CN1613902A - 各向异性橡胶磁体及其制造方法、电动机和磁力辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种各向异性橡胶磁体，其至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末，相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％、铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率计为66％或以上、取向度为84％或以上。铁氧体体积率=[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

Description

各向异性橡胶磁体及其制造方法、电动机和磁力辊

技术领域

本发明涉及各向异性橡胶磁体以及装备该橡胶磁体制作的部件的电动机和磁力辊(magnet roll)。并且，本发明还涉及混合橡胶与铁氧体粉末而成的橡胶磁体的制造方法。

背景技术

关于以往的各向异性橡胶磁体的制造方法，以其一例表述如下。该制造方法，首先将铁氧体粉末与橡胶加压混炼，得到一定粘度的组合物后在磁场中进行挤出成型而制作各向异性成型体。接着，对该成型体进行脱磁处理后进行轧制，制作厚度均匀的板材，根据需要进行交联处理(热处理)，得到橡胶磁体的前驱体。并且，切断加工成需要的尺寸后进行充磁处理，得到橡胶磁体。此外，为了便于使用，在橡胶磁体的前驱体阶段进行出售的情况较多，前驱体阶段的制品也被称为橡胶磁体。

上述那样的各向异性橡胶磁体，作为磁体原料的铁氧体的结晶取向(C轴)在橡胶中排列成一定方向，通过充磁处理具有同一方向形成磁力的特性，因此成为强力的磁体。并且，橡胶磁体耐冲击性强且容易得到较薄的制品，并且能够成型为任意的形状。因此，如上述那样，各向异性橡胶磁体在电气机械领域、OA设备领域等被广泛使用。

橡胶磁体以具有橡胶特有的延伸率和可挠性为特征，但磁体自身的磁特性也是重要的。

但是，根据使用以往的铁氧体磁体的各向异性橡胶磁体，剩余磁通密度(Br)充其量为245mT左右。

因此，本发明以提供为了使橡胶磁体的磁特性提高的技术作为课题。

发明内容

通常，在铁氧体粉末的使用比例(充填率)提高时，所得到的组合物的粘性提高，但在磁场中挤出成型时铁氧体粉末的取向度并不高，不能得到具有较高剩余磁通密度(Br)的各向异性橡胶磁体。然而，本发明者发现通过使增塑剂和润滑剂的使用比例最佳化，得到的组合物的显著的粘性增加被抑制。

基于这一见解，本发明提供一种各向异性橡胶磁体，其至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末，其特征在于：相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％、铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率(Volume)计为66％或以上、取向度为84％或以上。

对于铁氧体粉末，优选再含有0.1～3重量％的硅烷偶合剂。

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100

其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。而且，在各向异性橡胶磁体中含有碳黑的场合，以碳黑的密度也为1.0Mg/m³来计算铁氧体的体积率。

本发明的各向异性橡胶磁体，适用于作为具有圆筒形的定子和转子的电动机。即，本发明可以提供主要由配置于壳体内且被充磁的圆筒形的定子、和配置于该定子内的转子构成的电动机。圆筒形的定子由本发明的各向异性橡胶磁体构成。

并且，本发明的各向异性橡胶磁体能适用于磁力辊。具体地，在上述的各向异性橡胶磁体构成的圆筒体或圆柱体的外周面形成多个磁极，能够作为磁力辊。

另外，本发明提供一种橡胶磁体的制造方法，其特征在于：在添加水的状态下将铁氧体粉末和橡胶材料等进行混炼处理。

作为使取向度提高的便宜的方法，有添加乙醇和石蜡的方法，但是这些添加剂存在着使橡胶的分子结构分解的不适宜的问题。

对此，在添加水的状态下进行铁氧体粉末和橡胶材料等的混炼处理时，可提高铁氧体粉末的取向度、提高磁特性(剩余磁通密度Br)。可以认为该磁特性的提高是由于添加水、在混炼时铁氧体粉末承受的应力降低的缘故。并且，由于添加的是水分，所以不会分解橡胶的分子结构、对作为氧化物的铁氧体粉末不会产生不良影响。

对于本发明，若设定水分对铁氧体粉末的添加率为Wd，则优选以重量百分率计为0.1≤Wd≤2.0重量％的范围添加水分。

在水分添加率Wd为0.1≤Wd≤2.0重量％的范围时，在实用的时间内可能充分地混炼，同时磁特性提高的效果显著。

另外，优选将铁氧体粉末和橡胶材料加热到100℃或以上同时进行加压混炼。通过在100℃或以上的加热状态下进行加压混炼，水分的蒸发可顺利地进行。除此以外，铁氧体粉末通过加压容易均匀地分散在橡胶材料中。

另外，优选通过加热调整铁氧体粉末与橡胶材料的混合体的残留水分量。通过加热调整残留水分量，控制水分的挥发量，能够得到对成型后的特性合适的残留水分量。特别是能够保持成型混合体得到的橡胶磁体的硬度以及防止可挠性的劣化。

混炼处理铁氧体粉末和橡胶材料而得到混合体后，能够将得到的混合体成型为规定形状而得到橡胶磁体，优选将残留水分量调整到0＜Wr≤0.05重量％的范围(其中Wr为混炼处理后的残留水分量)。

此外，从能够获得耐热性和耐油性良好的橡胶磁体这一理由考虑，优选使用丁腈橡胶作为上述橡胶材料。

附图说明

图1是表示本发明的橡胶磁体的制造方法的一例的流程图。

图2是表示本发明的橡胶磁体的生产线的一例的示意图。

图3是表示实施例中使用的原材料的图表。

图4是表示实施例1(试样No.1～5)的各成分的配合比例以及得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图5是表示实施例1(比较例1～7)的各成分的配合比例以及得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图6是表示实施例2的各成分的配合比例以及得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图7是表示实施例3得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图8是表示实施例4得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图9是表示实施例4得到的橡胶磁体的磁特性的图表。

图10是表示轧制时的温度与矫顽力(HcJ)的关系曲线。

具体实施方式

以下详细说明本发明。首先，就本发明的各向异性橡胶磁体进行说明。本发明的各向异性橡胶磁体至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末。

作为橡胶材料，丁腈橡胶较为适宜。丁腈橡胶(NBR)是丙烯腈与丁二烯共聚得到的共聚橡胶。NBR的耐热性与耐油性优良。

NBR中的丙烯腈含量为18～50％，丙烯腈的含量优选为26～42％。NBR在ML₁₊₄(100℃)优选具有25或以上的较高的门尼(Mooney)粘度。门尼粘度进一步优选为30～60，为了得到充分的可挠性，门尼粘度更优选为30～50。

作为上述NBR的市场销售产品，例如有日本ZEON公司制造的“Nipol”系列的“1041”、“1031”、“1001”、Bayer公司制造的“Perbunan”系列、日本合成橡胶公司制造的“JSR N240S”、Polymer公司制造的“Polysar Krynac 802”、ICI公司制造的“Butakon XA-1300”等。

作为增塑剂，例如可以列举：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙酯等邻苯二甲酸酯。此外，各种偏苯三酸酯也适用。

作为润滑剂，例如可以列举：链烷烃石蜡、液体石蜡、聚乙烯石蜡、微晶石蜡等石蜡类；硬脂酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、山萮酸等脂肪酸类；硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锂、硬脂酸锌、月桂酸钙等金属皂类；硬脂酸胺、油酸胺、芥酸胺等脂肪酸胺类；硬脂醇、月桂醇、三十烷醇等高级醇类；硬脂酸丁酯、硬脂酸甲酯等脂肪酸酯。其中，优选为金属皂类，特别优选硬脂酸锌。

铁氧体是以MO·6Fe₂O₃(M＝Sr、Ba、Pb)表示的强磁体，特别是Sr·铁氧体能被恰好地使用。例如，Sr·铁氧体是将6mol的氧化铁(Fe₂O₃)与1mol的碳酸锶(SrCO₃)配合后造粒成丸形，在约1100℃的高温窑炉内进行反应烧成，冷却后用球磨机等粉碎成0.5～3.0μm而得到。而且，铁氧体粉末根据要求用偶合剂进行表面处理也可以。

在本发明中压粉密度为3.3Mg/m³或以上的铁氧体粉末能被恰好地使用。

在本发明中，压粉密度(Mg/m³)是将25g铁氧体粉末装入直径为2.54cm的圆柱形模具内以1吨的成型压力成型，并由此时的高度测定值而计算密度的值。

对本发明的各向异性橡胶磁体，除了增塑剂和润滑剂外，还可以含有硅烷偶合剂。通过使用硅烷偶合剂提高各向异性橡胶磁体的硬度。硅烷偶合剂除了单独地使用外，作为铁氧体粉末的表面处理剂使用也可以。

硅烷偶合剂以一般式：X-R-Si(OR)₃表示，在分子中有2个不同的官能团(X和OR)。并且，其中之一的官能团(X)是与有机材料化合的官能团(例如乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酸基、氢硫基等)；另一官能团(OR)是与无机材料化合的官能团(甲氧基、乙氧基等)，通过它们的组合，各种的硅烷偶合剂在市场出售。例如，作为其一例可以列举：GE Toshiba Silicones公司制造的“TSL8331”、信越化学公司制造的“KBM602”、Dow Corning Toray Silicone公司制造的“SH6062”、Ajinomoto公司制造的“プレンアクト”等。

在含有硅烷偶合剂的场合，对铁氧体粉末所占的比例为0.1～3重量％，优选的比例为0.1～1重量％即可。

在本发明中，根据要求除了上述成分外，可以使用交联剂、交联助剂、碳黑等添加成分。

作为交联剂，能够恰好地使用硫磺和过氧化物。作为过氧化物，可以列举：Kayaku Akzo公司制造的“过氧化甲基异丁酮A”、“トリゴノツクス TMBH”、日本油脂公司制造的“Percumyl D”、“Perhexa 25B”等。相对于100重量份橡胶材料，交联剂的配合量为0.4～3.0重量份，优选配合量为0.8～2.4重量份。

作为交联助剂(交联促进剂)，例如可以列举：氧化锌、氧化镁、硫化二苯并噻唑等。它们2种或以上并用也可以。每100重量份粘合剂中，交联助剂的配合量为0.1～15重量份，优选的配合量为1.0～10重量份。

对于本发明，上述各成分的使用比例，相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％。增塑剂的优选比例为20～25重量％，润滑剂的优选比例为12～25重量％。

铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率(Volume)计为66％或以上，优选为68％或以上，更优选为70％或以上。

铁氧体体积率的上限通常在80％。附带说明，铁氧体体积率为70％相当于作为相对于全成分的重量的铁氧体粉末大约为1600～1700重量％。

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100                             公式(1)

其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

同时满足上述条件，能够得到具有较高剩余磁通密度(Br)的各向异性橡胶磁体。这一效果在使用压粉密度为3.3Mg/m³或以上的铁氧体粉末的场合显著。

具体地，根据本发明的各向异性橡胶磁体，能够得到260mT或以上、优选为270mT或以上的剩余磁通密度(Br)。而且，剩余磁通密度(Br)的上限通常为280mT。

本发明的各向异性橡胶磁体，通常以板材的形态获得。各向异性橡胶磁体在板材的场合的厚度是任意的，在后述的电动机的定子用途的场合的厚度通常为0.5～3mm。

此外，各向异性橡胶磁体的形态是任意的，例如是棒状体也可以。本发明的各向异性橡胶磁体的优选制造方法后文叙述。

其次，对本发明的电动机进行说明。本发明的电动机主要是由配置于壳体内且被充磁的圆筒形的定子、和配置于该定子内的转子构成的，其特征在于上述的定子由本发明的各向异性橡胶磁体构成。

即，本发明的电动机的基本构成与以往熟知的电动机相同，其特征在于，作为定子的材料使用上述有关本发明的各向异性橡胶磁体。在本发明的各向异性橡胶磁体适用于小型电动机的场合，将板状的橡胶磁体作成丸形压进直径为20～30mm的电动机用外壳即可。因此，对橡胶磁体要求可挠性，本发明的橡胶磁体的弹性较高，具备所要求的可挠性。另外，由于压入机壳内，因此对于橡胶磁体要求某种程度的刚性，如后述的实施例所示那样，本发明的橡胶磁体也可提供所希望的刚性。

此外，将板状的橡胶磁体事先加工成圆筒形，也适用于定子。

其次，就本发明的磁力辊进行说明。本发明的磁力辊是在各向异性橡胶磁体的圆筒体的外周面形成多个磁极而构成的磁力辊，作为各向异性橡胶磁体，其特征在于使用了上述本发明的各向异性橡胶磁体。各向异性橡胶磁体的圆柱体以及圆筒体可以通过上述的磁场中挤出成型而获得。磁力辊通常在其两端部设置旋转用卡定部(轴部等)，例如可以作为静电式复印机的显影辊等使用。

根据以上说明的本发明，提高铁氧体粉末相对于橡胶材料的充填率可以提供具有较高的剩余磁通密度(Br)的各向异性橡胶磁体，本发明的工业价值显著。

具体地，本发明的各向异性橡胶磁体适用于各个领域例如：电动机(包括直流电动机、交流电动机、小型电动机)、定时器、发电机、舌簧接点开关等电器机械的领域、复印机、电子计算器、打印机、电话、键盘等的办公自动化机器领域、以及夹头、粘贴件、教材用具等利用吸附力的领域。

接着，就本发明的各向异性橡胶磁体的优选的制造方法参照附图加以说明。

如图1所示那样，本发明的橡胶磁体的制造方法包括混炼工序、粉碎工序、成型工序、轧制工序、热处理工序(交联处理工序)以及切断工序。

图2示意性地表示橡胶磁体的生产线的一例。混炼原料后所得到的混合体被粉碎，导入成型部1，用挤出成型法等成型为板状。所得到的成型体送到配置于成型部1的后段的轧制部2。轧制部2具有2辊的压延机(辊轧机)3，将磁性板材调整到规定的厚度。在轧制部2的后段设有交联处理部4，经压延机3轧制的板状的成型体从轧制部2送到交联处理部4。交联处理部4由维持在规定的加热状态的加热炉等构成，板状的成型体中含有的交联剂在交联处理部4中被固化。这样，成型工序、轧制工序、以及交联处理工序实质上能够连续地进行。

本发明在混炼工序以及成型工序上具有特征之处，以下按照各工序的顺序进行说明。

<混炼工序>

在混炼工序(工序S1)，将橡胶材料、铁氧体粉末、以及规定的添加剂在添加水(水分)的状态下进行加压混炼处理，得到混合体(橡胶磁体用成型素体)。

对于橡胶材料，上述的丁腈橡胶是合适的。

对于铁氧体粉末，上述的Sr·铁氧体是适用的。

对于上述规定的添加剂，可以列举：润滑剂、交联剂、交联助剂(交联促进剂)、增塑剂等。作为这些添加剂可以使用上述的成分，并根据需要除上述成分外，可以使用碳黑等添加成分。

作为上述的水，从成本和使用方便的观点考虑，优选使用蒸馏水、纯净水、自来水、离子交换水等。将水用于作为氧化物的铁氧体粉末也没有问题。

并且，水可以直接添加到橡胶材料和铁氧体粉末中。为了更全面地均匀分散地添加水，优选使用喷雾法。

而且，对橡胶材料和铁氧体粉末添加水(水分)后混炼也可以，在混炼中添加水也可以。

在该混炼工序S1，优选采用加热到100℃或以上的加压混炼机(加压捏合机)混合上述材料。由此水分的挥发能良好地进行，同时通过加压使铁氧体粉末在橡胶材料中容易均匀地分散。

另外，在该混炼工序S1，若设定水对铁氧体粉末的添加率为Wd，则在以重量百分率计为0.1≤Wd≤2.0重量％的范围添加水分。由此，在实用的时间内就可能充分地混炼，同时磁特性提高的效果显著。即，是由于残留水分量Wr超过2.0重量％时，为了使水分挥发需要的混炼时间增长，有损于实用性；另一方面，在残留水分量Wr为0.1重量％或以下时，剩余磁通密度(Br)的提高效果较小的缘故。

还有，通过加热，将铁氧体粉末与橡胶材料的混合体的残留水分量Wr于混炼处理后调整到0＜Wr≤0.05重量％的范围内是优选的。由此，能够防止成型后的交联处理时的膨胀和可挠性的劣化引起的细龟纹等。这是由于在残留水分量Wr为0重量％时形成混合体构成橡胶磁体的可挠性劣化、产生细龟纹等问题，因此需要适量的增塑剂的缘故。并且，由于残留水分量Wr超过0.05重量％时，在混合体成型后的交联处理(热处理工序S5)时发生膨胀等问题，最终的橡胶磁体的硬度会降低。

另外，铁氧体粉末相对于混合体的总量的混合比率，以体积比设定为66～80体积％。由此，能够同时获得磁特性与成型性。即，在铁氧体粉末的混合比率不足66体积％时则磁特性(特别是剩余磁通密度Br)不充分；在混合比率超过80体积％时混合体的挤出成型变得困难。

以上在添加水(水分)的状态下进行混炼工序(工序S1)，也可以使用水稀释的偶合剂进行混炼工序。

作为稀释偶合剂的溶剂，也可以考虑醇类等。但是，与作为橡胶材料的溶剂物质或与橡胶材料发生过剩反应的物质作溶剂并不合适，因此用水稀释偶合剂。

偶合剂的稀释浓度优选在20～50重量％的范围。这是由于在稀释浓度不足20重量％时，对于橡胶材料与铁氧体粉末其溶剂的量过多、混炼设备过大；但是，在稀释浓度超过50重量％时，偶合剂的分散效果减小，不能得到充分地抑制铁氧体粉末聚集的效果，不容易得到均匀性较高的混合体。

在添加稀释偶合剂的场合，其添加时间安排、残留水分量Wr、以及铁氧体粉末占混合体总量的混合比率，与上述添加的场合相同即可。

在铁氧体粉末与橡胶材料混炼时，偶合剂被水稀释在分散状态下被投入，因此在混炼的同时偶合剂均匀地被分散，而抑制铁氧体粉末的聚集，通过均匀的混炼使磁特性提高。

另外，在混炼工序，使原液的偶合剂以空间均匀的分散状态添加也可以。即，在铁氧体粉末与橡胶材料混炼时用喷雾法、以原液状态、使偶合剂分散地投入也可以。由此，即使不进行溶剂的稀释，偶合剂也可以被均匀地分散添加于整个铁氧体粉末中，能够抑制因滴落等局部的偶合剂的投入所产生的铁氧体粉末的聚集。

并且，由于采用喷雾法添加偶合剂，因此对整个的铁氧体粉末能够均匀地分散添加雾状的偶合剂。

<粉碎工序和成型工序>

其次，对被加压混炼处理为一定粘度的混合体进行粉碎(工序S2)。

使用该粉碎粉末例如用挤出法成型(工序S3)，得到板状等任意形状的成型体。在挤出成型的场合，挤出后当时成型体的温度为80～120℃。

还有，成型可以在磁场中进行。在磁场中进行挤出成型时，使用模具周围配置磁场线圈的挤出机，例如在磁场强度1100～1600kA/m的条件下进行成型即可。由磁场中挤出成型得到的各向异性成型体的取向度为80％或以上、优选为85％或以上。

对得到的成型体进行脱磁处理，进入轧制工序。

<轧制工序>

在上述条件下进行成型后压辊轧制成型体，得到希望厚度的磁性板材(工序S4)。轧辊轧制例如可以使用压延机辊筒。

在此，轧制规定的加热状态的磁性板材是优选的。轧制时的磁性板材的优选温度维持在25～80℃。通过将轧制时的磁性板材的温度维持在25～80℃，能够减轻轧制时赋予铁氧体粉末的应力，最终能够得到矫顽力(HcJ)较高的磁体。并且，在该温度范围，由于没有进行交联，因此能够确保可挠性。伴随轧制时的磁性板材的温度的升高，能够得到较高的矫顽力，但是轧制时的磁性板材的温度超过80℃时，发生软化的磁性板材粘附在轧辊上，轧制变得困难。所以，轧制时的磁性板材的温度确定在80℃或以下。轧制时的磁性板材的优选的温度为30～80℃，更优选的温度为50～80℃。

轧辊的温度调整并不是必须的，但通过调整成与轧制时成型体的温度相同程度的温度，最终能够得到稳定特性的橡胶磁体。而且，轧辊的温度调整，例如使保持在30～80℃的液体在轧辊内循环即可。

轧制时的压下率没有特别的限制，但压下率过低时轧制道次增加。反之，在压下率过高时剩余磁通密度(Br)降低。因此，压下率为在5～60％、优选的压下率为5～30％。例如，使用铁氧体粉末作为磁性粉末、使用NBR作为粘合剂、挤出后的成型体的厚度在2.4mm的场合，使经过轧制成型体的厚度为1～2mm。由于对轧制的回弹即反弹，轧制后的磁性板材的厚度有时大于辊距，如本发明推荐的那样，通过轧制加热状态的磁性板材，可以抑制反弹引起的厚度变化，产品尺寸的调整变得容易些。

或者以轧制时的磁性板材的硬度为基准，设定轧制条件也可以。例如，作为橡胶材料在使用NBR的场合，铁氧体粉末轧制时的磁性板材的硬度为27或以下、优选的硬度为15～26、更优选的硬度为15～23。在常温下轧制的场合，磁性板材的硬度为28左右。另一方面，对于保持在高于常温的磁性板材的轧制时的硬度为27或以下，比常温下轧制场合的磁性板材的硬度低，因此能够缓和轧制时赋予粉末的应力。另外，本申请发明的说明书中的硬度是根据JIS B 7727的标准测定的肖氏D硬度。

轧制以至少2辊压延机进行较为理想。为了厚度调整以较大的压下率进行轧制时，在磁性板材的长度方向(磁性板材的行进方向)发生波动现象。产生波动的磁性板材不能作为成品，在第1辊压延机轧制后通过以较小的压下率轧制能够消除或抑制波动。因此，第1架压延机的轧制主要是为了调整厚度而进行的，在第2辊以后的轧制是为了使磁性板材平滑而进行的。通过第2辊压延机以后的轧制道次的增加，能提高磁性板材的平滑度。但是，在轧制道次增加时工序数增多，由于同时过分地轧制对磁性粉末赋予应力时，矫顽力下降，因此在进行多辊轧制的场合，其辊数应为2～4，更优选为2～3。

<热处理(交联处理)工序>

在热处理工序，通过将轧制的磁性板材在160～175℃保温5～40分钟，得到橡胶磁体的前驱体。通过该热处理轧制时赋予铁氧体粉末的应力得到缓和。优选的热处理条件是在160～170℃保温10～30分钟。

作为添加剂在含有交联剂的场合，热处理可以兼作交联处理。此时，热处理温度低到155℃左右时，交联处理所需要的时间增长，并不优选。另一方面，在超过175℃的高温下的交联处理很难稳定地得到具有所要求的强度和可挠性的磁体。

<切断工序>

在切断工序，将通过交联固化的磁性板材切断成所要求的尺寸。切断后的磁性板材进行充磁处理，作为橡胶磁体使用。并且，将橡胶磁体作为电动机的定子用的场合，通常在将橡胶磁体的圆筒体配置于壳体内之后进行充磁。

以上，就本发明的各向异性橡胶磁体的优选的制造方法进行了说明。在本实施形态，是在添加水分的状态下对铁氧体粉末和橡胶材料进行混炼处理。由此，提高了磁特性(剩余磁通密度Br)，同时由于添加水分对橡胶材料的分子结构没有影响。而且可以认为磁特性的提高是由于添加的水在混炼时对铁氧体粉末施加的应力被降低的缘故。并且，由于添加的是水，因此使用作为氧化物的铁氧体粉末时不会产生问题。

另外，本发明的技术范围不限于上述各实施的形态，只要在不脱离本发明的要旨的范围，附加各种变更是可能的。

例如，在本实施形态表示出使用铁氧体粉末的实例，但不限于此，对于稀土类粉末也能够适用本发明的橡胶磁体的制造方法。作为稀土类粉末能够适用R-TM-B(R为稀土类元素的1种、2种或以上，TM为Fe或Fe和Co)系粉末、R-Co系粉末。在此，R是具有含Y的概念，是从La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、lu以及Y中的1种、2种或以上选择的。此外，为了改善矫顽力，也可以含有Al、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Bi、Ag以及Ga等元素中的1种、2种或以上。而且，R-Co系粉末含有R和从Fe、Ni、Mn以及Cr中选择的1种或以上的元素以及Co。此时，优选的是还含有Cu或从Nb、Zr、Ta、Hf、Ti以及V中选择的1种或以上的元素。在它们当中特别是存在Sm和Co的金属互化物，优选是以Sm₂Co₁₇金属互化物为主相、以及在晶界上以SmCo₅系为主体的副相。

此外，将铁氧体粉末与橡胶材料等粘合剂在添加水的状态下混炼这一本发明的技术思想，也可适用于作为粘合剂在使用弹性体、塑料等树脂的场合。

[实施例]

以下，根据实施例更详细说明本发明，但本发明并不限于以下的实施例。

<实施例1>

(试样No.1～5)

使用图3所示的原材料，以图4所示的配合方法将各成分用捏合机加压混炼得到组合物。并且，铁氧体粉末的混合比例以占混合体总量的体积百分率表示。即，铁氧体粉末的含有率根据上述公式(1)而得出(以下的实施例也同样如此)。

接着，通过由模具周围配置磁场线圈的挤出机在磁场中挤出成型，得到各向异性成型体，进行脱磁处理后用压延机辊筒进行辊压轧制，得到均匀厚度的板材(各向异性橡胶磁体)。加压混炼1小时、磁场中的挤出成型是在磁场强度1300kA/m的条件下进行的。

对于得到的橡胶磁体，用最高施加磁场25kOe的B-H示踪器评价取向度和剩余磁通密度。其结果示于图4。

(比较例1～7)

各成分的配合比例如图5所示那样进行变更，除此以外，与试样No.1～5同样地进行取向度和剩余磁通密度的评价。其结果示于图5。

如图4所示那样，铁氧体的体积率为68％或以上、且增塑剂以及润滑剂的使用比例为本发明推荐的范围内的场合，能够得到265mT或以上的高剩余磁通密度。

<实施例2>

(试样No.6～14、19)

除图3所示的原材料外，准备γ-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷作为硅烷偶合剂，进行图6所示的配合，除此以外，以与试样No.1～5同样的条件制作橡胶磁体。

(试样No.15)

不添加偶合剂，除此以外以与试样No.6～14、19同样的条件制作橡胶磁体。

(试样No.16～18)

作为偶合剂，使用非硅烷系偶合剂，除此以外以与试样No.1～5同样的条件制作橡胶磁体。另外，试样No.16使用Ajinomoto Fine-Techno公司制造的“KRTTS”、试样No.17使用该公司制造的“AR-M”、试样No.18使用油酸。

关于试样No.6～19，以与实施例1同样的条件测定取向度和剩余磁通密度。并且，用以下的条件评价φ20弯曲和硬度。其结果示于图6。

φ20弯曲：对直径20mm的圆柱用手工卷绕试样(厚2.2mm、宽30mm)，用肉眼观察试样上有无裂纹。不发生裂纹的场合用“○”表示，发生裂纹的场合用“×”表示。

硬度(肖氏D硬度)：根据JIS B 7727标准进行测定。

从试样No.15与试样No.6～14的比较，知道通过添加硅烷系偶合剂使硬度提高。但是，在其添加量为5.0重量％(试样No.19)时可挠性降低。

而且，从试样No.15与试样No.16～18的比较，知道在添加非硅烷系偶合剂的场合，不能得到硬度提高的效果。

<实施例3>

使用图3所示的原材料，根据图1所示的流程，制作板状的橡胶磁体。

首先，在混炼工序S1，将橡胶材料(丁腈橡胶(NBR))、增塑剂、润滑剂、交联剂、交联助剂、铁氧体粉末以及水的添加率(水添加量)按照图7所示的配合比例进行混合。此时，在相对于铁氧体粉末以重量百分率计为0～5重量％的范围内以阶段性地改变水的添加率的多种设定进行混炼处理。

以它们的各配合比例经过混炼工序S1的混炼物在同样条件下作成最终产品的橡胶磁体，对于这些橡胶磁体就剩余磁通密度Br、弯曲性、以及肖氏D硬度进行评价。并且，在图7中，一并记载上述混炼工序S1所需要的混炼时间(直到达到规定的粘度为止的混炼时间)以及于成型工序S3的模具温度(成型温度)。

剩余磁通密度Br以及肖氏D硬度的评价采用上述方法进行。对于弯曲性，是将厚2.2mm、宽30mm的试样卷绕在直径φ不同的圆柱而进行肉眼观察。此时，将不发生裂纹的最小直径作为最小弯曲直径，其值记载于图7。

从图7，知道水的添加率Wd为0.1重量％的场合(实例7)与不添加水的场合(实例6)相比其剩余磁通密度Br只略有提高，但是水的添加率Wd为超过0.1重量％的场合能够得到270mT或以上、进而得到274mT或以上的剩余磁通密度Br(实例8～12)。并且，它们的弯曲性和肖氏D硬度都得到良好的值。而且，作为肖氏D硬度，对于橡胶磁体要求30或以上。水的添加率Wd为2.0重量％的场合(实例12)，混炼时间增长到120分钟。

并且，即使在不添加水的场合，如图7所示那样，在充分地添加增塑剂的场合(实例1)和改变模具温度(成型温度)的场合(实例2～6)能够使磁特性(剩余磁通密度Br)提高，但是不能得到添加水的场合那样的显著的提高效果。

如图7所示那样，通过添加水进行混炼处理，能够得到兼备高磁特性和橡胶特有的弯曲性的橡胶磁体。

<实施例4>

准备偶合剂(硅烷偶合剂)，以图8所示的配合比例混合各原料，除此以外，以与实施例3同样的条件制作橡胶磁体。

偶合剂的添加方法如下：

实例A：用喷雾法喷雾添加偶合剂的原液；

实例B：通常添加用水稀释成75重量％的偶合剂；

实例C：喷雾添加用水稀释成75重量％的偶合剂；

实例D：通常添加用水稀释成50重量％的偶合剂；

实例E：通常添加用水稀释成33重量％的偶合剂；

实例F：通常添加用水稀释成25重量％的偶合剂；

实例G：喷雾添加用水稀释成25重量％的偶合剂；

实例H：通常添加用水稀释成10重量％的偶合剂；

实例I：通常添加原液状态的偶合剂；

并且，偶合剂的配合比例是相对于铁氧体粉末的重量百分率。还有，所谓上述通常添加是将装入容器的偶合剂(溶液)直接流入加压混炼机的场合。

以不同配合比例经过混炼工序S1的原料以同样条件作成最终产品的橡胶磁体，对于这些橡胶磁体就剩余磁通密度Br、弯曲性、肖氏D硬度以及有否聚集进行评价。其结果示于图8。而且，剩余磁通密度Br、弯曲性、肖氏D硬度的评价方法与实施例3相同。

从图8，知道在通常添加原液的偶合剂的场合(实例I)，有聚集的产生，相反在充分稀释偶合剂的场合，通常添加和喷雾添加均没有产生聚集(实例D～H)。而且，在将偶合剂稀释成75重量％并通常添加的场合(实例B)，聚集减少，在所看到的稀释效果的一部分中产生聚集。但是，在将偶合剂稀释成75重量％并喷雾添加的场合(实例C)没有产生聚集。进而，在喷雾添加原液的偶合剂的场合(实例A)也没有产生聚集。

这样，充分稀释在50重量％或以下的偶合剂的场合，通常添加和喷雾添加均得到充分地聚集的抑制效果。并且，在原液和70重量％的稀释较少的偶合剂的场合，通过喷雾添加能够得到充分地聚集的抑制效果。

然而，在添加稀释偶合剂的场合，与原液偶合剂的通常添加相比剩余磁通密度Br均获得提高，能得到超过270mT的剩余磁通密度Br。并且，它们均得到良好的弯曲性。并且，作为肖氏D硬度对于橡胶磁体要求在30或以上。因此，从这一基准看，除了稀释程度最高的实例H以外，都得到良好的肖氏D硬度。

<实施例5>

使用图3所示的原料按以下比例配合后，在加压捏合机混炼1小时得到组合物。

(配合比例)

相对于100重量份NBR配合增塑剂23重量份，对100重量份NBR配合润滑剂14重量份。作为铁氧体粉末以本文中定义的铁氧体体积率计配合70体积％Sr·铁氧体(平均粒径：1.3μm；压粉密度：3.5Mg/m³)。对铁氧体粉末配合0.2重量％偶合剂。相对于100重量份NBR配合1.6重量份交联剂，相对于100重量份NBR配合8重量份交联助剂。

粉碎得到的组合物，用该粉碎粉末以与实施例1同样的条件进行磁场中挤出成型和脱磁处理，然后用压延机进行辊压轧制，作成均匀厚度的磁性板材(橡胶磁体)。在轧制时，对试样No.20在15℃进行轧制，对试样No.21～23轧制规定的加热状态的磁性板材。试样No.21～23在轧制时磁性板材的温度分别为30℃、50℃和70℃。而且，图9表示轧制时的磁性板材的硬度。

而且，以2辊进行辊压轧制，在第1辊的轧制将厚度为2.4mm的磁性板材轧制成厚度为2.1mm，在第2辊的轧制使磁性板材平滑。

轧制后于165℃施以保温10分钟的交联处理，经交联处理后磁性板材的厚度为2.2mm。

交联处理后按照以下条件测定矫顽力(HcJ)、剩余磁通密度(Br)、可挠性以及硬度，其结果一并示于图9。又，轧制时的温度与矫顽力的关系示于图10。

如图9和图10所示那样，知道通过轧制加热到规定温度的磁性板材，比轧制常温下的磁性板材的场合的矫顽力提高。在此，图9所示的轧制时的磁性板材的硬度，试样No.20显示最高、试样No.21、22、23依次显示较低的值。另一方面，对于矫顽力，试样No.20显示最低、试样No.21、22、23依次显示较高的值。从以上的结果，可以说试样No.21～23在轧制时磁性板材的硬度较低，因此在轧制时赋予磁性粉末的应力减轻，其结果是能够得到较高的矫顽力。

并且，如在“对于交联后的板材的评价”的栏中所示那样，在加热状态的轧制对剩余磁通密度(Br)、可挠性以及硬度并没有不利的影响。

Claims (14)

1.一种各向异性橡胶磁体，其至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末，其特征在于：相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％、铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率计为66％或以上、取向度为84％或以上，

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100

其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

2.根据权利要求1所述的各向异性橡胶磁体，其特征在于：还含有相对于所述铁氧体粉末为0.1～3重量％的硅烷偶合剂。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶磁体，所述铁氧体粉末的压粉密度为3.3Mg/m³或以上。

4.根据权利要求1所述的各向异性橡胶磁体，其特征在于：所述橡胶材料是丁腈橡胶。

5.一种电动机，其主要由配置于壳体内且被充磁的圆筒形的定子、和配置于所述定子内的转子构成，其特征在于：所述定子是至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末的橡胶磁体，相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％，铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率计为66％或以上、取向度为84％或以上，

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100

其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于：所述定子由还含有相对于所述铁氧体粉末为0.1～3重量％的硅烷偶合剂的各向异性橡胶磁体所构成。

7.一种磁力辊，其由在圆筒形或圆柱形的各向异性橡胶磁体的外周面形成多个磁极构成，其特征在于：所述各向异性橡胶磁体是含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末的橡胶磁体，其中，相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％，铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率计为66％或以上、取向度为84％或以上，

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

8.根据权利要求7所述的磁力辊，其特征在于：所述各向异性橡胶磁体还含有相对于所述铁氧体粉末为0.1～3重量％的硅烷偶合剂。

9.一种橡胶磁体的制造方法，该橡胶磁体至少含有橡胶材料、增塑剂、润滑剂以及铁氧体粉末，其特征在于：所述橡胶磁体中，相对于100重量份橡胶材料，增塑剂的比例为10～30重量％、润滑剂的比例为8～30重量％，铁氧体粉末的比例以以下定义的铁氧体体积率计为66％或以上，所述铁氧体粉末和所述橡胶材料在添加水分的状态下进行混炼处理，

铁氧体体积率＝[(由密度计算的铁氧体粉末的体积)/(由各密度计算的各成分的体积的合计)]×100

其中，铁氧体粉末的密度设定为5.1Mg/m³、有机成分(橡胶材料、增塑剂以及润滑剂)的密度设定为1.0Mg/m³。

10.根据权利要求9所述的橡胶磁体的制造方法，其特征在于：若设定所述水分相对于所述铁氧体粉末的添加率为Wd，则在以重量百分率计为0.1≤Wd≤2.0重量％的范围添加所述水分。

11.根据权利要求9所述的橡胶磁体的制造方法，其特征在于：将所述铁氧体粉末与所述橡胶材料加热到100℃或以上，同时进行加压混炼。

12.根据权利要求9所述的橡胶磁体的制造方法，其特征在于：通过加热调整所述铁氧体粉末与所述橡胶材料的混合体的残留水分量。

13.根据权利要求12所述的橡胶磁体的制造方法，其特征在于：若设定所述混炼处理后的所述残留水分量为Wr，则将所述残留水分量调整到0＜Wr≤0.05重量％的范围。

14.根据权利要求9所述的橡胶磁体的制造方法，其特征在于：所述橡胶材料是丁腈橡胶。

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