KR101232661B1 - 본드자석 제조용 레진 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PPS(Polyphenylene Sulfide)와 Nylon-12 2성분으로 이루어진 본드자석 레진 제조용 Binder, 이에 자성분말을 혼합시킨 본드자석 레진 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[색인어]
본드자석, PPS, Binder(결합제), 이방성, 다극 이방성

Description

본드자석 제조용 레진 조성물 및 그 제조방법{Compound for bonded magnet resin and manufacturing method of that}

본 발명은 자장 중 사출성형으로 이방성(또는 다극이방성) 본드자석을 제조 시 사용되는 결합제, 이에 자성분말을 혼합시킨 본드자석 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 본드자석 레진을 제조하기 위해선 자성분말과 결합제의 혼합물이 사용된다.

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

폴리아미드계 수지는 냉각 시 수축률(나일론의 열팽창 계수는 10-1cm3/mol K )이 높기 때문에 이 수지를 사용한 혼합물을 고온 용융 사출성형 후 냉각시킬 때, 수축에 의해 성형체에 변형이 발생하며 특히 길이가 긴 성형체의 제조 시 길이 방향으로의 휨을 야기한다.

또한 폴리아미드계 수지는 분자 구조 내에 친수성 극성기를 가짐으로 수분 흡수율이 높아 용융 사출 성형 과정 중 세공(pore)이 발생하여 균일한 표면자속밀도를 얻기 어렵다는 단점이 있다.

결합제로 가장 널리 사용되는 Nylon-6 혹은 Nylon-12는 수분 흡수율이 8∼10％이다.

이러한 수분 흡수율이 높은 결합제로 배합된 본드자석 레진은 사출시 분말 이방화율이 85％ 이하로 낮아 바람직한 표면자속밀도를 얻을 수 없다.

또한 가교형 PPS(Polyphenylene Sulfide)계 고분자를 결합제로 사용하여 본드자석 레진을 제조하였을 경우 제조된 본드자석 레진은 수분 흡수율은 적지만 내충격성이 매우 나쁜 특성이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 Nylon-12의 단점인 수분 흡수율을 보완하고 PPS의 단점인 내충격성을 보완함으로서 열안정성이 우수하며 동시에 고 이방화율을 달성하여 균일한 표면자속밀도를 갖는 본드자석 레진을 제조하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명에 의한 결합제의 조성은 결합제 함량을 100중량 비로 할 때, Nylon-12 25∼45 중량 비 PPS 분말 55∼75 중량 비가 되게 조성하였다.

PPS는 결합제를 구성하는 주성분이며, 결합재의 낮은 수분 흡수율 및 열적특성 등의 중요물성을 결정하게 된다.

이때 주성분인 PPS의 단점인 취약한 물성을 보완하기 위해 Nylon-12를 첨가하였다.

본드자석용 레진 조성물은 상기 결합제와 자성분말 등으로 이루어진다.

조성물의 조성은 조성물의 전체 함량을 100중량 비 로 할 때, 결합제 9∼30 중량 비와 자성분말 70∼91 중량 비가 바람직하다.

본 발명에 의하면, 균일한 표면자속밀도를 갖는 이방성 본드자석 레진을 제조하기 위해 자성분말을 사용하여 자장사출기의 자장세기 변화로 고이방화율을 달성하는 경우 발생하는 단점인, 즉 자장의 세기를 높이는데 있어서 한계가 존재한다는 것과, 불균일한 자장세기로 인하여 성형체의 표면자속밀도가 불균일하게 나타남과 같은 현상들은 용융지수가 높고 흐름성이 우수한 PPS를 주재로 한 결합제를 사용함으로써 개선되었다.

이하 본 발명에 대한 구체적인 내용을 설명한다.

일반적으로 본드자석 레진용 조성물은 자성분말과 결합제 등으로 이루어지는데 조성물의 조성은 조성물의 전체 함량을 100중량 비로 할 때, 결합제 9∼30중량 비 와 자성분말 70∼91중량 비가 바람직하다.

실제로, 무기 분말의 함량이 상기 범위보다 떨어지면 레진본드자석의 자기 특성이 떨어지며, 무기 분말의 함량이 92중량 비 이상에서는 점도의 증가로 균일한 혼합 공정과 자장 중 사출성형 시 자성분말의 배향도가 감소하거나, 사출 공정 자체가 어려운 단점이 있다.

따라서 보다 자세히는 조성물의 조성은 결합제 13중량 비와 자성분말 87중량 비로 조성되는 것이 바람직하다.

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 오일 등을 들 수 있다.

이러한 성형 가공제는 자성재료와 매트리스 수지의 혼합물에 대해 0.05∼0.5중량 비 정도가 바람직하다.

본 발명에 사용된 자성재료분말은 자성이 있는 자화 가능한 재료를 의미한다.

따라서 자성재료분말은 자체 자화되어 있지 않아도 자석을 제조할 때 또는 제조 후에 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 Nd-Fe-B 자성분말이 사용될 수 있으며 자성분말은 이방화가 가능한 0.8∼5㎛의 평균입도를 가져야 한다.

최근 전자기기의 경박 단소 화, 고 기능화에 따라 전자파 문제와 발열 문제가 대두되고 있는데 이러한 문제로 본드자석의 내열성 및 열 감자 특성이 산업계 전반의 화두로 떠오르고 있다.

본 발명은 본드자석의 내열성을 높이고자 자성분말과 9∼30중량 비로 배합되는 결합제 구성성분의 적절한 배합비율로 제조함으로써 본드자석의 자기 이방화율을 높이고 내열성을 향상시키고자 하는 목적을 두고 안출되었다.

통상적으로 PPS 수지는 수분 흡수율은 적지만 내충격성이 약해 이를 보완해 주는 고분자 수지와 혼합하여 사용함으로써 물리적 특성을 보강할 수 있는데, 본 발명에 의하면 고분자 수지로 나일론-12를 적용함으로써 PPS의 강점인 내열특성을 높이고 충격강도를 보완함은 물론 압출 성형 가공성을 높일 수 있는 것이다.

PPS와 혼합되는 고분자 수지로 나일론-6를 혼합하면 충격강도는 다소 보완이 되지만 자기 이방화율이 85％ 이상을 넘지 않아 자기적 특성이 떨어지는데 이는 수분 흡수율이 높은 것에 기인하는 것으로 통상의 전문가들은 인지하고 있는 주지의 사실이다.

따라서 본 발명인은 PPS와 혼합되는 고분자 수지로서 나일론-12를 선택하였으며 이는 기계적 물성, 레올로지적 특성을 고려하여 결정한 것이다.

PPS와 나일론-12 결합제의 바람직한 조성 비율은 결합제 전체 함량을 100중량 비로 기준 했을 때 PPS 55∼75중량 비, 나일론-12 25∼45중량 비 이다.

상기 결합제를 자성분말과 혼합기에서 혼합하기 전에 유기결합제와 무기 분말의 결합력을 증가시키기 위하여 자성분말의 0.1∼1.0중량 비에 해당하는 실란커플링제로 자성분말의 표면을 코팅한다.

코팅 방법은 에틸 알콜과 커플링제를 3:1의 중량비로 혼합한 용액을 분사기로 자성분말에 분사하면서 혼합기에서 혼합한다.

이때 혼합기의 온도는 50∼80℃ 의 온도를 유지하면서 혼합하며, 혼합 후에 분말에 남아있는 잔류 알콜을 80∼100℃ 의 건조오븐에서 제거함으로써 표면 코팅한다.

이렇게 표면 코팅된 자성분말과 다 성분계로 이루어진 결합재를 혼합하여 유동성과 성형 가공성을 부여하고자하였다.

조성물의 전체 함량을 100중량 비로 할 때, 결합제 9∼30중량 비와 자성분말 70∼91중량 비가 되게 하여 160∼200℃ 온도 범위로 혼합기에서 혼합하였다.

이때 먼저 Z-블레이드 혼합기에서 혼합한 후 압출기를 이용하여 효과적인 혼합을 하였다.

이와 같이 무기 분말과 유기 결합제를 혼합하여 펠렛화된 시료는 자장 사출기에서 170∼250℃ 의 온도 범위에서 사출 성형된다.

본 발명의 실시예로 스트론튬 페라이트 자성분말 87중량 비와 본 발명에 의한 고분자 결합제 13중량 비 와 혼합하여 압출공정을 통해 본드자석 레진을 제조하였을 경우 마그네트의 성형 제품의 수축률은 0.3％ , 자성분말의 배향도 89％ 를 보이며, 50℃ 의 항온조에서 수분 흡수율은 0.092％ (나일론을 결합제로 사용한 경우는 1.362％ ) 열 변형 온도는 210℃의 고 신뢰도의 마그네트를 제조할 수 있었다.

Claims (4)

1. Nylon-12 및 PPS 분말을 포함하여 이루어진 본드자석 레진 제조용 결합제로서, Nylon-12의 상대적으로 높은 수분 흡수율을 감소시키고, PPS 분말의 상대적으로 낮은 내충격성을 향상시키는 본드자석 레진 제조용 결합제 있어서,
   조성물 함량을 100중량 비로 할 때, Nylon-12 25∼45 중량 비 PPS 분말 55∼75 중량 비로 이루어지는 본드자석 레진 제조용 결합제
2. Nylon-12, PPS 분말 및 자성분말을 포함하여 이루어진 본드자석 제조용 레진 조성물로서, Nylon-12의 상대적으로 높은 수분 흡수율을 감소시키고, PPS 분말의 상대적으로 낮은 내충격성을 향상시키는 본드자석 제조용 레진 조성물에 있어서,
   조성물 함량을 100중량 비로 할 때, Nylon-12 25∼45 중량 비 PPS 분말 55∼75 중량 비로 이루어진 결합제 9∼30중량 비, 자성분말 70∼91중량 비로 이루어지는 본드자석 제조용 레진 조성물
3. 청구항 2항에 있어서,
   상기 자성분말은 이방성 스트론튬 페라이트 자성분말, 이방성 사마리윰-코발트계 자성분말 및 이방성 Nd-Fe-B 자성분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 본드자석 레진 조성물
4. 청구항 2항에 있어서,
   상기 자성분말은 실란 커플링제로 표면 코팅하는 것이 특징인 본드자석 레진 조성물