JP2006214775A - 磁気エンコーダ用ゴム組成物およびそれを用いた磁気エンコーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れ、高い磁気特性を有し、加工性の良い磁気エンコーダ用ゴム組成物および磁気エンコーダを提供する。
【解決手段】ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムに磁性粉を７０〜９５重量％含有してなる磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物。
【選択図】
なし
【解決手段】ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムに磁性粉を７０〜９５重量％含有してなる磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物。
【選択図】
なし
Description
本発明は、磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物およびそれを用いた磁気エンコーダに関する。更に詳しくは、高磁力を発揮することが可能で、更に耐熱性、耐油性、耐薬品性などを改善せしめた磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物およびそれを用いた磁気エンコーダに関する。
回転速度センサ等に用いられる磁気エンコーダには、センサ用ゴム磁石が用いられている。回転速度センサの中でも、自動車の車輪速センサでは、磁気エンコーダ部分にゴム磁石が用いられていて、そのゴム成分としては、一般にNBRもしくはHNBRが用いられている（例えば、特許文献１）。しかし、自動車のエンジン周辺部分への適用を考えた場合には、その使用環境が約１３０〜１７０℃と高温であるため、耐熱温度の上限が約１２０℃付近であるNBR、また上限が約１４０℃付近であるHNBRは使用が制限される。
一方、約１３０〜１７０℃の温度でも使用できるゴムとしては、シリコーンゴムやアクリルゴム等があるが、シリコーンゴムは耐油性の点で問題があり、またアクリルゴムは磁性粉を高充填すると、成形時、離型が困難であり、また、金型汚れが顕著となり、加工性が劣るといった問題がある。
一方、約１３０〜１７０℃の温度でも使用できるゴムとしては、シリコーンゴムやアクリルゴム等があるが、シリコーンゴムは耐油性の点で問題があり、またアクリルゴムは磁性粉を高充填すると、成形時、離型が困難であり、また、金型汚れが顕著となり、加工性が劣るといった問題がある。
なお、回転速度センサとしては、上記の車輪速センサだけでなく、ステアリングなどの回転角度センサ、ドライブシャフト、電動モーター等の軸回転センサ、ポンプなどの流速制御用センサ等といった様々な用途のものに使用されている。
このため、センサ用ゴム磁石としては、残留磁束密度が高いほうが、センサとエンコーダとの距離をより大きくとることができるため、システムを組付ける場合などに組み付け公差をより大きくできることなどから、設計自由度が増し、上記したような様々な用途への適用により有利となる。しかしながら、従来のフェライトを使用したゴム磁石ではフェライトの充填量を増やすことで残留磁束密度を上げることが可能ではあるが、あまりフェライトの充填量を増やすとゴム硬度が上がり、著しく加工性が劣るといった問題がある。
国際公開ＷＯ０１／０４１１６２号（請求項、発明の実施形態）
このように、従来の磁気エンコーダ用ゴム組成物およびそれを用いた磁気エンコーダは、耐熱性を求めると耐油性が劣ったり、磁気特性を求めると加工性が劣るといったものであり、耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性、磁気エンコーダとしての磁気特性、加工性のすべてを満たすものではなかった。
したがって、本発明は、耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れ、優れた磁気特性を有し、加工性の良い磁気エンコーダ用ゴム組成物および磁気エンコーダを提供することを課題とするものである。
本発明は、上記の課題を解決するためのもととして、請求項１に係る発明は、ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムに磁性粉を７０〜９５重量％含有してなる磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物を提供する。
請求項２に係る発明は、磁性粉が希土類磁石粉である事を特徴とする請求項１記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物を提供する。
請求項３に係る発明は、希土類磁石粉が少なくともネオジウム−鉄−ホウ素を含む磁石粉であることを特徴とする請求項２記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物を提供する。
請求項４に係る発明は、希土類磁石粉が少なくともサマリウム−鉄−窒素を含む磁石粉であることを特徴とする請求項２記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物を提供する。
請求項５に係る発明は、残留磁束密度が３００ｍT以上であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物を提供する。
請求項６に係る発明は、請求項１記載のゴム組成物から加硫成形された磁気エンコーダを提供する。
請求項７に係る発明は、回転速度センサに用いられる請求項６記載の磁気エンコーダを提供する。
請求項１の磁気エンコーダ用ゴム組成物においては、フッ素ゴムを用いたので、耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れ、かつ磁性粉を７０〜９５重量％含有してなるので残留磁束密度が高く優れた磁気特性を有し、さらに、ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムを用いるので加工性にも優れた磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物となる。
請求項２の磁気エンコーダ用ゴム組成物においては、請求項１における磁気エンコーダ用ゴム組成物に用いる磁性粉として希土類磁石粉を用いたので、請求項１と同様な効果が得られるとともに、より一層、高い残留磁束密度が高く優れた磁気特性を有する磁気エンコーダ用ゴム組成物となる。
請求項３の磁気エンコーダ用ゴム組成物においては、請求項２における磁気エンコーダ用ゴム組成物に用いる希土類磁石粉を少なくともネオジウム−鉄−ホウ素を含む磁石粉としたので、請求項２と同様な効果が得られるとともに、より一層加工性に優れた磁気エンコーダ用ゴム組成物となる。
請求項４の磁気エンコーダ用ゴム組成物においては、請求項２における磁気エンコーダ用ゴム組成物に用いる希土類磁石粉を少なくともサマリウム−鉄−窒素を含む磁石粉としたので、請求項２と同様な効果が得られるとともに、耐食性にも優れるためより一層、耐久性に優れ、また、温度による磁気特性の変化も少ないためより一層磁気特性にも優れ、さらにより一層、加工性にも優れた磁気エンコーダ用組成物となる。
請求項５の磁気エンコーダ用ゴム組成物においては、請求項３または請求項４の磁気エンコーダ用ゴム組成物の残留磁束密度を３００ｍT以上としたので、請求項４または請求項５と同様な効果が得られるとともに、より一層高い磁気特性を有する磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物となる。
請求項６の磁気エンコーダにおいては、請求項１のゴム組成物を加硫成形して製造したので、請求項１と同様に耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れ、高い磁気特性を有し、加工性の良い磁気エンコーダとなる。したがって、請求項７のように、回転速度センサに用いるのに適した磁気エンコーダとなる。
本発明による磁気エンコーダ用ゴム組成物の最良の形態として、ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムに磁性粉を７０〜９５重量％含有してなる磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物およびそれを用いた磁気エンコーダについて以下に説明する。
フッ素ゴム（FKM）としては、種々のものが上市されており、フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレンからなる二元共重合体、フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン、四フッ化エチレン、パーフルオロメチルビニルエーテル及びその他一般的に使用される共重合可能なフッ素化合物から選択された少なくとも３種の成分からなる三元共重合体に代表される任意の共重合ゴム、例えばデュポンダウエラストマ−製品E430、また、ダイキン製品ダイエルG−７１２、ダイエルG−７１４、ダイエルG−７１６、ダイエルＬＴ−３０２等をそのまま使用することができる。さらに、磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物として、フッ素ゴムを用いる場合は、ムーニー粘度が低い方が、ゴム組成物の流動性が大きくなり、成型加工面で優れるが、ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０未満になると、成形時の金型汚染性が顕著となり、生産効率が劣るものとなる。また、ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が１００を超えると、混練作業等の加工が著しく困難となる。
フッ素ゴムの加硫系は、大別するとポリオール加硫系とパーオキサイド加硫系の２つに分けられるが、いずれを選択することも可能である。
磁性粉としては、一般にその粒径が約０.5〜１００μｍ程度のフェライト磁石粉や希土類磁石粉が用いられるが、磁力の点からフェライト磁石粉よりも希土類磁石粉が用いられる。さらに希土類磁石粉の中では、コスト、加工性等の点からネオジウム−鉄−ホウ素系磁石粉またはサマリウム−鉄−窒素系磁石粉が好んで用いられる。さらに、サマリウム−鉄−窒素系磁石粉は、ネオジウム−鉄−ホウ素系磁石粉に比較して耐食性に優れることや、温度による磁気特性の変化が少ないことから、特にエンコーダとしての使用に適している。また、ネオジウム−鉄−ホウ素系磁石粉及びサマリウム−鉄−窒素系磁石粉では、いずれも磁気異方性を持つ異方性磁石粉と磁気異方性を持たない等方性磁石粉とがあり、磁性ゴム組成物としては、どちらを選択しても構わないが、好ましくは等方性磁石粉を選択した方が着磁等の点で、より有利である。
かかる磁性粉は、混練りに供する前に再粉砕により粒径を細かくしたり、さらにゴムとの相溶性を高めるためにシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤、高級脂肪酸、またはその他一般的に使用される表面処理剤によって、表面処理することができる。
かかる磁性粉の配合割合としては、７０〜９５重量％、すなわち共重合ゴム１００重量部当たり約２３０〜１９００重量部、好ましくは約４００〜１０００重量部の割合で配合されて用いられる。配合割合がこれよりも少ないと、残留磁束密度、すなわち磁気エンコーダとしての磁力が十分でなく、一方これ以上の配合割合で用いられると、混練、成形等加工性が著しく劣り、また、加硫成形物の柔軟性が損なわれるようになる。
以上の各成分を必須成分とする磁性ゴム組成物中には、必要に応じてシリカ、カーボンブラックによって代表される補強剤、カップリング剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、架橋助剤、受酸剤、架橋促進剤等を適宜添加されて用いられ、これらの各成分は密閉式混練機およびオープンロール等を用いて混練され、混練物は約１５０〜２５０℃、約０．２〜６０分間程度の条件下で、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等によって架橋成形される。さらに、磁場中で架橋成形をすることでより残留磁束密度を高めることもできる。
また、一旦架橋成形された成形物を、約１５０〜２５０℃、約０．５〜７２時間程度の条件下で、再架橋することができる。
また、一旦架橋成形された成形物を、約１５０〜２５０℃、約０．５〜７２時間程度の条件下で、再架橋することができる。
成形は、必要であればエンコーダの支持環としてステンレス鋼板、冷間圧延鋼板等の金属板を使用することができる。この場合、架橋接着の形で行われるので、先立ってこれらの金属板の接着面には、市販のフェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、シラン系等の接着剤を塗布しておくことが好ましい。
次に、本発明による磁気エンコーダ用ゴム組成物として実施例１〜４と、その比較例の磁気エンコーダ用ゴム組成物として比較例１〜４について評価を実施した。以下に実施例１〜４および比較例１〜４の組成、製造方法および評価方法について示す。
実施例１
フッ素ゴム（デュポンダウエラストマ−製品Ｅ４３０、ML１＋１０ １２１℃＝31） １００重量部
ネオジウム−鉄−ホウ素磁石粉（ＭＱＩ社製品ＭＱＰ−Ｂ） ５００ 〃
高級脂肪酸エステル（花王製品グレックＧ８２０５） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ）
６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
フッ素ゴム（デュポンダウエラストマ−製品Ｅ４３０、ML１＋１０ １２１℃＝31） １００重量部
ネオジウム−鉄−ホウ素磁石粉（ＭＱＩ社製品ＭＱＰ−Ｂ） ５００ 〃
高級脂肪酸エステル（花王製品グレックＧ８２０５） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ）
６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
以上の各成分を密閉式混練機およびオープンロールを用いて紺練し、混練物を１７０℃で５分間圧縮成形し、さらに２３０℃で２４時間再架橋して、厚さ２ｍｍの架橋シートを得た。
この加硫シートについて、次の各項目の測定を行った。
常態物性：ＪＩＳ Ｋ６２５１、６２５３準拠
空気加熱老化試験：ＪＩＳ Ｋ６２５７準拠（１５０℃×７０ｈｒ）
油浸漬試験：ＪＩＳ Ｋ６２５６準拠（ＩＲＭ９０３油、１５０℃×７０ｈｒ）
磁気特性試験：メトロン技研製直流磁化測定装置にて残留磁束密度を測定した。
常態物性：ＪＩＳ Ｋ６２５１、６２５３準拠
空気加熱老化試験：ＪＩＳ Ｋ６２５７準拠（１５０℃×７０ｈｒ）
油浸漬試験：ＪＩＳ Ｋ６２５６準拠（ＩＲＭ９０３油、１５０℃×７０ｈｒ）
磁気特性試験：メトロン技研製直流磁化測定装置にて残留磁束密度を測定した。
実施例２
実施例１において、磁石粉を８００重量部用いられた。
実施例１において、磁石粉を８００重量部用いられた。
実施例３
実施例１において、磁石粉としてネオマックス製品ＨＳＢ−ＰＡが同量用いられた。
実施例１において、磁石粉としてネオマックス製品ＨＳＢ−ＰＡが同量用いられた。
実施例４
実施例１において、フッ素ゴムとしてダイキン製ダイエルＧ−７１６（ML１＋１０ １２１℃＝45）が同量用いられた。
実施例１において、フッ素ゴムとしてダイキン製ダイエルＧ−７１６（ML１＋１０ １２１℃＝45）が同量用いられた。
比較例１
実施例１において、フッ素ゴムとしてアウジモント製品ＦＯＲ−４２３（ML１＋１０ １２１℃＝16）が同量用いられた。
実施例１において、フッ素ゴムとしてアウジモント製品ＦＯＲ−４２３（ML１＋１０ １２１℃＝16）が同量用いられた。
比較例２
フッ素ゴム（デュポンダウエラストマ−製品Ｅ４３０） １００重量部
ストロンチウムフェライト粉（戸田工業製品ＦＳ−３１７） ５００ 〃
高級脂肪酸エステル（花王製品グレックＧ８２０５） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ） ６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
フッ素ゴム（デュポンダウエラストマ−製品Ｅ４３０） １００重量部
ストロンチウムフェライト粉（戸田工業製品ＦＳ−３１７） ５００ 〃
高級脂肪酸エステル（花王製品グレックＧ８２０５） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ） ６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
比較例３
比較例２において、ストロンチウムフェライト粉を２５０重量部用いられた。
比較例２において、ストロンチウムフェライト粉を２５０重量部用いられた。
比較例４
ニトリルゴム（ＪＳＲ製品Ｎ２２０ＳＨ） １００重量部
ストロンチウムフェライト粉（戸田工業製品ＦＳ−３１７） ７００ 〃
ステアリン酸 ２ 〃
老化防止剤（ノクラックＣＤ） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
活性亜鉛華 ５ 〃
硫黄 １ 〃
加硫促進剤（大内新興化学製ノクセラーＣＺ） ２ 〃
加硫促進剤（大内新興化学製ノクセラーＴＴ） ２ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ） ６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
ニトリルゴム（ＪＳＲ製品Ｎ２２０ＳＨ） １００重量部
ストロンチウムフェライト粉（戸田工業製品ＦＳ−３１７） ７００ 〃
ステアリン酸 ２ 〃
老化防止剤（ノクラックＣＤ） ２ 〃
可塑剤（旭電化製品ＲＳ７００） ５ 〃
活性亜鉛華 ５ 〃
硫黄 １ 〃
加硫促進剤（大内新興化学製ノクセラーＣＺ） ２ 〃
加硫促進剤（大内新興化学製ノクセラーＴＴ） ２ 〃
加硫助剤（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製品レノフィットＣＦ） ６ 〃
受酸剤（協和化学工業製品キョーワマグ１５０） ２ 〃
以上の各成分を用い、実施例１と同様に混練し、混練物を１８０℃で５分間圧縮成形し、得られた２ｍｍの架橋シートにより各種測定が行われた。
以上の各実施例および比較例についての評価結果を表１に示す。
実施例１〜４が、空気加熱老化試験および耐油試験において、伸びの変化量が小さく、磁気特性も高く、金型汚染性も良好で加工性も良いのに対して、実施例１に対してムーニー粘度が低いフッ素ゴムを用いた比較例１では金型汚染性が思わしくなく、磁性粉としてストロンチウムフェライトを用いた比較例２，３では磁気特性が劣っており、なかでも磁性粉が６８重量％の比較例３は特に磁気特性が低いものとなっている。また、ニトリルゴムを用いた比較例４においては、空気加熱老化試験における伸び変化量が大きく耐熱性に劣るものとなっている。
以上詳しく説明した通り、本発明によって、耐熱性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れ、高い磁気特性を有し、加工性の良い磁気エンコーダ用ゴム組成物および磁気エンコーダを提供することができる。
Claims (7)
- ムーニー粘度（ML１＋１０ １２１℃）が２０〜１００であるフッ素ゴムに磁性粉を７０〜９５重量％含有してなる磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物。
- 磁性粉が希土類磁石粉である事を特徴とする請求項１記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物。
- 希土類磁石粉が少なくともネオジウム−鉄−ホウ素を含む磁石粉であることを特徴とする請求項２記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物。
- 希土類磁石粉が少なくともサマリウム−鉄−窒素を含む磁石粉であることを特徴とする請求項２記載の磁気エンコーダ用ゴム組成物。
- 残留磁束密度が３００ｍT以上であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の磁気エンコーダ用磁性ゴム組成物。
- 請求項１記載のゴム組成物から加硫成形された磁気エンコーダ。
- 回転速度センサに用いられる請求項６記載の磁気エンコーダ
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