KR100217029B1

KR100217029B1 - 레진본드자석 제조용 결합제, 그것을 함유하는 조성물 및 레진본드자석의 제조방법

Info

Publication number: KR100217029B1
Application number: KR1019960047433A
Authority: KR
Inventors: 정원용; 이석희
Original assignee: 박호군; 한국과학기술연구원
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR19980028387A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌(polypropylene 또는 PP), 에틸렌프로필렌(ethylenepropylene 또는 EP), 에틸렌비닐아세테이트(ethylenevinylacetate 또는 EVA) 및 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene 또는 HDPE) 4성분으로 이루어진 레진본드자석 제조용 결합제, 이에 자성분말을 혼합시킨 레진본드자석 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 결합제에 자성재료를 고밀도 충진하여 자기 특성을 높이는 한편, 결합제의 주재(主材)로써 흐름성이 우수하고 기계가공성이 우수한 폴리프로필렌을 사용함으로써 유동성의 저하, 열안정성의 저하, 수지에 의한 수분 흡수, 성형 후 수축에 의한 변형, 성형후의 후가공등 종래의 문제점들을 모두 해결할 수 있는 사출 및 압출 성형에 의하여 균일하고 정밀한 자기특성과 칫수 정밀성이 요구되는 레이저 빔 프린트, 복사기, DC 모터등에 사용되는 고기능성 레진본드자석을 제공한다.

Description

레진본드자석 제조용 결합제, 그것을 함유하는 조성물 및 레진본드자석의 제조방법

본 발명은 자장중 사출성형으로 이방성(또는 다극이방성) 레진본드자석을 제조시 사용되는 결합제, 이 결합제에 자성분말을 혼합시킨 레진본드 자석 조성물 및 이 조성물을 사용하여 레진본드자석을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이렇게 제조된 레진본드자석은 레이져 빔 프린터(LBP), 복사기, DC 모터등에 이용된다.

일반적으로 레진본드자석을 제조하기 위해선 자성분말과 결합제의 혼합물이 사용된다.

일본특허공개공보 평 제5-109516호에는 자성분말과 혼합되는 결합제로 폴리아미드계 수지와 폴리아미드 공중합체 결합제가 기재되어 있다.

폴리아미드계 수지는 냉각시 수축률(나일론류의 열팽창 계수는 10-1cm³/mol K 이다.)이 높기 때문에 이 수지를 사용한 혼합물을 고온용융사출성형후 냉각시킬 때, 수축에 의해 성형체에 변형이 발생하며 특히 길이가 긴 성형체의 제조시 길이 방향으로의 휨을 야기한다. 또한 폴리아미드계 수지는 분자구조내에 친수성 극성기를 가짐으로 수분 흡수율이 높아 용융사출성형과정중 세공(pore)이 발생하여 균일한 표면자속밀도를 얻기 어렵다는 단점이 있다.

나일론-6를 결합제로 사용하는 경우 상온, 100의 상대 습도에서 수분 흡수율은 10.5이다. 나일론-66을 결합제로 사용하는 경우 위와 동일한 조건에서 수분 흡수율은 8이다.

제1도는 나일론 조성물의 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화를 보인 것으로, 여기서 나일론 조성물은 나일론 수지와 페라이트 자성분말과의 혼합물을 의미한다. 이 도면에서 볼 수 있듯이 자장세기가 8kOe가 되어도 이방화율은 85정도밖에 달성되지 않으며, 또한 제7도에서 볼 수 있듯이, 다른 조성물과 비교할 때 나일론 조성물의 수분흡수율은 상당히 높다. 따라서 제1도와 제7도로부터 알 수 있듯이 나일론 조성물은 바람직한 표면자속밀도를 얻을 수 없다.

또한, 가교형 PPS(polyphenylenesulfide)계 고분자를 결합제로 사용하여 레진본드 자석을 제조하였을 경우 제조된 레진본드자석은 수분 흡수율은 적지만 내충격성이 매우 나쁘며, 이렇게 제조된 레진본드자석은 단면적에 비해 길이가 긴 제품인 마그네트 롤러에 사용하여 선반 가공에 의하여 후 가공할 때 수지의 기계 가공성이 나빠 절삭면에 무리한 힘이 걸려 길이 방향으로의 휨을 유발할 수 있다.

또한 고무를 결합제로 사용할 경우는 수지의 높은 용융점도로 인하여 자성분말의 고이방화율을 얻을 수 없으므로 정밀한 자기 특성이 요구되는 레진본드자석의 제조에 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 종래 사용된 폴리아미드계 수지를 사용한 결합제, 가교형 PPS계 고분자 결합제 및 고무 결합제가 갖는 유동성의 저하, 열안정성의 저하, 수축에 의한 성형체의 변형, 나쁜 내충격성, 수분흡수, 후 가공시 기계 가공성의 어려움같은 문제점을 해결함과 동시에 고이방화율을 달성하여 균일한 표면자속밀도를 갖는 레진본드자석을 제조하고자 하는 것이다.

보다 구체적으로는, 고이방화율에 의해 높고 균일한 표면자속밀도를 가지는 이방성(또는 다극 이방성) 레진본드자석을 제조할 때 고이방화율은 이방성 자성분말을 사용하여 얻을 수 있으며 자장사출기의 자장세기변화로 달성될 수 있으나 이 방법에 의한 고이방화율의 달성은 몇가지 문제점을 가지고 있다. 첫째로는 자성분말을 사용하여 자장사출기의 자장세기를 높이는데는 한계가 있으며, 둘째로는 자장사출기에서의 불균일한 자장세기가 성형체의 표면자속밀도의 불균일성을 초래할 수있다. 따라서 용융지수가 높은 흐름성이 우수한 폴리프로필렌(PP, DAELIM POLY(KOR)에 의해 제조된 상품명 PP-141)을 사용하여 제조된 레진본드자석의 이방화율을 개선함과 동시에 폴리프로필렌의 내충격성을 개선하고자 에틸렌프로필렌(EP, 에틸렌프로필렌 공중합체, SAMSUNG GENERAL CHEMICALS(KOR)에 의해 제조된 상품명 BJ800), 에틸렌비닐아세테이트(EVA, 에틸렌비닐아세테이트 랜덤 공중합체, SUMITOMO(JAP)에 의해 제조된 상품명 HE10), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, SAMSUNG GENERAL CHEMICALS(KOR)에 의해 제조된 상품명 J520A)을 폴리프로필렌과 혼합한 결합제와 자성분말을 혼합하여 펠렛으로 만든 후 자성분말의 특성에 따라 2∼10kOe의 자장세기로 사출하여 균일한 표면자속밀도를 갖는 레진본드자석을 제조하고자 하였다.

따라서 본 발명에서는 기계 가공성이 좋아 냉각시 수축에 의한 성형체의 변형과 길이 방향으로의 휩이 없으며, 내충격성이 좋으며, 수분 흡수율이 너무 높지 않으며, 적당한 용융점도로 인하여 자성분말의 고이방화율을 얻을 수 있는 정밀한 자기특성을 갖는 레진본드자석 제조용 조성물 및 이러한 조성물을 사용한 레진본드자석을 제조하고자 하는 것이다.

제1도는 나일론 조성물의 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화(사출온도 260)를 나타낸 도면.

제2도는 사출시 인가자장 변화에 따른 잔류 자속밀도의 변화(자성분말 함량 87wt., 결합제 조성 A/B/C/D=40/15/10/35, 사출온도 240, 여기서 A=폴리프로필렌, B=에틸렌프로필렌, C=고밀도폴리에틸렌, D=에틸렌비닐아세테이트)를 나타낸 도면.

제3도는 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화(자성분말 함량 87wt., 결합제 조성 A/B/C/D=40/15/10/35, 사출온도 240)를 나타낸 도면.

제4도는 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화를 나타낸 도면(자성분말 함량 82wt., 결합제 조성 A/B/C/D=40/15/10/35, 사출온도 240)을 보인 도면.

제5도는 조성 A/B/CD=40/15/10/35, 사출온도 240)를 보인 도면.

제6도는 자성분말 함량 변화에 따른 인가자장 평행방향과 수직방향의 잔류 자속밀도의 합의 변화(사용 자성분말 : 스트론튬 페라이트 자성분말, 결합제 조성 A/B/C/D=40/15/10/35, 사출온도 240)을 보인 도면.

제7도는 50수중에서 시간의 경과에 따른 각 결합제의 수분흡수율을 보인 도면.

제8도는 조성물의 온도의 변화에 따른 각 전단률에서의 점도의 변화를 보인 도면.

제9도는 자성분말 함량 변화에 따른 점도 변화(전단률 542sec-1)를 보인 도면.

제10도는 A/B/C/D 결합제에서 D수지의 첨가량 변화에 따른 점도의 변화(A/B/C/D=40/50-X/10/X, 전단률 1625 sec-1)를 보인 도면.

제11도는 A/B/C/D 결합제에서 D수지의 첨가량 변화(A/B/C/D=40/50-X/10/X, 인가자장 4kOe와 8kOe)에 따른 분말 이방화율의 변화를 보인 도면.

레진본드자석용 결합제는 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 고밀도 폴리에틸렌등의 4성분으로 이루어진다. 결합제의 조성은 결합제 전체 함량을 100wt.로 할 때, 폴리프로필렌 30∼95wt., 에틸렌프로필렌 5∼20wt., 에틸렌비닐아세테이트 10∼40wt., 고밀도 폴리에틸렌 5∼20wt.되게 조성하였다. 바람직하게는, 결합제의 조성이 폴리프로필렌 40wt., 에틸렌프로필렌 15wt., 에틸렌비닐아세테이트 35wt., 고밀도 폴리에틸렌 10wt.일 때, 고이방화율 및 균일한 표면자속밀도를 갖는 레진본드자석이 얻어진다.

폴리프로필렌은 결합제를 구성하는 성분들중 주성분이며, 결합재의 강도 및 열적특성등의 주요 물성이 결정하게 된다. 이때 주성분인 폴리프로필렌의 단점인 취약한 물성을 보완하기 위해 인성이 풍부한 에틸렌비닐아세테이트와 고밀도 폴리에틸렌을 첨가하였다. 따라서, 에틸렌비닐아세테이트, 고밀도 폴리에틸렌은 개질제로서의 역할을 한다. 이러한 고분자의 혼합시 가장 문제가 되는 것은 각각의 고분자 성분간의 상용성이 낮아 상분리가 발생하며, 이때 계면에서 상호 고분자간의 결합력이 약하여 효과적인 물성의 향상을 기대하기 어렵다. 따라서 다른 상간의 계면에서의 결합력을 향상시켜 물성의 향상을 도모하기 위하여 상용화제를 사용하며 일반적으로 블록 공중합체를 사용한다. 이러한 이유로 에틸렌프로필렌 공중합체가 선택된다.

보다 구체적으로는, 레진본드자석용 결합제의 성분중 폴리프로필렌(열팽창 계수 10-2cm³/mol K)은 분말의 고이방화율을 위해 흐름성이 우수하고, 낮은 수분 흡수율을 위해 분자구조가 무극성이며, 사출 또는 압출에 의한 성형후 수축에 의한 지나친 칫수변형 및 성형체의 휨을 방지하기 위해 선정되었다. 또한 폴리프로필렌은 주결합제로 사용되어 레진본드자석 성형용 조성물의 공정온도를 결정하며 성형품의 기계적 강도에 주요한 영향을 미치게 된다. 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 폴리프로필렌내에 고르게 분산된 고무상을 형성함으로써 충격의 흡수와 크레이지의 발생으로 충격 강도를 개선하기 위하여 첨가되었다. 고밀도 폴리에틸렌은 레진본드자석 제조용 조성물이 많은 고무상을 함유하게 됨으로써 발생하는 재료의 연화를 감소시키기 위해 첨가되었다. 에틸렌프로필렌 블록공중합체는 결정상과 고무상과의 상용성을 개선하여 레진본드자석 제조용 조성물들간의 결합력을 향상시키고 효과적인 충격 강도 개선 효과를 위하여 첨가되었다.

일반적으로, 복합체의 사출성형 경우에 용융지수(MI : melt index)가 높은 수지의 선택이 분말의 고이방화율을 위해 좋으며, 결정화도가 높은 수지의 선택이 결과적인 성형체의 기계적 강도의 관점에서 좋다. 반면에 비결정성 수지는 압출 성형의 사용에 일반적으로 더 좋다.

각각의 구성성분간의 조성을 결정함에 있어서, 기계적 물성, 레올로지적 특성을 고려하여 결정한다. 폴리프로필렌은 결합제의 주성분이므로 대부분의 조성을 차지한다. 그러나 에틸렌프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트의 낮은 조성에서는 효과적인 취성(brittleness)의 향상을 기대하기 어렵다. 따라서 폴리프로필렌의 조성은 결합제중 40wt.정도로 결정하는 것이 바람직하였으며 그후 다른 성분의 조성을 변화시킨다. 한편, 결합제중 고밀도 폴리에틸렌의 첨가량이 10wt.이상일 때 결합제의 용융흐름성이 급격히 저하되어 자성분말의 이방화율이 부적합한 수치를 나타낸다. 따라서 결합제중 고밀도 폴리에틸렌의 조성을 10wt.로 결정하고, 에틸렌비닐아세테이트와 에틸렌프로필렌의 조성을 변화시켜가며 기계적 물성과 레올로지적 특성의 변화를 조사한다. 이때 결합제중 폴리프로필렌 40wt., 에틸렌프로필렌 15wt., 에틸렌비닐아세테이트 35wt., 고밀도 폴리에틸렌 10wt.조성일 때 결합제의 흐름성과 기계적 특성이 우수하며, 고이방화율이 달성되어 균일한 표면자속밀도를 갖는 레진본드 자석을 얻을 수 있다.

제10도를 참고하면 결합제의 점도가 에틸렌비닐아세테이트의 함량 20wt.∼30wt.에서 상당히 증가하다가 30wt.∼35wt.에서 급격히 감소하며 그후 다시 증가함을 볼 수 있다. 따라서 조성물의 유동성을 개선하고자 한다면 35wt.정도로 첨가하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 20wt.에서도 35wt.보다 낮은 점도를 보이지만, 이 함량을 사용하는 경우 성형후 강인성(toughness)이 다소 떨어지는 경향이 있다. 제11도에서도 에틸렌비닐아세테이트 35wt.에서 가장 높은 이방화율을 보이고 있다. 따라서 이후 설명된 도면들에선 조성물중 에틸렌비닐아세테이트 35wt.를 사용하여 자성분말 함량, 자장세기와 이방화율과의 관계를 나타내었다.

그리고 상기 결합제에 가소제, 안정제, 윤활제, 표면처리제등의 첨가제를 넣을 수 있다. 통상 잘 사용되는 성형 가공 조제인 활제, 윤활유등을 첨가할 수 있으며 활제로는 스테아린산, 스테아린산염, 지방산 아미드, 왁스등을 들 수 있고 윤활제로는 실리콘 오일등을 들 수 있다. 이러한 성형 가공제는 자성재료와 매트리스 수지의 혼합물에 대해 0.05∼0.5wt.정도가 바람직하다.

레진본드자석용 조성물은 상기 결합제와 자성분말 등으로 이루어진다. 조성물의 조성은 조성물의 전체 함량을 100wt.로 할 때, 결합제 9∼30wt.와 자성분말 70∼91wt.가 바람직하다.

실제로, 무기 분말의 함량이 상기 범위보다 떨어지면 레진본드자석의 자기 특성이 떨어지며, 무기 분말의 함량이 92wt.이상에서는 점도의 증가로 균일한 혼합 공정과 자장중 사출성형시 자성분말의 배향도가 감소하거나, 사출 공정 자체가 어려운 단점이 있다. 따라서, 보다 자세히는 조성물의 조성은 결합제 13wt.와 자성분말 87wt.로 조성되는 것이 바람직하다.

제5도는 자성분말(스트론튬-페라이트) 함량 변화에 따른 분말이방화율의 변화를 보인 도면으로 자성분말 함량 87wt.이하에서 일정하며, 87이상에서 이방화율이 급격히 감소하는 경향을 보임을 알 수 있다.

본 발명에 사용된 자성재료분말은 자성이 있는 자화 가능한 재료를 의미한다. 따라서 자성재료분말은 자체 자화되어 있지 않아도 자석을 제조할 때 또는 제조후에 자장을 인가하여 자화할 수 있는 것이면 된다. 그러한 자성분말로는 세라믹분말, 합금분말이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 세라믹분말의 일종인 이방성 스트론튬 페라이트 자성분말, 희토류계 합금의 일종인 이방성 사마리움-코발트 자성분말, 희도류계 합금의 일정인 이방성 네오디뮴-철-보론 자성분말이 사용될 수 있다. 사용되는 자성분말은 이방화가 가능한 0.8∼5㎛의 평균입도를 가져야 한다.

다음에는 상기한 바와 같이, 본 발명의 조성물을 이용하여 자장중 사출성형 공정으로 레진본드자석의 제조 방법을 상세히 설명한다.

상기 결합제를 자성분말과 혼합기에서 혼합하기 전에 유기결합제와 무기 분말의 결합력을 증가시키기 위하여 자성분말의 0.1∼1.0wt.에 해당하는 실란커플링제로 자성분말의 표면을 코팅한다. 이때 사용되는 실란커플링제의 종류는 유니온 카바이드 케미컬스 엔드 플라스틱 컴파니 인코포레이티드(UNION CARBIDE CHEMICALS AND PLASTICS COMPANY INC.,)에 의해 제조된 A-1100, A-1170, A-186, A-187, A-174, A-171, A-172, UCARSILRC-1 중에서 한가지가 선택된다. 코팅 방법은 에틸 알콜과 커플링제를 3:1의 중량비로 혼합한 용액을 분사기로 자성분말에 분사하면서 혼합기에서 혼합한다. 이때 혼합기의 온도는 50∼80의 온도를 유지하면서 혼합하며, 혼합후에 분말에 남아있는 잔류 알콜올 80∼100의 건조오븐에서 제거함으로써 표면 코팅한다.

이렇게 표면 코팅된 자성분말과 다성분계로 이루어진 결합재를 혼합하여 유동성과 성형성을 부여하고자 하였다. 조성물의 전체 함량을 100wt.로 할 때, 결합제 8∼30wt.와 자성분말 70∼92wt.가 되게 하여 160∼200온도 범위로 혼합기에서 혼합하였다. 이때 먼저 Z-블레이드 혼합기에서 혼합한 후 압출기를 이용하여 효과적인 혼합을 하였다. 이와같이 무기 분말과 유기결합제를 혼합하여 펠렛화된 시료는 자장 사출기에서 170∼250의 온도 범위에서 사출 성형된다.

제8도를 참고하면, 점도가 220∼240정도의 온도에서 급격히 감소하고 이어 240미만의 온도에서 완만한 감소를 보인다. 250이상의 온도에선 결합제의 분해가 발생할 수 있으므로 이 온도 이상에선 바람직한 결과를 얻을 수 없다. 따라서 240정도의 온도에서 사출성형하는 것이 조성물의 유동성을 개선할 수 있어 바람직하다 하겠다.

또한 자성분말 함량, 자장세기와 이방화율의 관계를 도면을 참고하여 살펴보면, 먼저 제2도는 사출시 인가자장 변화에 따른 잔류 자속 밀도의 변화(A/B/C/D=40/15/10/35, 사출온도 240)를 보인 도면으로 여기서 기호 -■-는 인가자장 평행방향을, -●-은 인가자장의 수직 방향을 나타내며, 이 도면에서 알 수 있듯이, 자장 세기 2kOe에서 서서히 증가하기 시작하여 4∼8kOe일 때 인가자장 평행방향의 잔류 자속밀도가 최대임을 보인다. 따라서 결합제와 자성분말의 혼합된 펠렛을 자장중 사출시에 자장세기를 4∼8kOe로 할 때 가장 바람직한 표면 자속밀도가 얻어진다고 할 수 있겠다.

제3도는 자성분말(스트론튬-페라이트) 함량 87wt.에서, 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화를 보인 도면으로 이때 사출온도는 240이며, 자장 세기 4kOe ∼ 8kOe에서 최대 이방화율을 보인다. 제4도는 자성분말 함량 82wt.에서, 사출시 인가자장 변화에 따른 분말이방화율의 변화를 보인 도면으로 이때 사출온도는 240이며, 자장 세기 4kOe ∼ 8kOe에서 최대 이방화율을 보이고 있다.

본 발명은 다음의 여러 실시예를 통하여 더욱 명확히 설명하지만, 본 발명을 이와 같은 실시예로써 한정시키고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

무기 분말은 세라믹 분말의 일종인 이방성 스트론튬 페라이트(SrO - 6Fe203) 자성분말로서 평균 입도 0.8∼1.2㎛인 것을 사용하였으며, 조성물 전체 함량을 100wt.로 할 때, 결합제 15wt.와 자성분말 85wt.이 사용되었다. 이 분말을 결합제와 혼합하기 전에 분말의 표면을 실란커플링제를 사용하여 코팅하였다. 결합제의 조성은 결합제 전체 함량을 100wt.로 할 때, 폴리프로필렌 40wt., 에틸렌프로필렌 10wt., 에틸렌비닐아세테이트는 40wt., 고밀도 폴리에틸렌 10wt.되게 구성하였다. 자성분말과 유기 결합제를 혼합기에서 170에서 2시간 동안 혼합하여, 펠렛으로 만들었다. 펠렛으로 만들어진 시료는 자장 사출기에서 레이져 프린터용 8극 이방성 마그네트 롤(magnet roll)형태로 사출하였다. 사출시에 자장의 세기는 4kOIe였으며, 사출물의 온도는 240이며, 금형의 온도는 60였다. 제조된 마그네틱 롤러의 표면 자속 밀도는 스리브 위에서 750±50G 였다.

[실시예 2]

무기 분말은 희토류계 합금의 일종인 이방성 사마리움-코발트(Sm2(Co, Fe, M)17 (2:17) 자성분말로서 평균 입도 3-5㎛인 것을 사용하였으며, 조성물 전체 함량을 100wt.로 할 때, 결합제 15wt.와 자성분말 85wt.되게 사용하였다. 이 분말을 결합제와 혼합하기 전에 분말의 표면을 커플링제를 사용하여 코팅하였다. 결합제의 조성은 결합제 전체 함량을 100wt.로 할 때 폴리프로필렌 45wt., 에틸렌프로필렌 10wt., 에틸렌비닐아세테이트 35wt., 고밀도 폴리에틸렌 10wt.되게 구성하였다. 자성분말과 유기 결합제를 혼합기에서 170의 온도로 2시간동안 혼합하여, 펠렛으로 만들었다. 펠렛으로 만들어진 시료는 자장 사출기에서 소형 DC 모터용 8극 이방성 링 형태로 사출하였다. 사출시에 자장의 세기는 7kOe였으며, 사출물의 온도는 240이며, 금형의 온도는 60이었다. 제조된 링형 마그네트의 최대자기에 너지적은 10MGOe였다. 이때에 잔류 자석 밀도는 6.7KG, 보자력은 5.2kOe였다.

[실시예 3]

무기 분말은 희토류계 합금의 일종인 이방성 네오디뮴-철-보론(Nd-Fe-B)자성분말로서 평균 입도 3-5㎛인 것을 사용하였으며, 조성물 전체 함량을 100wt.로 할 때, 결합제 11wt.와 자성분말 89wt.되게 사용하였다. 이 분말을 결합제와 혼합하기 전에 분말의 표면을 커플링 에이전트를 사용하여 코팅하였다. 결합제의 조성은 결합제 전체 함량을 100wt.라 할 때, 폴리프로필렌 40wt., 에틸렌프로필렌 10wt., 에틸렌비닐아세테이트 35wt., 고밀도 폴리에틸렌 15wt.되게 구성하였다. 자성분말과 유기 결합제를 혼합기에서 170에서 2시간 동안 혼합하여, 펠렛으로 만들었다. 펠렛으로 만들어진 시료는 자장 사출기에서 하드 디스크 드라이브(Hard disk drive)에 사용되는 소형 DC 모터용 8극 이방성 링 형태로 사출하였다. 사출시에 자장의 세기는 8kOe였으며, 사출물의 온도는 240이며, 금형의 온도는 60였다. 제조된 레진본드자석의 최대자기에너지적은 17MGOe, 잔류 자속밀도는 8.9kG, 보자력은 12kOe였다.

본 발명은 균일한 표면자속밀도를 갖는 이방성 레진본드자석을 제조하기 위해 자성분말을 사용하여 자장사출기의 자장세기 변화로 고이방화율을 달성하는 경우 발생하는 단점인, 즉 자장세기를 높이는데 있어서 한계가 존재하는다는 것과, 불균일한 자장세기로 인하여 성형체의 표면자속밀도가 불균일하게 나타남과 같은 현상들은 용융지수가 높은 흐름성이 우수한 폴리프로필렌을 주재로 한 결합제를 사용함으로써 개선되었다.

게다가, 폴리프로필렌에 에틸렌프로필렌 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌을 첨가하여 제조한 결합제와 이에 자성분말을 혼합시킨 조성물을 사용함으로써 자장중 성형에 의한 이방성 다극 레진본드자석의 제조시 성형 후 수축에 의한 변형 및 변형으로 인한 자극의 이동으로 자기특성의 저하가 없는, 그리고 선반가공에 의한 후가공시 기계가공성이 우수하여 성형체의 휨등의 변형이 없으며, 결합제의 수분흡수로 인한 최종성형제품의 물성저하 및 수분제거에 드는 비용이 적으며, 정밀한 자기특성과 칫수정확성이 요구되는 고기능성 레진본드자석을 제조할 수 있었다.

또한 에틸렌프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 고밀도 폴리에틸렌을 폴리프로필렌과 혼합한 결합제와 자성분말을 혼합하여 펠렛으로 만든 후 자성분말의 특성에 따라 2 ∼ 10kOe의 자장세기로 사출함으로써 균일한 표면자속밀도를 갖는 레진본드자석을 제조할 수 있었으며, 기존의 결합제인 나일론이나 고무에 비하여 가격이 저렴한 수지를 사용함으로써 레진본드자석의 제조비용도 절감할 수 있었다.

실제로 페라이트 자성분말 87wt.을 본 발명에 의한 고분자 결합제 13wt.와 혼합하여 사출성형으로 레진본드자석을 제조하였을 경우 성형체의 수축률은 0.4, 자성분말의 배향도 89를 보이며, 50의 항온조에서 수분 흡수율은 0.092wt.(나일론을 결합제로 사용한 경우는 1.362wt.)이었다. LBP용 마그네트 롤러와 같이 정밀한 자기특성과 칫수정확성이 요구되는 다극 이방화된 레진본드자석에서 본 발명에 따른 결합제의 높은 흐름성으로 인해 표면자속밀도가 오차 범위이내에 들며 선반 가공에 의한 후가공시 길이 방향으로의 변형이 없는 제품의 제조가 가능하였다.

Claims

폴리프로필렌 20-80wt., 에틸렌프로필렌 5-20wt., 고밀도 폴리에틸렌 5-20wt.및 에틸렌비닐아세테이트 10-40wt.로 이루어지는 레진본드자석 제조용 결합제.
조성물 전체 함량을 100wt.로 할 때, 폴리프로필렌 20-80wt., 에틸렌프로필렌 5-20wt., 고밀도 폴리에틸렌 5-20wt.및 에틸렌비닐아세테이트 10-40wt.로 이루어지는 결합제 10-20wt.와 자성분말 80-90wt.로 이루어지는 레진본드자석 제조용 조성물.
제2항에 있어서, 상기 결합제가 폴리프로필렌 40wt., 에틸렌프로필렌 15wt., 고밀도 폴리에틸렌 10wt.및 에틸렌비닐아세테이트 35wt.인 것으로 이루어지는 레진본드자석 제조용 조성물.
제2항에 있어서, 상기 결합제가 9-30wt.와 상기 자성분말 70-91wt.로 이루어지는 레진본드자석 제조용 조성물.
조성물 전체 함량을 100wt.로 할 때, 폴리프로필렌 20-80wt., 에틸렌프로필렌 5-20wt., 고밀도 폴리에틸렌 5-20wt., 에틸렌비닐아세테이트 10-40wt.로 이루어지는 결합제 10-20wt.와 자성분말 80-90wt.인 것으로 이루어지는 레진본드자석 제조용 조성물을 펠렛형태로 자장중 170-250의 온도 범위로 2-10kOe의 자장 세기에서 사출성형하는 것으로 이루어지는 레진본드자석 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 자성분말을 0.8-5㎛의 평균 입도를 갖는 레진본드자석 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 자성분말은 이방성 스트론튬 페라이트(SrO-6Fe203) 자성분말, 이방성 사마리윰-코발트계(Sm2(Co,Fe,M)17(2;17) 자성분말 및 이방성 네오디뮴-철-보론(Nd-Fe-B) 자성분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 레진본드자석 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 자성분말은 실란 커플링제로 표면 코팅하는 것이 특징인 레진본드자석 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 표면 코팅은 에틸 알콜과 상기 자성분말의 0.1-1.0wt.에 해당하는 실란커플링제를 3:1의 중량비로 혼합한 용액을 자성분말에 분사하면서 50-80온도의 혼합기에서 혼합하고, 80-100온도의 오븐에서 건조시키는 것으로 이루어지는 레진본드자석 제조방법.