JP4505902B2

JP4505902B2 - 希土類ボンド磁石

Info

Publication number: JP4505902B2
Application number: JP32220999A
Authority: JP
Inventors: 良太内山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP2001143917A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機器、電子部品、電子機器等に使用される希土類ボンド磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の希土類ボンド磁石に用いられるバインダーとしては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムなどがある。これらの中では、圧縮成型用の熱硬化性樹脂が最も多く用いられている。磁石粉の高充填率化が図れ、高い磁気特性が得られるためである。
【０００３】
希土類ボンド磁石の圧縮成形用に求められるバインダー樹脂の特性としては、強い接着力を有し、磁石粉の充填率を高くすることができ、耐熱性が良く、耐薬品性があること等が挙げられる。これらの諸条件を満足するバインダー樹脂としてエポキシ樹脂が従来より広く使用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の電子機器の小型化、高性能化に伴いこれらの機器の部材の一つである磁石においても小型化、高性能化が強く求められるようになってきている。とりわけ、高度の機械強度ならびに耐熱性が要求されるような仕様の要望もあり、従来の汎用エポキシ樹脂では対応できない用途も生じてきた。
【０００５】
また、エポキシ樹脂は少なくとも主剤と硬化剤の２成分を必要とし、配合に予想以上に手間がかかるという欠点がある。さらに、いわゆる可使時間（磁石粉とバインダー樹脂を混合してから、成型に至るまでの時間）が短いために、配合（磁石粉とバインダー樹脂を混合）後の長期保存ができないという問題がある。
【０００６】
なお、本願に関連すると思われる希土類ボンド磁石の先行技術として、特許第２５５８７９１号と特開平１１−６７５１２号公報がある。特許第２５５８７９１号には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉を室温で固形のエポキシ樹脂で造粒し、潜在硬化性微粒化合物を骨材とともに乾式混合した後、圧縮成型を行い加熱硬化してボンド磁石を得る旨の技術が開示されており、これにより、材料混合後、長時間保存しても保存後に作製した成型体の磁気特性、機械強度が極めて安定する旨報告されている。また、特開平１１−６７５１２号公報には、エポキシ樹脂またはその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー中に１〜４０ｖｏｌ％含むように構成する旨の技術が開示されており、これにより耐熱性と機械強度に優れた希土類ボンド磁石が得られると報告されている。
【０００７】
しかしながら、これらのいずれの先行技術もバインダ−としてエポキシ樹脂を用いており、配合に予想以上に手間がかかるという欠点は解消されていない。耐熱性、機械強度、および製造時点における組成物配合後の長期保存性に関してもより高レベルのものが要求されるようになっており、さらなる改善が求められている。
【０００８】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、耐熱性と機械的強度に優れ、しかも製造工程における可使時間が長く保存性、操作性に優れる配合形態を備える希土類ボンド磁石を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、希土類磁石粉とバインダー樹脂を含有し構成される希土類ボンド磁石であって、前記バインダー樹脂は、オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーのオキサジン環を開環重合させて硬化させたものとして構成される。
【００１０】
また、本発明は、好ましい態様として、前記バインダー樹脂は、ベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーのオキサジン環を開環重合させて硬化させたものとして構成される。
【００１１】
また、本発明は、好ましい態様として、シラン系またはチタネート系のカップリング剤を、前記バインダー樹脂全量に対して、０．１〜１０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなるように構成される。
【００１２】
また、本発明は、好ましい態様として、界面活性剤としてのフェノール樹脂を、前記バインダー樹脂全量に対して、１．０〜５０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなるように構成される。
【００１３】
また、本発明は、好ましい態様として、界面活性剤としてのエポキシ樹脂を、前記バインダー樹脂全量に対して、１．０〜５０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなるように構成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希土類ボンド磁石について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉とバインダー樹脂を含有し構成され、前記バインダー樹脂は、オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーのオキサジン環を開環重合させて硬化させたものである。具体的な作製方法の一例を挙げると、まず、バインダー樹脂を主成分とする樹脂組成物を作製しておき、この樹脂組成物を磁石粉に混合、被覆する。しかる後、樹脂組成物が被覆された磁石粉を圧縮成型金型に投入し、加圧成型、および熱処理を行い所定形状の希土類ボンド磁石を作製する。
【００１６】
このような本発明の希土類ボンド磁石において、発明の要部であるバインダー樹脂を主成分とする樹脂組成物について以下説明する。
【００１７】
本発明において、硬化前のバインダー樹脂として、オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーが用いられる。なかでも特にベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーが好ましい。このようなバインダー樹脂としては、下記の構造式（１）、構造式（２）、および構造式（３）で示されるものが好適例として挙げられる。
【００１８】
【化１】

【００１９】
【化２】

【００２０】
【化３】

【００２１】
なお、上記構造式（１）および構造式（２）のものは固体であり、一般に、溶剤に溶解して用いられる。上記構造式（３）のものは液体であり、そのまま用いることもできるが、成型性に劣るため固形の樹脂と混合して用いられる。また、緻密な三次元架橋構造のバインダーが得られるという点では、上記構造式（１）および構造式（２）のものを用いることが好ましい。
【００２２】
このようなオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーを用いるメリットは以下の通りである。すなわち、オキサジン環は、バインダー樹脂として硬化反応する個所であり、反応機構が熱による開環反応であるために硬化剤を必要としない。そのため、操作性、作業効率が格段と向上する。また、反応が比較的遅く、バインダー樹脂を溶剤に溶かした状態で２ヶ月程度の保存が可能であり、保存性がよい。また、硬化した樹脂のガラス転移点はＴｇ＞１６０℃となり、硬化に伴う寸法変化も少ない。
【００２３】
バインダー樹脂として、従来のエポキシ樹脂を用いた場合、可使時間が短く７日間が限度である。また、エポキシ樹脂の可使時間を長くするために潜在性硬化剤というものがある（従来技術を参照）。しかしながら、これは溶剤に不溶であり、硬化剤同士で凝集するためバインダー中での分散が不均一であり、硬化不良を起こす原因となるおそれがある。
【００２４】
本発明におけるオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーは、アセトン、トルエン等の溶剤に溶解して用いられるのが一般的である。また、オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーは、磁石粉１００重量部に対して、１〜５重量部、好ましくは、２〜３重量部含有される。
【００２５】
本発明において、硬化前のバインダー樹脂としてオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーを主成分として含有する樹脂組成物のなかには、カップリング剤を含有させてもよい。この場合、カップリング剤は、金属（磁石粉）に対するバインダー樹脂（樹脂組成物）のぬれ性を向上させるために使用される。カップリング剤としては、シラン系またはチタネート系のカップリング剤を用いるのが好ましい。より具体的な好適例として、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ-（β-アミノエチル）-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシラン系カップリング剤や；イソプロピルトリス（ジオクチルバイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ(Ｎ-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、ビス（ジオクチルバイロホスフェート）オキシアセテートチタネート等のチタネート系のカップリング剤；が挙げられる。
【００２６】
このようなカップリング剤は、前記バインダー樹脂に対して、０．１〜１０ｗｔ％、好ましくは、０．５〜３ｗｔ％の範囲で含有される。このような含有範囲でのカップリング剤の使用により、磁石粉に対するバインダー樹脂のぬれ性が向上し、機械強度等の特性が向上する。
【００２７】
さらに、樹脂組成物のなかには、界面活性剤としてのフェノール樹脂を、前記バインダー樹脂全量に対して、１．０〜５０ｗｔ％、好ましくは、５．０〜２０ｗｔ％の範囲で含有させることができる。このようなフェノール樹脂は、バインダー樹脂として機能するオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーと相溶性がよく、磁石粉金属に対するぬれ性が向上し、機械強度等の特性が向上する。
【００２８】
さらに、樹脂組成物のなかには、界面活性剤としてのエポキシ樹脂を、前記バインダー樹脂に対して、１．０〜５０ｗｔ％、好ましくは、５．０〜２０ｗｔ％の範囲で含有させることができる。このようなエポキシ樹脂は上記フェノール樹脂と同様に、バインダー樹脂として機能するオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーと相溶性がよく、磁石粉金属に対するぬれ性が向上し、機械強度等の特性が向上する。なお、界面活性剤としてのエポキシ樹脂を用いるのであるから、本発明においてエポキシ樹脂を含有させるにしても従来のごとく硬化剤や硬化促進剤は添加する必要がない。
【００２９】
なお、本発明の作用効果を逸脱しない範囲で、樹脂組成物中にステアリン酸亜鉛等の成型用潤滑剤を含有させてもよい。
【００３０】
このような樹脂組成物とともに本発明の希土類ボンド磁石に用いられる磁石粉としては、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系磁石粉、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系磁石粉、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ_x系磁石粉等が挙げられる。
【００３１】
本発明の希土類ボンド磁石の好適な製造方法の一例を簡潔に述べれば以下のとおりである。
【００３２】
オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーを溶剤に溶解する。このとき、上述のごとく必要に応じて樹脂希釈溶液中にカップリング剤、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を添加する。なお、エポキシ樹脂を添加する場合であっても、当該エポキシ樹脂は、界面活性剤として作用させるので硬化剤および硬化促進剤は添加する必要がない。次いで、得られた樹脂溶液を希土類磁石粉に公知の種々の方法で混合・被覆し、樹脂溶液と磁石粉の混合物である希土類磁石粉組成物を作製する。これを加圧圧縮し、得られた成型体をさらに熱硬化させてボンド磁石サンプルを作製する。また、必要に応じて、硬化後に、防錆処理が行なわれる。
【００３３】
【実施例】
以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００３４】
バインダー樹脂として下記構造式（１）で示されるオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーを準備し、このモノマーをアセトンに溶解した。
【００３５】
【化４】

【００３６】
アセトンに溶解する際、必要に応じて樹脂希釈溶液中にカップリング剤、エポキシ樹脂を添加し、下記表１に示すような種々の樹脂組成物（本発明）を作製した。なお、実施例において、硬化剤に相当する成分は添加しなかった。
【００３７】
得られた樹脂組成物の溶液を希土類磁石粉に被覆し、下記表1に示されるような本発明の希土類磁石粉組成物を作製した。なお、希土類磁石粉としては、マグネクエンチ社製のＭＱパウダー（具体的組成：Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系磁石粉、商品名：ＭＱＰ−Ｂ）を用いた。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１中、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ（株）社製のエピコ−ト１００１を用い、フェノール樹脂としては、昭和高分子（株）社製のＢＫＭ２６２０を用い、カップリング剤としては、味の素（株）社製のプレンアクトＫＲ４４を用いた。
【００４０】
また、比較例として、バインダー樹脂として従来から用いられているエポキシ樹脂をそのまま用いて、下記表２に示されるような種々の比較例の希土類磁石粉組成物を作製した。なお、用いた希土類磁石粉は、表１の場合と同様である。
【００４１】
【表２】

【００４２】
表２中、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ（株）社製のエピコ−ト１００１を用い、フェノール樹脂としては、大日本インキ工業（株）社製のバーカムＴＤ−２０９３を用い、カップリング剤としては、味の素（株）社製のプレンアクトＫＲ４４を用い、硬化促進剤としては、油化シェルエポキシ（株）社製のエピキュアＥＭ１２４を用いた。
【００４３】
上記表１および表２に示される各種の希土類磁石粉組成物を成型金型に投入し、これを加圧圧縮し、得られた成型体を熱硬化させて種々の希土類ボンド磁石サンプルを作製した。
【００４４】
これらの各サンプルについて（１）ガラス転移点Ｔｇ、（２）機械的強度、（３）難燃性、（４）保存性評価の各評価を下記の要領で測定した。
【００４５】
（１）ガラス転移点Ｔｇ
ＤＳＣ(Differential Scanning Calorimetry)を用いて測定した。
【００４６】
（２）機械的強度
φ２０×１７ｍｍ、高さ５ｍｍの大きさの環状形態のサンプルをつくり、ハンドプレス機で荷重測定した。
【００４７】
（３）難燃性
ＵＬの試験方法に準拠して評価した。難燃性のランクは、ＨＢ、Ｖ２、Ｖ１，Ｖ０の順位であり、Ｖ０に近づくにつれ、難燃性は高くなり好ましい。
【００４８】
（４）保存性評価
希土類磁石粉組成物を作製後（磁石粉と樹脂組成物を混合後）、室温で所定の日数のあいだ放置し、当該放置後に成型体を作製（加圧圧縮および加熱硬化）し、成型体の機械的強度変化、Ｔｇの変化を経時的に求めた。この放置時間は、下記表３に示されるごとく、放置時間なし（希土類磁石粉組成物を作製後、すぐに成型体を作製したもの）、７日後、３０日後、および６０日後とした。
【００４９】
これらの測定結果を下記表３に示した。なお、（１）ガラス転移点Ｔｇ、（２）機械的強度、および（３）難燃性の評価項目は、（４）保存性評価の中にまとめて取り込んだ形で記載してある。
【００５０】
【表３】

【００５１】
また、上記実施例１サンプルにおけるオキサジン樹脂を下記構造式（２）のオキサジン樹脂に変えたこと以外は上記実施例１サンプルと同様な要領で実施例７サンプルを作製した。当該実施例７サンプルの各特性を測定したところ、表３に示される実施例１サンプルと同様な特性が得られることが確認された。
【００５２】
【化５】

【００５３】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、希土類磁石粉とバインダー樹脂を含有し構成される希土類ボンド磁石であって、前記バインダー樹脂は、オキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーのオキサジン環を開環重合させて硬化させたものであるので、耐熱性と機械的強度に優れ、しかも製造工程における可使時間が長く保存性に優れる配合形態を備える希土類ボンド磁石を提供するができる。

Claims

希土類磁石粉とバインダー樹脂を含有し構成される希土類ボンド磁石であって、
前記バインダー樹脂は、下記構造式（１）、構造式（２）、および構造式（３）で示されるグループの中から選択された少なくとも１種である、ベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂用モノマーのオキサジン環を開環重合させて硬化させたものであることを特徴とする希土類ボンド磁石。
シラン系またはチタネート系のカップリング剤を、前記バインダー樹脂全量に対して、０．１〜１０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなる請求項１に記載の希土類ボンド磁石。
界面活性剤としてのフェノール樹脂を、前記バインダー樹脂全量に対して、１．０〜５０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなる請求項１または請求項２に記載の希土類ボンド磁石。
界面活性剤としてのエポキシ樹脂を、前記バインダー樹脂全量に対して、１．０〜５０ｗｔ％の範囲でさらに含有させてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の希土類ボンド磁石。