JP2023081517A - ボンド磁石用組成物及びボンド磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れたボンド磁石を得ることができるとともに、流動性が良好で成形性に優れるボンド磁石用組成物を提供すること。【解決手段】磁石粉末及び熱可塑性バインダ樹脂を含有し、さらにカルボン酸エステルを０．５質量％以上及びカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する、ボンド磁石用組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、ボンド磁石用組成物及びボンド磁石に関する。

ボンド磁石は、磁石粉末、有機樹脂等のバインダ成分、並びに強化剤、可塑剤及び滑剤等の添加剤を配合した組成物を、押出機等の混練機で混錬し、次いでペレット等の形状となるように加工した後、射出成形、圧縮成形、又は押出成形などの手法で成形して製造される。このようなボンド磁石は、焼結磁石に比べて、寸法精度が高く且つ複雑な形状のものを得やすいという利点がある。また品質及び性能の均一性が高く、歩留まりがよく、さらに機械加工性が良好である。特に、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂をバインダとして用い、さらに射出成形により製造される磁石は、寸法精度が特に高く後加工の必要がないため、磁石の製造コストを低減できる。

また、ボンド磁石は、使用される部材の状況に応じて、それぞれの特性を向上させている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、機械的強度を向上させるために、磁石粉末と有機樹脂を混練して得たボンド磁石用組成物に、強化剤として炭素繊維を加えることが提案されている。また特許文献３には、冷熱衝撃の耐久性を向上させるため、炭素繊維と可塑剤等の成分を添加することが提案されている。

特開２００５－０７２２４０号公報 特開２０１０－２５１５４５号公報 特許５９７９７３３号公報

ところで、ボンド磁石の磁気特性を向上させる上で、磁気特性発現の主体となる磁石粉末の割合を増やすことが望ましい。しかしながら、磁石粉末を増やしていくと、射出成形中の組成物の流動性が低下するとともに、成形により得られたボンド磁石の耐冷熱衝撃性等の特性が劣化するという問題がある。この点、特許文献３では、ボンド磁石用組成物に可塑剤を添加する手法が提案されている。しかしながら、本発明者が調べたところ、可塑剤添加は、流動性及び耐冷熱衝撃性を改善する上で有効であるものの、ボンド磁石の耐湿性を低下させる問題のあることが分かった。

特に、ボンド磁石は、寸法精度が高く、後加工の必要がないため製造コスト低減の効果がある。そして自動車関連部材の電動化に伴い、この特徴を活かして部品の一部として組み込まれることが多い。一方で、自動車部品は、外部環境の影響を受けやすく、高温高湿化でも安定的に機能することが求められている。そのため、自動車部品として使用され得るボンド磁石においても、優れた耐湿性を有することが望まれる。

このような状況の中、本発明者はさらに検討を進めた。その結果、可塑剤として働くカルボン酸エステルをボンド磁石用組成物に加え、さらにカルボジイミド系のカルボジイミド化合物を所定の割合で併用することで、ボンド磁石の耐湿性の悪化を防止できることが分かった。そして、その結果、耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れたボンド磁石を得ることができるとともに、流動性が良好で成形性に優れるボンド磁石用組成物を実現できるとの知見を得た。

本発明はこのような知見に基づき完成されたものであり、耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れたボンド磁石を得ることができるとともに、流動性が良好で成形性に優れるボンド磁石用組成物の提供を課題とする。

本発明は、下記（１）～（５）の態様を包含する。なお本明細書において「～」なる表現は、その両端の数値を含む。すなわち「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」と同義である。

（１）磁石粉末及び熱可塑性バインダ樹脂を含有し、さらにカルボン酸エステルを０．５質量％以上及びカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する、ボンド磁石用組成物。

（２）前記カルボン酸エステルを０．５質量％以上１．０質量％以下及び前記カルボジイミドを０．４質量％以上１．０質量％以下の量で含有する、上記（１）のボンド磁石用組成物。

（３）前記磁石粉末が、平均粒径１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末であり、前記ボンド磁石用組成物中の前記磁石粉末の含有量が８８質量％以上９２質量％以下である、上記（１）又は（２）のボンド磁石用組成物。

（４）前記熱可塑性バインダ樹脂が、ポリアミド１２及びポリアミドエラストマーの少なくとも一方であり、前記ボンド磁石用組成物中の前記熱可塑性バインダ樹脂の含有量が６．０質量％以上１１．２質量％以下である、上記（１）～（３）のいずれかのボンド磁石用組成物。

（５）上記（１）～（４）のいずれかのボンド磁石用組成物の成形体であるボンド磁石。

本発明によれば、耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れたボンド磁石を得ることができるとともに、成形時の流動性が良好で成形性に優れるボンド磁石用組成物が提供される。

本発明の具体的実施形態（以下、「本実施形態」という）について説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。

＜＜１．ボンド磁石用組成物＞＞
本実施形態のボンド磁石用組成物は、磁石粉末及び熱可塑性バインダ樹脂を含有し、さらにカルボン酸エステルを０．５質量％以上及びカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する。

本実施形態のボンド磁石用組成物（以下、単に「組成物」と称する場合がある）は、ボンド磁石の前駆体である。すなわち、射出成形又は押出成形などの手法で組成物を成形してボンド磁石を作製する。ボンド磁石は異方性であってもよく、あるいは等方性であってもよい。成形時の組成物に磁場を印加すれば異方性磁石を作製でき、また磁場を印可しなければ等方性磁石を得ることができる。

［磁石粉末］
本実施形態のボンド磁石用組成物は磁石粉末を含む。磁石粉末は、硬質磁性材料からなり、ボンド磁石の磁気特性発現の主体となる粉末である。磁石粉末は、硬質磁性材料からなる限り、特に限定されない。希土類磁石粉末であってもよく、あるいはフェライト磁石粉末であってもよい。希土類磁石粉末として、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂを基本組成とするネオジム－鉄－硼素（Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ）系磁石粉末、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_ｘを基本組成とするサマリウム－鉄－窒素（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ）系磁石粉末、ＳｍＣｏ_５又はＳｍ_２Ｃｏ_１７を基本組成とするサマリウム－コバルト（Ｓｍ－Ｃｏ）系磁石粉末が挙げられる。またフェライト粉末として、ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９を基本組成とするバリウム（Ｂａ）フェライト、ＳｒＦｅ_１２Ｏ_１９を基本組成とするストロンチウム（Ｓｒ）フェライト、及び（Ｃａ、Ｌａ）（Ｆｅ、Ｃｏ）_ｘＯ_ｙを基本組成とするランタン－カルシウム－コバルト（Ｌａ－Ｃａ―Ｃｏ）系フェライトが挙げられる。またこれらの基本組成の元素の一部を他の元素で置換したものであってもよい。例えば、希土類磁石粉末は、ネオジウム（Ｎｄ）又はサマリウム（Ｓｍ）の一部がランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ）、及び／又はジスプロシウム（Ｄｙ）で置換されたものであってもよい。また鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）の一部が、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及び／又はハフニウム（Ｈｆ）で置換されたものであってもよい。

ボンド磁石用組成物は、一種のみの磁石粉末を単独で含んでもよく、あるいは複数種の磁石粉末を組み合わせて含んでもよい。また含まれる磁石粉末は、磁石粉末単独であってもよく、あるいは他の材料と複合化された粉末であってもよい。例えば、燐酸系化合物、シリカ系化合物、及び／又はトリアジンチオール誘導体などの処理剤からなる被覆層を表面に設けた磁石粉末であってもよい。

好ましくは、磁石粉末の平均粒径は０．５μｍ以上５．０μｍ以下である。粒径が過度に大きい磁石粉末は、その保磁力が小さくなる。また組成物の流動性が低下したり、あるいは得られるボンド磁石の寸法安定性及び表面性が悪化したりする場合がある。一方で磁石粉末の粒径が過度に小さいと、組成物の粘度が高くなり流動性が悪化する。また磁石粉末が希土類磁石粉末である場合には、磁石粉末が酸化して特性が劣化し、場合によって酸化発熱により発火する恐れがある。粒径を適度に大きくすることで、流動性の向上及び発熱の回避が可能となる。磁石粉末の平均粒径は１．０μｍ以上３．０μｍ以下がより好ましく、１．８μｍ以上２．８μｍ以下がさらに好ましい。

好ましくは、ボンド磁石用組成物中の磁石粉末の含有量は８０質量％以上９５質量％以下である。磁気特性発現の主体となる磁石粉末量が過度に少ないと、ボンド磁石の磁気特性、特に磁束密度が低くなる。またバインダ樹脂量が多くなるため、ボンド磁石の線膨張係数が大きくなり、その結果、ボンド磁石を鉄ヨークに接着させて使用する用途において接着力が弱くなる場合がある。一方で磁石粉末量が過度に多いと、組成物の流動性が低下して成形が困難になることがある。磁石粉末の含有量は８５質量％以上９３質量％以下がより好ましく、８８質量％以上９２質量％以下がさらに好ましい。

特に好ましくは、磁石粉末が、平均粒径１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末であり、ボンド磁石用組成物中の磁石粉末の含有量が８８質量％以上９２質量％以下である。Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_ｘを基本組成とするサマリウム－鉄－窒素系磁石は、高性能かつ安価な磁石として知られている。具体的には、サマリウム－鉄－窒素系磁石は、ｘ＝３のとき、すなわちＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３組成のときに飽和磁化が最大となる。そのため、得られるボンド磁石の磁束密度を高くすることが可能である。また保磁力が高く、その値はネオジム－鉄－硼素系磁石粉末の５倍程度である。特にサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を有しているため、平均粒径を２．８μｍ以下に限定することで、保磁力がより一層高くなる。そのため、強い減磁界が加わる環境下で使用される用途、例えばモーターなどの用途に有用である。

サマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末の製造方法として、溶解法及び還元拡散法などの手法が知られている。溶解法では、鉄及びサマリウムを含む金属粉末を原料に用い、この原料を、高周波炉又はアーク炉などの炉を用いて１５００℃以上の温度で加熱溶解する。次いで得られた生成物を粉砕し、さらに組成均一化を図るため熱処理してＳｍ－Ｆｅ母合金を作製する。その後、得られた母合金を窒化して磁石粉末を作製する。一方で、還元拡散法では、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、鉄原料（Ｆｅ、Ｆｅ_２Ｏ_３等）、及び還元剤（Ｃａ等）の混合物を加熱して母合金を得、得られた母合金を窒化して磁石粉末を作製する。サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を有するため、高い保磁力を得るために微細化されることが望ましい。そのため、窒化された母合金を微粉砕したり、あるいは微細な原料を用いたりする手法がとられる。

好ましくは、サマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末として、還元拡散法で製造されたものを用いる。安価な酸化物原料（Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等）を用いる還元拡散法には、原料コストを抑える特徴がある。また、溶解法に比べて不純物量の少ない磁石粉末を得ることができる。これに対して溶解法は工程が極めて煩雑である。また各工程間で生成物が大気中に一旦曝されてしまうため、酸化により生成物表面に不純物が生成する恐れがある。生成物表面が酸化されると、窒化が均一に進行せず、その結果、得られる磁石粉末の特性、特に飽和磁化、保磁力、及び／又は角形性といった磁気特性が低下し、ボンド磁石の最大エネルギー積を低下させる恐れがある。

還元拡散法では、まずサマリウム原料（Ｓｍ_２Ｏ_３）、鉄原料（Ｆｅ_２Ｏ_３等）、及び還元剤（Ｃａ等）を還元処理して、Ｓｍ－Ｆｅ合金を含む還元生成物を得る。次に、この還元生成物に湿式処理して、還元生成物中に含まれる還元剤由来の副生物（ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２等）を除去し、その後、得られたＳｍ－Ｆｅ合金を、アンモニア及び水素含有混合気流中で窒化する。得られた窒化物を粉砕及び乾燥することで、サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を得ることができる。

サマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末がＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３系合金から構成される場合には、粗粉を粉砕しておくことが望ましい。すなわち、平均粒径２０μｍを超える磁石合金粗粉は磁気特性が低いので、これを有機溶媒中で粉砕することが望ましい。この粉砕の際、又は粉砕後に、燐酸などの表面処理剤を加えた溶液中に磁石粉末を投入及び撹拌して、複合燐酸塩被膜などの被膜を表面に設けた磁石粉末としてもよい。粉砕には、磁石粉末粉砕に適用できる公知の粉砕装置を用いればよい。このうち媒体撹拌ミルやビーズミルなどの湿式粉砕装置が、均一な粉末組成及び粒子径を得やすいため、特に好適である。また粉砕溶媒として、イソプロピルアルコール、エタノール、トルエン、メタノール、ヘキサン等の有機溶媒が好ましい。粉砕後に所定の目開きのフィルターを用いて、ろ過及び乾燥すればよい。このようにしてサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を得ることができる。

［熱可塑性バインダ樹脂］
本実施形態のボンド磁石用組成物は熱可塑性バインダ樹脂を含む。熱可塑性バインダ樹脂は、ボンド磁石中で磁石粉末の粒子同士を結合する結合剤（バインダ）として働く。また熱可塑性バインダ樹脂は、成形時の加熱により可塑化し流動性を示すようになるとともに、成形後に冷却されると固化し強度が向上する。したがって、熱可塑性バインダ樹脂を用い、さらに射出成形や押出成形などの加熱を伴う成形を行うことで、強度が高く且つ複雑形状のボンド磁石を容易に得ることが可能になる。

熱可塑性バインダ樹脂として、ボンド磁石製造に用いられる公知の熱可塑性樹脂を使用すればよい。このような樹脂として、ポリアミド系樹脂、ポリアミドエラストマー、ポリエチレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂が挙げられる。またポリアミド系樹脂として、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６，１２、芳香族ポリアミド、重合脂肪酸系ポリアミド、これらの末端基を変性したポリアミドなどの単独重合ポリアミドや共重合ポリアミドが挙げられる。バインダ樹脂として、これらの樹脂を単独で用いてもよく、あるいは複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。また、バインダ樹脂の形状も特に限定されない。パウダー、ビーズ、ペレットなどの種々の形状のものを用いることができる。この中でも、磁石粉末と均一に混合できるパウダー状のバインダ樹脂が特に好ましい。

好ましくは、熱可塑性バインダ樹脂は、ポリアミド系樹脂及びポリアミドエラストマーの少なくとも一方であり、特に好ましくは、ポリアミド１２及びポリアミドエラストマーの少なくとも一方である。ポリアミド系樹脂、特にポリアミド１２、及びポリアミドエラストマーは、磁石粉末、特に希土類磁石粉末との親和性が高い。そのためボンド磁石の強度を高くすることができる。また組成物の流動性を高くし、ボンド磁石の成形を容易にする効果がある。さらに軽量で耐熱性が高いという特徴がある。ポリアミド系樹脂（ポリアミド１２等）とポリアミドエラストマーは、一方のみを用いてもよく、あるいは両方を併用してもよい。特にポリアミド１２とポリアミドエラストマーの両方を併用することで、組成物の流動性とボンド磁石の強度をバランスよく高めることが可能となる。

好ましくは、ボンド磁石用組成物中のバインダ樹脂の含有量は３．０質量％以上１５．０質量％以下である。バインダ樹脂量が過度に少ないと、組成物の流動性が低下して成形が困難になる恐れがある。一方でバインダ樹脂量が過度に多いと、ボンド磁石中の磁石粉末の割合が少なくなるためボンド磁石の磁気特性が低下することがある。さらにボンド磁石の線膨張係数が大きくなるため冷熱衝撃試験で割れが発生する場合がある。バインダ樹脂の含有量は５．０質量％以上１３．０質量％以下がより好ましく、６．０質量％以上１１．２質量％以下がさらに好ましい。

ポリアミド１２及びポリアミドエラストマーを併用する場合には、ポリアミド１２及びポリアミドエラストマーの混合比率は特に限定されない。しかしながらポリアミド１２を多く配合することで流動性がより一層高くなる。ポリアミド１２とポリアミドエラストマーの合計量に対して、ポリアミドエラストマーの割合は７０質量％以下が好ましく、１０質量％以上３０質量％以下がより好ましい。

［カルボン酸エステル］
本実施形態のボンド磁石用組成物はカルボン酸エステルを０．５質量％以上の量で含有する。カルボン酸エステルには、組成物の流動性を高めるとともに、ボンド磁石の耐冷熱衝撃性及び接着性を向上させる働きがある。従来のボンド磁石用組成物には、射出成形などの成形時の流動性を向上させるため、炭化水素系や脂肪酸系に代表される滑剤や各種エステルが加えられている。しかしながら、従来の滑剤や各種エステルを用いた場合にはボンド磁石の接着力が低くなることがある。例えば、エポキシ系接着剤等の接着剤を介してボンド磁石を鉄ヨークに接着させて一体成形部品を作製しても、十分な接着力を得られないことがある。これに対して、カルボン酸エステルを用いることで、良好な接着力を得ることができる。カルボン酸エステルの種類は特に限定されない。例えば、セバシン酸エステル、及び／又はアジピン酸エステルが挙げられる。

ボンド磁石用組成物中のカルボン酸エステルの含有量は０．５質量％以上に限定される。含有量が０．５質量％未満であると流動性及び耐冷熱衝撃性向上の効果が不十分になる。含有量は０．６質量％以上、０．７質量％以上、０．８質量％以上、又は０．９質量％以上であってもよい。一方で、好ましくは、カルボン酸エステルの含有量は１．０質量％以下である。カルボン酸エステル量を適度に抑えることで、ボンド磁石の耐冷熱衝撃性がより優れたものになる。

［カルボジイミド化合物］
本実施形態のボンド磁石用組成物はカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する。カルボジイミド化合物は、カルボジイミド結合をもつ化合物である。カルボジイミド化合物を加えることで、ボンド磁石の耐湿性を改善する効果がある。カルボジイミド化合物は、水に対する反応性が磁石粉末より高い。ボンド磁石がカルボジイミド化合物を含むと、水がカルボジイミド化合物と優先的に反応して尿素誘導体になる。水と磁石粉末の反応が阻害されるため、耐湿性が向上すると考えられる。

カルボジイミド化合物の種類は特に限定されない。例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、ｔ－ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド、ジ－ｔ－ブチルカルボジイミド、及び／又はジ－β－ナフチルカルボジイミドが挙げられる。

ボンド磁石用組成物中のカルボジイミド化合物の含有量は０．４質量％以上に限定される。０．４質量％未満であると耐湿性向上の効果が不十分になる。含有量は０．５質量％以上、０．６質量％以上、０．７質量％以上、０．８質量％以上、又は０．９質量％以上であってよい。一方で、好ましくはカルボジイミド化合物の含有量は１．０質量％以下である。カルボジイミド化合物量を適度に抑えることで、ボンド磁石の強度がより優れたものになる。

［その他の成分］
本実施形態のボンド磁石用組成物は、上述した成分（磁石粉末、熱可塑性バインダ樹脂、カルボン酸エステル、及びカルボジイミド化合物）のみから構成されていてもよい。あるいは、必要に応じて上述した成分以外の成分を含んでもよい。そのような成分として、限定される訳ではないが、強化剤、安定剤、及び／又は相溶化剤が挙げられる。このうち、強化剤は、炭素繊維、カーボンフレーク、及び／又はガラス繊維等の強化成分である。強化剤を加えることで、ボンド磁石の引張強度を効果的に高めることができる。

以上で説明したように、本実施形態のボンド磁石用組成物は、磁石粉末及び熱可塑性バインダ樹脂を含有し、さらにカルボン酸エステルを０．５質量％以上及びカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する。そして、このような構成を備えることで、耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れたボンド磁石を得ることができるとともに、流動性が良好で成形性に優れるボンド磁石用組成物が実現される。

＜＜２．ボンド磁石用組成物の製造方法＞＞
本実施形態のボンド磁石用組成物は、上述した成分（磁石粉末、熱可塑性バインダ樹脂、カルボン酸エステル、及びカルボジイミド化合物等）を混合及び混錬して製造することができる。混練装置としては、バッチ式のニーダーや連続式の押出機（連続押出機）を利用することができる。混練は、混練装置内で組成物に加わるせん断力を制御しながら行う。例えば、ニーダーを用いる場合には、原料の混合槽への投入量、混練時の組成物の温度、ニーディングブレードの回転数、及び／又は混練時間を制御する。っまた連続押出機を用いる場合には、原料の投入速度、温度分布、スクリューセグメントの形状、スクリュー回転数、及び／又はダイ穴径などの条件を調整する。

＜＜３．ボンド磁石＞＞
本実施形態のボンド磁石は、ボンド磁石用組成物の成形体である。このボンド磁石は、ボンド磁石用組成物を射出成形又は押出成形して製造される。すなわちボンド磁石は射出成形体又は押出成形体である。具体的には、ボンド磁石用組成物を、それに含まれるバインダ樹脂の融点以上の温度で加熱溶融して溶融物とした後、射出成形又は押出成形により溶融物を成形して成形体（ボンド磁石）を得ることができる。成形時に溶融物に磁場を印加すれば異方性ボンド磁石を得ることができ、また磁場を印加しなければ等方性ボンド磁石を得ることができる。

好ましくは、ボンド磁石は射出成形体である。すなわち、ボンド磁石用組成物を射出成形して成形体を作製する。射出成形法を採用することで、成形体であるボンド磁石の形状自由度を大きくできるとともに、寸法精度を高めることが可能である。その上、ボンド磁石の表面性状及び磁気特性が優れたものになる。そのため、成形後の成形体（ボンド磁石）を、後加工することなく、そのまま電子部品に組み込むことができる。特に本実施形態のボンド磁石用組成物は流動性が良好である。そのため、射出成形時の成形性に優れるとともに、ウェルド等の外観不良の発生を効果的に防ぐことができる。

本実施形態のボンド磁石は、磁気特性に優れるとともに、耐冷熱衝撃性が高いため割れが発生せず、さらに機械的強度に優れている。このボンド磁石は、複雑形状に成形でき、大量生産が可能である。また後加工が不要であり、インサート成形が可能である。したがって、このボンド磁石は、例えば電子機器用モーター部品等の小型で扁平な複雑形状の部品に好適である。

なお、ボンド磁石は、使用前にこれを着磁することが望ましい。着磁には、静磁場を発生する電磁石やパルス磁場を発生するコンデンサー着磁機等の着磁装置が用いられる。着磁磁場の強度は、磁石粉末の種類によって異なるため、これを一概に決めることはできない。例えば、１２００ｋＡ／ｍ（１５ｋＯｅ）以上であってよく、または２４００ｋＡ／ｍ（３０ｋＯｅ）以上であってもよい。

本実施形態のボンド磁石は耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れる。例えば、厚み０．３ｍｍの試験片について－３０℃で引張試験を行ったときに、伸び率が０．６％以上である。また温度８５℃及び湿度８５％の高温高湿環境下に１０００時間放置した後のフラックス（磁束量）の減少率が２％未満である。このように耐冷熱衝撃性及び耐湿性に優れるボンド磁石は、車載用モーターなどの冷熱環境及び高湿環境下で使用される部品に好適に用いられる。

本発明を、以下の実施例及び比較例を用いて更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（１）ボンド磁石用組成物及びボンド磁石の作製
［実施例１］
磁石粉末として平均粒径が２．３μｍのサマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末（住友金属鉱山株式会社製）を、カルボン酸エステルとしてセバシン酸エステルを、それぞれ準備した。次いで、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８９．５質量％、ポリアミド１２樹脂：７．１質量％、ポリアミドエラストマー：２．１質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．８質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．５質量％の配合組成が得られるように撹拌混合機を用いて原料を混合した。その後、得られた混合物を、連続押出機を使用して２００℃で混練し、ボンド磁石用組成物を作製した。なお、平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（独シンパテック社製ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）で求めた体積基準での５０％累積径（Ｄ５０）である。

次いで、射出成形機と射出成形金型を用いて、得られたボンド磁石用組成物からＪＩＳ Ｋ７１３９Ａ１２試験片（厚み３ｍｍ）を作製し、これをボンド磁石の評価に用いた。

［実施例２］
実施例１の配合組成において、磁石粉末以外の原料の配合量を増やした。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８８．０質量％、ポリアミド１２樹脂：８．１質量％、ポリアミドエラストマー：２．４質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．９質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．６質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［実施例３］
実施例１の配合組成において、磁石粉末の配合量を増やした。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：９１．９質量％、ポリアミド１２樹脂：５．５質量％、ポリアミドエラストマー：１．７質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．５質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．４質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［実施例４］
実施例１の配合組成において、ポリアミドエラストマーを添加せず、その代わりにポリアミド１２樹脂を増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８９．５質量％、ポリアミド１２樹脂：９．２質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．８質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．５質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［実施例５］
実施例１の配合組成において、カルボン酸エステルとして、セバシン酸エステルの代わりにアジピン酸エステルを用いた。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［実施例６］
実施例２の配合組成において、ポリアミド１２樹脂を添加せず、その代わりにポリアミドエラストマーを増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８８．０質量％、ポリアミドエラストマー：１０．７質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．８質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．５質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［実施例７］
実施例１の配合組成において、ポリアミド１２樹脂を減量し、その代わりカルボジイミド化合物を増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８９．５質量％、ポリアミド１２樹脂：６．６質量％、ポリアミドエラストマー：２．１質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．８質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：１．０質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［比較例１］
実施例１の配合組成において、カルボジイミド化合物を添加せず、その代わりポリアミド１２樹脂を増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８９．５質量％、ポリアミド１２樹脂：７．６質量％、ポリアミドエラストマー：２．１質量％、及びカルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．８質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［比較例２］
実施例３の配合組成において、カルボジイミド化合物を減量し、その代わりポリアミド１２樹脂を増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：９１．９質量％、ポリアミド１２樹脂：５．７質量％、ポリアミドエラストマー：１．７質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．５質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．３質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［比較例３］
比較例２の配合組成において、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）を減量し、その代わりポリアミド１２樹脂を増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：９１．９質量％、ポリアミド１２樹脂：５．９質量％、ポリアミドエラストマー：１．７質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．２質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．３質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

［比較例４］
比較例３の配合組成において、磁石粉末を減量し、その代わりポリアミド１２樹脂及びポリアミドエラストマーを増量した。具体的には、磁石粉末（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末）：８８．０質量％、ポリアミド１２樹脂：８．７質量％、ポリアミドエラストマー：２．８質量％、カルボン酸エステル（セバシン酸エステル）：０．２質量％、及びカルボジイミド結合を持つカルボジイミド化合物：０．３質量％の配合組成が得られるように原料を混合した。それ以外は実施例１と同様にして、ボンド磁石用組成物とボンド磁石を作製した。

（２）評価
実施例１～７及び比較例１～４で得られたボンド磁石用組成物及びボンド磁石について、各種特性の評価を以下のとおり行った。

＜流動性＞
ボンド磁石用組成物の流動性を、メルトインデクサー（株式会社島津製作所製ＣＦＴ－１００Ｄ）を用いて測定し、それにより流動性を評価した。測定条件はキャピラリー温度２５０℃、加重５８８Ｎ、オリフィス直径１ｍｍ、オリフィス長１ｍｍ、予熱時間３００秒とした。この時、流動性が１．０ｃｍ^３／ｓ以上のものを良評価（○）と判断し、それ以外を不可（×）と判断した。

＜耐冷熱衝撃性＞
射出成形機と射出成形金型を用いて、ボンド磁石用組成物からＪＩＳ Ｋ７１３９Ａ１２試験片（厚み３ｍｍ）を作製した。ゲートは試験片の長手方向両側２点であり、成形温度は２２０～２５０℃、金型温度は１１５℃とした。得られた試験片を－３０℃で引張試験を行い、０．６％以上の伸びを示したものを良評価（〇）と判断し、それ以外を不可（×）と判断した。なお引張試験では、試験片を破断するまで伸ばし、破断直前の伸びを測定した。

＜耐湿性＞
磁場射出成形機と射出成形金型を用いて、ボンド磁石用組成物から外径２０ｍｍ及び厚み１３ｍｍの円柱状試験片を、その厚み方向が配向方向となるように作製した。得られた円柱試験片を着磁磁場３０００ｋＡ／ｍ以上の条件でパルス着磁機を用いて着磁を行い、サーチコイルを用いてフラックス（磁束量）を測定した。その後、温度８５℃及び湿度８５％に保持された恒温恒湿槽に試験片に投入して、１０００時間経過後にフラックスを再度測定した。高温高湿試験前後のフラックスを対比して、その減少率を求めた。そして、フラックスの減少率が２％未満のものを良評価（〇）と判断し、２％を超えるものを不可（×）と判断した。

（３）評価結果
実施例１～７及び比較例１～４について得られた評価結果を表１に示す。

比較例１のボンド磁石用組成物では、カルボジイミド化合物が無いため、良好な耐湿性（耐水性）を得られなかった。比較例２のボンド磁石用組成物では、カルボジイミド化合物が少ないため、良好な耐湿性を得られなかった。比較例３のボンド磁石用組成物では、カルボン酸エステルが少ないため、比較例２と同じ量でのカルボジイミド化合物で耐湿性向上の効果が見られた。しかしながら、カルボン酸エステル量が少ないため、所望の流動性や耐冷熱衝撃性を得られなかった。比較例４のボンド磁石用組成物では、磁石粉が少ないため流動性が向上したが、カルボン酸エステルが少ないため、所望の耐冷熱衝撃性を得られなかった。

これに対して、実施例１～７のボンド磁石用組成物では、流動性、耐冷熱衝撃性、及び耐湿性のいずれにおいても優れた結果が得られた。

Claims (5)

1. 磁石粉末及び熱可塑性バインダ樹脂を含有し、さらにカルボン酸エステルを０．５質量％以上及びカルボジイミド化合物を０．４質量％以上の量で含有する、ボンド磁石用組成物。
2. 前記カルボン酸エステルを０．５質量％以上１．０質量％以下及び前記カルボジイミドを０．４質量％以上１．０質量％以下の量で含有する、請求項１に記載のボンド磁石用組成物。
3. 前記磁石粉末が、平均粒径１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム（Ｓｍ）－鉄（Ｆｅ）－窒素（Ｎ）系磁石粉末であり、前記ボンド磁石用組成物中の前記磁石粉末の含有量が８８質量％以上９２質量％以下である、請求項１又は２に記載のボンド磁石用組成物。
4. 前記熱可塑性バインダ樹脂が、ポリアミド１２及びポリアミドエラストマーの少なくとも一方であり、前記ボンド磁石用組成物中の前記熱可塑性バインダ樹脂の含有量が６．０質量％以上１１．２質量％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のボンド磁石用組成物。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載のボンド磁石用組成物の成形体であるボンド磁石。