JP4845046B2 - 磁性成形品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、そのほかには、たとえば、ゴム樹脂,ポリエチレン系樹脂並びにポリオレフィン系樹脂のいずれかと、Sm−Fe−N系粉体等の希土類磁性材料を混合して生成される成形材料を用いて形成されることを特徴とする健康促進器具が提案されている(特許文献2参照)。
(1)磁性材料として、特にフェライト系磁性粉を用いた場合、磁気治療器に必要とされる磁力を得るには、フェライト系磁性粉の充填率を高くする必要がある。そのため、特にフェライト系磁性粉を用いた磁性成形品は一般的に柔軟性が欠けており、通常の使用において、磁性粉と樹脂等の混合材料で形成されている内層部が折れたり、破損したりする場合があった。
(2)従来の磁性成形品の中には、通常の使用において、磁性成形品に引っ張りや曲げ等を加えて変形させると、内層部と外層部とが簡単に剥離するものがあり、内層部と外層部との間の密着度が十分とはいえなかった。
(3)従来の磁性成形品の中には、通常の使用において、引っ張りや曲げ等を加えて変形させると、簡単に亀裂、破断等を生じるものがあり、強度が十分とはいえなかった。
(4)従来の上記磁性成形品の中には、肌に直接接触させて使用した場合に、かぶれや肌荒れ等の皮膚トラブルを引き起こすものがあった。また、肌感触が良好であるとは必ずしもいえなかった。
(5)従来の磁性成形品は、一般に、内層部を先に製造し、後から内層部の形状、大きさ等に応じて、内層部を構成する樹脂とは異なる樹脂を用いて外層部を成形して製造していたが、この方法は手間がかかり、長い製造時間と多くの製造コストを必要とした。
また、本発明の製造方法は、Sm−Fe−N系磁性粉を含む内層部用シリコーンゴム組成物と、外層部用シリコーンゴム組成物とを押出機から共押出した後、二次加硫を50〜120℃の温度で1分〜24時間行うか、又は二次加硫を行わないことを特徴とする上記磁性成形品の製造方法である。
また、本発明の製造方法は、内層部の酸化劣化による強度低下を招くことなく、内層部と外層部との密着性に優れた本発明の磁性成形品を連続的に製造することができる方法であり、作業性、生産性、経済性等の点で優れる。
本発明の磁性成形品の形状については、図1に示した例では、断面形状が円形であるが、これに限定されるものではなく、四角形、三角形、楕円形、中空形等の所望する形状とすればよい。また、内層部と外層部の厚さについても限定されるものではないが、本発明の磁性成形品を磁気治療器として使用する場合、内層部の直径と外層部の厚さの比は5:1〜50:1となるように、それぞれの厚さを決定することが好ましい。
本発明で用いるSm−Fe−N系磁性粉は、平均粒径が10μm以下、特に1〜5μmの範囲のものが好適である。平均粒径が10μmよりも大きいと、内層部表面に凹凸等が生じて外層部の被覆に悪影響を及ぼし、その結果、成形品の表面に凹凸部や亀裂等が発生して外観的に劣る成形品になる恐れがある。
また、本発明の磁性成形品においては、Sm−Fe−N系磁性粉の各元素の配合量はSm元素100質量部に対し、Fe元素が207〜375質量部、N元素が6〜25質量部を含むことが好ましく、特にはSm元素100質量部に対し、Fe元素が272〜327質量部、N元素が12〜18質量部を含むことが好ましい。なお、Sm−Fe−N系磁性粉は、異方性又は等方性のいずれでもよい。
本発明の磁性成形品は、主として磁気治療器に使用するものであることから、表面における磁束密度が30mT以上、通常は、30〜200mT程度であることが必要である。Sm−Fe−N系磁性粉の各原子の配合割合を上記範囲内で変えること、Sm−Fe−N系磁性粉の配合量を変えること等によって所望する強さの磁束密度とすることができる。なお磁束密度は、テスラメーター(HGM−3000P 株式会社エーデーエス製)にて、2層磁性品の外層表面から放出される磁束密度を測定したものである。
内層部及び外層部を形成するシリコーンゴム組成物は、ラジカル反応型、付加反応型等のいずれであってもよいが、本発明の磁性成形品の物理的強度や圧縮歪み特性の低下の防止、着色による黄変の防止、可使時間の長さ、成形加工性等の点を考慮すると、付加反応型シリコーンゴム組成物が好適である。
また、シリコーンゴムの性状についても特に限定されないが、重合度が3,000未満では押出加工性が劣るようになり、得られる成形品の機械的強度が弱く、成形加工性の劣るものとなるので、重合度が3,000以上であって、本質的に直線状のジオルガノポリシロキサンとすることが必要とされるが、一部に分枝構造を含むものであってもよい。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、シリコーンゴム成分中に存在するけい素原子に結合したアルケニル基の合計1個に対し、ヒドロシリル結合を0.5〜4個供給するに足りる量であり、本発明においては、通常、シリコーンゴム100質量部に対して、0.5〜6.6質量部の範囲である。
この充填剤の配合量は、シリコーンゴム100質量部に対して25質量部未満では少なすぎて所望の強度、加工性が得られず、65質量部より多くすると組成物への配合が困難であり、また、組成物が硬くなって成形加工性が低下し、硬化物の強度が劣るようになるので、一般的には、25〜65質量部の範囲とすることが必要とされるが、好ましい範囲は33〜53質量部とされる。
この場合、Sm−Fe−N系磁性粉は可燃性固体であるため混練中に着火する危険性があるが、これは窒素パージ下で混練を行うことによって回避することができる。
しかしながら、Sm−Fe−N系磁性粉の凝集物(平均粒径100〜1000μm程度)が点在しているシリコーンゴム組成物をそのまま用いて押出成形すると、該凝集物により内層部の表面に凹凸部が生じて外層部の被覆に悪影響を及ぼし、その結果、成形品の表面に凹凸部や亀裂等が発生して外観的に劣る成形品となる恐れがある。このような事態を避けるためには、たとえば、シリコーンゴム組成物を押し出すときに、押出機のスクリュー先端に取り付けたスクリーンで磁性粉凝集物を除去することが考えられる。しかし、この方法によると磁性粉凝集物が次第に蓄積してスクリーンが破けることになるので成形品を長時間、連続的に製造することができない。そこで、押出成形する前にSm−Fe−N系磁性粉の凝集物を除去する処理を前処理として行うことが好ましく、これにより外層部表面に凹凸部や亀裂等がない成形品を得ることができる。この前処理は、たとえば、内層部を構成する成分を混練した後、30〜150メッシュのスクリーンを備えたストレーナー装置を使用して押出成形前にシリコーンゴム組成物中に含まれる磁性粉凝集物を除去すればよい。
そこで、本発明の磁性成形品の製造方法においては、上記押出成形後の成形品に対して二次加硫を50〜120℃の温度で1分間〜24時間、特に好ましくは、二次加硫を80〜100℃の温度で1〜6時間行うか、又は二次加硫を行わないという方法を採用している。二次加硫を行う場合には、50℃未満の温度では常温との区別がつかなくなり、二次加硫を行わない場合との差が明確でなくなるため好ましくない。120℃を超える温度では内層部における酸化劣化の進行が進み易くなり、引張強度や伸び等の強度低下が発生し易いという問題が生じる。また1分未満の時間では、磁性成形品の温度が設定温度まで上昇し難いため、二次加硫を行わない場合との差が明確でなくなるため好ましくない。24時間を越える温度では、内層部における酸化劣化の進行が進み易くなり、引張強度や伸び等の強度低下が発生し易くなり、また生産性が低下するため好ましくない。また、二次加硫を行わない場合には、内層部における酸化劣化の進行による引張強度や伸び等の強度の著しい低下を防止することができ、また磁性成形品の生産性も向上する。以上の方法により、本発明の磁性成形品を得ることができる。
シリコーン生ゴム(商品名「KE−78VBS」、信越化学工業株式会社製)100質量部に対して、疎水性フュームドシリカ(商品名「アエロジルR974」、日本アエロジル株式会社製)33質量部、シリカ分散剤として両末端シラノール基を有するジメチルポリシロキサンを3質量部を配合し、ニーダーミキサーを用いて均一に混合し、150℃で2時間熱処理してシリコーンゴムコンパウンドを作製した。
次いで、このシリコーンゴムコンパウンド100質量部に平均粒径5μmの異方性Sm2Fe17N3磁性粉(Sm元素100質量部に対し、Fe元素272〜327質量部、N元素12〜18質量部を含む、住友金属鉱山株式会社製)400質量部を配合し、これらを窒素パージ下で、ニーダーミキサーを用いて混練した。そして、得られた混練物を80メッシュのスクリーンを備えたストレーナー装置を使用して、上記混練物を油圧シリンダーで押し出し、該スクリーンを通過させて磁性粉凝集物を除去した。次いで、この磁性粉凝集物を除去した混練物に白金系触媒(商品名「C−25A」、信越化学工業株式会社製)0.5質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(商品名「C−25B」、信越化学工業株式会社製)2質量部を配合し、ミキシングロールを用いて混練し内層部用の付加反応型シリコーンゴム組成物を得た。
一方、シリコ−ン生ゴム(商品名「KE−78VBS」、信越化学工業株式会社製)100質量部に対して、疎水性フュームドシリカ(商品名「アエロジルR974」、日本アエロジル株式会社製)43質量部を配合し、ニーダーミキサーを用いて均一に混合し、150℃で2時間熱処理してシリコ−ンゴムコンパウンドを作製した。
次いで、このシリコ−ンゴムコンパウンド100質量部にオルガノハイドロジェンポリシロキサン(商品名「C−25B」、信越化学工業株式会社製)2.0質量部、白金系触媒(商品名「C−25A」、信越化学工業株式会社製)0.5質量部、顔料(商品名「KE−カラーBB」、信越化学工業株式会社製)2質量部を配合し、ミキシングロールで混練して外層部用の付加反応型シリコーンゴム組成物を得た。
その後、得られた外層部用及び内層部用の付加反応型シリコーンゴム組成物をそれぞれ外層部用押出機(φ50mm、一軸押出機)、内層部用押出機(φ60mm、一軸押出機)に投入して押出し、クロスヘッド型押出機のダイス(二層クロスヘッド)において内層部を外層部で被覆しながら二層共押出成形を行った。580℃のオーブン中で10秒間加熱して常圧熱気加硫(HAV)硬化させることにより、図1に示すような、内層部の表面を外層部で被覆した二層構造の長尺体を得た。
そして、上記長尺体に対し、100℃で4時間加熱して二次加硫を行い、次いで着磁装置にて30kOeの磁場を付与して着磁を行い、内層部の直径が約3.5mm、外層部の厚さが約0.25mmの磁性成形品を得た。
この磁性成形品について、前述した方法により、「表面粗さ(Ra)、引張強度、伸び、磁束密度」を測定した。結果を表1に示す。
二次加硫を120℃で24時間行った以外は、実施例1と同様の方法、条件によって本発明の磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
二次加硫を行わなかった以外は、実施例1と同様の方法、条件によって本発明の磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
内層部の配合処方における疎水性フュームドシリカの配合量を25質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法、条件によって本発明の磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
内層部の配合処方における疎水性フュームドシリカの配合量を66質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法、条件によって本発明の磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
二次加硫を200℃で4時間行った以外は、実施例1と同様の方法、条件によって磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
二次加硫を130℃で24時間行った以外は、実施例1と同様の方法、条件によって磁性成形品を作製し、これに対し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
表1の結果から、実施例1〜5で得られた本発明の磁性成形品は、比較例1〜2の磁性成形品よりも、高い引張強度及び伸びを示すことが分かる。
2 内層部
3 外層部
Claims (5)
- 内層部となるSm−Fe−N系磁性粉を含むシリコーンゴム組成物と、外層部となるシリコーンゴム組成物とを押出機から共押出してなる少なくとも二層構造の磁性成形品であって、該磁性成形品の引張強度が3〜10MPa、伸びが100〜600%であることを特徴とする磁性成形品。
- 内層部を形成するシリコーンゴム組成物が、シリコーンゴム100質量部に対し、平均粒径10μm以下のSm−Fe−N系磁性粉100〜800質量部を含む付加反応型シリコーンゴム組成物である請求項1記載の磁性成形品。
- 外層部の表面粗さ(Ra)が0.5〜3μmである請求項1又は2に記載の磁性成形品。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁性成形品を用いた磁気治療器。
- Sm−Fe−N系磁性粉を含む内層部用シリコーンゴム組成物と、外層部用シリコーンゴム組成物とを押出機から共押出した後、二次加硫を50〜120℃の温度で1分〜24時間行うか、又は二次加硫を行わないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁性成形品の製造方法。
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