JPS6035806B2

JPS6035806B2 - プラスチツク磁石及びその製造方法

Info

Publication number: JPS6035806B2
Application number: JP51101385A
Authority: JP
Inventors: 和雄鈴木; 紳一郎村地; 正俊平井
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1976-08-24
Publication date: 1985-08-16
Also published as: JPS5326993A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、磁気異万性プラスチック磁石及びその製造方
法に関する。

従来フェライト磁石は、バリウムフェライト・ストロン
チウムフェライト等のハードフェライトを圧縮成形後、
焼成工程を経て作るため、その磁気特性にもかかわらず
収縮による寸法不良を生じ、所定の寸法精度を得る為に
、研摩工程が必要である。

暁結物なので機械的にもろい成形形状の複雑な磁石寸法
大なるフェライト磁石の製造が極めて困難である。又、
競緒反応が高温であり、エネルギーを大量に消費する等
の欠点があった。これらの欠点を改良するため、寸法精
度が高く、複雑な形状、大きさが自由で脆性がなく、機
械加工でき、かつ生産時のエネルギー消費も少ないフェ
ライトプラスチック磁石が提案されている。これは焼結
により粒子を凝集保持する代りにフェライト粒子をプラ
スチックで凝集保持するとともにプラスチックの成形性
を利用し、従来確立された押出・射出・圧縮成形等のプ
ラスチック加工方法でプラスチック磁石を得んとするも
のである。プラスチック磁石の残留磁束密度は、プラス
チック磁石中でフェライトのしめる体積により決ってく
るので、磁石の見掛密度が磁力のめやすとなる。焼結工
程を経たフェライト磁石の密度は、５夕／仇程度あり、
プラスチック磁石では一般にその密度が３．７夕／塊程
度までであり残留磁束密度は見幾密度に対応して低下し
てしまう。このように、磁力の低下とプラスチックによ
る機械特性の付与条件は、背反する為に単にフェライト
粉末とプラスチックの混合物を用い、押出成形・射出成
形・カレンダロール成形・圧縮成形を行っても磁気特性
と機械特性・寸法精度等プラスチックにより与えられる
性質の二つを同時に生かすことができなかった。ところ
で磁気特性は、フェライト粒子の磁性の方向により改善
できるので磁性粒子の方向を揃える試みがなされている
。例えば、板状のフェライトを用い、狭いスリット間を
通して機械的敷断力をかけ、磁気異方性のある材料を得
られるが、原料フェライトが特殊になり価格が高い、又
、異方性を与えられるスリット間隔が４・さい為、形状
が限定され厚物・異形品等の成形物が得られない欠点が
あった。この為ドメィンサィズのフェライトを磁場中処
理したのち、焼綾後再粉砕したマルチドメィンフェラィ
トを用し、押出成形する方法、磁場中で圧縮成形する方
法などが提案されているが、シングルドメインフヱライ
ト、等方性多結晶フェライトをプラスチックで被覆し、
或は混合した場合粒子間の摩擦力により粒子は全て磁気
配列しないことが報告されている。本発明者等はかかる
事実にかんがみ、種々研究した結果、特殊なフェライト
を用いず、かつ量産性の高い押出機による加工が可能な
異方性プラスチック磁石とその製造方法を完成した。

本発明者等は、市場で入手可能な平均粒径０．５〜３ｒ
までのバリウムフェライト・ストロンチウムフェライト
の等方性多結晶粒子と塩化ビニル樹脂系粘結剤からなる
磁気組成物を、永久磁石もしくは電磁石を励磁源とした
磁場回路からなる磁場配向ダイを先端に取付けた押出機
を使って磁場配向しながら押出し、滋場配向ダィを出た
時点から空冷もしくは水冷により冷却させると押出成形
品は印加磁場方向に強い異方性を持つプラスチック磁石
となることを見し、出した。

一方磁気特性がプラスチック磁石中のフェライト体積百
分率に比例することから、バリウムフェライトを一定と
し、フェライト体積百分率も一定とし、大占緒剤として
各種ゴム・ェラストマー・塩化ビニル系樹脂・塩素化ポ
リエチレン・エチレン酢酸ビニル共重合体等を選び、組
成物を押出し、磁気特性を比較したところ粘結剤の種類
により磁気特性への影響に著差が生じ本発明によるもの
のみが強い磁気特性を与えることが判明した。かかる差
異は、高分子粘結剤として塩化ビニル系樹脂・塩素化ポ
リエチレン・エチレン酢酸ビニル共重合体の１種又は２
種以上を５の重量％以上含有するものを使用する本発明
による特定の磁気組成物がフェライト粒子の配向に極め
て有効に作用しているためと推定される。即ち、上記必
須成分を使用すれば、標準的押出成型温度に於いて好適
な溶融粘度を有し、且つフェライトの界面相互作用が適
当であって良好なフェライト粉末の配向が蓬せられるこ
と及び押出成型適性が良好で加工条件幅が広く、且つダ
ィ部より吐出されてから冷却固化せしめる迄の間に上記
配向が乱れて磁気特性が低下することが少ない、その他
の効果がある。従って、成型性や最終的に得られるプラ
スチック磁石の諸特性を改良する目的で他の粘結剤成分
を加えても良いが、これら必須成分を少くとも過半量用
いないと上述した効果が少なくなる。従って、本発明に
於いてはこれら必須成分を５堰重量％以上用いる。本発
明の磁気組成物は、高分子粘結剤中の上記必須成分の他
に５の重量％以下の可塑剤・加工性改良剤・安定剤を選
び必須成分と併用することによってその効果を一層高め
ることができる。可塑剤としては、モノェステル及びポ
リエステル系可塑剤、ェポキシ系可塑剤がよい。好まし
くは２０午０で粘度が１にＰ〜３０にＰのフタル酸誘導
体、２０℃での粘度が１にＰ〜５にＰのァジビン酸系誘
導体、セバチン酸系誘導体、２０つ０での粘度が＄Ｐ〜
３０にＰのトリメリット酸議導体、２５℃での粘度が２
０比Ｐ〜６００にＰのァジピン酸系ポリエステル、フタ
ル酸系ポリエステル、２５００での粘度が１２０にＰ以
下のェポキシ誘導体があげられる。安定剤としては、三
塩基性硫酸鉛、二塩基性亜燐酸鉛等の鉛系安定剤、ステ
アリン酸鉛、ステアリン酸バリウム等の金属石けん、ジ
ブチル錫ラウレート、ジブチル錫マーレート等の有機錫
系安定剤を単独又は併用するのが良い。使用するフェラ
イトが平均粒蓬０．５〜３ムまでのバリウムフエライト
・ストロンチウムフエライトの等万性多結晶体であれば
本発明の高分子粘綾剤中で良好に配向する。

本発明で用いるバリウムフェライト・ストロンチウムフ
ェライトの使用量は磁気組成物中５０〜９の重量％であ
る。９の重量％を越えると押出成型は不可能ではないが
、フェライ．ト粉体相互の作用が大となり押出機ダィ部
にて印加した磁場によってフェライト粒子の配向が困難
となって最終的に得られる異方性プラスチック磁石の磁
気特性の向上が困難となったり、低下したりする。

即ち、フェライトの使用量を９血重量％を越えて使用す
ることは可能ではあるが加工の困難度が増大するから工
業的な意義を欠く。又、使用するフェライト量が５広重
量％未満であっても相応する磁気特性は示すものの実用
に供されることは殆んどなく工業的に意味がない。

従って、本発明においては５０〜９の重量％のフェライ
ト含有量を採用する。又、フェライトのモル比はＦｅ２
０３／鞠０，Ｆｅ２０３／Ｓの５．１〜６．０が好まし
く、これらは通常原料造粒後９５０００〜１３００ｏｏ
の間で１時間から３時間焼成され粗粉砕後、振動ミル・
アトラィター等にて湿式又は乾式で微粉砕される。フェ
ライト中のモル比が６を越えると遊離の酸化鉄が生じ著
るしく磁気特性を損なう。又、同モル比が極度に低くな
るとモノフェラィトの生成が増加し徐々に磁気特性が低
下する。フェライトの焼成条件等で変化するので一概に
はいえないが、モル比が５．０以下となると得られるフ
ェライト粉の磁気特性の低下が無視できなくなる。それ
故上記の如くフェライトのモル比はＦｅ２Ｑ／母０，Ｆ
ｅ２０３／Ｓｒ○が５．１〜６．０であることが好まし
い。勿論、使用すフェライトが単結晶又は異万性多結晶
体であっても本発明による粘絹剤を用いれば良好に節向
し、良好な特性が得られる。本発明に使用される押出機
としては、強磁性材料及び非磁性材料により押出成形物
使用方向にェアギャップを有する構造の押出ダィと、こ
れに付属する永久磁石も．しくは電磁石を励磁源とした
磁気回路からなる磁場配向ダィを先端に取りつけた押出
機が挙げられる。

本発明の押出成形異方性プラスチック磁石は、特定の高
分子粘結剤を含むことと相まってフェライトの磁化容易
軸が印加磁場方向に充分配同しており、配向度が高く優
れた磁気特性を有するものであり、しかも長尺の磁石に
なり得るので極めて利用価値が高いのである。

本発明の組成物を用いることにより等方性バリウムフェ
ライト暁結磁石と同等の特性を有し、かつ可榛性・機械
特性にすぐれた異万性プラスチック磁石が量産性の高い
押出方法で可能となり競結磁石の欠点をなくし、かつ軽
量なマグネットを市場に供孫合できる。

又従来ゴム磁石・プラスチック磁石の主要マーケットで
あったエネルギー積０．４〜０．９ＭＧ○ｅ程度の分野
に対しては、従来品のフェライト量に比べ、はるかに少
し、フェライト量（樹脂分がはるかに多い）で同一特性
を出せるため、従来品に比べると可榛性、機械特性がは
るかに改善される他、軽量な製品を汎用プラスチック加
工機械で製造できる。さらに、できた製品は、一般のプ
ラスチック材料と同じ要領で熱落着加工・ウエルダー加
工・ラミネート加工・エンボス加工等の二次加工ができ
るため、二次加工分野での利用範囲の拡大が期待でき、
例えば冷蔵庫ガスケットの一体化成形及びその溶着に対
しても極めて有効である。以下本発明を実施例、参考例
を用いて更に詳細に説明する。

参考例１市販ニトリルゴム（グッドリッチ社製ハイカー１４１１
）１０の重量部に対し亜鉛華５重量部、プロセスオイル
１５重量部、加硫促進剤１．５重量部からなる配合物を
８インチ蒸気加熱ロール（以後試験ロールと呼ぶ）にて
渡練し、この粘結剤中にしめるバリウムフェライト（戸
田工業バリウムフェライトＢＦＡ、粒径１．３１仏，Ｆ
ｅ２Ｑ／母○モル比５．４４）の体積充填率が５２体積
％になるように加えながら鷹練したあと約５肋角のべレ
ツトに加工した。

ブラベンダー社製プラストグラフニーダータィプを用い
、当該磁気組成物の最適加工温度におけるトルクを測定
した。さらに上述プラストグラフ押出機と押出機先端に
つけた滋場配向ダイにより該磁気組成物を押出し、磁場
のｅの場合と磁場＊１１００比×についての押出成形物
の磁気特性の比較をＪＩＳＣ２５０１に従って行なった
。

トルク３．１＆瓜参考例２市販エチレンプロピレンゴム（日本合成ゴムＥＰ３３）
１０の重量部に対し亜鉛華５重量部、プロセスオイル１
の重量部、加硫促進剤３重量部からなる配合物を参考例
１と同一条件でべレット加工し、参考例１と同一方法で
トルク及び押出物の磁気特性を測定した。

トルク５．４Ｋのｈ参考例３市販クロロスルフオン化ポリエチレン（デュポン社／・
ィパロン４５）１００重量部に対しポリエチレングリコ
ール１重量部、マグネシア４重量部から成る配合物を参
考例１と同一条件でべレット加工し、参考例１と同一方
法でトルク測定及び押出物の磁気特性を測定した。

トルク５．４＆ｍ実施例１市販エチレン−酢酸ビニル共重合体（大日本インク、ェ
バスレン４１０）１０の重量部、潟剤１重量部から成る
配合物を参考例１と同一条件でべレツト加工し参考例１
と同一方法でトルク測定及び押出物の磁気特性を測定し
た。

トルク６．８＆ｍ実施例２塩化ピニル樹脂（鐘淵化学工業、商品名カネビニールＳ
３０００平均重合度３０００）１００重量部に対しポリ
エステル系可塑剤（大日本インキ、Ｗ３６肥ＬＳ二塩基
酸ァジピン酸、粘度４３０にＰ２５℃）７０重量部、ェ
ポキシ系可塑剤（ァデカァーガス化学、０−１３０Ｐェ
ポキシ化大豆油分子量約１０００、粘度３５にＰ３００
０）８．５重量部、滑剤及び安定剤Ｉ１重量部から成る
配合物中のバリウムフェライト量が５２体積％になるよ
うに参考例１のフェライト粉末を加え、９そへンシェル
ミキサーで混合後蒸気ロールで混練し約５仰角のべレッ
トに加工したあと参考例１と同一方法でトルク測定及び
押出物の磁気特性を測定した。

トルク４．６＆ｍ実施例３塩素化ポリエチレン（昭和電工、ェラスレン４０１Ａ
塩素化度４の重量％）ｌ０Ｇ重量部、ポリエステル系可
塑剤（大日本インキ、Ｗ３６班ＬＳ）３０重量部、ェポ
キシ系可塑剤（アデカアーガス化学、○−１３価）４重
量部、滑剤及び安定剤１１重量部から成る配合物を実施
例２と同一条件でべレット化し、参考例１と同一方法で
押出物の磁気特性を測定した。

実施例４塩化ピニル樹脂（鐘淵化学工業、カネビニールＳ３００
０）８の重量部、塩素化ポリエチレン（昭和電工、ヱラ
スレン４０１Ａ）２の重量部、ポリエステル系可塑剤（
大日本インキ、Ｗ３６０Ｅは）５０重量，※部、ェポキ
シ系可塑剤（アデカアーガス化学、０一１３０Ｐ）６．
５重量、滑剤及び安定剤１１重量部から成る配合物を実
施例２と同一条件でべレット化し、参考例１と同一方法
で押出物の磁気特性を測定した。

実施例１〜４および参考例１〜３より明らかなように同
一フェライト体積充填率であっても大占結剤として用い
る合成高分子の種類によって磁場配向押出後、本発明の
ように成形物中のフェライト粒子が餌向し、異方化して
いるものと、配向してし、ないものがあることが明確に
理解できる。

さらに、加工時の粘度の目安となるトルクを比較すると
単純に粘度の大小だけでは磁場に対する配向性の優劣は
つけられず高分子粘結剤として選ぶ材料自身も艶向性に
寄与していることがわかる。実施例５塩化ビニル樹脂
（鐘淵化学工業、カネビニールＳＩＯＯ李平均重合度１
３００）６の重量部に対し塩素化ポリエチレン（昭和電
工、ェラスレン４０１Ａ）４０重量部、ポリエステル系
可塑剤（大日本インキ、Ｗ３６０ＥＬＳ）８０重量部、
ェポキシ系可塑剤（アデカアーガス化学、０一１３０Ｐ
）１の重量部、溶剤及び安定剤１１重量部から成る配合
物中のバＩＪウムフェラィト量が８５重量％になるよう
にバリウムフェライト（戸田工業、バリウムフェライト
粉末ＧＰＢ、粒径１．８１仏、モル比Ｆｅ２０３／Ｂａ
○：５．９０）を加え９そへンシエルミキサーでドライ
ブレンド後蒸気ロールで濠糠し約５側仰角のべレツトに
加工した。

プラベンダー社製ブラストグラフ押出機と押出機先端に
つけた磁場配向ダィにより当該組成物を押出し、電磁石
の電流を変えて印加磁場の強さを変化させこの時の押出
成形物の磁気特性の比較をＪＩＳＣ２５０１に従って行
なった。実施例５から明らかなように本発明の磁気組成
物を用いれば２２０比×程度の低い磁場を与えながら押
出してもバリウムフェライトの磁化容易軸は印加磁場方
向に配向されている。印如磁場を１２，００Ｋたまで増
加すると押出物の最大エネルギー積は０．９０ＭＧ○ｅ
と等方性バリウム蟻結磁石の下限にほぼ相当することが
わかる。実施例６塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、カネビニールＳＩＯ０
８平均重合度８００）８の重量部に対し塩素化ポリエチ
レン（昭和電工、ェラスレン４０１Ａ）２０重量部、ト
リメリット酸系可塑剤（大日本インキ、Ｗ７０ｕ粘度１
８０〜２２にＰ２５℃）１００重量部、滑剤及び安定剤
１の重量部からなる配合物中のバリウムフェライト量が
８錠重量％になるようにバリウムフェライト（戸田工業
、ＧＰＢ）を加え実施例５に示す方法で押出物を得た後
、ＪＩＳＣ２５０１により磁気特性を測定した。

実施例６より明かなように市販等方性バリウム暁結磁石
と同等の磁気特性を３０％も軽い材料で製造できる。

当該押出物はプラスチックの性質を十分にそなえており
、例えば室温（２０ｑｏ）で１８０ｏおり曲げテストを
行ってもひび割れ等を全く生じない。これはほぼ同等の
磁気特性を出す従来品の機械特性と比較してもその優位
差が明かに認められる。また、市販等方性ゴム磁石押出
品の最高のもの（武智工業ゴム製、冷蔵庫用マグネット
コード）でもＢｒ：残留磁束密度１５８の、ＢＨＣ：保
磁力１１９Ｋだ、最大エネルギー積０．４７ＭＧＷ、密
度３．８夕／塊、バリウムフェライト量８９〜９の重量
％であり、その機械特性（例えば同一条件のおり曲げテ
スト）で大きな磯位差がある。以上より本発明が磁気特
性・機械特性・量産性をみごとに解決していることが明
確に理解できる。実施例７塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、ＳＩＯ０３）９０重量
部に対し塩素化ポリエチレン（昭和電工、ェラスレン４
０１Ａ）１の重量部、ポリエステル系可塑剤（大日本イ
ンキ、Ｗ１２００二塩基酸：アジピン酸、粘度４０にＰ
２５午０）７の重量部、滑剤及び安定剤１０重量部から
なる配合物中のストロンチウムフェライト量が８２重量
％になるようにストロンチウムフェライト（戸田工業、
ＧＰＳ粒径１．８８仏、Ｆｅ２０３／Ｓの：モル比５．
７５）を加え実施例５に示す方法で押出物を得たあとＪ
ＩＳＣ２５０１に従って磁気特性を測定した。

ストロンチウムフェライトもバリウムフェライトと同様
に磁場配向し強い磁気異方性をもつプラスチツク磁石に
できることが示された。

実施例８塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、ＳＩＯＯＩ平均重合度
１，０００）９０重量部に対し塩素ポリエチレン（昭和
電工、ェラスレン４０１Ａ）１０重量部、ポＩＪェステ
ル系可塑剤（アデカアーガス化学、ドラベツク７．７二
塩基酸・フタール酸、粘度５５ＫＰ〜１４０庇Ｐ２５０
０）６５重量部、滑剤及び安定剤１の重量部から成る配
合物中のバリウムフェライト量が７８重量％（フェライ
ト体積充填率４５本種％）になるようにバリウムフェラ
イト（日本弁柄工業製、ＤＮＰＳ、粒径１．６７仏、モ
ル比Ｆｅ２０３／Ｂａ０：５．７６）を加え実施例６に
示す方法でべレツト化した。

当該べレットは実施例５に示す方法で押出した以外に、
田辺プラスチック製５００押出機（Ｌ／Ｄ：２８）と押
出機先端につけた永久磁石（アルニコ７）を励磁源とす
る磁場配向ダィにても滋場配向押出し、これら押出物の
磁気特性をＪＩＳＣ２５０１に従って測定した。実施例
９塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、ＳＩＯ０３）９０重量
部に対し塩素化ポリエチレン（昭和電工、ェフスレン４
０１Ａ）１の重量部、ポリエステル系可塑剤（大日本イ
ンキ、Ｗ１２００）６０重量部、滑剤及び安定剤Ｉ０重
量部から成る配合物中のバリウムフェラィト量が７５重
量％（４１体積％に相当）になるようにバリウムフェラ
イト（日本弁柄工業、ＥＮ３７、粒径１．５９仏、モル
比Ｆｅ２０３ノＢａ０５．３３）を加え実施例５に示す
方法で押出物を得たあとＪＩＳＣ２５０１に従って磁気
特性を測定した。

実施例１０塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、ＳＩＯ０３）９０重量
部に対し塩素化ポリエチレン（昭和電工、ェフスレン４
０１Ａ）１広重量部、フタル酸系可塑剤（大日本インキ
、Ｗ−５２０、粘度８にＰ２０００）６の重量部、滑剤
及び安定剤１の重量部から成る配合物中のバーＪウムフ
ェラィト量が７５重量％（４１体積％に相当）になるよ
うにバリウムフェライト（戸田工業、ＧＰ３００、粒径
２．０４仏、モル比Ｆｅ２０３／母０５．７６）を加え
実施例５に示す方法で押出物を得たあとＪＩＳＣ２５０
１に従って磁気特性を測定した。

実施例１１塩化ビニル樹脂（鐘淵化学工業、ＳＩＯ０３）９０重量
部に対し塩素化ポリエチレン（昭和電工、ヱフスレン４
０１Ａ）１の重量部、ポリエステル系可塑剤（大日本イ
ンキ、Ｗ３６班ＬＳ）４４．５重量部、ェポキシ系可塑
剤（アデカアーガス化学、０一１３帆）５．５重量部、
溶剤及び安定剤１１重量部から成る配合物中のバリウム
フェライト量が６の重量％（２母本積％に相当）になる
ようにバリウムフェライト（戸田工業、ＢＦＡ粒径０
．９８ｒ、モル比Ｆｅ２０３／筋○：５．４４）を加え
実施例５に示す方法で押出物を得たあとＪＩＳＣ２５０
１に従って磁気特性を測定した。

実施例８〜１０より、市販ゴム磁石の主要分野であるエ
ネルギー積０．４〜０．９ＭＧ○ｅ押出品に対してはフ
ェライト含率７５重量％から７頚重量％（４１体積％か
ら４９本積％）の間で十分対処できる。

Claims

【特許請求の範囲】１バリウムフエライト・ストロンチウムフエライトの
１種又は２種が５０〜９０重量％で、残部５０〜１０重
量％が高分子粘結剤であり、該高分子粘結剤中に塩化ビ
ニル系樹脂・塩素化ポリエチレン・エチレン酢酸ビニル
共重合体の１種又は２種以上を５０重量％以上含む磁気
組成物からなり、該磁気組成物に直流磁場を印加しなが
ら押出すことにより該磁気組成物中のフエライト粒子磁
化容易軸が印加磁場方向に磁気的に配向していることを
特徴とす押出成形異方性プラスチツク磁石。２高分子粘結剤が、塩化ビニル系樹脂・塩素化ポリエ
チレン・エチレン酢酸ビニル共重合体の１種又は２種以
上を５０重量％以上、可塑剤・加工性改良剤・安定剤の
１種又は２種以上を５０重量％以下を含むものである特
許請求の範囲第１項記載のプラスチツク磁石。３バリウムフエライト・ストロンチウムフエライトの
フエライトのモル比Ｆｅ＿２Ｏ＿３／ＢａＯ，Ｆｅ＿２
Ｏ＿３／ＢａＯが５．１〜６．０である特許請求の範囲
第１項記載のプラスチツク磁石。４強磁性材料及び非磁性材料により押出成形物使用方
向にエアギヤツプを有する構造の押出ダイとこれに付属
する永久磁石もしくは電磁石を励磁源とした磁気回路か
らなる磁場配向ダイを先端に取りつけた押出機を使つて
、バリウムフエライト・ストロンチウムフエライトの１
種または２種が５０〜９０重量％で、残部５０〜１０重
量％が高分子粘結剤であり、該高分子粘結剤中に塩化ビ
ニル系樹脂・塩素化ポリエチレン・エチレン酢酸ビニル
共重合体の１種または２種以上を５０重量％以上含む磁
気組成物に直流磁場を与えながら押出し、成形物区中の
フエライト粒子の磁化容易軸を印加磁場方向に配向させ
ながら押出加工することを特徴とするプラスチツク磁石
の製造方法。