JPH0222802A - 磁石粉末材料及び樹脂結合型磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁石粉末材料及び樹脂結合型磁石に関し、詳し
くは圧縮成形に好適な磁石粉末材料並びに該磁石粉末材
料の冷間圧縮成形物からなる耐熱性、耐薬品性等に優れ
た樹脂結合型磁石に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来か
ら、樹脂結合型磁石は、主に圧縮成形法あるいは射出成
形法により作られている。このうち、圧縮成形法では樹
脂バインダーとして、現在のところエポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂が用いられている。しかし、この熱硬化性樹
脂は経時的化学安定性が橿めて小さいため、得られる樹
脂結合型磁石粉末材料は保存性が悪く、また生産安定性
が欠けるとともに、製造にあたって熱硬化処理に１時間
以上を要するため、生産性も低い。しかも、得られる樹
脂結合型磁石の使用限界温度も１２０℃程度であって実
用上満足すべきものではなく、その上経時寸法安定性に
も欠けるなど様々な問題があった。

このような状況下で、近年、各種方法が提案され、例え
ば特開昭４９−１３４５１７号公報、同５９−１０３３
０９号公報では、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリカ
ーボネート等の熱可塑性樹脂粉末と磁石粉末の混合物又
は被覆物を温間プレス成形する方法が提案されているが
、この方法では金型内から成形体を取り出す時に、冷却
固化させるまでに長い時間がかかり、生産性が低いとい
う問題がある。また、特開昭５８−１８６９０８号公報
では、フェライト系磁石粉末にアクリル酸メチル等のラ
ジカル重合可能なモノマーを接触させて重合を行わせ、
粉末表面をポリマー被覆した後、冷間プレス成形するす
ることが行われているが、バインダー樹脂の耐熱性、耐
薬品性が不充分なため実用化には至っていない。

さらに、特開昭６１−２７９１０６号公報には、バイン
ダーにポリフェニレンサルファイド（Ｐ　Ｐ　Ｓ）を用
い、これを磁石粉末と加熱溶融混練後、射出成形あるい
は押出成形する技術が提案されている。

しかしながら、このような加熱溶融混練を行うには、混
練物に流動性が必要となり、そのためには樹脂バインダ
ー量が少なくとも２０〜４０容量％（６〜１５重量％）
程度必要であり、そのため得られる磁石の磁気特性の低
下を避けることができないと同時に、高温下に長時間磁
石粉末が曝されるため、磁石粉末の酸化が進み、磁気特
性が低下するという重大な問題がある。

本発明者らは、かかる従来技術の諸問題を解決し、優れ
た耐熱性、耐薬品性を有するとともに、磁気特性に優れ
た樹脂結合型磁石を高い生産性で製造すべく鋭意研究を
重ねた。

〔課題を解決するための手段］ その結果、樹脂バインダーの種類と量を選定すること、
あるいはさらに成形手段を工夫することによって上記課
題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

すなわち本発明は、磁石粉末に、０．１〜５重量％の結
晶性かつ耐熱性を有する熱可塑性樹脂が被覆又は付着し
ていることを特徴とする磁石粉末材料を提供するととも
に、この磁石粉末材料の冷間圧縮成形物からなる樹脂結
合型磁石を提供するものである。

本発明では、樹脂バインダーとして結晶性かつ耐熱性を
有する熱可塑性樹脂が用いられる。ここで使用可能な熱
可塑性樹脂としては、各種のものがあるが、通常は融点
が２００°Ｃ以上、好ましくは２３０°Ｃ以上のもので
ある。そのうち、特に化学結合骨格に少なくとも一つの
−Ｓ−結合または一〇−結合を有するものが好ましい。

これらの樹脂の具体例としてはポリエーテルエーテルケ
トン。

ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド。

ポリスルフィドケトンなどがあげられる。

本発明の磁石粉末材料は、磁石粉末に、上述の結晶性か
つ耐熱性を有する熱可塑性樹脂を０．１〜５重量％、好
ましくは０．５〜３重量％の割合で被覆するか、あるい
は付着させることにより得られる。この熱可塑性樹脂を
磁石粉末に被覆又は付着させる方法としては、樹脂の結
晶融解開始温度から融点の間の温度範囲で、該樹脂を磁
石粉末と混合し、冷却しながら樹脂の結晶性を利用して
被覆又は付着させていく方法が挙げられる。しかし、こ
の方法では高温を要するため、磁石粉末の酸化劣化を引
き起こす危険があり、また磁石粉末を均一に分散して樹
脂で完全に被覆又は付着させることが難しい場合がある
。そのため、これらの問題を回避するより好ましい方法
としては、樹脂の溶解性を利用して溶液系から樹脂を相
分離させて析出被覆又は付着させる方法や、溶媒を揮発
させる方法、あるいは磁石粉末粒子よりも小さい樹脂の
微粒子を機械的に表面に押し付けて付着させる方法など
が挙げられる。

本発明の磁石粉末材料では、上述の如き方法により、磁
石粉末に結晶性かつ耐熱性を有する熱可塑性樹脂を被覆
又は付着させるわけであるが、この際の樹脂の被覆又は
付着量は、既に述べたように０．１〜５重景％（磁石粉
末材料全体に対する割合）とする。この被覆又は付着量
が０．１重量％未満では、樹脂がバインダーとしての役
割を果たすことができず、成形したときに形状を保持で
きなくなる。また、５重量％を超えると、磁気特性が低
下することとなる。

なお、被覆樹脂量は強冷解能を有するｐ−クロフェノー
ルにより溶解抽出を行い、その重量減少分から算出する
ことができる。

次に、本発明における磁石粉末は、特に制限はなく各種
のものを用途に応じて適宜選定すればよい。その具体例
をあげれば、フェライト粉末、例えばＢ　ａ　０．６　
Ｆ　ｅ　ｚ　Ｏ：ｌ、ＭｎＯ・ＺｎＯ・ＦｅｚＯｚ＋γ
　Ｆｅ＋０４Ｐｂ０・６Ｆｅｚ０３．Ｓｒ０・６Ｆｅｚ
０３など、アルニコ粉末、例えばＪＩＳ規格のＭＣＡ１
６０、ＭＣＡ２３０．ＭＣＢ５００．ＭＣＢ５８０゜Ｍ
ＣＢ４ＤＯＨなど、希土類コバルト粉末、例えばＳｍＣ
ｏ５．ＰｒＣｏ５＋　　ＮｄＣｏ５．ＭＭＣｏｓ（ここ
で、ＭＭはミツシュメタルである）、Ｓｏ＋ＰｒＣｏ５
゜ＳｍＰｒＮｄＣｏ５．３１１１ＭＭＣＯ３，Ｒ２Ｃ０
１？（式中Ｒは、原子番号５８〜７１の一連の希土類元
素を示す。）　＊　　Ｓｍ２Ｃｏ１７．　　ＰｒＣｏ５
ｔ＋　　Ｓｍｚ（Ｃｏ、　　Ｆｅ。

Ｃｕ）＋ｙ、　　Ｓｍｚ（Ｃｏ　、Ｆｅ、　　Ｃｕ、　
Ｍ）ｌ？　（式中ＭはＴｉ、Ｚｒ又はＨｆである）が挙
げられる。さらに、希土類・鉄・ホウ素粉末（ＮｄｚＦ
ｅ、Ｂ。

ＮａｚＦｅ、ｇＣｏ、Ｂ、Ｐ、Ｆｅ＋４Ｂなどが挙げら
れる。

その他、ＦｅＣｒ−Ｃｏ磁石粉末、Ｍｎ−Ａｊ！−Ｃ磁
石粉末、Ｐｔ−Ｃｏ磁石粉末、Ｐｔ−Ｆｅ磁石粉末、キ
ュニフェ磁石粉末が挙げられる。

本発明においては、上記磁石粉末は、そのまま上述の熱
可塑性樹脂と混合してもよいが、磁石粉末の酸化防止と
バインダー（熱可塑性樹脂）中への接着性の向上のため
、該磁石粉末に対して５重量％以下、特に０．５〜２．
０重量％程度のカップリング剤で表面処理して用いるこ
とが好ましい。

ここで、使用しうるカップリング剤としては、各種のも
のがあるが、チタネート系及びシラン系のものが代表的
である。チタネート系カップリング剤としては、例えば
イソプロピルトリイソステアロイルチタネート　イソプ
ロピルトリオクタノイルチタネート、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、イソ
プロピルジメタクリルイソステアロイルチタネートイソ
プロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタ
ネート　イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニル
チタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリル
チタネート　イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェー
ト）チタネート　イソプロピルトリクミルフェニルチタ
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（ジトリデシル
ホスファイト）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、ビス（ジオクチルパイロホスフェー
ト）オキシアセテ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などがあげられ、
これらを単独であるいは混合物として使用することがで
きる。また、シラン系カップリング剤としては、例えば
γ−メルカプトープロピルートリメトキシシラン。

２−スチリル−エチル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−
（アミノエチル）Ｔ−アミノ−プロピル−トリメトキシ
シラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチ
ル−トリメトキシシラン、γ−アミノブロビルートリメ
トキシシラン、Ｔ−グリシドキシ−プロピルトリメトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルジメト
キシシランなどがあげられ、これらを単独であるいは混
合物として使用することができる。また、チタン系カッ
プリング剤とシラン系カップリング剤を併用することも
できる。

カップリング剤による表面処理は、磁石粉末をカップリ
ング剤の５〜２０容量％溶液（アルコールまたはトルエ
ンなどを溶媒とする）で湿潤させた後、室温以上の温度
、好ましくは１２０〜１５０°Ｃで乾燥することによっ
て行えばよい。このようなカップリング剤による表面処
理により、磁石粉末に撥水性や潤滑性が付与され、成形
後に得られる樹脂結合型磁石の機械的強度等を向上させ
る。

このようにして得られる本発明の磁石粉末材料を成形す
るには、射出成形、温間圧縮成形、冷間圧縮成形等様々
な手法を用いることができるが、冷間圧縮成形によれば
、生産性も高くまた磁気特性の低下のおそれもない。バ
インダー樹脂として結晶性の熱可塑性樹脂を用いている
ため、特に室温でも圧縮成形が可能である。ここで、非
品性の樹脂を用いると破断伸びが少ないため、ガラス転
移温度以下で冷間圧縮成形することは不可能または困難
である。

本発明の樹脂結合型磁石は、上記磁石粉末材料の冷間圧
縮成形物からなるものであるが、冷間圧縮成形にあたっ
て、その成形圧はバインダー樹脂が塑性変形を起こす圧
力以上であればよく、通常はｉｔ／ｃｄ以上の範囲で適
宜選定する。また、温度は室温程度で充分である。この
冷間圧縮によりバインダー樹脂が塑性変形して圧着し、
得られる成形物の強度が増し、優れた物性の樹脂結合型
磁石となるのである。

この冷間圧縮にあたっては、磁界を印加しながら行えば
異方性の樹脂結合型磁石が得られるが、その場合には１
５ｋｏｅ以上の磁界を印加することが効果的である。ま
た、磁界を印加しないで冷間圧縮成形を行えば、あらゆ
る方向に着磁することが可能な等方性の樹脂結合型磁石
が得られる。

圧縮成形後、必要に応じて熱処理を行うが、この熱処理
は、樹脂の軟化（流動）温度又は融点以上の温度で、数
分間曝露するだけでよい。この熱処理によって、樹脂の
融解、結晶化によって再結合が進行し、樹脂結合型磁石
の強度が一層向上する。

さらに着磁は、２０ｋＯｅ以上の磁界を印加するなどの
通常の方法で行うことができる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

なお、下記の実施例に使用する原料は下記のとおりであ
る。

（１）磁石粉末 フェライト粉末 ストロンチウムフェライト；　ＳｒＯ・６ＦｅｇＯｓ日
本弁柄工業■製の０Ｆ−７１（シランカップリング表面
処理製品） 希土類コバルト粉末 サマリウムコバルト２−１７系；ＳｍｚＣＯ＋７信越化
学工業■製のＲ−３０（３２メツシユアンダー）： ポルテックス粉砕機に磁石粉末３ｋｇ及びイソプロパツ
ール５Ｎを投入し、Ｎ２ガスで充分置換した後、７分間
粉砕し、分級して平均粒径３７μｍの粉末を得た。得ら
れた磁石粉末３ｋｇをスーパーミキサーに投入し、Ｎ２
ガス雰囲気下で１００°Ｃに昇温し、撹拌下にシランカ
ップリング剤〔日本ユニカー味製Ａ−１１２０（Ｎ−β
−アミノエチル−γ−アミノープロピルートリメトキシ
−シラン）］のイソプロパツール１０％溶液３００ｇを
５分間で滴下した。その後、１０分間撹拌を続け、続い
て窒素ガスを吹き込みながら脱溶媒を行った。

その後、オーブン中に１００°Ｃで１時間保持した。

希土類−鉄一ホウ素粉末：ＮｄｚＦｅｚＢゼネラルモー
ターズカンパニー製のＭＱ−ＩＩ粉末ボールミル中に磁
石粉末３　ｋｇを投入し、撹拌下にチタネートカップリ
ング剤（味の素■製のＫＲＴＴＳ：イソプロビルトリイ
ソステアロイルチタネート）の３重量％トルエン溶液５
００ｇを滴下し、６時間処理した。８０°Ｃ浴下でアス
ピレータ−で乾燥した後、さらに６０゛Ｃで真空乾燥し
、分級して平均粒径３７μｍの粉末を得た。

（２）樹脂バインダー ポリフェニレンサルファイド（Ｐ　Ｐ　Ｓ）　：フィリ
ップス社製 ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）：三井東圧■
製 エホキシ樹脂：エピレノツ５Ｕ−８（セラニーズ社製）
（Ｒ）と１−（２−ヒドロキシ−プロピル）−２−メチ
ルイミダゾール（Ｃ）との混合物（、Ｃ／　Ｒ比−０，
０４） 実施例１〜１２ ここでは、第１表に示す原料及び条件を用いて冷間圧縮
成形により磁石を製造した。

磁石粉末、バインダー樹脂及び溶媒であるαクロロナフ
タレンをフラスコ中で混合し、アルゴン気流下に２４０
°Ｃで加熱しながらバインダーを溶解させた後、撹拌し
なから５０°Ｃまで４時間かけて徐冷を行い、磁石粉末
表面にバインダー樹脂を析出させて被覆した。残留溶媒
を洗浄した後、乾燥した。樹脂被覆後の磁石粉末１０ｇ
（正確に測定した値をＷ、）をフラスコにとり、ｐ−ク
ロロフェノール１５０ｄを用いて、加熱溶解抽出を６０
°Ｃの温度で行った。抽出濾液に水を加えても白濁しな
くなるまで、これを繰返した後、磁石粉末に残留するρ
−クロロフェノールをメタノールで除去後、５０°Ｃで
、真空乾燥した。得られた被覆樹脂を除去した磁石粉末
の重量（Ｗ２）を測定し、重Ｎ減少分を被覆樹脂量とし
た。被覆樹脂量（重量％）は次式にて算出した。

但し、ストロンチウムフェライト粉末を使用した場合に
は、樹脂を被覆した後、ライカイ機で解砕した。

次いで、磁場圧縮成形機〔■ハイチック製〕を用いて、
１５ｋＯｅの磁場で室温で成形を行い、概略寸法８Ｘ１
４Ｘ７■の角柱試料、直径２０ｍｍ。

１０ｇ／個の円柱試料を得た。

得られた試料をアルゴン雰囲気のオープン中で約３分間
、加熱処理後、２０ｋＯｅの磁場で着磁を行い、永久磁
石を得た。

この永久磁石について下記の試験を行い、結果を第１表
に示す。

熱変形温度：ＡＳＴＭ−Ｄ６４８による。

荷重　１８．６　ｋｇ／Ｃ１１ｌ 圧縮強度：　Ｊ　Ｉｓ−に７２０８による。

吸水率　：ＡＳＴＭ−Ｄ５７０による。

比較例１．　２ 室温でエポキシ樹脂、磁石粉末及びアセトンを混合し、
含浸後、減圧して脱溶媒を行った。得られた磁石粉末を
磁場中で実施例と同様に圧縮成形した後、アルゴン気流
下で１５０　’Ｃで１時間の硬化処理を行った。これを
実施例と同様に着磁して永久磁石を得た。

得られた磁石について、実施例と同様の試験を行い、結
果を第１表に示す。

（以下余白） ［発明の効果］ 叙上の如く、本発明の磁石粉末材料及び樹脂結合型磁石
は、バインダーとして熱硬化性樹脂を用いた場合に比べ
、経時の化学安定性に優れるため保存性が良好であり、
また生産安定性も良好である。さらに、熱硬化処理が不
要なので生産性が高い しかも、この磁石粉末材料を加熱することなく、冷間圧
縮成形するだけで樹脂結合型磁石が得られるため、生産
工程が簡単であり、また設備費、運転費も安価であって
、実用的な利用価値が極めて高い。その上、本発明の樹
脂結合型磁石は、従来のものに比べて耐熱性に優れてい
るため、使用限界温度が著しく高く、また耐薬品性にも
優れている。

したがって、本発明の樹脂結合型磁石は、高温環境下や
耐薬品性の要求される場所で用いられるモーター等をは
じめとする各種の電気、電子機器などに幅広く、かつ有
効に利用される。

手続補正書（自発） 平成元年５月９日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁石粉末に、０．１〜５重量％の結晶性かつ耐熱
   性を有する熱可塑性樹脂が被覆又は付着していることを
   特徴とする磁石粉末材料。
2. （２）請求項１の磁石粉末材料の冷間圧縮成形物からな
   る樹脂結合型磁石。