NO142431B - Fremgangsmaate og innretning til fremstilling av gitterlignende flatearmeringer - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av magnetisk anisotrope langstrakte magneter.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å fremstille magnetisk anisotrope langstrakte magneter. Spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å forbedre orientering av magnetiske partikler forbundet ved hjelp av et plastisk elastomert material. Partiklene skal herved bringes til å innta stort sett parallelle stillinger, således at de herved fremstilte ikke sintrede magneter får større magnetisk styrke enn magneter av lignende material og med vilkårlig for-delte partikler.

Permanentmagneter som er bøyelige i

tverretningen kan lett fremstilles med en hvilken som helst ønsket lengde, og et hvilket som helst ønsket tverrsnitt ved forbindelse av et finfordelt magnetisk material med et plastisk elastomert material, og ved formning av det sammensatte materiale til ønsket form ved strengsprøyt-ning, valsing, pressing eller andre i og for seg kjente fremgangsmåter. Et eksempel på et slikt material er en blanding som inneholder ikke kubiske krystalline partikler

av et polyoksyd av jern, og minst en av me-tallene barium, strontium og bly, og med partiklene forbundet ved hjelp av et elastomert material eksempelvis mykgjort polyvinylklorid, polyetylen, naturlig eller syntetisk gummi, eller en hvilken som helst annen hensiktsmessig elastomer. I en slik blanding tjener det elastomere materiale til å holde sammen de magnetiske partikler

i form av et sammenhengende legeme uten at materialet behøver, å sintres, hvilket er den behandling som anvendes for å for-binde partiklene i hårde eller keramiske magneter.

Tilstedeværelsen av den elastomere i de bøyelige magneter gjør det mulig å fremstille magnetene med den ønskede form ved hjelp av konvensjonelle hjelpemidler, av den type som normalt anvendes ved behandling av elastomere materialer, men medfører den ulempe at den fremstilte magnets magnetiske styrke reduseres i forhold til styrken for en magnet som har samme størrelse og hvor de magnetiske partikler er direkte forbundet med hverandre. Følge-lig er magneter av den bøyelige type ikke blitt anvendt for mange formål, for hvilket deres bøyelighet og deres enkle formgivning gjør dem spesielt hensiktsmessig, hvilket altså beror på deres relativt lave magnetiske styrke som vanligvis er mindre enn for en magnet av samme størrelse og form uten å anvende noe elastomert bindemiddel, dvs. ved eksempelvis sintring.

Det er selvsagt allerede tidligere kjent at den magnetiske styrke er avhengig av de magnetiske partiklers orientering, og føl-gelig er det gjort forsøk til å øke bøyelige magneters magnetiske styrke ved å forbedre de magnetiske partiklers orientering i magneten. Tidligere forsøk på å få en slik forbedret orientering har imidlertid ikke frembragt noen fremgangsmåte eller noen innretning som har medført en merkbar forbedring av denne egenskap i tilstrekkelig høy grad for kommersielt bruk.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte beregnet til å tilveiebringe platelignende partikler som er forbundet gjennom et plastisk, elastomert material, fremstille en orientering hvori partiklene stort sett er parallelle med hverandre, som et ledd i fremstillingen av magneter av dette material, og på en måte som passer for konti-nuerlig fremstilling av slike magneter.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og en forbedret innretning beregnet til å bibringe at platelignende partikler som er forbundet ved et plastisk, elastomert material får en orientering hvori partiklene er stort sett parallelle med hverandre.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte for fremstilling av magnetisk anisotrope, langstrakte permanentmagneter, hvor finfordelte platelignende partikler av et magnetiserbart materiale, som har en foretrukken magnetiseringsretning perpendikulært på partiklenes plan, forbindes med et plastisk elastomert materiale, og fremgangsmåten er karakterisert ved at det elastomere materiale med partiklene i dette først formes til et massivt legeme, hvoretter legemets tverrsnittsform forandres ved å redusere dets dimensjon i en tverretning ved anvendelse av press, idet legemet samtidig tillates å øke i tykkelse i den tverr-retning som er vinkelrett på den nevnte første tverretning som reduseres, og at legemets tverrsnittsareal holdes vesentlig konstant under denne endringen av tverrsnittsformen, hvorved det bevirkes at de platelignende partikler inntar slike stillinger i legemet at partiklenes plan kommer til å ligge stort sett parallelt med de overflater på legemet som. etter forandringen av legemets tverrsnittsform har den større dimensjon i tverretningen.

Ifølge oppfinnelsen formes materialet ved å ekstrudere elastomeren med partiklene gjennom en matrise som først former materialet til et vesentlig rektangulært tverrsnitt med en større dimensjon i en første tverretning enn i rett vinkel til denne, og deretter reduseres progressivt den opprinnelig større dimensjon samtidig som den opprinnelige mindre dimensjon økes tilsvarende inntil disse dimensjoner er ombyttet.

Ifølge oppfinnelsen reduseres etter ekstruderingen den mindre dimensjon av det ekstruderte materiale ytterligere ved å utøve trykk på de motsatt plaserte overflater av materialet i retning av dets mindre dimensjon, f. eks. ved hjelp av valsing.

Materialet magnetiseres etter forandringen av tverrsnittsformen, idet magnetiseringen er perpendikulær på den overflate som ved ekstruderingen har fått den større dimensjon i tverretningen.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen som som eksempel viser en strengsprøyt-ningsinnretning og et par til denne bereg-nede munnstykker i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser et skjematisk sideoppriss av en foretrukken utførelsesform av en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser et strengsprøytningsmunn-stykkes innløpsåpning. Fig. 3 viser et slitt langs linjen 3—3 på fig. 2. Fig. 4 viser et snitt langs linjen 4—4

på fig. 2.

Fig. 5 viser utløpsåpningen av det på fig. 2—4 viste strengsprøytningsmunn-stykke. Fig. 6 er et oppriss tilsvarende det på fig. 5, men viser et strengsprøytningsmunn-stykke med en noe modifisert utløpsåpning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med flere for-skjellige magnetiske materialer, og et stort antall elastomere materialer for forbindelse av de magnetiske partikler til et sam-mensatt material. Som eksempel på en hensiktsmessig type av magnetiske partikler kan nevnes de ikke kubiske stort sett hek-sagonale platelignende krystaller for bariumferrit, som har en anisotropisk akse som er vinkelrett på krystallens tykkelse, og som har en størrelse på 0,07—4 mikron. Det finfordelte magnetiske materiale holdes sammen av et elastomert materiale som kan utgjøres av naturlig eller syntetisk kautsjuk, polyvinylacetat, polyvinylklorid, polyetylen, eller et annet hensiktsmessig bindemiddel. Av enkelthetshensyn kommer imidlertid foreliggende oppfinnelse til å beskrives bare i forbindelse med anvendelse av mykgjort polyvinylklorid som det stoff som holder sammen de finfordelte magnetiske partikler, som kan utgjøre 90 pst. eller mindre av blandingens totale vekt. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til anvendelsen av bare polyvinylklorid, og heller ikke til den anvendte mengde av magnetiske partikler.

Ved fremstilling av bøyelige magneter av finfordelt bariumferrit og mykgjort polyvinylklorid blandes disse materialer hensiktsmessig ved hjelp av i og for seg kjente midler, eksempelvis en kvern av den type som generelt anvendes for blanding av kautsjuk og plast, hvoretter materialet inn-føres i en vanlig strengstøpningsinnretning som på fig. 1 i sin helhet er betegnet med 10. Denne strengsprøytningsinnretning ut-gjør ikke noen del av foreliggende oppfinnelse, og vil derfor ikke bli beskrevet i de-talj. Det skulle være tilstrekkelig å nevne at en slik innretning normalt er utstyrt med en innløpsåpning eller innmatnings-trakt 11, hvorigjennom det material inn-føres som er beregnet for strengsprøytnin-gen, samt en trommel 12 som inneholder en ikke vist skrue som drives ved hjelp av en hensiktsmessig drivinnretning, og som er beregnet til å presse ut materialet gjennom et munnstykke 14.

Ved vanlige strengsprøytningsfrem-gangsmåter velges formen av munnstykket 14 av hensyn til det for det strengspøytede material ønskede tverrsnitt. Det har vist seg at ved anvendelse av en vanlig streng-sprøytningsinnretning med et strengsprøyt-ningsmunnstykke av konvensjonell type med en stort sett rektangulær åpning får det derved fremstilte strengsprøytede bånd av magnetiske partikler i det elastomere bindemidlet bare svakt orienterte partikler og følgelig begrenses magnetens styrke av den prosentsats magnetiske material som kan innblandes i det plastiske bindemiddel uten ikke ønsket redusering av den ferdige magnets bøyelighet og sammenhold.

Teoretisk skulle strengsprøytnings-fremgangsmåten når den tillempes på finfordelte partikler som holdes sammen av et elastomert materiale medføre en tydelig tendens til å orientere partikler i slike inn-byrdes stillinger at deres største utstrekning blir stor sett parallell med materialets bevegelsesretning gjennom munnstykket. Dette medfører imidlertid ikke en slik til-fredsstillende orientering av de platelig-ende partikler at man får den ønskede forbedring av de magnetiske egenskaper. Dette kan bero på at partiklene på tross av at de alle orienteres med sin lengste utstrekning parallelt med materialets bevegelsesretning, ikke kommer til å ligge med sine stort sett plane overflater parallelt med den strengsprøytede materialbanes parallelt motstående overflater, og følgelig kommer ikke partiklenes magnetiserings pre-ferensakser til å være parallelle.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes den for de magnetiske partikler ønskede orientering i meget høyere grad enn det som tidligere har vært mulig ved at strengsprøytningsmunnstykket 14 formes således, at de platelignende partiklene når materialet mates gjennom munnstykket bringes til i uavbrutt rekkefølge å innta stillinger, hvori deres største utstrekning kommer til å ligge stort sett i linje med materialets bevegelsesretning, og hvori deres stort sett parallelle overflater kommer til å være anordnet parallelt med den strengsprøytede materialbanes øvre og nedre overflate. For dette formål er munnstykket 14 utformet med en innløpsåpning 15 med omtrent rektangulært tverrsnitt med forskjellig lange begrensningskanter som vist på fig. 2, idet den lengste begrens-ningskant fortrinnsvis er flere ganger lengre enn den korte. På samme måte har utløpsåpningen 16 av munnstykket 14 et omtrent rektangulært tverrsnitt, idet for-holdet mellom lengdene for dette tverr-snitts begrensningskanter er motsatt i forhold til tilsvarende forhold for innløps-åpningen 15. Det vil si, hvis som vist på fig. 2 høyden faller sammen med innløps-åpningens største tverrmål, så har utløps-åpningen sin største utstrekning i en på høyden vinkelrett retning dvs. på bredden. Omvendt tilsvarer innløpsåpningens minste tverrsnitt eller bredde utløpsåpningens høyde. Munnstykkets innløps- og utløps-åpninger er forbundet med hverandre ved hjelp av en gjennomgående kanal som er utformet med plane vegger, hvis tverr-snittoverflate i hvert tverrsnitt er vesentlig lik overflaten for innløps- og utløpsåpnin-gene. Det viste munnstykke 14 er utformet i et stykke, men kan selvsagt også utformes i flere atskilte deler som er løsbart forbundet med hverandre på i og for seg kjent måte.

Ved anvendelse av et munnstykke av den type som er vist på fig. 2—5 sammen med strengsprøytningsinnretningen 10 når materialet er av den ovenfor beskrevne type, formes materialet således, at det først får et rektangulært tverrsnitt med en tykkelse som er flere ganger større enn den endelige tykkelse, for deretter gradvis å gjøres smalere, og å gjøres bredere ettersom det føres gjennom munnstykket. Da materialet som forbinder partiklene er elastomert tillater det relativ bevegelse mellom de plateformede partikler. Følgelig tilveiebringes den av munnstykket utøvede sammentrykkede kraft av de partikler hvis plan er hellende i forhold til vertikalen, gradvis svinger rundt inntil de kommer til å ligge horisontalt, hvilket resulterer i at de fleste av de partikler som utmates gjennom munnstykkets utløpsåpning kommer til å være orienterte med omtrent parallelle plan og med plan stort sett parallelle med materialbanens øvre og nedre overflate. Partiklenes fortrinnsvise magnetiseringsretning er vinkelrett på deres omtrent plane overflater. Utsettes den fra munnstykket utmatede materialbane for et magnetisk felt, som er rettet i rett vinkel i forhold til materialets øvre og nedre overflater, fåes altså en permanentmagnet. Denne magnets styrke er større enn styrken for en magnet med samme sammenset-ning og samme tverrsnitt, men som er blitt strengsprøytet gjennom et vanlig munnstykke, da de magnetiske partikler i den sistnevnte magnet er anordnet med sine overflater plassert skrått i mange forskjel-lige vinkler i forhold til materialbanens overflate, dvs. partiklene i sistnevnte magnet har en mer eller mindre vilkårlig orientering.

Partiklenes orientering og følgelig også den ferdige magnets styrke kan ytterligere forbedres ved at den materialbane som fåes fra det nye munnstykke føres mellom et eller flere par samvirkende valser, som da skal være anordnet til å redusere materialets tykkelse, uten å oppbygge noen ma-terialstuvning foran valsene. Den sistnevnte operasjon kan gjennomføres såvel når materialbanen er varm som når den er kald, og kan altså gjennomføres når materialet utmates fra munnstykket, eller ved et etterfølgende hensiktsmessig tidspunkt. Det av valsene utøvede trykk er beregnet til å tilveiebringe at de platelignende par-tiklermerefullstendiginntar en stilling som er parallell med materialbanens motstående overflater, således at den i munnstyk-get påbegynte orientering ytterligere forbedres. Dessuten presser partiklene tettere mot hverandre som på samme måte som den forbedrede orientering, forbedrer materialbanens magnetiske styrke.

Den på fig. 1 viste innretning er utstyrt med et par samvirkende valser 17, som er anordnet til å virke på materialet ettersom dette mates ut av strengesprøyt-ningsmunnstykket. Hvis ønsket kan man selvsagt også anvende flere enn et par slike valser. Hvis den tykkelse som materialbanen får etter å ha passert valsen er mindre enn den som ønskes for den ferdige magnet, kan to eller flere materialbaner lamineres ved å føres mellom samvirkende valser med eller uten anvendelse av et hensiktsmessig oppløsnings- eller bindemiddel.

Materialbanen som mates frem gjennom valsene kan føres direkte gjennom en

hensiktsmessig innretning 18 for magne-tisering av materialbanen i en retning som er vinkelrett på dettes over- og undersider. Denne operasjon gjennomføres hensikts-mesig idet materialbanen momentant er stillestående,imidlertid uten at fremstillingen av banen stoppes. For å tilveiebringe dette er magnetiseringsanordningen 18 hensiktsmessig av den type som kan tilveiebringe det nødvendige felt i løpet av en brøkdel av et sekund. Eksempelvis kan man anvende kondensatorutladningsan-ordning som finnes kommersielt tilgjenge-lig og som følgelig ikke behøver å omtales detaljert. Magnetiseringen behøver ikke å skje umiddelbart etter formningen av materialet, men kan skje ved et hvilket som helst hensiktsmessig tidspunkt etterpå ved at materialet utsettes for et hensiktsmessig magnetiseringsfelt.

Materialbanens momentane oppstop-ping under magnetiseringsoperasjonen kan tilveiebringes ved hjelp av hvilke som helst hensiktsmessige midler og uten at den kon-tinuerlige strengsprøytning av materialet og dettes fremmatning mellom valsene for-styrres. Eksempelvis kan man la det være en slik tilstrekkelig avstand mellom valsene 1 og magnetiseringsanordningen 18 at en nedbøyning av materialbanen fåes under det momentane opphold ved materialets passering gjennom magnetiseringsanordningen, idet materialbanens mat-ningsanordning tilveiebringes ved hjelp av hensiktsmessige drivvalser hvis rotasjon reguleres avhengig av magnetiseringsinn-retningens arbeide på en hvilken som helst hensiktsmessig måte.

Det er ikke nødvendig for oppfinnelsen at munnstykkets utløpsåpning har en enkel rektangulær form. Eksempelvis kan den utformes som en flatgjort U som vist ved 19 på munnstykket 20 i fig. 6. Den kan også ha andre rektangellignende former, avhengig av den form som er ønsket for den ferdige magnet. Alternativt behøver ikke munnstykkets utløpsåpning å formes således at den nøyaktig gir det streng-sprøytede materiale den ønskede endelige form. Istedenfor kan en hensiktsmessig formplate eller hensiktsmessige formvalser anordnes inntil den ytre overflate av munnstykket 14, for formning av materialet til den ønskede tverrsnittsform, alt ettersom materialet forlater strengsprøytningsinn-retningen. Bindemidlet i materialet er herved i en plastisk tilstand og følgelig kan materialet lett formes ved hjelp av hensiktsmessige midler.

Oppfinnelsen er ovenfor blitt beskrevet i forbindelse med dens tilpasning ved

fremstilling av langstrakte bøyelige magneter av platelignende bariumferrit-partikler forbundet ved hjelp av en mykgjort

polyvinylklorid. Som nevnt ovenfor er imidlertid oppfinnelsen ikke begrenset til anvendelsen av disse materialer. Videre er

det ikke alltid nødvendig at strengsprøyt-ningen av materialet gjennom det nye

munnstykket umiddelbart etterfølges av en

ytterligere reduksjon av materialets tykkelse ved anvendelse av samvirkende valser. Kombinasjonen av behandlingen med

munnstykke og de samvirkende valser er

imidlertid å foretrekke. Istedenfor å anvende valser for å øke orienteringsgraden

kan denne økning tilveiebringes ved at

munnstykkets lengde økes, således at partiklene må mates en lengre strekning

gjennom munnstykket,hvorved de effektivt

vris til rett stilling således at man får den

ønskede orientering. Alternativt kan man

istedenfor valser anvende andre trykk-organer som trykkpresser, eller dermed ek-vivalente i og for seg kjente hjelpemidler.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av

magnetisk anisotrope, langstrakte permanentmagneter, hvor finfordelte platelignende partikler av et magnetiserbart material, som har en foretrukken magnetiseringsretning perpendikulært på partiklenes plan, forbindes med et plastisk elastomert material, karakterisert ved at det elastomere materiale med partiklene i dette først formes til et massivt legeme, hvoretter legemets tverrsnittsform forandres ved å redusere dets dimensjon i en tverretning ved anvendelse av press, idet legemet samtidig tillates å øke i tykkelse i den tverretning som er vinkelrett på den nevnte første tverretning som reduseres, og at legemets tverrsnittareal holdes vesentlig konstant under denne endringen av tverrsnittsformen, hvorved det bevirkes at de platelignende partikler inntar slike stillinger i legemet at partiklenes plan kommer til å ligge stort sett parallelt med de overflater på legemet som etter forandringen av legemets tverrsnittsform har den større dimensjon i tverretningen.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av magnetisk anisotrope langstrakte permanentmagneter ifølge påstand 1, karakterisert ved at materialet formes ved å ekstrudere elastomeren med partiklene gjennom en matrise som først former materialet til et vesentlig rektangulært tverrsnitt med en større dimensjon i en større tverretning enn i rett vinkel til denne og deretter reduseres progressivt den opprinnelige større dimensjon samtidig som den opprinnelige mindre dimensjon økes tilsvarende, inntil disse dimensjoner er ombyttet.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av magnetisk anisotrope, langstrakte permanentmagneter ifølge påstand 2, karakterisert ved at etter ekstruderingen reduseres den mindre dimensjon av det ekstruderte material ytterligere ved å ut-øve trykk på de motsatt plaserte overflater av materialet i retning av dets mindre dimensjon, for eksempel ved hjelp av valsing.

4. Fremgangsmåte for fremstilling av magnetisk anisotrope langstrakte permanentmagneter ifølge en av påstandene 1—3, karakterisert ved at materialet magnetiseres etter forandringen av tverrsnittsformen, idet magnetiseringsretningen er perpendikulær på den overflaten som ved ekstruderingen har fått den større dimensjon i tverretningen.