JPS6037603B2 - 永久磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はストロンチウムフェライトあるいはバリウムフ
ェライトなどの磁気異方性を有する強磁性粉末とポリア
ミドおよびステアリン酸金属塩とを含めて成る混合物を
使用した異万一性の永久磁石の製造方法に関するもので
ある。

塩素化ポリエチレン、合成ゴム、ポリ塩化ビニールまた
は天然ゴムなどに強磁性粉末を混合して熱間ロール機に
よるシート化、押出成形あるいは射出成形等によってゴ
ム磁石あるいは樹脂磁石を製造することは周知である。

この場合、その磁気特性は、含有する樹脂またはゴムの
体積分だけ小さくなるという欠点がある。磁気特性を向
上する方法として、強磁性粉末粒子を一定方向に配向し
て異方性を与えること、および磁性粉末の含有量を多く
することが必要である。

磁性粒子を配向させる方法として、ロール圧延によって
機械的に配向させる方法と、磁界を印加しながら磁化容
易軸方向に配向させる方法が知られている。しかし、前
者のロール圧延による法は、塩素化ポリエチレンあるい
はゴムのような非常に可榛性を有する材料の場合にのみ
適用でき、硬質材料には不適当で、シート状の成形物の
製造にしか適用できないという欠点がある。また、後者
の磁界の印加によって磁性粒子を配向させる方法は硬質
材料にも適用でき、エチレン一酢酸ビニル共重合体、ポ
リエチレン、低分子量ポリプロピレン、あるいは塩化ビ
ニール−酢酸ビニル共重合体などを使用した永久磁石の
製造方法が知られているが、これらの方法では、｛１１
１００ｑｏ以上の温度で強磁性粉末の配向が乱れ、磁
気特性が低下し、また、形状が変化する。

‘２｝ １００ｏｏ以上の温度中に放置しておいた場合
、樹脂の劣化が生じ、成形物の機械的強度が低下する。

‘３ー 磁気特性を向上させるためには強磁性粉末の含
有量が多いほど望ましいが、その場合、機械的強度が弱
くなり、外圧に対して変形したり、割れたりする傾向が
ある。｛４ー 射出成形機あるいは押出成形機などを使
用して工業的に製造する場合、成形機の摩耗量が多く、
成形機の寿命が短かくなり、コストが高くなったり、更
に成形物中に鉄粉などの摩耗物が混入することになり、
品質に悪影響を与える。

などの欠点がある。また、バリウムフェライトのような
強磁性粉末とポリアミドとよりなる永久磁石は一般に機
械的強度が強く、また１４０００以上の耐熱性を有する
ことが知られているが、磁場印加による配向成形の場合
、強磁性粉末の含有量を多くしていくと強磁性粉末間の
摩擦抵抗が増大するために強磁性粉末の酉己向度は低下
し、磁気特性が低下する欠点があり、従来の暁結型等方
性フェライト磁石の磁気特性（最大エネルギー積１．０
メガ・ガウス・ェルステッド以上）を得ることが困難で
あった。

また、量産性のよい射出成形機を用いて成形する場合に
も、最大エネルギー積が１メガ・ガウス・ェルステッド
以上の磁気特性の優れた永久磁石を得ることが困難であ
った。更に、成形性を向上するために可塑剤が添加され
た場合に、可塑剤の種類および添加量によって効果が全
く認められなかったり、又１００００以上の高温におい
て可塑剤がブリ−ドしたり、機械的強度の劣化および磁
気特性の劣化が生じる欠点があった。本発明は上述のよ
うな欠点、問題点を解決し、１４０００以上の高温にお
いても磁気特性および機械強度の劣化が起こらず耐熱性
に優れ、かつ最大エネルギー積が１メガ・ガウス・ェル
ステツド以上の磁気特性の優れた永久磁石を量産性よく
、安価に製造しうる方法を提供するものである。

以下、本発明について説明する。

本発明の特徴とするところは一般式Ｍ○・肘ｅ２０３（
ただし、ＭはＢａまたはＳｒ、ｎは５〜６）で示される
磁気異万一性を有する強磁性粉末８５〜９１重量％と、
一般式日○〔一Ｃ○（ＣＨ２）５ＮＨ−〕ｍＨで示され
るポリアミド８〜１５重量％と、一般式〔ＣＨ３（ＣＱ
），６ＣＯＯ〕ＩＹ（ただし、ＹはＣａ、Ｍｇ、Ｓｒま
たは山、１は２または３）で示されるステアリン酸金属
塩０．１〜２．０重量％とからなる組成物を２３０〜２
９０ｑ０に加熱溶融し、前記強磁性粉末が自由に動き得
る状態で前記混合物に磁界を印加し、前記強磁性粉末を
磁界印加方向に配向して後、冷却固化し、最大ュネルギ
ー横が１メガ・ガウス・ェルステッド以上の磁気特性を
有するようにした永久磁石の製造方法にある。

周知のように、バリウムフェライトやストロンチウムフ
ェライト粉末は六方晶形をなしており、磁気異万性を有
し、磁界を印加することにＣ軸方向に粉末が配向する性
質がある。

強磁性粉末を磁界配向させるためには、使用する樹脂の
熔融粘度が小さく、粉末が磁界方向に回転するための抵
抗が小さいことが必要である。

また、強磁性粉末が樹脂中で回転するためには、樹脂と
粉末との摩擦係数が小さいことが必要である。更に磁界
を印加した状態で射出成形を行なう場合には混合物の流
動性も重要である。本発明においては、強磁性粉末の含
有量は８５〜９１重量％が適当であるが、８５重量パー
セントより少ない場合には、強磁性粉末含有量に起因す
る磁気特性が低下し不適当である。

また、９１重量パーセント以上の場合には、強磁性粉末
間の摩擦により粒子の回転の自由度が少なくなって配向
性が不充分となり、磁気特性が低下するなどの欠点があ
り不適当である。本発明において使用するポリアミド樹
脂の分子量は１００００〜４００００が望ましく、１０
０００以下の場合には成形物の機械的強度が弱くなる傾
向があり、また、４００００以上の場合には樹脂の熔融
粘度が高くなるため強磁性粉末の配向が不充分となり、
成形物の磁気特性が低下する傾向がある。

ポリアミド樹脂の含有量は８〜１５重量パーセントが適
当であるが、８重量パーセントより少ない場合にはポリ
アミド樹脂と強磁性粉末との濃練物の熔融粘度が非常に
高くなり、流動性が不良で成形が不可能となり、また、
強磁性粉末の自由度が少なくなるため配向が不完全で、
磁気特性が低下するという欠点がある。１５重量パーセ
ントより多い場合には強磁性粉末含有量が少なくなるた
め磁気特性が低下する傾向がある。

本発明の特徴の一つは、上記強磁性粉末およびポＩＪア
ミド樹脂に更に熔融温度が１４０〜２００ｏｏのステア
リン酸金属塩を０．１〜２．の重量パーセント含有する
ことである。

ステアリン酸金属塩を含有することにより、強磁性粒子
間の摩擦係数が小さくなり、外部磁界を印加した場合に
磁界方向に強磁性粒子が配向しやすくなり、磁気特性が
向上するという効果がある。

更にステァリン酸金属塩を含有することにより、成形物
を１４０こ０の高温中に長時間放置した場合に破壊強度
などの低下がなく、樹脂の劣化が少ないなどの耐熱性が
向上する効果がある。

また、ステアリン酸金属塩を含有することにより、射出
成形機または押出成形機によって成形する場合に、強磁
性粉末とポリアミド樹脂との濠綾熔融物と成形機壁面と
の摩擦係数が小さくなり、成形機の摩耗が非常に少なく
なり、成形機の寿命が長くなる効果がある。

更に摩耗した鉄粉が成形物中に混入する割合が少なくな
り、成形物の品質が向上する効果がある。

また、ステアリン酸金属塩を含有することにより、射出
成形機などを用いて成形する場合に、強磁性粉末とポリ
アミド樹脂との濠練熔融物の流れが向上し、より多量の
強磁性粉末の含有が可能となり、磁気特性が向上する効
果がある。

ステァリン酸金属塩の含有量は０．１〜２．の重量パー
セントが適当であり、０．１重量パーセントより少ない
場合には上記の如きステアリン酸金属塩含有の効果が小
さく、また、２．の重量パーセントより多い場合には成
形物の破壊強度などの機械的強度が低下する欠点がある
。

熔融温度が１４０〜２００ｏｏのステアリン酸金属塩が
使用可能であり、熔融温度が１４０ご○以下の場合には
成形物を１４０００の高温度中に長時間放置した場合に
ステァリン酸金属塩が成形物の表面にブリードし、外観
が悪くなったり、また、成形物中の強磁性粉末が動きや
すくなり、成形物が変形するなど耐熱性が低下する欠点
がある。

熔融温度が２００００以上の場合には上記効果がなく、
逆に強磁性粉末の配向移動を妨げるなどの悪影響があり
、不適当である。

使用可能なステアリン酸金属塩としては、ステアリン酸
カルシウム（熔融温度１５０００）ステアリン酸マグネ
シウム（熔融温度１４ｙｏ）ステアリン酸ストロンチウ
ム（熔融温度１４５ｏｏ）ステアリン酸アルミニウム（
熔融温度１４０〜１６００〇）などが使用可能である。

本発明は上記の強磁性粉末、ポリアミド樹脂およびステ
アリン酸金属塩を加圧ニーダー、スーパーミキサーある
いは熱間ロールを用いて熔融混練・造粒後、２３０〜２
９０００の温度に加熱して、ポリアミドとステアリン酸
金属塩とを熔融して強磁性粉末粒子が動きやすい状態で
磁界を印加しながら冷却固化することによって強磁性粉
末を配向固定するものである。

２３０午○以下の温度では、ポリアミドの熔融が不完全
で強磁性粉末が動きにくくなり成形物の磁気特性が低下
する。

また、射出成形機を用いて成形する場合に成形が不完全
となるなどの欠点がある。２９０ｑｏ以上ではポリアミ
ド樹脂が熱分解し、成形物の機械的強度が低下する傾向
があり、不適である。

印加磁場の強さを強くするにしたがって粉末の配向性が
向上するが、５０００ガウス以上の強さが望ましい。

本発明によって得られた成形物の残留磁束密度（Ｂｒ）
、保持力（ｉＨｃ）および最大磁気エネルギー積（ＢＨ
）ｍａｘなどの磁気特性は良好で、また、１４０００の
高温中に長時間放置した後においても磁気特性および形
成などが不変で耐熱性があり、更に成形機の寿命が長く
、より安価に、かつ量産性良く製造することが可能であ
る。

以下に本発明を更に具体的実施例をもって説明する。

ただし、強磁性粉末の配向度（Ｐ）は配向方向の残留磁
束密度Ｂねと、醜向方向に直交する方向の残留磁束密度
Ｂｒｂとで次式にて算出した。Ｐ＝青票毛；Ｘｌｏｏ実
施例 １ 表１に示すように、粒子径１．３仏の強磁性粉末Ｓの・
５．斑ｅ２０３、分子量２００００の６ーポリァミドお
よびステアリン酸カルシウム（熔融温度１５０℃）の種
々の配合物を調整し、加圧ニーダ−を用いて熔融混線後
、１〜２肌の大きさに粉砕して成形試料を得た。

それぞれの成形試料を図面に示す金型に投入して２７０
℃に加熱熔融し、２７０ｑｏを保ちながらプレスを行な
い、図示の矢印Ａ−Ｂ方向に１００００ガウスの磁界を
印加した。金型が冷却した後、磁場を切断して直方体の
成形物を得た。なお、図面において、１は側壁金型で、
これは磁性体製側壁ｌａ，ｌａ′および非磁性体製側壁
ｌｂ，ｌｂ′をもって構成されている。また、２は非磁
性体製の上面プレス金型、３は非磁性体製の下面金型で
ある。以上のようにして得たそれぞれの成形物について
、図示の矢印Ａ，Ｂ方向およびＣ，Ｄ方向のＢ一日曲線
を測定した結果を表２に示す。表２から明らかなように
、強磁性粉末の含有が８塁重量％をを頂点として（ＢＨ
）ｍａｘは変化し、８５重量％以下では粒子の配向性は
良好であるが磁性粉末含有量に起因する磁気特性が悪く
なり、また、９１重量％以上では配向度が低下していず
も最大エネルギー債ＩＭＱ史以下であり、磁気特性が悪
くなる。

これに対して強磁性粉末含有量が８５〜９１重量％にお
いて最大エネルギー積はＩＭＯ戊以上であり良好な磁気
特性を示すことがわかる。また、得た成形物を１４０℃
の燈温器内に１０００時間放置した後の磁気特性を測定
した結果、初期値と全く同じであり、耐熱性が良好であ
った。

これに対し、強磁性粉末８塁重量％、ポリアミド１０．
５重量％およびステアリン酸カルシウム０．５重量％の
混線物を、磁場を印加することないこ成形した場合の磁
気特性は（ＢＨ）ｍａｘ＝０．５０メガ・ガウス・ェル
ステツド、Ｂｒ＝１４５０ガウス、保持力＝３４００ヱ
ルステツド、配向度Ｐ＝５０％であり、磁気特性は悪か
った。実施例 ２ 上記実施例１と同じ原材料を用いて、表３に示す如き種
々の組成について実施例１と同じ方法で磁場成形を行な
った。

得られたそれぞれの成形物の磁気特性を表４に示す。表
４から明らかなように、ステアリン酸カルシウム含有量
が増大するにしたがって磁気特性が向上することがわか
る。

特にステアリン酸カルシウム含有量が０．１仇％以上の
場合に最大エネルギー積はＩＭＯ○ｅ以上になり、優れ
た磁気特性を得ることができる。また、得られた成形物
を１メートルの高さかり、コンクリート上に落下させた
場合に、ステアリン酸カルシウム含有量が２％以下の場
合には破壊などの異常が認められなかったが、３％の場
合には破壊が生じた。

また、得られた成形物を１４０００の垣温器内に１００
畑時間放置した後、落下試験を行なったところ、ステア
リン酸カルシウム含有量が０．０５％以下の場合、およ
び３％以上の場合に破壊が生じたが、０．１〜２％の場
合には異常が認められなかった。

実施例 ３ 前記実施例１と同じ強磁性粉末、ポリアミド樹脂および
ステアリン酸カルシウムを用いて、表５に示す如き種々
の組成物を配合、濠練、粉砕をして成形試料を得た。

得た試料について、射出成形機を用いて、樹脂温度２７
０℃で放射状に８０００ガウスの磁場を印加し、外隆が
９物脚、内径が８物吻、高さが１７側のりング形状物を
成形した。

それぞれ濠練物についての成形性および成形物の磁気特
性、耐熱性、破壊強度などを測定した結果を表６に示す
。

表６より明らかなように、強磁性粉末含有量が９３％以
上の場合（Ｎｏ．１８）には成形不可能で、正常な形状
の成形物を得ることができなかった。

また、実験Ｎｏ．１９〜２４を比較した場合、ステアリ
ン酸カルシウム含有量が含まれないもの（Ｎｏ．１９）
およびステアリン酸カルシウム含有量が少なく０．０５
Ｗ％のもの（Ｎｏ．２０）は、強磁性粉末の配向性が悪
く、最大エネルギー積はＩＭＧ０ｅ以下で磁気特性に劣
っているが、ステアリン酸カルシウム含有量が０．１ｗ
ｔ％以上のもの（Ｎｏ．２１〜２４）は配向性が良くな
り、最大エネルギー積がＩＭＯ戊以上の磁気特性に優れ
た永久磁石を得ることができる。

また、成形物の初期の圧縮破壊強度は、ステアリン酸カ
ルシウム含有量が３％以上の場合に低下する。

更に、１４０ｏｏ内で１０００畑時間放置した後の圧縮
破壊強度は、ステァリン酸カルシウム含有量が０．０５
ｗｔ％以下の場合（１９、２０）および３％以上（Ｎｏ
．２４）の場合に４・さし・が、０．１〜３％の範囲内
で向上していることがわかる。また、成形前後における
成形機スクリューの直径を測定した結果、ステアリン酸
カルシウム含有量が多くなるにしたがって、スクリュー
の摩耗量が減少することがわかった。

実施例 ４ 強磁性粉末Ｓｒ０・５．斑ｅ２０３（平均粒子蓬１．４
仏）と６ーポリアミド樹脂およびステアリン酸金属塩と
を前記実施例３と同じ方法で混綾、粉砕し、磁場印加下
で射出成形を行ない、リング状成形物を得た。

このようにして得られた成形物の特性を表７に示す。

表７から明らかなように、ステアリン酸マグネシウム、
ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸アルミニウ
ムなどのステアリン酸金属塩を含有したものの成形物（
Ｎｏ．３３〜３５）の最大エネルギー積はいずれもＩＭ
Ｏ○ｅ以上であり、優れた磁気特性を有する。

成形時の浪練物の温度が３００℃以上の場合（Ｎｏ．３
０）には成形物の破壊強度の低下が認められ、２２０ｏ
ｏ以下（ＮＯ．２９）では成形物の磁気特性が悪く、更
に低温（Ｎｏ．２８）になると流動性が悪くなり成形不
可能であった。以上説明したように本発明はバリウムフ
ェライトまたはストロンチウムフェライトのような強磁
性粉末８５〜９１重量％と、ステアリン酸金属塩（カル
シウム、マグネシウム、ストロンチウムまたはアルミニ
ウム塩）０．１〜２．の重量％とポリアミド８〜１５重
量％とからなる組成物を２３０〜２９０ｏｏに加熱溶融
し、強磁性粉末が自由に動きうる状態で磁界を印加し、
強磁性粉末を磁界方向に配向して後、冷却固化し、最大
エネルギー積がＩＭＧ○ｅ以上の磁気特性を有するよう
にしたことを特徴とする永久磁石の製造方法であり、強
磁性粉末含有量が８５〜９１重量という非常に高い充填
量の組成物においても、その強磁性粉末の鯨向度を高め
、また成形性を向上するなどによって最大エネルギー積
がＩＭＧ戊以上の磁気特性を有する永久磁石を得ること
ができる。

また射出成形も良好に行なうことが可能となり、量産性
良く、安価に永久磁石を製造することができる。更に１
４０ｑｏの高温に対して機械的強度が磁気特性の劣化を
生じることなく耐熱性に優れた永久磁石を製造すること
が可能となるなどの効果を有する。表 ｌ 表 ２ 表 ３ 表−４ 表 ５ 表 ６ 表 ７

【図面の簡単な説明】

図面は本発明において使用し得る金型の一例の要部分解
斜視図である。 １・・・・・・側壁金型、ｌａ，ｌａ′・・・・・・磁
性体製の側壁、ｌｂ，ｌｂ′・・・・・・非磁性体製の
側壁、２…・・・非磁性体製の上面プレス金型、３・・
・・・・非磁性体製の下面金型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式ＭＯ・ｎＦｅ＿２Ｏ＿３（ただし、ＭはＢａ
   またはＳｒ、ｎは５〜６）で示される磁気異方性を有す
   る強磁性粉末８５〜９１重量％と、一般式ＨＯ〔−ＣＯ
   （ＣＨ＿２）＿５ＮＨ−〕ｍＨで示されるポリアミド８
   〜１５重量％と、一般式〔ＣＨ＿３（ＣＨ＿２）＿１＿
   ６ＣＯＯ〕ｌＹ（ただし、Ｙは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒまた
   はＡｌ、ｌは２または３）で示されるステアリン酸金属
   塩０．１〜２．０重量％とからなる組成物を２３０〜２
   ９０℃に加熱溶融し、前記強磁性粉末が自由に動き得る
   状態で前記混合物に磁界を印加し、前記強磁性粉末を磁
   界印加方向に配向して後、冷却固化し、最大エネルギー
   積が１メガ・ガウス・エルステツド以上の磁気特性を有
   するようにしたことを特徴とする永久磁石の製造方法。 ２ 前記組成物の製造を磁界印加装置を具備した金型お
   よび射出成形機を用いて行なうことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項の永久磁石の製造方法。