JPH043651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高性能を示す新規プラスチツク磁石成
形用組成物に関するものである。 従来より知られている焼結磁石や鋳造磁石は、
硬くてもろいために複雑な形状の加工が困難であ
り、精密な加工度が要求される場合にはコスト高
となることが避けられず、また他の部材との一体
成形が困難であるとか、ラジアル異方性、多極異
方性磁石を製造しようとしても破損し製造が困難
であるなどの問題がある。 プラスチツク磁石は上記問題点を解決するため
に開発されたものであり、各種磁性材料を混入し
た各種プラスチツクの使用が試みられている。特
に最近は磁石体の強力化、小型・軽量化の要請か
ら、当初のころのフエライト系磁性材料に代つて
Sm−Co系のようなきわめてすぐれた磁石性能を
発揮する磁性材料が使用されるに至つている。し
かし、Smは希土類鉱石中でも特に少ない含有量
であることと、その精製分離に多大の費用を有す
ることからきわめて高価であり、他方Coも高価
であるのみならず安定供給に問題がある。 本発明者らは鋭意検討した結果、磁性材料（磁
性粉体）としてNd−Fe−Ｂ系のものを使用する
ことにより、比較的低コストで高性能の磁石特性
を示すプラスチツク磁石成形用組成物が得られる
こと、およびこの磁性粉体は前記Sm−Co系磁性
粉体と同様にプラスチツクとの混合溶融時に高温
になると空気との接触で発火しやすい問題点を有
するがこの点は該磁性粉体をあらかじめ染料で被
覆処理することにより解決できることを確認し本
発明を完成した。 すなわち本発明は、プラスチツクと、染料でま
たは染料とオルガノポリシロキサンとで被覆処理
した組成式R_xM_yB_z（式中のＲは希土類元素、Ｍ
は鉄族元素であり、ｘ，ｙおよびｚは原子％を示
す、ただし８≦ｘ≦30、２≦ｚ≦20、ｙ＝100−
ｘ−ｚ）で示される磁性粉体とを混合してなるプ
ラスチツク磁石成形用組成物に関するものであ
る。該組成式中ＲはNdまたはNdを主とする希土
類元素であり、ＭはFeまたはFeを主とする鉄族
元素である。実用上ＲとしてNdを主とする２種
以上の混合物（ミツシユメタル、ジジム等）を使
用し、またＭとしてFeに少量のCoもしくはNiを
併用したもの（キユーリー点が向上する）を使用
することが望ましい。なお、Ｂ（ボロン）には
Al、Si、Ｃなどが不純物として混つていてもよ
い。組成すなわち原子％を示すｘ，ｙおよびｚの
値は前記のとおりである。Ｒの量を示すｘの値が
大になると保磁力Hcが向上し望ましいが磁性材
粉の取扱いに際し酸化燃えやすくなるので30原子
％以下とすべきであり、好ましくは10≦ｘ≦20の
範囲とすることがよい。またＢの量を示すｚの値
が大になるとこの場合にも保磁力Hcが増大する
があまりに大きくすると残留磁束密度Brが低下
するようになるので20原子％以下とすべきであ
り、好ましくは５≦ｚ≦15の範囲とすることがよ
い。Ｍの量を示すｙは残量とされる。なお、保磁
力をさらに向上させるために、Al、Ti、Zr、
Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Sn、
Pb、Sb、Bi、Cu、Znなどの１種または２種以上
を比較的少量の範囲で添加することは差支えな
い。 磁性粉体を製造する方法としては、原料金属
元素（Nd、Fe、Ｂ等）を所定の配合で高周波溶
解してインゴツトをつくり、これをジヨウクラ
ツシヤーおよびブラウンミルで35メツシユ以下の
粒度に粗粉砕し、ついでボールミルで２〜10μ程
度なるまで微粉砕し、磁場中で配向プレス成形
し、アルゴンガス中1000〜1200℃の温度で焼結
し、放冷後時効する、このものを前記と同様
にして粉砕し、乾燥して磁性粉体とする方法があ
げられる。もちろんこれ以外の法で磁性粉体を製
造してもよい。なお、プラスチツク中への高充填
化のためには微粉とやや大きい粒度の粉を混合し
て使用することが望ましく、また多極のラジアル
異方性磁石には極の大きさの10分の１以下の充分
小さな粒径の粉を用いるとよい。 上記磁性粉体を被覆処理するために使用される
染料としては、直接染料、酸性染料、塩基性染
料、媒染染料、硫化染料、建染染料、分散染料、
油溶染料、反応染料、などのほかけい光増白剤が
包含される。これらについて具体的例示をあげれ
ばつぎのとおりである。 直接染料 C.I.ダイレクトイエロー26、28、39、44、50、
86、88、89、98、100、C.I.ダイレクトオレンジ
39、51、107、C.I.ダイレクトレツド79、80、81、
83、84、89、218、C.I.ダイレクトグリーン37、
63、C.I.ダイレクトバイオレツト47、51、90、
94、C.I.ダイレクトブルー71、78、86、90、98、
106、160、194、196、202、225、226、246、C.I.
ダイレクトブラウン１、95、106、170、194、
211、C.I.ダイレクトブラツク19、32、51、75、
94、105、106、107、108、113、118、146など。 酸性染料 C.I.アシツドイエロー７、17、23、25、40、
44、72、75、98、99、114、131、141、C.I.アシ
ツドオレンジ19、45、74、85、95、C.I.アシツド
レツド６、32、42、52、57、75、80、94、111、
114、115、118、119、130、131、133、134、145、
168、180、184、194、198、217、249、303、C.I.
アシツドバイオレツト34、47、48、C.I.アシツド
ブルー15、29、43、45、54、59、80、100、102、
113、120、130、140、151、154、184、187、229、
C.I.アシツドグリーン７、12、16、20、44、57、
C.I.アシツドブラウン39、301、C.I.アシツドブラ
ツク１、２、24、26、29、31、48、52、63、131、
140、155など。 塩基性染料 C.I.ベイシツクイエロー11、14、19、21、28、
33、34、35、36、C.I.ベイシツクオレンジ２、
14、15、21、32、C.I.ベイシツクレツド13、14、
18、22、23、24、29、32、35、36、37、38、39、
40、C.I.ベイシツクバイオレツト７、10、15、
21、25、２６、27、C.I.ベイシツクブルー９、
24、54、58、６０、C.I.ベイシツクブラツク８な
ど。 媒染染料 C.I.モーダントイエロー１、23、59、C.I.モー
ダントオレンジ５、C.I.モーダントレツド21、
26、63、89、C.I.モーダントバイオレツト５、C.
I.モーダントブルー１、29、47、C.I.モーダント
グリーン11、C.I.モーダントブラウン１、14、
87、C.I.モーダントブラツク１、３、７、９、
11、13、17、26、38、54、75、84など。 硫化染料 C.I.サルフアーオレンジ１、３、C.I.サルフア
ーブルー２、３、６、７、９、13、C.I.サルフア
ーレツド３、５、C.I.サルフアーグリーン２、
６、11、14、C.I.サルフアーブラウン７、８、C.
I.サルフアーイエロー４、C.I.サルフアーブラツ
ク１、C.I.ソルビライズドサルフアーオレンジ
３、C.I.ソルビライズドサルフアーイエロー２、
C.I.ソルビライズドサルフアーレツド７、C.I.ソ
ルビライズドサルフアーブルー４、C.I.ソルビラ
イズドサルフアーグリーン３、C.I.ソルビライズ
ドサルフアーブラウン８など。 建染染料 C.I.バツトイエロー２、４、10、20、22、23、
C.I.バツトオレンジ１、２、３、５、13、C.I.バ
ツトレツド１、10、13、16、31、52、C.I.バツト
バイオレツト１、２、13、C.I.バツトブルー４、
５、６、C.I.ソルビライズドバツトブルー６、C.
I.バツトブルー14、29、41、64、C.I.バツトグリ
ーン１、２、３、８、９、43、44、C.I.ソルビラ
イズドバツトグリーン１、C.I.バツトブラウン
１、３、22、25、39、41、44、46、C.I.バツトブ
ラツク９、14、25、57など。 分散染料 C.I.デイスペンスイエロー１、３、４、C.I.デ
イスペンスレツド12、80、C.I.デイスペンスブル
ー27など。 油溶染料 C.I.ソルベントイエロー２、６、14、19、21、
33、61、C.I.ソルベントオレンジ１、５、６、
14、37、44、45、C.I.ソルベントレツド１、３、
８、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、
100、109、121、C.I.ソルベントバイオレツト１、
８、13、14、21、27、C.I.ソルベントブルー２、
11、12、25、35、36、55、73、C.I.ソルベントグ
リーン１、３、C.I.ソルベントブラウン３、５、
20、37、C.I.ソルベントブラツク３、５、22、
23、123など。 反応染料 C.I.リアクテイブイエロー１、２、７、17、
22、C.I.リアクテイブオレンジ１、５、７、14、
C.I.リアクテイブレツド３、６、12、C.I.リアク
テイブブルー２、４、５、７、15、19、C.I.リア
クテイブグリーン７、C.I.リアクテイブブラツク
１など。 けい光増白剤 C.I.フルオレセントブライトニングエイジエン
ト24、84、85、91、162、163、164、167、169、
172、174、175、176など。 本発明は以上例示した染料の１種または２種以
上を適当な溶媒におおむね0.01〜５重量％で溶解
して被覆処理液となし、この被覆処理液を用いて
対象の磁性粉体を浸漬する方法や、この処理液を
磁性粉体表面に吹き付ける方法で被覆処理し、つ
いで室温ないし150℃程度までの温度で加熱乾燥
するという方法で実施される。 染料を溶解するための溶媒としては、アルコー
ル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水
素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、ケトン系
溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤および水
などが例示され、これらは１種または２種以上の
混合溶媒として使用される。 被覆する染料の量としては磁性粉体に対して
0.02〜２重量％（好ましくは0.05〜１重量％）と
することが望ましい。この被覆量が少なすぎると
酸化防止能が悪くなり、一方多すぎるとコスト高
となるばかりでなく、バインダーとしてのプラス
チツクの比率が相対的に低下するので、流動性の
面からも磁性粉体の高充填化の阻害になる。 本発明はこのようにして磁性粉体を染料により
被覆処理するのであるが、この場合に必要に応じ
オルガノポリシロキサン化合物を併用してもよ
く、これによれば被覆処理による耐酸化性付与の
効果がさらに向上され、かつプラスチツク磁石成
形用組成物の成形時における滑性効果も付与され
るという利点がもたらされる。 オルガノポリシロキサン化合物の使用方法は、
染料と共に処理液中に添加含有させる方法、ある
いは染料による被覆処理に続いてオルガノポリシ
ロキサン化合物の処理液による被覆処理を施す方
法のいずれでもよく、これによれば染料の使用割
合を減少させることができる。 上記目的に供されるオルガノポリシロキサン化
合物としては、その分子構造、種類等に特に制限
なく、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリ
コーン樹脂（シリコーンワニス）、あるいはそれ
らの各種変性オルガノポリシロキサンが例示さ
れ、分子量についても低分子量のものから高分子
量のものまで任意に使用することができる。 染料の被覆処理液中にオルガノポリシロキサン
を添加含有させる場合は、染料１重量部当りオル
ガノポリシロキサンの添加量をおおむね１〜10重
量部、また染料による被覆処理終了後ついでオル
ガノポリシロキサンにより表面処理する場合は、
その処理量を磁性粉体に対しておおむね0.02〜２
重量％とすればよい。 本発明にかかわるプラスチツク磁石成形用組成
物は、前記被覆処理された磁性粉体とプラスチツ
クとを混合することにより得られるが、ここに使
用されるプラスチツクとしてはポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
アクリレート樹脂等のほか、いわゆるエンジニア
リングプラスチツクと称されているものたとえば
ポリアミド、ポリフエニレンサルフアイド、ポリ
フエニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネートなどが例示される。 本発明によれば磁性粉体をきわめて高い含有率
でプラスチツクと混合することができ、組成物中
における磁性粉体含量を最高95重量％程度まで高
めることができる。この点従来は成形性ならびに
磁気配向性の点から磁性粉体の充填密度を高める
ことが困難であつたため、磁気特性にすぐれたプ
ラスチツク磁石を得ることができなかつた。 プラスチツク磁石を得るための成形方法として
は、従来公知の方法たとえば射出成形、押出成
形、圧縮成形等の手段によればよく、成形方法そ
れ自体に制限はない。 本発明によればつぎの諸利点が得られる。 (1) 高性能のプラスチツク磁石を低コストで得る
ことができる。 (2) 磁性粉体は被覆処理されているので成形時に
高温で空気と接触しても酸化変質を受けたり発
火したりすることがないので、きわめて高磁気
特性のプラスチツク磁石が得られる。 (3) プラスチツクとして200℃以上のような高温
成形が必要とされるエンジニアリングプラスチ
ツクを使用しても、不都合をともなうことな
く、磁性粉体の高充填成形品を射出成形、押出
成形等の成形手段で容易に得ることができる。
このプラスチツク磁石は高温下での使用に耐え
かつ磁石特性が経時的変化（劣化）することが
なく信頼性の高いものである。 (4) 一体成形が簡単であり、複雑な形状に容易に
成形でき、後加工に要するコストが大幅に低減
される。 (5) 性能の高いラジアル異方性、、ラジアル多極
性のプラスチツク磁石を容易に得るこができ
る。 (6) 得られるプラスチツク磁石は均一な磁気性能
を示すものであつて、また耐衝撃性が大きいの
で、リレー、ブザー等への使用に有利である。 (7) 前記したように高温で成形しても酸化変質を
受けず、発火を起こすというようなことがない
ので、生産工程上安全が確保され、また再生使
用できその際性能の低下をともなわない。 つぎに参考例および実施例をあげる。 参考例 １ 約20mlの秤量ビンに希土類−鉄−ボロン系磁性
粉体Nd₁₅Fe₇₈B₇（粒度フイツシヤー法で3μ）を2g
秤取した。一方、第１表に示す各種染料の溶媒溶
液（いずれも濃度は0.5重量％）を調製し、これ
の所定量を前記秤取試料に加えて全体が均一に湿
潤吸着されるようにかくはんし、ついで60℃で乾
燥して溶剤分を除去し、さらに110℃で１時間加
熱処理した。染料の被覆量はそれぞれ同表に示す
とおりであつた。 このようにして染料で被覆処理した磁性粉体試
料について耐酸化性を調べるため、送風式加熱炉
中にて開放状態で20分間250℃に加熱し、下記式
によつて重量変化率を求めた。結果は第１表に示
すとおりであつた。 重量変化率（ｒ）＝W₄−W₃／W₂−W₁×100 W₁＝秤量ビンの重さ W₂＝秤量ビン＋試料の重さ W₃＝被覆処理し、110℃１時間加熱処理後の重
さ W₄＝250℃20分加熱後の重さ 第１表の結果から判るとおり、染料で被覆処理
を行わなかつた試料の場合には酸化による重量増
加が大きかつたのに対し、染料で被覆処理したも
のは重量増加が小さく、その被覆膜による耐酸化
性付与の効果が大である。

【表】

【表】 実施例 １ １のビーカーに、希土類−鉄−ボロン系磁性
粉体Nd₁₅Fe₇₈B₇（粒度フイツシヤ法で3μ）を１Kg
秤取し、これに第２表に示す染料の0.5％トルエ
ン溶液を同表の被覆量となるように添加し、よく
かくはん混合してさらに要すればトルエンを添加
して全体を湿潤させ、ついで60℃で乾燥して溶剤
を揮散させ、さらに110℃で１時間加熱処理した。
ただし、第２表中実験No.６〜No.８、No.10は、染料
で被覆処理した磁性粉体についてさらに各種シリ
コーン化合物の１％トルエン溶液を同表に示す処
理量となるように添加して全体を湿潤させ、110
℃で30分間乾燥処理した。 このようにして被覆処理した各磁性粉体440.1g
とUBEナイロン12P−3014U〔宇部興産(株)製〕
55.9gおよびステアリン酸アミド1.2gをビーカー
に秤取し、常温でかくはん後窒素ガス雰囲気中ジ
ヤケツト温度200℃のブラベンダー社製Ｓ−
300CH型ミキサーを用いてかくはん造粒した。 この造粒品をタナベコウギヨウ社製磁場射出成
形機TL−50MGSを用い、空気中への射出による
発火性ならびに成形品の磁気特性を測定した。結
果は第２表に示すとおりであつた。 射出成形条件：シリンダー温度（ホツパー側か
ら）C₁＝170℃、C₂＝230℃、ノズル温度220℃、
金型温度90℃、スクリユー回転数280rpm（無負荷
時の設定）、配向磁場20kOe 第２表の結果から表面被覆処理を行わなかつた
場合には、空気中への射出により瞬時に発火する
が、染料被覆することによつて顕著な耐酸化性が
付与され、発火現象が抑制されることが判つた。 また、染料被覆に加えてシリコーン化合物によ
る表面処理を行つた場合には負荷の軽減（スクリ
ユー回転が大になる）と角形性の向上が認められ
た。 なお、シリコーン化合物としては下記のものを
使用した。 ΓシリコーンオイルKF96：信越化学工業製商品
名、ジメチルシリコーンオイル ΓシリコーンオイルKP358：信越化学工業製商品
名、変性シリコーンオイル

【表】 実施例 ２ 実施例１と同様な方法で、希土類−鉄−ボロン
系磁性粉体Nd₁₅Fe₇₈B₇を染料、シリコーン化合
物で被覆処理した。その磁性粉体とUBEナイロ
ン12P−3014Uとを第３表に示す組成で配合し、
実施例１と同様の条件でかくはん造粒し成形し
た。結果は第３表に示すよおりであつた。 従来の技術では磁性粉体の充填度が88重量％で
あつたものが、本発明では92.6重量％にも高める
ことができ、したがつて磁気特性を大幅に向上さ
せることができた。また本発明の場合成形体の外
観はいずれも良好であつた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツクと、染料で被覆処理した組成式
   R_xM_yB_z（式中のＲは希土類元素、Ｍは鉄族元素
   であり、ｘ，ｙおよびｚは原子％を示す、ただし
   ８≦ｘ≦30、２≦ｚ≦20、ｙ＝100−ｘ−ｚ）で
   示される磁性粉体とを、混合してなるプラスチツ
   ク磁石成形用組成物。 ２ 組成式R_xM_yB_z中のＲが、NdまたはNdを主
   とする希土類元素、ＭがFeまたはFeを主とする
   鉄族元素である特許請求の範囲第１項記載のプラ
   スチツク磁石成形用組成物。 ３ プラスチツクと、染料とオルガノポリシロキ
   サンとで被覆処理した組成式R_xM_yB_z（式中のＲ
   は希土類元素、Ｍは鉄族元素であり、ｘ，ｙおよ
   びｚは原子％を示す、ただし８≦ｘ≦30、２≦ｚ
   ≦20、ｙ＝100−ｘ−ｚ）で示される磁性粉体と
   を、混合してなるプラスチツク磁石成形用組成
   物。