JP2006199804A

JP2006199804A - 樹脂磁石材料

Info

Publication number: JP2006199804A
Application number: JP2005012331A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sakuma; 正哲佐久間; Masaharu Iwai; 雅治岩井
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】マグネットピースの押出成形において、成形された樹脂磁石を塑性変形させた場合、脆いため折れてしまったり、また、押出成形時において、成形物に微細なクラックが発生する場合があり、該クラックが磁気特性のバラツキの原因となったり、折れの原因となる場合がある。
【解決手段】強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いた押出成型用樹脂磁石材料において、前記樹脂バインダーがエチレンエチルアクリレート系樹脂を主成分とし、該樹脂バインダーに対して水添スチレン系熱可塑性エラストマーを２０〜４０部添加した押出成形用材料とすることにより、磁束密度の低下が無くマグネットピースの割れを防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、樹脂磁石組成物に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等における粉末トナーを用いた画像形成装置に組み込まれるマグネットローラは、次のような樹脂磁石材料で構成されている。
（１）強磁性粒子９０〜９３重量％と、エチレン−エチルアクリレート共重合体４〜１０重量％と、シリコーンオイル０．２〜１．０重量％を含有する樹脂磁石材料を用いて、押出成形にて円筒状樹脂磁石を形成することにより、高磁力の円筒状磁石が得られるというものである。（特許文献１）
（２）強磁性粉末８０〜９５重量％とエチレンエチルアクリレート共重合体および添加物とを混合してペレットを形成し、このペレットにステアリン酸塩を外添して押出成形することにより永久磁石の磁気特性が向上するというものである。（特許文献２）
特開平１０−５０５１０特開平０６−１６８８３５

しかしながら、特許文献１は、成形された樹脂磁石を塑性変形させた場合、脆いため折れてしまったり、また、押出成形時において、成形物に微細なクラックが発生する場合があり、該クラックが磁気特性のバラツキの原因となったり、折れの原因となる場合がある。

また、特許文献２も同様に、成形された樹脂磁石を塑性変形させた場合、脆いため折れてしまったりする場合があり、成形物を例えばシャフト等に接着する際に成形物が折れてしまう場合がある。

本発明の樹脂磁石材料を、強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いた押出成型用樹脂磁石材料において、前記樹脂バインダーがエチレンエチルアクリレート系樹脂を主成分とし、該樹脂バインダーに対して水添スチレン系熱可塑性エラストマーを２０〜４０部添加した押出成形用材料とする。

また、本発明の樹脂磁石材料は、添加する水添スチレン系熱可塑性エラストマーのＳｈｏｒｅＡ硬度が３０〜１００度であることを特徴とする請求項１記載の押出成形用樹脂磁石材料。

本発明（請求項１）により、押出成形時のクラックがなくなり、クラック起因の折れが減る。

本発明（請求項２）により、押出成形時のクラックがなくなり、更に成形物の可とう性が増大し、成形物の折れが減る。

本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いた押出成型用樹脂磁石材料において、前記樹脂バインダーがエチレンエチルアクリレート系樹脂を主成分とし、該樹脂バインダーに対して水添スチレン系熱可塑性エラストマーを２０〜４０部添加したことを特徴とする押出成形用樹脂磁石材料である。

従来、特許文献１や２のように、強磁性体粉末とエチレンエチルアクリレート系樹脂を主とした押出成形樹脂磁石材料を用いて、マグネットピースあるいは円筒状マグネットを押出成形していた。

本発明では、例えば図１のような押出成形装置により、樹脂磁石材料の磁性粒子を配向着磁しながら成形し、マグネットピースを得て、該マグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせ図２（斜視図）図３（断面図）のようなマグネットローラを得る。

ここで上記マグネットピースは、異方性フェライト磁性粉の５０重量％〜９５重量％と、樹脂バインダー（エチレンエチルアクリレート系樹脂＋水添スチレン系熱可塑性エラストマー＋添加剤＝１００部）を５重量％〜５０重量％とからなる混合物とし、添加剤としては、磁性粉の表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加し、これらの磁性粉と樹脂バインダーを混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、押出成形する。

水添スチレン系熱可塑性エラストマーの添加部数を２０未満とした場合は、添加効果が現れず、マグネットピースにクラックが発生し、また、添加部数が４０を超えた場合は、マグネットピースの磁性粒子の配向が阻害され磁気特性が低下する。成形時に印加する配向着磁磁場は、各磁極に要求される磁束密度仕様により適宜選択すればよい。また、要求磁気特性によっては成形時に配向着磁磁場を印加せず、成形後に着磁してもよい。
前記樹脂磁石材料を用いることにより、押出成形にて成形されたマグネットピースは、クラックがなくなり、クラック起因のマグネットピースの折れが激減する。

マグネットピースは、図１のような押出成形装置を用いて、注入口から溶融樹脂磁石を、電磁石あるいは永久磁石で、金型に配置した配向着磁用ヨークにより２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら押出成形し、磁性粒子を所望の方向に配向着磁し、硬化させ、マグネットピースが得られる。得られたマグネットピースは、軟質塩ビ系樹脂磁石材料を用いて押出成形されたマグネットピースよりもやや硬くなり、よって寸法精度が良好となり、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットピースが得られる。

また、本発明は、添加する水添スチレン系熱可塑性エラストマーのＳｈｏｒｅＡ硬度が３０〜１００度であることを特徴とする押出成形用樹脂磁石材料である。
添加する水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が３０〜１００度であること特徴とするものである。（硬さの試験方法はＡＳＴＭＤ２２４０）更に、添加する水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）を３０〜６０度とすることが望ましい。

水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さが４０度未満の場合は、添加した効果が現れず、押出成形後のマグネットピースに可とう性が現れず、マグネットピースの折れが発生し、また、硬さが１００度を超える場合は、押出成形後のマグネットピースに十分可とう性が現れるが、該添加物が磁性粒子の配向を阻害し、結果的に磁気特性が低下する。

ここで、磁性粉としては、ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃（ｎは自然数）で代表される化学式を持つ異方性フェライト磁性粉などがあげられる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種または２種以上が適宜選択して用いられる。
マグネットピースの主な樹脂バインダーとしては、エチレンエチルアクリレート共重合体樹脂である。

また、要求される磁束密度により、強磁性体粉末が等方性希土類磁性粉と異方性フェライト磁性粉との混合磁性粉を使用する。等方性希土類磁性粉と異方性フェライト磁性粉との混合割合は要求される磁束密度により適宜決めればよいが、等方性希土類磁性粉と異方性フェライト磁性粉との割合は、２：８〜８：２が適切である。等方性希土類磁性粉の割合が２０％未満の場合は、等方性希土類磁性粉を混合した効果が発現せず、また、８０％を超える場合は、高磁気特性を得ることができるが、樹脂磁石材料が高価となってしまう。

この場合、希土類磁性粉として等方性希土類磁性粉を用いることにより、押出時に印加する磁場によって発生する押出樹脂磁石材料への磁気吸引力をあまり増大させることなく、比較的スムーズに押出成形することが可能となる。
更に、磁性粉として、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、異方性希土類磁性粉（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類磁性粉（例えばＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用しても良い。

上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、またそれらの含有率が９５重量％を超えると、バインダー不足となり成形性が損なわれるおそれがある。

また、本明細書においては、５極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は５極マグネットロールのみに限定されない。すなわち、所望の磁束密度と磁界分布により、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。
さらに、成形と同時に磁場を印加する場合、成形物の脱型性の向上や、成形物のマグカス等のゴミ付着防止やマグネットピースの取り扱い性を容易にするために、成形後金型内あるいは金型外で一旦脱磁し、その後着磁してもよい。

以下に本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
図３のマグネットピース材料として、磁性粉を９０重量％、樹脂バインダーを１０重量％とした。ここで磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃：同和鉱業製ＮＦ−３５０）を用い、樹脂バインダーとしてエチレンエチルアクリレート系樹脂（ＥＥＡ樹脂：日本ユニカー製ＰＥＳ−２２０）に水添スチレン系熱可塑性エラストマー（ＪＳＲ製ＤＹＮＡＲＯＮ１３２０Ｐ）を２０部添加し、かつ添加剤（安定剤＋滑剤＋可塑剤）を５部添加したものを用いた。これらの磁性粉と樹脂バインダーを混合し、溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図１の押出成形装置を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら溶融樹脂磁石の磁性粒子を配向着磁し、図３に示す各マグネットピースを押出成形した。成形されたマグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成した。

マグネットローラ本体部（マグネット部）の外径はφ１３．６、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、シャフトの外径はφ６で、材質はＳＵＭ２２を使用した。

形成されたマグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラの中心から８ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにてマグネットローラの周方向磁束密度パターンを測定した。

また、マグネットピースの抗折強度は万能試験機（島津製作所製ＡＧＳ−Ｈ５ｋＮ）で図４のようにマグネットピースを固定治具に固定し矢印の方向へ加圧治具を５０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで加圧し、抗折強度と折れるまでのたわみ量を測定した。たわみ量はマグピースが折れるまでのたわみ寸法とした。

更に、マグネットピースの外観を目視により、クラックの有無を判断した。
測定結果を表１に示す。

（実施例２）
エチレンエチルアクリレート系樹脂の添加部数を５５部数とし、水添スチレン系熱可塑性エラストマーの添加部数を４０部数とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例３）
水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が３０度とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例４）
水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が６０度とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例５）
水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が１００度とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例６）
水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が２５度とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例７）
水添スチレン系熱可塑性エラストマーの硬さ（ＳｈｏｒｅＡ）が１０５度とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例１）
エチレンエチルアクリレート系樹脂の添加部数を８０部数とし、水添スチレン系熱可塑性エラストマーの添加部数を１５部数とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例２）
エチレンエチルアクリレート系樹脂の添加部数を５０部数とし、水添スチレン系熱可塑性エラストマーの添加部数を４５部数とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

実施例１と比較例１を比べると、実施例１は成形物であるマグネットピースにクラックは発生せず、また、実施例２と比較例２を比べると、実施例２は高い磁束密度を維持できていることがわかる。
よって、水添熱可塑性エラストマーの添加部数は２０〜４０部数が適切であることがわかる。

実施例３と実施例６を比べると、実施例３は成形物であるマグネットピースにクラックは発生せず、また、実施例５と実施例７を比べると、実施例５は高い磁束密度を維持できていることがわかる。

よって、水添熱可塑性エラストマーの硬さは４０〜１００度が適切であることがわかる。

また、実施例４と実施例５を比べると、実施例４は実施例５に比べ約５％ほど磁束密度が高いことがわかる。

よって、水添熱可塑性エラストマーの硬さは、４０〜６０度が更に好ましいことがわかる。

マグネットピースの押出成形装置本発明のマグネットローラの斜視図本発明のマグネットローラの断面図マグネットピースの抗折強度およびたわみ量の測定を説明する図

符号の説明

１電磁石あるいは永久磁石
２ヨーク
３押出成形用金型
４シリンダー
５スクリュー
６樹脂磁石材料
７マグネットピース
８軸部
９加圧治具
１０マグネットピース固定治具
１１マグネットピース固定治具ベース台
１２マグネットピースたわみ量

Claims

強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いた押出成型用樹脂磁石材料において、前記樹脂バインダーがエチレンエチルアクリレート系樹脂を主成分とし、該樹脂バインダーに対して水添スチレン系熱可塑性エラストマーを２０〜４０部添加したことを特徴とする押出成形用樹脂磁石材料。
添加する水添スチレン系熱可塑性エラストマーのＳｈｏｒｅＡ硬度が３０〜１００度であることを特徴とする請求項１記載の押出成形用樹脂磁石材料。