TW202412024A - 黏結磁體用樹脂組合物以及使用其進行成型而得的黏結磁體成型體 - Google Patents
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Abstract
本發明的一個方式可以提供在不降低磁特性的情況下耐熱性、彎曲強度和IZOD衝擊強度等物性特性優異且吸水率少的黏結磁體用樹脂組合物、以及使用該樹脂組合物進行成型而得的黏結磁體成型體。黏結磁體用樹脂組合物至少包含磁性粉末和黏合劑樹脂,含有70重量%以上的上述磁性粉末,並且含有5~30重量%的具有PA10骨架的樹脂作為上述黏合劑樹脂。
Description
本發明的一個方式涉及黏結磁體用樹脂組合物和使用該樹脂組合物進行成型而得的黏結磁體成型體。
眾所周知,與燒結磁體相比,黏結磁體具有:重量輕、尺寸精度好、即使是複雜形狀的製品也能夠容易地量產等優點。因此,黏結磁體廣泛用於玩具用途、辦公設備用途、音響設備用途和馬達用途等各種用途。
作為黏結磁體中使用的磁性粉末,已知有以Nd-Fe-B系為代表的稀土磁體粉末和鐵氧體粒子粉末。稀土磁體粉末具有高的磁特性,但價格昂貴,能夠使用的用途受到限制。另一方面,與稀土磁體粉末相比,鐵氧體粒子粉末在磁特性方面差,但價格低廉,化學穩定。因此,鐵氧體粒子粉末用於廣泛的用途。
黏結磁體一般是通過將橡膠或塑膠材料與磁性粉末混煉後在磁場中成型或通過機械手段成型來製造的。
近年來,隨著各種材料和設備的包括生產率提高和使用時的可靠性提高在內的高功能化,要求所使用的黏結磁體的包括生產率提高、機械強度的提高和磁特性提高在內的高性能化。
例如,在車輛等中,使用黏結磁體作為轉子和感測器。在這一點上,為了裝置壽命的延長和在高速旋轉下使用,強烈要求耐熱性和機械強度高。因此,使用利用了聚醯胺樹脂或PPS樹脂作為黏合劑樹脂的黏結磁體。聚醯胺樹脂和PPS樹脂的耐熱性高,高溫下的機械物性的降低少。
例如,在專利文獻1中提出了通過以規定的比例混合聚醯胺6或聚醯胺12和非磁性粉來製造具有高耐熱性且機械強度和磁特性優異的黏結磁體用複合物。在專利文獻2中提出了通過在PPS樹脂中添加改性聚烯烴類和玻璃纖維來製造具有高耐熱性且機械強度和磁特性優異的黏結磁體用複合物。
另外,在專利文獻3中,為了得到即使暴露於高溫環境下其強度降低也小的黏結磁體,提出了包含磷系抗氧化劑的黏結磁體用樹脂組合物。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-72240號公報
[專利文獻2]日本特開平4-44304號公報
[專利文獻3]日本特開2015-76572號公報
然而,在使用聚醯胺6、聚醯胺12或PPS樹脂的黏結磁體中,由於來自樹脂的熔點、吸水量和強度等的影響,有與耐熱性、尺寸精度和強度方面等有關的風險。因此,強烈要求高熔點且吸水率低、強度高的材料。
因此,本發明的一個技術問題在於在不降低磁特性的情況下得到耐熱性、彎曲強度和IZOD衝擊強度等物性特性優異、吸水率少的黏結磁體用樹脂組合物以及使用其進行成型而得的成型體。
上述技術問題可以通過如下的本發明的方式來實現。
即,本發明的一個方式的黏結磁體用樹脂組合物至少包含磁性粉末和黏合劑樹脂,含有70重量%以上的上述磁性粉末,並且含有5~30重量%的具有PA10骨架的樹脂作為上述黏合劑樹脂(第一方式)。
另外,在第一方式的黏結磁體用樹脂組合物中,上述具有PA10骨架的樹脂的熔點可以為200℃以上(第二方式)。
另外,第一方式或第二方式的黏結磁體用樹脂組合物可以含有10重量%以下的無機強化材料(第三方式)。
另外,本發明的一個方式的黏結磁體成型體是使用第一~第三方式中任一項所述的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的黏結磁體成型體(第
四方式)。
使用本發明的一個方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體在不降低Br(剩餘磁通密度)的情況下彎曲強度和IZOD衝擊強度等物性特性高,另外吸水量少。因此,該成型體適合作為黏结磁體。
以下,詳細說明本發明的實施方式
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物至少包含磁性粉末和黏合劑樹脂。
本實施方式中的磁性粉末沒有特別限定。作為磁性粉末,通常可以使用黏結磁體中使用的磁性粉末,例如鐵氧體粒子粉末或稀土磁性粉末。
鐵氧體粒子粉末優選為磁鐵鉛礦型鐵氧體粒子粉末。磁鐵鉛礦型鐵氧體粒子粉末由式AO‧nFe2O3(其中,A為Ba、Sr或Ba-Sr,n=5.0~6.5)表示。作為由該式表示的鐵氧體粒子粉末的例子,可以舉出鋇鐵氧體粒子粉末、鍶鐵氧體粒子粉末、鋇-鍶鐵氧體粒子粉末。這些鐵氧體粒子粉末可以包含0.1~7.0mol%的選自Ti、Mn、Al、La、Zn、Bi和Co中的1種或2種以上的元素作為構成元素。
鐵氧體粒子粉末的平均粒徑優選為1.0~5.0μm,更優選為1.0~2.0μm。鐵氧體粒子粉末的BET比表面積優選為1~10m2/g,更優選為1~5m2/g。鐵氧體粒子粉末的矯頑力iHc優選為119~557kA/m(1500~7000Oe),更優選為119~398kA/m(1500~5000Oe)。鐵氧體粒子粉末的剩餘磁化強度優選為100~300mT(1000~3000G),更優選為100~200mT(1000~2000G)。
稀土磁性粉末是在構成元素中包含至少一種稀土元素和至少一種過渡金屬的金屬間化合物。例如,作為稀土磁性粉末,可以舉出稀土鈷系、稀土-鐵-硼系和稀土-鐵-氮系等磁性粉末。特別是在使用稀土-鐵-硼系磁性粉末和稀土-鐵-氮系磁性粉末的情況下,可以得到具有優異的磁特性的黏結磁體。
稀土磁性粉末的平均粒徑優選為1~120μm,更優選為1~80μm。稀土磁性粉末的BET比表面積優選為0.5~5m2/g,更優選為0.5~3m2/g。稀土磁性粉末的矯頑力iHc優選為239~1591kA/m(3.0~20kOe),更優選為318~1114kA/m(4.0~15kOe)。稀土磁性粉末的剩餘磁化強度優選為0.3~1.8mT(3.0~18kG),更優選為0.5~1.3mT(5.0~13kG)。
應予說明,Nd-Fe-B系磁性粉末可以直接用於混煉。但是,在Nd-Fe-B系磁性粉末為薄片狀粉體的情況下,為了得到更高的流動性和磁特性,優選通過用噴射粉碎機、霧化器或球磨機等來粉碎Nd-Fe-B系磁性粉末,使其平均粒徑為100μm以下。
作為軟鐵氧體粒子粉末,可以舉出Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、Ni-Zn-Cu鐵氧體、Mn-Mg鐵氧體、羰基鐵粉和鐵矽鋁粉等。另外,也可以使用具有根據所使用的電磁波的頻率而改變的組成的軟鐵氧體。
軟鐵氧體粉末的平均粒徑優選為1~150μm,更優選為1~50μm。
為了抑制由氧化引起的磁特性的劣化,提高與樹脂的相容性以及提高成型體的強度,優選對這些磁性粉末進行各種表面處理。
作為可用於表面處理的材料,可以舉出矽烷系偶聯劑、鈦系偶聯劑、鋁系偶聯劑、矽氧烷聚合物、有機磷酸系表面處理劑和無機磷酸系表面處理劑等。特別是,通過利用矽烷系偶聯劑對磁性粉末的表面預先實施處理,可以進一步提高成型體的強度。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物的磁性粉末的含量為70重量%以上。在磁性粉末的含量小於70重量%的情況下,難以得到所需的磁特性。如果磁性粉末的含量超過95重量%,則得到的黏結磁體的機械強度降低,並且流動性和再循環性等成型性降低,因此不優選。磁性粉末的含量更優選為75~93重量%,進一步優選為77~91重量%。
本實施方式中的黏合劑樹脂含有具有PA10骨架的樹脂作為主要成分。具有PA10骨架的樹脂是指主要使用PA410、PA610和PA1010等來自蓖麻油的癸二酸進行合成而得的生物基聚醯胺。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物含有5~30重量%的具有
PA10骨架的樹脂作為黏合劑樹脂。在具有PA10骨架的樹脂的含量小於5重量%的情況下,不能得到該黏結磁體用樹脂組合物的充分的流動性,另外黏結磁體的機械強度降低。因此,難以得到良好的成型體。在具有PA10骨架的樹脂的含量超過30重量%的情況下,磁特性降低。具有PA10骨架的樹脂的含量優選為7~25重量%,更優選為10~23重量%。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中使用的具有PA10骨架的樹脂具有低吸水性。因此,通過將該樹脂成型而得到的成型體的尺寸穩定性高。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中使用的具有PA10骨架的樹脂具有長碳鏈,同時具有較高的熔點。例如,PA410的熔點為250℃,PA610的熔點為225℃,PA1010的熔點為205℃。如果樹脂的熔點為200℃以上,則使用黏結磁體用樹脂組合物得到的成型體的熱變形溫度變高,因此優選。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中使用的具有PA10骨架的樹脂沒有特別限制。但是,該樹脂的平均分子量優選為10000~100000。在使用低分子量的具有PA10骨架的樹脂的情況下,由於樹脂的熔融黏度低,所以黏結磁體用樹脂組合物的成型性優異,但得到的成型體的強度等物性差。另一方面,在使用高分子量的具有PA10骨架的樹脂的情況下,對於黏結磁體用樹脂組合物,反之,得到的成型體的強度優異,但由於樹脂的黏度高,所以若提高磁性粉末的填充量,則成型性變差。
另外,本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中,作為黏合劑樹脂,除了具有PA10骨架的樹脂之外,還可以在不損害本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物的特性的範圍內根據需要含有聚醯胺樹脂和/或各種彈性體。
作為無機強化材料,可以使用玻璃纖維等。本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物可以在不損害其特性的範圍內含有無機強化材料。無機強化材料的含量優選為10重量%以下。無機強化材料的含量更優選為1~8重量%,進一步優選為2.1~7重量%。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中,使用上述鐵氧體粒子粉末作為磁性粉末時的剩餘磁通密度Br優選為170mT(1700G)以上,更優選為175mT(1750G)以上。該黏結磁體用樹脂組合物的矯頑力iHc優選為119~279kA
/m(1500~3500Oe),更優選為127~259kA/m(1600~3250Oe)。該黏結磁體用樹脂組合物的最大磁能積(BH)max優選為5.5kJ/m3(0.70MGOe)以上,更優選為10.7kJ/m3(1.35MGOe)以上。該剩餘磁通密度Br、矯頑力iHc和最大磁能積(BH)max的值是通過後述的磁性測定方法對成型體進行測定而得到的值。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物中,使用上述稀土磁性粉末作為磁性粉末時的剩餘磁通密度Br優選為300mT(3000G)以上,更優選為350mT(3500G)以上。該黏結磁體用樹脂組合物的矯頑力iHc優選為636~955kA/m(8000~12000Oe),更優選為676~915kA/m(8500~11500Oe)。該黏結磁體用樹脂組合物的最大磁能積(BH)max優選為15.9kJ/m3(2.00MGOe)以上,更優選為19.9kJ/m3(2.50MGOe)以上。該剩餘磁通密度Br、矯頑力iHc和最大磁能積(BH)max的值是通過後述的磁性測定方法對成型體進行測定而得到的值。
使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的彎曲強度優選為110MPa以上。在彎曲強度小於110MPa的情況下,由於成型體的機械強度低,所以容易產生成型體的裂縫(裂紋)。
使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的IZOD衝擊強度優選為10kJ/m2以上。在IZOD衝擊強度小於10kJ/m2的情況下,由於成型體的機械強度低,所以容易產生成型體的裂縫(裂紋)。
使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的載荷撓曲溫度優選為140℃以上。在載荷撓曲溫度小於140℃的情況下,有時成型體在高溫環境下變形。
使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的吸水率優選為1.0wt%以下。在吸水率超過1.0wt%的情況下,有時成型體溶脹,成型體產生尺寸變化和/或裂縫(裂紋)。
接下來,對本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物的製造方法進行說明。
本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物可以通過公知的黏結磁體
用樹脂組合物的製造方法得到。黏結磁體用樹脂組合物例如是通過將磁性粉末和具有PA10骨架的樹脂成分均勻混合後,使用混煉擠出機等將混合物熔融混煉,將混煉物粉碎或切割成粒狀或顆粒狀而得到的。
為了得到成型性提高、耐熱性提高、防止氧化劣化和防銹效果等,本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物可以任意含有塑膠成型用潤滑劑和各種穩定劑等。
作為所使用的潤滑劑,例如可以舉出丙酸、硬脂酸、亞油酸、油酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、馬來酸和富馬酸等羧基飽和/不飽和脂肪酸系的物質、以及這些物質的化合物。作為這些物質的化合物,例如可以舉出硬脂酸鈣、硬脂酸鎂和硬脂酸鋰等金屬皂類、羥基二硬脂醯胺、亞乙基雙月桂酸醯胺和亞乙基雙油酸醯胺等脂肪酸醯胺類、石蠟等蠟類、二甲基聚矽氧烷和矽油等聚矽氧烷類以及含氟油等氟化合物等。
作為穩定劑,為了防止由熱引起的劣化,優選添加抗氧化劑。作為抗氧化劑,例如可以使用金屬鈍化劑和穩定化劑。作為金屬鈍化劑的例子,可以舉出N,N’-雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯肼]。作為穩定化劑的例子,可以舉出受阻胺系穩定化劑、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]等受阻/無受阻酚系穩定化劑、亞磷酸酯系穩定化劑和硫醚系穩定化劑。特別有效的是並用受阻/無受阻酚系穩定化劑和亞磷酸酯系穩定化劑或金屬鈍化劑。
相對於樹脂組合物的總量,優選在0.1~1.0wt%的範圍內含有抗氧化劑,更優選在0.2~0.8wt%的範圍內含有抗氧化劑。
另外,可以根據需要在樹脂中添加硬脂酸鋅和硬脂酸鈣等公知的脫模劑。
用於得到使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的成型方法沒有特別限制。作為該成型方法,可以根據黏結磁體用樹脂組合物的材料特性、成型目的和用途等適當單獨使用公知的方法或組合使用多個公知的方法。作為公知的方法,例如可以舉出傳遞法、注射法、擠出法、充氣法、壓延法、T模法、吹入法、真空法、層疊法、噴射法、發泡法、對模成
形法和SMC法。特別是在使用熱塑性樹脂的黏結磁體用樹脂組合物中,優選使用注射法或擠出法。這些方法是應用於許多工業部件的方法。根據這些方法,可以實施連續且高速的大量生產。
實施例
以下,示出本實施方式的代表性實施例。但是,本實施方式不限於這些實施例。
本實施例中使用的鐵氧體粒子粉末的平均粒径使用“Sub-Sieve Sizer Model95”(Fisher Scientific製)测定。
本實施例中使用的鐵氧體粒子粉末的BET比表面积使用“全自動比表面積計Macsorb model-1201”(MOUNTECH Co.,Ltd.製)測定。
使用黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的成型密度如下求出。首先,將黏結磁體用樹脂組合物在25mmΦ、10.5mm的高度的模具內製成熔融狀態,將芯成型。通過對該芯使用“電子比重計EW-120SG”(株式會社安田精機製作所製)實施測定,求出成型體的成型密度。
黏結磁體用樹脂組合物的熔體流動速率(MFR)依據JIS K7210如下求出。對具有PA10骨架的樹脂在270℃和300℃實施熔融。對使用PA12樹脂或PA6樹脂的黏結磁體用樹脂組合物在270℃實施熔融。對使用PPS樹脂的黏結磁體用樹脂組合物在330℃實施熔融。通過對它們實施10kg載荷下的測定,求出黏結磁體用樹脂組合物的熔體流動速率(MFR)。
黏結磁體用樹脂組合物的磁特性(剩餘磁通密度Br、矯頑力iHc、矯頑力bHc和最大磁能積(BH)max)如下求出。
首先,使用株式會社日本製鋼所製的注塑成型機J55AD型,將黏結磁體用樹脂組合物在25mmΦ、10.5mm的高度的模具內製成熔融狀態,以716.2kA/m(9kOe)進行磁場取向的同時實施成型。然後,使用“直流磁化特性自動記錄裝置3257”(橫川北辰電氣株式會社製),對成型體實施在1114.1kA/m(14kOe)的磁場中的測定,由此求出上述磁特性。
使用黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的彎曲強度和IZOD衝擊強度依據ASTM D790和D256規格如下求出。使用株式會社日本
製鋼所的注塑成型機J55AD型,得到試驗片成型體。然後,使用島津製作所株式會社製的電腦測定控制式精密萬能試驗機AG-1型和安田精機製作所株式會社製的NO.158,實施對試驗片成型體的測定,由此求出彎曲強度和IZOD衝擊強度。
使用黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的吸水率如下求出。首先,使用株式會社日本製鋼所的注塑成型機J55AD型,得到試驗片成型體。然後,使用ESPEC CORP.的恆溫恆濕試驗裝置LHL-113,在85℃/90%RH環境下,實施對試驗片成型體的100hr的暴露。接下來,測定暴露前和暴露後的成型體的重量。使用這些重量,通過下式算出成型體的吸水率。
((暴露後重量-暴露前重量)/暴露前重量)×100〔wt%〕
使用黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的成型體的載荷撓曲溫度依據ASTM D648規格如下求出。使用株式會社日本製鋼所的注塑成型機J55AD型,得到全長127mm、全寬13mm、厚度3.2mm的試驗片成型體。然後,通過使用株式會社東洋精機製作所的HDT試驗裝置3M-2V對試驗片成型體實施測定(試驗方向:邊緣寬度、試驗應力:1.82MPA),求出成型體的載荷撓曲溫度。
實施例1
在鐵氧體粒子粉末75.00重量份(平均粒徑1.20μm,BET值:1.75m2/g,矯頑力226kA/m(2850Oe),飽和磁化強度822Am2/kg(72emu/g))中加入氨基烷基系矽烷偶聯劑0.50重量份,在100℃下實施加溫混合直至均勻。由此,得到表面處理鐵氧體粒子粉末。將該表面處理鐵氧體粒子粉末、PA410樹脂24.29重量份和抗氧化劑0.21重量份在亨舍爾混合機中充分混合。應予說明,PA410樹脂的熔點為250℃。
將得到的混合物定量供給到雙軸混煉機中,在270℃下進行混煉。進而,將混煉物取出為股線狀,切割成2mmΦ×3mm的大小的顆粒狀。由此,得到黏結磁體用樹脂組合物。
將得到的黏結磁體用樹脂組合物的組成示於表1。另外,將各實施例的黏結磁體用樹脂組合物的成型密度、MFR和磁特性示於表2。
將測定通過對各實施例的黏結磁體用樹脂組合物進行注塑成型而得到的試驗片成型體的彎曲強度、IZOD衝擊強度、載荷撓曲溫度和吸水率的結果示於表3。
※N.B.:無裂紋
實施例2~6
如表1所記載的那樣對鐵氧體粒子粉末、矽烷偶聯劑、PA410樹脂、玻璃纖維和抗氧化劑的配合進行各種變更,除此之外,與上述實施例1同樣地製作黏結磁體用樹脂組合物。
實施例7~11
將黏合劑樹脂變更為PA610樹脂,並且如表1所記載的那樣對鐵氧體粒子粉末、矽烷偶聯劑、PA610樹脂、玻璃纖維和抗氧化劑的配合進行各種變更,除此之外,與實施例1同樣地製作黏結磁體用樹脂組合物。應予說明,PA610樹脂的熔點為225℃。
比較例1、2
將黏合劑樹脂變更為PA12樹脂,並且如表4所記載的那樣對鐵氧體粒子粉末、矽烷偶聯劑、PA12樹脂、玻璃纖維和抗氧化劑的配合進行各種變更,除此之外,與實施例1同樣地製作黏結磁體用樹脂組合物。應予說明,PA12樹脂的熔點為176℃。
將得到的比較例的黏結磁體用樹脂組合物的成型密度、MFR和磁特性示於表5。
將測定通過對比較例的黏結磁體用樹脂組合物進行注塑成型而得到的試驗片成型體的、彎曲強度、IZOD衝擊強度、載荷撓曲溫度和吸水率的結果示於表6。
比較例3、4
將黏合劑樹脂變更為PA6樹脂,並且如表4所記載的那樣對鐵氧體粒子粉
末、矽烷偶聯劑、PA6樹脂和抗氧化劑的配合進行各種變更,除此之外,與實施例1同樣地製作黏結磁體用樹脂組合物。應予說明,PA6樹脂的熔點為225℃。
比較例5、6
將黏合劑樹脂變更為PPS樹脂,並且如表4所記載的那樣對鐵氧體粒子粉末、矽烷偶聯劑、PPS樹脂和抗氧化劑的配合進行各種變更,除此之外,與實施例1同樣地製作黏結磁體用樹脂組合物。應予說明,PPS樹脂的熔點為280℃。
※N.B.:無裂紋
能夠確認與含有PA12樹脂的比較例1、2的黏結磁體用樹脂組合物相比,本實施例的黏結磁體用樹脂組合物具有與載荷撓曲溫度相關的優異的特性。另外,能夠確認與含有PA6樹脂的比較例3、4的黏結磁體用樹脂組合物相比,實施例的黏結磁體用樹脂組合物具有與吸水率相關的優異的特性。應予說明,能夠確認與具有PPS樹脂的比較例5、6的黏結磁體用樹脂組合物相比,實施例的黏結磁體用樹脂組合物具有與彎曲強度和IZOD衝擊強度相關的優異的特性。
產業上的可利用性
因此,如果使用本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物,則能夠得到保持高磁力特性、物性特性和載荷撓曲溫度且吸水率降低的成型體。因此,本實施方式的黏結磁體用樹脂組合物適合作為黏結磁體用材料。
Claims (4)
- 一種黏結磁體用樹脂組合物,至少包含磁性粉末和黏合劑樹脂,含有70重量%以上的所述磁性粉末,並且含有5~30重量%的具有PA10骨架的樹脂作為所述黏合劑樹脂。
- 如請求項1所述的黏結磁體用樹脂組合物,其中,所述具有PA10骨架的樹脂的熔點為200℃以上。
- 如請求項1或2所述的黏結磁體用樹脂組合物,其中,含有10重量%以下的無機強化材料。
- 一種黏結磁體成型體,是使用請求項1或2所述的黏結磁體用樹脂組合物進行成型而得的。
Applications Claiming Priority (1)
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