JPS61170002A - 異方性樹脂結合型磁石の製造方法 - 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 本発明はステップモータ、サーボモータ、アクチュエー
タなどの部材としてメカトロニクス分野で幅広く実用に
供されている異方性樹脂結合型磁石に関するもので、更
に、詳しくは磁気異方性の大きい強磁性粉末と熱重合性
樹脂組成物とから成る多成分系の複合磁性材料を磁場中
射出成形した異方性樹脂結合型磁石に関するものである
。

従来の技術 異方性樹脂結合型磁石は、磁気異方性定数の大きな強磁
性粉末と樹脂組成物とからなる多成分系の複合磁性材料
を磁場中で圧縮・射出・押出しなどの高分子加工手段を
用いて成形加工することにより製造される。そして該成
形加工手段によって複合磁性材料に使用されている樹脂
組成物の種類が適宜選択されている。特にパルスモ音ツ
→ララチェエータなどの部材として用いられる複雑形状
の成形品に適し、且つ生産性の優れた成形加工法として
射出成形方式を採用する場合は、該複合磁性材料に用い
る樹脂組成物として、例えばポリアミド樹脂のような熱
可塑性樹脂を用いるのが一般的である。熱可塑性樹脂が
用いられる理由としては比較的軟化点が低く、熱安定性
に欠けるものの射出成形が容易で生産性が高いという利
点があるからと思われる。

Ｌ記のような磁気異方性定数の大きな強磁性粉末、例え
ばフェライト磁石粉末、希土類コバルト磁石粉末、マン
ガン−ビスマス磁石粉末などと、ポリアミド樹脂のよう
な熱可塑性樹脂および、その他必要に応じて加える添加
剤とで複合磁性材料とし、磁場中射出成形することによ
り任意の形状の異方性樹脂結合型磁石を製造することは
特公昭３９−２８２８７号で既に明らかにされている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、該複合磁性材料を用いて磁場中射出成形により
樹脂結合型磁石を得ることは容易であるが、その磁気特
性は強磁性粉末の磁化容易軸の配向率と、それの占める
体積分率により重大な影響を受ける。このような強磁性
粉末の配向率を高めるためには強磁性粉末の磁化容易軸
方向に十分回転し得る程度に複合磁性材料の粘性が低い
ことが必要であるが、一方で強磁性粉末の体積分率を増
するその増粘作用により複合磁性材料が増粘するため配
向率が低下し、射出成形性も低下する。従って、複合磁
性材料の特性としては多量の強磁性粉末の充填が可能で
、且つ磁場射出成形時の粘性が低いことが望まれる。し
かし、このような複合磁性Ｈ判の構成成分である熱可塑
性樹脂の溶融粘度は一般に１０３ポイズ（Ｐｏ１ｓｅ　
）程度と高いので、これを用いた通常の射出成形材料に
含有させる炭酸カルシウムその他の充填物がせいぜい５
０重量％であるように強磁性粉末の体積分率を増加させ
ることは強磁性粉末の配向率や射出成形性を維持するう
れで本質的に困難であった。

一方、上記のような磁場射出成形に供し、異方性樹脂結
合型磁石を得るだめの複合磁性材料の改質も種々行なわ
れて来た。

例えば、特開昭６５−９１８０３号で知られるところの
トルエンスルホン酸アミドと脂肪酸金萬塩、特開昭５９
−１０２０２号で知られるところのヒドロキシモノカル
ボン酸アミドとアミノ基をもつ有機金属塩、特開昭５９
−９３７４１号で知られるところのチタネート系カップ
リング剤などを使用して強磁性粉末の体積分率を確保し
つつ、その配向率を維持するというものである。しかし
上記のような溶融粘度が高い熱可塑性樹脂を構成成分と
する複合磁性材料を磁場中射出成形するだめには、該成
形条件として一般に２６０〜３００℃、１ｏｏｏ　〜２
０００　Ｋｐｆ／ｃｒ／ｌ　　もの高温、高圧が必要で
ある。かかる高温下においては強磁性粉末と改質剤との
間の結合力、接着力或いは吸着力が弱まるために改質効
果が減退することがあり、そのことが異方性樹脂結合型
磁石の磁気特性のばらつきに重大な影響を与えることも
あった。

そこで本発明は、磁場射出成形により異方性樹脂結合型
磁石を製造するに際し、複合磁性材料として多量の強磁
性粉末の充填を可能とし、且つ磁場射出成形時の粘性を
低め、更に改質剤による改質効果を減退しにくくするこ
とにより磁気特性を安定化しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成するため本発明は、磁気異方性定数の大
きな強磁性粉末と最低粘度が０．５〜１００ポイズの熱
重合性樹脂組成物との複合磁性材料を比較的低温下で磁
場中射出成形して異方性樹脂結合型磁石を得るものであ
る。

以下本発明を更に詳しく説明する。

本発明で言う磁気異方性定数の大きな強磁性粉末とは、
一般式ＭＯ・ｎ　Ｆ　＠２０３　　（面し式中ＭはＢａ
　、　Ｓｒ　　およびｐｂの群から選ばれた１種または
２種以上、ｎは４．５〜６．２の数）で示されるフェラ
イト磁石粉末、一般式ＲＣｏ、ｓ　（面し式中ＲはＳｍ
、Ｐτなどの希土類元素）Ｒ２ＴＭ１□（旧し式中ＴＭ
はＣｏを中心とする遷移金属）で示される希土類コバル
ト磁石粉末、Ｍｎ−ＡＭ系磁石粉末などであり、これら
の１種もしくは２種以上を適宜使用することができる。

またこれ等の強磁性粉末は個々に単結晶であり、しかも
粉末の大きさがほぼ磁気異方性定数から定まる単磁石程
度で、その結晶構造においても格子欠陥などがなく完全
結晶に近いものが好ましい。面し、このような粒子径１
μｍ程度の強磁性粉末の体積分率を該複合磁性材料の増
粘を抑制しながら増加させる手段として、通常の射出成
形材料やレジンコンクリートなどの分野で無機充填物を
増量させる手段を採用しても差支えない。すなわち、一
般的に使用される平均粒子１〜６μｍ程度の無機充填剤
にＳＯ〜５００μｍ程度の比較的大きな粒子の無機充填
剤を適宜併用することである。しかし粒子径の大きな強
磁性粉末は多磁石構造を採るために配向による異方性が
十分なものではなく、また異方性樹脂結合型磁石の衝撃
強度を初めとした機械的性質をも低下させることになる
のでその使用においては強磁性粉末全量の％程度以下に
することが好ましい。

次に本発明で言う最低溶融粘度が０．５〜１００ポイズ
の熱重合性樹脂組成物とは、１分子中に少なくとも２個
以上の官能基を有するオリゴマー或いはプレポリマーと
、それと熱重合し得る有機化合物、その熱重合を調整す
るための各種添加剤、および必要に応じて適宜加えるｌ
Ｉｔ￥剤、可塑剤、滑剤など各種添加剤を包合した多成
分系のものである。更に、磁性から非磁性の各種繊維質
を添加しても差し支えない。尚、ここで最低溶融粘度と
は温度の上昇に伴って減粘した当該樹脂組成物が熱重合
によって高分子化することにより増粘し始める温度付近
で得られる溶融粘度である。このような最低溶融粘度が
０．６ポイズ以下であるとエクストル−ディング加工な
どにより強磁性粉末と複合磁性材料とする際や、これを
磁場中射出成形する際に、それ等の装置や金型各部の壁
面ですり速度勾配が生じ、剪断流動となり易い。例えば
エクストルーダのダイから押出された複合磁性材料スト
ランド表面はけばだ−て川くなり、該ストランドをカッ
トしたペレット内部にはボイド状の空隙が存在する。ま
たこのような状態で異方性樹脂結合型磁石を得ても強磁
性粉末が分離し劾すく磁気特性や他の機械的性質を初め
とした物理特性が友幅に変動する。一方、最低溶融粘度
が１００ボイズを越えると強磁性粉末を多量に充填する
ことや磁場中射出成形での強磁性粉末の配向率を高める
ことなど本願発明の効果を発現させることが困錐になる
。尚、以上の理由により上記最低溶融粘度の特に好まし
い範囲は６〜５０ポイズである。

次に本発明で言う熱重合性樹脂組成物の基本成分である
熱重合性樹脂としては室温域では極めて重合不活性であ
り、且つ重合温度領域に達すると典型的なラジカル重合
により速硬化する不飽和ポリエステル樹脂が対象とする
異方性樹脂結合型磁石の製造のために好ましい。本発明
で言う該不飽和ポリエステル樹脂とは不飽和ポリエステ
ルアルキドをアリル基を有する共重合性単量体に溶解し
たものを言う。不飽和ポリエステルアルキドとは飽和ジ
カルボン酸、その無水物或いはそのジアルキルエステル
と不飽和ジカルボン酸或いはその無水物およびグリコー
ルを原料としてエステル化反応により得られる。原料と
して用いられる飽和ジカルボン酸、その無水物或いはそ
のジアルキルエステルとしては無水フタル酸、イソフタ
ル酸、テレフタル酸、アジピン酸などであり、不飽和カ
ルボン酸としてはフマル酸、無水マレイン酸、イタコン
酸などがある。一方のグリコール類としてはエチレンク
リコール、１・３−ブチレンクリコール、１・４−ブタ
ンジオール、ジエチレングリコール、水素化ビスフェノ
ールＡ１　ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付
加物などがある。このような不飽和ポリエステルアルキ
ドはその構成成分によって広い範囲で、可撓性などその
物理的性質を選択調整できるが、融点が室温以上のもの
であって、しかも、その固状不飽和ポリエステルアルキ
ドは実用的に１０メツシユ（ｍｅｓｈ　）　スルーの粒
状物であることが好ましい。また−力の主成分である共
重合性単量体はジアリルオルソフタレート、ジアリルイ
ソフタレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリ
ルシアヌレートなどのアリル基をもつ化合物を言う。こ
のようなアリル基をもつ共重合性単量体と不飽和ポリエ
ステルアルキドとが特に好ましい理由としては、該アリ
ル基の共鳴により室温での重合が極めて遅く複合磁性材
料の段階での保存安定性に極めて優れたものだからであ
る。しかも磁場中射出成形の段階で該複合磁性材料を溶
融可塑化しても、その粘性変化は他の熱重合性樹脂に比
べて安定しており、重合開始温度以上では典型的なラジ
カル重合により速硬性である。従って、例えば使用する
射出成形機としてロータリ射出成形機などを使用すれば
熱可塑性樹脂を主成分とした複合磁性材料を磁場中射出
成形する場合と同等な成形サイクルを確保でき乙。また
重合開始剤や重合遅延剤の選択により最低溶融粘度を示
す温度や磁場中射出成形時の強磁性粉未配同時間を広い
範囲で調整することもできる。

上記のような熱重合性樹脂を用いた複合磁性材料の磁場
中射出成形における溶融可塑化温度は通常８０〜１００
℃であり、キャビティの温度は１５０〜１８ｏ℃と比較
的低い温度範囲である。

従って該複合磁性材料の改質剤として、例えば１分子中
１個以上のアルコール性水酸基を有する脂肪酸エステル
を添加すると、該脂肪酸エステル中のアルコール性水酸
基の作用に基づく強磁性粉末との結合力、接着力或いは
吸着力は比較的確保され易く、それ等の改質剤の改質効
果が温度によって減退することがない。

上記１分子中１個以上のアルコール性水酸基を有する脂
肪酸エステルとはペンタエリスリトール′アリン酸、ベ
ヘミン酸などの高級脂肪酸類の一種または二種以上を常
法に従−・てエステル化したものである。尚、このよう
な１分子中１個以上のアルコール性水酸基を自する脂肪
酸エステルは複合磁性ｔＡ料に用いる熱重合性樹脂組成
物の３〜１５重量％とすることが好ましい。ここで、３
重ｆｉ、％よりも少ないと改質効果の発現が十分ではな
く、１５５重量部越えると滑性効果が過大になって強磁
性粉末との混線が困難となるからである。

作　　　用 本発明は上記手段により、強磁性粉末の配向率を維持し
ながら、充填量を高めることができる。

実施例 以下本発明を実施例と共に説明する。

テレフタル酸とフマル酸を原料として常法に従い酸化１
８の固状不飽和ポリエステルアルキドを得だ。得られた
不飽和ポリエステルアルキドの融点けは８８℃であり、
これを室温にて粉砕し２０ｍｅｓｈ　以上の粉砕物とし
た。この粉砕物とアリル基を有する共重合性単量体とし
てのジアリルフタレートモノマーとの割合は８５：１５
　　を基準とし、その割合の選択によって溶融粘度を調
整した。

また改質剤は酸価４、ケン化ｌ１ｌＩｉ１５９、融点６
８℃のペンタエリスリトールＣ１□脂肪酸トリエステル
を該樹脂１ｏｏ重量部に対して１０重量部、重合開始剤
はジクミルパーオキサイドを１重量部とし熱重合性樹脂
組成物構成成分とした。この熱重合性樹脂組成物群の重
合開始温度は約１２０℃付近であり、該温度の溶融粘度
を最低溶融粘度として測定した。一方、Ｂａ０，６Ｆｅ
２ｏ３なるバリウムフェライト粉末（平均粒径１μｍ）
を１０００℃で３ａｍｉｎの焼鈍を行ない強磁性粉末と
した。

上記各熱重合性樹脂組成物構成成分と強磁性粉末とを均
一に混合したのち９ｏ〜１００℃で同方向回転二軸エク
ストルーダにてペレット状の複合磁性材料とした。更に
これを磁場中射出成形装置により９０〜１ｏＯ℃に溶融
可塑化し１７０℃に加熱した径２０日、厚さ６肩のキャ
ビティ内に約１２　ＫＯｅのパルス磁場を印加しながら
射出成形な比較的溶融粘度の低い熱可塑性樹脂を用いた
複合磁性材料の場合と比較して第１表に示す。口し、表
中の成形品において○は成形容易、へは成形性に劣り、
×は成形不可を示す。更に表中の（ＢＨ）ｍａ！とは最
大磁気エネルギー積であり、（ＭＧＯｅ）はその単位メ
ガガウスエルステッドを示す。

発明の効果 以上のように本発明の如く複合磁性材料を磁場中射出成
形に供して異方性樹脂結合型磁石とするに際して、該複
合磁性材料の樹脂成分を熱重合型とし、しかもその最低
溶融粘度を０．５〜１００ポイズとすることにより異方
性樹脂結合型磁石の強磁性粉末の配向率を維持しながら
、その充填量を高めることができる。また、射出成形時
の該複合−磁性材料溶融温度が９０〜１００℃であり、
通常使用されるポリアミド樹脂の如く２６０〜３００℃
に比べて極めて低いので強磁性粉末と改質剤との接着力
、結合力或いは付着力も減退する危険が少ない。特はＲ
Ｃｏｓで示される希土類コバルト磁石粉末などを用いる
場合には、該磁石粉末の高温度酸化が異方性樹脂結合型
磁石の磁気性能の変動に重大な影響を及ぼすものである
が、本発明はそれ等の影響を排除できるものである。更
に本発明例！用いたような熱重合性樹脂組成物は比較的
難燃頼性の高い異方性樹脂結合型磁石であるから、その
工業的価端は大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気異方性定数の大きな強磁性粉末と最低溶融粘
   度が０．５〜１００ポイズの熱重合性樹脂組成物との複
   合磁性材料を磁場中射出成形した異方性樹脂結合型磁石
   の製造方法。
2. （２）熱硬化性樹脂組成物の３〜１５重量％が少なくと
   も１分子中１個以上のアルコール性水酸基を有する脂肪
   酸エステルである特許請求の範囲第１項記載の異方性樹
   脂結合型磁石の製造方法。