JP2002353018A - 樹脂磁石 - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 強磁性粉末材料と合成樹脂からなる樹脂
磁石をリフロー工程等の高温度に曝した際の減磁を小さ
くした樹脂磁石であって、強磁性粉末材料と曲げ応力
0.45MPa時の熱変形温度が250℃以上である熱
可塑性樹脂と、融点が270℃以下である熱可塑性樹脂
を含有する樹脂磁石。
Description
と合成樹脂から形成された樹脂磁石に関し、とくに電子
機器、電気機器に使用される樹脂磁石に関し、高温度で
使用されたり、あるいはフロー半田工程、あるいはリフ
ロー半田工程においても適用可能な樹脂磁石に関するも
のである。
は、強磁性体粉末材料を焼結したものと、強磁性体粉末
材料を合成樹脂によって結着した樹脂磁石が知られてい
る。強磁性粉末材料を焼結した磁石にあっては、小型あ
るいは複雑な形状に対応することが困難であるという問
題がある。そこで、電子機器、電気機器類に装着する小
型、あるいは複雑な形状を要求される磁石においては、
強磁性粉末材料を合成樹脂で結着した樹脂磁石が用いら
れている。
のエンジンルームのように、低温度から高温度までの環
境で用いられる場合には、樹脂磁石には耐熱性と高温度
での良好な磁気特性を有することが要求される。また、
小型モータ、小型スピーカ、小型発音体等に用いられる
場合には、これらの組立工程において、フロー半田、リ
フロー半田等の260℃以上の高温処理工程に曝される
ことがあり、使用状態以上の高温度においても充分な耐
熱性を有する安定した樹脂磁石が求められている。とく
に環境問題から半田中の鉛の含有量を減少させることが
進められており、半田工程における温度は上昇する傾向
にある。こうした問題に対処するために、PPS樹脂の
ような耐熱性樹脂を使用した樹脂磁石が提案されている
が、PPS樹脂が高融点、高粘度のため磁性粉末材料の
高充填が困難であるばかりでなく、強度が低いので、複
雑形状の樹脂磁石の場合には、残留応力、外部応力によ
り割れ、あるいは欠けが生じやすいという問題点があっ
た。
ド樹脂と融点270℃結晶化度35%以下の脂肪族ポリ
アミド樹脂とを基本成分とする樹脂磁石が、特開平9−
190914号公報において提案されている。結合剤用
の合成樹脂としてこのようなポリアミド樹脂を用いるこ
とで、耐熱性、精密加工性、高い磁気性能をある程度満
足する樹脂磁石が得られている。しかしながら、フロー
及びリフロー半田工程後に磁束が大幅に減少することが
起こり、所望の磁気特性を得ることが困難であるという
問題がある。
の成形方法によって複雑な形状に成形可能であると共
に、リフロー半田等の高温処理工程において装着するこ
とが可能であり、リフロー半田工程後も変形することな
く、しかも磁気特性を維持することが可能な樹脂磁石を
提供することを課題とするものである。
料と合成樹脂からなる樹脂磁石において、強磁性粉末材
料と曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度が250℃
以上である熱可塑性樹脂からなる樹脂磁石である。ま
た、曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度が250℃
以上である熱可塑性樹脂と融点が270℃以下である熱
可塑性樹脂からなる前記の樹脂磁石である。また、曲げ
応力0.45MPa時の熱変形温度が250℃以上であ
る熱可塑性樹脂と融点が270℃以下である熱可塑性樹
脂が重量比率が9:1〜4:6である前記の樹脂磁石で
ある。
いて樹脂磁石を成形し、リフロー半田工程の温度である
270℃中での形状変化及び磁束の変化を測定する耐熱
性試験を行った結果、熱変形温度が高い樹脂、特にJI
S K7191−2−B法で規定する曲げ応力が0.4
5MPa時の熱変形温度が250℃以上となる熱可塑性
樹脂を用いた場合に、磁束の低下を改善できることを見
いだしたものである。
合成樹脂を結合剤としてそれぞれの強磁性粉末が一体の
方向に配向させて固定している。そのため、熱変形温度
の高い樹脂、すなわち高温に曝された時にも軟化の程度
が小さく強度を維持できるような樹脂を使用しないと、
強磁性粉末材料同士の反発する力により粒子の着磁方向
への配列が乱れ、磁石としての磁束は減少してしまう。
このように、樹脂磁石が高温度で減磁する現象には、強
磁性粉末材料の配列の乱れによるものと、高温度に曝さ
れたために強磁性粉末材料自体の熱減磁が起こしたもの
の両者があるので、樹脂磁石には、高温度において配列
の乱れが生じず、また熱減磁を起さないと言う両者を満
足することが必要となる。
変形温度の低い樹脂、例えばある種の芳香族ポリアミド
樹脂の場合には、300℃以上の融点を有しているもの
の、曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度が約150
℃にしか満たないため、リフロー工程等において250
℃ないし270℃に曝されることにより成形品は急激に
軟化し強磁性粉末材料の配列が乱れ、磁束が大幅に減少
してしまい、更に進行すると熱変形が生じ形状も変化す
る。このように、本願の発明の樹脂磁石において、熱変
形温度が高く高温での強度が大きいことが極めて重要と
なるが、これには熱変形温度が高い熱可塑性樹脂を選択
して使用することによって対処することができるが、樹
脂磁石の成形品を熱処理して結晶化度を向上させること
で、成形品の強度を向上させても良い。本発明において
熱変形温度は、JIS K7191 プラスチックス−
荷重たわみ試験方法に準じて行ったものであり、荷重を
印加した状態での変形を測定したものである。
が0.45MPaの時の熱変形温度が250℃以上の熱
可塑性樹脂の例としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポ
リアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、芳香族
ポリアミド9T、すなわち、テレフタル酸と炭素数が9
の脂肪族ジアミンを重合した芳香族ポリアミドである。
またナイロン46、ポリフェニレンサルファイド等を挙
げることができる。本発明の樹脂磁石に使用可能な強磁
性粉末材料としては、SmFeN系、NdFeB系、S
mCo系、フェライト系の磁石の少なくとも1種を挙げ
ることができる。樹脂磁石中において50質量%〜92
質量%含むことが好ましく、85質量%〜92質量%と
することがより好ましい。
土類系強磁性粉末材料を使用した樹脂磁石にとくに好適
である。すなわち、希土類系強磁性粉末材料を用いた場
合には、フェライト系に比べ強磁性粉末材料同士の反発
力が大きくなるので、この問題は顕著に現れる。
場合、高温度において強磁性粉末材料の配列の乱れが起
こらない場合にも、強磁性粉末材料自体が酸化劣化する
ことで磁石の磁束が減少してしまう熱減磁が生じる。し
たがって、強磁性粉末材料の表面は、高温度においても
酸化等によって劣化しないようにするために表面処理を
行うことが好ましい。また、表面処理工程において同時
に熱可塑性樹脂との濡れ性を改善しても良い。とくに、
鉄系金属を成分とする強磁性粉末材料においては表面が
酸化されやすいので、表面処理は極めて重要である。表
面処理は、薬剤を用いた湿式あるいは乾式による処理、
あるいはめっき、蒸着等の処理が挙げられる。
酸塩系、次亜リン酸系、次亜リン酸塩系、ピロリン酸、
ポリリン酸系等の無機リン酸、有機リン酸等の表面処理
剤による表面処理、あるいはそれらにアルカリ土類金
属、遷移金属を添加した処理剤による表面処理が挙げら
れる。また、シリカ、アルミナ、チタニア等の微粒子を
吸着させた後に、強磁性粉末材料の表面にこれらの膜を
形成しても良い。また、ケイ素、アルミニウム、チタン
等の有機金属を用いてゾルゲル法によって被膜を形成し
ても良い。また、アミノ系、メタクリル系、ビニル系、
エポキシ系のシランカップリング剤、チタネート系カッ
プリング剤、アルミニウム系カップリング剤、フッ素系
カップリング剤を用いたカップリング剤処理、メタクリ
ル樹脂等の有機保護膜を形成させても良い。また、真空
蒸着、無電解めっき、電気めっきによって亜鉛、ニッケ
ル等の金属保護膜を形成させる方法も適用可能である。
性樹脂には融点が270℃以下である熱可塑性樹脂を併
せて配合し、成形安定性を改善するのが好ましい。本発
明の熱変形温度が高い熱可塑性樹脂は溶融時の粘度が高
く固化速度も速いため、射出成形時の不充分な充填や、
強磁性粉末材料の配向不良などによって成形不良を生じ
ることがあるが、融点が270℃以下の熱可塑性樹脂を
配合し、成形時の溶融粘度を低下させ更に固化速度を遅
延することで改善できる。融点が270℃以下の熱可塑
性樹脂の例としてナイロン12、ナイロン11、ナイロ
ン7、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、変性
ポリフェニルエーテル樹脂、エチレン系アイオノマー樹
脂、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、アクリロニ
トリル・アクリルゴム・スチレン共重合樹脂、アクリロ
ニトリル・スチレン共重合樹脂アクリロニトリル・塩素
化ポリエチレン・スチレン共重合体、アクリロニトリル
・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体、エチレン酢
酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合樹
脂、塩化ビニル樹脂、酢酸セルロース樹脂、ポリオキシ
メチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレン
エーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ポリメチルペンテン等がある。
ミド樹脂と、融点の異なる他の熱可塑性樹脂を7:3の
重量比で混合した混合樹脂10重量部、Sm2Fe17N3
の組成の強磁性粉末89重量部、および添加剤として酸
化防止剤(N,N−ビス{3−(3,5−ジ−t−ブチ
ル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル}ヒドラジ
ン)を0.6重量部、滑剤(m−キシリレンビスステア
リン酸アミド)0.4重量部の割合で混合した組成物
を、実施例において成形性を評価する指標用の試験片と
して射出成形し、その際の不良個数について測定し、樹
脂の融点と不良個数を測定し、その結果を図1に示す。
融点調整のために添加した熱可塑性樹脂は、ナイロン1
2(融点180℃)、ナイロン6(融点220℃)、変
性ポリフェニルエーテル樹脂(融点240℃)、ナイロ
ン66(融点270℃)、ポリフェニレンスルフィド
(融点280℃)、およびナイロン9T(融点308
℃)である。
の、すなわち融点が低い樹脂を混合したものほど、粘度
低下および固化遅延の効果が発現し不良個数が少なく、
成形性が良好である。融点が270℃を超えると不良個
数が急激に増加するので、本発明においては、熱可塑性
樹脂の融点は270℃以下であることが好ましい。融点
が270℃以下である熱可塑性樹脂の割合が多くなる
と、熱変形温度が低下する傾向にあるため、曲げ応力
0.45MPa時の熱変形温度が250℃以上となる熱
可塑性樹脂と融点が270℃以下である熱可塑性樹脂と
の重量比率は9:1〜4:6であることが好ましい。
(熱変形温度145℃)、ナイロン6T(熱変形温度1
90℃)、ナイロン66(熱変形温度230℃)、ナイ
ロン9T(熱変形温度250℃)、ナイロン46(熱変
形温度270℃)、ポリアミドイミド樹脂(熱変形温度
280℃)と、ナイロン6を7:3の重量比で混合した
混合樹脂10重量部、Sm2Fe17N3磁性粉末89重量
部、および添加剤として酸化防止剤(N,N−ビス{3
−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロピオニル}ヒドラジン)を0.6重量部、滑剤
(m−キシリレンビスステアリン酸アミド)0.4重量
部の割合で混合した組成物を射出成形して得た試験片の
初期減磁率と熱変形温度の関係を図2に示す。図2に示
すように、熱変形温度250℃未満では初期減磁は大き
いが、250℃以上では初期減磁はほぼ一定に低減して
いる。
する。 実施例1 (強磁性粉末材料の調製)平均粒径3μm、保磁力1.
2×106A/m(15kOe)のSm2Fe17N 3 強磁
性粉末100重量部にアミノ系シランカップリング剤1
重量部によって表面処理した。 (樹脂磁石の調製)アミノ系シランカップリング剤で表
面処理したSm2Fe17N3強磁性粉末89重量部、表1
に記載の曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度280
℃であるポリアミドイミド樹脂(三菱ガス化学製 エー
アイポリマー)10重量部、酸化防止剤(N,N−ビス
{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェ
ニル)プロピオニル}ヒドラジン)を0.6重量部、滑
剤(m−キシリレンビスステアリン酸アミド)0.4重
量部をミキサーで均一に混合して混合物を得た。
加熱温度320℃で混練押出し、ストランドカッターで
ペレットを作製した。得られたペレットを射出成形機を
用いて、加熱温度330℃で射出成形して、30×10
0×1mmの板状の試験片、直径10mm高さ7mmの
円柱状の試験片のボンド磁石の成形体を作製した。得ら
れた樹脂磁石を以下の評価方法によって評価を行い、そ
の結果を表1に示す。
個中の、成形不良個数により判定した。 優秀:成形不良個数2個以下 良好:成形不良個数3ないし5個 不良:成形不良個数5個以上 (磁気特性の評価:最大エネルギー積BHmax) 作製した円柱状の樹脂磁石を4.8×106 A/m(6
0kOe)で着磁し、BHカーブトレーサー(理研電子
製 BHU−6020)で磁気特性を測定し、最大エネ
ルギー積BHmaxを求めた。測定結果を表1に示す。
0×100×1mmの板状の樹脂磁石の試験片を、大気
中270℃で1時間放置した後の試験片の変形の有無を
目視で測定し、測定結果を表1に示す。 (耐熱性の評価:不可逆減磁率)直径10mm高さ7m
mの円柱状の試験片を大気中270℃において1時間曝
し、高温度に曝す前とのフラックスをフラックス測定器
(日本電磁測器製 DIGITAL FLUX COMPARATOR)によっ
て測定し、初期磁力に対する値を減磁率として表1に示
す。
ライト(戸田工業製)を用いた点を除き、実施例1と同
様に樹脂磁石を作製し、実施例1と同様に評価をし、そ
の結果を表1に示す。
温度250℃である芳香族ポリアミド9T(クラレ製
ジェネスタ)を用いた点を除き、実施例1と同様に樹脂
磁石を作製し、実施例1と同様に評価をし、その結果を
表1に示す。
アミドイミド樹脂(三菱ガス化学製エーアイポリマー)
7重量部と融点220℃のナイロン6(宇部興産製UB
Eナイロン6)3重量部を用いた点を除き、実施例1と
同様に樹脂磁石を作製し、実施例1と同様に評価をし、
その結果を表1に示す。
アミドイミド樹脂7重量部と融点240℃の変性ポリフ
ェニレンエーテル樹脂(三菱エンジニアリングプラスチ
ックス製ユピエース)3重量部を用いた点を除き、実施
例1と同様に樹脂磁石を作製し、実施例1と同様に評価
をし、その結果を表1に示す。
アミドイミド樹脂7重量部と融点260℃のナイロン6
6(宇部興産製UBEナイロン66)3重量部を用いた
点を除き、実施例1と同様に樹脂磁石を作製し、実施例
1と同様に評価をし、その結果を表1に示す。
アミドイミド樹脂3重量部と融点220℃のナイロン6
(宇部興産製UBEナイロン6)6重量部を用いた点を
除き、実施例1と同様に樹脂磁石を作製し、実施例1と
同様に評価をし、その結果を表1に示す。
温度190℃である芳香族ポリアミド6T(アモコエン
ジニアリングポリマーズ製アモデル)を用いた点を除き
実施例1と同様にして樹脂磁石を作製し、実施例1と同
様にして評価を行いその結果を表1に示す。
ポリアミド6T(アモコエンジニアリングポリマーズ製
アモデル)を用いるとともに、強磁性粉末材料としてフ
ェライト(戸田工業製)を用いた点を除き実施例1と同
様にして樹脂磁石を作製し、実施例1と同様にして評価
を行いその結果を表1に示す。
て芳香族ポリアミド6T(アモコエンジニアリングポリ
マーズ製アモデル)7重量部と融点220℃のナイロン
6(宇部興産製UBEナイロン6)3重量部を用いた点
を除き、実施例1と同様に樹脂磁石を作製し、実施例1
と同様に評価をし、その結果を表1に示す。
する合成樹脂として、熱変形温度の高い樹脂を用いるこ
とによって、成形性とともに、耐熱性、磁気特性に優れ
たものを得ることができた。したがって、リフロー半田
等によって製造する機器類に適用することができ、ま
た、大きな耐熱性を有するので、高温度で使用されるモ
ータ、小型アイソレータ、あるいは複写機用マグネット
ロール等に利用することができる。
個数との関係を説明する図である。
する図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 強磁性粉末材料と合成樹脂からなる樹脂
磁石において、強磁性粉末材料と曲げ応力0.45MP
a時の熱変形温度が250℃以上である熱可塑性樹脂か
らなることを特徴とする樹脂磁石。 - 【請求項2】 曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度
が250℃以上である熱可塑性樹脂に加えて融点が27
0℃以下である熱可塑性樹脂を含有することを特徴とす
る請求項1記載の樹脂磁石。 - 【請求項3】 曲げ応力0.45MPa時の熱変形温度
が250℃以上である熱可塑性樹脂と融点が270℃以
下である熱可塑性樹脂の重量比率が9:1〜4:6であ
ることを特徴とする請求項2記載の樹脂磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001161869A JP2002353018A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 樹脂磁石 |
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