JPH08236330A - 樹脂結合型磁石用組成物及びこれを用いた磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 異方性磁場（Ｈ_A）が５０ｋＯｅ以上の磁性
粉と１種または２種以上のポリアミド樹脂との組成物に
おいて、必要な場合は該磁性粉があらかじめ熱硬化性樹
脂により被服し、ポリアミドが１分子中に特定の構造を
もつ共重合ナイロンと１２ナイロンとの混合物をバイン
ダーとして使用した樹脂結合型磁石用組成物、及び、こ
の樹脂結合型磁石用組成物を加熱成形して得た樹脂結合
型磁石。 【効果】 磁気特性に優れ、かつ成形性、機械的強度に
優れた樹脂結合型磁石を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂結合型磁石用組成
物に関し、詳しくは磁気特性及び成形性、物理的特性、
特に機械的強度に優れた樹脂結合型磁石を与える樹脂結
合型磁石用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト磁石、アルニコ磁石、希土類
磁石等はモーターをはじめとする種々の用途に用いられ
ている。しかし、これらの磁石は主に焼結法により作ら
れるため一般に脆く、薄肉のものや複雑な形状のものが
得難い。また焼結時の収縮が１５〜２０％と大きいため
寸法精度の高いものが得られず、精度を上げるには研磨
等の後加工が必要であるという欠点を有している。

【０００３】樹脂結合型磁石はこれらの欠点を解決する
とともに新しい用途をも開拓するもので、ナイロン等の
熱可塑性樹脂をバインダーとし、これに磁性粉を充填し
たものである。しかし、熱可塑性樹脂をバインダーとし
て用いる樹脂磁石は、磁性粉を８０ｗｔ％以上充填する
と溶融成形時の粘度が急激に増加し成形が困難になるた
め、磁性粉の充填量に限界がある上、ステアリン酸系金
属石鹸やパラフィン類等の熱可塑性樹脂用滑剤を添加し
成形を行っているために機械的強度の低下が免れない。
よって、磁性粉を充填したにもかかわらず期待した磁気
特性が得られないばかりでなく、成形性、機械強度全て
を満足すべき樹脂結合型磁石成形品が得られなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、小型モーター、
音響機器、ＯＡ機器等に用いられる樹脂結合型磁石は、
機器の小型化の要請から磁気特性が高く、しかも成形加
工性、物理的特性（機械的強度等）に優れたものが要求
されているが、磁性粉とポリアミド樹脂と滑剤のみによ
って得られる従来の樹脂結合型磁石のこれらの特性は、
上記用途に使用するには不十分であり、樹脂結合型磁石
の早期改良が望まれていた。

【０００５】従って、本発明の目的は、従来のポリアミ
ド系樹脂結合型磁石の欠点を解消し、磁気特性、成形加
工性、物理的特性（特に、機械的強度）の優れた樹脂結
合型磁石を与える該磁石用組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するために、磁性粉の表面処理の種類やバインダ
ーの種類と量を変えて種々の検討を行った結果、必要な
場合は該磁性粉があらかじめ熱硬化性樹脂により被服さ
れおり、ポリアミドが１分子中に少なくとも［化１］、
［化２］でそれぞれ表される構造をもつ共重合ナイロン
と１２ナイロンとの混合物をバインダーとして使用する
ことで優れた磁気特性、成形加工性、物理的特性（特
に、機械的強度）を有する樹脂結合型磁石が得られるこ
とを見いだし、本発明を完成した。

【０００７】即ち、本発明は、異方性磁場（Ｈ_A）が５
０ｋＯｅ以上の磁性粉と１種または２種以上のポリアミ
ド樹脂との組成物において、ポリアミドが１分子中に少
なくとも

【化５】

【化６】 でそれぞれ表される構造をもつ共重合ナイロンと１２ナ
イロンとの混合物をバインダーとして使用することを特
徴とする樹脂結合型磁石用組成物、または、異方性磁場
（Ｈ_A）が５０ｋＯｅ以上の磁性粉と１種または２種以
上のポリアミド樹脂との組成物において、該磁性粉があ
らかじめ熱硬化性樹脂により被服されており、かつ、ポ
リアミドが１分子中に少なくとも［化１］［化２］でそ
れぞれ表される構造をもつ共重合ナイロンと１２ナイロ
ンとの混合物をバインダーとして使用することを特徴と
する樹脂結合型磁石用組成物、及び、上記の樹脂結合型
磁石用組成物を加熱成形することにより優れた磁気特
性、成形加工性、物理的特性（特に、機械的強度）を有
する樹脂結合型磁石である。

【０００８】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で用い
る磁性粉としては、異方性磁場（Ｈ_A）が５０ｋＯｅ以
上の磁性粉であれば通常樹脂結合型磁石に用いられてい
る磁性粉を使用できる。例えば、希土類コバルト（Ｒ−
Ｃｏ）系、希土類−鉄−ほう素（Ｒ−Ｆｅ−Ｂ）系、希
土類−鉄−窒素（Ｒ−Ｆｅ−Ｎ）系の磁性粉が挙げられ
る。

【０００９】本発明者らは、上記樹脂結合型磁石組成物
において、磁性粉として上で例示したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
の液体急冷法による合金粉やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系の合金粉
を用いると、例えば９５重量％以上の高充填化が可能で
あり、特に優れた磁気特性を有する樹脂結合型磁石が得
られることを確認している。尚、液体急冷法によって得
られたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性粉は、鱗片状の特異な形
状を有しているため、好ましくはジェットミルやボール
ミル等で粉砕した方が良い。これら磁性粉の好ましい粒
径は、平均２００μｍ以下であり、特に好ましくは平均
１００μｍ以下である。

【００１０】本発明は、必要であればこれら磁性粉にあ
らかじめ熱硬化性樹脂を被服した後使用されることを特
徴とする。ここで使用される熱硬化性樹脂は特に限定さ
れることなく、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、
メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フタル酸樹脂、エポキシ
樹脂、フラン樹脂、アニリン樹脂、ポリウレタン樹脂、
ブトン樹脂、ポリジフェニルエーテル樹脂、アルキルベ
ンゼン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、アルキルベンゼン樹脂、ビスマレイミド・トリア
ジン樹脂、イミドシリコン樹脂、ポリイミド樹脂等を１
種または２種以上で使用でき、必要に応じて硬化剤、硬
化促進剤、変性剤、安定剤及びまたは希釈剤等を用いて
も差し支えない。

【００１１】これら熱硬化性樹脂にて被服するときの該
熱硬化性樹脂量は、磁性粉１００重量部に対し０．１重
量部以上５重量部以下が望ましく、更には、１重量部以
上３重量部未満が望ましい。該樹脂量が０．１重量部よ
り少ないと最終成形磁石体の所望の機械的強度を得るこ
とができず、５重量部以上になると最終成形磁石体の所
望の磁気特性を得ることができない。

【００１２】これら熱硬化性樹脂被服磁性粉を得る方法
も特に限定されないが、被服後完全に硬化させた後使用
される。これら熱硬化性樹脂被服磁性粉を得る方法を例
示すると、まず熱硬化性樹脂及び硬化剤等の必要成分を
親有機溶剤等により希釈し、磁性粉とよく混合し、真空
乾燥機で溶剤を充分に揮発乾燥させ、次に、該熱硬化性
樹脂混合磁性粉を所望の硬化条件にて該熱硬化性樹脂の
硬化を完全に行い、解砕後最終的に篩にて粒度分布を調
整し使用される。

【００１３】また、該組成物において、必須成分のポリ
アミド樹脂は磁性粉のバインダーとして働くものであ
り、本発明で用いられるポリアミド樹脂としては、１分
子中に少なくとも［化１］、［化２］でそれぞれ表され
る構造をもつ共重合ナイロンと１２ナイロンとの混合物
をバインダーとして使用することを特徴とし、例えば共
重合ナイロンとしては、６-１２等の２元共重合体、６-
１０-１２等の３元共重合体、６-６・６-１１-１２等の
４元共重合体、６・６-６-１０-１１-１２等の５元共重
合体ナイロンなどが挙げられ、更にこれらに他種モノマ
ーとの共重合体、他の物質での末端基処理品などが挙げ
られる。又、これらの共重合ナイロンの２種類以上のブ
レンド等における系も当然含まれる。

【００１４】本発明は、これら共重合ナイロンと更に１
２-ナイロンホモポリマーとの混合体で使用される。こ
れらポリアミド樹脂（ナイロン）の溶融粘度や分子量
は、所望の機械的強度が得られる範囲で低い方が望まし
く、形状は、パウダー、ビーズ、ペレット等特に限定さ
れないが、磁性粉との均一混合性から考えるとパウダー
が望ましい。

【００１５】また、これらそれぞれのナイロンの混合割
合は、選択する樹脂の重合度や共重合比率により異なる
が、一般的に共重合体の方が融点が低いため、１２-ナ
イロンを５０％以上混合することが望ましい。

【００１６】一方、当該磁性粉は、９５重量％よりも多
く充填した場合、著しく混練トルク、流動性が低下し成
形困難になり、また、８０重量％より少ないと所望の磁
気特性が得られない。よって、磁性粉の充填量は、８０
重量％以上９５重量％以下が好ましい。

【００１７】また、上記磁性粉を必要に応じてシラン
系、チタン系、アルミニウム系の表面処理剤即ちカップ
リング剤等を磁性粉に対して０．１〜３．０重量％の範
囲で使用することができる。これら、カップリング剤の
例としては、シラン系としてビニルトリエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β
−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
メトキシシラン等又、チタン系としてイソプロピルトリ
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
ルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）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、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、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチ
タネート等、又、アルミニウム系としてアセトアルコキ
シアルミニウムジイソプロピレート等が代表的なものと
して挙げられる。

【００１８】次に、本発明の樹脂結合型磁石用組成物
は、前述の磁性粉、ポリアミド樹脂に加えて、１分子中
の炭素数が８以上の飽和または不飽和脂肪化合物中に１
つのエポキシ基またはグリシジルエーテル基を有する化
合物を添加することを特徴とする。これら化合物は、例
えば、ｎ−オクチルグリシジルエーテル、ｎ−ウンデシ
ルグリシジルエーテル、ｎ−トリデシルグリシジルエー
テル、ｎ−オクタデシルグリシジルエーテル等直鎖飽和
脂肪族グリシジルエーテル型、エポキシｎ−オクタン等
の直鎖飽和脂肪族モノエポキシ、２−エチルヘキシルグ
リシジルエーテル、２−プロピルウンデシルグリシジル
エーテル等の分岐飽和脂肪族グリシジルエーテル型、２
−オクテニルグリシジルエーテル等の直鎖不飽和脂肪族
グリシジルエーテル型、２−アリルオクタデシルグリシ
ジルエーテル等の分岐不飽和脂肪族グリシジルエーテル
型、シクロヘキシルグリシジルエーテル等脂環式グリシ
ジルエーテル型、エポキシシクロオクタン等の脂環式モ
ノエポキシ型が挙げられ、これら１種または２種以上の
添加で使用することができる。

【００１９】これらの化合物は、該ポリアミド樹脂１０
０重量部に対して０．０１重量部以上５０重量部未満の
割合で添加されるが、好ましくは０．１以上２０重量部
以下、さらに、１重量部以上１０重量部以下がより好ま
しい。該化合物は、磁性粉とポリアミド樹脂と同時に混
合しても良いが、予めポリアミド樹脂に直接添加し種々
の反応をせしめた後磁性粉と混合しても良い。該化合物
の添加量が該ポリアミド樹脂１００重量部に対して０．
０１重量部以下の場合は、成形加工性が低下し、結果的
に磁性粉含有量を多くできなくなるため高い磁気特性の
磁石を得ることができない。また、添加量が５０重量部
以上の場合所望の物理的特性（特に機械的強度）が得ら
れない。

【００２０】本発明における組成物は、前記成分の他に
プラスチック成形用滑剤や種々の安定剤等を添加するこ
とができる。

【００２１】滑剤としては、例えばパラフィンワック
ス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロ
ピレンワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイ
クロワックス等のワックス類、ステアリン酸、１，２−
オキシステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレ
イン酸等の脂肪酸類、ステアリン酸カルシウム、ステア
リン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリ
ン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミ
ニウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシ
ノール酸カルシウム、２−エチルヘキソイン酸亜鉛等の
脂肪酸塩（金属石鹸類）ステアリン酸アミド、オレイン
酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチ
ン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン
酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレン
ビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミ
ド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレ
イン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ−ステ
アリルステアリン酸アミド等脂肪酸アミド類、ステアリ
ン酸ブチル等の脂肪酸エステル、エチレングリコール、
ステアリルアルコール等のアルコール類、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメ
チレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエー
テル類、ジメチルポリシロキサン、シリコングリース等
のポリシロキサン類、弗素系オイル、弗素系グリース、
含弗素樹脂粉といった弗素化合物、窒化珪素、炭化珪
素、酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪素、二硫化
モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。

【００２２】また、安定剤としては、ビス（２、２、
６、６、−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケー
ト、ビス（１、２、２、６、６、−ペンタメチル−４−
ピペリジル）セバケート、１−［２−｛３−（３，５−
ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニ
ルオキシ｝エチル］−４−｛３−（３、５−ジ−第三ブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝
−２、２、６、６−テトラメチルピペリジン、８−ベン
ジル−７、７、９、９−テトラメチル−３−オクチル−
１、２、３−トリアザスピロ［４、５］ウンデカン−
２、４−ジオン、４−ベンゾイルオキシ−２、２、６、
６−テトラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−１−
（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２、２、
６、６−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［［６
−（１、１、３、３−テトラメチルブチル）イミノ−
１、３、５−トリアジン−２、４−ジイル］［（２、
２、６、６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ］
ヘキサメチレン［［２、２、６、６−テトラメチル−４
−ピペリジル）イミノ］］、２−（３、５−ジ・第三ブ
チル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロ
ン酸ビス（１、２、２、６、６−ペンタメチル−４−ピ
ペリジル）等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フ
ェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸
化剤等が挙げられる。

【００２３】本発明において、各成分の混合方法は特に
限定されず、例えばリボンブレンダー、タンブラー、ナ
ウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサ
ー等の混合機あるいは、バンバリーミキサー、ニーダ
ー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出
機等の混練機を使用して実施される。

【００２４】本発明の組成物は、各成分を混合し、パウ
ダー、ビーズ、ペレットあるいはこれらの混合物の形で
得られるが、取扱易い点でペレットが望ましい。得られ
た組成物は各種の熱可塑性樹脂成形機、好ましくは射出
成形機、押出成形機により成形される。

【００２５】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。尚、実施例、比較例に用いた各成
分の詳細及び試験方法、評価を例示するが、本発明の趣
旨を逸脱しない限り、これらに限定されるものではな
い。

【００２６】以下の材料及び方法で樹脂結合型磁石用組
成物及び磁石を製造し、評価した。用いた材料を下記に
示す。

【００２７】Ａ 磁性粉 ・磁粉１：ＳｍＣｏ₅ 系磁性 （商品名：ＲＣｏ₅合金、住友金属鉱山（株）製） 異方性磁場：２４６ｋＯｅ ・磁粉２：Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ 系磁性粉 （商品名：ＭＱＰ−Ｂ、米国ゼネラルモーターズ社製） 異方性磁場：７０．４ｋＯｅ

【００２８】Ｂ 熱硬化性樹脂 ・硬化樹脂 １：エポキシ樹脂と硬化剤 （エポキシ樹脂商品名：エポトートＹＤ−７０１１、東
都化成（株）製） （硬化剤商品名：ＤＩＣＹ７、油化シェルエポキシ
（株）製） ・硬化樹脂 ２：ビスマレイミド・トリアジン樹脂 （商品名：ＢＴ２１００、三菱瓦斯化学（株）製）

【００２９】Ｃ ポリアミド樹脂 ・ＰＡ１：１２ナイロン （商品名：ＵＢＥナイロン、３０１４Ｕ、宇部興産
（株）製） ・ＰＡ２：６−１２共重合ナイロン （商品名：ＵＢＥナイロン、７１２５Ｕ、宇部興産
（株）製）

【００３０】次に各成形品の製造方法、評価方法を示す
と次のようになる。 ・組成物の混合及び作製 磁性粉を熱硬化性樹脂で被服しない場合は、それぞれの
磁性粉全量に、所定の樹脂を所定の比率（各重量部）に
なるよう添加し、更に滑剤として、磁性粉１００重量部
に対し２．０重量部のステアリン酸リチウムとジメチル
ポリシロキサンを加え、プラネタリーミキサー中で十分
混合撹拌し（４０ｒｐｍ、８０℃）、再び−７６０ｍｍ
Ｈｇ、１２０℃の真空オーブン中で２４時間乾燥させ
た。

【００３１】一方、磁性粉をあらかじめ熱硬化性樹脂で
被服する場合は、それぞれの磁性粉全量に、所定の熱硬
化性樹脂を所定の比率（各重量部）になるよう添加した
後にミキサーにてよく混合し、取り出した後真空乾燥機
にて１２時間常温にて乾燥させ、１８０℃１時間の硬化
を行った。ここで得られた表面被服済み磁性粉を解砕篩
分けし、更に滑剤として、表面被服済み磁性粉１００重
量部に対し、所定のポリアミド樹脂を所定の比率になる
よう添加し（各重量部）、更に滑剤として、磁性粉１０
０重量部に対し２．０重量部のステアリン酸リチウムと
ジメチルポリシロキサンを加え、プラネタリーミキサー
中で十分混合撹拌し（４０ｒｐｍ、８０℃）、再び−７
６０ｍｍＨｇ、１２０℃の真空オーブン中で２４時間乾
燥させた。

【００３２】これらにより得られた混合物を２０ｍｍφ
シングル押出機（Ｌ／Ｄ＝２５、ＣＲ＝２．０、回転数
＝２０ｒｐｍ、５ｍｍφストランドダイ、シリンダー温
度２００℃〜２８０℃、ダイス温度２８０℃）にて押し
出し、ホットカットペレタイザーにて５ｍｍφ×５ｍｍ
の樹脂結合型磁石用ペレットコンパウンドを作製した。

【００３３】・射出成形方法 これらのペレットコンパウンドを（株）日本製鋼所製磁
場中射出成形機（Ｊ−２０ＭII）にて横５ｍｍ×縦２０
ｍｍ×厚４ｍｍの試験用樹脂結合型磁石を同一条件（成
形温度２４０〜２９０℃、金型温度１００〜１２０℃）
にて成形し、得られたこれらの磁石成形品を後述の方法
にてそれぞれ評価した。尚、ＳｍＣｏ₅を使用した時の
み１５〜２０ｋＯｅの磁場中金型内にて成形を行った。

【００３４】・各評価方法 （i）機械的強度（３点式曲げ強度）評価 上記射出成形条件にて得られた評価用サンプルの曲げ強
度を島津製作所（株）製オートグラフを用いて、ヘッド
スピード２ｍｍ／分とし、常温下で求めた。該曲げ強度
は、１５．０ｋｇｆ／ｍｍ²以上あれば機械的強度が十
分である。

【００３５】（ii）流動性（ＭＦＲ）評価 上記混練条件にて得られたペレット状組成物を島津製作
所（株）製高化式フローテスターにて（温度：２５０
℃、荷重：３０ｋｇｆ、ダイス形状：１ｍｍφ×１ｍ
ｍ、予熱：１２０秒）流動性を測定した。該流動性評価
で１．５ｇ／分以上の流動性が確保できれば成形に問題
を生じせしめることはないことがわかっている。

【００３６】（iii）磁気特性評価 上記射出成形条件にて得られた樹脂結合型磁石試料の磁
気特性を、チオフィー型自記磁束計にて常温で測定し、
磁気特性のうち（ＢＨ）_max（最大磁気エネルギー積）
（ＭＧＯｅ）を求めた。

【００３７】上記の結果を、磁性粉を熱硬化性樹脂で被
服しない場合は表１、表２に、磁性粉を熱硬化性樹脂で
被服した場合は表３〜表５に示した。

【００３８】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【００３９】

【発明の効果】以上のごとく、本発明の樹脂結合型磁石
用樹脂組成物は、磁性粉を、例えば９５ｗｔ％と高充填
することが可能であり、磁気特性に優れかつ成形性、物
理的特性（特に機械的強度）に優れた樹脂結合型磁石を
提供することができ、成形性、磁気特性、機械的強度を
すべて要求される用途、例えば、一般家電製品、通信・
音響機器、医療機器、一般産業機器にいたる幅広い分野
では特に有用である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異方性磁場（Ｈ_A）が５０ｋＯｅ以上の
   磁性粉と１種または２種以上のポリアミド樹脂との組成
   物において、該ポリアミドが１分子中に少なくとも 【化１】 【化２】 でそれぞれ表される構造をもつ共重合ナイロンと１２ナ
   イロンとの混合物をバインダーとして使用することを特
   徴とする樹脂結合型磁石用組成物。
2. 【請求項２】 異方性磁場（Ｈ_A）が５０ｋＯｅ以上の
   磁性粉と１種または２種以上のポリアミド樹脂との組成
   物において、該磁性粉があらかじめ熱硬化性樹脂により
   被服されており、かつ、該ポリアミドが１分子中に少な
   くとも 【化３】 【化４】 でそれぞれ表される構造をもつ共重合ナイロンと１２ナ
   イロンとの混合物をバインダーとして使用することを特
   徴とする樹脂結合型磁石用組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の樹脂結
   合型磁石用組成物を加熱成形することにより得られる樹
   脂結合型磁石。