WO2020225885A1 - 希土類ボンド磁石用コンパウンド、希土類ボンド磁石、希土類ボンド磁石の製造方法、及び樹脂組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a compound for a rare earth bond magnet containing a powder for a rare earth bond magnet and a resin composition, a rare earth bond magnet produced by using the compound for the rare earth bond magnet, and a rare earth bond using the compound for the rare earth bond magnet.
- the present invention relates to a method for producing a rare earth bond magnet for producing a magnet, and a resin composition for producing a compound for a rare earth bond magnet.
- Rare earth magnets have high magnetic properties and are used in various fields today. Rare earth magnets are roughly classified into rare earth sintered magnets and rare earth bond magnets according to the raw material powder used, the manufacturing method, and the like. Rare earth sintered magnets have large dimensional changes in the sintering process, and there are restrictions on the shape such as requiring post-processing. On the other hand, rare earth bond magnets have a large degree of freedom in shape because they have little dimensional change during thermosetting, can maintain high dimensional accuracy, and exhibit irregular shapes without processing. Further, the rare earth bond magnet has an advantage that the electric resistance is high because the resin which is an insulator exists between the magnet powders.
- the rare earth bond magnet contains a resin binder
- the molded body density is lower than the alloy true density (for example, the alloy true density of the powder for neodymium iron boron bond magnet is 7.6 g / cm 3 ), and is generally a relatively relatively binder. Even a compression bond magnet with a small amount of iron has lower magnetic properties than a sintered magnet.
- rare earth bond magnets are increasingly used in a wide range of environments by taking advantage of their features such as shape freedom, dimensional accuracy, and the ability to be integrally molded with other members.
- rare earth bond magnets have a problem in terms of heat resistance related to mechanical strength. That is, since the rare earth bond magnet uses a resin as a binder, the mechanical strength decreases due to the softening of the resin during heating. Therefore, when the rare earth bond magnet is used in an environment exposed to a high temperature, the bond magnet becomes It can lead to destruction. Therefore, there is a demand for a rare earth bond magnet that can suppress a decrease in mechanical strength even when placed in a high temperature environment.
- Patent Document 1 shows that as a binder resin for a rare earth bond magnet, the mechanical strength of the bond magnet at a high temperature is improved by using a binder resin containing an epoxy resin and polybenzimidazole in a certain ratio. Further, in Patent Document 2, by using a dihydrobenzoxazine compound and a mixture of a dihydrobenzoxazine compound and an epoxy resin or a phenol resin as a binder resin for a rare earth-based bond magnet, the mechanical strength of the bond magnet at a high temperature can be determined. It has been shown to be improved. Further, Patent Document 3 discloses improvement of mechanical strength at high temperature by using polyamide-imide.
- Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-273916 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-21405 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-31786
- the bonded magnet obtained by the method of Patent Document 1 has a slightly smaller decrease in mechanical strength during heating as compared with the case where polybenzimidazole is not added, but it is still used for applications requiring heat resistance. It's hard to do. Further, since the moldability is poor, the density of the molded body of the rare earth bond magnet becomes low, and as a result, the magnet characteristics are adversely affected. Further, in the method of the same document, the heat treatment needs to be divided into two stages, which is inferior in productivity.
- the bond magnet obtained by the method of Patent Document 2 has a mechanical strength at 180 ° C. which is 25% lower than that at 25 ° C. Further, Patent Document 3 also shows that the mechanical strength at 180 ° C. is lower than the mechanical strength at 25 ° C., and the reduction rate is as large as 26%.
- an object of the present invention is to provide a compound for a rare earth bond magnet capable of producing a rare earth bond magnet which is excellent in mechanical strength at room temperature and can suppress a decrease in mechanical strength at high temperature.
- the present invention also relates to a rare earth bond magnet produced by using the compound for the rare earth bond magnet, a method for producing the rare earth bond magnet using the compound for the rare earth bond magnet, and a method for producing the rare earth bond magnet. It is an object of the present invention to provide a resin composition for producing a compound.
- a resin composition in which a compound for a rare earth bond magnet contains a specific epoxy resin, a phenol resin curing agent, and a specific curing accelerator. We have found that it is important to include things and have completed the present invention.
- the present invention contains a resin composition containing an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C), and a powder (D) for a rare earth bond magnet, and the above-mentioned epoxy resin (A).
- a resin composition containing an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C), and a powder (D) for a rare earth bond magnet, and the above-mentioned epoxy resin (A).
- ) Contains an epoxy resin having a naphthalene structure
- the curing accelerator (C) contains a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate to provide a compound for rare earth bond magnets.
- the first step of preparing a resin composition by blending an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C), a powder (D) for a rare earth bond magnet is used as a resin composition.
- A containing an epoxy resin having a naphthalene structure and the above-mentioned curing accelerator (C) containing a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate.
- the present invention provides a rare earth bond magnet using the compound for a rare earth bond magnet of the present invention.
- the present invention provides a rare earth bond magnet obtained by curing a compression molded product of the compound for a rare earth bond magnet of the present invention.
- the present invention contains an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C), and the epoxy resin (A) contains an epoxy resin having a naphthalene structure, and the curing accelerator (C) To provide a resin composition comprising a tetra-substituted phosphonium-tetra-substituted borate.
- a compound for a rare earth bond magnet capable of producing a rare earth bond magnet which is excellent in mechanical strength at room temperature and can suppress a decrease in mechanical strength at high temperature.
- a rare earth bond magnet manufactured by using the compound for the rare earth bond magnet a method for manufacturing the rare earth bond magnet for manufacturing the rare earth bond magnet by using the compound for the rare earth bond magnet, and a rare earth bond A resin composition for producing a compound for a magnet can be provided.
- the compound for rare earth bond magnets contains a resin composition containing an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C), and a powder (D) for rare earth bond magnets.
- A epoxy resin
- B phenol resin curing agent
- C curing accelerator
- D powder
- the resin composition has a function as a binder for powders for rare earth bond magnets.
- the resin composition contains an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B) and a curing accelerator (C).
- the epoxy resin (A) contains an epoxy resin having a naphthalene structure
- the curing accelerator (C) contains a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate.
- the resin composition is prepared by mixing an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B), and a curing accelerator (C).
- the epoxy resin (A) is, for example, a resin having two or more epoxy groups in one molecule.
- the epoxy resin (A) contains an epoxy resin having a naphthalene structure.
- examples of the epoxy resin having a naphthalene structure include those in which a glycidyl group is bonded to a naphthalene skeleton.
- the epoxy resin having a naphthalene structure may be a bifunctional type, a trifunctional type or a tetrafunctional type.
- the number of naphthalene skeletons in the epoxy resin having a naphthalene structure can be 1 or more, but is preferably 2 or more.
- the upper limit of the number of the naphthalene skeletons can be set to 8.
- an epoxy resin having a naphthalene structure in the resin composition, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength of the bonded magnet at a high temperature.
- the epoxy resin having a naphthalene structure for example, a methylene-bonded dimer of a naphthalenedepoxy compound, a naphthylene ether type epoxy resin, a naphthalene novolac type epoxy resin, and a naphthalene dipoxy compound from the viewpoint of being superior in mechanical strength at room temperature and high temperature.
- Methylene conjugate of naphthalene monoepoxy compound and naphthalenedi epoxy compound and the like.
- epoxy resin having a naphthalene structure examples include HP-4032, HP-4032D, HP-4700, HP-4750, EXA-7311-G4, EXA-7734-G4, and EXA-9540 (manufactured by DIC Co., Ltd.). , Product name) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- the epoxy resin (A) may contain other epoxy resins other than the epoxy resin having a naphthalene structure.
- the content of the epoxy resin having a naphthalene structure can be 30% by mass or more, 50% by mass or more, based on the total amount of the epoxy resin (A). It may be the above, 75% by mass or more, 90% by mass or more, and substantially 100% by mass (the epoxy resin (A) is composed of an epoxy resin having a naphthalene structure). There may be.
- epoxy resins that the epoxy resin (A) may contain include, for example, biphenyl type epoxy resin, stillben type epoxy resin, diphenylmethane type epoxy resin, sulfur atom-containing epoxy resin, novolak type epoxy resin, and dicyclopentadiene. Examples thereof include type epoxy resins, salicylaldehyde type epoxy resins, and copolymerized epoxy resins of naphthols and phenols.
- epoxy resins include aralkyl type phenolic resins, bisphenol type epoxy resins, alcoholic glycidyl ether type epoxy resins, paraxylylene and / or metaxylylene modified phenolic resins, glycidyl ether type epoxy resins, and terpene modified phenolic resins.
- Glycidyl ether type epoxy resin cyclopentadiene type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin of polycyclic aromatic ring modified phenol resin, glycidyl ether type epoxy resin of naphthalene ring-containing phenol resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl type or methyl glycidyl
- Epoxy resin and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
- the biphenyl type epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin having a biphenyl skeleton, and is, for example, an alkyl-substituted or unsubstituted biphenol epoxy resin.
- the stilbene type epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin having a stilbene skeleton, and is, for example, a diglycidyl ether type epoxy resin such as stilbene-based phenols.
- the diphenylmethane type epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin having a diphenylmethane skeleton.
- the sulfur atom-containing epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin containing a sulfur atom.
- the novolak type epoxy resin is a resin obtained by epoxidizing a novolak resin, and is obtained by condensing or co-condensing phenols and / or naphthols and a compound having an aldehyde group under an acidic catalyst.
- phenols include phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A and bisphenol F.
- naphthols include ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, dihydroxynaphthalene and the like.
- Examples of the compound having an aldehyde group include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde and the like.
- Examples of the novolak type epoxy resin include phenol novolac type epoxy resin and orthocresol novolak type epoxy resin. These may be used alone or in combination of two or more.
- the dicyclopentadiene type epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin epoxidized using a compound having a dicyclopentadiene skeleton as a raw material.
- the salicylaldehyde type epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin made from a compound having a salicylaldehyde skeleton.
- the copolymerized epoxy resin of naphthols and phenols is not particularly limited as long as it is an epoxy resin made from a compound having a naphthol skeleton and a compound having a phenol skeleton.
- epoxidized product of the aralkyl type phenol resin examples include epoxidized products such as phenol aralkyl resin and naphthol aralkyl resin. These may be used alone or in combination of two or more.
- bisphenol type epoxy resin examples include epoxy resins made from bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- the glycidyl ether type epoxy resin for alcohols is, for example, a glycidyl ether type epoxy resin such as butanediol, polyethylene glycol and polypropylene glycol. These may be used alone or in combination of two or more.
- the glycidyl ester type epoxy resin is, for example, a glycidyl ester type epoxy resin of carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid and tetrahydrophthalic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
- the glycidyl-type or methylglycidyl-type epoxy resin is, for example, a glycidyl-type or methylglycidyl-type epoxy resin in which active hydrogen bonded to a nitrogen atom such as aniline or isocyanuric acid is replaced with a glycidyl group.
- Examples of the alicyclic epoxy resin include vinylcyclohexene epoxide obtained by epoxidizing an olefin bond in the molecule, 3,4-epoxycyclohexenemethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate and 2- (3,4-).
- Epoxy) cyclohexene-5,5-spiro (3,4-epoxy) cyclohexane-m-dioxane and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
- epoxies of biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, diphenylmethane type epoxy resin, sulfur atom-containing epoxy resin, and aralkyl type phenol resin Is more preferable.
- More preferable epoxidized products of the aralkyl-type phenol resin include epoxidized products of the aralkyl-type phenolic resin such as the phenol aralkyl resin, the naphthol aralkyl resin and the biphenyl-type phenol aralkyl resin.
- the epoxidized product of this aralkyl-type phenolic resin is synthesized from phenols such as phenol and cresol and / or naphthols such as naphthol and dimethylnaphthol, and dimethoxyparaxylene, bis (methoxymethyl) biphenyl and derivatives thereof.
- the epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin made from a phenolic resin. These may be used alone or in combination of two or more.
- novolak type epoxy resin dicyclopentadiene type epoxy resin, salicylaldehyde type epoxy resin and copolymerized epoxy resin of naphthols and phenols are more preferable.
- More preferable novolac-type epoxy resins include, for example, epoxy resins obtained by epoxidizing novolac-type phenolic resins such as phenol novolac, cresol novolak, and naphthol novolak by a method such as glycidyl etherification. These may be used alone or in combination of two or more.
- the biphenyl type epoxy resin is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (II).
- those commercially available in the epoxy resin represented by the following general formula (II) are, for example, YX-4000H (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd., trade name: Oxygen atoms of R 8 is substituted When the positions are 4 and 4'positions, the 3,3', 5,5' positions are methyl groups and the others are hydrogen atoms) and YL-6121H (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name: all R 8 is a hydrogen atom 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl, all R 8 is a position where an oxygen atom is substituted the 4 and 4 of the case and R 8 a hydrogen atom ' The 3,3', 5,5'positions when used as positions are methyl groups, and the others are hydrogen atoms).
- R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group having 4 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and n is an average value. Indicates an integer, decimal number, or decimal number from 0 to 20.
- the stilbene type epoxy resin is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (III).
- R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and n is an average value. Indicates an integer, decimal number, or decimal number from 0 to 20.
- the "monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms” includes an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and which may be substituted or unsubstituted, an aliphatic hydrocarbon oxy group, and the like.
- Examples of the aliphatic hydrocarbon oxy group include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, cyclopropyloxy group, cyclohexyloxy group and cyclopentyl.
- An oxy group having a structure in which an oxygen atom is bonded to the above-mentioned aliphatic hydrocarbon group such as an oxy group, an allyloxy group and a vinyloxy group, and an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, a halogen atom and the like. Examples include replaced ones.
- the aromatic hydrocarbon oxy group includes, for example, a structure in which an oxygen atom is bonded to the above aromatic hydrocarbon group such as a phenoxy group, a methylphenoxy group, an ethylphenoxy group, a methoxyphenoxy group, a butoxyphenoxy group and a phenoxyphenoxy group.
- a phenoxy group such as a phenoxy group, a methylphenoxy group, an ethylphenoxy group, a methoxyphenoxy group, a butoxyphenoxy group and a phenoxyphenoxy group.
- Examples thereof include the oxy group of the above, and those substituted with an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, a halogen atom and the like.
- Examples of the carbonyl group include aliphatic hydrocarbon carbonyl groups such as formyl group, acetyl group, ethylcarbonyl group, butyryl group, cyclohexylcarbonyl group and allylcarbonyl, and aromatic hydrocarbons such as phenylcarbonyl group and methylphenylcarbonyl group. Examples thereof include carbonyl groups and those in which they are substituted with alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, amino groups, halogen atoms and the like.
- oxycarbonyl group examples include aliphatic hydrocarbon oxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, allyloxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group and methylphenoxycarbonyl group.
- aliphatic hydrocarbon oxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, allyloxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group and methylphenoxycarbonyl group.
- aromatic hydrocarbon oxycarbonyl groups and the like in which they are substituted with alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, amino groups, halogen atoms and the like.
- Examples of the carbonyloxy group include aliphatic hydrocarbon carbonyloxy groups such as methylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, allylcarbonyloxy group and cyclohexylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group and methylphenyl.
- Examples thereof include aromatic hydrocarbon carbonyloxy groups such as carbonyloxy groups, and those substituted with alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, amino groups, halogen atoms and the like.
- the diphenylmethane type epoxy resin is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (IV).
- the epoxy resins represented by the following general formula (IV) those commercially available are, for example, YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., trade name: R 11) in which all of them are hydrogen atoms and R 12 Of these, when the positions where the oxygen atom is substituted are the 4 and 4'positions, the 3, 3', 5, and 5'positions are methyl groups, and the others are hydrogen atoms).
- R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and n is an average value. Indicates an integer, decimal number, or decimal number from 0 to 20.
- the sulfur atom-containing epoxy resin is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (V).
- V an epoxy resin represented by the following general formula (V)
- YSLV-120TE manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., trade name: Oxygen atoms of R 13 is substituted
- the positions are the 4 and 4'positions, the 3,3'position is a tert-butyl group, the 6,6'position is a methyl group, and the others are hydrogen atoms).
- R 13 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and n is an average value and is an integer of 0 to 20. Indicates a decimal or band decimal.
- An epoxy resin obtained by epoxidizing a novolak-type phenolic resin such as phenol novolac, cresol novolak, or naphthol novolak using a method such as glycidyl etherification is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (VI). preferable.
- R 14 and R 15 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and i is 0 to 0 to.
- An integer of 3 and n are average values, indicating an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i may be the same or different.
- the dicyclopentadiene type epoxy resin is more preferably an epoxy resin represented by the following general formula (VII).
- R 16 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, i is an integer of 0 to 3, and n is an average value. Yes, it indicates an integer, a decimal number, or a decimal number from 0 to 20, and i may be the same or different.
- the salicylaldehyde type epoxy resin is more preferably a salicylaldehyde type epoxy such as an epoxy resin obtained by glycidyl etherifying a salicylaldehyde type phenol resin such as a novolak type phenol resin in which a compound having a salicylaldehyde skeleton and a compound having a phenolic hydroxyl group are used.
- It is a resin, for example, an epoxy resin represented by the following general formula (VIII).
- R 17 and R 18 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and i is 0 to 0 to.
- An integer of 3 and k are integers of 0 to 4, n is an average value, and indicate an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i and k may all be the same or different.
- the copolymerized epoxy resin of naphthols and phenols is more preferably a novolak type phenol resin using a compound having a naphthol skeleton and a compound having a phenol skeleton, which is glycidyl etherified.
- the following general formula It is an epoxy resin represented by (IX).
- R 19 to R 21 represent monovalent organic groups having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different.
- i is an integer of 0 to 3 independently
- j is an integer of 0 to 2 independently
- k is an integer of 0 to 4 independently.
- Each of l and m is an average value, which is a number from 0 to 10, and (l + m) indicates a number from 0 to 10.
- the end of the epoxy resin represented by the formula (IX) is either one of the following formulas (IX-1) or (IX-2), and the formula (IX) has the formula (IX-1) or (IX-2).
- Block copolymers contained in a block shape can be mentioned, and any one of these may be used alone or in combination of two or more.
- Epoxy compounds of aralkyl-type phenolic resins such as phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, biphenyl-type phenol aralkyl resin, preferably phenols such as phenol and cresol and / or naphthols such as naphthol and dimethylnaphthol, and dimethoxyparaxylene, bis It is a glycidyl etherified phenolic resin synthesized from (methoxymethyl) biphenyl and derivatives thereof, and is, for example, an epoxy resin represented by the following general formulas (X) and (XI).
- R 37 to R 41 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, and all of them may be the same or different.
- i is an integer of 0 to 3
- j is an integer of 0 to 2
- k is an integer of 0 to 4
- n is an average value, and indicates an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i, j and k are They may all be the same or different.
- N in the general formulas (II) to (XI) is an average value, preferably an integer, a decimal number, or a decimal number of 0 to 20.
- n is 0 to 20 since the melt viscosity of the component (A) is high, the viscosity of the compound for rare earth bond magnets at the time of melt molding is also high, and it is possible to suppress the deterioration of moldability. It is more preferable that the average n in one molecule is set in the range of 0 to 10.
- the more preferable epoxy resin is the epoxy resin represented by the general formulas (VI) to (VIII) from the viewpoint of high temperature mechanical strength. Is.
- phenolic resin curing agent (B) examples include phenolic resins generally used as curing agents and having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule.
- examples of such phenolic resins include dicyclopentadiene-type phenolic resins, salicylaldehyde-type phenolic resins, copolymerized phenolic resins of benzaldehyde-type phenols and aralkyl-type phenols, and novolak-type phenolic resins.
- phenolic resin examples include compounds having two phenolic hydroxyl groups in one molecule, aralkyl-type phenolic resin, naphthalene-type phenolic resin, paraxylylene and / or metaxylylene-modified phenolic resin, melamine-modified phenolic resin, and terpene-modified phenolic resin.
- aralkyl-type phenol resin examples include aralkyl-type phenol resins such as phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, and biphenyl-type phenol aralkyl resin. These may be used alone or in combination of two or more.
- the compound having two phenolic hydroxyl groups in one molecule include resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, and substituted or unsubstituted biphenol.
- the phenol resin curing agent (B) is preferably an aralkyl type phenol resin or a copolymerized phenol resin of benzaldehyde type phenol and aralkyl type phenol.
- the phenolic resin curing agent (B) is preferably a dicyclopentadiene type phenolic resin, a salicylaldehyde type phenolic resin, and a novolak type phenolic resin.
- the novolak type phenol resin include novolak type phenol resins such as phenol novolak, cresol novolak, and naphthol novolak.
- aralkyl-type phenolic resins Two or more of these aralkyl-type phenolic resins, dicyclopentadiene-type phenolic resins, salicylaldehyde-type phenolic resins, copolymer-type phenolic resins of benzaldehyde-type phenols and aralkyl-type phenols, and novolac-type phenolic resins can be used alone. May be used in combination.
- the phenolic resin curing agent (B) is the above-mentioned preferable phenolic resin, and a part of the phenolic resin curing agent (B) may be the above-mentioned preferable phenolic resin.
- the content of the above-mentioned preferable phenol resin in the phenol resin curing agent (B) is based on the mass of the phenol resin curing agent (B) in order to exhibit the performance of the phenol resin in the phenol resin curing agent (B). It is preferably 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.
- the aralkyl-type phenolic resin is not particularly limited as long as it is a phenolic resin synthesized from phenols and / or naphthols, dimethoxyparaxylene, bis (methoxymethyl) biphenyl, derivatives thereof and the like.
- the aralkyl type phenol resin is preferably a phenol resin represented by the following general formulas (XII) to (XIV).
- R 22 to R 28 independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, and all of them may be the same or different.
- i is an integer of 0 to 3
- k is an integer of 0 to 4
- j is an integer of 0 to 2
- n is an average value, and indicates an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i, j, k and Each of n may be the same or different.
- the dicyclopentadiene type phenol resin is not particularly limited as long as it is a phenol resin using a compound having a dicyclopentadiene skeleton as a raw material.
- the dicyclopentadiene type phenol resin is preferably a phenol resin represented by the following general formula (XV).
- XV phenol resin represented by the following general formula (XV)
- R 29 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, i is an integer of 0 to 3, and n is an average value. Yes, it indicates an integer, a decimal number, or a decimal number from 0 to 20, and i may be the same or different.
- the salicylaldehyde-type phenolic resin is not particularly limited as long as it is a phenolic resin using a compound having a salicylaldehyde skeleton as a raw material.
- the salicylaldehyde-type phenol resin is preferably a phenol resin represented by the following general formula (XVI).
- XVI phenol resin represented by the following general formula (XVI)
- R 30 and R 31 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and i is 0 to 0 to.
- An integer of 3 and k are integers of 0 to 4, n is an average value, and indicate an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i and k may all be the same or different.
- the copolymerized phenol resin of the benzaldehyde type and the aralkyl type is not particularly limited as long as it is a copolymerized phenol resin of the phenol resin using the compound having a benzaldehyde skeleton as a raw material and the aralkyl type phenol resin.
- the copolymerized phenolic resin of the benzaldehyde type and the aralkyl type is preferably a phenolic resin represented by the following general formula (XVII).
- R 32 to R 34 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, and all of them may be the same or different, and i is 0 to 0 to.
- An integer of 3 and k are integers of 0 to 4, q is an integer of 0 to 5, l and m are integers of 0 to 21 on average, and decimals or decimals, and (l + m) is a positive number of 1 to 21.
- i may be the same or different.
- novolak type phenol resin examples include phenols such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol and aminophenol, and / or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene.
- phenols such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol and aminophenol
- naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene.
- aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde under an acidic catalyst.
- the novolak-type phenolic resin is not particularly limited as long as it is a phenolic resin obtained by condensing or co-condensing the above-mentioned phenols and / or the above-mentioned naphthols and the above-mentioned aldehydes under an acidic catalyst.
- the novolak type phenol resin is preferably a phenol resin represented by the following general formula (XVIII).
- HP-850N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name
- R 35 and R 36 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, all of which may be the same or different, and i is 0 to 0 to.
- An integer of 3 and k are integers of 0 to 4, n is an average value, and indicates an integer of 0 to 20, a decimal number or a decimal number, and i may be the same or different.
- N in the above general formulas (XII) to (XVIII) is preferably in the range of 0 to 20.
- n is in the range of 0 to 20.
- the melt viscosity of the phenol curing agent (B) does not become too high, and the moldability of the resin composition can be improved.
- the average n is in the range of 0 to 10.
- the compounding ratio of the epoxy resin (A) and the phenol resin curing agent (B) is the ratio of the hydroxyl equivalent of the total phenol resin to the epoxy equivalent of the total epoxy resin (number of hydroxyl groups in the phenol resin / epoxy).
- the number of epoxy groups in the resin) is preferably 0.5 to 2.0, more preferably 0.7 to 1.5, and even more preferably 0.8 to 1.3. When the above ratio is 0.5 to 2.0, the epoxy resin is sufficiently cured and the heat resistance of the cured product becomes good.
- the curing accelerator (C) contains a tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate.
- the tetra-substituted phosphonium-tetra-substituted borate is a compound represented by the following formula (I-0).
- R 51 to R 58 each independently represent an organic group having 1 to 18 carbon atoms, and all of them may be the same or different.
- the "organic group having 1 to 18 carbon atoms" described as R 51 to R 58 of the general formula (I-0) has 1 to 18 carbon atoms and may be substituted or unsubstituted.
- Examples of the substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group and octyl.
- Examples thereof include aliphatic hydrocarbon groups such as a group, a decyl group, a dodecyl group, an allyl group and a vinyl group, and those substituted with an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a hydroxyl group, an amino group, a halogen atom and the like.
- the substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group also includes a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group.
- the substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group, and an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group and an aryloxy group. , A hydroxyl group, an amino group, a halogen atom or the like, and the like.
- Examples of the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group include an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, an alkyl group substituted aryl group such as a dimethylphenyl group, an ethylphenyl group, a butylphenyl group and a tert-butylphenyl group.
- alkoxy group-substituted aryl groups such as methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, butoxyphenyl group and tert-butoxyphenyl group, which are further added to alkyl group, alkoxy group, aryl group, aryloxy group, amino group and It may be substituted with a halogen atom or the like.
- Examples of the above-mentioned aliphatic hydrocarbon oxy group, the above-mentioned carbonyl group, the above-mentioned oxycarbonyl group, the carbonyloxy group, and the above-mentioned aromatic hydrocarbon oxy group include the group described by the above formula (III).
- R 51 to R 54 may be substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups
- R 55 to R 58 may be substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups. ..
- tetra-substituted phosphonium / tetra-substituted borate examples include tetrabutylphosphonium / tetraphenylbolate, n-butyltriphenylphosphonium / tetraphenylbolet, tetraphenylphosphonium / tetraphenylbolate, and the like.
- tetrabutylphosphonium / tetraphenylborate is preferable from the viewpoint of easily suppressing the decrease in strength of the molded product at high temperature and being excellent in storage stability.
- These compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the curing accelerator (C) may contain a well-known curing accelerator other than the above.
- the content of the above-mentioned curing accelerator is preferably 30% by mass or more, more preferably, with respect to the mass of the curing accelerator (C). Is 50% by mass or more.
- the content of the above-mentioned curing accelerator is 30% by mass or more, the resin composition of the compound for rare earth bond magnets can be sufficiently cured.
- the amount of the curing accelerator (C) blended in the resin composition is not particularly limited as long as the curing promoting effect can be achieved.
- the blending amount of the curing accelerator (C) is preferably 0.1 to 30 with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A). It is by mass, more preferably 1 to 15 parts by mass.
- the resin composition is cured at an appropriate curing rate.
- the above-mentioned amount of the curing accelerator (C) is blended together when, for example, the epoxy resin (A) and the phenol resin curing agent (B) are mixed.
- the resin composition is obtained by blending an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B), and a curing accelerator (C).
- the curing accelerator (C) has either a structure when blended with the epoxy resin (A) and the phenol resin curing agent (B), or a structure that has reacted with the epoxy resin (A) and / or the phenol resin curing agent (B). , Or as a mixture, the structure of which can be analyzed by methods such as nuclear magnetic resonance (NMR).
- the powder (D) for a rare earth bond magnet is not particularly limited as long as it is a powder of a rare earth magnet.
- the rare earth bond magnet powder (D) include samarium-cobalt-based rare earth bond magnet powder, neodymium iron boron-based rare earth bond magnet powder, and samarium iron nitride compound-based rare earth bond magnet powder.
- the rare earth bond magnet powder (D) is produced, for example, by a quenching solidification method.
- a quenching alloy is produced by quenching and solidifying the molten metal of the magnet alloy by discharging the molten metal of the magnet alloy onto the surface of a rotating water-cooled roll. Then, the powder (D) for a rare earth bond magnet is produced by crushing the quenching alloy. Further, the powder (D) for a rare earth bond magnet produced by the HDDR (Hydrogenation Disproportionation Desorption Recombination) method may be used.
- powders for Ti-containing nanocomposite magnets described in International Publication No. 2006/06794 and International Publication No. 2006/10117, and rare earth-based powders described in US Pat. No. 4,802,931 and the like. Examples include quenching alloy powder.
- the powder for rare earth bond magnets having a flat shape is used for the compound for rare earth bond magnets, the powders for rare earth bond magnets are laminated in a relatively orderly manner during compression molding. As a result, voids and resin pools are less likely to form between the rare earth bond magnet powders, and the rare earth bond magnet powders can be easily filled with high density. Therefore, the rare earth bond magnet powder (D) preferably has a flat shape.
- the average particle size of the rare earth-based bonded magnet powder (D) is preferably 1 to 200 ⁇ m, more preferably 2 to 100 ⁇ m.
- the average particle size of the rare earth-based bonded magnet powder (D) can be measured by a laser diffraction method particle size distribution measuring instrument.
- the compound for rare earth bond magnets is produced, for example, as follows. First, an epoxy resin (A), a phenol resin curing agent (B), and a curing accelerator (C) are mixed to prepare a resin composition (first step). Then, by mixing the rare earth bond magnet powder (D) with the resin composition (second step), a compound for rare earth bond magnets can be produced. In the second step, for example, the resin composition is diluted with an organic solvent, and then the powder (D) for a rare earth bond magnet and the resin composition diluted with an organic solvent are mixed.
- a compound for rare earth bond magnets containing a powder for rare earth bond magnets (D) and a resin composition for coating the powder for rare earth bond magnets (D) is produced.
- the organic solvent is used to reduce the viscosity of the resin composition and improve workability and fluidity during kneading.
- the organic solvent used for diluting the resin composition is preferably a volatile organic solvent that becomes a gas at room temperature from the viewpoint of workability.
- Examples of the organic solvent that can be preferably used include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, benzene, toluene, xylene and the like. From the viewpoint of safety, handleability, etc., methyl ethyl ketone is most preferable.
- the resin composition may be further blended with components other than the epoxy resin (A), the phenol resin curing agent (B) and the curing accelerator (C).
- a coupling agent, an elastomer modifier, a filler, a flame retardant, or the like may be added to the resin composition.
- Silane compounds such as epoxysilane, mercaptosilane, aminosilane, alkylsilane, ureidosilane, and vinylsilane, titanium compounds, and aluminum chelates are required to enhance the adhesion between the resin composition and the powder for rare earth bond magnets.
- Classes and known coupling agents such as aluminum / silane compounds may be added to the resin composition.
- Elastomer modifier Liquid rubber modifiers, rubber particles, as necessary, to enhance the adhesion between the resin composition and the powder for rare earth bond magnets, to strengthen the resin composition, and to reduce the internal stress of the resin components.
- Elastomer modifiers such as diameter modifiers, core-shell particle diameter modifiers, silicone-based modifiers and urethane prepolymer modifiers may be added to the resin composition.
- Fillers such as magnesium oxide, talc and mica may be added to the resin composition.
- flame retardants From the viewpoint of environmental safety, recyclability, moldability and cost reduction of the resin composition, brominated flame retardant, scale flame retardant, hydrated metal compound flame retardant, silicone flame retardant, nitrogen-containing compound, hindered amine A flame retardant such as a compound, an organic metal compound and an aromatic empra may be blended in the resin composition. Further, if necessary, a flame retardant aid may be further added to the resin composition.
- the ratio of the resin composition to the total mass of the rare earth bond magnet powder and the resin composition is preferably 0.2 to 20% by mass, more preferably 0.4 to 5% by mass. %.
- the above ratio is 0.2 to 20% by mass, it is possible to achieve both the practical strength and the magnetic characteristics of the rare earth bond magnet.
- a lubricant such as calcium stearate may be added to the compound for rare earth bond magnets.
- the resin composition in the compound for rare earth bond magnets coats the particles of the powder for rare earth bond magnets with a coverage of 90% or more. If the coverage is less than 90%, the particles of the powder for rare earth bond magnets that are not coated with the resin composition come into contact with each other to conduct conduction, and the probability that a high electric resistance value cannot be obtained increases.
- the upper limit of the coverage is 100%.
- the method for producing a rare earth bond magnet is a step of producing the above-mentioned compound for rare earth bond magnet (first step and second step), compression molding of the compound for rare earth bond magnet, and compression molding of the compound for rare earth bond magnet. (Third step) and a step of heat-treating the compression molded product (fourth step).
- the compound for rare earth bond magnets is compression molded at a pressure of preferably 500 to 2500 MPa, more preferably 1400 to 2000 MPa, and the rare earth bond magnet is bonded.
- a compression molded product of a compound for magnets is produced.
- the pressure is 500 to 2500 MPa, the rare earth bond magnet can be made dense, practical magnetic characteristics can be obtained, and the load on the mold can be reduced.
- the ratio of the density of the compression molded product to the true density of the particles of the rare earth bond magnet powder is preferably 75 to 86%, more preferably 80 to 86%. When the above ratio is 75 to 86%, a rare earth bond magnet having good magnetic characteristics and high mechanical strength can be manufactured.
- the compression molded product is heat-treated at preferably 150 to 400 ° C., more preferably 175 to 350 ° C.
- the heat treatment temperature is 150 to 400 ° C.
- a rare earth bond magnet in which the resin composition is sufficiently cured can be produced.
- the heat treatment time is preferably 1 minute to 4 hours, more preferably 5 minutes to 3 hours.
- the rare earth bond magnet is manufactured by a method for manufacturing a rare earth bond magnet using a compound for a rare earth bond magnet. That is, it can be said that the rare earth bond magnet is made by using a compound for rare earth bond magnets, and specifically, it is made by curing (thermosetting) a compression molded product of the compound for rare earth bond magnets. It can be said that there is.
- the glass transition temperature of the cured product (thermosetting product) of the resin composition is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 175 ° C. or higher, and further preferably 200 ° C. or higher.
- the glass transition temperature is, for example, a temperature at which tan ⁇ peaks in dynamic viscoelasticity measurement.
- the ratio of the elastic modulus of the rare earth bond magnet at 150 ° C. to the elastic modulus of the rare earth bond magnet at 50 ° C. is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more.
- the elastic modulus ratio is 70% or more, it can be said that the rare earth bond magnet has excellent heat resistance.
- Examples of the method for measuring the elastic modulus include a three-point bending test and a dynamic viscoelasticity measurement.
- the ratio (relative density) of the density of the rare earth bond magnet to the true density of the particles of the powder for the rare earth bond magnet is preferably 70% or more, more preferably 80%, and further preferably 90% or more. When the above ratio is 70% or more, it can be said that the rare earth bond magnet has excellent magnetic characteristics. The ratio is preferably 95% or less.
- the crushing strength of the rare earth bond magnet at room temperature is preferably 150 MPa or more, more preferably 160 MPa or more, and further preferably 170 MPa or more. When the crushing strength is 150 MPa or more, it can be said that the rare earth bond magnet has excellent mechanical strength at room temperature.
- the crushing strength of the rare earth bond magnet at 150 ° C. is preferably 100 MPa or more, more preferably 150 MPa or more, and further preferably 160 MPa or more. When the crushing strength is 100 MPa or more, it can be said that the rare earth bond magnet can suppress a decrease in mechanical strength at a high temperature.
- Example 1 [Preparation of compound for rare earth bond magnets] (Example 1) 1.70 g of HP-4700, 1.30 g of HP-850N, 0.0852 g of PX-4PB, and 30 ml of acetone were placed in a 300 ml round bottom flask and stirred at room temperature to dissolve each raw material. Further, 97 g of NdFeB powder was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes, and then acetone was distilled off by an evaporator. After no liquid was found, the entire amount of the mixed raw material was spread on a Teflon sheet (Teflon is a registered trademark) and dried in a vacuum dryer at room temperature for 24 hours. The dried mass was crushed and further dried in a vacuum drier at room temperature for 24 hours to obtain a compound powder.
- Teflon sheet Teflon is a registered trademark
- test piece About 5 g of the compound powder obtained in each example was compression-molded into a columnar shape using a mold having a diameter of 11 mm and a height of 8 mm. The molding pressure was 2000 MPa. The molded product was removed from the mold and heat-cured at 200 ° C. for 10 minutes to prepare a test piece.
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Abstract
本開示は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む樹脂組成物と、希土類ボンド磁石用粉末(D)とを含み、エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、希土類ボンド磁石用コンパウンド。
Description
本発明は、希土類ボンド磁石用粉末と樹脂組成物とを含む希土類ボンド磁石用コンパウンド、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して作製した希土類ボンド磁石、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法、及び希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製するための樹脂組成物に関する。
希土類磁石は高い磁気特性を有しており、今日様々な分野で使用されている。希土類磁石は、使用する原料粉末、製造方法等により希土類焼結磁石と希土類ボンド磁石に大きく分類される。希土類焼結磁石は焼結工程にて寸法変化が大きく、後加工を要する等形状に制約がある。これに対し、希土類ボンド磁石は熱硬化時の寸法変化が少なく、高寸法精度を維持でき、加工レスで異形状を呈するため、形状の自由度が大きい。また、希土類ボンド磁石は、磁石粉末同士の間に絶縁体である樹脂が存在しているため、電気抵抗が高いという利点を有している。
希土類ボンド磁石は樹脂バインダを含むため、成形体密度が合金真密度(例えばネオジム鉄ボロン系ボンド磁石用粉末の合金真密度は7.6g/cm3)に比べて低く、一般的に比較的バインダの量が少ない圧縮ボンド磁石であっても焼結磁石に比べて磁気特性が低くなる。一方、希土類ボンド磁石は、形状自由度、寸法精度、さらには他部材との一体成形が可能である等の特徴を生かし、幅広い環境下で使用される場面が増えている。
しかしながら、希土類ボンド磁石には機械強度に関する耐熱性の点で問題が存在している。すなわち、希土類ボンド磁石はバインダとして樹脂を使用しているため、加熱時に樹脂が軟化することによって機械強度が低下するため、希土類ボンド磁石が高温に曝される環境で使用された場合、ボンド磁石が破壊に到ることがある。このため、高温環境下に置かれた場合でも機械強度の低下を抑えられる希土類ボンド磁石が求められる。
特許文献1に、希土類ボンド磁石用のバインダ樹脂として、エポキシ樹脂とポリベンゾイミダゾールを一定比率で含むものを用いることによって、ボンド磁石の高温における機械強度を向上させることが示されている。また、特許文献2には、希土類系ボンド磁石のバインダ樹脂として、ジヒドロベンズオキサジン化合物、及び、ジヒドロベンズオキサジン化合物とエポキシ樹脂又はフェノール樹脂の混合体を用いることによって、ボンド磁石の高温における機械強度を向上させられることが示されている。また、特許文献3には、ポリアミドイミドを用いることによる高温における機械強度向上について示されている。
特許文献1の方法により得られるボンド磁石は、ポリベンゾイミダゾールを添加していない場合に比べて加熱時の機械強度低下がやや少なくなっているものの、未だ、耐熱性を必要とする用途には使用しにくい。また、成形性が悪いために、希土類ボンド磁石の成形体密度が低くなり、その結果として磁石特性に悪影響を与える。さらに、同文献の方法では加熱処理を2段階に分ける必要があり生産性に劣る。
特許文献2の方法により得られるボンド磁石は、25℃時の機械強度に対する180℃時の機械強度が25%低下している。また、特許文献3でも、同じく25℃時の機械強度に対する180℃時の機械強度の低下が示されており、低下率は26%と大きい。
そこで、本発明は、室温での機械強度に優れると共に、高温における機械強度の低下を抑制できる希土類ボンド磁石を製造可能な、希土類ボンド磁石用コンパウンドを提供することを目的とする。本発明は、また、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して作製した希土類ボンド磁石、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法、及び希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製するための樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、希土類ボンド磁石用コンパウンドが、特定のエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、及び特定の硬化促進剤を配合してなる樹脂組成物を含むことが重要であることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む樹脂組成物と、希土類ボンド磁石用粉末(D)とを含み、上記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、上記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、希土類ボンド磁石用コンパウンドを提供する。
本発明は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を配合して樹脂組成物を調製する第1の工程、希土類ボンド磁石用粉末(D)を樹脂組成物と混合して希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製する第2の工程、希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形して、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を作製する第3の工程、及び圧縮成形体を熱処理する第4の工程を含み、上記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、上記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、希土類ボンド磁石の製造方法を提供する。
本発明は、本発明の希土類ボンド磁石用コンパウンドを用いてなる希土類ボンド磁石を提供する。
本発明は、本発明の希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を硬化させてなる、希土類ボンド磁石を提供する。
本発明は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含み、上記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、上記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、樹脂組成物を提供する。
本発明によれば、室温での機械強度に優れると共に、高温における機械強度の低下を抑制できる希土類ボンド磁石を製造可能な、希土類ボンド磁石用コンパウンドを提供することができる。また、本発明によれば、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して作製した希土類ボンド磁石、その希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法、及び希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製するための樹脂組成物を提供することができる。
希土類ボンド磁石用コンパウンドは、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む樹脂組成物と、希土類ボンド磁石用粉末(D)と、を含む。以下、希土類ボンド磁石用コンパウンドを詳細に説明する。
[樹脂組成物]
樹脂組成物は、希土類ボンド磁石用粉末の結合材としての機能を有する。樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む。樹脂組成物において、上記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、上記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む。樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を混合することによって作製される。
樹脂組成物は、希土類ボンド磁石用粉末の結合材としての機能を有する。樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む。樹脂組成物において、上記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、上記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む。樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を混合することによって作製される。
[エポキシ樹脂(A)]
エポキシ樹脂(A)は、例えば、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する樹脂である。エポキシ樹脂(A)はナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含む。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂としては、例えばナフタレン骨格にグリシジル基が結合したものが挙げられる。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂は2官能型、3官能型又は4官能型であってもよい。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂におけるナフタレン骨格の数は1以上とすることができるが、2以上であることが好ましい。また、当該ナフタレン骨格の数の上限は8とすることができる。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を樹脂組成物中に含めることで、高温におけるボンド磁石の機械強度の低下を抑制することができる。
エポキシ樹脂(A)は、例えば、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する樹脂である。エポキシ樹脂(A)はナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含む。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂としては、例えばナフタレン骨格にグリシジル基が結合したものが挙げられる。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂は2官能型、3官能型又は4官能型であってもよい。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂におけるナフタレン骨格の数は1以上とすることができるが、2以上であることが好ましい。また、当該ナフタレン骨格の数の上限は8とすることができる。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を樹脂組成物中に含めることで、高温におけるボンド磁石の機械強度の低下を抑制することができる。
ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂としては、室温及び高温での機械強度により優れる観点から、例えばナフタレンジエポキシ化合物、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジエポキシ化合物のメチレン結合二量体、ナフタレンモノエポキシ化合物とナフタレンジエポキシ化合物のメチレン結合体等が挙げられる。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂としては、具体的には、HP-4032、HP-4032D、HP-4700、HP-4750、EXA-7311-G4、EXA-7734-G4、EXA-9540(DIC株式会社製、商品名)等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂(A)は、ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂以外の、その他のエポキシ樹脂を含んでもよい。ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂の性能を十分に発揮させるべく、ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂(A)の総量に対して、30質量%以上とすることができ、50質量%以上であってもよく、75質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、実質的に100質量%(エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂からなる)であってもよい。
エポキシ樹脂(A)が含んでいてもよいその他のエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、ナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、その他のエポキシ樹脂としては、アラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、アルコール類のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂及びオレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビフェニル型エポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されないが、例えば、アルキル置換又は非置換のビフェノールのエポキシ樹脂である。
スチルベン型エポキシ樹脂は、スチルベン骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されないが、例えば、スチルベン系フェノール類等のジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。
ジフェニルメタン型エポキシ樹脂は、ジフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されない。
硫黄原子含有型エポキシ樹脂は、硫黄原子を含有するエポキシ樹脂であれば特に限定されない。
ノボラック型エポキシ樹脂は、ノボラック樹脂をエポキシ化した樹脂であり、フェノール類及び/又はナフトール類とアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる。フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA及びビスフェノールF等が挙げられる。ナフトール類としては、例えば、α-ナフトール、β-ナフトール及びジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。アルデヒド基を有する化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド等が挙げられる。ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、ジシクロペンタジエン骨格を有する化合物を原料としてエポキシ化したエポキシ樹脂であれば特に限定されない。
サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂は、サリチルアルデヒド骨格を持つ化合物を原料とするエポキシ樹脂であれば特に制限はない。
ナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂は、ナフトール骨格を有する化合物及びフェノール骨格を有する化合物を原料とするエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。
アラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物としては、例えば、フェノールアラルキル樹脂及びナフトールアラルキル樹脂等のエポキシ化物などが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等を原料としたエポキシ樹脂が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルコール類のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、ブタンジオール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
グリシジルエステル型エポキシ樹脂は、例えば、フタル酸、イソフタル酸及びテトラヒドロフタル酸等のカルボン酸類のグリシジルエステル型エポキシ樹脂である。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
グリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ樹脂は、例えば、アニリン及びイソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ樹脂である。
脂環型エポキシ樹脂としては、例えば、分子内のオレフィン結合をエポキシ化して得られるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート及び2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記エポキシ樹脂の中でも、耐水性、耐溶剤性及び耐オイル性の観点から、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有型エポキシ樹脂、及びアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物がより好ましい。より好ましいアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物としては、例えば、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂及びビフェニル型フェノールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物等が挙げられる。このアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物は、フェノール及びクレゾール等のフェノール類及び/又はナフトール及びジメチルナフトール等のナフトール類と、ジメトキシパラキシレン、ビス(メトキシメチル)ビフェニル及びこれらの誘導体等と、から合成されるフェノール樹脂を原料とするエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記エポキシ樹脂の中でも、高温機械強度の観点からは、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂及びナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂がより好ましい。より好ましいノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック及びナフトールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂をグリリシジルエーテル化等の手法を用いてエポキシ化したエポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビフェニル型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(II)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(II)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものとしては、例えば、YX-4000H(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名:R8のうち酸素原子が置換している位置を4及び4’位とした時の3,3’,5,5’位がメチル基でそれ以外が水素原子である)及びYL-6121H(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名:全てのR8が水素原子である4,4’-ビス(2,3-エポキシプロポキシ)ビフェニル、全てのR8が水素原子の場合及びR8のうち酸素原子が置換している位置を4及び4’位とした時の3,3’,5,5’位がメチル基でそれ以外が水素原子である)等が挙げられる。
スチルベン型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(III)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(III)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、ESLV-210(住友化学工業株式会社、商品名:R9のうち酸素原子が置換している位置を4及び4’位とした時の3,3’,5,5’位がメチル基でそれ以外が水素原子でありR10の全てが水素原子の場合と3,3’,5,5’位のうちの3つがメチル基、1つがtert-ブチル基でそれ以外が水素原子でありR10の全てが水素原子の場合の混合品である)等である。
「炭素数1~18の1価の有機基」は、炭素数1~18を有し、かつ置換されても又は非置換であってもよい脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素オキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、及びカルボニルオキシ基;並びに炭素数6~18を有し、かつ置換されても又は非置換であってもよい芳香族炭化水素基及び芳香族炭化水素オキシ基からなる群より選択される少なくとも1種の有機基を意味する。
上記脂肪族炭化水素オキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、アリルオキシ基及びビニルオキシ基等の上述の脂肪族炭化水素基に酸素原子が結合した構造のオキシ基並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
上記芳香族炭化水素オキシ基としては、例えば、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、メトキシフェノキシ基、ブトキシフェノキシ基及びフェノキシフェノキシ基等の上述の芳香族炭化水素基に酸素原子が結合した構造のオキシ基など、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
上記カルボニル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、エチルカルボニル基、ブチリル基、シクロヘキシルカルボニル基及びアリルカルボニル等の脂肪族炭化水素カルボニル基、フェニルカルボニル基及びメチルフェニルカルボニル基等の芳香族炭化水素カルボニル基など、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
上記オキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基及びシクロヘキシルオキシカルボニル基等の脂肪族炭化水素オキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基及びメチルフェノキシカルボニル基等の芳香族炭化水素オキシカルボニル基など、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等が置換したものなどが挙げられる。
上記カルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、アリルカルボニルオキシ基及びシクロヘキシルカルボニルオキシ基等の脂肪族炭化水素カルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基及びメチルフェニルカルボニルオキシ基等の芳香族炭化水素カルボニルオキシ基など、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
一般式(II)及び(III)、並びに以下の一般式(IV)~(XI)中のR8~R21及びR37~R41について、「それぞれ全てが同一でも異なっていてもよい」とは、例えば、式(II)中の8~88個のR8の全てが同一でも異なっていてもよいことを意味している。他のR9~R21及びR37~R41についても、式中に含まれるそれぞれの個数について全てが同一でも異なっていてもよいことを意味している。また、R8~R21及びR37~R41はそれぞれが同一でも異なっていてもよい。例えば、R9とR10の全てについて同一でも異なっていてもよい。また、本明細書において、他の「それぞれ全てが同一でも異なっていてもよい」の部分についても、上記と同じことを意味している。
ジフェニルメタン型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(IV)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(IV)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、YSLV-80XY(新日鐵化学株式会社製、商品名:R11の全てが水素原子でありR12のうち酸素原子が置換している位置を4及び4’位とした時の3,3’,5,5’位がメチル基でそれ以外が水素原子である)等である。
硫黄原子含有型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(V)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(V)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、YSLV-120TE(新日鐵化学株式会社製、商品名:R13のうち酸素原子が置換している位置を4及び4’位とした時の3,3’位がtert-ブチル基で6,6’位がメチル基でそれ以外が水素原子である)等である。
フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂をグリリシジルエーテル化等の手法を用いてエポキシ化したエポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(VI)で表されるエポキシ樹脂がより好ましい。下記一般式(VI)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものとしては、例えば、ESCN-190、ESCN-195(住友化学株式会社製、商品名:どちらも、R14の全てが水素原子でありR15がメチル基でi=1である)等が挙げられる。
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、下記一般式(VII)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(VII)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、HP-7200(DIC株式会社製、商品名:i=0である)等である。
サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、サリチルアルデヒド骨格を持つ化合物とフェノール性水酸基を有する化合物とのノボラック型フェノール樹脂等のサリチルアルデヒド型フェノール樹脂をグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂などのサリチルアルデヒド型エポキシ樹脂であり、例えば、下記一般式(VIII)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(VIII)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものとしては、例えば、EPPN-502H(日本化薬株式会社製、商品名)、及びi=0、k=0である1032H60(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)等が挙げられる。
ナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂は、さらに好ましくは、ナフトール骨格を有する化合物及びフェノール骨格を有する化合物を用いたノボラック型フェノール樹脂をグリシジルエーテル化したものであり、例えば、下記一般式(IX)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(IX)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、NC-7300(日本化薬株式会社製、商品名:R21がメチル基でi=1であり、j=0、k=0である)等である。
式(IX)中、R19~R21は炭素数1~18の1価の有機基を示し、それぞれ全てが同一でも異なっていてもよい。iは各々独立に0~3の整数、jは各々独立に0~2の整数、kは各々独立に0~4の整数を示す。l及びmはそれぞれ平均値であり、0~10の数であり、(l+m)は0~10の数を示す。式(IX)で示されるエポキシ樹脂の末端は、下記式(IX-1)又は(IX-2)のいずれか一方であり、式(IX)に式(IX-1)又は(IX-2)の末端構造が結合する場合に、メチレン基を介する場合にはnは1であり、メチレン基を介しない場合にはnは0である。
上記一般式(IX)で表されるエポキシ樹脂としては、l個の構成単位及びm個の構成単位をランダムに含むランダム共重合体、交互に含む交互共重合体、規則的に含む共重合体、ブロック状に含むブロック共重合体が挙げられ、これらのいずれか1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニル型フェノールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、好ましくは、フェノール及びクレゾール等のフェノール類及び/又はナフトール及びジメチルナフトール等のナフトール類とジメトキシパラキシレン、ビス(メトキシメチル)ビフェニル及びこれらの誘導体等とから合成されるフェノール樹脂をグリシジルエーテル化したものであり、例えば、下記一般式(X)及び(XI)で表されるエポキシ樹脂である。下記一般式(X)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、NC-3000(日本化薬株式会社製、商品名:i=0、R38が水素原子である)及びCER-3000(日本化薬株式会社製、商品名:i=0、R38が水素原子であるエポキシ樹脂と一般式(II)の全てのR8が水素原子であるエポキシ樹脂とを質量比80:20で混合したもの)等である。また、下記一般式(XI)で表されるエポキシ樹脂の中で市販されているものは、例えば、ESN-175(新日鐵化学株式会社、商品名:i=0、j=0、k=0である)等である。
上記一般式(II)~(XI)中のnは、平均値で、好ましくは0~20の整数、小数又は帯小数である。nが0~20であると、成分(A)の溶融粘度が高くなるために希土類ボンド磁石用コンパウンドの溶融成形時の粘度も高くなり、成形性の悪化を起こることを抑制できる。1分子中の平均nは0~10の範囲に設定されることがより好ましい。
上記一般式(II)~(XI)で表されるエポキシ樹脂の中で、より好ましいエポキシ樹脂は、高温機械強度の観点からは、上記一般式(VI)~(VIII)で表されるエポキシ樹脂である。
[フェノール樹脂硬化剤(B)]
フェノール樹脂硬化剤(B)として用いられるフェノール樹脂としては、例えば、硬化剤として一般に使用される、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂が挙げられる。そのようなフェノール樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられる。また、フェノール樹脂としては、1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、並びにこれらの2種以上を共重合して得たフェノール樹脂等が挙げられる。なお、アラルキル型フェノール樹脂としては、例えば、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂及びビフェニル型フェノールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF及び置換又は非置換のビフェノール等が挙げられる。
フェノール樹脂硬化剤(B)として用いられるフェノール樹脂としては、例えば、硬化剤として一般に使用される、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂が挙げられる。そのようなフェノール樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられる。また、フェノール樹脂としては、1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物、アラルキル型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、並びにこれらの2種以上を共重合して得たフェノール樹脂等が挙げられる。なお、アラルキル型フェノール樹脂としては、例えば、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂及びビフェニル型フェノールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF及び置換又は非置換のビフェノール等が挙げられる。
耐水性、耐溶剤性及び耐オイル性の観点から、フェノール樹脂硬化剤(B)は、好ましくは、アラルキル型フェノール樹脂及びベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂である。また、高温機械強度の観点からは、フェノール樹脂硬化剤(B)は、好ましくは、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂及びノボラック型フェノール樹脂である。なお、ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。これらアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂及びノボラック型フェノール樹脂を、1種単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、フェノール樹脂硬化剤(B)の全部が上述の好ましいフェノール樹脂である必要はなく、フェノール樹脂硬化剤(B)の一部が上述の好ましいフェノール樹脂であってもよい。この場合、フェノール樹脂硬化剤(B)中の上述の好ましいフェノール樹脂の含有量は、フェノール樹脂硬化剤(B)においてフェノール樹脂の性能を発揮するべく、フェノール樹脂硬化剤(B)の質量に対して、好ましくは、30質量%以上であり、より好ましくは、50質量%以上である。
アラルキル型フェノール樹脂は、フェノール類及び/又はナフトール類と、ジメトキシパラキシレン、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、これらの誘導体等と、から合成されるフェノール樹脂であれば特に限定されない。アラルキル型フェノール樹脂は、好ましくは、下記一般式(XII)~(XIV)で表されるフェノール樹脂である。
上記一般式(XII)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものは、例えば、MEH-7851(明和化成株式会社、商品名:i=0、R23が全て水素原子である)等である。
上記一般式(XIII)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものとしては、例えば、XLC(三井化学株式会社製、商品名:i=0、k=0)、XL-225(三井化学株式会社製、商品名)及びMEH-7800(明和化成株式会社製、商品名)等が挙げられる。
上記一般式(XIV)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものは、例えば、SN-170(新日鐵化学株式会社製、商品名:j=0、R27のk=0、R28のk=0である)等である。
ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂は、ジシクロペンタジエン骨格を有する化合物を原料として用いたフェノール樹脂であれば特に限定されない。ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂は、好ましくは、下記一般式(XV)で表されるフェノール樹脂である。下記一般式(XV)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものは、例えば、DPP(新日本石油化学株式会社製、商品名:i=0である)等である。
サリチルアルデヒド型フェノール樹脂は、サリチルアルデヒド骨格を有する化合物を原料として用いたフェノール樹脂であれば特に限定されない。サリチルアルデヒド型フェノール樹脂は、好ましくは、下記一般式(XVI)で表されるフェノール樹脂である。下記一般式(XVI)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものは、例えば、MEH-7500(明和化成株式会社製、商品名:i=0、k=0である)等である。
ベンズアルデヒド型とアラルキル型との共重合型フェノール樹脂は、ベンズアルデヒド骨格を有する化合物を原料として用いたフェノール樹脂とアラルキル型フェノール樹脂との共重合型フェノール樹脂であれば特に限定されない。ベンズアルデヒド型とアラルキル型との共重合型フェノール樹脂は、好ましくは、下記一般式(XVII)で表されるフェノール樹脂である。下記一般式(XVII)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものは、例えば、HE-510(エア・ウォーター・ケミカル株式会社製、商品名:i=0、k=0、q=0である)等である。
ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール及びアミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール及びジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるものなどが挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、上記フェノール類及び/又は上記ナフトール類と上記アルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるフェノール樹脂であれば特に限定されない。ノボラック型フェノール樹脂は、好ましくは、下記一般式(XVIII)で表されるフェノール樹脂である。下記一般式(XVIII)で表されるフェノール樹脂の中で市販されているものとしては、例えば、タマノル758、759(荒川化学工業株式会社製、商品名:i=0、R35が全て水素原子である)及びHP-850N(日立化成株式会社製、商品名)等が挙げられる。
上記一般式(XII)~(XVIII)におけるnは、好ましくは0~20の範囲である。nが0~20の範囲であると、フェノール硬化剤(B)の溶融粘度が高くなりすぎないようにし、樹脂組成物の成形性を良好にすることができる。平均nは0~10の範囲であることがより好ましい。
希土類ボンド磁石用コンパウンドにおいて、エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂硬化剤(B)との配合比率は、全エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する全フェノール樹脂の水酸基当量の比率(フェノール樹脂中の水酸基数/エポキシ樹脂中のエポキシ基数)で、0.5~2.0であることが好ましく、0.7~1.5であることがより好ましく、0.8~1.3であることがさらに好ましい。上記比率が0.5~2.0であると、エポキシ樹脂は十分に硬化し、硬化物の耐熱性が良好になる。
[硬化促進剤(C)]
硬化促進剤(C)は、テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む。テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トは、下記式(I-0)で表される化合物である。
式(I-0)中、R51~R58は、それぞれ独立して、炭素数1~18の有機基を示し、全てが同一でも異なっていてもよい。
硬化促進剤(C)は、テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む。テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トは、下記式(I-0)で表される化合物である。
上記一般式(I-0)のR51~R58として記載した「炭素数1~18の有機基」は、炭素数1~18を有し、かつ置換されても又は非置換であってもよい脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素オキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、及びカルボニルオキシ基;並びに、炭素数6~18を有し、かつ置換されても又は非置換であってもよい芳香族炭化水素基及び芳香族炭化水素オキシ基からなる群より選択される少なくとも1種の有機基を含むことを意味する。
上記置換又は非置換の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、アリル基及びビニル基等の脂肪族炭化水素基、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、水酸基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
また、上記置換又は非置換の脂肪族炭化水素基には、置換又は非置換の脂環式炭化水素基も含まれる。置換又は非置換の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基及びシクロヘキセニル基等、並びにそれらをアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、水酸基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。
上記置換又は非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基及びトリル基等のアリール基、ジメチルフェニル基、エチルフェニル基、ブチルフェニル基及びtert-ブチルフェニル基等のアルキル基置換アリール基、並びにメトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ブトキシフェニル基及びtert-ブトキシフェニル基等のアルコキシ基置換アリール基などが挙げられ、それらをさらにアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子等で置換したものであってもよい。
上述の脂肪族炭化水素オキシ基、上記カルボニル基、オキシカルボニル基、カルボニルオキシ基、芳香族炭化水素オキシ基は、例えば、上記式(III)で説明した基が挙げられる。
上記一般式(I-0)において、R51~R54が置換又は非置換の脂肪族炭化水素基であり、R55~R58が置換又は非置換の芳香族炭化水素基であってもよい。
テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トとしては、具体的には、テトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、n-ブチルトリフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、トリメチルフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、ジエチルメチルフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、ジアリルメチルフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、(2-ハイドロキシエチル)トリフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、エチルトリホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト、p-キシレンビス(トリフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ-ト)、テトラフェニルホスホニウム・テトラエチルボレ-ト、テトラフェニルホスホニウム・トリエチルフェニルボレ-ト、テトラフェニルホスホニウム・テトラブチルボレ-ト等が挙げられる。これらの中でも、高温での成形体の強度低下を抑制し易く、保存安定性に優れる観点から、テトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレートが好ましい。これらの化合物は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化促進剤(C)は上記以外の周知の硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤(C)が上記以外の硬化促進剤を含む場合、硬化促進剤(C)の質量に対して、上述の硬化促進剤の含有量は、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上である。上述の硬化促進剤の含有量が30質量%以上であると、希土類ボンド磁石用コンパウンドの樹脂組成物を十分に硬化させることができる。
樹脂組成物における硬化促進剤(C)の配合量は、硬化促進効果が達成できれば特に制限はない。しかし、樹脂組成物の吸湿時の硬化性及び流動性改善の観点からは、100質量部のエポキシ樹脂(A)に対し、硬化促進剤(C)の配合量は、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは1~15質量部である。硬化促進剤(C)の配合量が0.1~30質量部であると、樹脂組成物は、適度な硬化速度で硬化する。上記の配合量の硬化促進剤(C)は、例えば、エポキシ樹脂(A)及びフェノール樹脂硬化剤(B)を混合するときに一緒に配合される。
上述のように、樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を配合して得られるものである。硬化促進剤(C)は、エポキシ樹脂(A)及びフェノール樹脂硬化剤(B)と配合した際の構造、エポキシ樹脂(A)及び/又はフェノール樹脂硬化剤(B)と反応した構造のいずれか、又は混合物として存在しており、その構造は、核磁気共鳴装置(NMR)等の方法で分析することが可能である。
[希土類ボンド磁石用粉末(D)]
希土類ボンド磁石用粉末(D)は、希土類磁石の粉末であれば特に限定されない。希土類ボンド磁石用粉末(D)としては、例えば、サマリウム-コバルト系希土類ボンド磁石用粉末、ネオジム鉄ボロン系希土類ボンド磁石用粉末及びサマリウム鉄窒化化合物系希土類ボンド磁石用粉末等が挙げられる。希土類ボンド磁石用粉末(D)は、例えば、急冷凝固法により製造される。急冷凝固法では、磁石合金の溶湯を回転する水冷ロールの表面に放出することにより、磁石合金の溶湯を急冷して凝固させることにより急冷合金を作製する。そして、急冷合金を粉砕することにより希土類ボンド磁石用粉末(D)を作製する。また、HDDR(Hydrogenation Disproportionation Desorption Recombination)法により作製した希土類ボンド磁石用粉末(D)を使用してもよい。
希土類ボンド磁石用粉末(D)は、希土類磁石の粉末であれば特に限定されない。希土類ボンド磁石用粉末(D)としては、例えば、サマリウム-コバルト系希土類ボンド磁石用粉末、ネオジム鉄ボロン系希土類ボンド磁石用粉末及びサマリウム鉄窒化化合物系希土類ボンド磁石用粉末等が挙げられる。希土類ボンド磁石用粉末(D)は、例えば、急冷凝固法により製造される。急冷凝固法では、磁石合金の溶湯を回転する水冷ロールの表面に放出することにより、磁石合金の溶湯を急冷して凝固させることにより急冷合金を作製する。そして、急冷合金を粉砕することにより希土類ボンド磁石用粉末(D)を作製する。また、HDDR(Hydrogenation Disproportionation Desorption Recombination)法により作製した希土類ボンド磁石用粉末(D)を使用してもよい。
好適な希土類ボンド磁石用粉末(D)の粉末の個々の粒子の形状は扁平形状(例えば粉末粒子の形状アスペクト比=短径/長径が0.3以下)であることが好ましい。このような粉末としては、例えば、国際公開第2006/064794号パンフレット及び国際公開第2006/101117号パンフレットに記載のTi含有ナノコンポジット磁石用粉末及び米国特許第4802931号明細書等に記載の希土類系急冷合金粉末が挙げられる。扁平形状を有する希土類ボンド磁石用粉末を希土類ボンド磁石用コンパウンドに用いると、圧縮成形のとき、希土類ボンド磁石用粉末が比較的整然と積層する。これにより、希土類ボンド磁石用粉末間に空隙及び樹脂溜りができにくくなり、希土類ボンド磁石用粉末を高密充填し易くなる。したがって、希土類ボンド磁石用粉末(D)は扁平形状を有することが好ましい。
希土類系ボンド磁石用粉末(D)の平均粒子径は、好ましくは1~200μm、より好ましくは2~100μmである。本明細書において、希土類系ボンド磁石用粉末(D)の平均粒子径は、レーザ回折法粒度分布測定器により測定することができる。
[希土類ボンド磁石用コンパウンドの製造方法]
希土類ボンド磁石用コンパウンドは、例えば、以下のように製造する。まず、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を混合して樹脂組成物を調製する(第1の工程)。そして、希土類ボンド磁石用粉末(D)を樹脂組成物と混合する(第2の工程)ことで、希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製することができる。第2工程では、例えば樹脂組成物を有機溶剤で希釈した後、希土類ボンド磁石用粉末(D)と有機溶剤で希釈した樹脂組成物とを混合する。そして、混合中に有機溶剤を揮発させることにより、希土類ボンド磁石用粉末(D)と、希土類ボンド磁石用粉末(D)を被覆する樹脂組成物とを含む、希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製することができる。有機溶剤は、樹脂組成物の粘度を低下させて混練時の作業性及び流動性を向上させるために用いられる。樹脂組成物の希釈に使用する有機溶剤は、作業性の面から常温で気体となる揮発性の有機溶剤が好ましい。好適に使用され得る有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン及びキシレン等が挙げられる。安全性、取り扱い性等の観点から、メチルエチルケトンが最も好ましい。
希土類ボンド磁石用コンパウンドは、例えば、以下のように製造する。まず、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を混合して樹脂組成物を調製する(第1の工程)。そして、希土類ボンド磁石用粉末(D)を樹脂組成物と混合する(第2の工程)ことで、希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製することができる。第2工程では、例えば樹脂組成物を有機溶剤で希釈した後、希土類ボンド磁石用粉末(D)と有機溶剤で希釈した樹脂組成物とを混合する。そして、混合中に有機溶剤を揮発させることにより、希土類ボンド磁石用粉末(D)と、希土類ボンド磁石用粉末(D)を被覆する樹脂組成物とを含む、希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製することができる。有機溶剤は、樹脂組成物の粘度を低下させて混練時の作業性及び流動性を向上させるために用いられる。樹脂組成物の希釈に使用する有機溶剤は、作業性の面から常温で気体となる揮発性の有機溶剤が好ましい。好適に使用され得る有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン及びキシレン等が挙げられる。安全性、取り扱い性等の観点から、メチルエチルケトンが最も好ましい。
樹脂組成物に、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)以外の他の成分をさらに配合してもよい。例えば、樹脂組成物に、カップリング剤、エラストマー変性剤、フィラー、難燃剤等を配合してもよい。
(カップリング剤)
樹脂組成物と希土類ボンド磁石用粉末との密着性を高めるために、必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン及びビニルシラン等のシラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類並びにアルミニウム/ジルコニウム系化合物などの公知のカップリング剤を樹脂組成物に配合してもよい。
樹脂組成物と希土類ボンド磁石用粉末との密着性を高めるために、必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン及びビニルシラン等のシラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類並びにアルミニウム/ジルコニウム系化合物などの公知のカップリング剤を樹脂組成物に配合してもよい。
(エラストマー変性剤)
樹脂組成物と希土類ボンド磁石用粉末との密着性を高めるために、樹脂組成物の強靱化のため及び樹脂成分の内部応力を低減させるために、必要に応じて、液状ゴム変性剤、ゴム粒子径変性剤、コアシェル粒子径変性剤、シリコーン系変性剤及びウレタンプレポリマー変性剤等のエラストマー変性剤を樹脂組成物に配合してもよい。
樹脂組成物と希土類ボンド磁石用粉末との密着性を高めるために、樹脂組成物の強靱化のため及び樹脂成分の内部応力を低減させるために、必要に応じて、液状ゴム変性剤、ゴム粒子径変性剤、コアシェル粒子径変性剤、シリコーン系変性剤及びウレタンプレポリマー変性剤等のエラストマー変性剤を樹脂組成物に配合してもよい。
(フィラー)
樹脂組成物の吸水性、寸法安定性、耐薬品性、機械強度向上及び熱膨張係数向上等の観点から、シリカ、炭酸カルシウム、カオリンクレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク及びマイカ等のフィラーを樹脂組成物に配合してもよい。
樹脂組成物の吸水性、寸法安定性、耐薬品性、機械強度向上及び熱膨張係数向上等の観点から、シリカ、炭酸カルシウム、カオリンクレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク及びマイカ等のフィラーを樹脂組成物に配合してもよい。
(難燃剤)
樹脂組成物の環境安全性、リサイクル性、成形加工性及び低コスト化の観点から、臭素系難燃剤、鱗系難燃剤、水和金属化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、窒素含有化合物、ヒンダードアミン化合物、有機金属化合物及び芳香族エンプラ等の難燃剤を樹脂組成物に配合してもよい。また、必要に応じて難燃助剤を樹脂組成物にさらに配合してもよい。
樹脂組成物の環境安全性、リサイクル性、成形加工性及び低コスト化の観点から、臭素系難燃剤、鱗系難燃剤、水和金属化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、窒素含有化合物、ヒンダードアミン化合物、有機金属化合物及び芳香族エンプラ等の難燃剤を樹脂組成物に配合してもよい。また、必要に応じて難燃助剤を樹脂組成物にさらに配合してもよい。
[希土類ボンド磁石用粉末と樹脂組成物との質量比]
希土類ボンド磁石用粉末及び樹脂組成物の合計質量(希土類ボンド磁石用コンパウンドの総量)に対する樹脂組成物の割合は、好ましくは0.2~20質量%であり、より好ましくは0.4~5質量%である。上記割合が0.2~20質量%であると、希土類ボンド磁石の実用的な強度と磁気特性を両立させることができる。
希土類ボンド磁石用粉末及び樹脂組成物の合計質量(希土類ボンド磁石用コンパウンドの総量)に対する樹脂組成物の割合は、好ましくは0.2~20質量%であり、より好ましくは0.4~5質量%である。上記割合が0.2~20質量%であると、希土類ボンド磁石の実用的な強度と磁気特性を両立させることができる。
後述の圧縮成形における金型の損傷を低減するため、希土類ボンド磁石用コンパウンドにステアリン酸カルシウム等の潤滑剤を添加してもよい。
好ましい実施形態において、希土類ボンド磁石用コンパウンド中の樹脂組成物は、希土類ボンド磁石用粉末の粒子を90%以上の被覆率で被覆する。被覆率が90%未満であると、樹脂組成物によって被覆されていない希土類ボンド磁石用粉末の粒子同士が接することで導通してしまい、高い電気抵抗値が得られない確率が高くなる。被覆率の上限は100%である。
[希土類ボンド磁石の製造方法]
希土類ボンド磁石の製造方法は、上記希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製する工程(第1の工程及び第2の工程)、希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形して、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を作製する工程(第3の工程)、及び圧縮成形体を熱処理する工程を含む(第4の工程)。
希土類ボンド磁石の製造方法は、上記希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製する工程(第1の工程及び第2の工程)、希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形して、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を作製する工程(第3の工程)、及び圧縮成形体を熱処理する工程を含む(第4の工程)。
希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形する工程(第3の工程)では、好ましくは500~2500MPaの圧力で、より好ましくは1400~2000MPaの圧力で、希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形して、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を作製する。上記圧力が500~2500MPaであると、希土類ボンド磁石を緻密にでき、実用的な磁気特性を得ることができるとともに、金型の負担を低減できる。
希土類ボンド磁石用粉末の粒子の真密度に対する圧縮成形体の密度の比率は、好ましくは75~86%、より好ましくは80~86%である。上記比率が75~86%であると、磁気特性が良好で、機械強度が高い希土類ボンド磁石を製造することができる。
圧縮成形体を熱処理する工程(第4の工程)では、好ましくは150~400℃で、より好ましくは175~350℃で圧縮成形体を熱処理する。熱処理温度が150~400℃であると、樹脂組成物が十分に硬化した希土類ボンド磁石を製造することができる。また、熱処理の時間は、好ましくは1分間~4時間であり、より好ましくは5分間~3時間である。
[希土類ボンド磁石]
希土類ボンド磁石は、希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して希土類ボンド磁石の製造方法により製造される。すなわち、希土類ボンド磁石は、希土類ボンド磁石用コンパウンドを用いてなるものであると言うことができ、具体的には、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を硬化(熱硬化)させてなるものであると言うことができる。
希土類ボンド磁石は、希土類ボンド磁石用コンパウンドを使用して希土類ボンド磁石の製造方法により製造される。すなわち、希土類ボンド磁石は、希土類ボンド磁石用コンパウンドを用いてなるものであると言うことができ、具体的には、希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を硬化(熱硬化)させてなるものであると言うことができる。
[希土類ボンド磁石における樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度]
樹脂組成物の硬化物(熱硬化物)のガラス転移温度は、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは175℃以上であり、さらに好ましくは200℃以上である。樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が150℃以上であると、耐熱性が優れた希土類ボンド磁石を得ることができる。なお、ガラス転移温度は、例えば、動的粘弾性測定において、tanδがピークになる温度である。
樹脂組成物の硬化物(熱硬化物)のガラス転移温度は、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは175℃以上であり、さらに好ましくは200℃以上である。樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が150℃以上であると、耐熱性が優れた希土類ボンド磁石を得ることができる。なお、ガラス転移温度は、例えば、動的粘弾性測定において、tanδがピークになる温度である。
[希土類ボンド磁石の弾性率の比率]
50℃における希土類ボンド磁石の弾性率に対する、150℃における希土類ボンド磁石の弾性率の比率は、好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。上記弾性率の比率が70%以上であると、耐熱性が優れた希土類ボンド磁石であると言える。なお、弾性率を測定する方法としては、三点曲げ試験、動的粘弾性測定等が挙げられる。
50℃における希土類ボンド磁石の弾性率に対する、150℃における希土類ボンド磁石の弾性率の比率は、好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。上記弾性率の比率が70%以上であると、耐熱性が優れた希土類ボンド磁石であると言える。なお、弾性率を測定する方法としては、三点曲げ試験、動的粘弾性測定等が挙げられる。
[希土類ボンド磁石の相対密度]
希土類ボンド磁石用粉末の粒子の真密度に対する希土類ボンド磁石の密度の比率(相対密度)は、好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%であり、さらに好ましくは90%以上である。上記比率が70%以上であると、優れた磁気特性を有す希土類ボンド磁石であると言える。また、上記比率は、好ましくは95%以下である。
希土類ボンド磁石用粉末の粒子の真密度に対する希土類ボンド磁石の密度の比率(相対密度)は、好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%であり、さらに好ましくは90%以上である。上記比率が70%以上であると、優れた磁気特性を有す希土類ボンド磁石であると言える。また、上記比率は、好ましくは95%以下である。
[希土類ボンド磁石の圧壊強度]
希土類ボンド磁石の室温における圧壊強度は、好ましくは150MPa以上であり、より好ましくは160MPa以上であり、さらに好ましくは170MPa以上である。上記圧壊強度が150MPa以上であると、室温での機械強度に優れる希土類ボンド磁石であると言える。希土類ボンド磁石の150℃における圧壊強度は、好ましくは100MPa以上であり、より好ましくは150MPa以上であり、さらに好ましくは160MPa以上である。上記圧壊強度が100MPa以上であると、高温における機械強度の低下を抑制できる希土類ボンド磁石であると言える。
希土類ボンド磁石の室温における圧壊強度は、好ましくは150MPa以上であり、より好ましくは160MPa以上であり、さらに好ましくは170MPa以上である。上記圧壊強度が150MPa以上であると、室温での機械強度に優れる希土類ボンド磁石であると言える。希土類ボンド磁石の150℃における圧壊強度は、好ましくは100MPa以上であり、より好ましくは150MPa以上であり、さらに好ましくは160MPa以上である。上記圧壊強度が100MPa以上であると、高温における機械強度の低下を抑制できる希土類ボンド磁石であると言える。
以下、本発明について実施例によってより具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例によって制限されるものではない。
[各種原料の準備]
希土類ボンド磁石用コンパウンド調製のため、以下の原料を準備した。
(ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂)
HP-4700(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量142)
HP-4750(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量161)
EXA-9540(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量214)
EXA-7311-G4(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量278)
(ナフタレン構造を有しないエポキシ樹脂)
EPPN-502H(日本化薬株式会社製、商品名、エポキシ当量170)
(フェノール樹脂)
HP-850N(日立化成株式会社製、商品名、クレゾールノボラック型のフェノール樹脂、水酸基当量108)
SN-395(新日鐵化学株式会社製、商品名、ナフタレン型のフェノール樹脂、水酸基当量105)
(硬化促進剤:テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-ト)
PX-4PB(テトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレート、北興化学株式会社製、商品名)
(磁石用粉末)
NdFeB(NEW FAVOR INDUSTRY社製、平均粒子径100μm)
SmFeN-1(日亜化学工業株式会社製、平均粒子径2μm、球状粉)
SmFeN-2(住鉱国冨電子株式会社製、平均粒子径2μm)
希土類ボンド磁石用コンパウンド調製のため、以下の原料を準備した。
(ナフタレン構造を有するエポキシ樹脂)
HP-4700(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量142)
HP-4750(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量161)
EXA-9540(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量214)
EXA-7311-G4(DIC株式会社製、商品名、エポキシ当量278)
(ナフタレン構造を有しないエポキシ樹脂)
EPPN-502H(日本化薬株式会社製、商品名、エポキシ当量170)
(フェノール樹脂)
HP-850N(日立化成株式会社製、商品名、クレゾールノボラック型のフェノール樹脂、水酸基当量108)
SN-395(新日鐵化学株式会社製、商品名、ナフタレン型のフェノール樹脂、水酸基当量105)
(硬化促進剤:テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-ト)
PX-4PB(テトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレート、北興化学株式会社製、商品名)
(磁石用粉末)
NdFeB(NEW FAVOR INDUSTRY社製、平均粒子径100μm)
SmFeN-1(日亜化学工業株式会社製、平均粒子径2μm、球状粉)
SmFeN-2(住鉱国冨電子株式会社製、平均粒子径2μm)
[希土類ボンド磁石用コンパウンドの調製]
(実施例1)
300ml丸底フラスコに、HP-4700を1.70g、HP-850Nを1.30g、PX-4PBを0.0852g、及びアセトン30mlを入れて、室温で撹拌し各原料を溶解した。これにさらにNdFeB紛末を97g加えて30分間撹拌した後、エバポレータによりアセトンを留去した。液状物が見られなくなった後に、混合原料全量をテフロンシート(テフロンは登録商標)上に広げ、減圧乾燥機にて室温で24時間乾燥した。乾燥後の塊を解砕してさらに減圧乾燥機にて室温で24時間乾燥し、コンパウンド粉を得た。
(実施例1)
300ml丸底フラスコに、HP-4700を1.70g、HP-850Nを1.30g、PX-4PBを0.0852g、及びアセトン30mlを入れて、室温で撹拌し各原料を溶解した。これにさらにNdFeB紛末を97g加えて30分間撹拌した後、エバポレータによりアセトンを留去した。液状物が見られなくなった後に、混合原料全量をテフロンシート(テフロンは登録商標)上に広げ、減圧乾燥機にて室温で24時間乾燥した。乾燥後の塊を解砕してさらに減圧乾燥機にて室温で24時間乾燥し、コンパウンド粉を得た。
(その他の実施例及び比較例)
原料及びその配合量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてコンパウンド粉を得た。
原料及びその配合量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてコンパウンド粉を得た。
[試験片の作製]
各例で得られたコンパウンド紛約5gを、11mmφ、高さ8mmの金型を用いて円柱状に圧縮成型した。成型圧力は2000MPaとした。成形体を金型から外し、200℃で10分間加熱硬化させて試験片とした。
各例で得られたコンパウンド紛約5gを、11mmφ、高さ8mmの金型を用いて円柱状に圧縮成型した。成型圧力は2000MPaとした。成形体を金型から外し、200℃で10分間加熱硬化させて試験片とした。
[圧壊強度試験]
万能圧縮試験機AG-10TRB(株式会社島津製作所、商品名)を用いて、試験片の高さ方向から圧縮圧力を印加し、試験片が破壊した時の圧縮圧力の最大値を室温での圧壊強度として測定した。クロスヘッド速度は0.5mm/分とした。また、試験片をヒータで150℃に加熱した後、室温と同様にして150℃での圧壊強度を測定した。結果を表1に示す。
万能圧縮試験機AG-10TRB(株式会社島津製作所、商品名)を用いて、試験片の高さ方向から圧縮圧力を印加し、試験片が破壊した時の圧縮圧力の最大値を室温での圧壊強度として測定した。クロスヘッド速度は0.5mm/分とした。また、試験片をヒータで150℃に加熱した後、室温と同様にして150℃での圧壊強度を測定した。結果を表1に示す。
Claims (16)
- エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含む樹脂組成物と、希土類ボンド磁石用粉末(D)とを含み、
前記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、
前記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、希土類ボンド磁石用コンパウンド。 - 前記希土類ボンド磁石用粉末(D)及び前記樹脂組成物の合計質量に対する前記樹脂組成物の割合が、0.2~20質量%である、請求項1に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンド。
- 前記エポキシ樹脂(A)が、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、並びにナフトール類及びフェノール類の共重合型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含む、請求項1又は2に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンド。
- 前記フェノール樹脂硬化剤(B)が、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノール及びアラルキル型フェノールの共重合型フェノール樹脂、並びにノボラック型フェノール樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンド。
- 前記エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量に対する前記フェノール樹脂硬化剤(B)の水酸基当量の比率が0.5~2.0である、請求項1~4のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンド。
- 前記硬化促進剤(C)の配合量が、前記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して0.1~30質量部である、請求項1~5のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンド。
- エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を混合して樹脂組成物を調製する第1の工程、
希土類ボンド磁石用粉末(D)を前記樹脂組成物と混合して希土類ボンド磁石用コンパウンドを作製する第2の工程、
前記希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形して、前記希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を作製する第3の工程、及び
前記圧縮成形体を熱処理する第4の工程を含み、
前記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、
前記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、希土類ボンド磁石の製造方法。 - 前記第3の工程において、500~2500MPaの圧力で前記希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形する、請求項7に記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
- 前記第4の工程において、150~400℃で前記圧縮成形体を熱処理する、請求項7又は8に記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンドを用いてなる希土類ボンド磁石。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石用コンパウンドの圧縮成形体を硬化させてなる希土類ボンド磁石。
- 希土類ボンド磁石における前記樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が150℃以上である、請求項10又は11に記載の希土類ボンド磁石。
- 50℃における前記希土類ボンド磁石の弾性率に対する、150℃における前記希土類ボンド磁石の弾性率の比率が70%以上である、請求項10~12のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石。
- 150℃における圧壊強度が100MPa以上である、請求項10~13のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石。
- 希土類ボンド磁石用粉末の粒子の真密度に対する希土類ボンド磁石の密度の比率が70%以上である、請求項10~14のいずれか1項に記載の希土類ボンド磁石。
- エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂硬化剤(B)及び硬化促進剤(C)を含み、前記エポキシ樹脂(A)がナフタレン構造を有するエポキシ樹脂を含み、前記硬化促進剤(C)がテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレ-トを含む、樹脂組成物。
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