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Elastischer ferromagnetischer Körper Es sind bereits elastische ferromagnetische
Körper bekannt, bei denen ferromagnetische Pulverpartikeln, z. B. Karbonyleisenpulver,
Ferritpulver u. dgl., in elastischem bzw. flexiblem Bindemittel eingebettet und
mit diesem zu einem mechanisch festen Gesamtkörper verformt sind. Dabei kann der
Gewichtsanteil der eingebetteten ferromagnetischen Pulver bis zu 90 °/o betragen,
ohne daß die Grundeigenschaften des Bindemittels im wesentlichen verlorengehen.
Auf diese Weise kann man elastische ferromagnetische Körper herstellen, die für
die verschiedenartigsten Anwendungsmöglichkeiten benutzt werden. So verwendet man
derartige elastische ferromagnetische Körper beispielsweise für magnetische Abschirmungen,
als Wicklung von Ringkernen, als Dauermagnetbänder oder auch zum Aufbau von Verzögerungsleitungen.
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Bei den bekannten elastischen ferromagnetischen Körpern, die als Bindemittel
z. B. Gummi, Polyäthylen oder PVC-Harz enthalten, sind nun entweder die ferromagnetischen
Eigenschaften durch eine geringe Füllrate unzureichend, oder die Herstellungsverfahren
derselben sind sehr kompliziert und relativ teuer. Es sind z. B. erhöhte Aufwendungen
bei der Herstellung eines Dauermagnetbandes durch Benutzung einer Schneckenpresse
zur Erzielung höherer Drücke zu machen. Auch spezielle Misch-, Walz-oder Kneteinrichtungen,
wie Kalander, sind zur Erzielung eines homogenen und dichten Mischgutes in diesen
Fällen vorwiegend erforderlich.
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Es ist auch bereits bekannt, dauermagnetische Körper durch Mischen
von permanentmagnetischen Stoffen in Anteilen von 20 bis 80, insbesondere 60 bis
70 Volumprozent mit elastischen Thermoplasten, z. B. Kautschuk, und Strang pressen
herzustellen.
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Ferner ist die Verwendung von Teerprodukten, z. B. Asphalt, als Bindemittel
bei der Massekernherstellung bekannt. Massekerne sind weichmagnetische Körper, die
insbesondere Eisenpulver als ferromagnetisches Füllmaterial aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches ferromagnetisches
Material herzustellen, das sich durch eine hohe magnetische Haftkraft auszeichnet,
und aus dem beispielsweise nach dem Strangpreßverfahren profilierte elastische Streifen
gefertigt werden können.
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Die Forderung nach einer möglichst hohen Pakkungsdichte des ferromagnetischen
Materials führt zu der weiteren Forderung, daß die benutzten Bindemittel schon bei
geringem Volumenanteil dem Magnetband ausreichende Festigkeit und Elastizität verleihen
müssen und daß sie ferner das ferromagnetische Pulver auch bei verhältnismäßige
niedriger Verarbeitungstemperatur gut benetzen sollen.
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Die seither bei der Herstellung von derartigen elastischen ferromagnetischen
Körpern auf der Basis von Gummi oder Kunststoff, wie PVC-Harz, Polyäthylen od. dgl.,
relativ großen Aufwendungen an speziellen Misch-, Walz- oder Kneteinrichtungen unter
Anwendung eines hohen Vakuums und verhältnismäßig hoher Temperatur sollen nach der
Erfindung vermieden werden.
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Die Erfindung bei einem elastischen ferromagnetischen Körper aus in
elastischen Bindemitteln eingebetteten Ferritteilchen besteht darin, daß der Körper
zu etwa 88 bis 90 Gewichtsprozent aus einem Pulver aus Barium-, Blei- oder einem
ähnlichen Ferrit und zu etwa 10 bis 12 Gewichtsprozent aus Bitumen als Bindemittel
besteht, und daß die Korngröße des Ferritpulvers zwischen 10 und 100 Et beträgt.
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Durch umfangreiche Messungen wurde überraschenderweise festgestellt,
daß sich Bitumen als Bindemittel gegenüber einer Reihe anderer, in der Fachwelt
weitaus geläufigerer Bindemittel besonders vorteilhaft auszeichnet. So zeigt es
sich, daß bei einem Zusatz von 13 Gewichtsprozent des unter dem Warenzeichen »Luphen«
bekannten Phenolharzes eine Tragkraft von 18 g/qcm bei nicht ausreichender Biegsamkeit
des elastischen Körpers auftritt. Wird das unter dem Warenzeichen »Lupolen« bekannte
Weichpolyäthylen mit 12 Gewichtsprozent als Bindemittel verwendet, dann beträgt
die Tragkraft 18 bis 19 g/qcm bei ausreichender Biegsamkeit. Geringere Tragkraft
von nur 14 g/qcm und nicht ausreichende Biegsamkeit ergibt die Verwendung von 10
Gewichtsprozent des unter dem Warenzeichen »Desmophen« bekannten vernetzten Polyurethans.
Eine gute Biegsamkeit bei nur 13 g/qcm Tragkraft ergibt die Verwendung
von
12 Gewichtsprozent des unter dem Warenzeichen »Vinoflex« bekannten Polyvenylchlorids.
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Dagegen wird bei günstiger Biegsamkeit eine Tragkraft von 26 glqcm
erreicht, wenn etwa 11 Gewichtsprozent Bitumen als Bindemittel verwendet werden.
Diese hohe Tragkraft resultiert aus dem verhältnismäßig hohen Füllgrad an Ferritpulver.
Dieser hohe Füllgrad hängt wiederum ab von der Korngröße des Ferritpulvers. Bei
Verwendung von Kristalliten in der Größenordnung von etwa 1 Ei und Bitumenbinder
wird wohl eine hohe Koerzitivkraft erreicht, dagegen ist die Remanenzinduktion gegenüber
größeren Kristalliten gering. Bei größeren Kristalliten muß wiederum eine Einbuße
an Koerzitivkraft in Kauf genommen werden, obwohl dort die Packungsdichte günstig
ausfällt und damit eine große Remanenzinduktion auftritt. Durch umfangreiche Untersuchungen
wurde festgestellt, daß eine Korngröße von etwa 10 bis 100 [ die günstigste Packungsdichte
hinsichtlich einer optimalen magnetischen Tragkraft des elastischen ferromagnetischen
Körpers ergibt, wenn Bitumen als Bindemittel in den beanspruchten Anteilen benutzt
wird.
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Bitumen hat die Eigenschaft, daß es sich bereits bei Temperaturen
von etwa 120 bis 130° C gut mit dem ferromagnetischen Pulver homogen mischen läßt,
dieses Pulver gut benetzt und in Form eines gleichmäßig teigigen Mischproduktes
sich vorteilhaft für die Verarbeitung im Strangpreßverfahren eignet. Dabei entstehen
saubere Stränge mit hoher Dichte und guten magnetischen Eigenschaften, da der Anteil
des ferromagnetischen Pulvers verhältnismäßig groß sein kann.
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Um die Anwendung eines erfindungsgemäßen elastischen ferromagnetischen
Körpers auch bei tiefen Temperaturen, z. B. unter 0° C, zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß
die Kaltfestigkeit durch Zugabe geeigneter Weichmacher, z. B. von 15 bis 25 % Polyisobutylen,
verbessert. Auf diese Weise wird ein Brüchigwerden des elastischen Körpers auf Bitumengrundlage
bei Temperaturen unterhalb etwa -10° C weitgehend verhindert.
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Für dauermagnetische Zwecke eignet sich als Füllmaterial besonders
Bariumferritpulver allein oder mit Zusatz von Bleiferrit.
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Die Pulverherstellung für elastische Magnetkörper weicht erfindungsgemäß
vom allgemein üblichen Herstellungsverfahren etwas ab, weil das Bindemittel als
elastisches Medium zwischen den Pulverkörnern erhalten bleiben soll und kein festgesinterter
Ferritkörper entstehen darf. Daher muß die Endsinterung bei hoher Temperatur, welche
normalerweise dem Preßling nach Verbrennung des Bindemittels hohe Dichte und gute
magnetische Werte verleiht, entfallen, und die Pulverherstellung muß derart gelenkt
sein, daß der gepreßte Strang ohne thermische Nachbehandlung noch optimale magnetische
Werte aufweist.
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Um bei einem dauermagnetischen Preßkörper ein hohes Energieprodukt
zu erzielen, sind gleichzeitig möglichst große Werte der Remanenzinduktion und der
Koerzitivfeldstärke, also ein großer (BI-I)...-Wert anzustreben. Große Remanenzinduktion
bedingt eine hohe Packungsdichte des ferromagnetischen Füllmaterials und somit sehr
dichte Pulverkörner von unterschiedlicher Größe. Dagegen muß zum Erreichen einer
hohen Koerzitivfeldstärke bei Barium-und Bleiferrit die Kristallitgröße unterhalb
jener Grenze liegen, bei der sich Blochwände ausbilden können, damit die Ummagnetisierung
hauptsächlich nur durch Drehprozesse erfolgt. Für die Kristallitgröße ist eine Größenordnung
von etwa 1 #t für diese Zwecke günstig.
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Als Beispiel wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Dauermagnetbandes beschrieben.
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Das Ferritpulver wird nach den üblichen Vorsinter-, und Mahlprozessen
beispielsweise im Naßpreßverfahren unter hohem Druck zu Preßkörpern verarbeitet
und dabei zur Ausrichtung der Pulverteilchen einem magnetischen Gleichfeld ausgesetzt.
Die Preßkörper werden bei einer solchen Temperatur gesintert, bei der ein merkliches
Wachstum der Kristallite gerade noch vermieden ist, so daß die Sinterkörper hohe
Dichte, möglichst maximalen (BH),., -Wert und feine Kristallite aufweisen. Die Körper
werden anschließend derart zerkleinert, daß ein verhältnismäßig breites Komgrößenspektrum
von etwa 10 bis 100 I entsteht. Das grießförmige Pulver wird sodann unter Erwärmung
bei etwa 120 bis 130° C möglichst innig mit Bitumen vermischt und in der ebenso
erwärmten Strangpresse zu den gewünschten Strängen verpreßt. Vorteilhaft wird das
Mischgut unmittelbar vor und in der Preßdüse einem magnetischen Gleichfeld ausgesetzt.
Man gewinnt dadurch eine gewisse Ausrichtung der Ferritteilchen und eine Erhöhung
der Tragkraft. Gleichzeitig kann der Strang entsprechend dem gewünschten Verwendungszweck
aufmagnetisiert werden, so daß die Ausbildung der Magnetpole nicht erst durch einen
zusätzlichen getrennten Arbeitsgang herbeigeführt werden muß.
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Für die Verwendung elastischer Ferritbänder, z. B. als Türverschlüsse
in Kühlschränken, bewährte sich ein etwa rechteckförmiger Strangquerschnitt und
eine derartige Aufmagnetisierung, daß beide Magnetpole an den entgegengesetzten
Kanten einer Breitseite angeordnet sind. Man erreicht dadurch geringsten Streufluß
und größte Haltekraft. Die Tragkraft von derartigen Dauermagnetbändern beträgt etwa
26 g/qcm.
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Das erfindungsgemäße Herstellungverfahren ist außerordentlich einfach,
da Vakuumbehandlung, Kneteinrichtungen, wie Kalander, und besondere zusätzliche
Vorrichtungen nicht erforderlich sind. Auf die Verwendung einer Schneckenpresse,
die zur Erzielung großer Verdichtung bei PVC-Mischpolymerisaten notwendig ist, kann
erfindungsgemäß verzichtet werden. Die Erfindung bietet also eine einfache Lösung,
wobei der erfindungsgemäß hergestellte elastische ferromagnetische Körper sich auch
hinsichtlich seiner ferromagnetischen Eigenschaften entsprechend seiner großen Füllrate
vorteilhaft auszeichnet.
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In den F i g. 1 bis 6 sind Beispiele für die Erfindung angegeben.
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In der F i g. 1 ist als Beispiel ein erfindungsgemäß elastisches Dauermagnetband
dargestellt. Die ferromagnetischen Pulverteilchen sind in Bitumen eingebettet. Das
Profil ist im wesentlichen rechteckförmig, wobei zwei benachbarte Kanten einer Breitseite
abgerundet sind. Ein derartiges erfindungsgemäßes Dauermagnetband kann beispielsweise
als Einlage in Abdichtungsmitteln zwischen ferromagnetischen Teilen, wie Blechen
u. dgl., zum Beispiel bei Kühlschranktüren, als Ersatz für Türschlösser und Erzielung
einer guten Abdichtung verwendet werden.
In F i g. 2 ist der Querschnitt
eines erilindungsgemäßen elastischen Dauermagnetbandes in abgewandelter Form dargestellt.
Durch die Einbauchung des Querschnitts an der Seite der Magnetpole, die im wesentlichen
an den Kanten dieser Seite verlaufen, wird der Luftspalt klein gehalten für den
Magnetfluß.
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In der F i g. 3 ist die Magnetisierungsart eines Dauermagnetbandes
angegeben. Die Magnetpole sind längs der Stranges an gegenüberliegenden Kanten einer
Breitseite, der Arbeitsseite, angeordnet. Dabei möge der Nordpol durch die mit N
und der Südpol durch die mit S dargestellte Linie gekennzeichnet sein.
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In F i g. 4 ist als Beispiel eine mit einem erfindungsgemäßen Dauermagnetband
ausgestattete Türverschlußdichtung von Kühlschränken dargestellt. Dabei ist das
Dauermagnetband 1 in ein als Dichtungsmittel wirkendes Kunststoffband
4 eingebettet. Die Seite 5 des Kunststoffbandes wird dann beispielsweise
an die Blechtür des Kühlschrankes geklebt, während die Seite 6 dieses Bandes durch
die magnetisch bedingte Haftwirkung des Dauermagnetbandes 1 an die Rahmenteile des
Kühlschrankes gepreßt wird. Dieses als Verschluß und Dichtungsmittel wirkende Band
kann sich auf der ganzen Fläche sämtlichen Unebenheiten des Türrahmens anpassen.
Zu diesem Zweck sind taschenförmige Ausbildungen 7 bei einem derartigen Band vorgesehen.
Auf diese Weise wird eine vollständige Dichtung des Kühlschrankes erreicht.
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In den F i g. 5 und 6 ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Strangpreßeinrichtung
im Teilschnitt dargestellt. Das mit Bitumen gemischte ferromagnetische Material
wird in die auf etwa 120 bis 130° C vorgewärmte Strangpresse gefüllt und im unteren
Ende der unmagnetisierbaren Außenwandung 8 in die gewünschte Form gepreßt. Diese
Strangpreßdüse ist derartig ausgebildet, daß durch eine magnetische Gleichfelderregung
mittels eines Magnetjoches 9 und einer Spule 10 die in dem verflüssigten Bindemittel
noch drehbaren ferromagnetischen Teilchen ausgerichtet werden, dadurch wird eine
die Tragkraft verstärkende Anisotropie und gleichzeitig optimales Aufmagnetisieren
des Stranges erzielt. Eine Kühlvorrichtung 11 am Ende der Strangpreßdüse sorgt für
ein rasches Erstarren des Bindemittels, so daß ein Desorientieren der ferromagnetischen
Teilchen nach dem Austreten des stranggepreßten Körpers aus der Strangpreßdüse nicht
mehr erfolgen kann. Mit 12 ist eine Heizmanschette bezeichnet.
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Die F i g. 6 zeigt, in welcher Weise die erfindungsgemäße Strangpreßdüse
ausgebildet sein kann, um die gewünschte Anisotropie und Aufmagnetisierung bei einem
Dauermagnetband zu erreichen. Die Strangpreßdüse besteht aus nicht magnetisierbarem
Material 8, in welches die beiden magnetisierbaren Polschuhe 9' des gleichfelderregten
Magnetjoches 9 eingefügt sind. Der Magnetfluß schließt sich dabei über das ferromagnetische
Material des stranggepreßten Körpers, und die Magnetpole bilden sich in diesen anderen
Berührungsflächen mit den Polschuhen.