JP4665555B2 - 樹脂結合型磁石組成物、その製造方法及びそれを用いた樹脂結合型磁石 - Google Patents
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Description
磁気特性に優れる磁石を得るには、当然のことながら磁性粉末の含有量を高くする必要がある。しかし、その含有量を上げると、得られる磁石の機械的強度が低下するという問題を生じる。また、磁性粉末の量が多くなるにしたがい、磁性粉末の分散性が低下して組成物の流動性の低下を招く。流動性が低下すると、磁性粒子の配向性も低下するので、磁性粉末の量に見合った磁気特性の磁石が得られない。また、流動性の悪化により、混練に要する動力負荷(混練トルク)が増大するだけでなく、組成物の成形性も悪化して所望の形状の磁石に成形できない場合もある。特に鉄を含有する磁性粉末を使用すると、その高い表面酸性度から表面の鉄が塩基性であるポリアミド樹脂に対して強い酸塩基相互作用による化学吸着を引き起こし、その結果、組成物の流動性が一層低下し、また、混練トルクも押出機で押し出し作業ができないほど上昇してしまう。
また、ポリアミド樹脂を主体としたバインダー成分を用いた磁石部材のリサイクル時には、加熱混練及び加熱成形工程の繰り返しにより、高温で射出成形するとポリアミド樹脂が熱分解してしまう、また、磁性粉が酸化され易いという問題がある。熱分解して分子量の小さくなった樹脂および酸化した磁性粉を再使用すると、成形時に該樹脂と磁性粉末とが分離する、再生した磁石の機械強度が低下する、また、高温履歴により磁化特性が低下する、等の問題が現れる。また、滑剤成分がポリアミド樹脂から分離し、リサイクル時に機械強度がばらつくなどの不具合を生ずる。
(式中、Rは同一あるいは異なる炭素数1〜6のアルキル基、nは2〜100である)
(式中、Rは同一あるいは異なる炭素数1〜6のアルキル基、nは2〜100である)
さらに、本発明の樹脂結合型磁石組成物を用いることにより、高分子系滑剤(C)の極性成分による磁性粉への吸着・アンカー効果により、射出成形品の機械強度が高くなり、応力歪がかかる使用状況においても割れが発生しなくなる。また、得られた磁石の残材をリサイクルする際に、加熱混練、射出成形等を繰り返しても、特性は変わらないので本発明の樹脂結合型磁石は、リサイクル性にも優れたものとなる。
また、本発明の樹脂結合型磁石組成物においては、磁性粉末(A)を、安定な複合金属リン酸塩被膜(A−1)によって均一に保護し、かつ、その表面に、より強固なシリケート被膜(A−2)を形成することで、耐食性を大幅に優れたものとすることができる。さらに、必要により該シリケート被膜の表面を、バインダー樹脂との親和性に優れるシラン系カップリング剤(A−3)で覆うことで、この磁性粉末(A)を用いた樹脂結合型磁石組成物は、成形体の機械強度に優れ、かつ5%塩水中でも錆の発生がなくなり、耐食性に優れ機械強度の高い樹脂結合型磁石を製造することが可能となる。
本発明の樹脂結合型磁石組成物は、異方性磁場(HA)が4000kA/m(50kOe)以上の磁性粉末(A)、ポリアミド樹脂(B)、及び特定の高分子系滑剤(C)を必須成分として含有する。
本発明において磁性粉末は、異方性磁場(HA)が4000kA/m(50kOe)以上の磁性粉末である。
上記磁性粉末の平均粒径は、特に限定されず、通常、0.1〜250μmの範囲にあればよい。ただし、小型薄物形状の磁石を得る場合には、組成物の流動性に優れ、かつ磁石の密度が上昇し磁気特性にも優れるようにするには、特に0.1〜40μmの範囲が好ましい。
本発明において、磁性粉末は、鉄と希土類元素の金属リン酸塩を含む複合金属リン酸塩被膜(A−1)で被覆され、その表面にシリケート被膜(A−2)が形成されている。また、このシリケート被膜(A−2)の表面上には、必要によりシラン系カップリング剤などによる処理被膜(A−3)を形成することが好ましい。
本発明において、磁性粉末は、その表面が鉄と希土類元素を金属成分として含む金属リン酸塩(a−1)で均一に被覆され、また、アルミニウム、亜鉛、マンガン、銅又はカルシウムのいずれか1種以上を金属成分として含む金属リン酸塩(a−2)が複合化した被膜で均一に被覆されていることがより好ましい。ここで、均一に被覆されるとは、磁性粉末表面の80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上が複合金属リン酸塩被膜で覆われていることをいう。
金属リン酸塩(a−1)、又はこれと金属リン酸塩(a−2)とが複合化した金属リン酸塩は、樹脂バインダーとの結合力を高め、磁性粉末の耐食性を高める成分である。金属リン酸塩(a−1)だけでも充分な耐塩水性を得ることができるが、さらに耐塩水性を高めるためには、金属リン酸塩(a−2)の金属成分、すなわちアルミニウム、亜鉛、マンガン、銅又はカルシウムから選択された1種以上が、複合金属リン酸塩被膜(A−1)の金属成分全量に対して、30重量%以上、特に50重量%以上、より好ましくは80重量%以上含まれた複合金属リン酸塩とすることが好ましい。
本発明において、磁性粉末は、上記複合金属リン酸被膜の表面上に、シリケート被膜が形成されている。
アルコキシシリケートとは、アルコキシ基を有するシリケート化合物であり、具体的には、下記一般式(1)で示されるポリアルコキシポリシロキサンである。式(1)中、Rは同一あるいは異なる炭素数1〜6のアルキル基、nは2〜100である。
ここに例示したシリケートオリゴマーは、ケイ素にアルコキシ基の結合したアルコキシシランを部分加水分解し、更に縮合してなるアルコキシシランのオリゴマーである。原料のアルコキシシランとしては、テトラアルコキシシランなど、加水分解縮合可能な基を2以上有するケイ素化合物が挙げられる。テトラアルコキシシラン、中でもテトラメトキシシランを用いれば容易にシリカ換算濃度を高くすることができる。
オリゴマー(低縮合物)を得る部分加水分解・縮合反応の際に、適宜触媒を加えることができる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸等を触媒として用いることができる。また、部分加水分解・縮合反応では、溶媒を存在させることができる。溶媒には、例えば、アルコール、エーテル、ケトン等の水溶性の有機溶媒を用いることができる。溶媒の使用量は、テトラアルコキシシランに対して0.1〜10重量倍、好ましくは0.1〜1.5重量倍とする。テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合反応は、所定量の水を必要に応じて適宜攪拌しながら加えるとよい。加熱昇温して、還流状態で加水分解縮合反応を進行させる。還流温度は、溶媒の沸点に近い温度で行う。還流の反応時間は、触媒の種類にもよるが、通常0.5〜10時間、好ましくは2〜5時間である。
次に、部分加水分解縮合反応により生成したアルコールを留出させる。この方法には各種の蒸留、蒸発操作が適用できる。すなわち、常圧又は減圧下でアルコールの沸点以上に加熱して留出させる方法、又は窒素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを導入して留出させる方法などがある。工業的には、常圧で80〜200℃、好ましくは120〜180℃まで溶液で加熱、留去させる方法が適している。テトラアルコキシシランとしてテトラメトキシシランを用い、ポリメトキシポリシロキサンを得る場合は、この際の温度は80〜130℃、好ましくは100〜120℃である。留出時間は、特に制限はないが通常1〜5時間とする。工業的には、この範囲まで昇温した後、その温度を維持して0.5〜10時間、好ましくは1〜5時間保ち、反応を完結させればよく、これにより多量の均一な生成物を効率的に得ることができる。
この反応生成物は、通常、縮合度で2〜30程度の縮合物の混合物として得られる。その一部を分離し、あるいは分離せずにそのまま用いてもよい。なお、本発明においてシリケートオリゴマーのシリカ換算濃度は、特に限定されるものではないが、52重量%以上が好ましく、特に、アルコール換算OH濃度が0.5重量%以下、特に0.1重量%以下とした場合、液の保存安定性が極めて優れたものとなる。OHを0.5重量%以下とする方法も特に限定されるものではなく、例えば、シリケートオリゴマーのOHを縮合させるか、又はエステル交換反応によりアルコキシ基とする方法で調整できる。
また、この方法で得られるシリケートオリゴマーには、通常0.5〜10%程度の、テトラアルコキシシランのモノマーが残存しているので、このモノマーを留去するのが望ましい。テトラメトキシシランのモノマーは角膜等への刺激性等の毒性を有し作業環境上好ましくないだけでなく、オリゴマーの保存安定性に影響を及ぼすことがあるからである。1重量%以下、好ましくは0.2重量%以下にまでモノマーを除去すればよい。
また、シリケートオリゴマーには、これと縮合反応し得る官能基、及び/又は加水分解により縮合反応しうる基を有する反応性有機化合物を配合して、珪素含有組成物とすることができる。反応性有機化合物とは、シリケートオリゴマーの有するアルコキシ基と互いに縮合可能な基を有する有機化合物、及び/又は加水分解によりシリケートオリゴマーの有するアルコキシ基と互いに縮合可能な基を生じうる有機化合物である。このような反応性有機化合物としては、たとえば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基等を有するものが挙げられ、その分子量は2000以下のものが好ましい。
本発明においては、上記磁石粉末のシリケート被膜(A−2)の表面に、更に、樹脂バインダーに対して親和性のあるカップリング剤処理被膜(A−3)を形成することができる。
R(4−n)−Si−X(n) …(2)
式(2)中、Rは直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基、或いは含酸素、含窒素又は含硫黄置換基をもつ官能基のいずれかで、Xは加水分解性基を表し、nは4未満の整数である。
ここで、アルキル基としては、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。シクロヘキシル環、ビニル基、フェニル基を含むものでもよい。官能基とは、含酸素、含窒素又は含硫黄置換基をもつメタクリロキシアルキル、エポキシアルキル、グリシドキシアルキル、アミノアルキル、メルカプトアルキルなどである。アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシなど炭素数1〜5のアルコキシが挙げられる。
上記シラン系カップリング剤の中で、好ましいのは、炭素数3〜10の直鎖状アルキル基、又は炭素数1〜10の官能基を有するトリアルコキシ系シランである。
また、チタン系カップリング剤としては、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、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリテシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート等が挙げられ、アルミニウム系カップリング剤には、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等がある。
本発明においては、被膜の厚さの合計が上記の範囲内にあれば、複合金属リン酸塩被膜(A−1)、シリケート被膜(A−2)、又はシラン系カップリング剤処理被膜(A−3)の個々の厚さが制限されるものではないが、複合金属リン酸塩被膜(A−1)、及びシリケート被膜(A−2)がいずれも5〜40nmであることがさらに好ましい。
上記複層処理被膜で被覆された磁性粉末は、樹脂結合型磁石用樹脂組成物の原料として使用され、この樹脂結合型磁石用樹脂組成物を、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法又は射出プレス成形法から選ばれるいずれかの成形法により成形することにより、樹脂結合型磁石を製造することができる。また、上記複層処理被膜で被覆された磁性粉末(A)を圧密化して、見かけの密度が真密度の85%以上の圧密磁石を作製することができる。
本発明において、磁性粉末は、次の方法によりその表面を処理して、(1)複合金属リン酸塩被膜、(2)シリケート被膜を順次被覆する必要があり、さらに(3)カップリング剤処理被膜などで被覆することができる。
溶解法あるいは還元拡散法等を用いて得られた希土類元素を含む鉄系磁石合金粗粉は、通常平均粒径20μmを超える粉末を含んでいる。該平均粒径20μmを超える粉末を含む希土類元素を含む鉄系磁石合金粗粉は、磁気特性が低いので、有機溶媒中で平均粒径8μm以下に粉砕する必要がある。この粉砕の際、又は粉砕後に、リン酸を添加した後、該溶液を攪拌することで複合金属リン酸塩被膜を形成する。この際、リン酸とともに、金属化合物として、アルミニウム、亜鉛、マンガン、銅又はカルシウムから選ばれた1種以上の金属の酸化物、複合酸化物、リン酸塩又はリン酸水素化合物を添加することができる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、2−メトキシエタノール、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、ヘキサン等のいずれか1種または2種以上の混合物を用いると良い。但し、メタノールは、リン酸と速やかに反応してエステル化し、良好な被膜が形成されるのを妨げる恐れがあるので取り扱いには注意を要する。
前記の金属成分が容易に金属イオンを生成し、磁性粉末の溶解を適度に調整するためには、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド等の極性溶媒を混合することが望ましい。また、磁性粉末の溶解を促進するために、有機溶媒に水や酸を混合しても良い。
リン酸としては、金属化合物と反応して金属リン酸塩を生成するオルトリン酸をはじめ、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、直鎖状のポリリン酸、環状のメタリン酸が使用できる。また、リン酸アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウムなども使用できる。これら化合物は、単独でも複数種を組み合わせてもよく、通常、キレート剤、中和剤などと混合して処理剤とされる。
これらのうち、オルトリン酸が好ましい性能を発揮するが、その理由は、これが上記の金属化合物と反応しやすく、希土類系金属を成分とする磁性粉末の表面に保護膜を形成しやすいためと考えられる。
リン酸は、磁性粉末の粒径、表面積等に合わせて最適量を添加するが、通常は、粉砕する磁性粉末に対して0.1〜2mol/kg(粉末重量当たり)であり、好ましくは0.15〜1.5mol/kg、さらに好ましくは0.2〜0.4mol/kgである。リン酸の添加量が0.1mol/kg未満であると、磁性粉末の表面が十分に被覆されないために耐塩水性が改善されず、また大気中で乾燥させると酸化・発熱して磁気特性が極端に低下する。2mol/kgを超えると、磁性粉末との反応が激しく起こって磁性粉末が溶解する。リン酸の濃度は、特に制限されず、無水リン酸、50〜99%リン酸水溶液などが用いられる。
亜鉛化合物としては、亜鉛イオンの供給源となり、有機溶媒に溶ける化合物であれば、特に制限されず、例えば、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、塩化亜鉛アンモニウム、安息香酸亜鉛、炭酸亜鉛、エチルアセト酢酸亜鉛、ぎ酸亜鉛、水酸化亜鉛、硝酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、しゅう酸亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛四水和物、リン酸水素亜鉛、リン酸亜鉛カルシウム、塩化カリウム亜鉛、ステアリン酸亜鉛、硫化亜鉛、フタロシアニン亜鉛、又は酒石酸亜鉛が例示される。特に好ましいのは、酸化亜鉛、リン酸亜鉛四水和物、或いはリン酸水素亜鉛である。
マンガン化合物としては、マンガンイオンの供給源となり、有機溶媒に溶ける化合物であれば、特に制限されず、例えば、酢酸マンガン、硫酸マンガン、塩化マンガン、塩化マンガンアンモニウム、安息香酸マンガン、炭酸マンガン、エチルアセト酢酸マンガン、ぎ酸マンガン、水酸化マンガン、硝酸マンガン、ナフテン酸マンガン、オレイン酸マンガン、しゅう酸マンガン、酸化マンガン、リン酸マンガン、リン酸水素マンガン、塩化カリウムマンガン、ステアリン酸マンガン、硫化マンガン、フタロシアニンマンガン、又は酒石酸マンガンが例示される。特に好ましいのは、酸化マンガン、或いはリン酸水素マンガンである。
また、銅化合物としては、銅イオンの供給源となり、有機溶媒に溶ける化合物であれば、特に制限されず、例えば、酢酸銅、硫酸銅、塩化銅、塩化銅アンモニウム、安息香酸銅、炭酸銅、エチルアセト酢酸銅、ぎ酸銅、水酸化銅、硝酸銅、ナフテン酸銅、オレイン酸銅、しゅう酸銅、酸化銅、リン酸銅、リン酸水素銅、塩化カリウム銅、ステアリン酸銅、硫化銅、フタロシアニン銅、または酒石酸銅などが用いられる。特に好ましいのは、酸化銅(I)、或いはリン酸水素銅である。
さらに、カルシウム化合物としては、カルシウムイオンの供給源となり、有機溶媒に溶ける化合物であれば、特に制限されず、例えば、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化カルシウムアンモニウム、安息香酸カルシウム、炭酸カルシウム、エチルアセト酢酸カルシウム、ぎ酸カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、ナフテン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム、しゅう酸カルシウム、酸化カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、塩化カリウムカルシウム、ステアリン酸カルシウム、硫化カルシウム、フタロシアニンカルシウム、又は酒石酸カルシウムが例示される。特に好ましいのは、酸化カルシウム、或いはリン酸水素カルシウムである。
金属成分であるアルミニウム、亜鉛、マンガン、銅又はカルシウムから選ばれた1種以上の金属の酸化物、複合酸化物、リン酸塩又はリン酸水素化合物は、磁性粉末の粒径、表面積等に合わせて最適量を添加するが、該磁性粉末に対して、例えば、0.01〜1mol/kg(粉末重量当たり)とする。添加量が0.01mol/kg未満であると、磁性粉末の表面が十分に被覆されないために耐塩水性が改善されず、1mol/kgを超えると磁化の低下が著しくなり、磁石としての性能が低下する。
金属成分を添加する場合、その添加時期は、いつでも良く、粉砕前に溶媒に溶かしておき、粉砕途中に一度に添加する方法、粉砕中、徐々に添加する方法などが用いられる。あるいは粉砕直後であってもよい。
これによって、溶液中に溶けだした希土類元素、鉄など磁石を構成する元素がリン酸塩を形成し、金属化合物と反応しあって、複合金属リン酸塩が磁性粉末を被覆する。この反応が完結し、充分な膜厚の被膜を形成するには、金属化合物の種類などにもよるが、1〜180分間、好ましくは3〜150分、さらに好ましくは5〜60分の攪拌(粉砕)、保持時間が必要である。
平均粒径が20μmを超える粉末を含む鉄系磁石合金粗粉は、平均粒径8μm以下、好ましくは1〜5μmまで粉砕されることが好ましい。
複合金属リン酸塩被膜で被覆された磁性粉末は、それが含まれたスラリーを一旦、減圧濾過した後、シリケート被膜の被覆形成処理を施される。シリケート被膜の被覆形成処理の方法は、特に限定されないが、予め脱水縮合反応により高分子化されたアルコキシシリケート溶液を混合、攪拌してシリケート層を定着させる方法が好ましい。
また、アルコキシシリケートを加水分解してシリケート被膜を形成する際に、脱水縮合反応を促進する触媒として、アルミニウムキレート化合物を添加すると、被膜形成に要する時間が大幅に短縮できるだけでなく、樹脂結合型磁石を製造したとき磁気特性を高めるという効果がある。
このうち、シリケート被膜を形成した後、焼付け乾燥してからシラン系カップリング剤を投入して、カップリング剤処理被膜を形成する後者の方法のほうが、強固なシリケート被膜にシラン系カップリング剤のシロキサン構造を形成させることができるので、より好ましい。
被膜形成を完全に行うためには、常に磁性粉末のスラリーを攪拌し、また、被膜形成を十分に行えるように、焼付け乾燥温度は100〜150℃にすることが好ましい。処理温度は高いほど緻密で強固な被膜が得られるが、高過ぎると磁性粉の磁気特性、特に保磁力が低下するので注意が必要である。
次いで、上記磁性粉末のシリケート被膜に、樹脂バインダーに対して親和性のあるカップリング剤処理被膜を形成する。その形成に用いられるカップリング剤としては、前記のとおり、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤のいずれかが挙げられる。このうち特に好ましいのはシラン系カップリング剤である。
また、有機溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、2−メトキシエタノール、エタノール、メタノール又はイソプロピルアルコールから選ばれた1種以上を用いることができる。
カップリング剤により磁石粉末を被覆するには、湿式処理法や乾式処理法などが採用でき、予め単独で被覆処理してもよく、樹脂バインダー等と磁石粉末との混合時に併せて添加、処理しても良い。このときメカノフュージョン法により予め単独で被覆処理を行えば、より安定した被覆磁石粉末を得ることができる。
上記複層被膜形成後、処理溶液と該磁性粉末は、100〜500℃の真空オーブン中で1〜30時間乾燥させることが好ましい。この時、加熱処理を不活性ガス中または真空中で行うことが好ましい。100℃未満で加熱処理を施すと、該磁性粉末の乾燥が十分進まずに、安定な表面被膜の形成が阻害される。また、500℃を超える温度で加熱処理を施すと、磁性粉末が熱的なダメージを受け、保磁力がかなり低くなるという問題がある。上記したように、この複層処理被膜の合計の膜厚は、平均で1〜100nmの厚さが好ましい。平均厚さが1nm未満であると十分な耐塩水性、機械強度が得られず、一方、100nmを越えると磁気特性が低下し、また樹脂結合型磁石を作製する際には混練性や成形性が低下してしまう。
ポリアミド樹脂は、従来公知のポリアミド樹脂を用いることができ、原料モノマーの単独重合体でも共重合体でもよく、特に制限されない。具体的には12−ナイロン、6−ナイロン、8−ナイロン、11−ナイロン、4,6−ナイロン、6,6−ナイロン、6,8−ナイロン、6,10−ナイロン、芳香族系ナイロン、これらの分子を一部変性した変性ナイロン等が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を、磁石の使用条件、例えば耐熱性、機械的強度、弾性、寸法安定性、耐油性、耐薬品性又は耐候性に応じて適宜選択すればよい。
特に、機械的強度、寸法安定性、コスト、成形加工性等のバランスに優れ、かつ磁性粉末との親和性が良好な点で、12−ナイロン、6−ナイロン又は6,6−ナイロンが好ましい。
ポリアミド樹脂の形状は、ペレット状、ビーズ状、パウダー状、ペースト状のいずれでもよく、均一な混合物を得る点で、パウダー状が好ましい。
また、これらの単独重合体や他種モノマーとのランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、他の物質での末端基変性品なども使用できる。さらに、これら熱可塑性樹脂の2種類以上をブレンドした系も含まれる。
本発明の樹脂結合型磁石組成物に用いられる高分子系滑剤は、オレフィンと(メタ)アクリル酸または酸無水物との共重合体、その共重合体アイオノマー、及びポリオレフィンへの(メタ)アクリル酸または酸無水物のグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種でなければならない。
酸無水物としては、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、アリルコハク酸、グルタコン酸、ハイミック酸、テトラヒドロフタル酸、ノルボルネン−5,6−ジカルボン酸等の無水物が挙げられる。例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水アリルコハク酸、無水グルタコン酸、無水ハイミック酸、無水テトラヒドロフタル酸及びこれらの混合物などである。
このオレフィンと(メタ)アクリル酸または酸無水物との共重合体の具体例としては、エチレン・アクリル酸共重合体(製品名:Aclyn201、ハネウェル社製)などが挙げられる。
エチレン単独重合体としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)および線状低密度ポリエチレン(LLDPE)などを用いることができる。ポリプロピレンとしては、プロピレン単独重合体に限らず、プロピレンとエチレンとのブロック共重合体またはランダム共重合体を含む。共重合体の場合、エチレン含有量が20重量%以下のエチレン−プロピレン共重合体であり、上記したポリエチレンやポリプロピレンは、オレフィン系エラストマーを40重量%程度まで含んでいてもよい。
このようなグラフト重合体の具体例としては、ハネウェル社製の無水マレイン酸グラフトポリエチレン(商品名:A−C575A)などが挙げられる。
高分子系滑剤の形状は、塊状、粒状、粉体状のいずれも使用できるが、組成物の均一性を良くし、流動性を高めるためには、粉体状が好ましい。
すなわち、極性成分を含む高分子系滑剤は、極性の高い磁性粉表面に強く吸着し、ポリマーマトリックスと磁性粉の結合を強化する。一方で、高分子系滑剤中の非極性成分がポリマーマトリックス中でワックス(滑り)効果を発現する。つまり溶融中はマトリックス中で磁性粉は動きやすく、冷却固化後、高分子系滑剤の極性成分の磁性粉への強い吸着により、成形体として樹脂結合型磁石の機械強度が向上する。
ところで、通常用いられる滑剤であるワックス類、脂肪酸及び脂肪酸誘導体、グリコール類並びにポリシロキサン類は、その添加によりナイロン樹脂溶融時の流動性は向上するが、成形体の機械強度が低下する。本発明の高分子系滑剤は、これら従来の滑剤の問題点を解決するものである。
本発明の磁石組成物には、磁性粉末(A)、ポリアミド樹脂(B)及び高分子系滑剤(C)以外にも、必要に応じて以下に示す各種の添加剤(D)を、本発明の目的を阻害しない範囲で使用することができる。
例えば、ポリアミド樹脂及び磁性粉末の耐熱性を向上させる目的で、熱老化防止剤、酸化防止剤等の安定剤を添加することもできる。
安定剤は、混合工程、混練工程、成形工程のいずれの段階でも添加することができ、ポリアミド樹脂又は高分子系滑剤に予め添加してもよい。
本発明の樹脂結合型磁石組成物は、鉄を含有するためにポリアミド樹脂との反応性の高い磁性粉末に適用する場合、例えばSmFeN系磁性粉末を用いる場合に、流動性と成形品強度が両立できるため特に有効である。
本発明の樹脂結合型磁石用組成物を製造する方法は、ポリアミド樹脂(B)と、オレフィンと(メタ)アクリル酸またはその酸無水物との共重合体、その共重合体アイオノマー、及びポリオレフィンへの(メタ)アクリル酸またはその酸無水物のグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーからなる高分子系滑剤(C)とを、溶融混合する第1の工程と、次いで得られた混合物に、表面に、リン酸鉄と希土類金属リン酸塩を含む複合金属リン酸塩被膜(A−1)と、前記の一般式(1)で示されるポリアルコキシポリシロキサンを加水分解して得られるシリケート被膜(A−2)が順次被覆形成されている磁性粉末(A)を配合し、混練する第2の工程とからなることを特徴とする。
すなわち、以下に示す混合工程(1)及び混練工程(2)を経て得ることができる。
この工程では、ポリアミド樹脂、及び高分子系滑剤を均一に混合する。上記成分のほかに溶媒を用いると、より均一な混合物が得られる場合もある。ポリアミド樹脂合成終了時に高分子系滑剤を投入すると、ポリアミド樹脂と高分子系滑剤の相溶性が向上し、高分子系滑剤成分の分離が抑制される。
高分子系滑剤をポリアミド樹脂と混合した後、得られた混合物に、表面に、リン酸鉄と希土類金属リン酸塩を含む複合金属リン酸塩被膜(A−1)と、前記の一般式(1)で示されるポリアルコキシポリシロキサンを加水分解して得られるシリケート被膜(A−2)が順次被覆形成されている磁性粉末を混合する。本発明において、磁性粉末の配合量は、組成物全体に対して70〜97重量%であり、好ましくは80〜95重量%である。この配合量が70重量%未満であると、得られる磁石の磁気特性が低下する。逆に、97重量%を超えると、組成物の流動性が極端に低下して成形が困難になったり、たとえ流動性を保ち成形できても、磁性粒子の配向性が悪くなり、磁性粉末の含有率に見合った磁気特性が得られなくなったりする。また、バインダー成分が少なすぎて、磁石の機械的強度が低下し、部品として使用できなくなる。
本発明の樹脂結合型磁石は、前記の組成物を樹脂の融点以上、好ましくは200〜250℃の範囲の温度で加熱溶融した後、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法等を用いて該溶融物を磁場中で成形することにより、成形体として得ることができる。
得られた成形体は、使用前に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、パルス磁場を発生するコンデンサー着磁機等が用いられる。着磁磁場、すなわち磁場強度は、1200kA/m(15kOe)以上が好ましく、さらには2400kA/m(30kOe)以上が好ましい。
得られる樹脂結合型磁石は、磁気特性に優れ、かつ剛性等の機械的強度に優れる。例えば電子機器用モーター部品等の小型で偏平な複雑形状品に用いられ、大量生産が可能、後加工が不要、インサート成形可能等の特長を有しており、特に、金属材料との一体成形部品に好適である。
・表面処理被膜の膜厚
被膜の膜厚又は複層処理被膜の合計膜厚は、被覆された希土類元素を含む鉄系磁石合金粉の断面の電子顕微鏡写真から測定した。
・流動性(メルトインデックス MI法)
流動性は、東洋精機(株)製メルトインデクサーを用いて測定した。測定温度:250℃、荷重:21.6kg、ダイスウェル:直径2.1mm×厚さ8mmとした。
・リサイクル性
樹脂結合型磁石用組成物を、東洋精機(株)製ラボプラストミルを用いて混練(混練温度:230℃、回転数:50rpm時間:30分)し、次いで(株)ホソカワミクロン製ロートプレックス粉砕器を用いて、粉砕工程を5回繰り返した後のペレット、及び10回繰り返した後のペレットについて、流動性を上記と同様にして測定した。
これらの測定値が、10×10−3cc/s以上で有れば、射出成形可能であり、リサイクル性が良好であることが確認されている。
・磁気特性
射出成形法により直径20mm×厚さ15mmの円柱形磁石を成形し、パルス着磁機で5600kA/m(70kOe)の外部磁場を掛けて着磁した。その後、東英工業(株)製チオフィー型自記磁束計を用いて、磁石の残留磁化Br(T(kG))、保磁力iHc(kA/m(kOe))及び最大エネルギー積(BH)max(kJ/m3(MGOe))を測定した。
・機械的強度
寸法(幅W:15mm×長さL:8mm×厚みH:2mm)の板状試験片を支点間距離(Lv)7.5mmで支え、その中心に加重を加え、破断した時の加重(Pb)から次式で計算される曲げ強さ(σb)を機械強度とした。この値が大きいほど機械強度は高い。
曲げ強さの計算は以下の式による:
σb=3PbLV/(2Wh2) (式1)
.耐塩水性(耐食性)
得られた磁石成形体を5%NaCl水溶液中に成形体の半分までつかるようにして浸漬後、室温にて24時間放置し、錆の発生の有無を目視観察した。
まず、平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製 3014U樹脂、融点190℃)を8重量部と、前記ポリアミド樹脂重量に対して、高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体(製品名:Aclyn201、ハネウェル社製、融点102℃)を0.09重量%V型ブレンダーに投入し、110℃で15分間混合した。
ポリアミド中に高分子系滑剤が均一に分散した後、この樹脂バインダーに磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を配合し、合わせて100重量部とした。次いで、この混合物を東洋精機(株)製ラボプラストミルにて、200℃、50rpm、30分の条件で混練し、冷却した後、ホソカワミクロン製ロートプレックス粉砕器で粉砕し、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を製造した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を0.10重量%とした以外は実施例1と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を5.0重量%とした以外は実施例1と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を6.0重量%とした以外は実施例1と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体アイオノマー(製品名:ハネウェル社製 A−C504A、融点105℃)を用い、平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製 3014U樹脂、融点190℃)を8重量部と、前記ポリアミド樹脂重量に対して、上記高分子系滑剤を0.09重量%とした以外は実施例1と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を0.10重量%とした以外は実施例5と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を5.0重量%とした以外は実施例5と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を6.0重量%とした以外は実施例5と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
高分子系滑剤として無水マレイン酸グラフトポリエチレン(製品名:ハネウェル社製 A−C575A、融点105℃)を用い、平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製 3014U樹脂、融点190℃)を8重量部と、前記ポリアミド樹脂重量に対して、上記高分子系滑剤を0.09重量%、かつ磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とした以外は実施例1と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を0.10重量%とした以外は実施例9と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を5.0重量%とした以外は実施例9と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
ポリアミド樹脂重量に対する高分子系滑剤の配合量を6.0重量%とした以外は実施例9と同じとして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
平均分子量11000のポリアミド(ナイロン6)(宇部興産製 1011FB樹脂、融点215℃)を8重量部と、前記ポリアミド樹脂重量に対して、高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体(製品名:ハネウェル社製 Aclyn201、融点102℃)を0.2重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については、ラボプラストミルによる混練温度を220℃に変更した以外実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂、融点190℃)を7重量部とし、前記ポリアミド樹脂重量に対して、高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体(製品名:ハネウェル社製Aclyn201、融点102℃)を0.2重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂、融点190℃)を30重量部とした以外は、実施例13と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
平均分子量20000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3020LU1樹脂、融点180℃)を8重量部と、前記ポリアミド樹脂重量に対して、高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体(製品名:ハネウェル社製Aclyn201、融点102℃)を0.2重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表1に併せて示す。
磁性粉末として、表面に複合金属リン酸塩被膜を形成したものを用いた以外は実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。なお、複合金属リン酸塩被膜は、85%オルトリン酸水溶液(商品名:りん酸、関東化学(株)製)を磁性粉末に0.3mol/kg添加、攪拌してスラリー化した後、そのスラリーをろ過し、ろ過物を真空中150℃に保持して2時間乾燥させて形成した。複合金属リン酸塩被膜の膜厚は1nmであった。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
磁性粉末として、表面にシリケート被膜を形成したものを用いた以外は実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。なお、シリケート被膜は磁性粉末にシリケート溶液(MKシリケートMS51(商品名、シリカ換算濃度が52重量%であるメチルシリケートオリゴマー、三菱化学(株)製))を添加、攪拌しながら真空中150℃に保持して2時間乾燥させて形成させた。アルコキシシリケートを含む溶液は、磁性粉末に対して、0.5重量%の割合になるように添加した。シリケート被膜の膜厚は15nmであった。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
磁性粉末として、表面に複合金属リン酸塩被膜とシリケート被膜とを順次形成したものを用いた以外は実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。なお、複合金属リン酸塩被膜は、85%オルトリン酸水溶液(商品名:りん酸、関東化学(株)製)を磁性粉末に0.3mol/kg添加、攪拌してスラリー化した後、そのスラリーをろ過し、ろ過物を真空中150℃に保持して2時間乾燥させて形成した。
また、シリケート被膜は、複合金属リン酸塩被膜が形成された磁性粉末にシリケート溶液(MKシリケートMS51(商品名、シリカ換算濃度が52重量%であるメチルシリケートオリゴマー、三菱化学(株)製))を添加、攪拌しながら真空中150℃に保持して2時間乾燥させて形成した。アルコキシシリケートを含む溶液は、磁性粉末に対して、0.5重量%の割合になるように添加した。複合金属リン酸塩被膜及びシリケート被膜の膜厚は合計で25nmであった。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
磁性粉末として、表面に複合金属リン酸塩被膜、シリケート被膜、カップリング剤処理被膜を順次形成したものを用いた以外は実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物を作製した。なお、複合金属リン酸塩被膜、シリケート被膜は、実施例19と同様にして形成した。
このシリケート被膜が形成された磁石合金粉を、室温まで冷却後、更にシラン系カップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン:日本ユニカーA−1100)のイソプロピルアルコール溶液を添加し、攪拌しながら真空中130℃で保持して2時間乾燥させ、カップリング剤処理被膜を形成した。シラン系カップリング剤を含む溶液は、希土類元素を含む鉄系磁石合金粉に対して、0.5重量%の割合になるように添加した。複合金属リン酸塩被膜、シリケート被膜及びカップリング剤処理被膜の膜厚は合計で30nmであった。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表1に示す。上記樹脂結合型磁石用組成物を、実施例1と同様の条件で、円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形し、磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表1に併せて示す。
平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂)を8重量部、前記ポリアミド樹脂重量に対して、高分子系滑剤としてエチレン・アクリル酸共重合体(製品名:ハネウェル社製Aclyn201、融点102℃)を0.05重量%、及び表面被覆処理を行っていない磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度、耐塩水性を測定した。その結果を表2に併せて示す。
高分子系滑剤の量を7.0重量%とした以外は比較例1と同様にした。この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
高分子系滑剤を用いず、平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂)を8重量部、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
滑剤としてステアリン酸カルシウム(商品名:ノプコ1097−AH、サンノプコ(株)社製)を用い樹脂結合型磁石用組成物を製造した。平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂)を8重量部、滑剤を0.1重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については比較例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
滑剤としてポリエチレンワックス(商品名:AC−7、ハネウェル社製)を用い樹脂結合型磁石用組成物を製造した。平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂)を8重量部、滑剤を0.1重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については比較例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
高分子系滑剤としてプロピレン・無水マレイン酸共重合体(製品名: AC−950P、ハネウェル社製、融点153℃)を用い樹脂結合型磁石用組成物を製造した。平均分子量14000のポリアミド(ナイロン12)(宇部興産製3014U樹脂)を8重量部、滑剤を0.1重量%、及び磁性粉末Sm2Fe14N3(平均粒径4μm)を残部とし、合わせて100重量部とし、V型ブレンダーに投入し15分間混合した。
次いで、この混合物の混錬、粉砕、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造については実施例1と同様にした。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
高分子系滑剤のポリアミドへの加熱溶融温度を、200℃とした以外は実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂結合型磁石用組成物製造を製造した。
この樹脂結合型磁石用組成物の流動性を、上記評価方法に従って測定した。その結果を表2に示す。
上記樹脂結合型磁石用組成物を、タナベ工業(株)製磁場中射出成形機(TK50MGS2型)に投入し、配向磁場(印加磁界640kA/m(8kOe))、電流値30A、射出圧98MPa、射出温度230℃、金型温度110℃の条件で、上記円柱状及び板状形状の磁石成形体をそれぞれ成形した。得られた磁石成形体を用いて磁気特性、機械的強度を測定した。その結果を表2に併せて示す。
実施例1〜18(参考例)に見られるとおり、ポリアミド樹脂に高分子系滑剤を配合することにより流動性、保磁力そして機械強度に優れる成形体が得られている。この高い保磁力は、高分子系滑剤の滑り効果により、磁性粉の混練時の摩擦による熱負荷が低減されたためであると考えられる。また、この範囲の添加量では機械強度の低下は殆ど見られなかった。特に、高分子系滑剤が、ポリアミド樹脂100重量部に対して、0.1〜5重量部配合した場合においては、機械強度がより優れた値となる傾向が見られた。
また、実施例19〜20によって、予め磁性粉末の表面に複合金属リン酸塩被膜及びシリケート被膜を形成しておくことで錆の発生が著しく低減し、これらとカップリング剤処理被膜を形成しておくことで、錆の発生を皆無とすることができた。
なお、参考例1は、高分子系滑剤として融点が153℃のものを用いたため、また、参考例2は、高分子系滑剤の溶融温度が高かったため、実施例よりも流動性や機械強度が低下した。
Claims (16)
- 異方性磁場(HA)が4000kA/m(50kOe)以上の磁性粉末(A)、数平均分子量が11000〜20000のポリアミド樹脂(B)、及び流動性を賦与するのに十分な量の高分子系滑剤(C)を含有する樹脂結合型磁石組成物であって、
磁性粉末(A)は、その表面に、リン酸鉄と希土類金属リン酸塩を含む複合金属リン酸塩被膜(A−1)と、下記の一般式(1)で示されるポリアルコキシポリシロキサンを加水分解して得られるシリケート被膜(A−2)が順次被覆形成されており、
また、高分子系滑剤(C)は、オレフィンと(メタ)アクリル酸または酸無水物との共重合体、その共重合体アイオノマー、及びポリオレフィンへの(メタ)アクリル酸または酸無水物のグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーであり、数平均分子量が10000以下であって、ポリアミド樹脂(B)と相溶していることを特徴とする樹脂結合型磁石組成物。
(式中、Rは同一あるいは異なる炭素数1〜6のアルキル基、nは2〜100である) - 複合金属リン酸塩被膜(A−1)が、磁性粉末(A)の粉末重量当たり、0.1〜2mol/kgのリン酸を添加して形成されることを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- 複合金属リン酸塩被膜(A−1)が、Al、Zn、Mn、Cu、又はCaから選ばれる1種以上を金属成分とする金属リン酸塩をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- シリケート被膜(A−2)が、さらにアルミニウムキレート化合物を添加して形成されることを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- シリケート被膜(A−2)が、100〜150℃で焼き付け乾燥されることを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- シリケート被膜(A−2)の表面に、さらに、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、またはアルミニウム系カップリング剤から選ばれるいずれかのカップリング剤を用いたカップリング剤処理被膜(A−3)を被覆形成することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂結合型磁石組成物。
- カップリング剤が、シラン系カップリング剤であることを特徴とする請求項6に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- ポリアルコキシポリシロキサン又はカップリング剤の量が、磁性粉末(A)に対して、0.01〜5重量%であることを特徴とする請求項1又は6に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- 被膜の厚さの合計が1〜100nmであることを特徴とする請求項1又は6に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- 磁性粉末(A)の含有量が、組成物全体に対して70〜97重量%であることを特徴とする請求項1記載の樹脂結合型磁石組成物。
- 高分子系滑剤(C)の融点が、150℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- 高分子系滑剤(C)の含有量が、ポリアミド樹脂(B)100重量部に対して、0.1〜5重量部であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂結合型磁石組成物。
- ポリアミド樹脂(B)と、オレフィンと(メタ)アクリル酸またはその酸無水物との共重合体、その共重合体アイオノマー、及びポリオレフィンへの(メタ)アクリル酸またはその酸無水物のグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーからなる高分子系滑剤(C)とを、溶融混合する第1の工程と、次いで得られた混合物に、表面に、リン酸鉄と希土類金属リン酸塩を含む複合金属リン酸塩被膜(A−1)と、下記の一般式(1)で示されるポリアルコキシポリシロキサンを加水分解して得られるシリケート被膜(A−2)が順次被覆形成されている磁性粉末(A)を配合し、混練する第2の工程とからなることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の樹脂結合型磁石組成物の製造方法。
(式中、Rは同一あるいは異なる炭素数1〜6のアルキル基、nは2〜100である) - 第1の工程が、高分子系滑剤(C)の融点以上であって150℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項13に記載の樹脂結合型磁石組成物の製造方法。
- 第2の工程が、180〜300℃の温度で行われることを特徴とする請求項13に記載の樹脂結合型磁石組成物の製造方法。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の樹脂結合型磁石組成物を射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法又は射出プレス成形法から選ばれるいずれかの成形法により成形して得られる樹脂結合型磁石。
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