の好ましい実施形態では、被覆ロール３は、ロール表面１ｍ^２当たり１×１０^－５～４×１０^－５ｍ^３のセル体積を伴う四角形パターンを有する。

【0025】

ワニス溶液が被覆された被覆ロール３の表面は、タンク２を通過した後、塗布ロール４と接触するようになる。被覆ロール３は、時計回り、またはその逆に回転することができる。塗布ロール４自体は、被覆ロール３の１つとは反対の回転方向に駆動されることが好ましい。

【0026】

塗布ロール４、または少なくともその表面は、溶液の最適な転写を可能にする材料、すなわち、例えば、ロールまたはその表面が作られる材料による吸収、または反対に、ロールの表面上の溶液の過剰な滑りによる溶液の損失を最小にする転写が可能な材料で作られることが好ましい。この材料はまた、耐薬品性ならびに機械的摩耗に対する耐性を示すことができる。好ましくは、塗布ロール３はエラストマー製である。第１の好ましい例では、塗布ロールはクロロスルホン化ポリエチレンで作られる。第２の好ましい実施形態では、塗布ロールはポリウレタン製である。

【0027】

塗布ロールは、前記鋼帯を幅方向に均一に被覆するように構成される。その結果、得られた被覆された帯上にワニスパターンは存在しない。そのような均一な被覆を達成するために、塗布ロール表面は、溝または他のくぼみのない実質的に平らな表面である。

【0028】

好ましくは、塗布ロール３は、０．５μｍ～３．５μｍの粗さＲａを有する。塗布ロール粗さＲａが３．５μｍを超えると、被覆されたワニスの不均質性が現れる可能性がある。さらにより好ましくは、前記塗布ロールは、０．６～１．５μｍの粗さＲａを有する。

【0029】

塗布ロールは、４０ショアＡ～６０ショアＡの硬度を有する。硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０規格に従って測定されることができる。

【0030】

硬度が４０ショアＡ未満である場合には、被覆プロセスに起因して塗布ロールの寿命が著しく低下する。好ましくは、塗布ロール３は、少なくとも４５ショアＡの硬度を有し、そのような最小硬度は、より良好な寿命を提供し、さらにロールの良好な変形を提供して均一な被覆をもたらす。

【0031】

硬度が６０ショアＡより大きい場合、特にライン速度が小さい場合、最大ワニス濡れ厚さは制限されすぎる。好ましくは、塗布ロール３は、最大５５ショアＡの硬度を有する。

【0032】

実際、図３では、被覆ロールで被覆されることができる最大ワニス濡れ厚さが速度ラインの関数でプロットされている。これは、ロール表面のいくつかの硬度、すなわち、４０および６０ショアＡ（本発明による）ならびに８０ショアＡについてプロットされている。すべての曲線は、帯の幅１メートル当たり３０００Ｎの塗布ロールに加えられた総力および２０℃で０．１２Ｐａ．ｓの粘度についてプロットされている。

【0033】

本発明による被覆ロールについて、被覆されることができる最大濡れ厚さは、少なくとも３０ｍ．ｍｉｎ^－１の速度ラインに対して、少なくとも１５μｍであることが観察されることができる。

【0034】

その結果、塗布ロールの特許請求の範囲の硬度は、十分な耐久性を確保しながら、広範囲のワニス被覆の湿潤厚さを提供する。

【0035】

本発明はまた、前述のような装置によって実行される、ワニスで被覆された鋼帯の連続製造のための方法に関し、
前記帯の少なくとも一方の面にワニス層が堆積され、前記ワニス層は１．５μｍ～１５μｍの濡れ厚さを有し、前記ワニスは２０℃で２．５×１０^－２Ｐａ．ｓ～２０℃で４．０×１０^－１Ｐａ．ｓの粘度を有し、
前記被覆ロールには、前記タンクに収容されたワニスと接触することによってワニスが供給され、前記塗布ロールは、前記被覆ロールおよび前記鋼帯と接触し、前記鋼帯は、少なくとも３０ｍ．ｍｉｎ^－１の速度で走行する。

【0036】

好ましくは、前記鋼帯は電磁鋼帯である。さらにより好ましくは、前記鋼帯は無方向性電磁鋼帯である。前記無方向性電磁鋼帯は、１．５～４重量パーセントのケイ素を含むことが好ましい。

【0037】

好ましくは、鋼帯は、３０～５００ｍ．ｍｉｎ^－１の速度で走行している。さらにより好ましくは、鋼帯は、３０～３００ｍ．ｍｉｎ^－１の速度で走行している。

【0038】

被覆ロール３と塗布ロール４との間の接触圧力は、ワニス溶液を被覆ロールから塗布ロールに転写するのに十分でなければならないが、溶液の損失と、それによる溶液の最適でない転写をもたらす可能性のある飛散を引き起こすほど大きくしてはならない。前記２つのロール間のこの圧力は、例えば、被覆ロール３に取り付けられたシリンダを用いて加えられることができる。被覆ロール３に加わる総力Ｆ_ＲＲは、帯の幅１ｍ当たり５００～３０００Ｎであることが好ましい。

【0039】

この接触に続いて、塗布ロール４は、帯Ｓ上に堆積されることになる湿潤ワニス溶液で被覆される。

【0040】

塗布ロール４と帯との間の接触圧力は、堆積された湿潤ワニス溶液膜を過度に拭き取る危険性があるほどに大きくてはならず、溶液で帯の濡れが不十分になる危険性があるほどに低くてはならない。さらに、帯の潜在的な平坦度欠陥を補償するために、ロールによって帯に最小圧力が及ぼされなければならない。塗布ロール４と帯Ｓとの間のこの圧力は、例えば、塗布ロールに取り付けられた少なくとも１つのシリンダを用いて加えられることができる。塗布ロール４に加えられる総力Ｆ_ＴＢは、帯の幅１メートル当たり２０００～６０００Ｎであることが好ましい。

【0041】

塗布ロール４および被覆ロール３の回転速度は、帯の変位速度と同期させることができる。

【0042】

本発明の一実施形態では、堆積された湿潤ワニス厚さの厚さは、厚さ測定装置６を用いて測定される。

【0043】

加えて、または本発明の追加の実施形態では、被覆ロール３の回転速度は、図１に示される制御ユニット９によって制御されることができる。この制御ユニット９は、湿潤ワニス厚さを測定する装置に接続されている。厚さが目標厚さ未満である場合、被覆ロール３の速度は増加し、その逆も同様である。

【0044】

厚さは、例えば、電磁放射線ゲージを用いて測定されることができる。これらのゲージは、水分が膜から非常に急速に蒸発し、測定値に著しい変動を引き起こす可能性があるため、被覆装置１に可能な限り近くに設置されることが好ましい。

【0045】

湿潤ワニス層の堆積ステップに続いて、帯は乾燥ステップに供される。この乾燥ステップは、乾燥ユニット５を用いて行われる。

【0046】

好ましくは、この乾燥段階に続いて、堆積されたワニス層の厚さは、乾燥後に０．８μｍ～５μｍである。

【0047】

この乾燥ユニット５は、例えば、空気を１２０℃～３５０℃の温度で被覆された帯の方向に噴射するノズルが装備された乾燥トンネルである。乾燥ユニットはまた、帯の温度を好ましくは２２０℃～２９０℃のＰＭＴまで上昇させるインダクタとすることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】