JP5234207B2 - ボンド磁石用コンパウンド、及び、ボンド磁石 - Google Patents
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Description
図1に示す射出成形装置1について説明する。この射出成形装置1は、ペレット5が投入されるホッパ2を有する押出機3と、押出機3から押し出されたペレット5の溶融物をキャビティ6内で成形するための金型4とを有する。この射出成形装置1には、金型4の周囲に磁場印加のためのコイルなどを備えていても良い。成形時に磁場印加されれば異方性ボンド磁石、磁場印加されずに成形されれば等方性ボンド磁石が、それぞれ得られる。本実施形態においては、いずれの場合のおいても好適である。
本実施形態に用いられる磁石粉末は特に限定されないが、例えば、フェライト系磁石粉末、Sm−Co系磁石粉末、Sm−Fe−N系磁石粉末、Nd−Fe−B系磁石粉末、あるいはこれらの磁石粉末の混合物が挙げられる。
本実施形態では有機バインダーとして熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、所望とする成形性、耐熱性、機械的強度などに応じて、様々な種類の樹脂を選択することが可能であり、1種類の樹脂を単独で使用しても、2種類以上の樹脂を混合して使用しても良い。
本実施形態ではPPS樹脂が用いられる。PPS樹脂は、芳香環と硫黄原子が交互に結合した分子構造を有する熱可塑性樹脂で、約280℃の高融点であるため高耐熱性が必要な分野で利用されている。PPS樹脂には直鎖型と架橋型の2種類があり、必要に応じて単独若しくは両方を任意の割合で混合して使用されている。
本実施形態ではPA樹脂が用いられる。PA樹脂は、分子内にアミド結合(−CO−NH−)を有する熱可塑性樹脂であり、一般的には、主に脂肪族骨格で構成されているものはナイロン、芳香族骨格のみで構成されているものはアラミドと呼ばれている。PA樹脂には、ポリアミドxとポリアミドyzが存在し、x、y、zは、それぞれモノマー成分の炭素数に由来する数字である。ポリアミドxは、環状ラクタム(炭素数x)の開環重合やω‐アミノカルボン酸(炭素数x)の重縮合で得られる。ポリアミドyzは、ジアミン(炭素数y)とジカルボン酸(炭素数z)の共重縮合で得られる。なお、本実施形態では、製品で重視される特性に応じて、いずれのポリアミドを単独で用いても両方の型を任意の割合で混合して使用しても良いが、一般的にポリアミドyzの方が高融点であるため、ポリアミドyzを使用することが好ましい。
図2に本実施形態におけるボンド磁石用コンパウンドの断面構成図を、図3に図2のボンド磁石用コンパウンド中の磁石粉末7周囲の拡大図を、それぞれ示す。図2および図3に示すボンド磁石用コンパウンドは、磁石粉末7とPPS樹脂9とPA樹脂8から構成される。前述のように、PPS樹脂9は磁石粉末7への濡れ性が悪いため、PA樹脂8で被覆した磁石粉末7をPPS樹脂9中に分散させる。このような構造を形成することにより、磁石粉末7同士の間の距離が適度に保たれることで、磁石粉末7の分散状態が向上して摩擦抵抗を低減するために、成形性に優れたボンド磁石用コンパウンドを提供することが出来る。
TPA=[(WPA/DPA)/(Sm×Wm)]×103 (1)
図4に、本実施形態におけるボンド磁石10の好適な一例を示す。図4に示すボンド磁石10の形態は、リング(円筒)形状であるが、本発明ではこの形状に限定されるものではなく、金型を変えることによって、所望の形状(例えば、柱状、平板状又はC型形状)を有するボンド磁石に適用可能である。
以下に、本発明の好適な実施形態に係るボンド磁石の製造方法について説明する。本実施形態におけるボンド磁石の製造方法は、混練・ペレット作製(コンパウンド化)工程、成形工程を含み、これからの工程を経て、ボンド磁石を製造することが出来る。各工程について以下に説明する。
本実施形態における混練・ペレット作製工程では、磁石粉末とPPS樹脂とPA樹脂を混練し、混練物をペレタイザなどでペレット状に成形する。混練は、例えばバッチ式ニーダー、二軸押出機などで行えば良い。ペレタイザとしては、例えば一軸押出機が用いられる。特に、二軸押出機などは、混練後にストランド(排出口)から連続的に排出される、棒状のコンパウンドを連続してカットすればペレットが作製出来るので、より好適である。混練およびペレット作製は、使用するPPS樹脂およびPA樹脂の溶融温度に応じて加熱しながら実施されるが、250〜350℃であることが好ましく、280〜330℃であることがより好ましい。
本実施形態の成形工程では、例えば図1に示す射出成形装置1を用いて、前述のペレット5を金型4内に射出成形し、ボンド磁石の成形品が得られる。ペレット5は押出機3の内部で、例えば250〜330℃に加熱溶融される。この加熱溶融物が金型4に射出される前に金型4は閉じられ、内部にキャビティ6が形成される。加熱溶融物はスクリューにより金型4の内部キャビティ6に射出され、射出成形される。このときの金型4の温度は100〜160℃程度とすれば良い。
磁石粉末として、HDDR法で作製した異方性Nd−Fe−B系磁石粉末(平均二次粒子径:50μm)、有機バインダーとして、直鎖型PPS樹脂(融点:約280℃)、PA6T(ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド))樹脂(融点:約300℃)を準備した。これらを表1に示すコンパウンド組成となるように秤量し、キャビティー内を窒素置換した加圧加熱ニーダーを用いて、300℃で2hr混練し、得られたコンパウンドをペレタイザでペレット化した。
B−Hトレーサにて磁気特性(残留磁束密度Br、保磁力HcJ)を測定した。その結果を表1に示す。
有機バインダーとして、PA6T樹脂を使用しない以外は、実施例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
有機バインダーとして、架橋型PPS(融点:約280℃)樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
有機バインダーとして、直鎖型PPS樹脂と架橋型PPS樹脂を重量比1:1で混合して用いた以外は、実施例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
磁石粉末として、HDDR法で作製した異方性Nd−Fe−B系磁石粉末(平均粒子径:50μm)、有機バインダーとしてPPS樹脂(融点:約280℃)、さらに磁石粉末への表面処理剤としてシランカップリング剤(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)を準備した。
HDDR法で作製した異方性Nd−Fe−B系磁石粉末の平均粒子径を10μm、または100μmとした以外は、実施例1または比較例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
PA6T樹脂の代わりにPA12(ポリラウリルラクタム)樹脂(融点:約175℃)を使用した以外は、実施例1または比較例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。
PA6T樹脂の代わりにPA66(ポリ(ヘキサメチレンアジパミド))樹脂(融点:約240℃)を使用した以外は、実施例1または比較例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
磁石粉末を、等方性Nd−Fe−B系磁石粉末(平均粒子径:75μm)とした以外は、実施例1または比較例1と同様に、コンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
磁石粉末を、M型フェライト磁石粉末(主組成:Ca0.45La0.4Sr0.15Ba0.001Fe9.4Co0.25O19、SiO2=0.6wt%含む、平均粒子径:1μm)とした以外は、実施例1または比較例1と同様にコンパウンド及びボンド磁石を作製し、評価を行った。その結果を表1に示す。
この流動性向上効果は、PPS樹脂の種類が直鎖型であっても、架橋型であっても、両方の型が混合されていても、同様に確認出来た(実施例1・6・7)。すなわち、PPS樹脂の種類に係わらず、コンパウンド中の磁石粉末が同様の状態になっていると考えられる。
また、比較例3のように、磁石粉末量が多くPPS量が少ない場合、流動し易い樹脂成分自体が少なすぎてMVR値が大きく低下する。そのため、成形体を得ることが出来ないか、仮に成形出来たとしても、配向度低下による残留磁束密度の低下や密度バラツキによる強度低下の原因となる。
2 ホッパ
3 押出機
4 金型
5 ペレット
6 キャビティ
7 磁石磁粉
8 PA樹脂
9 PPS樹脂
10 ボンド磁石
Claims (5)
- ボンド磁石用コンパウンドであって、
磁石粉末の含有比率が、79〜94.5wt%であり、
ポリフェニレンスルフィド樹脂の含有比率が、7〜20wt%であり、
ポリアミド樹脂の含有比率が、0.1〜1.0wt%
であることを特徴とする、ボンド磁石用コンパウンド。 - 請求項1のボンド磁石用コンパウンドであって、
磁石粉末が、ポリアミド樹脂に被覆されていることを特徴とする、
ボンド磁石用コンパウンド。 - 請求項1または請求項2のボンド磁石用コンパウンドであって、
ポリアミド樹脂が、ジアミンとジカルボン酸の重縮合反応物
であることを特徴とする、ボンド磁石用コンパウンド。 - 請求項1乃至請求項3のボンド磁石用コンパウンドであって、
ポリアミド樹脂が、その分子骨格中に芳香環を含むことを特徴とする、
ボンド磁石用コンパウンド。 - 磁石粉末の含有比率が、79〜94.5wt%であり、
ポリフェニレンスルフィド樹脂の含有比率が、7〜20wt%であり、
ポリアミド樹脂の含有比率が、0.1〜1.0wt%
であることを特徴とする、ボンド磁石。
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