スタンプラミネートのクリーニング：コーティングを傷めずにオイルを除去

クイックリファレンスコーティングクラスと推奨洗浄方法

その前に--お急ぎの方は、これが核となる決定地図だ：

譲れないルール： まずコーティングの種類を特定する。洗浄方法、温度、pH、接触時間など、他のすべてはこの1つのデータから導かれます。もしその情報をお持ちでない場合は、洗浄プロセスを設計する前に、鉄鋼業者から入手してください。.

スタンプ・ラミネーションに油が付着しても問題ない理由

プレス金型には潤滑が必要です。これがないと、金型の摩耗が加速し、カジリが発生し、生産工程全体の寸法精度が低下します。適用される潤滑剤は、通常、軽鉱油または特定のスタンピング液で、プレスに供給する前にストリップに導入されるか、ダイフェースに直接スプレーされます。.

スタンピング後、そのオイルは単に露出した表面に留まるわけではない。オイルはスタンプとスタンプの間の界面の隙間に浸透していく。 積層 毛細管現象によって。プレス加工されたスタックでは、数十ミクロンの幅しかない隙間がリザーバーのように機能する。標準的な表面クリーニング方法では、この隙間には届かない。.

その後に続く故障モードは、それぞれ時系列が異なるため、個別に名前を挙げる価値がある：

• 後処理での接着不良。. EPコーティング、エポキシ・ディッピング、ワニス含浸はすべて、きれいな金属を必要とする。油汚染は、魚眼、接着力低下、不均一な被覆を引き起こす。ラミネーションの隙間に残留したオイルは、プロセス中に電気塗装浴にブリードし、それを汚染する可能性があります。.
• アニールによるカーボン残留物。. 珪素鋼の応力除去焼鈍は、通常700℃から850℃の間で行われる。この温度で層間ギャップに存在するオイルが炭化する。この炭素は鋼の表面に浸透し、結晶粒構造を破壊し、透磁率を低下させ、保磁力を上昇させる。その結果、コアは著しく劣化する。.
• 層間絶縁ブリッジ。. 残留油とスタンピングの金属屑が組み合わさると、ラミネート層間に部分的な導電経路が生じ、コーティングが提供する絶縁が短絡する可能性がある。これにより渦電流損失が増加し、使用中に局所的な発熱が発生します。.
• 保管中および輸送中の腐食。. 切削油は長期的な腐食防止剤としては信頼できない。酸化したり、部分的に洗い流されたりすると、裸のケイ素鋼は腐食します。積層間の錆は層間ギャップを増大させ、コアロスを増加させ、使用中の可聴ノイズの一因となる。.

あなたが実際に対処している汚染

ラミネーションのオイルの種類を知ることは、コーティングの種類を知ることと同じくらい、洗浄方法の選択を左右します。これらは洗浄時の挙動が異なり、あるタイプに有効な方法が別のタイプでは失敗することもあります。.

鉱油系切削油剤 は不けん化性であり、アルカリと反応して石けんを形成することはない。水系では、除去はすべて乳化に依存する。ほとんどの鉱油はフッ素系溶剤や変性アルコール系溶剤に溶解するため、蒸気脱脂では容易に除去できる。.

硫化または塩素化された極圧（EP）スタンピング液 は、より硬い鋼や公差の厳しい金型に使用される。これらは除去がより困難で、通常の溶剤洗浄に抵抗する残留物を残す可能性がある。乳化パッケージがマッチしたアルカリ性システムは、溶剤単独よりも優れた性能を発揮します。.

防錆油 トランジットプロテクションのためにスタンピング後に塗布されるものは、一般的に薄膜で低粘度である。通常、スタンピング液よりも除去しやすいが、金属表面に付着するように設計されているため、配合によっては膜厚から想像されるよりも粘着性の高いものもある。.

ラミネートがある施設でプレスされ、防錆剤が塗布された状態で出荷され、下流工程の前に別の施設で洗浄された場合、2つの異なるタイプのオイルが同時に存在する可能性があります。洗浄工程は、個々のオイルを単独でテストするのではなく、実際の組み合わせに対してテストしてください。.

保護しようとしているコーティング

ASTM A976の分類システムでは、層間絶縁コーティングはC-0からC-6まで定義されています。これらはすべて同じ洗浄化学薬品に耐えられるわけではなく、その区別は重要です。.

C-3コーティングは有機である。. バインダーは樹脂で、エナメルやワニスである。高温の強アルカリ溶液は、有機ポリマーと同じようにバインダーを攻撃する。これは限界的な劣化ではなく、絶縁層の系統的な故障である。高温、高Hのスプレー洗浄で処理されたC-3コーティングのラミネーションは、ラミネーションに入ったときよりも層間抵抗が著しく低下してしまいます。.

C-4およびC-5コーティングは無機質である。, リン酸化学に基づく。中程度のアルカリ性条件にはC-3よりはるかによく耐える。高温で高pHに長時間さらされると劣化する。.

C-2ガラスフィルム (珪酸マグネシウム、主に巻芯用の粒状鋼に使用）は、水溶性化学物質に対して基本的に不活性である。製造上の問題は機械的なもので、研磨性があり脆い。.

C-0とC-1 は酸化物系で薄く、一般的にマイルドな水性洗浄に耐える。これらの場合、ケミストリーの種類よりも露光ウィンドウの方が重要である。.

核心に迫るメカニカルな問題：プレート間のオイル

ラミネート・スタックの外面をクリーニングするのは簡単です。難しいのは、層間の隙間に閉じ込められた油です。それが積層後に入り込んだものであれ、組み立て前に個々のラミネートに付着していたものであれ、です。.

水性洗浄は、界面活性剤の浸透と水圧作用に依存する。狭い層間隙間（標準的なモーター・ラミネーションの厚さでは0.3mmから0.5mmが一般的）では、水性液剤は完全に浸透しない。さらに致命的なのは、洗浄サイクルの後、隙間に入り込んだ水分がすぐに排出されず乾燥しないことです。むき出しのシリコンスチールエッジに水分が滞留すると、腐食のリスクが生じ、オイルの問題が錆の問題に置き換わります。.

最近の洗浄溶剤は一般的に水よりも表面張力が低いため、溶剤ベースの方法が有利である。溶剤は微細な隙間に効果的に浸透し、正しく選択すれば、残留物を残したり酸化を促進したりすることなく蒸発する。.

これが、層間油が主な汚染となる、完全に組み立てられたラミネーション・スタックに、蒸気脱脂が好ましい工業的方法とされてきた理由である。.

洗浄方法：技術評価

蒸気脱脂

蒸気脱脂は、冷却されたワークピースに凝縮する溶剤蒸気を使用して、汚染されていない新鮮な溶剤で連続的に部品をすすぎます。凝縮する蒸気は常に清浄であるため、汚れが再付着することはありません。部品が蒸気温度に平衡すると、プロセスは自己制限されます。.

ラミネート・スタックの場合、決定的な利点は浸透性である。溶剤蒸気は層間の隙間に凝縮し、溶解と重力排水によって油を運び出す。サイクル中に機械的に回転させることで、均一な塗布が可能になる。.

最新のクローズドループ蒸気脱脂システムは、従来の塩素系溶剤ではなく、変性アルコール、ハイドロフルオロエーテル（HFE）、または同様の配合を使用しています。これらはASTM A976のすべてのコーティングクラスに適合します。これらの溶剤は使用温度で有機樹脂を侵さず、水性残留物を残しません。.

こんな人に最適 層間油を使用した組立済みスタック；EPコート前またはワニス前洗浄；残留水分ゼロが要求される用途。.

現実的な制約： 設備コストはスプレー洗浄より高い。スループットがバッチ式である。溶剤使用に関する規制が適用される。.

アルカリ水性洗浄

アルカリ洗浄では、鹸化（エステル系油を水溶性石鹸に変換）と乳化（非鹸化性油を水相に分散）の2つのメカニズムで油を除去します。コンベアライン生産に対応し、スケールアップしてもコスト効率が高い。.

コーティングされたラミネーションのリスクは、化学的な攻撃性である。作業フレームワークとして

• pH10以下、温度50℃以下： 接触時間の短いC-3、C-6コーティングには一般的に安全。洗浄効果は低下する。.
• pH10～12、温度50～70℃： C-4とC-5には使用可能。この範囲でのC-3の接触時間は2分以内に抑えるべきである。.
• pHが12以上、または長時間のホットソーク： C-3コーティングを損傷する。温度に関係なく、有機コーティングされたラミネーションには推奨されない。.

乾燥工程は、洗浄の化学的性質が正しくても、多くのオペレーションが失敗するところである。洗浄後、温かく濡れたラミネーションスタックをキューに入れたままにしておくと、露出したスチールエッジが腐食してしまいます。インライン強制乾燥や低温オーブン乾燥は、すすぎ工程の直後に行わなければなりません。.

こんな人に最適 積み重ね前の個々のラミネート、C-4およびC-5コーティングされた材料、大量のインラインスタンピングと洗浄作業。.

現実的な制約： 組み立てられたスタックの層間隙間への浸透性が悪い。乾燥は即座にコントロールする必要がある。.

超音波洗浄

超音波洗浄では、キャビテーション（高周波の音響エネルギーによる微細な気泡の形成と爆発）を利用して、表面や、ある程度は狭い隙間の汚れを取り除きます。キャビテーションのエネルギーはスタック内に伝播し、受動的な浸漬にはない機械的な支援を提供します。.

コーティングされたラミネーションでは、周波数とパワーの選択が重要である：

• 低周波（20～40kHz）： 攻撃的で大きな気泡のキャビテーションを発生させる。重汚染に効果的だが、長時間のサイクルでは薄い有機皮膜に機械的損傷を与える危険性がある。.
• 高周波（80～120kHz）： より微細で穏やかなキャビテーションを発生。中程度の出力レベルであれば、C-3およびC-6コーティングに対してより安全。.

コーティングされたラミネートの場合、推奨される構成は、穏やかな溶剤または低pHの水性媒体中で、サイクル時間を短く保ちながら、中程度の出力で高周波超音波を使用することである。.

こんな人に最適 バッチ処理での組立式スタック、プロトタイプまたは少量生産、蒸気脱脂装置が使用できない場合。.

注意： C-3コーティングラミネートには、高出力低周波超音波を長時間使用しないでください。.

電解脱脂

電解脱脂は、部品をアルカリ性電解液の中に入れ、直流電流を流します。電解により部品表面に酸素と水素ガスが発生し、気泡の作用で油膜を機械的に浮き上がらせる。受動的なアルカリソークよりも、より積極的に表面を洗浄することができる。.

ラミネーションの場合、その限界は特殊だ。アルカリ浴の化学的性質は、標準的なアルカリ洗浄と同じコーティング・リスクを伴い、電流はラミネート層間の金属接触点を優先的に伝導するため、処理にムラが生じる可能性がある。気泡の発生は基本的に表面現象であり、層間ギャップの洗浄には役立たない。.

こんな人に最適 表面油膜が主な問題であるC-4またはC-5コーティングされた材料のメッキ前表面処理。.

こんな人にはお勧めできない： C-3コーティングラミネート；層間油汚染のある組立スタック。.

スタック前クリーニング

層間浸透問題に対する最もクリーンな技術的解決策は、積層する前に個々の積層をクリーニングすることである。スタンプされたラミネートが組み立て前に脱脂されれば、スタックは閉じ込められた汚染なしに開始され、その後の表面クリーニングは修復ではなくメンテナンスとなる。.

現実的な障害は腐食だ。清浄なケイ素鋼は、湿度の高い環境ではすぐに酸化してしまう。積層が洗浄され、積層前に保管または出荷される場合、新たな保護処理、すなわち洗浄後に薄膜防錆剤を少量塗布する必要がある。防錆剤は、下流工程との適合性を考慮して選択することができる。.

スタンピングとスタッキングが同じ建物内で行われる施設の場合、スタック前洗浄は、追加の工程を必要とする場合でも、技術的に最も健全なアプローチであることが多い。.

プロセスシーケンス

1. コーティング・クラスを特定する 電気鋼（C-0からC-6）。これは推測ではなく、製鋼所の証明書から入手してください。.
2. 汚染の種類と場所を評価する。.
   • スタンピングオイルのみ、表面皮膜？→ 水性または弱溶剤で十分。.
   • 防錆＋スタンピングオイル、層間汚染？→ 組立済みスタックには蒸気脱脂が必要。.
3. 一次洗浄方法を選択する コーティングクラスと汚染プロファイルに基づく：
   • C-3またはC-6、組立済みスタック：蒸気脱脂。.
   • C-3またはC-6、個々のラミネーションをプレスタックする：弱アルカリ性（pH < 10, < 50°C, 短い接触時間）または弱溶剤で拭く。.
   • C-4またはC-5、組み立て式または個別：アルカリ性スプレー洗浄（pH<12、<70℃）または蒸気脱脂。.
4. 洗浄後にアニールする場合, アニールの後ではなく、アニール前に洗浄を行うこと。炉内に残留した油は炭化する。制御された雰囲気焼鈍の清浄な鋼は、実際にベースライン酸化層を再構築することができます。以下の焼鈍順序に関する注記を参照。.
5. リンス (水性メソッドのみ) 脱イオン水または低ミネラル含有水を使用する。ミネラルを含んだすすぎ水は、下流のコーティングの接着を妨げる残留物を堆積させる。.
6. すぐに乾かす。. 最終すすぎ後、2～3分以内に強制送風乾燥または低温オーブン乾燥を行う。これは、裸のシリコン・スチールや端が露出したシリコン・スチールにはオプションではありません。.
7. ウォーターブレイクテストで検査する。. 洗浄した表面にきれいな水をかける。水膜が途切れることなく連続している場合は、油分のない清浄な表面であることを示す。ビーズ状になったり切れたりする水は、油が残っていることを示す。洗浄後の保護処理を施す前に、このテストを実施してください。.
8. 腐食防止剤を塗布する 部品がすぐに下流工程に進まない場合。次の工程に適合する防錆剤を選択する。ワニスで置換されるように設計された配合や、焼鈍中にきれいに焼き切れるように設計された配合もある。.

アニーリングシークエンスについて

打ち抜き加工によって磁気特性が劣化したC-4やC-5コーティング珪素鋼によく見られる、応力除去焼鈍が工程に含まれる場合、洗浄工程は焼鈍工程と互換性がない。.

焼鈍前のクリーニングは、炉内で炭化する油分を除去する。制御されたわずかに酸化する焼鈍雰囲気に曝された清浄な鋼材は、自然酸化層を形成または復元し、元の皮膜が薄かった表面にベースライン層間絶縁を追加することができる。.

アニール後の洗浄では、加熱中にオイルが部分的に移行したり重合したりする可能性があり、またアニール後の洗浄では、形成されたばかりの酸化物表面を乱す危険性があるためである。一般的な順序は以下の通りである： まず洗浄し、次にアニールする。.

うまくいかないことよくある間違い

よくあるご質問