DE3333015A1

DE3333015A1 - Ferrit-verbundstruktur

Info

Publication number: DE3333015A1
Application number: DE19833333015
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hashimoto; Kenichi Tokyo Ichihara; Ken Ishino; Yoshikazu Narumiya
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3333015C2; US4515850A; GB2127739A; GB2127739B; GB8324509D0

Description

LIECK BETTEN

Patentanwälte

European Patent Attorneys

Dipl.-ing. H.-Peter Liec-Dipl.-I ng. Jürgen Betten

Maximiliansplatz D-8000 München ©089-220821 Telex 5 216 741 list d Telegramm Electropat

Beschrei bung

Ferrit-Verbundstruktur

Die Erfindung betrifft eine Ferrit-Verbundstruktur.

Herkömmlicherweise wird ein gesinterter Ferritkörper verwendet für einen Transformatorkern, einen Permagnetkern, einen Absorber für elektromagnetische Wellen und/oder für Bauteile von elektronischen Geräten. Der Ferritwerkstoff hat jedoch den Nachteil, daß er leicht bricht und es schwierig ist, komplizierte Formen herzustellen. Um dieses Problem zu lösen, wurde bereits ein gummiartiger Ferritverbundkörper vorgeschlagen, der eine Zusammensetzung aus Ferritpulver und einem hochmolekularen Verbundstoff, wie etwa Kunststoff, ist. Der Ferritverbundkörper hat den Vorteil, daß die Struktur stabil und das Herstellungsverfahren für eine komplizierte Struktur leicht ist. Ein derartiger Ferritverbundkörper wird durch Spritzgießen, Strangpressen und/oder Formpressen hergestellt.

Der bekannte Ferritverbundkörper hat immer noch den Nachteil, daß die Eigenschaften des Werkstoffes nicht so beschaffen sind, daß ein im Vergleich zum Kunststoff einfaches Herstellungsverfahren möglich wäre.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, den bekannten ferromagnetisehen Körper bzw. Werkstoff so zu verbessern, daß die bekannten Nachteile und Beschränkungen überwunden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ferrit-Verbundstruktur ein Ferrit- Textilverbunderzeugnis darstellt, das eine Mischung aus Ferritpulver und einem Bindemittel zum Verbinden des Ferritpulvers aufweist, wobei das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zur Mischung im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 liegt.

Damit wird ein Ferrit-Texti1verbunderzeugnis geschaffen, das biegsam genug ist, um jede gewünschte Form zu bilden, und das in einem einfachen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann.

Weitere vorteilhafte AusfUhrungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben. So können insbesondere die Ferrit-Texti1verbunderzeugnisse zu einem Ferrit-Verbundgewebe gewoben sein, so daß die Erfindung in vielfältiger Form verwendet werden kann, z.B. als ferromagnetisches Material für elektronische Bauteile, als Absorber oder Abschirmeinrichtung für elektromagnetische Wellen, als Kern für einen Transformator und/oder elektronische Bauteile.

In den Ansprüchen 11 und 12 sind zwei erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Textilverbunderzeugnisses beschrieben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ferritverbundblatts oder einer Ferritverbundfolie zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ferrit-Text il verb underzeugnisses ,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh-

rungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-Textilverbunderzeugnisses,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ferrit-Verbundgewebes, das aus erfindungsgemäßen Ferrit-Texti1verbunderzeugnissen gewoben ist,

Figur 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-TextiIverbunderZeugnisses,

Figur 5 eine Veränderung der Ausführungsform nach Figur 4,

Figur 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-TextiIverbunderzeugnisses,

Figur 7 das Herstellungsverfahren des Ferrit-Texti1 Verbunderzeugnisses nach Figur 6,

Figur 8 Kurvenschaubilder, die die Beziehung zwischen dem zwischen dem Ferritpulver und dem Ferrit-Texti 1 erzeugni s bestehenden VoIumenverhältnis zum maximalen Energieprodukt (BH) zeigt,

und

Figur 9 Kurvenschaubilder, die die Beziehung zwischen dem Mischvolumenverhältnis des Ferritpulvers und der elektromagnetischen Energie

dämpfung aufzeigen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-Texti1verbunderzeugnisses wird anhand der Zeichnungen 1 bis 3 beschrieben. Dabei wird unter Texti1erzeugnis allgemein ein aus Faserstoffen aller Art hergestelltes, fadenförmiges, bändchenförmiges oder flächiges Gebilde verstanden. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein dünnes Kunststoffsubstrat, beispielsweise aus Polyester mit einer Dicke von weniger als 50 /um gekennzeichnet. Eine Ferritverbundschicht 2 ist auf der dünnen Schicht 1 aufgebracht bzw. die dünne Schicht 1 ist damit überzogen. Mit dem Bezugszeichen 3 ist ein aus dem Substrat 1 und der Ferritschicht 2 gebildetes Ferritverbundblatt bzw. eine Ferritverbundfolie gekennzeichnet. Die Ferritverbundschicht 2 befindet sich zuerst in einem flüssigen Zustand mit einem hochmolekularen Verbundstoff und Ferritpulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,3 bis 20 /um. Dabei soll das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zum Verbundmaterial bzw. der Mischung im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 liegen und der hochmolekulare Verbundstoff soll Adhäsionseigenschaften besitzen, um das Ferritpulver zu binden. Wenn das Volumenverhältnis des Ferritpulvers kleiner als 0,2 ist, so ist die magnetische Eigenschaft des Texti1erzeugnisses nicht ausreichend, und wenn das Volumenverhältnis größer als 0,8 ist, so sind die mechanischen Eigenschaften des Texti1 erzeugnisses nicht ausreichend, d. h. das Texti1erzeugnis ware bei hohem Volumenverhältnis an Ferritpulver zu schwach. Die Dicke T der Ferritverbundschicht 2 ist kleiner als 1000 /um. Damit wird das Ferritverbundblatt 3 erhalten.

Danach wird das Ferritverbundblatt 3 in langgestreckte dünne Bänder oder Fasern geschnitten, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Dabei beträgt die Breite W eines jeden Bandes weniger als 1000 /um. Damit ergibt sich ein dünnes langgestrecktes Ferrit-Texti1 verbund erzeugnis 4.

Das Texti1erzeugnis 4 wird zu einem Verbundgewebe 10 gewoben, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Bei der tatsächlichen Verwendung wird eine Vielzahl von Verbundgeweben 10 laminiert bzw. mehrschichtig angeordnet .

Das so erhaltene Ferritverbundgewebe weist ausgezeichnete magnetische Eigenschaften auf, da es eine ausreichende Menge von Ferritmaterial besitzt. Es ist auch in ausreichendem Maße biegsam, so daß es jede gewünschte Form gebracht werden kann, leicht im Gewicht und fest genug, da es als ein Texti1erzeugnis hergestellt ist. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ferritverbundgewebes kann damit eine komplizierte Form aus nugnetischem Material hergestellt werden. Dabei hat das Ferritverbundgewebe den Vorteil, daß die magnetischen Eigenschaften aufgrund des gleichmäßigen Webens gleichförmig sind.

Das erfindungsgemäße Texti1verbunderzeugnis kann aus einem Mischgespinst mit einem Nylon-, Acryl- oder Poly· ester-Texti1erzeugnis bzw. -gewebe sein. In diesem Fall ist das Verbundgewebe fester als das Textilverbunderzeugnis, und zwar aufgrund der Festigkeit des synthetisehen Texti1erzeugnisses.

Wenn eine Vielzahl von Verbundgeweben 10 mittels Klebemittel beschichtet bzw. laminiert werden, so weisen die Klebemittel vorzugsweise Ferritpulver auf, um die magnetischen Eigenschaftender laminierten Verbundgewebe zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Ferritverbundgewebe kann industriell angewendet werden als elektromagnetische Abschirmung, elektromagnetische Wand in.einem Gebäude, als einstellbare Induktivitätsplatte oder -ring für die Farbkompensation eines Ablenkjochs einer Farb-Kathodenstrahlröhre, als Abschirmmaterial gegen elektromagnetische Wellen, als Kern für einen Transformator oder, einen Permanentmagneten oder auch,als Dichtung für einen Mikrowellenofen.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-Texti1verbunderzeugnisses 11 mit Ferritpulver 12, welches einen Durchmesser von 5 bis /um aufweist, und dem hochmolekularen Verbundstoff 13, wie etwa einem Kunststoff.

Das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zum Ferritlexti1verbunderzeugnis liegt im Bereich zwischen 0,2 und 0,8,; wie bei der vorhergehenden Ausführungsf:orm. Wenn, das Ferritpulver in der Ferritgruppe von Ni bis Zn oder von Mn bis Zn liegt, so wird ein Ferri t-Verbundtexti 1 erzeugni s mit hoher Permeabilität erhalten. Wenn das Ferritpulver aus der Ba (Barium)-Ferritgruppe ist, so wird ein Ferrit-Texti1verbunderzeugnis mit hoher Koerzitivkraft erhalten. Das Textilerzeugnis nach Figur 4 wird durch Mischspinnen und/ oder Weben zu einem Verbundgewebe verarbeitet, ebenso wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, und weist ähnliche Wirkungen und ähnliche Anwendungsgebiete wie

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die vorhergehende Ausführungsform auf. Das Ferritpulver kann auch ein Ferrit aus der Sr-Gruppe oder irgendein Ferrit mit der chemischen Formel MO'Fe^Og sein, wobei M ein zweiwertiges Metall aus den Metallen Ni, Zn, Mn, Cu, Mg und Sr ist.

Figur 5 ist gegenüber der Ausführungsform nach Figur etwas verändert, wobei mit dem Bezugszeichen HA das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis, mit 12 das Ferritpulver und 14 Glas mit niedrigem Schmelzpunkt (beispielsweise 500⁰C) gekennzeichnet sind. Das Ferritpulver 12 wird mit dem geschmolzenen Glas so gemischt, daß das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zum Ferrit-Texti1 Verbunderzeugnis im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 liegt.

Die Ausführungsform nach Figur 5 hat das Merkmal, daß das Bindemittel 14 aus anorganischem Material und zudem nicht brennbar ist. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen kann das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis nach Figur 5 zu einem Ferritverbundgewebe gewoben werden und es weist ähnliche Vorteile und ähnliche Anwendungsgebiete wie die vorhergehenden Äusführungsformen auf.

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ferrit-Texti1verbunderzeugnisses, bei dem mit dem Bezugszeichen 31 ein herkömmliches Textilerzeugnis mit einem hochmolekularen Verbundstoff, wie etwa Kunststoff, oder ein leitfähiges Texti1erzeugnis und mit 32 ein das Mitteltexti1erzeugnis 31 bedeckendes Ferrit-Texti1verbunderzeugnis mit Ferritpulver

und hochmolekularem Verbundstoff gekennzeichnet. Die Dicke der Überzugsschicht 32 liegt im Bereich zwischen 5 und 50 /um und das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zur Ferritverbundschicht 32 im Bereich zwischen 35

0,2 und 0,8. Wenn das Texti1erzeugnis 31 leitend ist, so kann es ein Kohlentexti1erzeugnis oder ein Textilerzeugnis mit Acryl mit eindiffundierten Kupferionen sein. Wenn das Texti1erzeugnis 31 nicht leitend ist, so kann das Texti1erzeugnis Siliziumkarbid, ein Glastextilerzeugnis oder -gewebe, Kunststoff, wie etwa Nylon, oder ein Aluminium-Texti1erzeugnis oder -gewebe sei η.

Figur 7 zeigt das Herstellungsverfahren des Textilerzeugnisses nach Figur 6. Dabei ist der Ferritverbundwerkstoff im flüssigen Zustand im Becken 34 enthalten. Das Texti1erzeugnis 31 wird in die Ferritverbundflüssigkeit eingetaucht. Dann wird das Texti1erzeugnis 31 herausgezogen und durchläuft dann ein Loch 35 mit vorbestimmtem Durchmesser im Block bzw. Zieheisen 36. Danach wird das Texti1verbunderzeugnis getrocknet. Der Vorgang nach Figur 7 wird mehrfach wiederholt, so daß der Überzug 32 die gewünschte Dicke erhält.

Figur 8 zeigt experimentelle Kurvenschaubilder, die die Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis des Ferritpulvers zum Texti1verbunderzeugnis und dem maximalen Energieprodukt (BH) zeigen, wobei letzteres das Produkt aus der Coerzitivkraft H und der Sättigungsflußdichte B ist. Der Prüfling in Figur 8 besteht aus Barium (Ba)-Ferrit mit durchschnittlichem Durchmesser von 1,5 /um, verteilt in natürlichem Gummi oder Kautschuk. Dieses maximale Energieprodukt ermöglicht eine Bewertung der magnetischen Eigenschaft des ferromagnetischen Werkstoffes. Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, nimmt das maximale Energieprodukt plötzlich ab, wenn das Volumenverhältnis kleiner als 0,2 wird. In Figur 8 liegt das Energieprodukt von reinem Ferrit

(Volumenverhältnis 1,0) bei 0,8 χ 10 und das Verhältnis, bei dem das Produkt um 50 % (= 0,4 χ 10 ) abnimmt, bei etwa 0,17. Wenn damit das Volumenverhältnis größer als 0,2 ist, so wird ein maximales Energieprodukt von mehr als 50 % von dem von reinem Ferrit erhalten. Dies ist der Grund dafür, warum bei der Erfindung ein Ferrit-Texti1verbunderzeugnis mit einem Volumenverhältnis des Ferritpulvers von mehr als 0,2 verwendet wird. Wenn andererseits das Volumenverhältnis größer als 0,8 ist, so ist das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis zu schwach und weist nicht genügend Biegsamkeit auf. Demgemäß wird ein Volumenverhältnis zwischen 0,2 und 0,8 gewählt.

Das erfindungsgemäße Ferrit-Texti1verbunderzeugnis kann als Absorber für elektromagnetische Wellen verwendet werden und die Kennlinien eines derartigen Absorbers sind in Figur 9 dargestellt.

Figur 9 zeigt die Versuchskurven zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen dem Mischungsvolumenverhältnis des Ferritpulvers und der Ferritmischung und dem Verlust (tan( & ) = /u'V/u¹). Die einzelnen Parameter haben dabei die folgenden Werte. Kurve A: durchschnittlicher Durchmesser des Ferritpulvers 3 /um, Frequenz 2450 MHz. Kurve B: durchschnittlicher Durchmesser des Ferritpulvers 2 /um, Frequenz 100 MHz. Kurve C: durchschnittlicher Durchmesser des Ferritpulvers 2 /um, Frequenz 500 MHz. Kurve D: durchschnittlicher Durchmesser des Ferritpulvers 2 /um, Frequenz 1000 MHz. Der Prüfling ist ein Ferrit aus der Gruppe Ni bis Zn, das mit Silikonkautschuk gemischt ist. Wie aus den Kurven nach Figur 9 zu ersehen ist, ist bei einem Mischungsverhältnis von weniger als 0,2 der Verlust nicht ausreichend. Daher wird das Mischungsverhältnis des Ferritpul·

vers zur Mischung mit mehr als 0,2 gewählt. Wenn andererseits das Verhältnis größer als 0,8 ist, so ist die Mischung zu hart, um die gewünschte Gestalt anzunehmen Daher wird das Mischungsverhältnis im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 gewählt.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß ein neues Ferrit-Texti1verbunderzeugnis gefunden wurde. Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.

-ns-

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1 .

Ferrit-Verbundstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ferrit-Texti1verbunderzeugnis darstellt, das eine Mischung aus Ferritpulver und einem Bindemit tel zum Verbinden des Ferritpulvers aufweist, wobei das Volumenverhältnis des Ferritpulvers zur Mischung im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 liegt.

15 20

2.

Ferrit-Verbundstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Durchmesser des Ferritpulvers im Bereich zwischen 0,3 /um und 20 /um liegt.

3.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein hochmolekularer Verbundstoff

ist.

30

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel Glas ist.

5.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis ein dünnes langge strecktes Mitteltexti1erzeugnis aufweist, das von Ferri tverbundmateri al oder -werkstoff bedeckt ist.

6.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis ein Kunststoffsubstrat und darauf aufgebrachtes Ferritverbundmaterial oder -werkstoff aufweist.

7.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Ferrit-Texti1verbunderzeugnis ein Mischgespinst aus synthetischem Texti1erzeugnis und Ferrit-Texti1 Verbunderzeugnis ist.

8.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Ferritpulver die chemische Formel MO«Fe2Og besitzt, wobei M ein zweiwertiges Metall aus den Metallen Ni, Zn, Mn₃ Cu, Mg und Sr ist.

⁹·

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bi s 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Ferritpulver Ferritpulver aus der Ba-Gruppe IQ oder Sr-Gruppe ist.

10.

Ferrit-Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ferrit-Texti1verbunderzeugnisse zu einem Ferrit-Verbundgewebe gewoben sind.

11 .

Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Texti1verbunderzeugni sses ,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Aufbringen einer Ferritverbundschicht aus Ferritpulver, gebunden durch einen hochmolekularen Verbundstoff, auf eine dünne Kunststoffschicht, Schneiden des Ferritverbundblatts bzw. -folie in ein dünnes langgestrecktes Texti1erzeugnis und Weben dieses Texti1erzeugnisses zu einem Gewebe.

12.

Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Texti1verbunderzeugni sses ,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Vorbereiten einer Ferritverbundflüssigkeit aus Ferritpulver und Bindemittel zum Verbinden desselben in einem Becken, Eintauchen des Texti1erzeugnisses in die Ferritverbundflüssigkeit und Herausziehen des Texti1erzeugnisses, so daß dieses mit der Ferritverbundschicht bedeckt wi rd, wiederholtes Hindurchlaufenlassen des mit der Ferritverbundschicht bedeckten Texti1erzeugnisses durch ein Loch mit vorbestimmtem Durchmesser solange, bis die gewünschte Dicke der Schicht erhalten wird, Trocknen des mit der Ferritverbundschicht bedeckten Texti1erzeugnisses und Weben des getrockneten Texti1erzeugnisses zu einem Gewebe.