JP2007016057A

JP2007016057A - 熱可塑性エラストマー組成物

Info

Publication number: JP2007016057A
Application number: JP2005195698A
Authority: JP
Inventors: Eiji Komiya; 英治小宮; Yosuke Nishitani; 要介西谷; Takashi Ota; 隆太田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】磁性粉を高充填することができしかもリサイクル可能なバインダー樹脂を用いた、センサボンド磁石の成形材料として使用し得る熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
【解決手段】デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が5〜58の熱可塑性エラストマー100重量部当り450〜1400重量部の磁性粉が添加された熱可塑性エラストマー組成物。この熱可塑性エラストマー組成物は、デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)95以下の成形物を与える。

Description

本発明は、熱可塑性エラストマー組成物に関する。さらに詳しくは、磁性粉の高充填が可能な熱可塑性エラストマー組成物に関する。

車輪速センサ等のエンコーダの部位に用いられる磁気エンコーダには、センサ用ゴム磁石(センサ用ボンド磁石)が用いられている。このセンサ用ゴム磁石として一番重要な特性となる磁力は、磁性粉の配合量にほぼ比例するので、磁力を上げるためには、磁性粉の配合量を多くする必要がある。しかしながら、磁性粉の配合量を多くした場合には、ゴムコンパウンドの粘度上昇による加工性の低下や成形物の硬度上昇がみられ、さらにゴム磁石の長所ともいえる柔軟性が失われるなどの問題が発生する。

ゴム磁石に係るバインダー樹脂の配合量は、バインダー樹脂100重量部当り900重量部(90重量％)程度が最大であり、これがゴム弾性を保持する限界と考えられる。
特開２００１−４１１６２号公報特開２００３−１８３４４３号公報特開２００３−１８３５１８号公報

また、ゴム磁石では、通常機械的強度の面から加硫等による架橋が施されるため、リサイクル性に乏しいという欠点がみられる。一方、熱可塑性樹脂は、機械的強度にすぐれしかもリサイクルも可能ではあるものの、靭性に乏しく、薄肉成形物にあっては、変形や収縮により容易に亀裂が発生するなどの欠点を有している。

本発明の目的は、磁性粉を高充填することができしかもリサイクル可能なバインダー樹脂を用いた、センサボンド磁石の成形材料として使用し得る熱可塑性エラストマー組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が5〜58の熱可塑性エラストマー100重量部当り450〜1400重量部の磁性粉が添加された熱可塑性エラストマー組成物によって達成される。この熱可塑性エラストマー組成物は、デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)95以下の成形物を与える。

本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物は、磁気エンコーダ用ボンド磁石として用いた場合、次のような効果を奏する。
(1)熱可塑性エラストマー100重量部当り450〜1400重量部という磁性粉の高充填を可能としているので、残留磁束密度を高めることができる。
(2)その成形物(塗膜を含む)は、デュロメーターD硬さが95以下であって、ゴム弾性を示している。
(3)バインダー樹脂として熱可塑性エラストマーが用いられているので、それのリサイクルが可能であるばかりではなく、次のような利点が挙げられる。
(a)通常の熱可塑性樹脂の場合と同様に、バリレス加工が可能であり、材料歩留り性が向上する。
(b)加硫工程を必要とはしないので、成形サイクルが短く、生産性の向上や消費エネルギーの減少がもたらされる。
(c)熱可塑性樹脂用成形機の利用が可能である。
(d)成形加工性にすぐれており、射出成形、押出成形等の広範囲の成形加工が可能で、高生産加工性にすぐれている。
(e)バリ、ランナ除去等の後加工が、型内除去が可能となるため、不必要となる。
(f)加硫ゴム材料と比較して、磁性粉等の充填材の最大充填率を高めることができる。
(g)磁性粉とのコンパウンドに際し、密閉式混練機だけではなく、二軸押出機等の熱可塑性樹脂用成形機が使用可能である。
(h)加硫剤を始めとした薬品配合のためにコンパウンド工程が不必要となる。
(i)弾性を有するため、一般の熱可塑性樹脂成形物より割れ難く、金属インサート法による一体化成形が可能である。

バインダー樹脂としての熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、1,2-ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素系、塩素化ポリエチレン系、シリコーン系等の熱可塑性エラストマーが用いられ、特にスチレン系およびポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーは、射出成形性にすぐれているばかりではなく、低硬度材であるため、磁性粉を高充填してもゴム弾性を有するので好んで用いられる。これらの熱可塑性エラストマーは、一種またはそれ以上をブレンドして用いることもでき、また熱可塑性樹脂を添加して用いることもできる。

これらの熱可塑性エラストマー100重量部当り900重量部以上の磁性粉を添加する場合には、熱可塑性エラストマーのデュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が5〜58、好ましくは6〜55でなければならない。この硬さを5以下とするためには、可塑剤を多量に添加する必要があり、物性面からみて実用的ではない。一方、これ以上の硬度のものは、900重量部を超えて磁性粉を添加した場合には、もはやゴム弾性を有しなくなる。

磁性粉としては、一般にその粒径が約0.5〜10μm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、コストや熱可塑性エラストマーとの密着性の点から磁力は希土類磁石粉に比べると低いもののフェライト磁石粉が用いられる。フェライト磁石粉の中では、磁力の点からストロンチウムフェライト粉またはバリウムフェライト粉が好んで用いられる。これらの磁石粉は、磁性粉20gに5重量%ポリビニルアルコール水溶液1.5mlを加えて直径25.4mmの円筒金型に入れ、1トン/cm²の圧力で加圧成形して試料を作製し、直流磁化測定機で残留磁束密度Brと保磁力iHcを測定したときの圧粉磁性でBrが1600G以上で、iHcが2000 Oe以上のものを用いることが好ましい。

かかる磁性粉は、熱可塑性エラストマー100重量部当り約400〜1400重量部、好ましくは約600〜1200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、エンコーダとしての磁力が十分ではなく、センサ用ゴム磁石としての性能が発揮できないばかりではなく、生地粘度が低すぎて、生地がロールに粘着するため、混練作業性が悪くなる。一方、これ以上の配合割合で用いられると、ゴム弾性が失われるようになる。

以上の各成分を必須成分とする熱可塑性エラストマー組成物中には、必要に応じて充填剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、界面活性剤等が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150〜200℃、約1／2〜60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の加圧成形方法で成形される。

成形は、エンコーダの支持環となるステンレス鋼板、冷間圧延鋼板等の金属板との加硫接着の形で行われるので、加硫接着に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。成形された成形物(被膜等)は、デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が95以下であることが好ましく、硬さがこれ以上となると弾性が失われ、成形加工性が悪化するようになる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(三井化学製品ミラストマー5030B；デュロメーターD硬さ50)100部(重量、以下同じ)およびストロンチウムフェライト(戸田工業製品FA-700)800部を、150℃の温度に保持した密閉式混練機(加圧式3Lニーダ)に一括添加し、混練した後室温迄冷却し、ペレット状に破砕した。このペレット状破砕物を、射出成形機を用いて、厚さ2mmのシート状の成形した。成形されたシートのデュロメーターD硬さを、JIS K6253に準拠して測定すると、89であった。

実施例２
実施例1において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を1000部に変更すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは91であった。

実施例３
スチレン系熱可塑性エラストマー(アロン化成製品AR-1207；デュロメーターD硬さ8)100部およびストロンチウムフェライト(FA-700)600部を、130℃の温度に保持した密閉式混練機に一括添加し、以下実施例1と同様に処理すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは39であった。

実施例４
実施例3において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を1200部に変更すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは86であった。

実施例５
実施例3において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を1400部に変更すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは92であった。

実施例６
スチレン系熱可塑性エラストマー(アロン化成製品AR-750B；デュロメーターD硬さ50)100部およびストロンチウムフェライト(FA-700)1000部を用い、以下実施例3と同様に処理すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは90であった。

比較例１
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(三井化学製品ミラストマー6030B；デュロメーターD硬さ60)100部およびストロンチウムフェライト(FA-700)800部を用い、以下実施例1と同様に処理すると、得られたシートのデュロメーターD硬さは100であった。

比較例２
実施例3において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を1500部に変更すると、得られたデュロメーターD硬さは100であった。

実施例７
実施例1において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を500部に変更して混練した後、磁場成形可能な射出成形機を用い、0.8mTの磁場中で、20mm径、厚さ1mmのテストピースを成形した。このテストピースを、直流磁化装置で厚み方向に残留磁束密度が飽和する迄着磁し、そのようなテストピース3枚を重ねて、サーチコイルを接続したフラックスメータで残留磁束密度〔T〕を測定すると、9.4という値が得られた。

実施例８
実施例7において、ストロンチウムフェライト(FA-700)量を1000部に変更すると、残留磁束密度〔T〕が11.9という値が得られた。

比較例３
NBR(JSR製品N220S) 100部
ストロンチウムフェライト(FA-700) 900部
活性亜鉛華 3部
4,4′-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン 2部
(大内新興化学製品老化防止剤ノクラックCD)
ステアリン酸 2部
ポリエーテル系可塑剤(旭電化製品RS700) 20部
テトラメチルチウラムジスルフィド 2部
(大内新興化学製品架橋助剤ノクセラーTT)
N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド 2部
(同社製品架橋助剤ノクセラーCZ)
以上の各成分を密閉式混練機(加圧式3Lニーダ)およびオープンロールで混練した後、以下実施例7と同様に処理すると、残留磁束密度〔T〕が11.2という値が得られた。

以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1)実施例1〜6の結果から、熱可塑性エラストマー100重量部当り900重量部以上の磁性粉を添加した場合でも、組成物はゴム弾性を有していることが分かる。
(2)実施例7〜8の結果から、磁性粉を多く用いた場合の方が、残留磁束密度が大きくなることが確認される。
(3)磁性粉配合量が限界である比較例3と実施例8とを対比すると、磁性粉をより多く配合できる本発明組成物では、高い残留磁束密度が示される。

Claims

デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が5〜58の熱可塑性エラストマー100重量部当り450〜1400重量部の磁性粉が添加された熱可塑性エラストマー組成物。
デュロメーターD硬さ(JIS K6253準拠)が95以下の成形物を与える請求項１記載の熱可塑性エラストマー組成物。
磁性粉がフェライト磁石粉または希土類磁石粉である請求項１記載の熱可塑性エラストマー組成物。
フェライト磁石粉がストロンチウムフェライト粉またはバリウムフェライト磁石粉である請求項３記載の熱可塑性エラストマー組成物。
センサ用ボンド磁石の成形材料として用いられる請求項１記載の熱可塑性エラストマー組成物。
請求項５記載の熱可塑性エラストマー組成物から加硫成形されたセンサ用ボンド磁石。
磁気エンコーダとして用いられる請求項６記載のセンサ用ボンド磁石。