DE69912704T2

DE69912704T2 - Harzgebundene Magnet-Zusammenstellung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69912704T2
Application number: DE69912704T
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Iwaki-shi Suzuki; Masahito Iwaki-shi Tada
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: DE69912704D1; US6342557B1; JP2000091115A; EP0986074A2; EP0986074B1; EP0986074A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Harzzusammensetzung, umfassend ein synthetisches Harz und ein pulvriges magnetisches Material, und insbesondere auf eine Harzzusammensetzung, die als ein pulvriges magnetisches Material Weichferritpulver mit einer niedrigen Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur umfasst, und zweckmäßig auf dem Gebiet von Filtern, wie Sende-Empfangs-Weichen und Mehrfachkopplern, verwendet werden kann, und auf ein formgepresstes oder geformtes Produkt aus einer solchen Harzzusammensetzung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verbindungen (MO·Fe₂O₃), zusammengesetzt aus Eisen(III)oxid und einem Oxid eines zweiwertigen Metalls, sind weiche magnetische Materialien, die eine hohe Permeabilität aufweisen und allgemein Weichferrite genannt werden. Durch Sinterung formgepresste oder geformte Produkte aus Weichferrit wie Ni-Zn-Ferrit, Mg-Zn-Ferrit oder Mn-Zn-Ferrit werden weithin zum Beispiel als magnetische Kerne für Radios, Fernseher, Kommunikationsausrüstung, Geräte zur Büroautomatisierung, Induktoren zur Schaltung von Energiequellen und dergleichen, Transformatoren, Filter usw. verwendet; als Kopfkerne für Video- oder bilderzeugende Geräte und Magnetplattengeräte; und dergleichen.
In den jüngsten Jahren haben Verbundwerkstoffe (Harzzusammensetzungen), erhalten durch Dispergieren eines pulvrigen magnetischen Materials in einem Polymer, als neue magnetische Materialien Aufmerksamkeit auf sich gezogen, weil sie durch Schmelzverarbeitungsverfahren wie Spritzguss, Extrudieren in ein geschlossenes Werkzeug und Formpressen in formgepresste oder geformte Produkte von gewünschten Formen und Größen ausgeformt werden können. Harzzusammensetzungen, die von Weichferritpulver als gepulvertem magnetischem Material Gebrauch machen, sind ebenfalls vorgeschlagen worden.
Jedoch neigt das Weichferritpulver dazu, Veränderungen in seinen magnetischen Eigenschaften zu erfahren, zum Beispiel Verringerung der wirksamen Permeabilität bei der Bildung seines Verbunds mit einem synthetischen Harz. Deshalb sind unter diesen Umständen die Anwendungsgebiete der Harzzusammensetzungen, die das synthetische Harz und Weichferritpulver umfassen, auf Drosselspulen, Drehtransformatoren, Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen und so weiter beschränkt.
Es wurden zuvor Untersuchungen angestellt, ein synthetisches Harz und Weichferritpulver umfassende Harzzusammensetzungen auf dem Anwendungsgebiet der Rauschfilter zu verwenden. Ein Beispiel einer Harzzusammensetzung, die auf dem Gebiet der Filter verwendet werden kann, stammt aus dem US-Patent 5 435 992. Dieses beschreibt eine Harzzusammensetzung, die zur Ausbildung eines formgepressten Produktes formgepresst werden kann, umfassend 7–25 Gew.-Teile eines synthetischen Harzes und 75–93 Gew.-Teile eines Weichferritpulvers auf der Grundlage von Ni-Zn, mit einem Teilchendurchmesser, der sich von 3 bis 200 μm erstreckt, und enthaltend ZnO in einer Menge von 20 Mol-% oder weniger, auf Basis der ganzen Zusammensetzung des Weichferrites. Das entstandene magnetische Bauteil hat eine höhere Permeabilität als frühere, aus Ferritpulver auf Basis von Ni-Zn erhaltene magnetische Bauelemente.
Ein Filter hat die Funktion, dass ein elektrischer Strom innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes durchgelassen wird, und dass elektrische Ströme innerhalb anderer Frequenzbänder als diesem Frequenzband stark abgeschwächt werden. Eine solche Harzzusammensetzung kann als verschiedene Arten von Rauschfiltern verwendet werden, die Rauschen in einem breiten Frequenzband unterdrücken. Weil die Harzzusammensetzung jedoch eine zu hohe Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur aufweist, bringt sie das Problem mit sich, dass auf dem Gebiet der Filter, wie Sende-Empfangs-Weichen und Mehrfachkopplern, die eine Trennung eines spezifischen Frequenzbandes oder dergleichen bewirken, das zu trennende Frequenzband in Folge von Änderungen der Umgebungstemperatur schwankt, was zur Folge hat, dass sie nicht verwendet werden können.
Noch genauer beträgt die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur bei den herkömmlichen Harzzusammensetzungen, die von Weichferritpulver Gebrauch machen, mehr als 0,025%/°C oder weniger als –0,025%/°C in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C. Deshalb schwankt die Induktivität eines elektronischen Bauelementes, das von einem formgepressten oder geformten Produkt (auf das nachfolgend hierin lediglich als „formgepresstes Produkt" Bezug genommen werden kann) aus einer solchen Harzzusammensetzung Gebrauch macht, stark in Abhängigkeit von Schwankungen der Umgebungstemperatur. Wenn die Induktivität stark schwankt, schwankt das zu trennende Frequenzband, und folglich war das elektronische Bauelement nicht in der Lage, als elektronisches Bauelement zum Abtrennen einer spezifischen Frequenz verwendet zu werden, wie als eine Sende-Empfangs-Weiche oder ein Mehrfachkoppler.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Harzzusammensetzung bereitzustellen, die ein synthetisches Harz und ein pulvriges magnetisches Material umfasst, eine äußerst niedrige Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur aufweist und auf dem Anwendungsgebiet der Filter, die eine spezifische Frequenz abtrennen, wie Sende-Empfangs-Weichen und Mehrfachkoppler, angewendet werden kann.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein formgepresstes Produkt aus einer solchen Harzzusammensetzung bereit zu stellen.
Die Erfinder haben eine umfangreiche Untersuchung durchgeführt, mit der Zielrichtung, die vorstehend beschriebenen Probleme, die der Stand der Technik mit sich bringt, zu überwinden. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass Weichferritpulver mit einer Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20 bis 80°C als ein pulvriges magnetisches Material in Verbindung mit einem synthetischen Harz verwendet wird, wobei die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur eines formgepressten Produktes aus einer Harzzusammensetzung, die das synthetische Harz und das pulvrige magnetische Material umfasst, bis auf einen Bereich innerhalb von ±0,025%/°C, vorzugsweise ±0,0020%/°C erniedrigt werden kann. Es wurde auch gefunden, dass wenn der mittlere Teilchendurchmesser und das Mischungsverhältnis des Weichferritpulvers innerhalb jeweiliger spezifischer Bereiche gewählt werden, eine hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wie der Permeabilität, und der Eignung zum Formpressen und Verarbeiten ausgewogene Harzzusammensetzung bereitgestellt werden kann. Auf der Grundlage dieser Befunde wurde die vorliegende Erfindung zur Vollständigkeit gebracht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Harzzusammensetzung bereitgestellt, umfassend ein synthetisches Harz und ein pulvriges magnetisches Material, wobei:

(1) das pulvrige magnetische Material Weichferritpulver mit einer Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20 bis 80°C und einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 2 bis 1.000 μm ist,
(2) das Weichferritpulver ein Pulver aus einem Weichferrit ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ni-Zn-Ferrit, Mg-Zn-Ferrit und Mn-Zn-Ferrit,
(3) das Weichferritpulver erhalten worden ist durch Brennen einer Ausgangsmischung, die Metalloxid oder Metallcarbonate, die der Zusammensetzung des Weichferritpulvers entsprechen, und mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, PbO, PbO₂, As₂O₃ und V₂O₅ in einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% insgesamt enthält,
(4) das Weichferritpulver ZnO in einer Menge von 20 Mol-% oder weniger auf Basis der ganzen Zusammensetzung des Weichferrits enthält, und
(5) das pulvrige magnetische Material in einem Anteil von 50 bis 1.400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes enthalten ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein durch Formpressen oder Formen der Harzzusammensetzung erhaltenes formgepresstes oder geformtes Produkt bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Formpressen oder Formen gemäß dem Anspruch 12 bereitgestellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Weichferritpulver
Das bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung nützliche Weichferritpulver hat eine Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C und einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 2 bis 1000 μm.
Der Weichferrit ist im Allgemeinen eine Verbindung (MO·Fe₂O₃), zusammengesetzt aus einem Eisen(III)oxid (Fe₂O₃) und einem Oxid (MO) eines zweiwertigen Metalls. Beispiele von M schließen Ni, Mn, Co, Cu, Zn, Mg und Cd ein. Unter den verschiedenen Arten von Weichferrit wird Weichferrit mit einer Zusammensetzung, für die die allgemeine Formel (XO)_x(ZnO)_yFe₂O₃ steht, bevorzugt. In der allgemeinen Formel bedeutet X eines oder mehrere von zweiwertigen Metallen, wie Ni, Cu, Mg, Co und Mn. Das Zusammensetzungsverhältnis (molares Verhältnis) von XO zu ZnO wird durch x und y bezeichnet. Das molare Verhältnis von (XO)_x(ZnO)_y (= x + y) zu Fe₂O₃ ist im allgemeinen etwa 0,3 : 0,7 bis 0,7 : 0,3, vorzugsweise etwa 0,4 : 0,6 bis 0,6 : 0,4. Beispiele von solchen Weichferriten schließen Ni-Zn-Ferrit, MG-Zn-Ferrit und Mn-Zn-Ferrit ein.
Um die Permeabilität und dergleichen des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Weichferrites zu verbessern, wird im Verlauf von dessen Herstellung dem Weichferrit eine kleine Menge mindestens eines Additives, ausgewählt aus SiO₂, PbO, PbO₂, As₂O₃ und V₂O₅, zugesetzt. Bei dem Weichferrit ist es ebenso bevorzugt, den Gehalt an Eisenoxid zu steuern, um die Abscheidung von Hämatit zu unterdrücken.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Weichferritpulver kann in Übereinstimmung mit den öffentlich bekannten Verfahren erhalten werden, wie dem Trockenverfahren, dem Mitfällungsverfahren oder dem Verfahren der Zerstäubung und thermischen Zersetzung. Hauptsächliche Ausgangsmaterialien des Weichferrites sind zum Beispiel Metalloxide, wie Fe₂O₃, NiO, MnO₂, ZnO, MgO, CuO und so weiter und/oder Metallcarbonate. Bei dem Trockenverfahren werden die Ausgangsmaterialien, wie die Metalloxide und/oder die Metallcarbonate miteinander gemischt, wobei die Mischungsanteile so berechnet sind, dass sich ein vorgeschriebenes Mischungsverhältnis ergibt, gebrannt und dann vermahlen. Bei diesem Trockenverfahren wird es bevorzugt, dass die Ausgangsmischung bei einer Temperatur von 850 bis 1100°C kalziniert und in feine Teilchen vermahlen und dann in Granalien granuliert wird, und die Granalien weiter wirklich gebrannt und wieder vermahlen werden, um ein Weichferritpulver mit einem gewünschten mittleren Teilchendurchmesser zu ergeben. Jedoch kann die Ausgangsmischung direkt gebrannt werden, ohne sie zu kalzinieren. Bei dem Mitfällungsverfahren wird einer wässrigen Lösung von Metallsalzen ein starkes Alkali zugesetzt, um die Hydroxide auszufällen, und die Hydroxide werden oxidiert, um Weichferritpulver zu ergeben. Bei dem Verfahren der Zerstäubung und thermischen Zersetzung wird eine wässrige Lösung von Metallsalzen der thermischen Zersetzung unterworfen, um feinteilig verteilte Oxide zu ergeben. Sowohl bei dem Mitfällungs- wie auch dem Verfahren der Zerstäubung und thermischen Zersetzung ist es erwünscht, nach der Granulierung einen Schritt des wirklichen Brennens hinzu zu fügen. Übrigens kann die Ausgangsmischung nach der Kalzinierung oder unmittelbar wirklich gebrannt werden.
Beispiele eines Verfahrens zum Steuern der Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des Weichferritpulvers schließen ein: 1. ein Verfahren, bei dem das Verhältnis an ZnO niedrig eingestellt wird, 2. ein Verfahren, bei dem die Arten und Mengen der zu verwendenden Zusätze eingestellt werden, 3. ein Verfahren, bei dem die Brenntemperatur eingestellt wird, und 4. Kombinationen dieser Verfahren. Der Gehalt an ZnO (oder die Zn-Komponente in dem Ferrit) wird niedrig gemacht, wodurch die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des erhaltenen Weichferrites erniedrigt werden kann. Jedoch wird dadurch die Permeabilität des Weichferrites erniedrigt. Wenn man andererseits Zusätze wie SiO₂, PbO und PbO₂ zusetzt, kann die Permeabilität des erhaltenen Weichferrites erhöht werden. Wenn dementsprechend der Gehalt an ZnO, und die Arten und Gehalte der Additive eingestellt werden, kann die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur bei Erhalt einer hohen Permeabilität erniedrigt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, wo x + y in der vorstehend beschriebenen Formel gleich 1 ist, die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C dadurch erniedrigt werden, dass der Anteil von y bis zu einem Ausmaß von y ≤ etwa 0,4 niedrig eingestellt wird, vorzugsweise y etwa ≤ 0,3. Der Gehalt an ZnO (oder die Zn-Komponente in dem Ferrit) wird auf 20 Mol-% oder niedriger eingestellt, vorzugsweise 15 Mol-% oder weniger auf Basis der ganzen Zusammensetzung des Weichferrites. In diesem Fall liegt die untere Grenze des Gehaltes an ZnO bei etwa 2 Mol-%. Die Anteile der Additive, wie SiO₂, PbO, PbO₂, As₂O₃ und V₂O₅, werden andererseits innerhalb eines Bereichs von 5 bis 15 Gew.-% im Ganzen eingestellt, wodurch die Erniedrigung der Permeabilität verhindert werden kann. Im Fall von Ni-Zn-Ferrit wird CuO in einer kleinen Menge von etwa 0,5 bis 3 Gew.-% zugesetzt, wodurch die Permeabilität wie mit den vorstehend beschriebenen Additiven erhöht werden kann. Jedoch wird es bevorzugt, in dem Fall, wo der Ferrit bei hoher Frequenz verwendet wird, die Permeabilität nicht übermäßig an zu heben.
Die Brenntemperatur ändert sich gemäß der An und Zusammensetzung des verwendeten Weichferrites. Jedoch beträgt sie allgemein zwischen etwa 1000 und 1350°C. Die Auswahl dieser Brenntemperatur erlaubt die Erniedrigung der Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur bei Erhalt einer gemäßigten Permeabilität. Um die magnetischen Eigenschaften des entstandenen Weichferrites zu verbessern, wird es bevorzugt, dass solche Additive wie vorstehend beschrieben zugesetzt werden und die Brenntemperatur auf 1050°C oder höher eingestellt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das gebrannte Produkt (das gesinterte Material) nach dem Brennschritt mittels jedem bekannten Verfahren zu einem Pulver vermahlen werden, um das angestrebte Weichferritpul verbereit zu stellen. Zum Beispiel kann ein Verfahren, bei dem das gesinterte Material mittels einer Hammermühle, Stabmühle, Kugelmühle oder dergleichen in Pulver mit dem angestrebten Teilchendurchmesser vermahlen wird, verwendet werden.
Der mittlere Teilchendurchmesser des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Weichferrites liegt innerhalb eines Bereichs von 2 bis 1000 μm. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Weichferritpulvers zu groß oder zu klein ist, wird die Eignung zum Formpressen und Verarbeiten der entstandenen Harzzusammensetzung, wie Spritzguss oder Extrusion, verschlechtert. Wenn insbesondere der mittlere Teilchendurchmesser des Weichferritpulvers zu groß ist, lässt das den Verschleiß einer Formpress- oder Formmaschine außerordentlich fortschreiten, und so wird das Formpressen oder Formen der entstandenen Harzzusammensetzung schwierig. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Weichferritpulvers zu klein ist, ist es schwierig in der Harzzusammensetzung eine ausreichende Permeabilität zu erhalten. Der mittlere Teilchendurchmesser des Weichferritpulvers beträgt vorzugsweise etwa 2 bis 500 μm, noch bevorzugter etwa 3 bis 350 μm.
Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C des Weichferritpulvers gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in einem Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C. Die Verwendung eines Weichferritpulvers mit einer so niedrigen Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur erlaubt die Bereitstellung formgepresster Produkte mit niedriger Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C, die geeignet zur Verwendung in Filtern, wie Sende-Empfangs-Weichen und Mehrfachkopplern sind. Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C des Weichferritpulvers gemäß der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von –0,030 bis 0,005%/°C. In vielen Fällen ist die obere Grenze davon 0,000%/°C.
Harzzusammensetzung
Beispiele des bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendbaren synthetischen Harzes schließen Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, Copolymere und Ionomere von Ethylenvinylacetat ein; Polyamide wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6/66, Nylon 46 und Nylon 12; Poly(arylensulfide) wie Poly(phenylensulfid), Poly(phenylensulfidketon) und Poly(phenylensulfidsulfon); Polyester wie Polyethylenterephtalat, Polybutylenterephtalat und allgemein aromatische Polyester; Polyimidharze wie Polyimid, Polyetherimid und Polyamid-Imid; Styrolharze wie Polystyrol und Acrylnitril-Styrol-Copolymere; chlorhaltige Vinylharze wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid und chloriertes Polyethylen; Poly(meth)acrylate wie Polymethylacrylat und Polymethylmethacrylat; Acrylnitrilharze wie Polyacrylnitril und Polymethacrylnitril; thermoplastische Fluorkohlenwasserstoffharze wie Copolymere aus Tetrafluorethylen/Perfluoralkyl-Vinylether, Polytetrafluorethylen, Copolymere aus Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen und Polyvinylidenfluorid; Siliconharze wie Dimethylpolysiloxan; verschiedene Arten von Ingenieurkunststoffen wie Poly(phenylenoxid), Poly(ether-ether)keton, Poly(etherketon), Polyallylate, Polysulfone und Poly(ethersulfone); verschiedene Arten von thermoplastischen Harzen wie Polyacetal, Polycarbonat, Polyvinylacetat, Polyvinylformal, Polyvinylbutyral, Polybutylen, Polyisobutylen, Polymethylpenten, Butadienharze, Polyethylenoxid, Oxybenzoylpolyester und Poly-p-Xylol; durch Wärme härtende Harze wie Epoxidharze, Phenolharze und ungesättigte Polyesterharze; Elastomere wie Ethylen-Propylen-Kautschuk, Polybutadien- Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Chloropren-Kautschuk; thermoplastische Elastomere wie Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer; und so weiter.
Diese synthetischen Harze können entweder allein oder in irgendeiner Kombination davon verwendet werden. Unter dem Gesichtspunkt der Formpressbarkeit sind von diesen synthetischen Harzen Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyamide und Poly(arylensulfide) wie Poly(phenylensulfid) besonders bevorzugt. Unter den Gesichtspunkten der Formpressbarkeit, Hitzefestigkeit und so weiter sind Poly(arylensulfide) und Polyamide besonders bevorzugt.
Die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen das pulvrige magnetische Material (Weichferritpulver) in einem Anteil von 50 bis 1400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des synthetischen Harzes. Wenn der Mischungsanteil des pulverigen magnetischen Materials zu niedrig ist, ist es schwierig, eine Harzzusammensetzung und ein formgepresstes Produkt bereitzustellen, die eine für den Verwendungszweck geeignete Permeabilität aufweisen. Wenn der Mischungsanteil des pulvrigen magnetischen Materials zu hoch ist, wird das Fließvermögen der entstandenen Harzzusammensetzung verschlechtert, was zu Schwierigkeiten bei der Ausführung der Schmelzverarbeitung, wie Spritzguss oder Extrusion, führt. Der Mischungsanteil des pulvrigen magnetischen Materials beträgt vorzugsweise 70 bis 1300 Gew.-Teile, noch bevorzugter 80 bis 1200 Gew.-Teile.
In einer Harzzusammensetzung, die ein synthetisches Harz und ein pulvriges magnetisches Material umfasst, wird Weichferritpulver mit einer Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C als das pulvrige magnetische Material verwendet, wodurch die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur eines aus einer solchen Harzzusammensetzung erhaltenen formgepressten Produktes in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C innerhalb eines Bereichs von ±0,025%/°C eingestellt werden kann. Wenn die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des verwendeten Weichferrites 0,010%/°C überschreitet, übertrifft die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des formgepressten Produktes im allgemeinen 0,025%/°C. Wenn die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des verwendeten Weichferrites andererseits niedriger als –0,040%/°C ist, wird die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des formgepressten Produktes im allgemeinen niedriger als –0,025%/°C. Wenn eine solche Harzzusammensetzung mit einer hohen Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur verwendet wird, um ein Filter wie eine Sende-Empfangs-Weiche oder einen Mehrfachkoppler herzustellen, schwankt dessen Induktivität stark gemäß den Schwankungen der Umgebungstemperatur, und somit schwankt das abzutrennende Frequenzband. Deshalb wird ein solches Filter nicht praktisch anwendbar sein.
Die Permeabilität eines formgepressten Produktes aus der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist je nach der Permeabilität und dem Mischungsanteil des Weichferritpulvers verschieden. Jedoch ist sie im Allgemeinen mindestens 1,5, vorzugsweise mindestens 1,7. In vielen Fällen kann die Permeabilität auf mindestens 2,0 eingestellt werden. Wenn die Permeabilität des formgepressten Produktes zu niedrig ist, wird das formgepresste Produkt ungeeignet zur Verwendung in einem Filter.
Verschiedene Arten von Füllstoffen, wie faserige Füllstoffe, plättchenartige Füllstoffe und kugelförmige Füllstoffe können in die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht werden, unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften, Hitzefestigkeit und dergleichen. Unter diesen Füllstoffen wird der faserige Füllstoff wie Glasfaser unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der mechanischen Festigkeit bevorzugt. Dem Mischungsanteil des Füllstoffes wird keine besondere Beschränkung auferlegt. Jedoch beträgt er im allgemeinen 100 Gew.-Teile oder weniger, vorzugsweise 50 Gew.-Teile oder weniger, pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes. Das Zumischen des Füllstoffs ist wahlfrei, und die untere Grenze des Mischungsanteils davon beträgt 0 Gew.-Teile. Wenn er jedoch zugemischt wird, ist es wünschenswert, dass das Mischungsverhältnis im allgemeinen auf mindestens 5 Gew.-Teile, vorzugsweise auf mindestens 10 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes eingestellt wird.
Verschiedene Additive, wie Entflammungsverzögerer, Antioxidantien und Farbmittel können wie benötigt ebenfalls in die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht werden.
Die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können durch gleichmäßiges Abmischen der jeweiligen Bestandteile hergestellt werden. Zum Beispiel werden die jeweiligen vorgeschriebenen Mengen des pulvrigen magnetischen Materials, des synthetischen Harzes, und wenn gewünscht der verschiedenen Arten von Additiven mit einem Mischer, wie einem Henschel-Mischer, gemischt, und die Mischung wird geschmolzen und geknetet, wodurch eine Harzzusammensetzung hergestellt werden kann.
Die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können mittels verschiedener Arten von Formpress- und Formungsverfahren in formgepresste oder geformte Produkte gewünschter Formen ausgeformt werden, wie Spritzguss, Extrusion und Druckguss. Weil die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung mittels derart verschiedener Arten von Schmelzverarbeitungstechniken formgepresst oder geformt werden können, können formgepresste Produkte mit komplizierten Formen, formgepresste Produkte kleiner Größe und dergleichen mit Leichtigkeit ausgeformt werden. Der Art eines formgepressten Produktes aus der Harzzusammensetzung wird keine besondere Beschränkung auferlegt. Jedoch wird die Harzzusammensetzung vorzugsweise in ein formgepresstes Produkt (zum Beispiel einen magnetischen Kern), geeignet zur Verwendung in einem Filter wie einer Sende-Empfangs-Weiche oder einem Mehrfachkoppler geformt, weil seine Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur äußerst niedrig ist.
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend noch genauer mittels der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Beispiele beschränkt.
Physikalische Eigenschaften in den Beispielen wurden jeweils gemäß den folgenden Verfahren gemessen:
(1) Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des pulvrigen magnetischen Materials
Jede Probe des pulvrigen magnetischen Materials wurde in ein hermetisch abgedichtetes Glasrohr mit einem Durchmesser von etwa 6 mm verpackt, und das Glasrohr wurde mit 50 Windungen eines polyurethanbeschichteten Leiters mit einem Durchmesser von 0,3 mm umwickelt, um eine Spule zu bilden. Hinsichtlich dieser Spule wurde die Induktivität bei einer Frequenz von 100 kHz bei den jeweiligen Temperaturen von 20°C und 80°C mittels eines LCR-Meßgerätes (4192A, hergestellt von Hewlett-Packard Co.), gemessen. Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur der Probe wurde gemäß den folgenden Gleichungen 1 bis 3 ausgerechnet:

1. L₈₀ = Induktivität bei 80°C;
2. L₂₀ = Induktivität bei 20°C; und;
3. 3. Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur (%/oC) = [(L80 – L20)L20]/60 × 100

(2) Permeabilität des pressgeformtes Produktes und seiner Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur
Die Permeabilität jeder formgepressten Produktprobe wurde gemäß JIS C 2561 gemessen. Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur der formgepressten Produktprobe wurde auf die folgende Weise bestimmt. Und zwar wurde ein Ringkern mit einem äußeren Durchmesser von etwa 13 mm, einem inneren Durchmesser von 7,5 mm und einer Dicke von 5 mm zur Verwendung als eine Probe durch Formpressen hergestellt. Diese Probe wurde mit 60 Windungen eines polyurethanbeschichteten Leiters mit einem Durchmesser von 0,3 mm umwickelt, um eine Spule zu bilden. Hinsichtlich dieser Spule wurde die Induktivität bei einer Frequenz von 100 kHz bei den jeweiligen Temperaturen von 20°C und 80°C mittels des LCR-Meßgerätes (4192A, hergestellt von Hewlett-Packard Co.), gemäß JIS C 2561 gemessen. Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur des formgepressten Ringkerns wurde unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichungen 1 bis 3 ausgerechnet.
(3) mittlerer Teilchendurchmesser des pulvrigen magnetischen Materials
Jede Probe des pulvrigen magnetischen Materials wurde zweimal mittels eines Mikrospatels entnommen und in einen Becher gebracht. Nachdem 1 oder 2 Tropfen eines anionischen Netzmittels (SN Dispersat 5468) zugesetzt worden waren, wurde die Probe mit einer Stange mit runder Spitze geknetet, um die pulvrige Probe nicht zu zerquetschen. Die derart hergestellte Probe wurde verwendet, um mittels eines Analysegerätes für Teilchendurchmesser Microtrack FRA Modell 9220, hergestellt von Nikkiso Co. Ltd., einen mittleren Teilchendurchmesser zu bestimmen.
Beispiel 1
NiO (22,0 Gew.-%), ZnO (4,1 Gew.-%), CuO (1,3 Gew.-%), Fe₂O₃ (59,2 Gew.-%), SiO₂ (0,5 Gew.-%), und PbO₂ (12,9 Gew.-%) wurden gewogen, unter Verwendung von Wasser als Dispersionsmedium mit einer Stahlkugelmühle gemahlen und dann miteinander gemischt. Die Mischung wurde getrocknet und dann bei einer Temperatur von etwa 1000°C kalziniert, um eine Ferritverbindung herzustellen. Nachdem die kalzinierte Ferritverbindung gemahlen worden war, wurde ein Schmiermittel hinzu gesetzt, und die entstandene Mischung wurde mittels eines Sprühtrockners gemäß einem in der Technik an sich bekannten Verfahren zu Granalien granuliert. Die Granalien wurden bei 1150°C etwa 2 Stunden lang gebrannt, um ein gesintertes Material zu ergeben. Dieses gesinterte Material wurde mit einer Hammermühle gemahlen, um Ni-Zn-Ferritpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 30 um zu ergeben. Die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur dieses Ni-Zn-Ferritpulvers wurde bestimmt und als –0,0045 (%/°C) betragend befunden.
Das vorstehend erhaltene Ni-Zn-Ferritpulver (5 kg), Poly(phenylensulfid) (2,5 kg; Produkt von Kureha Kagaku Kogyo K. K.; bei 310°C und einer Schergeschwindigkeit von 1000 sec^–1 gemessene Schmelzviskosität = etwa 20 Pa·s), und Glasfaser (0,8 kg; kleingeschnittener Glasstrang ECS03T-717G; Produkt von Nippon Electric Glass Co., LTD) wurden gewogen und in einem 20-Liter Henschel-Mischer zusammengemischt. Die Zusammensetzung der Mischung ist so, dass die Anteile der Glasfaser und des Ni-Zn – Ferritpulvers 32 Gew.-Teile beziehungsweise 200 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Poly(phenylensulfid) betragen. Die erhaltene Mischung wurde in einen auf 280 bis 330°C voreingestellten Doppelschneckenextruder eingespeist und geschmolzen und geknetet, um Pellets auszuformen.
Die derart erhaltenen Pellets wurden in eine Spritzgussmaschine (PS-10E, hergestellt von Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.) eingespeist, und bei einer Zylindertemperatur von 280 bis 310°C, einem Einspritzdruck von etwa 98 MPa (1000 kgf/cm²) und einer Temperatur des Presswerkzeugs von etwa 160°C spritzgegossen, wodurch ein pressgeformter Ringkern mit einem äußeren Durchmesser von 12,8 mm, einem inneren Durchmesser von 7,6 mm und einer Dicke von 4,9 mm hergestellt wurde. Der auf diese Weise erhaltene Ringkern wurde benutzt, um sein Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur zu messen. Diese betrug als ein Ergebnis 0,01 (%/°C). Die Zubereitung und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Die vorstehend beschriebenen Pellets wurden verwendet, um eine Sende-Empfangs-Weiche herzustellen. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass die Sende-Empfangs-Weiche eine hohe Stabilität gegenüber Änderungen der Temperatur aufweist, in der Lage ist, eine spezifische Frequenz abzutrennen, und eine genügende Praxistauglichkeit hat.
Beispiele 2 bis 7, und Vergleichsbeispiele 1 bis 6
Es wurden verschiedene Arten von Ni-Zn – Ferritpulver, die sich hinsichtlich der Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur und/oder dem Teilchendurchmesser voneinander unterschieden, wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, durch Verändern der Brenntemperatur zwischen 1000 und 1350°C und/oder Verändern der Bedingungen des Mahlens mit der Hammermühle in Beispiel 1 hergestellt.
Die jeweiligen auf diese Weise erhaltenen Ni-Zn-Ferritpulver wurden verwendet, um Zusammensetzungen (Pellets) mit den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten jeweiligen Formulierungen und formgepresste Ringkerne in gleicher Weise wie in Beispiel 1 herzustellen. Die Formulierungen und die Ergebnisse der Auswertung werden in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Das in dem Beispiel 6 und dem Vergleichsbeispiel 5 verwendete Nylon 6 ist P1011 (Handelsname, Produkt von Ube Industries, Ltd.).
Tabelle 1
Tabelle 2
(Anmerkung)
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Harzzusammensetzungen bereitgestellt, die jeweils ein synthetisches Harz und Weichferritpulver umfassen und die Bereitstellung formgepresster Produkte mit einer äußerst niedrigen Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur erlauben. Bei den formgepressten Produkten gemäß der vorliegenden Erfindung können deren Raten der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur auf einen Bereich innerhalb von ±0,025%/°C erniedrigt werden, und deshalb können sie auf dem Anwendungsgebiet von Filtern, die eine spezifische Frequenz abtrennen, angewendet werden, wie Sende-Empfangs-Weichen und Mehrfachkopplern, von denen eine hohe Stabilität gegenüber Schwankungen der Umgebungstemperatur verlangt wird.

Claims

Harzzusammensetzung umfassend ein synthetisches Harz und ein pulvriges magnetisches Material, worin: (1) das pulvrige magnetische Material ein Weichferritpulver mit einer Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20 bis 80°C und einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 2 bis 1.000 μm ist, (2) das Weichferritpulver ein Pulver aus einem Weichferrit ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ni-Zn-Ferrit, Mg-Zn-Ferrit und Mn-Zn-Ferrit, (3) das Weichferritpulver erhalten worden ist durch Brennen einer Ausgangsmischung, die Metalloxide oder Metallcarbonate, die der Zusammensetzung des Weichferritpulvers entsprechen, und mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, PbO, PbO₂, As₂O₃ und V₂O₅ in einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% insgesamt enthält, (4) das Weichferritpulver ZnO in einer Menge von 20 Mol-% oder weniger auf Basis der ganzen Zusammensetzung des Weichferrits enthält und (5) das pulvrige magnetische Material in einem Anteil von 50 bis 1.400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes enthalten ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Weichferrit ein Ni-Zn-Ferritpulver ist, das eine CuO-Komponente in einem Anteil von 0,5 bis 3 Gew.-% enthält.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur in einem Temperaturbereich von 20°C bis 80°C des Weichferritpulvers im Bereich von –0,035 bis 0,008%/°C liegt.
Harzzusammensetzung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der mittlere Teilchendurchmesser des Weichferritpulvers im Bereich von 2 bis 500 μm liegt.
Harzzusammensetzung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das synthetische Harz mindestens ein thermoplastisches Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(arylensulfiden), Polyamiden und Polyolefinen ist.
Harzzusammensetzung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, welche ferner einen Füllstoff in einem Anteil von 100 Gew.-Teilen oder weniger pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes umfasst.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 6, worin der Füllstoff Glasfaser ist.
Formgepresstes oder geformtes Produkt, erhalten durch Formpressen oder Formen einer Harzzusammensetzung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch.
Formgepresstes oder geformtes Produkt nach Anspruch 8, worin die Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Temperaturbereich von 20°C bis 80°C des formgepressten oder geformten Produkts im Bereich von ±0,025%/°C liegt.
Formgepresstes oder geformtes Produkt nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, worin die Permeabilität des formgepressten oder geformten Produkts mindestens 1,5 beträgt.
Formgepresstes oder geformtes Produkt nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, welches ein Filter ist.
Formpressverfahren oder Formverfahren umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines pulvrigen magnetischen Materials, worin (1) das pulvrige magnetische Material ein Weichferritpulver mit einer Rate der Permeabilitätsänderung durch die Temperatur im Bereich von –0,040 bis 0,010%/°C in einem Temperaturbereich von 20 bis 80°C und einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 2 bis 1.000 μm ist, (2) das Weichferritpulver ein Pulver aus einem Weichferrit ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ni-Zn-Ferrit, Mg-Zn-Ferrit und Mn-Zn-Ferrit, (3) das Weichferritpulver erhalten worden ist durch Brennen einer Ausgangsmischung, die Metalloxide oder Metallcarbonate, die der Zusammensetzung des Weichferritpulvers entsprechen, und mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, PbO, PbO₂, As₂O₃ und V₂O₅ in einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% insgesamt enthält, (4) das Weichferritpulver ZnO in einer Menge von 20 Mol-% oder weniger auf Basis der ganzen Zusammensetzung des Weichferrits enthält und b) Herstellen einer Harzzusammensetzung durch miteinander Mischen eines synthetischen Harzes und des pulvrigen magnetischen Materials, wobei: (5) das pulvrige magnetische Material in einem Anteil von 50 bis 1.400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile synthetisches Harz enthalten ist, und c) Formpressen oder Formen der Harzzusammensetzung unter Bildung eines formgepressten oder geformten Produkts.
Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Weichferritpulver die in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4 definierten Merkmale aufweist und/oder das synthetische Harz wie in Anspruch 5 definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, in welchem Schritt b) auch das Mischen eines Füllstoffes mit dem synthetischen Harz und dem Weichferritpulver in einem Anteil von 100 Gew.-Teilen oder weniger pro 100 Gew.-Teile des synthetischen Harzes beinhaltet, wobei der Füllstoff vorzugsweise Glasfaser ist.