DE2743972C2

DE2743972C2 - Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen Magnetkörpern

Info

Publication number: DE2743972C2
Application number: DE2743972A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 2000 Tangstedt Moslener
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1986-09-25
Also published as: GB2005709A; JPS5918414B2; FR2404516B1; DE2743972A1; IT1099204B; FR2404516A1; GB2005709B; NL7809767A; CA1116392A; US4444670A; JPS5457552A; IT7828137A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen Magnetkörpern

unter Verwendung eines Versatzes, der Kunststoff und eine Füllstoffmischung, bestehend aus pulverförmigem, ^

anorganischem, unmagnetischem Füllstoff und/oder pulverförmigem magnetisierbarem Material enthält, bei ||

dem der Magnetkörper in einem Formwerkzeug hergestellt und ein Versatz eingesetzt wird, der die zur ||

Erzielung der jeweiligen gewünschten magnetischen Eigenschaften bei Sättigungsmagnetisierung erforderliche i<|

Menge magnetisierbaren Materials enthält. i|

Beim Herstellen von Formteilen aus Kunststoffmischungen mit Zusätzen an magnetisierbaren Materialien, ^

z. B. keramische Dauermagnetpulver, sind zwei Kriterien für den Anwender dieser Formteile von besonderer Jf

Wichtigkeit: pt

a) die magnetischen Eigenschaften und ^₁

b) die mechanischen Abmessungen und Maßtoleranzen. ji¹·

Diese Kriterien werden bei einem Fertigungsprozeß durch Überwachung der Konstanthaltung des Anteils an [5

so magnetisierbarer! Material in der Ausgangsmasse für den Formgebungsprozeß (für a)) und genaue Einhaltung ':>!

der Arbeitsvorschriften bei der Verarbeitung des Kunststoffes sowie durch die genaue Festlegung der Formge- ■;,

bungswerkzeugmaße (für b)) eingehalten. !;;'

Sollen nun Formteile mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, jedoch gleichen mechanischen Ab- ;ΐ

messungen hergestellt werden, ergibt sich das Problem, daß die Werkzeuge umgebaut werden müssen, denn bei ',.;

gleichen Kunststoffkomponenten bewirkt eine Veränderung des Zusatzes an magnetisierbarem Material in der .1

Mischung der Komponenten ein unterschiedliches Schwindungsverhalten der Masse während und nach dem ξ|

Formgebungsvorgang. jj|

Massen mit unterschiedlichen Anteilen an magnetisierbarem Material führen also, wenn sie im gleichen ·ί

Werkzeug verformt werden sollen, zu Produkten mit unterschiedlichen Abmessungen. Diese Abweichungen ΐί

können durch Änderungen der Formgebungsbedingungen, wie Plastifizierung der Masse, Temperatur der f

Masse, Werkzeugtemperatur, Formgebungsdruck, Nachdruck, nicht soweit ausgeglichen werden, daß alle Pro- $

dukte innerhalb eines einheitlichen engen Maßtoleranzfeldes liegen. ''-';

Es ist bekannt, gewünschte unterschiedliche magnetische Stärken der Formteile bei hohem Füllenteil von magnetisierbarem Material durch unterschiedliche schwächere Feldstärken bei der Magnetisierung des Formteiles zu erreichen.

Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß hierbei im Bereich des steilen Anstiegs der Magnetisierungskurve (1. Quadrant der Hysteresekurve) gearbeitet wird, wo kleine Schwankungen der Magnetisierungsenergie zu großen Toleranzbreiten der gewünschten Magnetstärke führen.

Kunststoff	15,56
magnetisierbares Material	62,42-72,77
unmagnetischer Füllstoff	0-10,35
Stabilisatoren, Gleitmittel	2,72
flammhemmende Mittel	8,95

Aus US-PS 31 91 106 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von flexiblen und/oder elastischen Dauermagnetstreifen als Kühlschrankverschluß bekannt, wobei der gummielastischen, mit Dauermagnetmaterial gefüllten Masse färbende unmagnetische Bestandteile zugesetzt werden, die insbesondere eine Deckschicht des stranggepreßten Kühlschrankverschlußstreifens in gewünschter Weise einfärben. Die färbenden Bestandteile sind zwingender Anteil des Versatzes und haben nicht die Aufgabe, unterschiedliche magnetische Eigenschaften des Strangpreßstreifens einzustellen.

Der Vollständigkeit halber ist darauf hinzuweisen, daß aus DE-PS 8 53 211 ein Verfahren zur Herstellung von Magnetprogrammträgern in Bandform bekannt war, wobei die Magnetbänder so hergestellt werden, daß auf einen Bandträger eine Suspension aus in einem unmagnetischen Bindemittel fein verteilten magnetisierbaren Stoffen und nichtferromagnetischen Stoffen aufgegossen wird. Durch den Zusatz von nichiferromagnetischen Stoffen zur Suspension wird vermieden, daß die getrockneten Magnetbänder sich konvex oder konkav aufwölben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe Formteile gleicher mechanischer Abmessungen, jedoch unterschiedlicher magnetischer Eigenschaften bei Beibehaltung des gleichen Werkzeuges hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anteil des unmagnetischen Füllstoffes jeweils so gewählt wird, daß bei jedem der herzustellenden Magnetkörper das Volumenverhältnis von Kunststoff zur gesamten Füllstoffmischung das gleiche ist.

Das magnetisierbare Material ist vorzugsweise ein keramisches Dauermagnetpiiiver, insbesondere Bariumhexaferrit- oder Strontiumhexaferritpulver einer Korngrößenverteilung im Bereich 1 bis 500 μπι mit 65% Korngrößenanteil < 32 μπι.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung kann als unmagnetischer Füllstoff Eisenoxid Fe2U3 oder Calciumcarbonat CaCCh verwendet werden. Bei der Auswahl des magnetisierbaren Materials und des nicht magnetisierbaren Materials ist darauf zu achten, daß beide Komponenten in etwa gleiche mechanische Kenndaten besitzen, wobei unter den mechanischen Kenndaten in erster Linie an die Korngrößenverteilung und damit verbunden die Packungsdichte sowie an das Schwindungsverhalten gedacht ist. Im Endergebnis müssen jedenfalls gleiche Volumenanteile des magnetisierbaren Materials durch gleiche Volumenanteile des unmagnetischen Füllstoffs ersetzt sein. Es kann mit gleichem Erfolg ein unmagnetischer Füllstoff mit vom magnetisierbaren Material abweichender Korngrößenverteilung und damit einer vom magnetisierbaren Material abweichenden Packungsdichte verarbeitet werden. Da das magnetisierbare Material durch volumenmäßig entsprechende Anteile an unmagnetischem Füllstoff ersetzt werden soll, bedeutet dies, daß bei gleicher Korngrößenverteilung von magnetisierbarem Material und unmagnetischem Füllstoff magnetisierbares Material gegen unmagnetischen Füllstoff im Verhältnis 1 :1 ausgetauscht werden kann, bei ungleicher Korngrößenverteilung des magnetisierbaren Materials und des unmagnetischen Füllstoffs hingegen das Austauschverhältnis über einen Faktor berechnet werden muß. Die Ermittlung der in die Masse einzuführenden Anteile an magnetisierbarem Material und an unmagnetischem Füllstoff unter Berücksichtigung der die Packungsdichte beeinflussenden stoffspezifischen Parameter, wie z. B. Korngrößenverteilung, liegt im Bereich des fachmännischen Handelns.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß dadurch, daß das Verhältnis von Kunststoff zu den übrigen Bestandteilen der Masse (hier: magnetisierbares Material und unmagnetischer Füllstoff) volumenanteilig konstant bleibt, Formteile mit ganz unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften hergestellt werden können, ohne daß das Werkzeug umgebaut werden muß. Es ist demnach möglich, ein magnetisches Formteil auf Kunststoffbasis in unterschiedlichen magnetischen Stärken, aus dem gleichen Formgebungswerkzeug — d. h. bei minimalem Kostenaufwand — herzustellen, in dem der Volumenanteil an den obengenannten Bestandteilen der Masse, also magnetisierbares Material und unmagnetischer Füllstoff, wahlweise und je nach Anforderung aus wechselnden Mengen an magnetisierbarem Material und unmagnetischem Füllstoff zusammengesetzt ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß bei der Magnetisierung der Werkstücke stets im Sättigungsbereich der Magnetisierungskurve gearbeitet werden kann, was zu wesentlich geringeren Toleranzabweichungen der magnetischen Eigenschaften führt.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an der Herstellung von Ringen mit einem Außendurchmesser von 93 mm und einem Innendurchmesser von 70 mm im Spritzgußverfahren gezeigt, wie durch Variieren von Dauermagnet- und Anteil an unmagnetischem Material in den Massen bei konstanter Schwindung gewünschte magnetische Eigenschaften an den Formteilen eingestellt werden können. Bei diesen Anwendungsfällen wurde ein unmagnetischer Füllstoff verwendet, der in seinen mechanischen Kenndaten denen des verwendeten Dauermagnetpulvers gleich war. Eine Masse nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird so aufbereitet, daß zunächst der Kunststoff, z. B. Polyolefine, über eine Wärme- und Druckbehandlung entsprechend den Angaben der Herstellerfirma des Kunststoffes in den plastischen Zustand überführt wird. Dieser plastischen Masse werden anschließend die weiteren Masse-Bestandteile, wie keramisches Dauermagnetpulver, ζ. B. Bariumhexaferritpulver, Füllstoff, z. B. Fe2C>3-Pulver der gleichen Korngrößenverteilung wie das keramische Dauermagnetpulver sie aufweist, Hitzestabilisatoren, z. B. ^-Thio-di-ipropionsäurelaurylester), Gleitmittel, z. B. Dioctylphthalat und flammhemmende Zusätze, z. B. nichtplastifizierende organische Halogenverbindungen wie Perchlorpentacyclodecan zugemischt. Je nach Mischaggregat wird die Masse bis zur homogenen Verteilung aller Bestandteile einige bis 30 min gemischt, dann einer Strangpresse zugeführt, auf der die Preßmasse vorverdichtet und zu dünnen Strängen von ~4 mm Durchmesser verpreßt wird. Dieses stranggepreßte Material wird granuliert und ist Ausgangsmaterial für einen anschließenden Spritzgußprozeß, bei welchem bei einer Temperatur von -230°C — abhängig vom verwendeten Kunststoff — die endgültigen Werkstücke, hier die obengenannten Ringe, hergestellt werden. Die Magnetisierung der Werkstücke erfolgt nach bekannten Verfahrensschritten nach der Formgebung der Werkstücke.

Bei der Verarbeitung der Massen sind nicht nur das erwähnte Strangpressen oder Spritzgießen mit Erfolg anzuwenden, sondern ebensogut Verformungs- und Formgebungsverfahren, die pulverförmige Massen verarbeiten und bei denen die Werkstücke nach der Formgebung erhitzt werden.

In der nachfolgenden Tabelle wird mit den Beispielen 1 bis 4 gezeigt, wie bei zunehmendem Dauermagnetpulvergehalt — hier wurde keramisches Bariumhexaferritpulver und Strontiumhexaferritpülver einer Korngrößenverteilung im Bereich von 1 bis 500 μίτι mit 65% Korngrößenanteü <32 μπι verwendet — und abnehmendem Anteil an nichtmagnetischem Füllstoff — hier wurde Eisenoxid Fe₂O₃ und Calciumcarbonat CaCO₃ mit einer gleichen Korngrößenverteilung, wie das magnetisierbare Material sie aufweist, verwendet — bei gleichbleibender Schwindung des Artikels die Remanenz des Materials zunimmt.

Eine Korrektur der Abmessungen bzw. der magnetischen Eigenschaften eines Werkstückes könnte auch über den anderen Weg erfolgen, daß ein magnetisierbares Material mit gleichen magnetischen Werten, jedoch einer anderen Korngrößenverteilung, verarbeitet wird.

	(Gew.-°/o)	Beispiel Nr.	2	3	4
		1	65,37	68,77	72,77
Dauermagnetpulver	(Gew.-o/o)	62,42
(BaO · 6 Fe₂O₃, SrO · 6 Fe₂O₃)			6,90	4,00	0
unmagnetischer Füllstoff	(Gew.-o/o)	10,35
(Fe₂O₃₁CaCO₃)	(Gew.-o/o)		15,56	15,56	15,56
Kunststoff (Polypropylen)		15,56	2,72	2,72	2,72
Gleitmittel + Stabilisatoren		2,72
(Dioctylphtalat + ßß -Thio-	(Gew.-o/o)
di-(propionsäurelaurylester))			8,95	8,95	8,95
Flammhemmende Zusätze		8,95
(Sb₂O₃ Antimontrioxid;	(mT)
Perchlorpentacyclodecan)	(0/0)		66	70	77
Remanenz	66	0,9	0,9	0,9
Schwindung des Artikels	0,9

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen Magnetkörpern unter Verwendung eines Versatzes, der Kunststoff und eine Füllstoffmischung, bestehend aus pulverförmigem, anorganischem, unmagnetiscbem Füllstoff und/oder pulverförmigem magnetisierbarem Material enthält, bei dem der Magnetkörper in einem Formwerkzeug hergestellt und ein Versatz eingesetzt wird, der die zur Erzielung der jeweiligen gewünschten magnetischen Eigenschaften bei Sättigungsmagnetisierung erforderliche Menge magnetisierbaren Materials enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des unmagnetischen Füllstoffes jeweils so gewählt wird, daß bei jedem der herzustellenden Magnetkörper das Volumenverhältnis von ίο Kunststoff zur gesamten Füllstoffmischung das gleiche ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetisierbares Material keramisches Dauermagnetpulver eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches Dauermagnetpulver Bariumhexaferrit- oder Strontiumhexaferritpulver einer Korngrößenverteilung im Bereich von 1 bis 500 μπι mit 65% Korngrößenanteil < 32 μπι eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetischer Füllstoff Eisenoxid Fe2C>3 einer Korngrößenverteilung im Bereich von 1 bis 500 μπι mit 65% Korngrößenanteil kleiner 32 μπι eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetischer Füllstoff Calciumcarbonat CaCC>3 einer Korngrößenverteilung im Bereich von 1 bis 500 μπι mit 65% Korngrößenanteil kleiner 32 μπι eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polyolefine, insbesondere Polypropylen, eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkomponenten mit folgenden Anteilen eingesetzt werden (Angaben in Gew.-%):