JP2000058312A

JP2000058312A - 樹脂結合型磁石用組成物及び樹脂結合型磁石

Info

Publication number: JP2000058312A
Application number: JP10226970A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hayashi; 真一林; Isao Kaneko; 勲金子; Shoichi Yoshizawa; 昌一吉澤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】成形性（特に溶融流動性）及び磁気特性に優
れた磁石用組成物を提供する。【解決手段】表面を１種または２種以上の燐酸金属塩
で被覆した異方性磁場（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性
粉末と、ポリフェニレンサルファイド樹脂とからなる樹
脂結合型磁石用組成物。燐酸金属塩での被覆は、磁性粉
末表面を、燐酸、燐酸亜鉛系、燐酸マンガン系、燐酸鉄
系、または、燐酸カルシウム系の各処理剤の単独または
混合溶液で予め反応処理する。ポリフェニレンサルファ
イド樹脂は、末端基のＮａ元素がＨ元素に置換されてお
り、かつ、３００℃における溶融粘度が３００ポイズ未
満と３００ポイズ以上の混合系であるか、２００ポイズ
以下であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性（溶融流動
性）及び磁気特性に優れた樹脂結合型磁石を与える組成
物、及びこれを用いて得られた樹脂結合型磁石に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、フェライト磁石、アルニコ磁石、
希土類磁石等がモーターをはじめとする種々の用途に用
いられている。しかし、これらの磁石は主に焼結法によ
り作られるために、一般に脆く、薄肉のものや複雑な形
状のものが得難い。また焼結時の収縮が１５〜２０％と
大きいため寸法精度の高いものが得られず、精度を上げ
るには研磨等の後加工が必要であるという欠点を有して
いる。

【０００３】樹脂結合型磁石は、これらの欠点を解決す
ると共に新しい用途をも開拓するもので、ナイロン等の
熱可塑性樹脂をバインダーとし、これに磁性粉末を充填
したものである。しかし、熱可塑性樹脂をバインダーと
して用いる樹脂磁石は、磁性粉末を８０重量％以上充填
すると溶融成形時の粘度が急激に増加し成形が困難にな
るため、磁性粉の充填量に限界がある上、ステアリン酸
系金属石鹸やパラフィン類等の熱可塑性樹脂用滑剤を添
加し成形を行っているが限界がある。また、磁性粉末を
充填量が増すにつれ機械的強度の低下を招く。特に近年
要求が高まりつつある高耐熱性熱可塑性樹脂、例えばポ
リフェニレンサルファイド等を用いると更に成形性が悪
くなり磁性粉含有率を低下させなければならないのが大
きな問題として提起されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車搭載用モ
ーター等に用いられる樹脂結合型磁石は、機器の耐熱性
向上の要請から、磁気特性が高く、しかも寸法精度に優
れかつ高耐熱性で低価格のものが要求されている。しか
し、磁性粉とポリフェニレンサルファイド樹脂と滑剤の
みによって得られる従来の樹脂結合型磁石組成物のこれ
らの成形性（溶融流動特性）及び磁気特性は、常に上記
用途に使用するには不十分であり、高耐熱型樹脂結合型
磁石用組成物の早期改良が望まれていた。

【０００５】従って、本発明の目的は、従来のポリフェ
ニレンサルファイド系樹脂結合型磁石用組成物の欠点を
解消し、成形性（特に溶融流動性）及び磁気特性に優れ
た磁石用組成物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、ポリフェニレンサルファイド樹脂
の種類と量を変えて種々の検討を行った結果、異方性磁
場（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性粉末とポリフェニレ
ンサルファイド樹脂との組成物において、該磁性粉末を
予め燐酸、燐酸亜鉛系、燐酸マンガン系、燐酸鉄系、ま
たは、燐酸カルシウム系の単独または複合溶液で反応処
理して表面に１種または２種以上の燐酸金属塩で被覆
し、ポリフェニレンサルファイド樹脂の末端基のＮａ元
素をＨ元素に置換し、かつ特定の粘度の樹脂を混合する
ことで優れた成形性（溶融流動性）及び磁気特性を有す
る樹脂結合型磁石用組成物が得られることを見いだし本
発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明の樹脂結合型磁石用組成物
は、表面を１種または２種以上の燐酸金属塩で被覆した
異方性磁場（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性粉末と、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂とからなることを特徴と
する。

【０００８】また、本発明の他の樹脂結合型磁石用組成
物は、表面を、燐酸、燐酸亜鉛系、燐酸マンガン系、燐
酸鉄系、または、燐酸カルシウム系の各処理剤の単独ま
たは混合溶液で予め反応処理した異方性磁場（ＨＡ)が
５０ｋＯｅ以上の磁性粉末と、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂とからなることを特徴とする。

【０００９】前記ポリフェニレンサルファイド樹脂は、
末端基のＮａ元素がＨ元素に置換されており、かつ、３
００℃における溶融粘度が３００ポイズ未満と３００ポ
イズ以上の混合系であるか、２００ポイズ以下であるこ
とが望ましい。

【００１０】また、前記ポリフェニレンサルファイド樹
脂における末端基のＮａ元素のＨ元素への置換率は、望
ましくは３０％以上である。

【００１１】また、本発明の樹脂結合型磁石は、上記い
ずれかの構成の樹脂結合型磁石用組成物を加熱成形する
ことにより得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明で用いる磁性粉末には、異
方性磁場（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性粉末であれ
ば、通常樹脂結合型磁石に用いられている磁性粉を使用
できる。例えば、希土類コバルト系、希土類−鉄−硼素
系、希土類−鉄−窒素系の磁性粉が挙げられる。

【００１３】本発明者らは、上記樹脂結合型磁石組成物
において、磁性粉として上で例示したＳｍ₂−Ｃｏ₁₇系
の合金粉末やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の超急冷合金粉末を用い
ると、例えば９０重量％以上の高充填化が可能であり、
優れた磁気特性を有する樹脂結合型磁石が得られること
を確認している。尚、Ｓｍ₂−Ｃｏ₁₇系の磁性粉は、好
ましくはジェットミルやボールミル等で粉砕した方が良
い。これら磁性粉末の好ましい粒径は、平均１００μｍ
以下であり、特に好ましくは平均５０μｍ以下である。

【００１４】また、上記磁性粉は、予め燐酸、燐酸亜鉛
系、燐酸マンガン系、燐酸鉄系、または、燐酸カルシウ
ム系の各処理剤の単独または混合溶液で表面を反応処理
し、表面を１種または２種以上の燐酸金属塩で被覆すれ
ばよい。

【００１５】ここで用いる各処理剤の例には、燐酸、燐
酸亜鉛、燐酸マンガン、燐酸鉄、燐酸カルシウム、燐酸
ナトリウム等の単独、または２種以上の混合系に必要に
応じて硝酸、硝酸金属塩、塩素酸、塩素酸金属塩、臭素
酸、臭素酸金属塩、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、有機ニ
トロ化合物、各種界面活性剤、クロム酸、クロム酸塩等
の補助剤を１種または２種以上加えたものが挙げられ
る。

【００１６】これらの反応処理は、必要に応じた各処理
剤濃度バランスの水溶液等を調整し、常温から９５℃の
溶液温度の中で行うことで所望の被覆処理を行うことが
できる。この処理条件によって得られる皮膜物質が異な
るものの、例えば、ホパイト、フォスフォフィライト、
ショルツァイト、マンガン・ヒューリオライト、鉄・ヒ
ューリオライト、ストレンナイト、ヘマタイト等の燐酸
金属塩単独または２種以上の複合体で構成される表面皮
膜が得られる。

【００１７】これらの予め燐酸金属塩で表面被覆処理さ
れた磁性粉末に対して０．１〜３．０重量％の範囲で他
のカップリング剤等を使用することができる。これら、
カップリング剤の例には、シラン系としてビニルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン等又、チタン系としてイソ
プロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピ
ルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネー
ト、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチ
ル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホ
スファイト）チタネート、イソプロピルトリオクタノイ
ルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロ
イルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスル
フォニルチタネート等、また、アルミニウム系としてア
セトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が代
表的なものとして挙げられる。

【００１８】また、組成物において、必須成分のポリフ
ェニレンサルファイド樹脂は、磁性粉末のバインダーと
して働くものであり、本発明で用いられるポリフェニレ
ンサルファイド樹脂には、該樹脂の末端基のＮａがＨに
置換されているものを用いることを特徴とするが、この
条件を満たす限りにおいては、他種の樹脂例えば、６ナ
イロン、６、６ナイロン、４、６ナイロン、芳香族系ナ
イロン等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレー
トやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹
脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン
樹脂、液晶ポリマー等、これらの単重合体や他種モノマ
ーとの共重合体、他の物質での末端基変性品などと混合
し使用しても差し支えない。

【００１９】本発明で用いられるポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂には、該樹脂の末端基のＮａがＨに置換され
ているものを用い、これらの置換割合は３０％以上であ
ることが望ましい。この置換割合を逸脱し、置換率が３
０％未満になると成形性（溶融流動性）が低下するため
磁性粉の限界充填率が低下し磁気特性が低くなり好まし
くない。

【００２０】また、本発明に用いる樹脂は、３００℃に
おける溶融粘度が、３００ポイズ未満の樹脂と３００ポ
イズ以上の樹脂との２種以上の混合系とするか、若しく
は２００ポイズ以下（より好ましくは１５０ポイズ以
下）とすることが必要である。

【００２１】２種以上の混合系とする場合の選択粘度
は、３００ポイズ未満と３００ポイズ以上であれば問題
なく使用できるが、好ましくは２５０ポイズ以下と３０
０ポイズ以上の組み合わせ、より好ましくは１５０ポイ
ズ以下と５００ポイズ以上の組み合わせである。これら
粘度の異なる樹脂の混合比率は、３００ポイズ未満の粘
度を有する樹脂を５０重量％以上含むことが本発明の効
果を得るための必須用件になるが、好ましくは６０重量
％以上、更には７０重量％以上含む方がより好ましい。

【００２２】尚、いずれの樹脂構成の場合も、上記の規
定を満たす限りにおいては、２種類のみならず３種類以
上の異なる粘度を有する樹脂の混合系でも差し支えな
い。

【００２３】これらのポリフェニレンサルファイド樹脂
の形状は、パウダー、ビーズ、ペレット等特に限定され
ないが、磁性粉との均一混合性から考えるとパウダーが
望ましい。

【００２４】一方、当該組成物中において磁性粉を９１
重量％よりも多く充填した場合は、著しく混練トルク、
成形性（溶融流動性）が低下して成形が困難になり、ま
た、８０重量％より少ないと所望の磁気特性が得られな
い。従って、磁性粉の充填量は、８０重量％以上９１重
量％以下が好ましい。

【００２５】本発明における組成物は、前記成分の他に
プラスチック成形用滑剤や種々の安定剤等を添加するこ
とができる。

【００２６】滑剤には、例えばパラフィンワックス、流
動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレン
ワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイクロワ
ックス等のワックス類、ステアリン酸、１，２−オキシ
ステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸
等の脂肪酸類、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸
バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リ
チウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウ
ム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノー
ル酸カルシウム、２−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪
酸塩（金属石鹸類）ステアリン酸アミド、オレイン酸ア
ミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸
アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸ア
ミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビス
ステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、
ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン
酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ−ステアリ
ルステアリン酸アミド等脂肪酸アミド類、ステアリン酸
ブチル等の脂肪酸エステル、エチレングリコール、ステ
アリルアルコール等のアルコール類、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレ
ングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル
類、ジメチルポリシロキサン、シリコングリース等のポ
リシロキサン類、弗素系オイル、弗素系グリース、含弗
素樹脂粉末といった弗素化合物、窒化珪素、炭化珪素、
酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪素、二硫化モリ
ブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。

【００２７】また、安定剤には、ビス（２、２、６、
６、−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビ
ス（１、２、２、６、６、−ペンタメチル−４−ピペリ
ジル）セバケート、１−［２−｛３−（３，５−ジ−第
三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキ
シ｝エチル］−４−｛３−（３、５−ジ−第三ブチル−
４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝−２、
２、６、６−テトラメチルピペリジン、８−ベンジル−
７、７、９、９−テトラメチル−３−オクチル−１、
２、３−トリアザスピロ［４、５］ウンデカン−２、４
−ジオン、４−ベンゾイルオキシ−２、２、６、６−テ
トラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−１−（２−
ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２、２、６、６
−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［［６−
（１、１、３、３−テトラメチルブチル）イミノ−１、
３、５−トリアジン−２、４−ジイル］［（２、２、
６、６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］ヘキ
サメチレン［［２、２、６、６−テトラメチル−４−ピ
ペリジル）イミノ］］、２−（３、５−ジ・第三ブチル
−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸
ビス（１、２、２、６、６−ペンタメチル−４−ピペリ
ジル）等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フェノ
ール系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸化剤
等が挙げられる。

【００２８】本発明において、各成分の混合方法は特に
限定されず、例えばリボンブレンダー、タンブラー、ナ
ウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサ
ー等の混合機あるいは、バンバリーミキサー、ニーダ
ー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出
機等の混練機を使用して実施される。

【００２９】本発明の組成物は、各成分を混合し、パウ
ダー、ビーズ、ペレットあるいはこれらの混合物の形で
得られるが、取扱い易い点で、ペレットが望ましい。得
られた組成物は、各種の熱可塑性樹脂用成形機、好まし
くは射出成形機、押出成形機等により成形される。

【００３０】

【実施例】以下実施例及び比較例を挙げて本発明をより
具体的に説明する。尚、実施例、比較例に用いた各成分
の詳細及び試験方法、評価を例示するが、本発明の趣旨
を逸脱しない限り、これらに限定されるものではない。

【００３１】以下の材料及び方法で樹脂結合型磁石用組
成物及び磁石を製造し、評価した。用いた材料を下記に
示す。

【００３２】Ａ磁性粉末・磁粉１：Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇ 系磁性粉末（商品名：Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇、Ｒ−３０、信越化学工業
（株）製）異方性磁場：６５ｋＯｅ・磁粉２：Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁性粉末（商品名：ＭＱＰ−Ｂ、米国ゼネラルモーターズ社製）異方性磁場：７０．４ｋＯｅ、Ｂ表面被覆処理剤・処理剤１：燐酸亜鉛系処理剤（商品名：ホスニン１５３、理工協産（株）社製）・処理剤２：燐酸鉄系処理剤（商品名：ホスニンＲ２００、理工協産（株）製）Ｃポリフェニレンサルファイド樹脂・ＰＰＳ１：末端基変性ポリフェニレンサルファイド樹
脂Ｈ元素置換率約５０％以上３００℃における溶融粘度１００ポイズ（商品名：トープレンＰＰＳＬＲ−０１Ｇ、（株）ト
ープレン製）・ＰＰＳ２：末端基変性ポリフェニレンサルファイド樹
脂Ｈ元素置換率約５０％以上３００℃における溶融粘度２３０ポイズ（商品名：トープレンＰＰＳＬＲ−０２Ｇ、（株）ト
ープレン製）・ＰＰＳ３：末端基変性ポリフェニレンサルファイド樹
脂Ｈ元素置換率約５０％以上３００℃における溶融粘度２９０ポイズ（商品名：トープレンＰＰＳＬＲ−０３、（株）トー
プレン製）・ＰＰＳ４：末端基変性ポリフェニレンサルファイド樹
脂Ｈ元素置換率約５０％以上３００℃における溶融粘度５８０ポイズ（商品名：トープレンＰＰＳＬＲ−１Ｇ、（株）トー
プレン製）・ＰＰＳ５：末端基未変性ポリフェニレンサルファイド
樹脂Ｈ元素置換率０％（商品名：トープレンＰＰＳＴ−１、（株）トープレ
ン製）

【００３３】次に各成形品の製造方法、評価方法を示す
と次のようになる。

【００３４】（１）磁性粉末の表面被覆処理
それぞれの磁性粉を所定の処理剤とｐＨ処理剤を所定の
比率になるよう調製した水溶液に投入、７０℃に保ちな
がら混合撹拌した。

【００３５】次にこれらを濾過することで磁性粉末と処
理液に分離し、残さ部分を純水とエタノールで洗浄し、
８０℃の真空オーブン中で乾燥させ燐酸塩表面被覆済み
磁性粉末を作製した。

【００３６】尚、実施例１〜５（表１）、実施例１１〜
１５（表３）、実施例１６〜２０（表４）、実施例３１
〜３５（表７）は、処理剤１で被覆した。表面にはホパ
イト、フォスフォフェライト、ショルツアイトの３種の
皮膜成分が確認できた。

【００３７】また、実施例６〜１０（表２）、実施例２
１〜２５（表５）、実施例２６〜３０（表６）、実施例
３６〜４０（表８）は、処理剤２で被覆した。表面には
ストレンナイト、ヘマタイトの２種の皮膜成分が確認で
きた。

【００３８】また、比較例１〜５（表９）は、表面被覆
処理しなかった。

【００３９】（２）組成物の混合及び作製
上記（１）で得られたそれぞれの磁性粉の所定量に、所
定の樹脂を所定の比率になるよう添加し（各重量部）、
プラネタリーミキサー中で十分混合撹拌した。これらに
より得られた混合物をφ２０ｍｍシングル押出機にて押
し出し、ホットカットペレタイザーにてφ５ｍｍ×５ｍ
ｍの樹脂結合型磁石用ペレットコンパウンドを作製し
た。

【００４０】（３）溶融流動性評価方法上記混練条件にて得られたペレット状組成物を島津製作
所（株）製高化式フローテスターにて（温度：３００
℃、荷重：３０ｋｇｆ、ダイス形状：１ｍｍφ×１ｍ
ｍ、予熱：１２０秒）流動性（ＭＦＲ）を測定した。

【００４１】その結果を表１〜表９に示す。該流動性評
価で５×１０^-3ｍｌ／秒以上の流動性が確保できれば実
成形に問題を生じせしめることはないことがわかってい
る。

【００４２】（４）磁気特性評価これらのペレットコンパウンドを（株）日本製鋼所製磁
場中射出成形機（Ｊ−２０ＭII）にてφ１０ｍｍ×１３
ｍｍｈの円柱状試験用樹脂結合型磁石を同一条件にて成
形し、得られたこれらの磁石成形品の磁気特性をチオフ
ィー型自記磁束系を用いて求めた。特に効果を示す角型
性（Ｈｋ）の測定結果を同様に表１〜表９に示す。成形
前の磁性粉末単独のそれは、［磁性粉１］で２．５〜
２．８ｋＯｅであり、［磁性粉２］で４．０〜４．３で
あった。

【００４３】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】

【表９】

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明の樹脂結合型磁石
用樹脂組成物は、従来に比べて成形性及び磁気特性が向
上し高耐熱性高磁気特性製品を要求される用途、例え
ば、自動車、一般産業機器にいたる幅広い分野等では特
に有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E040 AA03 AA04 AA06 AA19 BB04 BC01 CA01 HB14 HB15 NN06 NN15 NN17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面を１種または２種以上の燐酸金属塩
で被覆した異方性磁場（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性
粉末と、ポリフェニレンサルファイド樹脂とからなる樹
脂結合型磁石用組成物。
【請求項２】表面を、燐酸、燐酸亜鉛系、燐酸マンガ
ン系、燐酸鉄系、または、燐酸カルシウム系の各処理剤
の単独または混合溶液で予め反応処理した異方性磁場
（ＨＡ)が５０ｋＯｅ以上の磁性粉末と、ポリフェニレ
ンサルファイド樹脂とからなる樹脂結合型磁石用組成
物。
【請求項３】前記ポリフェニレンサルファイド樹脂
は、末端基のＮａ元素がＨ元素に置換されており、か
つ、３００℃における溶融粘度が３００ポイズ未満と３
００ポイズ以上の混合系である請求項１または請求項２
に記載の樹脂結合型磁石用組成物。
【請求項４】前記ポリフェニレンサルファイド樹脂
は、末端基のＮａ元素がＨ元素に置換されており、か
つ、３００℃における溶融粘度が２００ポイズ以下であ
る請求項１または請求項２に記載の樹脂結合型磁石用組
成物。
【請求項５】前記ポリフェニレンサルファイド樹脂に
おける末端基のＮａ元素のＨ元素への置換率が３０％以
上である請求項４に記載の樹脂結合型磁石用組成物。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
樹脂結合型磁石用組成物を加熱成形することにより得ら
れる樹脂結合型磁石。