JP4322168B2 - 磁気エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、磁気エンコーダ等に用いることができる磁性ゴム組成物およびその磁性ゴム組成物を用いた磁気エンコーダに関し、具体的には加工性（離型性、金型汚れ）、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性および優れた磁気特性を兼ね備えた磁性ゴム組成物およびその磁性ゴム組成物を用いた磁気エンコーダに関するものである。

近年、磁性ゴムは、速度センサ等における磁気エンコーダに用いられている。
一方、ゴム成分としては、一般的にアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合ゴム（ＡＥＭ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が知られている。（例えば、特許文献１および２参照）
現在では、ＮＢＲあるいはＨ−ＮＢＲを用いた磁性ゴムが広く使用されているが、使用部位によっては耐熱性の面で十分ではない。
ＡＣＭの場合、耐熱性については向上するが、耐水性が劣るとともに成形時の離型性、金型汚れ等の加工性に問題がある。また、ＡＥＭの場合、耐油性が劣るとともに成形時の離型性、金型汚れ等の加工性にも問題がある。
シリコーンゴムは、磁性粉末の充填化が困難であるとともに耐油性が劣る等の問題がある。

また、フッ素ゴムの場合、耐熱性はもちろん、耐水性、耐油性等も優れている。しかし、磁性粉末の充填率が高くなると、フッ素ゴム自体が硬いこともあり、可とう性が著しく低下する。そのために、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲに比較して磁性粉末の充填率を高くすることが困難であり、磁力の面で不利であった。さらに、ゴム組成物の粘度が高いために、混練、押し出し、成形の各加工に関しても問題があった。
特開２００３−１８３４４３号公報（発明の詳細な説明） 特開２００４−２６８４９号公報（発明の詳細な説明）

本発明はこのような問題を解決し、加工性に優れ、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性および優れた磁気特性を兼ね備え、過酷な条件下で使用される磁気エンコーダ等に用いることができる磁性ゴム組成物およびその磁性ゴム組成物を用いた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。

本発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、フッ素ゴム、磁性粉末および可塑剤を組み合わせることにより、この目的が達成されることを見出し、本発明に到達した。すなわち、請求項１の構成は、フッ素ゴムと磁性粉末からなる磁性ゴム組成物であって、磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％およびフッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部配合したことを特徴とする磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項２の構成は、フッ素ゴムと磁性粉末からなる磁性ゴム組成物であって、
磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％、フッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部および一価の高級アルコールを0.1〜10重量部配合したことを特徴とする磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項３の構成は、請求項１または２において、磁性粉末がストロンチウムフェライトおよび／またはバリウムフェライトである磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項４の構成は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、可塑剤がポリエステル系可塑剤である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項５の構成は、請求項４において、ポリエステル系可塑剤がセバシン酸系、アジピン酸系またはフタル酸系可塑剤である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項６の構成は、請求項２乃至５のいずれかにおいて、一価の高級アルコールが化２で表される化合物である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項７の構成は、請求項１乃至６のいずれかにおける磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダを提供するものである。

請求項１の磁性ゴム組成物においては、磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％およびフッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部配合したので、加工性（離型性、金型汚れ）に優れ、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性および優れた磁気特性を兼ね備え、過酷な条件下で使用される磁気エンコーダ等に用いることができる磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項２の磁性ゴム組成物においては、磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％、フッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部および一価の高級アルコールを0.1〜10重量部配合したので、請求項1と同様な効果がえられ、またより一層、加工性（離型性、金型汚れ）および可とう性に優れた磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項３の磁性ゴム組成物においては、請求項１または２における磁性粉末がストロンチウムフェライトおよび／またはバリウムフェライトであるので、請求項１または２と同様の効果が得られ、より一層優れた磁気特性を兼ね備えた磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項４の磁性ゴム組成物において、請求項１乃至３のいずれかにおける可塑剤がポリエステル系可塑剤であるので、請求項１乃至３と同様な効果が得られ、特に加工性（離型性、金型汚れ）および可とう性が良好な磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項５の磁性ゴム組成物においては、請求項４におけるポリエステル系可塑剤がセバシン酸系、アジピン酸系またはフタル酸系可塑剤であるので、請求項４と同様な効果が得られるとともに、より一層加工性（離型性、金型汚れ）および可とう性の良好な磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項６の磁性ゴム組成物においては、請求項２乃至５のいずれかにおける一価の高級アルコールが化３で表される化合物である磁性ゴム組成物を提供するものであるので、請求項２乃至５と同様な効果が得られ、より一層、加工性（離型性、金型汚れ）および可とう性に優れた磁性ゴム組成物とすることができる。

請求項７の磁気エンコーダにおいては、請求項１乃至６のいずれかにおける磁性ゴム組成物からなるので、加工性（離型性、金型汚れ）に優れ、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性および優れた磁気特性を兼ね備え、過酷な条件下で使用可能な磁気エンコーダとすることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるフッ素ゴムとしては、ニ元系ポリマー、三元系ポリマーを使用することができる。また、その加硫剤としては、ポリオール、パーオキサイドまたはポリアミンを用いることができ、加工性(離型性、金型汚れ)の点では、ニ元系ポリマーをポリオールで加硫させたものが好ましい。ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₁₀、100℃）は特に限定されないが、加工性(離型性、金型汚れ)の点では、40以上が好ましく、特に60以上が好ましい。

本発明における磁性粉末としては、一般にフェライトが用いられるが、磁力の点からストロンチウムフェライトまたはバリウムフェライトを用いることが好ましく、これらを任意の割合で併用してもよい。ストロンチウムフェライトまたはバリウムフェライトとしては、たとえば平均粒径0.5〜10μm、圧縮密度2.5〜4.0g/cm³のものを使用することができる。
また、必要に応じて、磁性粉末として希土類を用いてもよい。さらに、フェライトと希土類を併用してもよい。
磁性粉末は、磁性ゴム組成物全体に対して50〜90重量％配合する必要がある。50重量％未満では、エンコーダとしての磁気特性が十分ではなく、90重量％を超えると可とう性が低下し、混練を行うことが困難である。磁性粉末の好ましい範囲は、磁性ゴム組成物全体に対して70〜85重量％である。

本発明における可塑剤としては、ポリエステル系、エポキシ系、ポリエーテル系、ポリエーテルエステル系、リン酸系、セバシン酸系、アジピン酸系、フタル酸系、トリメリット酸系あるいはピロメリット酸系を用いることができ、必要に応じて、これらを2種類以上併用してもよい。
これらの中でも、ポリエステル系可塑剤が好ましく用いられ、さらにポリエステル系可塑剤の中でもセバシン酸系ポリエステル、アジピン酸系ポリエステル、フタル酸系ポリエステルは、可とう性および加工性（離型性、金型汚れ）が良好であるために、特に好ましい。

可塑剤は、フッ素ゴム100重量部に対して0.1〜30重量部配合する必要がある。0.1重量部未満では、可とう性および加工性（離型性、金型汚れ）の向上に効果が認められない。一方、30重量部を超えると、引張強度等の機械的特性が低下するのみならず、成形品へのブリードアウトが著しくなる。可塑剤の好ましい範囲は、フッ素ゴム100重量部に対して3〜20重量部である。

本発明の磁性ゴム組成物には、通常ゴムに用いられる配合剤を任意に配合することができる。例えば、充填剤として、カーボンブラック、また、シリカ、クレーなどの白色充填剤、老化防止剤、亜鉛華、加工助剤、加硫助剤、受酸剤、活性剤等を任意に配合することができる。
この中でも、加工助剤としては、一価の高級アルコールをフッ素ゴム100重量部に対して0.1〜10重量部配合することが、可とう性、加工性（離型性、金型汚れ）および引張強度等の機械的特性の点で好ましい。さらに好ましくは1〜5重量部である。0.1重量部未満では、可とう性および加工性（離型性、金型汚れ）の向上に対する効果が小さく、一方、10重量部を超えると、引張強度等の機械的特性が低下するためである。
なお、一価の高級アルコールとしては、次の化４で表される化合物が挙げられ、例えば、オクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコールまたはステアリルアルコール等を用いることができ、必要に応じて、これらを2種類以上併用してもよい。

さらに、前記一価の高級アルコールと併用して、他の加工助剤を使用することもできる。具体的には、天然植物ワックス、脂肪酸系、脂肪酸アミド系、脂肪酸エステル系、脂肪酸金属塩系等を1種類以上配合してもよい。これらの中でも、天然植物ワックス、脂肪酸エステル系が、加工性（離型性、金型汚れ）の点で好ましく用いられる。

これらの磁性ゴム組成物は、一般的な混練用装置、すなわち、オープンロール、ニーダ、バンバリー、ニ軸押出し機等で混練することができ、混練された磁性ゴム組成物は、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、着磁して磁気エンコーダとすることができる。
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で行うことができる。加硫接着を行う前の金属板の接着面には、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系あるいはシラン系等の接着剤を塗布しておくことができる。

次に実施例および比較例によって本発明を具体的に説明する。
なお、特性値は次に示す方法で測定した。
（1）加工性
(a)離型性
製品を30ショット成形した時の製品の金型からの離型性を評価した。
○：良好、 ×：劣る
(b)金型汚れ
製品を30ショット成形した時の金型汚れを目視により評価した。
○：良好、 ×：劣る
（2）常態物性
JIS K 6251およびK 6253（タイプD）に準じて求めた。
（3）空気加熱老化試験
JIS K 6257に準じ、175℃で70時間加熱して求めた。
（4）耐水性
JIS K 6258に準じ、100℃の水に70時間浸漬して求めた。
（5）耐油性
JIS K 6258に準じ、150℃の試験用膨潤油No.1油に70時間浸漬して求めた。
（6）耐屈曲性
JIS K 5600に準じて求めた。
○：5mmφ割れなし、 ×：5mmφ割れあり
（7）磁気特性
メトロン技研株式会社製直流磁化特性試験装置により磁束密度を求めた。

実施例1〜7および比較例1〜4
フッ素ゴム：ダイキン工業株式会社製ダイエルG-742、G-716、G-7801（以上、ニ元系ポリオール加硫）、G-551（三元系ポリオール加硫）、フェライト：戸田工業株式会社製FH-801（ストロンチウムフェライト）、可塑剤：大日本インキ工業株式会社製ポリサイザーP-202（セバシン酸系ポリエステル）、W-305ELS、W-103（以上、アジピン酸系ポリエステル）、W-20（フタル酸系ポリエステル）、加工助剤：セチルアルコール、ミリスチルアルコール、カルナバワックス（天然植物ワックス）、大日本インキ工業株式会社製グレックG-8205（脂肪酸エステル）および受酸剤：酸化マグネシウム、活性剤：水酸化カルシウムを表1および2に示す量（重量部）で採り、加圧型ニーダにて混練し、未加硫の磁性ゴムを得た。得られた未加硫の磁性ゴムをシート状に形成した後、190℃で2分間プレス加硫し2mm厚のシートを成形した後、230℃で24時間二次加硫を行った。

各種性能を評価した結果を表1および2に示す。

実施例1〜7で得られた磁性ゴムは、離型性、金型汚れ等の加工性が良好であり、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性（耐屈曲性）に優れていた。
これに対して、比較例1は、フェライトの充填率が低かったために十分な磁気特性が得られず、比較例2は、フェライトの充填率が高すぎたために良好な可とう性（耐屈曲性）が得られなかった。また、比較例3は、可塑剤の配合割合が少なかったために良好な加工性（離型性、金型汚れ）および可とう性（耐屈曲性）が得られず、比較例4は、可塑剤の配合割合が多すぎたために十分な引張強度が得られなかった。

以上詳しく述べた通り、本発明によって、加工性に優れ、耐熱性、耐水性、耐油性、可とう性および優れた磁気特性を兼ね備え、過酷な条件下で使用される磁気エンコーダ等に用いることができる磁性ゴム組成物およびその磁性ゴム組成物を用いた磁気エンコーダを提供することができる。

Claims (6)

1. フッ素ゴムと磁性粉末からなる磁性ゴム組成物であって、磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％およびフッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部配合したことを特徴とする磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。
2. フッ素ゴムと磁性粉末からなる磁性ゴム組成物であって、磁性ゴム組成物全体に対して磁性粉末を50〜90重量％、フッ素ゴム100重量部に対して可塑剤を0.1〜30重量部および一価の高級アルコールを0.1〜10重量部配合したことを特徴とする磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。
3. 請求項1または２において、磁性粉末がストロンチウムフェライトおよび／またはバリウムフェライトである磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。
4. 請求項1乃至３のいずれかにおいて、可塑剤がポリエステル系可塑剤である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。
5. 請求項４において、ポリエステル系可塑剤がセバシン酸系、アジピン酸系またはフタル酸系可塑剤である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。
6. 請求項２乃至５のいずれかにおいて、一価の高級アルコールが化1で表される化合物である磁性ゴム組成物からなる磁気エンコーダ。