JPS63192204A - プラスチツク磁石材料 - 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） この発明は、射出成形等の通常のプラスチック成形方法
が利用でき、特に磁気特性及び機械的強度に優れたプラ
スチック磁石材料に関するものである。

（従来の技術） 電気機器等に用いられる永久磁石材料としては、従来、
フェライＨｆｆ石や希土類磁石等が用いられてきた。こ
れらは主に成形後焼結を行うことにより得られるが、焼
結時の収縮が大きいので、寸法精度を上げるために通常
研摩等の後加工が必要とされ、そのためコストが高くな
るという欠点があった。しかもかような焼結物は一般に
もろく、また複雑形状のものが得難いという欠点も有し
ていた。

そこで、かかる焼結磁石の欠点を補うものとして、近年
プラスチック磁石が注目をあびている。

このプラスチック磁石は、 （１）焼結磁石と比較して割れや欠けが生じにくく、（
２）低比重であるため軽量化が可能であり、（３）薄肉
・複雑形状のものが容易に得られ、（４）成形収縮率が
小さいことから寸法精度のよい成形品が得られるので後
加工が不要であり、（５）他の部品との一体成形が可能
で工程の省力化が可能であり、 （６）射出成形等の方法を用いれば非常に量産性が高い というような様々な長所をそなえている。

このプラスチック磁石は通常、強磁性粉と樹脂との混合
物から成る。強磁性粉としては、ＢａフェライトやＳｒ
フェライト等のフェライト磁石材料及びＳｍＣｏ合金や
Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ合金等の希土類合金磁石材料などの粉末
が用いられる。また樹脂としては、射出成形の行える熱
可塑性樹脂がよく用いられている。なかでもポリアミド
樹脂は比較的機械強度が高く、しかも溶融粘度が低く強
磁性粉との混合物の成形性がよいことから、プラスチッ
ク磁石用として多く用いられている。

しかしながら、ポリアミド樹脂として溶融粘度の低いナ
イロンを用いても、強磁性粉を８５−１％（以下単に％
で示す）以上に多量に混合させると、混合物の溶融粘度
は急激に上昇するため、得られたプラスチック磁石内の
強磁性粉を十分に配向させることはできず、磁気特性も
高い値が得られない。そこで特開昭５９−１０２０２号
公報では、混合物の溶融粘度を下げるべく、ヒドロキシ
モノカルボン酸アミドの添加が試みられたが、それでも
まだ十分満足のいく磁気特性が得られるとは言い難かっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） プラスチック磁石は非磁性の樹脂を含むためその体積分
だけ磁力が低下する。磁気特性の良いプラスチック磁石
を得るためには、強磁性粉末の含有率を高くすることと
、磁束密度を増やすために強磁性粉末を容易磁化方向に
配向させることが必要である。

しかし、強磁性粉の含有率を上げると、成形時の磁粉の
流動性が悪くなるため、成形時の磁場による配向が十分
には行えず、結果的に磁気特性が悪化してしまう。その
ため従来は磁粉台を率と配向度との兼ね合いを考慮して
プラスチック磁石を得ていた。

さらに磁粉表面は親水性であるのに対し、樹脂は親油性
であるため、元来両者のなじみは悪（、それ故プラスチ
ック磁石においては磁粉と樹脂の界面が破壊の際の原因
となり、充分な機械的強度が得られないところにも問題
を残していた。

（問題点を解決するための手段） Ｂａフェライト、Ｓｒフェライト、ＳｍＣｏ合金、Ｆｅ
−Ｎｄ−Ｂ等の強磁性体は大きな磁気異方性を有し、そ
の粉末と樹脂との混合物においては、樹脂の溶融状態で
磁界を印加することにより磁粉の磁化容易方向が磁界方
向に配向する。この配向の仕方は、粒子の樹脂中での回
転の容易さに依存し、その回転を容易にするには、樹脂
の溶融粘度を下げる必要がある。すなわち、樹脂の溶融
粘度を効果的に下げるように作用する添加剤を加えてや
れば、磁粉が高充填されていても、配向を十分行え、磁
気特性の向上が期待できるわけである。

またプラスチック磁石の機械的強度を上げるには、磁粉
と樹脂の接着性を向上させる必要があるが、この点につ
いては親水性である磁粉と親油性である樹脂との間に親
水性、親油性の両方の性質を合わせ持ったような物質を
介在させてやれば、磁粉と樹脂との接着性が高まり、ひ
いては機械的強度の向上が望み得る。

発明者らは、上記の点を勘案し、種々の添加剤の選択を
行った結果、試行錯誤の末この発明を完成させるに至っ
たのである。

すなわちこの発明は、強磁性粉末二８０〜９５％、ポリ
アミド樹脂：３．８〜１９．８％、ブチルベンジルフタ
レート：０．１〜４．０％および含アミノ基有機金属化
合物二０．１〜３．０％の配合割合になるプラスチック
磁石材料である。

（作　用） この発明で用いられる強磁性粉末としては、従来から知
られているＢａフェライト、ＳｒフェライトさらにはＳ
ｍ−Ｃｏ合金等の永久磁石材料の粉末状のものが挙げら
れる。ＢａフェライトやＳｒフェライトについては、粉
末の平均粒径は保磁力が最大となる直径（単磁区径）で
ある１μｍ程度が望ましい。この点、一部のＳｎ＋−Ｃ
ｏ合金のように析出物による磁壁のピンニングにより保
磁力を大きくできるようなものについては特に粒径を特
定する必要はないが、成形性を考慮に入れると５０μｍ
以下であることが望ましい。

ここに強磁性粉の含有率は８０〜９５％の範囲とする。

というのは８０％未満では強磁性粉の量が少ないため最
大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの優れたプラスチック磁
石が得られず、一方９５％を超えると流動性が著しく低
下して成形が困難となるからである。

またこの発明で用いるポリアミド樹脂としては、たとえ
ばナイロン６、ナイロン６．６、ナイロン６．１０、ナ
イロン６．１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロ
ン６．４等が有利に適合するが、なかでも好ましいのは
、溶融粘度が低く、機械的強度の優れているナイロン６
である。

次に、一般にフクル酸エステルは樹脂に対して溶融粘度
を下げるような可塑化の作用を持つが、なかでもブチル
ベンジルフタレートはポリアミド樹脂に対してとりわけ
良好な相溶性を持つことから、ポリアミド樹脂を用いた
プラスチック磁石に適している。ここに樹脂の溶融粘度
を下げるためには少なくとも０．１％のブチルベンジル
フタレートの含有が必要であり、添加量が増加するに従
い可塑化の効果が上がり混合物の流動性が向上するが、
あまりに多量に含有されると逆に成形物の機械的強度が
低下し、割れやすくなるため、その含有量は全量の０．
１〜４．０％の範囲に限定した。

次にこの発明は、磁粉と樹脂の結合剤として、アミノ基
を有し、かつシリコン、チタン、アルミニウム、クロム
、スズ等を金属元素として用いた有機金属化合物を用い
るが、なかでも好ましいのはアミノ基を有するシランカ
ップリング剤で、たとえばＴ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、Ｔ−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
トキシシランなどが挙げられる。これらはアミン基を有
するためポリアミド樹脂とのなじみがよく、メトキシ基
、エトキシ基は加水分解した後、磁粉表面の水酸基と脱
水反応を起こすことにより、磁粉と結合するものである
。ここにこれらの添加量は全量に対し、０．１〜３．０
％とすることが必要である。というのは０．１％未満で
は成形物の機械的強度・が不足し、一方３．０％を超え
ると流動性が悪化しはじめ粒子の配向性が悪くなり磁気
特性が劣化するからである。

なお各成分の混合に際して、その方法は特に限定される
ものではなく、例えばリボンブレンダー。

タンブラ−、ナウターミキサ−、ヘンシェルミキサーお
よびスーパーミキサー等の混合機、又はバンバリーミキ
サ−、ニーグー、ロール、ニータール−グー、ヘンシェ
ルミキサー、単軸押出機および二軸押出機等の混練機い
ずれもが使用できる。

そして得られた複合磁性材料は、各種の熱可塑性樹脂成
形機、好ましくは射出成形機あるいは押出成形機により
成形されるわけである。

（実施例） 実施例１ 平均粒径：１．２０μｍのストロンチウムフェライト：
　６Ｂ００ｇにカップリング剤としてγ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン：　８０　ｇ　ヲ添加し、ヘンシ
ェルミキサーで５分間撹拌混合した後、さらにナイロン
６　：　１０４０ｇとブチルベンジルフタレート：８０
ｇを添加し、５分間撹拌混合した。ついでこの混合物を
ナイロン６の融点以上の温度に加熱した２軸押比機（ダ
イス温度２６０°Ｃ）で混練し、３ｍｍ程度の長さにペ
レット化した。これを１５ｋｏｅの磁界中で射出成形し
てプラスチック磁石材料を製造した。

かくして得られた成形体の磁気特性をＪＩＳ　２５０１
に従い測定した。また機械的強度の測定をＡＳＴ？ＩＤ
−６３０，Ｄ−７９０に従い行った。

得られた結果を表１に示す。

実施例２ ストロンチウムフェライトの量を７０４０ｇ、またナイ
ロン６の量を８００ｇとした他は実施例１と同様にして
得た成形体の磁気特性および機械的強度についても調べ
、その結果を表１に併記する。

実施例３ ストロンチウムフェライトの量を７０４０　ｇ。

またナイロン６の量を８００ｇとする他、Ｔ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランの代わりにＮ−β−（アミノ
エチル）−Ｔ−アミノプロピルトリメトキシシラン：８
０ｇを用いた他は実施例１と同様にして得た成形体につ
いても同様な調査を行い、得られた結果を表１に併記す
る。

実施例４ ストロンチウムフェライト：１０４０ｇ、ｒ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン：４ｏｇ、ナイロン６：６８
０ｇ、ブチルベンジルフタレート７２４０ｇを用いた他
は実施例１と同様にして得た成形体についての調査結果
を表１に併記する。

実施例５ ストロンチウムフェライト：７０４０ｇ、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン７２４０ｇ。

ナイロン６：６８０ｇ、ブチルベンジルフタレート：４
０ｇを用いた他は実施例１と同様にして得た成形体につ
いての調査結果を表１に併記する。

実施例６ ストロンチウムフエライト：７０４０ｇ、、ｒ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン：８０ｇ、ナイロン１２：
８００ｇ、ブチルベンジルフタレート二８０ｇを用いた
他は実施例１と同様にして得た成形体についての調査結
果を表１に併記する。

実施例７ 平均粒径：１．２０μ曽のバリウムフェライト＝７０４
０ｇ、ナイロン６：８００ｇを用いた他は実施例１と同
様にして得た成形体の調査結果を表１に併記する。

実施例８ 平均粒径：２０μｍのＳｍｚ　（Ｃｏ、　Ｃｕ、　　Ｆ
ｅ。

Ｚｒ）＋１合金粉：　９３０ｇ、γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン：１０ｇ、ナイロン６　：　５０ｇ、
プチルベンジルフタレー）：１０ｇを用いた他は実施例
１と同様にして得た成形体についての調査結果を表１に
併記する。

比較例１ ストロンチウムフェライト：６２４０ｇ、、ｒ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン：８０ｇ、ナイロン６：１
６００ｇ、ブチルベンジルフタレート：８０ｇを用いた
他は実施例１と同様にしてプラスチック成形体を得た。

得られた成形体の磁気特性および機械的強度について調
べた結果を表１に併記する。

比較例２ ストロンチウムフェライトニア０４０ｇ、ｒ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン：８０ｇ、ナイロン６　：　
８８０ｇを用い、ブチルベンジルフタレートを添加しな
かったことの他は実施例１と同様にして得た成形体につ
いての調査結果を表１に併記する。

比較例３ ストロンチウムフェライト：１０４０ｇ、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン：　８０ｇ、ナイｏ７６：４
８０ｇ、７’チルベンジルフタレート：４００ｇを用い
たことの他は実施例１と同様にして得た成形体について
の調査結果を表１に併記する。

比較例４ γ−アミノプロピルトリメトキシシランを添加せず、ス
トロンチウムフェライト：１０４０ｇにナイロン６：８
８０ｇ、ブチルベンジルフタレート＝４０ｇを添加し、
ヘンシェルミキサーで５分間撹拌部合を行ったことの他
は実施例１と同様にして得た成形体についての調査結果
を表１に併記する。

比較例５ ストロンチウムフェライトニア０４０ｇ、　γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン：３２０ｇ。

ナイロン６：５６０ｇ、ブチルベンジルフタレート＝８
０ｇを用いたことの他は実施例１と同様にして得た成形
体についての調査結果を表１に併記する。

比較例６ ストロンチウムフエライト：１０４０１０４Ｏアミノプ
ロピルトリメトキシシラン：４０ｇ、ナイロン６：６８
０ｇ、ヒドロキシステアリン酸アミド：２４０ｇを用い
たことの他は実施例１と同様にして得た成形体について
の調査結果を表１に併記する。

同表より明らかなように、磁性粉末およびポリアミド樹
脂の配合量がこの発明の好適範囲を逸脱する比較例１は
、実施例に比べ（ＢＨ）ｗａｘが１．４０ＭＧＯｅと低
い値しか得られなかった。またこの発明における必須成
分であるブチルベンジルフタレートを含有しない比較例
２も（ＢＨ）ＩＩＩａｘが１．５９ＭＧＯｅと小さく磁
気特性に劣るものであった。

この点ブチルベンジルフタレートを多量に含有する比較
例３は磁気特性は比較的良好であったが、機械的強度に
劣っていた。同じく含アミノ基有機金属化合物を含有し
ない比較例４も、機械的強度に劣っていた。一方含アミ
ノ基有機金属化合物を上限を超えて多量に含有する比較
例５は、機械的強度は良好であったが、低い（ＢＨ）ｗ
ａｘ値しか得られなかった。さらにブチルベンジルフタ
レートの代わりにヒドロキシステアリン酸アミドを用い
た比較例６は、機械的強度はともかく、（ＢＨ）ｗａｘ
が１．６ＭＧＯｅと小さく、磁気特性に劣っていた。

これに対しこの発明に従う実施例１〜８はいずれも、磁
気特性および機械的強度ともに債れていた。

（発明の効果） かくしてこの発明に従うプラスチック磁石材料は、多量
の磁性粉を含有しているにもかかわらず、磁性粉末の配
向性が良好であるため高磁気特性を持ち、しかも磁性粉
末と樹脂との接着性にも優れているために高い機械的強
度を併せて得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、強磁性粉末：８０〜９５ｗｔ％、ポリアミド樹脂：
   ３．８〜１９．８ｗｔ％、ブチルベンジルフタレート：
   ０．１〜４．０ｗｔ％および含アミノ基有機金属化合物
   ：０．１〜３．０ｗｔ％の配合割合になるプラスチック
   磁石材料。