JP6705380B2 - ボンド磁石用フェライト粒子粉末、ボンド磁石用樹脂組成物ならびにそれらを用いた成型体 - Google Patents
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Description
本発明は、射出成型で良好な磁力および磁力波形を有するボンドマグネット成型体を得ることができるボンド磁石用フェライト粒子粉末ならびにボンド磁石用樹脂組成物に関するものであり、該フェライト粒子粉末ならびに該組成物を用いたボンド磁石成型体に関する。
周知の通り、ボンド磁石は、焼結磁石に比べ、軽量で寸法精度が良く、複雑な形状も容易に量産化できる等の利点があるため、玩具用、事務機器用、音響機器用、モータ用等の各種用途に広く使用されている。
ボンド磁石に用いられる磁性粉末として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類磁石粉末やフェライト粒子粉末が知られている。希土類磁石粉末は高い磁気特性を有する反面、価格も高価であって、使用できる用途が制限されている。一方、フェライト粒子粉末は希土類磁石粉末に比べて磁気特性の面では劣っているが、安価であり化学的に安定であるため幅広い用途に用いられている。
ボンド磁石は、一般に、ゴム又はプラスチックス材料と磁性粉末とを混練した後、磁場中で成形するか、或いは機械的手段により成形することにより製造されている。
近年、各種材料や機器の信頼性向上を含めた高機能化に伴って、使用されるボンド磁石の強度の向上、磁気特性向上を含めた高性能化が求められている。
即ち、射出成型などにより得られたボンド磁石の成形体は、充填されたマグネットプランバイト型フェライト粒子粉末が本来有する磁力ポテンシャルを最大限に発揮されることが要求される。すなわち、外部磁界に対してフェライト粒子が高配向である特徴を持つことで、高磁力及び複雑な多極波形を実現することが可能となる。
例えば、モータやロータ、センサー用途では、射出成型で大小複雑な形状に加工される際、多極着磁されることが多い。そのため要求される多極磁力波形および要求磁力を満たすためには、樹脂組成物の流動中におけるフェライト粒子粉末の高い配向性が強く要求されている。
モータ及びロータでは、励磁コイルに大きな電流を通電することで、磁石に大きな反磁界が印加され、残留磁束密度Ｂｒは数％〜１０数％前後減磁する。よって、モータ及びロータに使用されるボンド磁石は、反磁界による減磁を考慮する必要があり、高い保磁力が要求されており、減磁率を小さくすることが要求されている。ここで、残留磁束密度Ｂｒを０ｍＴまで減磁させる反磁界が保磁力ｉＨｃで示されるのに対して、残留磁束密度Ｂｒを１０％減磁させる反磁界はＨｋで示される。Ｈｋが高いほどモータやロータに使用されたときの減磁が小さくなるため、モータ及びロータ内おけるボンド磁石の耐減磁性の指標として、Ｈｋを向上させる必要がある。即ち角型性を向上させる必要がある。
そこで、ボンド磁石に用いるフェライト粒子粉末ならびにフェライト粒子と有機バインダーからなるボンド磁石用樹脂組成物においても、前記要求を満たす材料が要求されている。
これまで、ボンド磁石用フェライト粒子粉末ならびにフェライト粒子と有機バインダーからなるボンド磁石用樹脂組成物について種々の改良が行われており、例えば、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を融剤として用いてフェライト粒子粉末を製造する方法（特許文献１）、異方化されたフェライト粒子粉末と無機物質粉砕物を用いる方法（特許文献２）、アルカリ土類金属を構成成分として平均粒子径が１．５０μｍ以上でメルトフロー値が９１ｇ／１０分以上のフェライト磁性粉を用いてボンド磁石とする方法（特許文献３）、平均粒子径を２．５μｍ以下、比表面積を１．２５ｍ２／ｇ以上とした後、アニールし、さらに圧縮して、当該圧縮された焼成粉において、乾式空気分散レーザー回折法により測定される平均粒子径をＲａ（μｍ）とし、空気透過法により測定される比表面積径をＤａ（μｍ）としたとき、Ｒａ＜２．５μｍ、且つ、Ｒａ−Ｄａ＜０．５μｍに制御する方法（特許文献４）、塩化物の飽和蒸気圧下で１０５０℃及至１３００℃の温度で焼成したフェライトを粒径の小さな微粉フェライト粉と混合し、８００及至１１００℃の温度でアニールすることで、粒径が大きく、きれいな結晶で、加圧しても保磁力の下がりが低い２．０ＭＧＯｅ以上のエネルギー積を有するフェライトを得る方法（特許文献５）等が知られている。
前記要求を満たすボンド磁石用フェライト粒子粉末および／またはボンド磁石用樹脂組成物は、現在、最も要求されているところであるが、前記要求を十分に満たすものは未だ得られていない。
即ち、前出特許文献１乃至５に記載されたフェライト粒子粉末または、ボンド磁石用樹脂組成物を用いたボンド磁石成型品は、配向性、耐減磁性、機械的強度のすべてにおいて優れているとは言い難いものである。
そこで、本発明は、配向性、耐減磁性及び機械的強度に優れたボンド磁石が得られるボンド磁石用フェライト粒子粉末ならびにボンド磁石用樹脂組成物を得ることを技術的課題とする。
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
即ち、本発明は、ＸＲＤ測定における結晶歪が０．１４以下であってフィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上であり、残留磁束密度（Ｂｒ）が１６００〜２０００Ｇであることを特徴とするボンド磁石用フェライト粒子粉末である（本発明１）。
また、本発明は、マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末である本発明１記載のボンド磁石用フェライト粒子粉末である（本発明２）。
また、本発明は、本発明１又は２に記載のボンド磁石用フェライト粒子粉末を８３重量％から９３重量％含有し、有機バインダー成分を７重量％から１７重量％含有することを特徴とするボンド磁石用樹脂組成物である（本発明３）。
また、本発明は、本発明３に記載のボンド磁石用樹脂組成物から成る成型体である（本発明４）。
また、本発明は、成型体が射出成型体である本発明４記載の成型体である（本発明５）。
本発明に係るボンド磁石用フェライト粒子粉末は、ＸＲＤ測定における結晶歪が０．１４以下であり、フィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上に制御された粉体特性を有することで、該粉体を含有する混練コンパウンドが射出成型される際、配向性及び耐減磁性に優れる磁性粉末であり、ボンド磁石用磁性粉末として好適である。
本発明において、高配向とは、同じフェライト含有率において、飽和磁束密度（４πＩｓ）が高く且つ残留磁束密度（Ｂｒ）も高いことであり、単に配向率（Ｂｒ／４πＩｓ）だけが高いこととは異なる。配向率が同等でも、飽和磁束密度（４πＩｓ）自体が低ければ残留磁束密度（Ｂｒ）も低くなり、高配向とはならない。
本発明において、耐減磁性に優れるとは、フェライト粒子粉末の含有率が同じ樹脂組成物において、ｉＨｃが高く、且つＨｋも高いことであり、単にｉＨｃだけが高いこととは異なる。ｉＨｃは残留磁束密度Ｂｒを０ｍＴにまで減磁させる反磁界であるのに対して、Ｈｋは残留磁束密度Ｂｒを１０％減磁させる反磁界、即ち角型性であり、ｉＨｃが同等であっても、Ｈｋが高い方がよりモータ及びロータ内での減磁を抑制出来る。
本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物は、機械的強度、磁気特性に優れた成形体が得られるので、ボンド磁石用樹脂組成物として好適である。
以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明に係るボンド磁石用フェライト粒子粉末（以下、「フェライト粒子粉末」という。）について説明する。
本発明に係るフェライト粒子粉末の組成は、特に限定されるものではなく、マグネトプランバイト型フェライトであればよく、Ｓｒ系フェライト粒子粉末、Ｂａ系フェライト粒子粉末のいずれでもよい。また、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｏ、Ｚｎ等の異種元素を含有してもよい。
本発明に係るフェライト粒子粉末の組成は、特に限定されるものではなく、マグネトプランバイト型フェライトであればよく、Ｓｒ系フェライト粒子粉末、Ｂａ系フェライト粒子粉末のいずれでもよい。また、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｏ、Ｚｎ等の異種元素を含有してもよい。
本発明に係るフェライト粒子粉末の粒子形状は板状であり、より好ましくは略六角板状である。
本発明に係るフェライト粒子粉末の結晶歪（格子歪）は０．１４以下である。フェライト粒子粉末の結晶歪が０．１４を超える場合は結晶性も低く、樹脂組成物を射出成形した際の磁気特性、ｉＨｃ及びＨｋも低くなり、好ましくない。より好ましくは０．１３以下であり、更により好ましくは０．１２以下である。結晶歪の理論的な下限値は０である。この結晶歪はフェライト粒子粉末を無配向状態で測定したものである。また、フェライト粒子粉末の結晶子サイズは１３０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１５０〜３００ｎｍである
本発明に係るフェライト粒子粉末のフィッシャー法における平均粒子径は１．３０μｍ以上である。平均粒子径が１．３０μｍ未満では樹脂組成物にした際、配向に適した粘度が確保できなくなる為（流動性が低下してしまうため）、高い磁気特性を有するボンド磁石を得ることが困難となる。好ましい平均粒子径は１．４０μｍ以上であり、より好ましくは１．５０μｍ以上である。フェライト粒子粉末の平均粒子径の上限値は４．００μｍ程度である。なお、上述のように、本発明に係るフェライト粒子粉末の粒子形状は球状ではなく板状であり、平均粒子径とはあくまでフィッシャー法によって得られる粒径の数値を指す。
本発明に係るフェライト粒子粉末のＢＥＴ比表面積値は１．５〜２．５ｍ２／ｇが好ましい。
本発明に係るフェライト粒子粉末の平均厚みは、走査型電子顕微鏡の観察において、０．２〜１．０μｍが好ましい。平均厚みが前記範囲以外の場合には、ボンド磁石にする際に高充填ができなくなる為、高い磁気特性を有するボンド磁石を得ることが困難となる。好ましい平均厚みは０．３〜１．０μｍ、より好ましくは０．４〜０．７μｍである。
本発明に係るフェライト粒子粉末の板状比（平均板径／厚み）は、走査型電子顕微鏡の観察において、２．０〜７．０が好ましい。より好ましくは２．０〜５．０である。前記板状比に制御することによって、フェライト粒子粉末を含有する樹脂組成物が流動方向に配向面が並行に流動可能となる。
本発明に係るフェライト粒子粉末の飽和磁化値σｓは６５．０〜７３．０Ａｍ２／ｋｇ（６５．０〜７３．０ｅｍｕ／ｇ）が好ましく、保磁力Ｈｃは、２０６．９〜２７９ｋＡ／ｍ（２６００〜３５００Ｏｅ）が好ましく、Ｂｒは１６０〜２００ｍＴ（１６００〜２０００Ｇ）が好ましい。
次に、本発明に係るフェライト粒子粉末の製造法について述べる。
本発明に係るフェライト粒子粉末は、所定の配合割合で原料粉末を配合・混合して、得られた混合物をローラコンパクターで成型し、得られた成型物を大気中、９００〜１２５０℃の温度範囲で仮焼した後、振動ミルを用いて粉砕、水洗処理し、次いで、大気中、７００〜１１００℃の温度範囲でアニール加熱処理を行うことで得られる。
原料粉末としては、マグネトプランバイト型フェライトを形成する各種金属の酸化物粉末、水酸化物粉末、炭酸塩粉末、硝酸塩粉末、硫酸塩粉末、塩化物粉末等の中から適宜選択すればよい。なお、焼成時における反応性の向上を考慮すれば、粒子径は２．０μｍ以下が好ましい。
また、本発明においては、原料混合粉末に融剤を添加して焼成することが好ましい。融剤としては、各種融剤を用いることができ、例えば、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ及びＮａ２Ｂ４Ｏ７等である。添加量は、原料混合粉末１００重量部に対してそれぞれ０．１〜１０重量部が好ましい。より好ましくは０．１〜８．０重量部である。
また、本発明においてはＢｉ２Ｏ３を原料混合粉末又は焼成後の粉砕粉末に添加・混合してもよい。
なお、本発明においては、粒度分布の制御の点から、大粒子と小粒子とを混合してもよい。
仮焼前の成型は、原料混合物を圧縮造粒することが重要で、ローラコンパクターを使用することが好ましい。原料混合物をスクリュで２本のロール間へ押込み、圧縮造粒した。加圧ロールの圧縮圧力は７０ｋｇ／ｃｍ２以上が好ましく、より好ましくは８０ｋｇ／ｃｍ２以上がよい。フェライト化反応は固相反応であり、原料であるＦｅ２Ｏ３とＳｒＣＯ３の距離が近い程反応性が良く、ＸＲＤにおける回折ピーク強度も高い傾向となる。また、同じ圧縮圧力条件でも融剤がバインダーとなるため、融剤の添加量が多い方が造粒物の嵩比重は高くなり、フェライト化反応に好ましい。一方、融剤の添加量が過剰であったり、融剤の組み合わせまたは比率が最適でないと結晶性は低下する傾向となる。なお、圧縮・造粒する際に、バインダー成分として微量の水を添加してもよい。
また、本発明においては、９００〜１２５０℃の温度範囲で仮焼した後、粉砕して、７００〜１１００℃の温度範囲でアニール加熱処理する際、前記粉砕には、振動ミルを用いることが好ましい。このときの粉砕に振動ミルを用いることによって本発明の所望する特性を有するフェライト粒子粉末を得ることができる。
本発明に係るフェライト粒子粉末においては、ＸＲＤ測定における結晶歪を０．１４以下に制御するためには、前述したとおり、仮焼前の成形時に原料混合物を圧縮造粒する条件、融剤の種類及び添加量及び仮焼後の粉砕条件を組み合わせて最適化することが必要である。これらの要件を適宜組み合わせて、特に、フェライト粒子粉末の結晶歪を本発明の範囲内になるように調節する。
次に、本発明に係るフェライト粒子粉末を用いたボンド磁石用樹脂組成物について述べる。
本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物は、ボンド磁石用樹脂組成物中におけるフェライト粒子粉末の割合が８３〜９３重量部と、有機バインダー成分およびシランカップリング剤成分を総量で１７〜７重量部となるように混合混練したものである。フェライト粒子粉末の割合が上記範囲より少ないと、所望の磁気特性を有するボンド磁石が得られない。フェライト粒子粉末の割合が上記範囲を超えると、樹脂組成物の流動性が低下し、成形が困難になるとともに、成形性が低下することにより良好な分散状態が得られず、結果的に磁気特性の悪いものとなる。
有機バインダーとしては従来のボンド磁石に使用されているものであれば特に制限はなく、ゴム、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレンーエチルアクリレート共重合樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリアミド（ナイロン）樹脂、ポリアミドエラストマー、重合脂肪酸系ポリアミド等から用途に応じて選択・使用できるが、成型体の強度と剛性を優先する場合は、ポリアミド樹脂が適切である。また、必要に応じて金属脂肪酸や脂肪酸アマイド等の公知の離型剤を添加することができる。
本発明のシランカップリング剤は、官能基としてビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基の中のいずれか一つと、メトキシ基、エトキシ基のいずれかを有するものが使用でき、好ましくは、アミノ基とメトキシ基またはアミノ基とエトキシ基を有するものである。
次に、本発明に係るフェライト粒子粉末、樹脂バインダー、シランカップリング剤を用いたボンド磁石用樹脂組成物の製造法について述べる。
本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物は、周知のボンド磁石用樹脂組成物の製造法によって得ることができ、例えば、本発明に係るフェライト粒子粉末にシランカップリング剤などを添加、均一混合し、有機バインダー成分と均一混合した後、混練押出機などを用いて溶融混練し、混練物を粒状、ペレット状に粉砕または切断することによって得られる。
シランカップリング剤の添加量は、本発明に係るフェライト粒子粉末１００重量部に対して、０．１５重量部から３．５重量部、好ましくは０．２重量部から３．０重量部である。
本発明に係るフェライト粒子粉末において、樹脂と混練し、配向状態とした際の結晶歪は０．１４以下が好ましく、より好ましくは０．１３以下である。また、配向状態とした際のフェライト粒子粉末の結晶子サイズは５００ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは７００〜２０００ｎｍである。なお、フェライト粒子粉末の結晶歪および結晶子サイズは、フェライト粒子粉末のみの無配向状態と、樹脂と混練した後の配向状態とでは異なる。フェライト粒子粉末は配向性粉末であるため、無配向時のＸＲＤ測定は再現性に欠ける。よって、本発明では、ＥＶＡ中にフェライト粒子を完全に配向させた状態にして測定することで、配向面のＸＲＤピークのみを再現性良く検出できるようにした。
次に、本発明に係るＸＲＤでの結晶歪・結晶子サイズの測定について述べる。
フェライト粒子粉末１６２．５ｇ（１００重量部）、ＥＶＡ（エチレンー酢酸ビニル共重合体樹脂）１７．７ｇ（１０．９重量部）、ステアリン酸亜鉛（シグマアルドリッチ株式会社）０．３５ｇ（０．２２重量部）を混合した後、混合物をプラストミル（東洋精機製 ＭＥ−５ＨＰ型）で８０℃、２０分間混練した。混練後プラストミルより取り出した混練物を６０〜６３℃に加熱した２軸ロール（西村工機 Ｎｏ．８８−４３）で厚さ１．５〜２．０ｍｍのシート状に成型した。得られたシート状混合物を円柱状に打ち抜いた後、２枚を金型に入れ、１５５℃で溶融し９ｋＯｅの磁界を正逆７回かけ、磁場をかけたままで室温になるまで放置した。得られた試験コアを脱磁機で消磁させた後、配向面にＸ線が入射するように設置して、ＸＲＤで結晶歪・結晶子サイズを測定した。
次に、本発明に係るＥＶＡ混練評価による磁場配向磁気特性の測定について述べる。
フェライト粒子粉末１６２．５ｇ（１００重量部）、ＥＶＡ（エチレンー酢酸ビニル共重合体樹脂）１７．７ｇ（１０．９重量部）、ステアリン酸亜鉛（シグマアルドリッチ株式会社）０．３５ｇ（０．２２重量部）を混合した後、混合物をプラストミル（東洋精機製 ＭＥ−５ＨＰ型）で８０℃、２０分間混練した。混練後プラストミルより取り出した混練物を６０〜６３℃に加熱した２軸ロール（西村工機 Ｎｏ．８８−４３）で厚さ１．５〜２．０ｍｍのシート状に成型した。得られたシート状混合物を円柱状に打ち抜いた後、６枚を金型に入れ、１５５℃で溶融し９ｋＯｅの磁界を正逆７回かけ、磁場をかけたままで室温になるまで放置した。得られた試験コアをＢＨトレーサーにて磁気特性を測定した。
次に、本発明に係る射出磁力評価用の試験片成形体について述べる。
試験片成形体は、ボンド磁石用フェライト磁性粉と有機バインダー成分等を予め均一混合、および／または、それらを混合後に溶融混練、ペレット状に粉砕または切断までしてボンド磁石用樹脂組成物として、後述する方法で直径２５ｍｍΦ、厚み１０．５ｍｍの試験コアを得た。
本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物およびその成型体の残留磁束密度Ｂｒは、上記および実施例に記載する磁性測定方法において２３０ｍＴ（２３００Ｇ）以上が好ましく、より好ましくは２３５ｍＴ（２３５０Ｇ）以上である。保磁力ｉＨｃは２０６．９〜２７８．５ｋＡ／ｍ（２６００〜３５００Ｏｅ）が好ましく、より好ましくは２１４．９〜２５８．６ｋＡ／ｍ（２７００〜３２５０Ｏｅ）である。最大エネルギー積ＢＨｍａｘは１０．３ｋＪ／ｍ３（１．３０ＭＧＯｅ）以上が好ましく、より好ましくは１０．７ｋＪ／ｍ３（１．３５ＭＧＯｅ）以上である。飽和磁束密度４πＩｓは２３０ｍＴ（２３００Ｇ）以上が好ましく、より好ましくは２４０ｍＴ（２４００Ｇ）以上である。Ｂｒ／４πＩｓは０．９５以上が好ましく、より好ましくは０．９６以上である。Ｈｋは１９８．９ｋＡ／ｍ（２５００Ｏｅ）以上が好ましく、より好ましくは２０２．９ｋＡ／ｍ（２５５０Ｏｅ）以上である。ｂＨｃは１９８．９ｋＡ／ｍ（２５００Ｏｅ）以上が好ましく、より好ましくは２０２．９ｋＡ／ｍ（２５５０Ｏｅ）以上である。
また、後述する実施例に記載された方法で測定された本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物から成る成型体の引張強度は、好ましくは６０（ＭＰａ）以上、曲げ強度は、好ましくは１１０（ＭＰａ）以上、アイゾット衝撃強度は、好ましくは１６（ＫＪ／ｍ２）〜破壊されず（ＮＢ）である。
＜作用＞
本発明においては、フェライト粒子粉末をＸＲＤ測定における結晶歪が０．１４以下であってフィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上に制御することによって、当該フェライト粒子粉末の保磁力が向上し、また当該フェライト粒子粉末を含有する樹脂組成物においてフェライト粒子粉末の配向に適した粘度が確保されるとともに、本発明のフェライト粒子粉末および／またはボンド磁石用樹脂組成物からなる成型体の配向性及びＨｋが優れることについては未だ明らかではないが、本発明者は次のように推定している。
本発明においては、フェライト粒子粉末をＸＲＤ測定における結晶歪が０．１４以下であってフィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上に制御することによって、当該フェライト粒子粉末の保磁力が向上し、また当該フェライト粒子粉末を含有する樹脂組成物においてフェライト粒子粉末の配向に適した粘度が確保されるとともに、本発明のフェライト粒子粉末および／またはボンド磁石用樹脂組成物からなる成型体の配向性及びＨｋが優れることについては未だ明らかではないが、本発明者は次のように推定している。
即ち、本発明に係るフェライト粒子粉末は、ＸＲＤ評価において結晶歪が０．１４以下であってフィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上に制御されることで、結晶性が向上し、高保磁力となる。また、磁場中のキャビティーに射出される際、流動方向に配向面が並行に流動可能な粒子形状となり、また結晶性が良いことから外部磁界に対するフェライト粒子の向き易さも良好になるものと推定している。
本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物は、上述のボンド磁石用フェライト粒子粉末を８３重量％から９３重量％含有し、有機バインダー成分を７重量％から１７重量％含有することで、フェライト粒子粉末と有機バインダーが均一で理想的な分散状態となっていると推定している。
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
本発明に係るフェライト粒子粉末の平均粒子径は、「Ｓｕｂ−Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ Ｍｏｄｅｌ９５」（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）を用いて測定した。
本発明に係るフェライト粒子粉末のＸＲＤ測定における結晶歪・結晶子サイズの測定（無配向状態）は、ＸＲＤ測定の試料ホルダにフェライト粒子粉末を導入しＸＲＤ測定を行い、「Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ Ｋ．Ｋ」（ブルカー・エイエックスエス（株）製）のＴＯＰＡＳソフトウェアによって計算した。
本発明に係るフェライト粒子粉末のＢＥＴ比表面積は、「全自動比表面積計Ｍａｃｓｏｒｂ ｍｏｄｅｌ−１２０１」（（株）マウンテック製）を用いて測定した。
本発明に係るフェライト粒子粉末の圧縮密度には、粒子粉末を１ｔ／ｃｍ２の圧力で圧縮したときの密度を採用した。
フェライト粒子粉末の飽和磁束密度Ｂｒと保磁力ｉＨｃは、粒子粉末を１ｔ／ｃｍ２の圧力で圧縮して得られる圧粉コアを「直流磁化特性自動記録装置３２５７」（横川北辰電気（株）製）を用いて１４ｋＯｅの磁界中で測定して求めた。
ボンド磁石用樹脂組成物のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して、２７０℃で溶融し１０ｋｇ荷重で測定して求めた。
ボンド磁石用樹脂組成物の成型密度は、ボンド磁石用組成物を２５ｍｍφ、１０．５ｍｍの高さの金型内で溶融状態にして成型したコアを「電子比重計ＥＷ−１２０ＳＧ」（（株）安田精機製作所製）で測定して求めた。
磁気測定に用いた試験コアは、（株）日本製鋼所製の射出成形機Ｊ２０ＭＩＩ型を用いて、シリンダー温度を２６０℃に設定してボンド磁石用樹脂組成物のペレットを溶融させて、金型温度を８０℃に設定し４．０ｋＯｅの磁場をかけながら射出して、径２５．０ｍｍ、厚み１０．５ｍｍの試験コアを得た。この試験コア射出成形時の射出圧を記録に留め、射出性の判断とした。得られた試験コアについて「直流磁化特性アナライザＢＨ−５５０１」（電子磁気工業（株））を用いて各種磁気特性（Ｈｋ、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ｉＨｃ、保磁力ｂＨｃ、最大エネルギー積ＢＨｍａｘ、飽和磁束密度４πＩｓ）を測定した。
強度測定に用いた試験片は、（株）日本製鋼所製の射出成形機Ｊ２０ＭＩＩ型を用いて、全長１７５ｍｍ、全幅１２．５ｍｍ、厚み３．２ｍｍの試験片成形体を得た。この試験片射出成形時の射出圧を記録に留め、射出性の判断とした。
引張強度はＡＳＴＭ Ｄ６３８規格に準じて測定した。（株）日本製鋼所の射出成形機Ｊ２０ＭＩＩ型を用いて試験片を得た後、島津製作所（株）製のコンピュータ計測制御式精密万能試験機ＡＧ−１型を用いて測定した。
曲げ強度はＡＳＴＭ Ｄ７９０規格に準じて測定した。（株）日本製鋼所の射出成形機Ｊ２０ＭＩＩ型を用いて試験片を得た後、島津製作所（株）製のコンピュータ計測制御式精密万能試験機ＡＧ−１型を用いて測定した。
アイゾット衝撃強度はＡＳＴＭ Ｄ２５６規格に準じて測定した。（株）日本製鋼所の射出成形機Ｊ２０ＭＩＩ型を用いて試験片を得た後、安田精機製作所（株）製のアイゾット衝撃試験機Ｎｏ．１５８を用いて測定した。
実施例１：
＜フェライト粒子粉末の製造＞
粉末状のα−Ｆｅ２Ｏ３を１０００００ｇと、ＳｒＣＯ３を１５９００ｇ（ＦｅとＳｒのモル比は２Ｆｅ：Ｓｒ＝５．９５：１）秤量して、湿式アトライターで３０分混合した後、濾過、乾燥した。得られた原料混合粉末にＳｒＣｌ２及びＮａ２Ｂ４Ｏ７の水溶液をそれぞれ添加してよく混合した後、混合物をローラコンパクターで９０Ｋｇ／ｃｍ２の条件下で圧縮造粒した。この時、ＳｒＣｌ２及びＮａ２Ｂ４Ｏ７の添加量は、上記原料混合粉末に対してそれぞれ２．５重量％、０．２５重量％とした。得られた造粒物を大気中１１５０℃で２時間焼成した。得られた焼成物を粗粉砕した後に、湿式アトライターで３０分粉砕し、水洗、濾過、乾燥した。その後、イソプロピルアルコール及びトリエタノールアミンの混合溶液を添加して、更に乾式振動ミルで３０分間粉砕した。この時、イソプロピルアルコール及びトリエタノールアミンの添加量は、上記湿式粉砕乾燥品に対してそれぞれ０．２重量％、０．１重量％の混合溶液を添加して、次いで、得られた粉砕物を大気中９７０℃で１．５時間熱処理した。
＜フェライト粒子粉末の製造＞
粉末状のα−Ｆｅ２Ｏ３を１０００００ｇと、ＳｒＣＯ３を１５９００ｇ（ＦｅとＳｒのモル比は２Ｆｅ：Ｓｒ＝５．９５：１）秤量して、湿式アトライターで３０分混合した後、濾過、乾燥した。得られた原料混合粉末にＳｒＣｌ２及びＮａ２Ｂ４Ｏ７の水溶液をそれぞれ添加してよく混合した後、混合物をローラコンパクターで９０Ｋｇ／ｃｍ２の条件下で圧縮造粒した。この時、ＳｒＣｌ２及びＮａ２Ｂ４Ｏ７の添加量は、上記原料混合粉末に対してそれぞれ２．５重量％、０．２５重量％とした。得られた造粒物を大気中１１５０℃で２時間焼成した。得られた焼成物を粗粉砕した後に、湿式アトライターで３０分粉砕し、水洗、濾過、乾燥した。その後、イソプロピルアルコール及びトリエタノールアミンの混合溶液を添加して、更に乾式振動ミルで３０分間粉砕した。この時、イソプロピルアルコール及びトリエタノールアミンの添加量は、上記湿式粉砕乾燥品に対してそれぞれ０．２重量％、０．１重量％の混合溶液を添加して、次いで、得られた粉砕物を大気中９７０℃で１．５時間熱処理した。
このときの製造条件を表１に、得られたフェライト粒子粉末の諸特性を表２に示す。
実施例２：
組成、添加量及び焼成・熱処理温度などを種々変化させた以外は、前記実施例１と同様にしてフェライト粒子粉末を作成した。
このときの製造条件を表１に、得られたフェライト粒子粉末の諸特性を表２に示す。
組成、添加量及び焼成・熱処理温度などを種々変化させた以外は、前記実施例１と同様にしてフェライト粒子粉末を作成した。
このときの製造条件を表１に、得られたフェライト粒子粉末の諸特性を表２に示す。
比較例１、２：
組成、添加剤の種類及び添加量、造粒の際の圧縮圧力などを種々変化させ、乾式振動ミルの代わりに乾式アトライターを使用してフェライト粒子粉末を作成したものを比較例１、２とした。製造条件を表１に、得られたボンド磁石用フェライト粒子粉末の諸特性を表２に示す。
組成、添加剤の種類及び添加量、造粒の際の圧縮圧力などを種々変化させ、乾式振動ミルの代わりに乾式アトライターを使用してフェライト粒子粉末を作成したものを比較例１、２とした。製造条件を表１に、得られたボンド磁石用フェライト粒子粉末の諸特性を表２に示す。
なお、表２には、比較しやすいように、結晶歪および結晶子サイズについて配向状態（後述する実施例３〜５及び比較例３〜６におけるボンド磁石用樹脂組成物について測定したもの）も示した。
実施例３：
＜ボンド磁石用樹脂組成物の製造＞
実施例１で得られたフェライト粒子粉末をヘンシェルミキサーに２５０００ｇ入れ、アミノアルキル系シランカップリング剤を前記フェライト１００重量部に対して０．５重量部添加して２０分間均一になるまで混合し、さらに、相対粘度１．６０の１２−ナイロン樹脂を１１．９８重量部、脂肪酸アマイドを０．２重量部を投入した後、さらに３０分間混合してボンド磁石用樹脂組成物の混合物を用意した。
＜ボンド磁石用樹脂組成物の製造＞
実施例１で得られたフェライト粒子粉末をヘンシェルミキサーに２５０００ｇ入れ、アミノアルキル系シランカップリング剤を前記フェライト１００重量部に対して０．５重量部添加して２０分間均一になるまで混合し、さらに、相対粘度１．６０の１２−ナイロン樹脂を１１．９８重量部、脂肪酸アマイドを０．２重量部を投入した後、さらに３０分間混合してボンド磁石用樹脂組成物の混合物を用意した。
得られたボンド磁石用組成物の混合物を２軸の混練機に定量フィードして１２−ナイロンが溶融する温度において混練して、混練物をストランド状にして取り出し２ｍｍφ×３ｍｍの大きさのペレット状に切断してボンド磁石用樹脂組成物を得た。
ボンド磁石用樹脂組成物の製造条件と諸特性を表３に示す。
ボンド磁石用樹脂組成物の製造条件と諸特性を表３に示す。
実施例４：
実施例２で得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
実施例２で得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
実施例５：
実施例１で得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤、離型剤の添加量を種々変化させて前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
実施例１で得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤、離型剤の添加量を種々変化させて前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
比較例３、４：（実施例３と比較対象）
種々得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
種々得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例３と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
比較例５、６：（実施例５と比較対象）
種々得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例５と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
種々得られたフェライト粒子粉末と１２−ナイロン樹脂、シランカップリング剤からなるボンド磁石用樹脂組成物を前記実施例５と同様にして作成した。
ボンド磁石用樹脂組成物の諸特性を表３に示す。
実施例６：
＜試験片成形体の成形＞
実施例３で得られたボンド磁石用樹脂組成物を１００℃で３時間乾燥した後、射出成型機においてボンド磁石用樹脂組成物を２８０℃で溶融し、射出時間０．３秒で８０℃に設定された金型に射出成形して、全長１７５ｍｍ、全幅１２．５ｍｍ、厚み３．２ｍｍの試験片成形体を用意した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
＜試験片成形体の成形＞
実施例３で得られたボンド磁石用樹脂組成物を１００℃で３時間乾燥した後、射出成型機においてボンド磁石用樹脂組成物を２８０℃で溶融し、射出時間０．３秒で８０℃に設定された金型に射出成形して、全長１７５ｍｍ、全幅１２．５ｍｍ、厚み３．２ｍｍの試験片成形体を用意した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
実施例７：
実施例４で得られたボンド磁石用樹脂組成物を、実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
実施例４で得られたボンド磁石用樹脂組成物を、実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
実施例８：
実施例５で作成したボンド磁石用樹脂組成物を、実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
実施例５で作成したボンド磁石用樹脂組成物を、実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
比較例７、８：
種々のボンド磁石用樹脂組成物を用いて、前記実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
種々のボンド磁石用樹脂組成物を用いて、前記実施例６と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
比較例９、１０：
種々のボンド磁石用樹脂組成物を用いて、前記実施例８と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
種々のボンド磁石用樹脂組成物を用いて、前記実施例８と同様にして試験片成形体を作成した。試験片成形体の射出性及び諸特性を表４に示す。
表３に示すとおり、本発明に係るボンド磁石用樹脂組成物を射出成型した成型体は、残留磁束密度Ｂｒは２３０ｍＴ（２３００Ｇ）以上であり、４πＩｓは２３０ｍＴ（２３００Ｇ）以上であり、Ｂｒ／４πＩｓは０．９６以上であり、保磁力ｉＨｃは２０６．９〜２７８．５ｋＡ／ｍ（２６００〜３５００Ｏｅ）であり、最大エネルギー積ＢＨｍａｘは１０．３ｋＪ／ｍ３（１．３０ＭＧＯｅ）以上である。
また、成形密度が同程度の樹脂組成物同士の成型体を対比した場合、即ち、実施例３及び４に対して比較例３及び４、実施例５に対して比較例５及び６、実施例は比較例に対してＨｋ、ｂＨｃ、ｉＨｃ、ＢＨ（ｍａｘ）、Ｂｒ、４πＩｓ及びＢｒ／４πＩｓのいずれの磁気特性においても優れることが明らかになった。
また、成形密度が同程度の樹脂組成物同士の成型体を対比した場合、即ち、実施例３及び４に対して比較例３及び４、実施例５に対して比較例５及び６、実施例は比較例に対してＨｋ、ｂＨｃ、ｉＨｃ、ＢＨ（ｍａｘ）、Ｂｒ、４πＩｓ及びＢｒ／４πＩｓのいずれの磁気特性においても優れることが明らかになった。
また、表４に示すとおり、実施例６、７は比較例７、８に対して、実施例８は比較例９、１０と比較して、磁気特性及び機械的強度に優れることが明らかとなった。
本発明に係る射出コアの配向性は、比較例に比べて優れた特性を有することが確認された。
本発明に係るフェライト粒子粉末および／またはボンド磁石用樹脂組成物を用いて製造したボンド磁石は高配向、高磁力且つ高保磁力、高Ｈｋで曲げ強度、磁気特性とも優れるので、ボンド磁石、特にモータ及びロータ用のフェライト粒子粉末および／またはボンド磁石用樹脂組成物として好適である。
Claims (5)
- ＸＲＤ測定における結晶歪が０．１４以下であってフィッシャー法における平均粒子径が１．３０μｍ以上であり、残留磁束密度（Ｂｒ）が１６００〜２０００Ｇであることを特徴とするボンド磁石用フェライト粒子粉末。
- マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末である請求項１記載のボンド磁石用フェライト粒子粉末。
- 請求項１又は２に記載のボンド磁石用フェライト粒子粉末を８３重量％から９３重量％含有し、有機バインダー成分を７重量％から１７重量％含有することを特徴とするボンド磁石用樹脂組成物。
- 請求項３記載のボンド磁石用樹脂組成物から成る成型体。
- 成型体が射出成型体である請求項４に記載の成型体。
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