JP2005089533A - フレキシブルシートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属粉末に起因する発錆や脱落による耐久性の低下および故障の発生を防止し得るフレキシブルシートを提供すると共に、該シートを低コストで製造する。
【解決手段】フレキシブルシート１０は、ゴム材料と希土類磁性粉末とを所要の割合で混合した混合材料を、プレス機により圧縮成形することで製造される。このフレキシブルシート１０の外層部１２,１２におけるゴム材料の分散割合は高く、また該シート１０の内層部における希土類磁性粉末の分散割合は高くなっている。すなわち、フレキシブルシート１０の外面に露出する希土類磁性粉末の量は少なく、希土類磁性粉末に起因する発錆は抑制されると共に、該磁性粉末が脱落して耐久性が低下するのも抑えられる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ゴムまたは樹脂材料に金属粉末を配合して成形されたフレキシブルシートおよびその製造方法に関するものである。

ゴム材料に硬磁性あるいは軟磁性の磁性粉末(金属粉末)を配合してシート状に成形したフレキシブルシートが、ＯＡ機器用のモータ部品や電磁波シールド部材等として利用されている(例えば、特許文献１参照)。

例えば、前記ＯＡ機器用のモータ部品として用いられるフレキシブルシート(シート磁石)は、ゴム材料と希土類やフェライト等の磁性粉末とを混合し、これを加圧ニーダ、バンバリーミキサー、ミキシングロール等を用いて混練し、得られた混合材料を、ミキシングロールやカレンダーロール等の各種のロールによりシート状に予備成形した後、これを所望の寸法に裁断すると共に加硫処理することで得られる。
特開２００３−３７０１９号公報

前記ＯＡ機器用のモータ部品として用いられるフレキシブルシートにおいては、各種機器の小型化に伴って薄型化、高特性化の要求が高まっており、このため磁性粉末の配合量を増やして高い磁気特性を得ることが行なわれている。この場合に、前記フレキシブルシートの外層部に多くの磁性粉末が分散して外面に露出し、該粉末が発錆したり脱落して耐久性の低下を招くばかりでなく、該シートが用いられる機器の故障の原因となるおそれがある。

また、磁性粉末の配合量が多くなると成形性が低下するため、前記ミキシングロールでの混練や成形作業に時間が掛かり、生産性が低下すると共に製造コストが嵩む問題も指摘される。

すなわちこの発明は、従来の技術に係る前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、金属粉末に起因する発錆や脱落による耐久性の低下や故障の発生を防止し得るフレキシブルシートおよび該シートを低コストで製造し得る製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係るフレキシブルシートは、
ゴムまたは樹脂材料に金属粉末を配合して成形された厚み１０ｍｍ以下のフレキシブルシートであって、
前記フレキシブルシートの外層部におけるゴムまたは樹脂材料の分散割合が、金属粉末の分散割合より高く、かつ該シートの内層部における金属粉末の分散割合が、ゴムまたは樹脂材料の分散割合より高くなっていることを特徴とする。

前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本願の別発明に係るフレキシブルシートの製造方法は、
ゴムまたは樹脂材料と金属粉末とを混練した混合材料を、プレス機により厚み１０ｍｍ以下のシート状に圧縮成形したことを特徴とする。

本発明に係るフレキシブルシートによれば、外層部においては、ゴム材料または樹脂材料の分散割合が高く、その外面に露出する金属粉末の量は少ないから、金属粉末に起因する発錆は抑制されると共に、該金属粉末が脱落して耐久性が低下するのも抑えられる。また、フレキシブルシートが用いられる各種機器の故障発生も抑制できる。

本発明に係る製造方法によれば、前記フレキシブルシートを容易かつ短時間で製造することができ、生産性が向上すると共に、製造コストを低廉に抑えることができる。

フレキシブルシートの外層部におけるゴムまたは樹脂材料の分散割合を、金属粉末の分散割合より高くし、かつ該シートの内層部における金属粉末の分散割合を、ゴムまたは樹脂材料の分散割合より高くする。

次に、本発明に係るフレキシブルシートおよびその製造方法につき、好適な実施例を挙げて、以下詳細に説明する。

図１は、実施例に係るフレキシブルシートを示すものであって、該シート１０は、金属粉末としての希土類磁性粉末、ゴム材料、充填剤、老化防止剤および加硫剤等を所要の割合で混合した混合材料を、厚み１０ｍｍ以下のシート状に圧縮成形したものである。このフレキシブルシート１０における表裏の外層部１２,１２においては、前記ゴム材料の分散割合が、金属粉末の分散割合より高く、その表裏の外面に露出する磁性粉末の量は少なくなっている。これにより、磁性粉末に起因する発錆は抑制されると共に、該磁性粉末が脱落して耐久性が低下するのも抑えられる。また、フレキシブルシート１０が用いられる各種機器の故障発生も抑制される。

更に、前記フレキシブルシート１０における前記外層部１２,１２の間の内層部１４においては、前記磁性粉末の分散割合は、ゴム材料の分散割合より高く、高い磁気特性が確保されている。なお、前記外層部１２,１２において、前記ゴム材料が面積比で８０％以上分散し、かつ前記内層部１４において、前記磁性粉末が面積比で７０％以上分散していることが好ましい。

前記希土類磁性粉末としては、例えば、ネオジウム−鉄−ボロン(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ)、サマリウム−鉄−窒素(Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ)、サマリウム−コバルト(Ｓｍ−Ｃｏ)等が好適に使用される。また希土類磁性粉末は、急冷凝固法によって製造された磁性素材を所要寸法まで粉砕することで得られた鱗片状のものや、ガスアトマイズ法等により得られた球状のもの等が好適に使用される。なお、希土類磁性粉末の配合割合は、求められる磁気特性に応じて５０〜９８重量％の範囲で適宜に設定される。

またゴム材料としては、Ｈ−ＮＢＲ(水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム)、ＮＢＲ(アクリロニトリルブタジエンゴム)、ＡＣＭ(アクリルゴム)、ＦＫＭ(フッ素ゴム)等が適宜に選択されて使用されるが、より多くの希土類磁性粉末を充填することができるＨ−ＮＢＲが好ましい。なお、このＨ−ＮＢＲとしては、例えば分子主鎖中の二重結合量が１５％以下、好ましくは５％以下であって、ニトリル含有量が１５〜５０％、好ましくは３０〜４０％のものが好適である。

前記老化防止剤としては、使用されるゴム材料に応じて、アミン系、フェノール系、硫黄系またはリン系の何れか１つまたは複数が組合わされて選択的に使用される。また加硫剤においても、使用されるゴム材料に応じて、硫黄、ｐ-キノンジオキシム、ｐ,ｐ'-ジベンゾイルキノンジオキシム、４,４'-ジチオジモルホリン、ポリ-ｐ-ジニトロソベンゼン、Ｎ,Ｎ'-ｍ-フェニレンジマレイミドまたは安息香酸アンモニウム等の何れか１つまたは複数が組合わされて選択的に使用される。ちなみに、ゴム材料としてＨ−ＮＢＲが用いられる場合は、１,１-ビス(第３ブチルパーオキシ)-３,５,５-トリメチルシクロヘキサン、２,５-ジメチルヘキサン-２,５-ジヒドロキシパーオキサイド、ジ第３ブチルパーオキサイド、第３ブチルクミルパーオキサイジクミルパーオキサイド、α,α-ビス(第３ブチルパーオキシ)-ｐ-ジイソプロピルベンゼン、２,５-ジメチル-２,５-ジ(第３ブチルパーオキシ)ヘキサン、２,５-ジメチル-２,５-ジ(第３ブチルパーオキシ)ヘキサン-３、ベンゾイルパーオキサイド、第３ブチルパーオキシベンゼン、２,５-ジメチル-２,５-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、あるいは硫黄系加硫剤等が用いられる。

次に、前記フレキシブルシート１０の製造方法について、図２を参照して説明する。先ず、希土類磁性粉末、ゴム材料および充填材、老化防止剤、加硫剤等を所要の割合で配合し(Ｓ１)、この配合材料を加圧ニーダを用いて混練する(Ｓ２)。これにより、希土類磁性粉末の各粒子の周りにゴム材料がコーティングされて、粉状の混合材料が得られる。なお、希土類磁性粉末を予めシラン系、その他のカップリング剤等で表面処理しておくことで、前記ゴム材料との結着性が高められる。そして、得られた未加硫の混合材料を、所要の金型に給粉して所要厚みに均した状態でプレス機(例えば平板プレス機)の下型上に供給し、該混合材料を下型と上型との間で所要圧力(例えば１５０ｋｇ／ｃｍ²)で圧縮成形して、厚みを１０ｍｍ以下のシート状とする(Ｓ１)。この圧縮成形に際し、混合材料を上下から圧縮する過程において、圧縮される混合材料の組成のうち、金属粉末に比べてゴムまたは樹脂材料は低粘度流体であるため、金型表面側に多く形成される。これにより、圧縮方向(厚み方向)両側の外層部１２,１２ではゴム材料が希土類磁性粉末より高い割合で分散し、かつ両外層部１２,１２の間の内層部１４では希土類磁性粉末がゴム材料より高い割合で分散するシート状材料が得られる。

なお、前記圧縮成形に際し、磁性粉割合の少ない配合材を、スキン層形成のために用いることができる。また、磁界を印加して積極的に磁性粉末を移動させるようにしてもよい。更に、磁性粉末として形状異方性粉末を用いることで、無磁場において、鱗片状磁性粉末が横(圧縮方向と直交する方向)に揃った異方性磁石を形成することも可能である。

そして、このシート状材料を、カレンダーロールに通すことで、所望とする厚み寸法まで圧延した後(Ｓ４)、これを所望の寸法に裁断する(Ｓ５)。なお、カレンダーロールによる厚み寸法の調整は、必要に応じて行なえばよく、前記プレス機での圧縮成形により所望とする精度の厚み寸法のシート状材料が得られるものであれば、該カレンダーロールによる工程を省略することができる。

次いで、得られたシート状材料を加熱処理することで、未加硫ゴムが加硫されて(Ｓ６)、前述した構造のフレキシブルシート１０が製造される。

前述したように、プレス機により混合材料をシート状に圧縮成形する場合は、前記希土類磁石粉末を高配合した混合材料であっても、短時間かつ容易にシート状に成形することができ、従来のようにミキシングロールによりシート状に成形する場合に比較して生産性は向上し、製造コストを低廉に抑えることができる。また、圧縮成形により単位体積当たりの希土類磁石粉末の密度が向上し、磁石としての磁気特性が向上する。更に、プレス機による圧縮成形では、ミキシングロールではシート状に成形できない、より高配合の混合材料からシート状材料を成形することができ、より高磁気特性を有するフレキシブルシート１０が製造可能である。

〔変更例〕
実施例では、磁性粉末(金属粉末)とゴム材料とを配合したが、ゴム材料に代えて樹脂材料を使用し得る。この樹脂材料としては、例えばシリコン、エポキシ、ポリエチレン等、その他各種の材料を用いることができる。そして、樹脂材料を用いる場合は、前述した加熱処理(加硫処理)は必要なく、前記プレス機による圧縮成形までの工程、あるいはカレンダーロールによる厚み調整の工程によりフレキシブルシートが得られる。

前記磁性粉末としては、希土類系に限らずフェライト系であってもよく、また軟磁性粉末であってもよい。なお、この軟磁性粉末とゴムあるいは樹脂材料を配合したフレキシブルシートは、例えば電磁波吸収シートとして使用することができ、この場合においても軟磁性粉末がシート外表面に露出する量は少なく、該磁性粉末に起因する発錆や脱落による耐久性の低下を防止することができることは、前述した実施例と同様である。

〔実験例１〕
Ｈ−ＮＢＲ：３.９７重量％，充填材：０.０８重量％，老化防止剤：０.１２重量％，カップリング剤：０.４８重量％，加硫剤：０.５８重量％を基本として、磁性粉末として希土類磁性粉末(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ)を９４.７８重量％で配合した混合材料をプレス機により圧縮成形した発明例と、従来のミキシングロールを用いてシート状に成形した従来例につき、８０℃×９５％の雰囲気中に置いて、錆の発生の有無を検査した結果を以下の表に示す。また発明例については、外層部でのＨ−ＮＢＲ(ゴム材料)の分散割合は、面積比で９０％であり、希土類磁性粉末の分散割合は、面積比で１０％である。これに対して従来例については、外層部でのＨ−ＮＢＲ(ゴム材料)の分散割合は、面積比で６０％であり、希土類磁性粉末の分散割合は、面積比で４０％である。

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┃ ┃ 100時間┃ 200時間┃ 300時間┃ 400時間┃ 500時間┃
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┃発明例┃ 0/20 ┃ 0/20 ┃ 0/20 ┃ 0/20 ┃ 0/20 ┃
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┃従来例┃ 0/20 ┃ 0/20 ┃ 5/20 ┃ 10/20 ┃ 20/20 ┃
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この試験結果は、夫々２０枚のシートに対する錆の発生枚数を割合(錆の発生枚数／２０)で示す。

すなわち、この試験結果から、ゴム材料の外層部における面積比を８０％以上とすることで、耐食性が向上することが確認された。

〔実験例２〕
前記実験例１で得られた発明例と従来例のフレキシブルシートの最大エネルギー積ＢＨ(max)を測定した結果、発明例では８.８ＭＧＯｅであったのに対し、従来例では８.０ＭＧＯｅであった。すなわち、同量の磁性粉末を配合した場合においても、プレス機により圧縮成形した発明例の方が高い磁気特性が得られることが確認された。

〔実験例３〕
前記希土類磁性粉末の配合量について、前記プレス機およびミキシングロールによりフレキシブルシートを成形可能な最大配合量を試験により求めた結果、プレス機を用いる場合では、重量比でゴム材料：希土類磁性粉末が５：９５まではシートとして充分な可撓性を有するものが得られた。しかるに、ミキシングロールを用いる場合では、重量比でゴム材料：希土類磁性粉末が３：９７以上になると、シートとして成形することができなくなった。

すなわち、プレス機を用いた圧縮成形により、より多くの希土類磁性粉末を配合することができ、これにより高磁気特性のフレキシブルシートが得られることが分かった。

本発明の好適な実施例に係るフレキシブルシートを示す概略斜視図である。 実施例に係るフレキシブルシートの製造工程を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０ フレキシブルシート
１２ 外層部
１４ 内層部

Claims (5)

1. ゴムまたは樹脂材料に金属粉末を配合して成形された厚み１０ｍｍ以下のフレキシブルシート(10)であって、
   前記フレキシブルシート(10)の外層部(12,12)におけるゴムまたは樹脂材料の分散割合が、金属粉末の分散割合より高く、かつ該シート(10)の内層部(14)における金属粉末の分散割合が、ゴムまたは樹脂材料の分散割合より高くなっていることを特徴とするフレキシブルシート。
2. 前記ゴムまたは樹脂材料は、前記外層部(12,12)において面積比で８０％以上分散し、前記金属粉末は、前記内層部(14)において面積比で７０％以上分散している請求項１記載のフレキシブルシート。
3. 前記金属粉末は、磁性粉末である請求項１または２記載のフレキシブルシート。
4. ゴムまたは樹脂材料と金属粉末とを混練した混合材料を、プレス機により厚み１０ｍｍ以下のシート状に圧縮成形した
   ことを特徴とするフレキシブルシートの製造方法。
5. 圧縮成形されたシート状材料をカレンダーロールにより圧延して厚み寸法を調整する請求項４記載のフレキシブルシートの製造方法。

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