JP5979733B2 - ボンド磁石用組成物及びボンド磁石、並びに一体成形部品 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、ボンド磁石を製造するための組成物であって、サマリウム−鉄−窒素系(Sm−Fe−N系)磁石粉末と、樹脂バインダと、その他添加剤とを含有するものである。
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、磁石粉末として、サマリウム−鉄−窒素系磁石粉末を含有する。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。このサマリウム−鉄−窒素系磁石粉末としては、窒素の量によって組成が変わるが、Sm2Fe17N3の組成で構成されるものを用いることによって、最大の飽和磁化を示すことができる。
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、樹脂バインダとして熱可塑性樹脂バインダを含有する。具体的に、その熱可塑性樹脂バインダとしては、ポリアミドエラストマー(A)と、ポリアミド樹脂(B)とを混合して用いる。
ポリアミドエラストマーとしては、ポリアミドセグメントと、ポリエーテルセグメントとを有するポリアミドエラストマーを用いることができる。そして、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物においては、引っ張り破断伸びが400%以上であり、曲げ弾性率が100MPa以上であるポリアミドエラストマーを用いる。このような、引っ張り破断伸び、曲げ弾性率を有するポリアミドエラストマーを用いることで、冷熱衝撃試験での割れの発生を効果的に防止することができる。
ポリアミド樹脂として、ポリアミド12を用いる。一般的に、ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11、ポリアミド6等の種々のポリアミド樹脂があるが、ポリアミド12を用いることにより、成形時における流動性が良好となって射出成形による成形が容易となる。また、ポリアミド12を用いることで、得られるボンド磁石の強度をより一層に高めることができる。
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、強化剤として炭素繊維を含有する。一般的に、強化剤としては、カーボンフレーク、ガラス繊維等の種々の強化剤があるが、炭素繊維を用いることにより、得られるボンド磁石の引っ張り強度を効果的に高めることができる。また、本実施の形態においては、その炭素繊維としては、繊維径が10μm以上12μm以下のものを用いる。このような繊維径が10μm以上12μm以下の炭素繊維を含有させることで、ボンド磁石の強度を高めることができるとともに、組成物の流動性を良好なものとし成形性を高めることができる。
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、カルボン酸エステルを含有する。カルボン酸エステルとしては、例えば、セバシン酸エステル、アジピン酸エステル等を挙げることができる。一般的に、射出成形で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材や各種エステルによる可塑剤等の添加剤が使用されるが、セバシン酸エステルやアジピン酸エステルといったカルボン酸エステルを用いることにより、得られるボンド磁石と金属部品等とを、例えばエポキシ系接着剤等の接着剤を介して接着させて一体成形部品としたとき、その接着力を弱めることなく金属部品を良好に接着させることができる。
次に、上述したボンド磁石用組成物の製造方法について説明する。本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、従来周知の方法により製造することができる。
上述のようにして製造したボンド磁石用組成物により、ボンド磁石を作製することができる。具体的に、ボンド磁石は、上述したボンド磁石用組成物を、その構成成分であるバインダ樹脂の融点以上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、その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。本実施の形態においては、加熱溶融温度としては、ポリアミド樹脂であるポリアミド12を含有する熱可塑性樹脂バインダを用いていることから、好ましくは200℃〜250℃の範囲とする。
本実施の形態に係るボンド磁石用組成物により得られるボンド磁石は、接着剤等を介した接着やインサート成形等により、金属部品と組み合わせて一体化させることによって一体成形部品とすることができる。
磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が2.3μmのサマリウム−鉄−窒素系(Sm−Fe−N系)磁石粉末を90質量%、重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.2質量%、引っ張り破断伸び530%であり且つ曲げ弾性率130MPaであるポリアミドエラストマーを2.0質量%、強化剤として繊維径11μmの炭素繊維(Cファイバー)を1.0質量%、添加剤としてセバシン酸エステルを0.8質量%として、それぞれを攪拌混合機で混合し、連続押出機を使用して200℃で混練を行って、ボンド磁石用組成物を得た。
成形温度を240℃とし、ピンポイントゲート4点で、外径が32mm、内径が30mmで、高さが20mmのリング形状に射出成形した。この射出成形の際に、射出圧力200MPaでウェルド等の外観不良なく成形できたものを『◎』とし、射出圧力250MPaでウェルド等の外観不良なく成形できたものを『○』として評価した。一方、250MPaの射出圧でもウェルド等の外観不良が出たものは『×』として成形性が不良であると評価し、その後の冷熱衝撃試験や接着性の評価は行わなかった。
上述した流動性評価時の成形方法により成形したボンド磁石を、外径が34mm、内径が32mmで、高さが22mmの鉄製リングの内側にエポキシ系接着剤で接着し、常温で24時間保管した後、−40℃30分〜+90℃30分を1サイクルとして熱衝撃試験を行った。300サイクル後と600サイクル後に、倍率が20倍の光学顕微鏡でボンド磁石にひび割れ等の欠陥が発生していないかを確認した。試験サンプル数10個で、300サイクル後に欠陥の発生数が0だったものを『○』とし、600サイクル後に欠陥の発生数が0だったものを『◎』として評価した。一方、300サイクルで欠陥が1個でも発生したものは『×』と評価した。
上述した冷熱衝撃試験の600サイクル終了後に、鉄製リングに接着されたボンド磁石を直径31.5mmの鉄製シャフトで引き抜き、接着強度を測定した。接着強度の平均値が5000N以上だったものを『◎』とし、5000N未満1000N以上のものを『△』とし、1000N未満のものを『×』として評価した。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.2質量%とし、強化剤としての繊維径11μmの炭素繊維を2.0質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.7質量%とし、強化剤としての繊維径11μmの炭素繊維を0.5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.0質量%とし、添加剤としてのセバシン酸エステルを1.0質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.7質量%とし、添加剤としてのセバシン酸エステルを0.3質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
添加剤をアジピン酸エステルに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.7質量%とし、引っ張り破断伸び530%であり曲げ弾性率130MPaであるポリアミドエラストマーを2.5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を7.7質量%とし、引っ張り破断伸び530%であり曲げ弾性率130MPaであるポリアミドエラストマーを0.5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
磁石粉末としての住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が2.3μmのSm−Fe−N系磁石粉末を91.0質量%とし、重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
磁石粉末としての住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が2.3μmのSm−Fe−N系磁石粉末を88.0質量%とし、重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を8.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を4.7質量%とし、強化剤としての繊維径11μmの炭素繊維を2.5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.9質量%とし、強化剤としての繊維径11μmの炭素繊維を0.3質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
強化剤として繊維径7μmの炭素繊維を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
強化剤として繊維径11μmのガラス繊維を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.8質量%とし、添加剤としてセバシン酸エステルを1.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を6.8質量%とし、添加剤としてセバシン酸エステルを0.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
添加剤を添加せず、それ以外は実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
添加剤として安息香酸エステルの一種であるp−ヒドロキシ安息香酸2−エチルヘキシル(EHPB)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
添加剤として脂肪酸系滑材の一種であるステアリン酸アマイド系ワックスに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
添加剤として炭化水素系滑材の一種であるポリエチレンワックス(PEワックス)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.5質量%とし、引っ張り破断伸びが530%であり曲げ弾性率が130MPaであるポリアミドエラストマーを2.7質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を7.9質量%とし、引っ張り破断伸びが530%であり曲げ弾性率が130MPaであるポリアミドエラストマーを0.3質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
引っ張り破断伸びが500%であり曲げ弾性率が89MPaであるポリアミドエラストマーを2.0質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
引っ張り破断伸びが310%であり曲げ弾性率が670MPaであるポリアミドエラストマーを2.0質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が2.3μmのSm−Fe−N系磁石粉末を91.2質量%とし、重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を5.0質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が2.3μmのSm−Fe−N系磁石粉末を87.0質量%とし、重量平均分子量Mwが5300であるポリアミド12樹脂を9.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
ポリアミド樹脂として重量平均分子量Mwが8000であるポリアミド12樹脂を6.2質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
ポリアミド樹脂として重量平均分子量Mwが4100であるポリアミド12樹脂を6.2質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
ポリアミド樹脂として重量平均分子量Mwが9600であるポリアミド11樹脂を6.2質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
ポリアミド樹脂として重量平均分子量Mwが5500であるポリアミド6樹脂を6.2質量%の割合で使用したこと以外は、実施例1と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
Claims (4)
- 平均粒径が1.8μm以上2.8μm以下のサマリウム−鉄−窒素系磁石粉末を88質量%以上91質量%以下、
引っ張り破断伸びが400%以上であり且つ曲げ弾性率が100MPa以上であるポリアミドエラストマーを0.5質量%以上2.5質量%以下、
繊維径が10μm以上12μm以下の炭素繊維を0.5質量%以上2.0質量%以下、
カルボン酸エステルを0.3質量%以上1.0質量%以下、
の割合で含有し、
残部が分子量分布測定での重量平均分子量Mwが4500以上7500以下のポリアミド12からなるポリアミド樹脂である
ことを特徴とするボンド磁石用組成物。 - 前記サマリウム−鉄−窒素系磁石粉末は、Sm2Fe17N3の組成で構成されることを特徴とする請求項1に記載のボンド磁石用組成物。
- 請求項1又は2に記載のボンド磁石用組成物を用いて射出成形してなるボンド磁石。
- 請求項3に記載のボンド磁石と、金属部品とを、接着剤を介して接着して一体化させてなるボンド磁石と金属部品との一体成形部品。
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