JP2008010460A - Bonded magnet composition, bonded magnet using the same, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】実用的な低い配向磁場強度でも良好な異方性が付与でき、従来よりも低温環境下で十分な可撓性を有し、機械強度が強く、高い残留磁束密度(Br)および高い最大エネルギー積((BH)max)を有するボンド磁石用組成物とボンド磁石およびその製造方法を提供する。
【解決手段】異方性を有する磁性粉末(A)と、樹脂バインダー(B)とからなり、異方性を有する磁性粉末(A)は、該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダー(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものであり、一方、樹脂バインダー(B)は、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を含有するボンド磁石用組成物などによって提供。
【選択図】なし[PROBLEMS] To provide good anisotropy even at a practically low orientation magnetic field strength, to have sufficient flexibility in a low-temperature environment than before, to have high mechanical strength, high residual magnetic flux density (Br) and high Provided are a composition for a bonded magnet having a maximum energy product ((BH) max), a bonded magnet, and a method for producing the same.
An anisotropic magnetic powder (A) is composed of an anisotropic magnetic powder (A) and a resin binder (B), and the anisotropic magnetic powder (A) destroys a domain wall of each magnetic particle constituting the powder. After being magnetized with a sufficiently high magnetic field (α), the magnetic particles constituting the powder are subsequently applied with a magnetic field (β) that is sufficiently high to be sufficiently kneaded with the resin binder (B). On the other hand, the resin binder (B) is provided by a composition for a bonded magnet containing a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer. .
[Selection figure] None
Description
本発明は、ボンド磁石用組成物、それを用いたボンド磁石、およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、実用的な低い配向磁場強度で配向性を大きく向上させ、低温環境下で十分な可撓性を有し、かつ機械強度を向上することができるボンド磁石用組成物およびこれを成形してなるボンド磁石、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a composition for a bonded magnet, a bonded magnet using the same, and a method for producing the same, and more specifically, the orientation is greatly improved with a practically low orientation magnetic field strength, and sufficient flexibility in a low-temperature environment. The present invention relates to a bonded magnet composition that can be improved in mechanical strength and a bonded magnet formed by molding the composition, and a method for producing the same.
ボンド磁石は、樹脂バインダーに磁性粉を混合分散させた組成物を加熱して溶融状態とし、射出成形、押出成形、圧縮成形、圧延成形などによって製造される永久磁石であり、雑貨からモータやセンサに至るまで様々な分野で使用されている。磁性粉には、フェライト磁石粉末、Sm−Co系、Nd−Fe−B系、Sm−Fe−N系などの希土類磁石材料粉末、アルニコや鉄クロムコバルトなどの金属磁石材料粉末などが用いられている。 Bonded magnets are permanent magnets manufactured by injection molding, extrusion molding, compression molding, rolling molding, etc. by heating a composition in which magnetic powder is mixed and dispersed in a resin binder to a molten state. Has been used in various fields. For magnetic powder, ferrite magnet powder, rare earth magnet material powder such as Sm—Co, Nd—Fe—B, and Sm—Fe—N, and metal magnet material such as alnico and iron chrome cobalt are used. Yes.
ボンド磁石は、樹脂バインダーに磁性粉を混合分散させたボンド磁石用組成物を成形しているため、形状自由度や機械強度に優れ、他の部品との一体成形が可能であるといった特長を持つ。
これらのボンド磁石が使用された製品は、その用途に応じて100℃以上の高温に晒されたり、逆に−35℃以下の低温に晒されたり、さらには高温の状態と低温の状態とに交互に晒される場合があるため、このような温度差が大きい状況下でボンド磁石の使用安定性を評価するために、ヒートサイクル試験や、ヒートショック試験を行っている。ボンド磁石を他の部品(主にヨーク材)と一体成形した製品、あるいは張り合わせた製品などについて、上記試験を実施すると、熱膨張率の違いから生じる歪みや、樹脂バインダーの劣化などによって、ボンド磁石が割れたり、他の部品から剥離したりすることがあり、問題となっていた。
Bonded magnets are molded with a composition for bonded magnets in which magnetic powder is mixed and dispersed in a resin binder, so they have excellent shape flexibility and mechanical strength, and can be integrally molded with other parts. .
Products using these bonded magnets are exposed to high temperatures of 100 ° C or higher depending on their use, and conversely, they are exposed to low temperatures of -35 ° C or lower. Since they may be exposed alternately, a heat cycle test and a heat shock test are performed in order to evaluate the use stability of the bond magnet under such a large temperature difference. When the above test is performed on a product in which a bonded magnet is integrally molded with other parts (mainly yoke material) or a product that is bonded together, the bonded magnet may be damaged due to distortion caused by the difference in thermal expansion coefficient or deterioration of the resin binder. May crack or peel from other parts, which has been a problem.
磁性粉と混合する樹脂バインダーには、主に、ナイロン6、ナイロン12、あるいはナイロン6−12などの共重合ポリアミドが用いられているが、上記問題を解決するために、一般的にジイソノニルアジペート、ジブチルセバケート、N−ブチルベンゼンスルホンアミドおよびε−カプロラクタムなどの可塑剤を添加する方法が用いられている。しかし、この方法においても低温での可撓性が十分ではなく、また経時劣化により可撓性が低下する問題があった。 Copolymer polyamides such as nylon 6, nylon 12, or nylon 6-12 are mainly used as the resin binder to be mixed with the magnetic powder. In order to solve the above problem, generally diisononyl adipate, A method of adding a plasticizer such as dibutyl sebacate, N-butylbenzenesulfonamide and ε-caprolactam has been used. However, even in this method, there is a problem that the flexibility at low temperature is not sufficient and the flexibility is lowered due to deterioration with time.
また、ボンド磁石用組成物の溶融流動性を向上させ、成形物の高磁力化のために磁性粉の充填量を多くしても良好な溶融流動性を維持し、溶融時の流動性低下に基づく成形加工性の低下を抑制することを目的に、樹脂バインダーとして、熱可塑性樹脂からなる主材樹脂に、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を含有させたボンド磁石用組成物が提案されている(例えば、特許文献1)。また、熱可塑性樹脂からなる主材樹脂に重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体を含有させたボンド磁石用組成物が提案されている(例えば、特許文献2)。
これらは、いずれも熱可塑性樹脂を主材樹脂とし、これに重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体あるいは重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体を少量添加、混合しているが、これらの樹脂バインダーでは、ボンド磁石の温度環境下での使用安定性に係る課題を解決することはできなかった。
In addition, it improves the melt fluidity of the composition for bonded magnets and maintains good melt fluidity even if the amount of magnetic powder is increased in order to increase the magnetic force of the molded product. Proposed composition for bonded magnets containing polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer in the main resin consisting of thermoplastic resin as a resin binder for the purpose of suppressing deterioration of molding processability (For example, Patent Document 1). A bond magnet composition in which a polymer fatty acid-based polyamide block copolymer is contained in a main resin made of a thermoplastic resin has been proposed (for example, Patent Document 2).
These are all made of a thermoplastic resin as a main material resin, and a small amount of polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer or polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer is added to and mixed with these resin binders. Then, the problem regarding the use stability of the bonded magnet under the temperature environment could not be solved.
一方、最近の小型ハードディスクの伸張、DVDの拡大等に伴う、更なる小型モータのダウンサイジング、高性能化への要求が非常に強くなってきている。この小型モータの高性能化を支える要素として希土類系の樹脂結合型磁石の性能の向上が切望されている。
前記の小型モータ等磁石応用製品の小型化、高性能化の要求を満たす候補として、Nd系金属間化合物で磁気異方性もつ希土類磁性粉を配合した磁気異方性樹脂結合型磁石がある。ただ、この磁性粉を使用し、より性能の高い磁気異方性ボンド磁石を得るためには、成形時に大きな磁界をかけ磁性粉を配向させる必要がある。磁気異方性の磁石粉末を十分に配向させるには例えば2400〜4000kA/mという非常に強い印加磁場強度(配向磁場強度)を必要とする。しかしながら、実際に使用される磁石はリング形状のほか複雑な形状が要求され、リング形状でも外形10mm以下の小型化となっており、このような形状の環境の中で前記の配向磁界を確保することは工業生産上困難を伴う。
On the other hand, with the recent expansion of small hard disks and expansion of DVDs, the demand for further downsizing of small motors and higher performance has become very strong. Improvement of the performance of rare earth resin-bonded magnets is eagerly desired as an element that supports the high performance of this small motor.
A candidate for satisfying the demand for miniaturization and high performance of magnet application products such as small motors is a magnetic anisotropic resin-bonded magnet in which rare earth magnetic powder having magnetic anisotropy is blended with an Nd-based intermetallic compound. However, in order to obtain a magnetic anisotropic bonded magnet with higher performance using this magnetic powder, it is necessary to orient the magnetic powder by applying a large magnetic field during molding. In order to sufficiently orient the magnetic anisotropic magnet powder, for example, a very strong applied magnetic field strength (orientation magnetic field strength) of 2400 to 4000 kA / m is required. However, the magnet actually used is required to have a complicated shape in addition to the ring shape, and the ring shape is also downsized with an outer diameter of 10 mm or less. In such an environment, the orientation magnetic field is ensured. This is accompanied by difficulties in industrial production.
これらの問題に対し、特許文献3,4では、磁性粉末を樹脂成分と混練する前に、あらかじめ磁性粉末の段階で成形磁場や保磁力より高い磁場中で着磁することで、未着磁品に比較して実用的な配向磁場強度で配向性に優れる樹脂結合型磁石を提供できるとしている。ただ、その手法が着磁のみだけであることから次のような製造上の問題が起こる。それは、着磁の際、磁石粉末一粒一粒が磁石になることから粉末同士が着き合い大きな塊となってしまい嵩が増す。この結果、樹脂との混合のために用いる混練機への磁石粉末の投入が、塊であるため困難となる。また、混練機の材質が鉄等の磁性体の場合、磁石粉末が混練機に付着してしまい混練そのものができなくなってしまう。
With respect to these problems, in
このような状況下、実用的な配向磁場強度である、240〜1200kA/m程度で成形でき、取り扱いが容易でかつ高い配向特性を有する樹脂結合型磁石用組成物であって、低温での可撓性に優れ、ヒートサイクル試験、ヒートショック試験時のワレやヨーク材からの剥がれがなく、磁気特性も良好なボンド磁石用組成物の出現が切望されていた。
本発明の目的は、上記事情に鑑み、低温環境下で十分な可撓性を有し、実用的な低い配向磁場強度でも良好な異方性が付与でき、従来よりも高い残留磁束密度(Br)および高い最大エネルギー積((BH)max)を有しつつ、機械強度も優れた、小型形状にも対応したボンド磁石用組成物、それを用いたボンド磁石、およびその製造方法を提供することにある In view of the above circumstances, the object of the present invention is to have sufficient flexibility in a low temperature environment, and to impart good anisotropy even with a practically low orientation magnetic field strength, and a higher residual magnetic flux density (Br) than before. ) And a high maximum energy product ((BH) max), an excellent mechanical strength, a composition for a bonded magnet that is compatible with small shapes, a bonded magnet using the same, and a method for producing the same It is in
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、異方性磁場が高い磁性粉末と熱可塑性樹脂バインダーとを配合して樹脂結合型磁石用組成物を製造するにあたり、磁性粉末として、あらかじめ成形磁場より高い磁場にて着磁した後、さらに樹脂バインダーと十分に混練できる程度の磁場となるように脱磁を行ったものを用いるとともに、樹脂バインダーとして特定の重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体を含むポリアミド樹脂を用いることにより、実用的な低い配向磁場強度でも良好な異方性を付与することができ、従来よりも高い残留磁束密度(Br)および高い最大エネルギー積((BH)max)を有しつつ、低温環境下での可撓性を効果的に向上させ、また成形加工性低下、寸法精度低下、機械強度低下などの問題を生じることのないボンド磁石を安定して製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have formulated a resin-bonded magnet composition by blending a magnetic powder having a high anisotropic magnetic field and a thermoplastic resin binder. As the magnetic powder, a material that has been previously magnetized in a magnetic field higher than the molding magnetic field and then demagnetized so that it can be sufficiently kneaded with the resin binder is used. By using a polyamide resin containing a polyether ester amide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer, good anisotropy can be imparted even at a practical low orientation magnetic field strength. Has a high residual magnetic flux density (Br) and a high maximum energy product ((BH) max), while being flexible in a low temperature environment. To improve and moldability decreases, dimensional accuracy decreases, found that a bonded magnet without causing problems such as mechanical strength reduction can be stably produced, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、異方性を有する磁性粉末(A)と、樹脂バインダー(B)とからなるボンド磁石用組成物において、異方性を有する磁性粉末(A)は、該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダー(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものであり、一方、樹脂バインダー(B)は、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を含有することを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。 That is, according to the first invention of the present invention, in the bonded magnet composition comprising the magnetic powder (A) having anisotropy and the resin binder (B), the magnetic powder (A) having anisotropy Is magnetized with a magnetic field (α) high enough to destroy the domain wall of each magnetic particle constituting the powder, and then each magnetic particle constituting the powder is combined with the resin binder (B). The resin binder (B) is demagnetized with a magnetic field (β) that is high enough to be sufficiently kneaded. On the other hand, the resin binder (B) is a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and / or polymerized fatty acid-based polyether ester amide. There is provided a composition for a bonded magnet comprising a block copolymer.
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、異方性を有する磁性粉(A)は、希土類(Nd又はSm)と遷移金属(Fe及び/又はCo)を含有することを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、異方性を有する磁性粉(A)は、異方性磁場が4000kA/m以上であり、全磁性粉末中に粒径が100μm以下のものを30重量%以上含有することを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、異方性を有する磁性粉末(A)は、融点が150〜500℃の金属化合物、無機燐酸、無機燐酸化合物、シラン系カップリング剤、またはチタン系カップリング剤から選ばれる1種以上の物質により表面が被覆されていることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
According to the second invention of the present invention, in the first invention, the magnetic powder (A) having anisotropy contains a rare earth (Nd or Sm) and a transition metal (Fe and / or Co). The composition for bonded magnets is provided.
According to the third invention of the present invention, in the first invention, the magnetic powder (A) having anisotropy has an anisotropic magnetic field of 4000 kA / m or more, and the particle size in the total magnetic powder. The composition for bonded magnets is characterized by containing 30% by weight or more of those having a thickness of 100 μm or less.
According to the fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the magnetic powder (A) having anisotropy is a metal compound, an inorganic phosphoric acid, an inorganic phosphoric acid compound, a silane-based material having a melting point of 150 to 500 ° C. There is provided a composition for a bonded magnet, the surface of which is coated with one or more substances selected from a coupling agent or a titanium-based coupling agent.
また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、前記磁場(α)および(β)は、それぞれ独立して1600kA/m以上であることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、前記磁場(α)は、1600kA/m以上であり、一方、磁場(β)は、1800kA/m以上であることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the bonded magnet composition according to the first aspect, wherein the magnetic fields (α) and (β) are each independently 1600 kA / m or more. Is provided.
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the magnetic field (α) is 1600 kA / m or more, while the magnetic field (β) is 1800 kA / m or more. The composition for bonded magnets is provided.
また、本発明の第7の発明によれば、第1の発明において、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体は、下記の一般式(1)で示されることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。式中、R1、R3は、同一か又は異なる炭素数6〜44の脂肪族ジアミン、及び/又は脂環族ジアミンから選ばれるジアミン残基であり、R2は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上から選ばれるジカルボン酸残基、R4は、炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、mは1〜70の整数、nは1〜150の整数である。
According to a seventh invention of the present invention, in the first invention, the polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer is a bonded magnet composition characterized by being represented by the following general formula (1): Provided. In formula,
一般式(1)
また、本発明の第8の発明によれば、第1の発明において、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体は、下記の一般式(1)で示される重合脂肪酸系ポリアミド骨格(a)と、一般式(2)で示されるポリエーテルエステルアミド骨格(b)を含有することを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。式(1)中、R1〜R4、m、nは前記と同じである。式(2)中、R5は、炭素数4〜60のポリオキシアルキレングリコール又はジヒドロキシ炭化水素残基であり、R6は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上から選ばれるジカルボン酸残基および又は炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体の1種以上から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、qは1〜20の整数である。 According to the eighth invention of the present invention, in the first invention, the polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer is a polymerized fatty acid-based polyamide skeleton (a) represented by the following general formula (1): And a polyether ester amide skeleton (b) represented by the general formula (2). In formula (1), R 1 to R 4 , m, and n are the same as described above. In formula (2), R 5 is a polyoxyalkylene glycol or dihydroxy hydrocarbon residue having 4 to 60 carbon atoms, and R 6 is one or more aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms. Represents a polymerized fatty acid residue selected from one or more of a dicarboxylic acid residue selected from the above and / or a polymerized fatty acid mainly composed of a dimer acid having 20 to 48 carbon atoms and a derivative thereof, and q is an integer of 1 to 20 .
一般式(1)
一般式(2)
また、本発明の第9の発明によれば、第1又は8の発明において、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体は、重合脂肪酸系ポリアミド骨格(a)とポリエーテルエステル骨格(b)の共重合比(a):(b)が、10:90〜90:10であることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。 According to the ninth invention of the present invention, in the first or eighth invention, the polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer comprises a polymerized fatty acid-based polyamide skeleton (a) and a polyetherester skeleton (b). The composition for bonded magnets is characterized in that the copolymerization ratio (a) :( b) is 10:90 to 90:10.
また、本発明の第10の発明は、第1の発明において、樹脂バインダー(B)は、引張降伏応力が18MPa以下であり、かつ引張破壊応力が50MPa以下であることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
また、本発明の第11の発明によれば、第1の発明において、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体は、数平均分子量が1,000〜50,000であることを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
また、本発明の第12の発明によれば、第1の発明において、樹脂バインダー(B)は、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を、50wt%以上含有することを特徴とするボンド磁石用組成物が提供される。
さらに、本発明の第13の発明によれば、第1の発明において、樹脂バインダー(B)は、配合量が組成物100重量部に対して1〜20重量部であることを特徴とする請求項1に記載のボンド磁石用組成物が提供される。
According to a tenth aspect of the present invention, in the bonded magnet according to the first aspect, the resin binder (B) has a tensile yield stress of 18 MPa or less and a tensile fracture stress of 50 MPa or less. A composition is provided.
According to the eleventh aspect of the present invention, in the first aspect, the polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer or the polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer has a number average molecular weight of 1,000 to 50. The composition for bonded magnets is provided.
According to the twelfth aspect of the present invention, in the first aspect, the resin binder (B) is a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and / or polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer. The composition for bonded magnets characterized by containing 50 wt% or more is provided.
Furthermore, according to a thirteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the resin binder (B) is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition.
また、本発明の第14の発明によれば、第1〜13のいずれかの発明に係る配向磁場中で射出成形、圧縮成形又は押出成形のいずれかにより成形することを特徴とするボンド磁石の製造方法が提供される。
また、本発明の第15の発明によれば、第14の発明において、配向磁場強度が、240〜1200kA/mであることを特徴とするボンド磁石の製造方法が提供される。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a bonded magnet which is formed by any one of injection molding, compression molding or extrusion molding in the orientation magnetic field according to any one of the first to thirteenth aspects. A manufacturing method is provided.
According to the fifteenth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a bonded magnet according to the fourteenth aspect, wherein the orientation magnetic field strength is 240 to 1200 kA / m.
一方、本発明の第16の発明によれば、第14又は15の発明により得られ、配向度が95%以上であることを特徴とするボンド磁石が提供される。
一方、本発明の第17の発明によれば、第16の発明において、その−35℃での破断伸び(ASTM D638に規定する引張試験)が1%以上であることを特徴とするボンド磁石が提供される。
On the other hand, according to the sixteenth invention of the present invention, there is provided a bonded magnet obtained by the fourteenth or fifteenth invention, wherein the degree of orientation is 95% or more.
On the other hand, according to the seventeenth aspect of the present invention, there is provided a bonded magnet according to the sixteenth aspect, characterized in that the elongation at break at -35 ° C. (tensile test defined in ASTM D638) is 1% or more. Provided.
本発明のボンド磁石用組成物によれば、磁性粉として、あらかじめ特定の条件で着磁した後、さらに脱磁を行った希土類−遷移金属系磁性粉を用い、樹脂バインダーとして特定の重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体を用いているために、この組成物を成形したボンド磁石は、実用的な低い配向磁場強度でも良好な異方性が付与できる。また、従来よりも高い残留磁束密度(Br)および高い最大エネルギー積((BH)max)を有し、かつ−35℃程度の低温環境下に晒した場合でも良好な可撓性を有し、ヒートサイクル試験、ヒートショック試験時のワレやヨーク材からの剥がれが改善される。
また、希土類元素を含む鉄系磁性粉の表面を燐酸塩など特定の皮膜で均一に被覆しておくことで、より耐候性等に優れたボンド磁石用組成物が得られる。さらに、これを成形して得たボンド磁石は、一般家電製品、通信・音響機器、医療機器、一般産業機器に至る幅広い分野で活用でき、その工業的価値は極めて大きい。
According to the composition for a bonded magnet of the present invention, a rare earth-transition metal magnetic powder that has been demagnetized after being previously magnetized under specific conditions as a magnetic powder, and a specific polymer fatty acid type as a resin binder is used. Since a polyetheresteramide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer is used, the bonded magnet formed from this composition has good anisotropy even with a practical low orientation magnetic field strength. Can be granted. In addition, it has a higher residual magnetic flux density (Br) and a higher maximum energy product ((BH) max) than before, and has good flexibility even when exposed to a low temperature environment of about -35 ° C. Detachment from cracks and yoke material during heat cycle test and heat shock test is improved.
In addition, by uniformly coating the surface of the iron-based magnetic powder containing rare earth elements with a specific film such as a phosphate, a composition for a bond magnet having better weather resistance can be obtained. Furthermore, the bonded magnet obtained by molding this can be used in a wide range of fields including general home appliances, communication / acoustic equipment, medical equipment, and general industrial equipment, and its industrial value is extremely large.
以下、本発明のボンド磁石用組成物、ボンド磁石およびその製造方法についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the composition for bonded magnets, the bonded magnet, and the production method thereof of the present invention will be described in more detail.
本発明のボンド磁石用組成物は、異方性を有する磁性粉末(A)と、樹脂バインダー(B)とからなるボンド磁石用組成物において、異方性を有する磁性粉末(A)は、該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダー(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものであり、一方、樹脂バインダー(B)は、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を含有することを特徴とする。 The bonded magnet composition of the present invention is a bonded magnet composition comprising an anisotropic magnetic powder (A) and a resin binder (B). After magnetizing with a magnetic field (α) high enough to destroy the domain wall of each magnetic particle constituting the powder, each magnetic particle constituting the powder is then sufficiently kneaded with the resin binder (B). The resin binder (B) is demagnetized with a magnetic field (β) as high as possible, while the polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and / or polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer It is characterized by containing a coalescence.
1.磁性粉
磁性粉(A)としては、希土類元素と遷移金属元素を含有する異方性の希土類−遷移金属系磁性材料粉末を使用する。
1. Magnetic powder An anisotropic rare earth-transition metal magnetic material powder containing a rare earth element and a transition metal element is used as the magnetic powder (A).
その希土類元素としては、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、及びルテチウム(Lu)が挙げられ、一方、遷移金属元素としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及びマンガン(Mn)が挙げられ、これら群のそれぞれから1種又は2種以上が選択される。
遷移金属元素では、これ以外にCr、V又はCuのいずれかを含有してもよい。特に好ましい希土類元素は、Nd又はSmのいずれか、遷移金属元素は、Fe又はCoのいずれかである。
As the rare earth elements, lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy) , Holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu), while transition metal elements include iron (Fe), cobalt (Co), nickel ( Ni) and manganese (Mn) are listed, and one or more of each is selected from each of these groups.
In addition to this, in transition metal element, you may contain either Cr, V, or Cu. A particularly preferred rare earth element is either Nd or Sm, and a transition metal element is either Fe or Co.
希土類−遷移金属系磁性粉として、例えば、希土類−コバルト系、希土類−鉄−ほう素系、希土類−鉄−窒素系の磁性粉末等が挙げられる。これらの中では、特にSm又はNdを5〜40at.%、Fe及び/又はCoを50〜90at.%含有するものが好ましい。
希土類−遷移金属系磁性粉の物性は、特に限定されるものではないが、異方性を有するものでなければならず、4000kA/m以上の磁性を有するものが好ましい。かつ該粉末を構成する各磁性粒子は、粒径が100μm以下のものを30重量%以上含有するものが好ましい。得られるボンド磁石組成物の溶融流動性、磁性粉の配向性、充填率等の観点から、通常は平均粒径0.1〜100μmが好ましく、0.1〜10μmであることがさらに好ましい。
Examples of the rare earth-transition metal magnetic powder include rare earth-cobalt, rare earth-iron-boron, rare earth-iron-nitrogen magnetic powder, and the like. Among these, in particular, Sm or Nd is 5 to 40 at. %, Fe and / or Co 50-90 at. % Content is preferred.
The physical properties of the rare earth-transition metal based magnetic powder are not particularly limited, but must be anisotropic and preferably have a magnetism of 4000 kA / m or more. Each magnetic particle constituting the powder preferably contains 30% by weight or more of particles having a particle size of 100 μm or less. From the viewpoint of the melt fluidity of the obtained bonded magnet composition, the orientation of the magnetic powder, the filling rate, etc., the average particle size is usually preferably from 0.1 to 100 μm, and more preferably from 0.1 to 10 μm.
また、本発明においては、希土類−遷移金属系磁性粉の表面に、後で詳述する方法によって無機燐酸、無機燐酸化合物、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤から選ばれる1種以上の物質により被膜を形成することが望ましい。
なお、要求される磁気特性に合わせて、Srフェライト、Baフェライト等のフェライト粉末、アルニコや鉄、クロム、コバルトなどの金属磁性材料粉末の磁性粉一種以上を希土類−遷移金属系磁性材料粉末に混合して用いることができる。
In the present invention, the surface of the rare earth-transition metal magnetic powder is coated with at least one selected from inorganic phosphoric acid, inorganic phosphoric acid compound, silane coupling agent, and titanium coupling agent by a method described in detail later. It is desirable to form a film with a substance.
Depending on the required magnetic properties, one or more of magnetic powders of ferrite powders such as Sr ferrite and Ba ferrite and metal magnetic material powders such as alnico, iron, chromium and cobalt are mixed with rare earth-transition metal magnetic material powders. Can be used.
2.磁性粉末の着磁、脱磁
本発明において用いられる磁性粉末は、異方性を有するものであり、しかも該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダーのポリアミド樹脂(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものでなければならない。磁場(α)および(β)は、それぞれ独立して1600kA/m以上であることが望ましい。
2. Magnetization and demagnetization of magnetic powder The magnetic powder used in the present invention has anisotropy, and a magnetic field (α that is high enough to destroy the domain wall of each magnetic particle constituting the powder) ) And then demagnetized with a magnetic field (β) high enough to allow the magnetic particles constituting the powder to be sufficiently kneaded with the polyamide resin (B) of the resin binder. I must. The magnetic fields (α) and (β) are desirably 1600 kA / m or more independently of each other.
異方性磁性粉末としては、還元拡散法によって得られるSmFe系合金粗粉を窒化処理、微粉砕して得られるSm−Fe−N系の合金微粉末がある。このような異方性磁性粉末の平均粒径は、成形後の希土類ボンド磁石の機械的強度と加工性の向上、および加工後において磁石の表面磁束の均一性に影響するため、単磁区粒径に近くなるように、通常2μm〜4μmとされている。しかし、磁性粉末は、磁性粒子同士が磁壁で区画された集合体であり、それを構成する各磁性粒子の磁性方向は不揃いな状態にある。その磁性方向を一方向に揃えるのが着磁である。そのため、該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁を行う。 Examples of anisotropic magnetic powder include Sm—Fe—N alloy fine powder obtained by nitriding and finely pulverizing SmFe alloy coarse powder obtained by the reduction diffusion method. The average particle size of such anisotropic magnetic powder affects the improvement of the mechanical strength and workability of the rare earth bonded magnet after molding, and the uniformity of the surface magnetic flux of the magnet after processing. Usually, the thickness is set to 2 μm to 4 μm. However, the magnetic powder is an aggregate in which magnetic particles are partitioned by domain walls, and the magnetic directions of the magnetic particles constituting the magnetic powder are in an uneven state. Magnetization is to align the magnetic direction in one direction. For this reason, magnetization is performed with a magnetic field (α) high enough to destroy the domain walls of the magnetic particles constituting the powder.
磁場(α)、すなわち着磁磁界は、1600kA/m以上であり、好ましくは、1800kA/m以上である。1600kA/m未満では、これに近い保磁力を有する磁性粉末の配向を行うことができず高い配向特性を得ることができない。 The magnetic field (α), that is, the magnetizing magnetic field is 1600 kA / m or more, preferably 1800 kA / m or more. If it is less than 1600 kA / m, the magnetic powder having a coercive force close to this cannot be oriented, and high orientation characteristics cannot be obtained.
磁性粉末を着磁するための着磁電源は、磁性粉末の種類、着磁極数、サイズなどの要素を加味して選択される。磁性粉末を着磁するには極めて大きなエネルギーを必要とし、図1に示すように、電源2からコンデンサに充電した高電圧を一気に治具3に流すことにより、高い磁場を磁性粉末1に与えることになる。通常、着磁電源に使われるコンデンサには、オイルコンデンサとケミカルコンデンサの2種類がある。一般的には1000V以上の電圧を必要とする時は、オイルコンデンサが採用される。要求される着磁特性を得るには、着磁される磁性粉末1を収容する治具3(容器)を用いる。治具は、非磁性の材料で構成され、磁性粉末が配向時に移動できる十分なスペースを有するものであれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン製の円筒状容器で、磁性粉末のかさ密度(充填層の厚さl)の3倍以上を収容できる高さ(L)が着磁方向にあればよい。
The magnetizing power source for magnetizing the magnetic powder is selected in consideration of factors such as the type of magnetic powder, the number of magnetic poles, and the size. In order to magnetize the magnetic powder, a very large amount of energy is required. As shown in FIG. 1, a high magnetic field charged to the capacitor from the
これにより、未着磁品に比較して実用的な配向磁場強度で配向性に優れる樹脂結合型磁石を得ることができるようになる。ただし、着磁のみ行った状態では、磁石粉末一粒一粒が磁石となっており、粉末同士が引き着き合い大きな塊となってしまい嵩が増してしまう。この結果、樹脂と混合するため混練機へ磁石粉末を投入しにくくなる。また、混練機の材質が鉄等の磁性体の場合、磁石粉末が混練機に付着してしまい混練そのものができなくなってしまう。そのため、引き続いて、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダーのポリアミド樹脂(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁しなければならない。 As a result, it is possible to obtain a resin-bonded magnet having a practical orientation magnetic field strength and excellent orientation as compared with an unmagnetized product. However, in the state where only the magnetization is performed, each magnet powder becomes a magnet, and the powders are attracted to each other to form a large lump, which increases the bulk. As a result, since it is mixed with the resin, it is difficult to put the magnet powder into the kneader. When the material of the kneader is a magnetic material such as iron, the magnet powder adheres to the kneader and the kneading itself cannot be performed. Therefore, it is necessary to subsequently demagnetize the magnetic particles constituting the powder with a magnetic field (β) that is high enough to be sufficiently kneaded with the polyamide resin (B) of the resin binder.
磁場(β)、すなわち脱磁磁界は、1600kA/m以上であり、より好ましくは1800kA/m以上、より好ましくは2000kA/m以上である。1600kA/m未満では、これに近い保磁力を有する磁性粉末が脱磁できずに粉末同士が引き着き合ったままで大きな塊で残存してしまい、樹脂との混合のために用いる混練機への磁石粉末の投入が、塊であるため困難となる。また、混練機の材質が鉄等の磁性体の場合、磁石粉末が混練機に付着してしまい混練そのものができなくなってしまう。 The magnetic field (β), that is, the demagnetizing magnetic field is 1600 kA / m or more, more preferably 1800 kA / m or more, and more preferably 2000 kA / m or more. If it is less than 1600 kA / m, the magnetic powder having a coercive force close to this cannot be demagnetized and remains in a large lump while the powders are attracted to each other, and the magnet to the kneader used for mixing with the resin It becomes difficult to put the powder because it is a lump. When the material of the kneader is a magnetic material such as iron, the magnet powder adheres to the kneader and the kneading itself cannot be performed.
異方性の磁性粉末は、一般磁性体に比べて、保持力(HC)が非常に高く、容易に減磁しない。これを脱磁するには、コンデンサとコイルによる共振減衰脱磁という方法をとる。そのため、脱磁電源にも、着磁電源と同じようにコンデンサに充電した高い電荷をコイルに流し、共振磁場を発生させる。コイルでは、NS極が反転しながら減衰していくので、磁性粉末は反転磁場のなかで脱磁される。
本発明において、着磁、脱磁装置は、着磁用及び脱磁用の印加磁界を加えることができる電源を有するものであれば特に、限定されるものではない。市販のオイルコンデンサ式の着磁・脱磁電源には、例えば、電子磁気工業株式会社のCM−1500V、2500V、4000V型などが挙げられる。この他に、コンデンサ容量の切換え機能や、フライホイールダイオード入力切換え等の機能を有する装置を使用しても良い。
磁性粉末がSmFeN系であれば、比較的容易に脱磁される。SmCo系であるか、それよりも異方性磁場が高い材料では、SmFeN系よりも脱磁の条件は厳格なものとしなければならない。また、Nd系は、脱磁すると、初期磁化特性が違ってくるので注意が必要となる。
Anisotropic magnetic powder has a very high coercive force (HC) compared to a general magnetic material and does not easily demagnetize. In order to demagnetize this, a method of resonance attenuation demagnetization using a capacitor and a coil is employed. For this reason, in the demagnetizing power source, the high electric charge charged in the capacitor is caused to flow through the coil in the same manner as the magnetizing power source to generate a resonant magnetic field. In the coil, since the NS pole is attenuated while being inverted, the magnetic powder is demagnetized in the inverted magnetic field.
In the present invention, the magnetizing and demagnetizing device is not particularly limited as long as it has a power source capable of applying an applied magnetic field for magnetizing and demagnetizing. Commercially available oil capacitor type magnetizing / demagnetizing power sources include, for example, CM-1500V, 2500V, 4000V type manufactured by Denki Magnetic Industry Co., Ltd. In addition, a device having a function of switching capacitor capacity, a function of switching flywheel diode input, or the like may be used.
If the magnetic powder is SmFeN-based, it can be demagnetized relatively easily. For a material that is SmCo-based or has an anisotropic magnetic field higher than that, the demagnetization conditions must be stricter than those of the SmFeN-based material. In addition, when the Nd system is demagnetized, the initial magnetization characteristics differ, so care must be taken.
ところで、これまで磁石の製造現場において、しばしば脱磁手段が採用されてきた。ひとつは、リサイクルを効率化するためである。ボンド磁石は、原料となる樹脂組成物を射出成型する際に、スプルーランナーと呼ばれる、射出ノズルから金型までの経路に樹脂硬化物が副生する。これを再利用するには、樹脂硬化物を細かく粉砕することになる。この時、樹脂硬化物に磁気が残っていると、破砕工程で団子状に絡み合い、刃に吸着して作業そのものが出来なくなるので脱磁が行われる。
また、着磁工程でモータのハウジングに磁石を固定する際には、仮着磁を行っているが、磁石を固定後、ロータを組みこむ時に磁気が残っていると、組み立て工程の効率が落ちるので脱磁しなければならない。さらに、着磁量管理を必要とする磁石の場合にも、着磁量管理で不良品を再度着磁する前に一旦脱磁を行っている。
しかしながら、ボンド磁石の原料となる樹脂組成物を調製する際に磁性粉末が着磁されることはあっても、その後に脱磁されることはなく、その有用性は全く検討されることはなかった。本発明は、ボンド磁石の原料となる樹脂組成物を調製する際に着磁・脱磁を行うことで、効率的に混練できるようにすることを意図している。
By the way, demagnetizing means have often been employed in the field of magnet production. One is to make recycling more efficient. When a bonded magnet is injection-molded with a resin composition as a raw material, a cured resin is by-produced in a path from an injection nozzle to a mold called a sprue runner. In order to reuse this, the cured resin is finely pulverized. At this time, if magnetism remains in the cured resin product, it is entangled in a dumpling shape in the crushing process, and is attracted to the blade so that the work itself cannot be performed, so demagnetization is performed.
In addition, when the magnet is fixed to the motor housing in the magnetizing process, temporary magnetizing is performed. However, if magnetism remains when the rotor is assembled after fixing the magnet, the efficiency of the assembling process decreases. So it must be demagnetized. Furthermore, even in the case of a magnet that requires management of the magnetization amount, demagnetization is once performed before the defective product is magnetized again by the magnetization amount management.
However, even when the magnetic powder is magnetized when preparing the resin composition that is the raw material of the bond magnet, it is not demagnetized after that, and its usefulness is not studied at all. It was. The present invention intends to enable efficient kneading by performing magnetization and demagnetization when preparing a resin composition as a raw material of a bonded magnet.
本発明において、磁性粉末の構造と着脱磁のメカニズムは、以下のように考えることができる。異方性磁性粉末に前記のような条件で着磁して、その磁性方向を一方向に揃えた後、引き続き残留磁束密度が0とならない程度の脱磁を行うと、粉末の中には、残留磁束密度がほぼ0Tに近くなってしまうものもあるが、粉末全体をみれば0.001T(10G)以下と少し残る状態になる。その後、樹脂結合型磁石を作製するために配向磁界を加えると、少し残留磁化は残っているが製造上問題にならない程度の粉末が、まず配向して残留磁化が大きくなる。すると、これが近くに存在する磁性粉末の配向を助け、残留束密度がほぼ0T(0G)に近くなっている磁性粉末の残留磁束密度を大きくさせる。このような現象は、配向磁界が別の部位からも出ているようなものと言える。これにより、通常よりも低い配向磁界で高磁気特性(高い配高度)が得られるわけである。つまり、脱磁を施した磁性粉末は、配向促進補助剤として働くものと考えることができる。 In the present invention, the structure of the magnetic powder and the mechanism of the detachable magnetism can be considered as follows. After magnetizing the anisotropic magnetic powder under the above conditions and aligning its magnetic direction in one direction, followed by demagnetization to such an extent that the residual magnetic flux density does not become zero, In some cases, the residual magnetic flux density will be close to 0T, but if the entire powder is viewed, it will remain a little less than 0.001T (10G). Thereafter, when an orientation magnetic field is applied in order to produce a resin-bonded magnet, the residual magnetism is slightly oriented and the residual magnetism is increased by increasing the residual magnetization. Then, this helps the orientation of the magnetic powder present in the vicinity, and increases the residual magnetic flux density of the magnetic powder whose residual bundle density is close to approximately 0T (0G). It can be said that such a phenomenon is that the orientation magnetic field is emitted from another part. As a result, high magnetic properties (high altitude) can be obtained with an orientation magnetic field lower than usual. That is, it can be considered that the magnetic powder that has been demagnetized functions as an alignment promotion aid.
3.樹脂バインダー
本発明に用いる樹脂バインダー(B)は、一般式(1)で示される重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(B−1)であるか、又はこのブロック共重合体(B−1)のオリゴマーに一般式(2)で示されるポリエーテルエステルを共重合させた重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)のいずれかを含有する。
3. Resin binder The resin binder (B) used in the present invention is a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer (B-1) represented by the general formula (1), or of this block copolymer (B-1). It contains any one of a polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer (B-2) obtained by copolymerizing a polyether ester represented by the general formula (2) with an oligomer.
すなわち、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(B−1)は、一般式(1)で表される。式中、R1、R3は、同一か又は異なる炭素数6〜44の脂肪族ジアミン、及び/又は脂環族ジアミンから選ばれるジアミン残基であり、R2は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上から選ばれるジカルボン酸残基、R4は、炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、mは1〜70の整数、nは1〜150の整数である。
一般式(1)
That is, the polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer (B-1) is represented by the general formula (1). In formula,
General formula (1)
また、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)は、上記の一般式(1)で示される重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(式中、R1〜R4、m、nは前記と同じである)に、下記の一般式(2)で示されるポリエーテルエステルを共重合させたものである。 The polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer (B-2) is a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer represented by the general formula (1) (wherein R 1 to R 4 , m, n is the same as described above) and a polyether ester represented by the following general formula (2) is copolymerized.
一般式(2)
式中、R5は、炭素数4〜60のポリオキシアルキレングリコール又はジヒドロキシ炭化水素残基であり、R6は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上
から選ばれるジカルボン酸残基および又は炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体の1種以上から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、qは1〜20の整数である。
In the formula, R 5 is a polyoxyalkylene glycol or dihydroxy hydrocarbon residue having 4 to 60 carbon atoms, and R 6 is selected from one or more of aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms. A polymerized fatty acid residue selected from a dicarboxylic acid residue and / or a polymerized fatty acid mainly composed of a dimer acid having 20 to 48 carbon atoms and one or more of these derivatives, q is an integer of 1 to 20.
重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体、又は重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体は、数平均分子量が1,000〜50,000のものが好ましく、5,000〜25,000のものがより好ましく、5,000〜12,000のものが最も好ましい。数平均分子量が1,000未満であると、溶融粘度が著しく小さくなり、成形加工中に磁性粉と分離し、また組成物を成形したボンド磁石の強度が著しく低くなる場合があり、数平均分子量が50,000を超えた場合、成形時に十分な溶融流動性が得られなくなる。
重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体、重合脂肪酸ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体は、用いられる磁性粉の種類、得られるボンド磁石組成物の溶融流動性、磁性粉の配向性等を考慮し選択すれば良い。
The polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer or the polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 25,000. Preferably, 5,000 to 12,000 are most preferable. When the number average molecular weight is less than 1,000, the melt viscosity is remarkably reduced, and it may be separated from the magnetic powder during the molding process, and the strength of the bond magnet formed with the composition may be significantly reduced. When 50,000 exceeds 50,000, sufficient melt fluidity cannot be obtained during molding.
Polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and polymerized fatty acid polyetheresteramide block copolymer are selected in consideration of the type of magnetic powder used, the melt fluidity of the resulting bonded magnet composition, the orientation of the magnetic powder, etc. It ’s fine.
重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体は、重合脂肪酸系ポリアミド骨格のみからなる樹脂であるが、その骨格の中でも、芳香族環を有するか炭化水素鎖が短いジカルボン酸のハードな骨格と、重合脂肪酸のソフトな骨格とがブロック重合している樹脂が好ましく、用いられる磁性粉の種類、得られるボンド磁石組成物の溶融流動性、磁性粉の配向性等を考慮し適宜選択すれば良い。 The polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer is a resin composed only of a polymerized fatty acid-based polyamide skeleton, and among those skeletons, a hard skeleton of a dicarboxylic acid having an aromatic ring or a short hydrocarbon chain, and a polymerized fatty acid A resin in which a soft skeleton is block-polymerized is preferable, and may be appropriately selected in consideration of the type of magnetic powder used, the melt fluidity of the obtained bonded magnet composition, the orientation of the magnetic powder, and the like.
重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)は、重合脂肪酸系ポリアミドのハードな骨格(a)と、ポリエーテルエステルのソフトな骨格(b)との共重合比(a):(b)が、10:90〜90:10である樹脂を選択することが望ましい。共重合比(a):(b)は、30:70〜70:30のものが好ましい。 The polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer (B-2) is a copolymerization ratio (a) between the hard skeleton (a) of the polymerized fatty acid-based polyamide and the soft skeleton (b) of the polyether ester: It is desirable to select a resin having (b) of 10:90 to 90:10. The copolymerization ratio (a) :( b) is preferably 30:70 to 70:30.
また、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(B−1)同士でグレードの異なるもの、あるいは重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)同士でグレードの異なるものを混合してもよい。さらには重合脂肪酸ポリアミドブロック共重合体(B−1)と重合脂肪酸ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)とを混合して用いることも可能である。混合比率は任意であるが、(B−1):(B−2)が20:80〜50:50とすることが好ましい。 Also, polymer fatty acid-based polyamide block copolymers (B-1) having different grades or polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymers (B-2) having different grades may be mixed. Good. Furthermore, it is also possible to mix and use the polymerized fatty acid polyamide block copolymer (B-1) and the polymerized fatty acid polyetheresteramide block copolymer (B-2). The mixing ratio is arbitrary, but (B-1) :( B-2) is preferably 20:80 to 50:50.
本発明で使用する重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(B−1)、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)は、特開平5−320335号、特開平5−320336号公報等に詳細に記載されている方法で製造できる。 The polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer (B-1) and polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer (B-2) used in the present invention are disclosed in JP-A-5-320335 and JP-A-5-320336. It can be produced by a method described in detail in the publication.
重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体(B−1)は、特定の重合脂肪酸(イ)、ジカルボン酸(ロ)、およびジアミン(ハ)を混合し、重縮合して製造される。 The polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer (B-1) is produced by mixing a specific polymerized fatty acid (I), dicarboxylic acid (B), and diamine (C) and polycondensing them.
重合脂肪酸(イ)としては、炭素数が20〜48の不飽和脂肪酸、例えば炭素数が10〜24の二重結合または三重結合を一個以上有する一塩基性脂肪酸を重合して得た重合脂肪酸が用いられる。具体例としては、大豆油脂肪酸、トール油脂肪酸、菜種油脂肪酸等の天然の獣植物油脂肪酸及びこれらを精製したオレイン酸、リノール酸、エルカ酸等から重合した重合脂肪酸及びこれらのエステル誘導体が挙げられる。 As the polymerized fatty acid (a), a polymerized fatty acid obtained by polymerizing an unsaturated fatty acid having 20 to 48 carbon atoms, for example, a monobasic fatty acid having one or more double bonds or triple bonds having 10 to 24 carbon atoms is used. Used. Specific examples include natural animal and vegetable oil fatty acids such as soybean oil fatty acid, tall oil fatty acid, and rapeseed oil fatty acid, polymerized fatty acids obtained by purifying these from oleic acid, linoleic acid, erucic acid, and the like, and ester derivatives thereof.
市販されている重合脂肪酸は、通常ダイマー酸(二量体化脂肪酸)を主成分とし、他に原料の脂肪酸や三量体化以上の脂肪酸を含有するが、ダイマー酸(二量体化脂肪酸)含有量が70%以上、好ましくは95%以上であり、かつ水素添加して不飽和度を下げたものが望ましい。特に、プリポール1004、1009、プリポール1010(以上ユニケマ社製)やエンポール1008(コグニス社製)等の市販品が好ましい。むろんこれらの混合物及びエステル誘導体も用いられる。 Commercially available polymerized fatty acids usually contain dimer acid (dimerized fatty acid) as the main component, but also contain fatty acids as raw materials and fatty acids higher than trimer, but dimer acid (dimerized fatty acid). It is desirable that the content is 70% or more, preferably 95% or more, and the degree of unsaturation is reduced by hydrogenation. In particular, commercially available products such as pre-poles 1004 and 1009, pre-pole 1010 (manufactured by Unikema) and Empor 1008 (manufactured by Cognis) are preferred. Of course, mixtures and ester derivatives thereof can also be used.
重合脂肪酸とともに用いられるジカルボン酸(ロ)としては、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸及びこれらのエステル誘導体が使用される。例えば、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、エイコサジエンジエンジオン酸、ジグリコール酸、2,2,4−トリメチルアジピン酸、キシレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びこれらのエステル誘導体等が挙げられ、1種以上であっても良い。
特に、重合性、重合脂肪酸との共重合性及び得られるポリアミド共重合体の物性などの点から、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸及びこれらの混合物が好ましい。
As the dicarboxylic acid (b) used together with the polymerized fatty acid, aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms and ester derivatives thereof are used. For example, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, hexadecanedioic acid, eicosandioic acid, eicosadiene dienedioic acid, diglycolic acid, 2,2,4-trimethyladipic acid Xylene dicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, and ester derivatives thereof may be used.
In particular, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid and a mixture thereof are preferable from the viewpoints of polymerizability, copolymerization with polymerized fatty acid, and physical properties of the obtained polyamide copolymer.
ジアミン(ハ)としては、炭素数が2〜20のジアミンが好ましく、具体的には、エチレンジアミン、1,4−ジアミノブタン、テトラメチレンジアミン、メチルペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス−(4,4´−アミノシクロヘキシル)メタン、メタキシリレンジアミンパラキシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン等の脂環族ジアミン、炭素数20〜48の重合脂肪酸から誘導されるダイマージアミン等の脂肪族ジアミン類が挙げられる。 The diamine (c) is preferably a diamine having 2 to 20 carbon atoms, and specifically includes ethylenediamine, 1,4-diaminobutane, tetramethylenediamine, methylpentamethylenediamine, hexamethylenediamine, nonamethylenediamine, unamethylene. Decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, bis- (4,4'-aminocyclohexyl) methane, metaxylylenediamine paraxylylene Examples include alicyclic diamines such as amines, isophorone diamines and norbornane diamines, and aliphatic diamines such as dimer diamines derived from polymerized fatty acids having 20 to 48 carbon atoms.
(イ)炭素数が20〜48の重合脂肪酸、(ロ)アゼライン酸及び/またはセバシン
酸、(ハ)炭素数が2〜20のジアミンの三者を、上記(ロ)に対する(イ)の重量比(イ)/(ロ)が0.3〜5.2でかつ全カルボキシル基に対し全アミノ基が実質的に当量になるように混合して重縮合させる。(イ)/(ロ)が0.3未満であると、得られるポリアミド共重合体の可撓性が不十分であり、一方、5.2より大きくなると、柔らかすぎると共に耐熱性の低下が著しく目的とするポリアミド共重合体が得られない。
The weight of (i) with respect to (b) above (b) a polymerized fatty acid having 20 to 48 carbon atoms, (b) azelaic acid and / or sebacic acid, and (c) a diamine having 2 to 20 carbon atoms. The mixture is mixed and polycondensed so that the ratio (A) / (B) is 0.3 to 5.2 and all amino groups are substantially equivalent to all carboxyl groups. When (i) / (b) is less than 0.3, the resulting polyamide copolymer has insufficient flexibility. On the other hand, when it is greater than 5.2, it is too soft and the heat resistance is significantly reduced. The intended polyamide copolymer cannot be obtained.
具体的には、窒素で十分に置換した反応容器に、(イ)重合脂肪酸と、(ロ)アゼライン酸及び/またはセバシン酸と、(ハ)ヘキサメチレンジアミンの三者を、上記(ロ)に対する(イ)の重量比(イ)/(ロ)が0.3〜5.2で、かつ全カルボキシル基に対し全アミノ基が実質的に当量になるように仕込み、所定量の分子量調整剤と、少量の重縮合触媒(燐酸等)の存在下で200〜280℃に昇温して、1〜3時間反応させた後、160mmHg程度の減圧下で更に0.5〜2時間反応させることにより高分子量で可撓性に優れるポリアミド共重合体が得られる。分子量調整剤としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等のカルボキシル基含有炭化水素を用いることができる。 Specifically, in a reaction vessel sufficiently substituted with nitrogen, (a) polymerized fatty acid, (b) azelaic acid and / or sebacic acid, and (c) hexamethylenediamine are combined with respect to the above (b). The weight ratio (A) / (B) of (A) is 0.3 to 5.2, and all amino groups are charged to be substantially equivalent to the total carboxyl groups. By raising the temperature to 200 to 280 ° C. in the presence of a small amount of a polycondensation catalyst (phosphoric acid, etc.) and reacting for 1 to 3 hours, and further reacting under reduced pressure of about 160 mmHg for 0.5 to 2 hours. A polyamide copolymer having a high molecular weight and excellent flexibility is obtained. As the molecular weight modifier, a carboxyl group-containing hydrocarbon such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, and behenic acid can be used.
一方、この重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体(B−2)は、特定の重合脂肪酸(イ)、ジカルボン酸(ロ)、およびジアミン(ハ)を混合し、重縮合して得られた上記重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体のオリゴマーに、ポリオキシアルキレングリコール又はジヒドロキシ炭化水素(ニ)を反応させて製造される。 On the other hand, this polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer (B-2) is obtained by mixing and polycondensing a specific polymerized fatty acid (I), dicarboxylic acid (B), and diamine (C). Further, it is produced by reacting an oligomer of the above polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer with polyoxyalkylene glycol or dihydroxy hydrocarbon (d).
ポリオキシアルキレングリコール(ニ)としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのブロックまたはランダム共重合体、エチレンオキサイドとテトラヒドロフランとのブロックまたはランダム共重合体及びこれらの混合物が挙げられる。 Polyoxyalkylene glycol (d) includes polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxytetramethylene glycol, block or random copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, block or random copolymer of ethylene oxide and tetrahydrofuran. Examples include polymers and mixtures thereof.
ジヒドロキシ炭化水素としては、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの他、例えばオレフィンやブタジエンを重合して末端を水酸基化し、かつその二重結合を水素
添加して得られるポリオレフィングリコールや水添ポリブタジエングリコール等を挙げることができる。
Examples of dihydroxy hydrocarbon include ethylene glycol, propylene glycol, and the like, for example, polyolefin glycol and hydrogenated polybutadiene glycol obtained by polymerizing olefin and butadiene to hydroxylate the terminal and hydrogenating the double bond. be able to.
重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体のポリエーテルエステル骨格(a)と重合脂肪酸系ポリアミド骨格(b)との共重合比(a):(b)が、10:90〜90:10の間で必要特性に応じて変化させることが好ましい。特に、(a):(b)が、80:20〜50:50のものが好ましい。重合脂肪酸系ポリアミド骨格が10未満の場合、樹脂が柔らかくなり過ぎて、必要な成形体強度が得られなくなる場合があり、90を超えると成形体が脆くなる場合がある。 The copolymerization ratio (a) :( b) between the polyether ester skeleton (a) of the polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer and the polymerized fatty acid-based polyamide skeleton (b) is 10:90 to 90:10. It is preferable to change between them according to required characteristics. In particular, (a) :( b) is preferably 80:20 to 50:50. If the polymerized fatty acid-based polyamide skeleton is less than 10, the resin may be too soft and the required molded product strength may not be obtained, and if it exceeds 90, the molded product may become brittle.
このようにして製造された重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体には、富士化成工業株式会社製、「PA−30R」、同「PA−30M」、同「PA−30」、同「PA−40M」、同「PA−50R」、同「PA−50M」、同「PA−60」、同「PA−160M」、同「PA−160」、同「PA−260R」、同「PA−260M」、同「PA−260」、同「PA−270M」、同「PA−280R」、同「PA−280M」、同「PA−280」などが挙げられる。
また、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体としては、富士化成工業株式会社製、「TPAE8」、同「TPAE10・C」、同「TPAE10・HP」、同「TPAE12」などが挙げられる。
The polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer thus produced includes “PA-30R”, “PA-30M”, “PA-30”, and “PA-40M” manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd. ”,“ PA-50R ”,“ PA-50M ”,“ PA-60 ”,“ PA-160M ”,“ PA-160 ”,“ PA-260R ”,“ PA-260M ” , “PA-260”, “PA-270M”, “PA-280R”, “PA-280M”, “PA-280”, and the like.
Examples of the polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer include “TPAE8”, “TPAE10 · C”, “TPAE10 · HP”, and “TPAE12” manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.
これらのポリアミド共重合体は、上記の条件を満足すれば使用することができるが、樹脂単独での機械特性において、引張降伏応力が18MPa以下、好ましくは17MPa以下であり、かつ引張破壊応力が50MPa以下、好ましくは45MPa以下でなければならない。ここで、応力測定は、JIS K7162に基づき、常温の金型に射出成形し乾燥した試料について評価したものである。引張降伏応力が18MPaを超えるか、引張破壊応力が50MPaを超えると、低温での可撓性が悪化するので好ましくない。 These polyamide copolymers can be used as long as the above conditions are satisfied. However, in the mechanical properties of the resin alone, the tensile yield stress is 18 MPa or less, preferably 17 MPa or less, and the tensile fracture stress is 50 MPa. Hereinafter, it should be preferably 45 MPa or less. Here, the stress measurement is based on JIS K7162 and evaluates a sample which is injection-molded into a normal temperature mold and dried. If the tensile yield stress exceeds 18 MPa or the tensile fracture stress exceeds 50 MPa, flexibility at low temperatures is deteriorated, which is not preferable.
本発明の樹脂バインダーには、本発明の目的を損なわない限り、他の樹脂を配合することができる。例えば、ナイロン6、ナイロン12、ナイロン6−12、4−6ナイロン、およびその変性ナイロン、ナイロン系エラストマー等のポリアミド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ふっ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いることができる。 Other resin can be mix | blended with the resin binder of this invention, unless the objective of this invention is impaired. For example, nylon 6, nylon 12, nylon 6-12, 4-6 nylon and its modified nylon, polyamide resin such as nylon elastomer, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, polystyrene resin, polyvinyl resin, acrylic resin Acrylonitrile resin, polyurethane resin, polyether resin, fluorine resin, polyphenylene sulfide resin, vinyl chloride resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, vinyl acetate resin, ABS resin, acrylic resin, polyether ether ketone, etc. it can.
これら熱可塑性樹脂の溶融粘度や分子量は、所望の機械的強度が得られる範囲内で低い方が望ましく、例えば12ナイロンの場合であれば、分子量は15,000以下であることが好ましい。また原料としての形状は、パウダー、ビーズ、ペレット等、特に限定されないが、磁性粉との均一混合性から考えるとパウダー状が望ましい。 These thermoplastic resins preferably have a low melt viscosity and molecular weight within a range where desired mechanical strength can be obtained. For example, in the case of 12 nylon, the molecular weight is preferably 15,000 or less. Further, the shape as a raw material is not particularly limited, such as powder, beads, pellets, etc., but in view of uniform mixing with magnetic powder, a powder shape is desirable.
これらの中では、得られる成形体の種々の特性やその製造方法の容易性から、12ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂の使用が好ましい。これら熱可塑性樹脂の2種類以上をブレンドして使用することも可能である。
ただし、主たる樹脂バインダーに対して、これら熱可塑性樹脂を50wt%以上配合することはできない。50wt%以上を配合すると、破断伸び、磁気特性のいずれも低下し、低温環境下での可撓性を改善できないので好ましくない。
Among these, polyamide resins such as 12 nylon and polyphenylene sulfide resins are preferably used because of various properties of the obtained molded product and ease of production thereof. Two or more of these thermoplastic resins can be blended and used.
However, these thermoplastic resins cannot be blended in an amount of 50 wt% or more with respect to the main resin binder. If 50 wt% or more is blended, both the elongation at break and the magnetic properties are lowered, and flexibility under a low temperature environment cannot be improved, which is not preferable.
前記の特許文献1,2には、磁石組成物全体に対して重合脂肪酸ポリアミド系樹脂を多く入れすぎると、相対的に磁粉含有率が低下するために磁気特性が低下するので好ましくないと記載されているが、重合脂肪酸ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体および重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体は機械特性がよいので、この配合量を樹脂バインダーの50wt%以上とすれば、一体成形品などで、ボンド磁石とヨーク材との熱膨張率の差から生じるボンド磁石の応力割れ等の発生を抑制できる。
4.ボンド磁石用組成物の製造方法
本発明のボンド磁石用組成物は、(1)磁性粉の表面を融点が150〜500℃の金属化合物や燐酸化合物により被覆し、(2)さらに、必要によりカップリング剤や滑剤で被覆した後、(3)前記特定の条件で磁性粉を着磁・脱磁してから、(4)前記特定の樹脂バインダーを混合し、磁性粉を分散することにより製造される。
4). Method for producing composition for bonded magnet The composition for bonded magnet of the present invention comprises: (1) the surface of magnetic powder is coated with a metal compound or phosphoric acid compound having a melting point of 150 to 500 ° C., and (2) a cup if necessary. After coating with a ring agent or lubricant, (3) magnetized and demagnetized magnetic powder under the specified conditions, and (4) mixed with the specific resin binder and dispersed magnetic powder. The
(1)金属化合物又は燐酸化合物による被覆
本発明においては、事前に融点が150〜500℃の金属化合物又は燐酸化合物により、前記特定の異方性を有する予め着磁・脱磁された磁性粉の表面を処理する。
(1) Coating with metal compound or phosphoric acid compound In the present invention, the magnetic powder previously magnetized and demagnetized having the specific anisotropy with a metal compound or phosphoric acid compound having a melting point of 150 to 500 ° C in advance is used. Treat the surface.
(金属化合物)
金属化合物としては、亜鉛(Zn)のようにそれ自身が反応後または未反応後にZn含有皮膜を形成し、かつR−T−N系磁性粉の表面に実質的に均一に被覆しうるものであり、具体的には、Zn、錫(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)などが挙げられる。
(Metal compound)
The metal compound, such as zinc (Zn), can form a Zn-containing film after reacting or not reacting, and can coat the surface of the R-TN magnetic powder substantially uniformly. Specific examples include Zn, tin (Sn), indium (In), lead (Pb), and the like.
金属化合物は、希土類元素を含む鉄系磁性粉表面を保護するために磁性粉の0.1〜9.1重量%を必要とする。皮膜は、磁性粉とZnなどの金属粉末を混合し、不活性ガス中、200〜500℃で熱処理して、磁性粉表面を被覆した後、熱処理によって凝集した磁性粉を解砕することで得られる。 The metal compound needs 0.1 to 9.1% by weight of the magnetic powder in order to protect the surface of the iron-based magnetic powder containing rare earth elements. The film is obtained by mixing magnetic powder and metal powder such as Zn, heat-treating in an inert gas at 200 to 500 ° C., covering the surface of the magnetic powder, and then crushing the magnetic powder aggregated by the heat treatment. It is done.
(燐酸化合物)
燐酸化合物としては、それ自身が反応後または未反応後に燐酸塩を形成し、かつR−T−N系磁性粉の表面に被覆されることが重要となる。これらの条件を満足させることが可能な表面被覆用材料としては、一般に市販されている燐酸、燐酸溶液、燐酸塩溶液、これらの混合物等、および/または燐酸塩系表面処理剤を使用できる。燐酸化合物には、燐酸をはじめ、亜燐酸、次亜燐酸、ピロ燐酸、直鎖状のポリ燐酸、環状のメタ燐酸が含まれる。燐酸系表面処理剤としては、たとえば、燐酸系、燐酸マンガン系、燐酸亜鉛系、燐酸水素ナトリウム系、燐酸カルシウム系、有機燐酸エステル系などの有機燐酸化合物などがある。これらの燐酸化合物は、単独もしくは二種類以上で用いることが出来る。
また、燐酸アンモニウム、燐酸アンモニウムマグネシウムなど、更には磁性粉末表面でホパイト、フォスフォフェライト等を形成する燐酸亜鉛系、ショルツァイト、フォスフォフィライト、ホパイト等を形成する燐酸亜鉛カルシウム系、マンガンヒューリオライト、鉄ヒューリオライト等を形成する燐酸マンガン系、ストレンナイト、ヘマタイト等からなる燐酸鉄系などの被膜を形成する化合物が挙げられる。上記の燐酸化合物は、通常、キレート剤、中和剤等と混合して処理剤とされる。
(Phosphoric acid compound)
As the phosphoric acid compound, it is important that the phosphoric acid compound itself forms a phosphate after the reaction or unreacted and is coated on the surface of the R-TN magnetic powder. As the surface coating material capable of satisfying these conditions, commercially available phosphoric acid, phosphoric acid solution, phosphate solution, a mixture thereof, and / or a phosphate-based surface treatment agent can be used. Phosphoric acid compounds include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid, linear polyphosphoric acid, and cyclic metaphosphoric acid. Examples of the phosphoric acid-based surface treatment agent include organic phosphoric acid compounds such as phosphoric acid-based, manganese phosphate-based, zinc phosphate-based, sodium hydrogen phosphate-based, calcium phosphate-based, and organic phosphate ester-based compounds. These phosphoric acid compounds can be used alone or in combination of two or more.
In addition, ammonium phosphate, ammonium magnesium phosphate, etc., zinc phosphates that form hopite, phosphoferrite, etc. on the surface of magnetic powder, zinc calcium phosphates that form phosphite, phosphite, etc. Examples thereof include compounds that form films such as manganese phosphates that form light, iron heuriolite, etc., iron phosphates composed of strenite, hematite, and the like. The above phosphoric acid compound is usually mixed with a chelating agent, a neutralizing agent or the like to form a treating agent.
これらのうち、燐酸、燐酸亜鉛系、燐酸マンガン系、燐酸鉄系化合物が好ましい性能を発揮するが、その理由は、これらの金属元素が希土類系金属を成分とする磁石粉末の表面に保護膜を形成しやすいためと考えられる。これら燐酸化合物は、上記の化合物単独でも複数種を組合せてもよい。 Among these, phosphoric acid, zinc phosphate-based, manganese phosphate-based, and iron phosphate-based compounds exhibit preferable performance because the protective layer is formed on the surface of the magnet powder containing these rare earth metals as the metal elements. It is thought that it is easy to form. These phosphoric acid compounds may be used alone or in combination.
燐酸化合物は、湿式処理法、乾式処理法のいずれかで表面処理され、その後、加熱乾燥させれば、より安定して磁性粉末に定着する。すなわち、表面処理溶液、磁性粉末は、プ
ラネタリーミキサーなどにより、十分に混合撹拌(例えば40rpm、20℃、保持・撹拌時間20分間)し、最後に、100〜150℃の真空オーブン中で10〜30時間乾燥させる。
The phosphoric acid compound is surface-treated by either a wet treatment method or a dry treatment method, and is then fixed to the magnetic powder more stably by heating and drying. That is, the surface treatment solution and the magnetic powder are sufficiently mixed and stirred (for example, 40 rpm, 20 ° C., holding / stirring time 20 minutes) by a planetary mixer, and finally 10 to 10 in a vacuum oven at 100 to 150 ° C. Let dry for 30 hours.
燐酸化合物の添加量は、その種類や濃度により異なるが、磁性粉末100重量部に対して0.01〜10重量部とする。0.05〜7重量部、特に0.1〜5重量部が好ましい。これによって、磁性粉末に、厚さ5〜100nm程度の燐酸塩化合物の膜を形成できる。添加量が0.01重量部未満の場合は、膜が十分に形成されず、また10重量部を超えると磁性粉末の密度が低下し、磁気特性、機械的強度が低下する。 Although the addition amount of a phosphoric acid compound changes with kinds and density | concentrations, it is 0.01-10 weight part with respect to 100 weight part of magnetic powder. 0.05 to 7 parts by weight, particularly 0.1 to 5 parts by weight is preferred. Thereby, a film of a phosphate compound having a thickness of about 5 to 100 nm can be formed on the magnetic powder. When the addition amount is less than 0.01 parts by weight, the film is not sufficiently formed. When the addition amount exceeds 10 parts by weight, the density of the magnetic powder is lowered, and the magnetic properties and mechanical strength are lowered.
この被覆溶液は、磁性粉末とプラネタリーミキサー中で、十分に混合撹拌(40rpm、20℃、保持・撹拌時間20分間)し、最後に、100〜150℃の真空オーブン中で、10〜30時間乾燥させ、磁性粉末を被覆する。 This coating solution is sufficiently mixed and stirred (40 rpm, 20 ° C., holding / stirring time 20 minutes) in a magnetic powder and a planetary mixer, and finally in a vacuum oven at 100 to 150 ° C. for 10 to 30 hours. Dry and coat with magnetic powder.
ここで磁性粉表面を保護するために必要な燐酸塩皮膜の厚さは、通常、平均で3〜100nmである。燐酸塩皮膜の平均厚さが3nm未満であると十分な耐候性が得られず、また、100nmを越えると磁気特性が低下すると共にボンド磁石を作製する際には混練性や成形性が低下する。また均一に被覆されているとは、通常は磁性粉表面の80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上が燐酸塩皮膜で覆われていることをいう。 Here, the thickness of the phosphate film necessary for protecting the magnetic powder surface is usually 3 to 100 nm on average. When the average thickness of the phosphate film is less than 3 nm, sufficient weather resistance cannot be obtained, and when it exceeds 100 nm, the magnetic properties are deteriorated and the kneadability and moldability are deteriorated when producing a bonded magnet. . Further, being uniformly coated means that 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more of the surface of the magnetic powder is covered with a phosphate film.
本発明で著しく効果が発揮されるものは、表面に金属化合物皮膜又は平均3〜100nmの燐酸塩皮膜が均一に被覆された希土類−鉄系磁性粉である。この磁性粉は、本出願人が提案したように(特開2001−207201号公報、特開2003−7521号公報)、従来に比べて耐候性が著しく向上している。この磁性粉を、従来のナイロン6、ナイロン12、あるいはナイロン6−12などの共重合ポリアミドと混練して得られるボンド磁石用組成物は、耐候性は大幅に改善されるものの、溶融流動性や成形加工性が未だ不十分で、成形して得られた磁石は機械強度が若干低下する。ところが、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体とを主たる樹脂バインダーとすることで大幅に改善される。 What is remarkably effective in the present invention is a rare earth-iron-based magnetic powder whose surface is uniformly coated with a metal compound film or an average 3-100 nm phosphate film. As proposed by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-207201, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-7521), the magnetic powder has significantly improved weather resistance as compared with the conventional powder. The composition for bonded magnets obtained by kneading this magnetic powder with conventional polyamide 6, nylon 12, or nylon 6-12, such as copolymer polyamide, has greatly improved weather resistance, Molding workability is still insufficient, and the mechanical strength of the magnet obtained by molding is slightly reduced. However, it is greatly improved by using a polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer as the main resin binder.
また上記希土類−鉄系磁性粉の中でも、20〜25wt%のR(希土類元素)、2.1〜3.9wt%のN(窒素)、0.2〜2.0wt%のP(リン)、0.5〜5.0wt%のO(酸素)及び残部がT(遷移金属元素および不可避的不純物)であり、不可避的不純物であるH(水素)の含有量を0.3wt%以下としたTh2Zn17型またはTh2Ni17型結晶構造をもつ希土類−鉄−窒素(R−T−N)系磁性粉を選択した場合には、成形体の表面性状も良好で、溶融流動性、成形加工性、成形体の機械強度が改善され、より効果的である。 Among the rare earth-iron-based magnetic powders, 20 to 25 wt% R (rare earth element), 2.1 to 3.9 wt% N (nitrogen), 0.2 to 2.0 wt% P (phosphorus), Th2Zn17 in which 0.5 to 5.0 wt% of O (oxygen) and the balance are T (transition metal element and unavoidable impurities), and the content of H (hydrogen), which is an unavoidable impurity, is 0.3 wt% or less. When a rare earth-iron-nitrogen (RTN) type magnetic powder having a type or Th2Ni17 type crystal structure is selected, the surface properties of the molded body are good, and the melt flowability, molding processability, Mechanical strength is improved and more effective.
ここで希土類元素(R)は、20〜25wt%、好ましくは23〜25wt%含有されている。Rが20wt%未満では磁性粉の残留磁化と保磁力が低下し、25wt%を超えると磁性粉の残留磁化と耐候性が低下する。N(窒素)は2.1〜3.9wt%、好ましくは2.8〜3.5wt%含有されている。Nが2.1wt%未満であるか、あるいは3.9wt%を超えると磁性粉の残留磁化と保磁力が低下するので好ましくない。 Here, the rare earth element (R) is contained in an amount of 20 to 25 wt%, preferably 23 to 25 wt%. If R is less than 20 wt%, the remanent magnetization and coercive force of the magnetic powder will decrease, and if it exceeds 25 wt%, the remanent magnetization and weather resistance of the magnetic powder will decrease. N (nitrogen) is contained in an amount of 2.1 to 3.9 wt%, preferably 2.8 to 3.5 wt%. If N is less than 2.1 wt% or exceeds 3.9 wt%, the remanent magnetization and coercive force of the magnetic powder decrease, which is not preferable.
一方、燐酸塩皮膜の成分であるP(リン)の含有量は0.2〜2.0wt%、好ましくは0.3〜1.0wt%である。Pが0.2wt%未満では磁性粉の耐候性や耐熱性に劣り、2.0wt%を超えるとその残留磁化が低下するので好ましくない。また、O(酸素)は0.5〜5.0wt%、好ましくは1.0〜3.0wt%である。Oが0.5wt%未満では磁性粉表面の燐酸塩皮膜が十分に形成されていないので、耐候性や耐熱性が劣る
ばかりか、表面活性が高いため大気中で取り扱ったとき発火のおそれがある。一方、5.0wt%を超えると残留磁化が低下するので好ましくない。
On the other hand, the content of P (phosphorus) which is a component of the phosphate film is 0.2 to 2.0 wt%, preferably 0.3 to 1.0 wt%. If P is less than 0.2 wt%, the magnetic powder is inferior in weather resistance and heat resistance, and if it exceeds 2.0 wt%, the residual magnetization is undesirably lowered. Moreover, O (oxygen) is 0.5 to 5.0 wt%, preferably 1.0 to 3.0 wt%. If O is less than 0.5 wt%, the phosphate film on the surface of the magnetic powder is not sufficiently formed, so that not only the weather resistance and heat resistance are inferior, but also because of high surface activity, there is a risk of ignition when handled in the atmosphere. . On the other hand, if the content exceeds 5.0 wt%, the residual magnetization decreases, which is not preferable.
そして、残部が磁性粉の主成分の遷移金属元素、すなわち、FeまたはCoなどである。燐酸塩皮膜の成分として、Zn、Cu、Mnなどがさらに含まれてもよい。このようなことから、遷移金属元素としては、Feの他に、Co、Zn、Cu又はMnから選択される1種以上が含まれるものが好適といえる。さらに、不可避的に混入する任意成分のH(水素)は0〜0.3wt%、好ましくは0.1wt%以下である。Hは耐候性に悪影響を及ぼし、0.3wt%を超えると耐候性が低下すると共に、保磁力も低下するので極力排除するのが望ましい。 The balance is a transition metal element as a main component of the magnetic powder, that is, Fe or Co. Zn, Cu, Mn, and the like may be further included as a component of the phosphate film. Therefore, it can be said that the transition metal element preferably contains one or more selected from Co, Zn, Cu, or Mn in addition to Fe. Furthermore, H (hydrogen) as an optional component inevitably mixed is 0 to 0.3 wt%, preferably 0.1 wt% or less. H adversely affects the weather resistance, and if it exceeds 0.3 wt%, the weather resistance decreases and the coercive force also decreases, so it is desirable to eliminate it as much as possible.
また、平均粒径を1〜20μmとし、成分組成を上記範囲とすることで、室温での保磁力が400kA/m以上のR−Fe−N系磁性粉末となる。ここで平均粒径が1μm未満では磁性粉の残留磁化が低下し、20μmを超えると室温での保磁力が400kA/mを下回ることがある。 Moreover, it becomes R-Fe-N type magnetic powder with a coercive force at room temperature of 400 kA / m or more by setting the average particle size to 1 to 20 μm and the component composition within the above range. Here, when the average particle size is less than 1 μm, the residual magnetization of the magnetic powder decreases, and when it exceeds 20 μm, the coercive force at room temperature may be less than 400 kA / m.
(2)カップリング剤による被覆
金属化合物又は燐酸塩で被覆された磁性粉は、さらにカップリング剤によって被覆することができる。
(2) Coating with Coupling Agent The magnetic powder coated with a metal compound or phosphate can be further coated with a coupling agent.
(カップリング剤)
本発明においては、上記の磁性粉にシラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤の少なくとも一種を用いて表面処理を施す。この中でもシラン系カップリング剤、またはチタネート系カップリング剤が好ましい。この表面処理により磁性粉末の表面が被覆されることにより、高充填時の溶融流動性をより効果的に向上させることができる。
(Coupling agent)
In the present invention, the magnetic powder is subjected to a surface treatment using at least one of a silane coupling agent, an aluminum coupling agent, a titanate coupling agent, and a zirconate coupling agent. Of these, silane coupling agents or titanate coupling agents are preferred. By covering the surface of the magnetic powder by this surface treatment, the melt fluidity at the time of high filling can be improved more effectively.
シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン)、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどの有機シランモノマーがある。これらのシラン系カップリング剤も、単独もしくは混合して用いることが出来る。 Examples of the silane coupling agent include vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ- Glycidoxymethyldiethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl- γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane And organosilane monomers such as diphenyldiethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, and decyltrimethoxysilane. These silane coupling agents can also be used alone or in combination.
アルミニウム系カップリング剤としては、アルコキシアルミニウムキレート類が挙げられる。具体的には、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどである。これらのアルミニウム系カップリング剤は、単独もしくは二種類以上で用いることが出来る。 Examples of the aluminum coupling agent include alkoxyaluminum chelates. Specific examples include acetoalkoxyaluminum diisopropylate. These aluminum coupling agents can be used alone or in combination of two or more.
チタネート系カップリング剤としては、一般に市販されている、たとえばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル)チタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチ
タネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネートなどがある。これらの中では、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネートが特に好ましい。なお、これらのチタネートカップリング剤は、単独もしくは混合して用いることが出来る。
As titanate-based coupling agents, commercially available, for example, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl) titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, Tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tri (dioctyl phosphate) titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate, isopropyl Dimethacrylisostearoyl titanate, tetra (2,2-di Lil-1-butyl) bis (ditridecylphosphite) titanate, isopropyl tricumylphenyl titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) oxy acetate titanate, and the like isopropyl isostearoyl diacryl titanate. Among these, isopropyl triisostearoyl titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl phosphite) titanate, and bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate are particularly preferable. These titanate coupling agents can be used alone or in combination.
カップリング剤は、湿式処理法、乾式処理法のいずれかで被覆処理されるが、例えば、メカノフュージョン装置に投入して、事前に表面処理を行った後に、100℃前後の加熱処理を併せて行うほうがより安定した被覆磁性粉末が得られるので好ましい。
このメカノフィージョンシステムは、内部の回転ローターが高速回転し、投入された磁性粉末と有機化合物が回転ローター内壁において圧密され、更にインナーピース先端部と回転ローターとの間隙部近傍において圧縮、剪断等の作用を受ける構造でなければならない。回転ローターとインナーピースとの間隙や回転数等の条件は、磁性粉末への有機被膜の処理速度、二次粒子の解凝度合いに応じて自由に調整できるものが好ましい。例えば、ホソカワミクロン(株)製のメカノフュージョンAMSシリーズを用いることができ、同社のメカノフュージョンAMS−LAB、AMS−100Fが好適である。
その後、加熱乾燥させれば、より安定して磁性粉末に定着する。すなわち、カップリング剤溶液、磁性粉末は、プラネタリーミキサーなどにより、十分に混合撹拌(例えば40rpm、20℃、保持・撹拌時間20分間)し、最後に、100〜150℃の真空オーブン中で10〜30時間乾燥させる。
The coupling agent is coated by either a wet processing method or a dry processing method. For example, the coupling agent is put into a mechano-fusion apparatus and subjected to a surface treatment in advance, and then a heat treatment at around 100 ° C. is also performed. This is preferable because a more stable coated magnetic powder can be obtained.
In this mechano-fusion system, the internal rotary rotor rotates at high speed, the charged magnetic powder and organic compound are consolidated on the inner wall of the rotary rotor, and further, compression, shearing, etc. are performed in the vicinity of the gap between the inner piece tip and the rotary rotor. The structure must be affected by The conditions such as the gap between the rotating rotor and the inner piece and the number of rotations are preferably those that can be freely adjusted according to the processing speed of the organic coating on the magnetic powder and the degree of deagglomeration of the secondary particles. For example, Mechanofusion AMS series manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. can be used, and Mechanofusion AMS-LAB and AMS-100F manufactured by the same company are suitable.
Then, if it heat-drys, it will fix to magnetic powder more stably. That is, the coupling agent solution and the magnetic powder are sufficiently mixed and stirred (for example, 40 rpm, 20 ° C., holding / stirring time 20 minutes) by a planetary mixer, and finally 10 in a vacuum oven at 100 to 150 ° C. Allow to dry for ~ 30 hours.
カップリング剤の添加量は、その種類や濃度により異なるが、概ね磁性粉100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、更に好ましくは0.1〜5重量部である。0.1重量部よりも少ないと、充分な溶融流動性向上や、耐環境性向上の効果が得られず、10重量部よりも多くなると成形体の密度が低下して、ボンド磁石の機械強度低下や、所望の磁気特性が得られなくなる。 Although the addition amount of a coupling agent changes with the kind and density | concentration, generally 0.1-10 weight part is preferable with respect to 100 weight part of magnetic powder, More preferably, it is 0.1-5 weight part. If the amount is less than 0.1 parts by weight, sufficient melt fluidity improvement and environmental resistance improvement effects cannot be obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the density of the molded body decreases, and the mechanical strength of the bond magnet is reduced. Deterioration and desired magnetic properties cannot be obtained.
本発明の表面処理方法としては、事前に金属化合物又は燐酸化合物による表面処理工程を設けて磁性粉に被覆処理を施した後、必要によりカップリング剤で処理し、その後、樹脂バインダーとを混合することが好ましいが、磁性粉と樹脂バインダーとカップリング剤とを一緒に混合しても良い。しかしながら、より確実な表面処理被膜を得るためには、磁性粉を事前にカップリング剤で処理した後、樹脂バインダーと混合することが望ましい。 As the surface treatment method of the present invention, a surface treatment step using a metal compound or a phosphoric acid compound is provided in advance to coat the magnetic powder, and then, if necessary, treated with a coupling agent, and then mixed with a resin binder. Although it is preferable, you may mix a magnetic powder, a resin binder, and a coupling agent together. However, in order to obtain a more reliable surface-treated film, it is desirable that the magnetic powder is previously treated with a coupling agent and then mixed with a resin binder.
(3)磁性粉末の着磁・脱磁方法
表面処理を施した磁性粉末は、例えばコンデンサ式着脱磁電源装置を用い着磁・脱磁処理される。該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダーのポリアミド樹脂(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものでなければならない。磁場(α)および(β)は、それぞれ独立して1600kA/m以上であることが望ましい。
(3) Magnetic Powder Magnetization / Demagnetization Method The surface-treated magnetic powder is magnetized / demagnetized using, for example, a capacitor-type detachable magnetic power supply device. After magnetizing with a magnetic field (α) high enough to destroy the domain wall of each magnetic particle constituting the powder, each magnetic particle constituting the powder is subsequently a polyamide resin (B) as a resin binder. And must be demagnetized with a magnetic field (β) high enough to allow sufficient kneading. The magnetic fields (α) and (β) are desirably 1600 kA / m or more independently of each other.
磁場(α)、すなわち着磁磁界は、1600kA/m以上であり、好ましくは、1800kA/m以上である。1600kA/m未満では、これに近い保磁力を有する磁性粉末の配向を行うことができず高い配向特性を得ることができない。
磁場(β)、すなわち脱磁磁界は、1600kA/m以上であり、より好ましくは1800kA/m以上、より好ましくは2000kA/m以上である。1600kA/m未満では、これに近い保磁力を有する磁性粉末が脱磁できずに粉末同士が引き着き合ったままで大きな塊で残存してしまい、樹脂との混合のために用いる混練機への磁石粉末の投入が、塊であるため困難となる。また、混練機の材質が鉄等の磁性体の場合、磁石粉末が混練機に付着してしまい混練そのものができなくなってしまう。
The magnetic field (α), that is, the magnetizing magnetic field is 1600 kA / m or more, preferably 1800 kA / m or more. If it is less than 1600 kA / m, the magnetic powder having a coercive force close to this cannot be oriented, and high orientation characteristics cannot be obtained.
The magnetic field (β), that is, the demagnetizing magnetic field is 1600 kA / m or more, more preferably 1800 kA / m or more, and more preferably 2000 kA / m or more. If it is less than 1600 kA / m, the magnetic powder having a coercive force close to this cannot be demagnetized and remains in a large lump while the powders are attracted to each other, and the magnet to the kneader used for mixing with the resin It becomes difficult to put the powder because it is a lump. When the material of the kneader is a magnetic material such as iron, the magnet powder adheres to the kneader and the kneading itself cannot be performed.
(4)磁性粉の樹脂バインダーへの分散
最後に、上記の方法により表面処理された磁性粉は、樹脂バインダーに混合し、分散させる。
(4) Dispersion of magnetic powder in resin binder Finally, the magnetic powder surface-treated by the above method is mixed and dispersed in a resin binder.
樹脂バインダー(B)の配合量は、特に制限されるものではないが、組成物100重量部に対して1〜20重量部の割合で成形方法に応じて適宜選択すれば良い。特に樹脂バインダー(B)が、1〜15重量部の割合で混合されることが好ましい。樹脂バインダー(B)が1重量部よりも少ないと磁気特性が不十分であり、20重量部よりも多いと成形性が悪化するために好ましくない。 The blending amount of the resin binder (B) is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the molding method at a ratio of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the composition. In particular, the resin binder (B) is preferably mixed at a ratio of 1 to 15 parts by weight. When the amount of the resin binder (B) is less than 1 part by weight, the magnetic properties are insufficient, and when the amount is more than 20 parts by weight, the moldability deteriorates, which is not preferable.
また、本発明では上述のように磁性粉を高充填した場合に顕著な効果を奏するものであるが、本発明のボンド磁石用組成物は、磁性粉の配合量が80重量部より少ない場合でも、磁性粉の均一分散性などの点で有利である。
本発明のボンド磁石用組成物を得る場合は、必要により、下記のような添加剤、充填材を配合した後、このボンド磁石用組成物を溶融混練すれば良く、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の混練機などを使用して行う。
Further, in the present invention, when the magnetic powder is highly filled as described above, a remarkable effect is exhibited. However, the composition for a bonded magnet of the present invention can be used even when the blending amount of the magnetic powder is less than 80 parts by weight. This is advantageous in terms of the uniform dispersibility of the magnetic powder.
When obtaining the composition for bonded magnets of the present invention, if necessary, after blending the following additives and fillers, the bonded magnet composition may be melt-kneaded. For example, a Banbury mixer, kneader, roll , Kneaders such as kneaders, single screw extruders, twin screw extruders, and the like.
(添加剤)
本発明のボンド磁石用組成物は、磁性粉、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体を含むポリアミド樹脂から構成されるものであるが、これらに加えて、添加剤として滑剤や安定剤などを使用すると、さらに組成物の加熱流動性が向上し成形性や磁気特性が向上する。
(Additive)
The composition for bonded magnets of the present invention is composed of a polyamide resin containing magnetic powder, a polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer. In addition, when a lubricant or stabilizer is used as an additive, the heat fluidity of the composition is further improved, and the moldability and magnetic properties are improved.
滑剤としては、例えばパラフィンワックス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイクロワックス等のワックス類、ステアリン酸、1,2−オキシステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の脂肪酸類、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、2−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩(金属石鹸類)ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド等脂肪酸アミド類、ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル、エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル類、ジメチルポリシロキサン、シリコングリース等のポリシロキサン類、弗素系オイル、弗素系グリース、含弗素樹脂粉末といった弗素化合物、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪素、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。 Examples of the lubricant include waxes such as paraffin wax, liquid paraffin, polyethylene wax, polypropylene wax, ester wax, carnauba, and micro wax, stearic acid, 1,2-oxystearic acid, lauric acid, palmitic acid, oleic acid, and the like. Fatty acid salts such as fatty acids, calcium stearate, barium stearate, magnesium stearate, lithium stearate, zinc stearate, aluminum stearate, calcium laurate, zinc linoleate, calcium ricinoleate, zinc 2-ethylhexoate (metal soaps) ) Stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, behenic acid amide, palmitic acid amide, lauric acid amide, hydroxystearic acid amide, methylene bis-stearyl Fatty acid amides such as acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, distearyl adipic acid amide, ethylene bis oleic acid amide, dioleyl adipic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, fatty acid such as butyl stearate Esters, alcohols such as ethylene glycol and stearyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and polyethers composed of these modified products, polysiloxanes such as dimethylpolysiloxane and silicon grease, fluorine-based oil, fluorine Examples thereof include inorganic compound powders such as fluorine compounds such as greases and fluorine-containing resin powders, silicon nitride, silicon carbide, magnesium oxide, alumina, silicon dioxide, and molybdenum disulfide.
また、安定剤としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−{3−(3,5−ジ−第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]−4−{3−(3,5−ジ−第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,2,3−トリアザスピロ[4,5]ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[[6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[[2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル]イミノ]]、2−(3,5−ジ・第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸化剤等が挙げられ、これらの一種または二種以上を使うことが出来る。 As stabilizers, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, 1- [2 -{3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy} ethyl] -4- {3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy} -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 8-benzyl-7,7,9,9-tetramethyl-3-octyl-1,2,3-triazaspiro [4,5] undecane-2,4- Dione, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, dimethyl-1- (2-hydroxyethyl) -4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine polycondensate Poly [[6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) imino-1,3,5-triazine-2,4-diyl] [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl ) Imino] hexamethylene [[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl] imino]], 2- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butyl In addition to hindered amine stabilizers such as bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) malonate, phenolic, phosphite, thioether antioxidants, etc. One or more of these can be used.
これらの添加剤の添加量は、樹脂バインダーの種類や磁性粉の種類などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常はボンド磁石用組成物100重量部に対して、0.1〜20重量部、特に0.1〜3重量部とすることが好ましい。 The addition amount of these additives is appropriately selected according to the type of the resin binder and the type of the magnetic powder, and is not particularly limited, but is usually 0 with respect to 100 parts by weight of the bonded magnet composition. 0.1 to 20 parts by weight, particularly 0.1 to 3 parts by weight is preferable.
(充填剤)
さらに、本発明のボンド磁石用組成物には、マイカやウィスカあるいはタルク、炭素繊維、ガラス繊維など補強効果の大きな充填剤を本発明の目的を妨げない範囲で適宜添加することができる。すなわち、ボンド磁石に要求される磁気特性が比較的低く、上記磁性粉の充填量が比較的少ない場合には、ボンド磁石の機械強度が低くなりやすく、このような場合には機械強度を補うためにマイカやウィスカなどの充填剤を添加して、ボンド磁石の機械強度を補うことができる。
これらの充填剤の種類や配合量は、特に制限されるものではなく、要求されるボンド磁石の特性に応じて適宜選択すればよい。
(filler)
Furthermore, a filler having a large reinforcing effect such as mica, whisker, talc, carbon fiber, or glass fiber can be appropriately added to the bonded magnet composition of the present invention as long as the object of the present invention is not hindered. That is, when the magnetic properties required for the bonded magnet are relatively low and the amount of the magnetic powder is relatively small, the mechanical strength of the bonded magnet tends to be low. In such a case, the mechanical strength is compensated. It is possible to supplement the mechanical strength of the bonded magnet by adding a filler such as mica or whisker.
The type and blending amount of these fillers are not particularly limited and may be appropriately selected according to the required properties of the bond magnet.
5.ボンド磁石の製造
このボンド磁石用組成物を射出成形、圧縮成形、押出成形、圧延成形、或いはトランスファー成形等で成形することによって、磁気特性、形状自由度のみならず、耐錆特性、機械的強度、柔軟性、耐熱性などにも優れた本発明のボンド磁石が得られる。本発明のボンド磁石用組成物は、溶融流動性が優れることから、射出成形、圧縮成形、押出成形のいずれかが好適であるが、高磁気特性で高機械強度が要求されている射出成形において最も効果的である。本発明において成形装置は、特殊な構造を有する必要はなく、組成物の供給部と、成形部と、配向磁場印加部と、成形体取り出し部を有するものであればよい。
5. Manufacture of bonded magnets By molding this bonded magnet composition by injection molding, compression molding, extrusion molding, rolling molding, transfer molding, etc., not only magnetic properties and freedom of shape, but also rust resistance properties, mechanical strength In addition, the bonded magnet of the present invention having excellent flexibility and heat resistance can be obtained. The composition for bonded magnets of the present invention is excellent in melt fluidity, and thus any one of injection molding, compression molding and extrusion molding is suitable. In injection molding where high magnetic properties and high mechanical strength are required. Most effective. In the present invention, the molding apparatus does not have to have a special structure, and may be any apparatus having a composition supply unit, a molding unit, an orientation magnetic field application unit, and a molded body take-out unit.
前記供給部は、金型内に成形材料である組成物を充填する部分である。この供給部には、好ましくは定量フィーダのような、組成物供給装置が設置される。上記樹脂結合型磁石用組成物中の樹脂に磁性粉末が分散して形成されたスラリーは、混合機から抜き出されて、磁性粉と樹脂とがスラリー状態を維持したままで金型に供給される。
また、成形部は、金型に供給された組成物をパンチにより圧縮成形する部分である。配向磁場印加部は、成形部である金型の周囲に、磁場を印加するためのコイルもしくは永久磁石を設置している。金型に装入された組成物には、240〜1200kA/m、好ましくは240〜800kA/mの配向磁場が印加される。配向磁場が240kA/m未満では磁性粉末を充分に配向できず、1200kA/mを超える配向磁場は実用的ではない。
成形体取り出し部は、成形体を金型から取り出す部分である。成形体は、下パンチをその加圧面が金型の上端面と一致する位置まで上昇させて、成形体を成形空間から排出し、次いで、該成形体を横方向へ移動させればよい。
The supply portion is a portion that fills a mold with a composition that is a molding material. The supply unit is preferably provided with a composition supply device such as a quantitative feeder. The slurry formed by dispersing the magnetic powder in the resin in the resin-bonded magnet composition is extracted from the mixer, and the magnetic powder and the resin are supplied to the mold while maintaining the slurry state. The
Moreover, a shaping | molding part is a part which compression-molds the composition supplied to the metal mold | die with a punch. The orientation magnetic field application unit is provided with a coil or a permanent magnet for applying a magnetic field around a mold as a molding unit. An orientation magnetic field of 240 to 1200 kA / m, preferably 240 to 800 kA / m is applied to the composition charged in the mold. If the orientation magnetic field is less than 240 kA / m, the magnetic powder cannot be sufficiently oriented, and an orientation magnetic field exceeding 1200 kA / m is not practical.
The molded body take-out part is a part for taking out the molded body from the mold. The molded body may be raised by raising the lower punch to a position where the pressing surface coincides with the upper end surface of the mold, discharging the molded body from the molding space, and then moving the molded body in the lateral direction.
すなわち、射出成形では、上記樹脂結合型磁石用組成物を射出ユニットで溶融状態にし、溶融された組成物を高温に維持された金型のスプルー部に供給し、ランナー部を経てキャビティ部に充填し、充填された樹脂を冷却しながら所定時間保持し、樹脂が硬化した後、キャビティ部から硬化した成形品を取り出すことで、本発明の磁気異方性ボンド磁石を得ることができる。
射出成形の場合、最高履歴温度が300℃以下、好ましくは260℃以下となる条件でボンド磁石用組成物を成形する。最高履歴温度が300℃を超えると、磁気特性が低下するという問題が生じるので好ましくない。
That is, in injection molding, the resin-bonded magnet composition is melted in an injection unit, the melted composition is supplied to a sprue part of a mold maintained at a high temperature, and filled into a cavity part through a runner part. Then, the filled resin is held for a predetermined time while being cooled, and after the resin is cured, the cured molded product is taken out from the cavity portion, whereby the magnetic anisotropic bonded magnet of the present invention can be obtained.
In the case of injection molding, the bonded magnet composition is molded under the condition that the maximum history temperature is 300 ° C. or lower, preferably 260 ° C. or lower. When the maximum history temperature exceeds 300 ° C., there is a problem in that the magnetic characteristics are deteriorated.
本発明のボンド磁石は、上記の樹脂結合型磁石用組成物を、熱可塑性樹脂の溶融温度まで加熱後、湿式磁場中で成形され冷却後に得られる、高い配向度を有するものである。配向度は95%以上、好ましくは96%以上であり、優れた磁気的特性を有しているため、多くの分野で利用することができる。
ボンド磁石は、特定の重合脂肪酸系ポリアミド共重合体を含む樹脂バインダーに、成形磁場より高い磁場にて着磁後、さらに脱磁を行った磁性粉を混合分散させたボンド磁石用組成物を成形しているため、形状自由度や機械強度に優れ、他の部品との一体成形が可能であるといった特長を持つ。
これらのボンド磁石を用いた製品は、その用途に応じて100℃以上の高温に晒されたり、逆に−35℃以下の低温に晒されたり、さらには高温の状態と低温の状態とに交互に晒されることがある。ボンド磁石を他の部品(主にヨーク材)と一体成形した製品、あるいは張り合わせた製品などを、このような温度差が大きい状況下で使用しても、熱膨張率の違いから生じる歪みや、樹脂バインダーの劣化などによって、ボンド磁石が割れたり、他の部品から剥離したりすることがない。このようなことから、割れ・欠けがなく、軽薄短小化が進む磁石用途、例えば、小型モータ、音響機器、OA機器等にいたる幅広い分野において特に有用である。
The bonded magnet of the present invention has a high degree of orientation obtained by heating the resin-bonded magnet composition to the melting temperature of the thermoplastic resin, molding it in a wet magnetic field and cooling it. The degree of orientation is 95% or more, preferably 96% or more, and since it has excellent magnetic properties, it can be used in many fields.
Bonded magnets are molded compositions for bonded magnets in which a magnetic binder magnetized in a magnetic field higher than the molding magnetic field is mixed and dispersed in a resin binder containing a specific polymerized fatty acid-based polyamide copolymer. As a result, it has excellent shape flexibility and mechanical strength, and can be integrally molded with other parts.
Products using these bonded magnets are exposed to a high temperature of 100 ° C or higher depending on the application, and conversely, they are exposed to a low temperature of -35 ° C or lower, and alternate between a high temperature state and a low temperature state. May be exposed to. Even if a product in which a bonded magnet is integrally molded with other parts (mainly yoke material) or a product that is bonded together is used under such a large temperature difference, distortion caused by the difference in thermal expansion coefficient, The bonded magnet does not break or peel off from other parts due to deterioration of the resin binder. For this reason, the present invention is particularly useful in a wide range of fields such as small motors, acoustic equipment, OA equipment, etc., which are free from cracks / chips and are becoming lighter and thinner.
以下実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、これらに限定されるものでは無い。
次の各材料・成分及び方法でボンド磁石用組成物及びボンド磁石を製造し、評価した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples without departing from the spirit of the present invention.
The composition for bonded magnets and bonded magnets were manufactured and evaluated by the following materials / components and methods.
1.材料・成分
(1)磁性粉末
・異方性磁性粉末:Sm−Fe−N系磁性粉末(住友金属鉱山(株)製 SmFeN合金粉末)、Sm:23.5〜24.5wt%、N:3.1〜3.5wt%、異方性磁場:16.8MA/m(210kOe)、100μm以下の粒径含有率99重量%
(2)無機燐酸または無機燐酸化合物
・燐酸系処理剤(商品名:燐酸(試薬)、関東化学(株)製)
(3)有機シランモノマー
・有機シランモノマー:γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:信越シリコーンKBM503)
(4)樹脂バインダー
・重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体A
オレイン酸、リノール酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサメチレンジアミンとを原料として窒素雰囲気下、190℃で反応させたポリアミドオリゴマーに、ポリオキシテトラメチレングリコール、アゼライン酸を添加し、均一になるように攪拌しながら、270℃で重合させた。融点172℃、結晶化温度158℃、MI値(230℃、21.2Nの荷重で測定)が300g/10min.である重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体Aが得られた。これは、ポリエーテルエステルアミド骨格(a)とポリエーテルエステル骨格(b)の共重合比(a):(b)が60:40であり、数平均分子量が約10,000であった。JIS K7162に基づいて評価した、この樹脂バインダーの引張降伏応力は17MPa(降伏ひずみ14%)、引張破壊応力は40MPa(破壊時呼びひずみ540%)であった。
・重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体B
ポリアミドオリゴマーに対するポリオキシテトラメチレングリコールと、アゼライン酸の配合比を変えた以外は、重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体Aと同様にして、融点153℃、結晶化温度122℃、230℃21.2Nの荷重で測定したMI値1600g/10min.である重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体Bが得られた。このポリエーテルエステルアミド骨格(a)とポリエーテルエステル骨格(b)の共重合比(a):(b)は80:20であり、数平均分子量は約6,000であった。また、JIS K7162に基づいて評価した引張降伏応力は11MPa(降伏ひずみ14%)、引張破壊応力は19MPa(破壊時呼びひずみ486%)であった。
・ナイロン12
商品名:A1709P ダイセルデグサ社製(数平均分子量約13,000)、引張降伏応力41MPa、引張破壊応力49MPa。
1. Materials / Components (1) Magnetic powder / anisotropic magnetic powder: Sm—Fe—N magnetic powder (SmFeN alloy powder manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.), Sm: 23.5 to 24.5 wt%, N: 3 0.1 to 3.5 wt%, anisotropic magnetic field: 16.8 MA / m (210 kOe), particle size content of 100 μm or less 99 wt%
(2) Inorganic phosphoric acid or inorganic phosphoric acid compound / phosphoric acid treatment agent (trade name: phosphoric acid (reagent), manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
(3) Organic silane monomer / Organic silane monomer: γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (trade name: Shin-Etsu Silicone KBM503)
(4) Resin binder / polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer A
Add polyoxytetramethylene glycol and azelaic acid to polyamide oligomer reacted at 190 ° C under nitrogen atmosphere using oleic acid, linoleic acid, azelaic acid, sebacic acid and hexamethylenediamine as raw materials Polymerization was carried out at 270 ° C. with stirring. Melting point: 172 ° C., crystallization temperature: 158 ° C., MI value (measured at 230 ° C., 21.2 N load) is 300 g / 10 min. A polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer A was obtained. This had a copolymerization ratio (a) :( b) of the polyether ester amide skeleton (a) and the polyether ester skeleton (b) of 60:40, and a number average molecular weight of about 10,000. The tensile yield stress of this resin binder evaluated based on JIS K7162 was 17 MPa (yield strain 14%), and the tensile fracture stress was 40 MPa (nominal strain at break 540%).
・ Polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer B
Except for changing the blending ratio of polyoxytetramethylene glycol and azelaic acid to the polyamide oligomer, the melting point was 153 ° C., the crystallization temperature was 122 ° C., and 230 ° C. in the same manner as the polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer A. MI value measured with a load of 21.2 N 1600 g / 10 min. A polymerized fatty acid-based polyether ester amide block copolymer B was obtained. The copolymerization ratio (a) :( b) of the polyether ester amide skeleton (a) and the polyether ester skeleton (b) was 80:20, and the number average molecular weight was about 6,000. The tensile yield stress evaluated based on JIS K7162 was 11 MPa (yield strain 14%), and the tensile fracture stress was 19 MPa (nominal strain at break 486%).
・ Nylon 12
Product name: A1709P manufactured by Daicel Degussa (number average molecular weight of about 13,000), tensile yield stress 41 MPa, tensile fracture stress 49 MPa.
2.成形品の評価
・引張試験(−35℃)
ASTM D638に規定される形状(L:175mm、W:13mm{ツカミ部:19.5mm}、T:3mm)に射出成形し、得られた成形試験片を用い、ASTM D638に規定される引張試験に供した。引張り強さ50MPa以上、破断伸び1%以上、弾性率12000MPa以上で効果ありとした。
・磁気特性評価
上記射出成形条件にて得られた樹脂結合型磁石試料の最大磁気エネルギー積などの磁気特性を、チオフィー型自記磁束計(東英工業社製)にて常温で測定した。尚、配向度は、SMM法、即ち、{(成形後の樹脂結合型磁石の磁化)/(磁性粉100%でのVSMにて測定した磁化×成形後の樹脂結合型磁石の磁性粉体積率)×100}で表した。配向度、95%以上で効果ありとした。
・密度は、東洋精機製水置換型測定装置にて測定した。
2. Molded product evaluation / tensile test (-35 ℃)
Tensile test stipulated in ASTM D638 using the molded specimen obtained by injection molding to the shape specified in ASTM D638 (L: 175 mm, W: 13 mm {Tear part: 19.5 mm}, T: 3 mm) It was used for. The tensile strength was 50 MPa or more, the elongation at break was 1% or more, and the elastic modulus was 12000 MPa or more.
Magnetic property evaluation Magnetic properties such as the maximum magnetic energy product of the resin-bonded magnet sample obtained under the above injection molding conditions were measured at room temperature with a thiophye self-recording magnetometer (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.). The degree of orientation was determined by the SMM method, that is, {(magnetization of resin-bonded magnet after molding) / (magnetization measured by VSM at 100% magnetic powder) × magnetic powder volume ratio of resin-bonded magnet after molding. ) × 100}. An orientation degree of 95% or more was considered to be effective.
-Density was measured with a water displacement measuring device manufactured by Toyo Seiki.
(実施例1)
(1)燐酸または燐酸化合物、有機シランモノマーによる表面処理
磁性粉100重量部に対して、10重量部のIPA等のアルコール系有機溶媒に0.3重量部の表面処理用燐酸化合物を溶解した後、当該処理溶液と磁性粉とをプラネタリーミキサー中で十分混合撹拌(40rpm,20℃)し、−760mmHg、120℃の真空オーブン中で24時間乾燥させ、ここで得られた処理済み粉を更にメカノフュージョン(ホソカワミクロン(株)製)にて有機シランモノマー0.5重量部を添加し表面処理を行い、処理済磁性粉を得た。
(2)磁性粉末の着磁・脱磁方法
表面処理を施した磁性粉末は、電子磁気工業株式会社製コンデンサ式着脱磁電源装置を用い着磁・脱磁処理を行った。条件を表1,2に示す。
(3)組成物の混合及び作製
磁性粉末全量に、所定の樹脂を所定の比率になるよう添加し(各重量部)、更に滑剤として、磁性粉末100重量部に対し規定量を加え、プラネタリーミキサー中で十分混合撹拌させた。
これらにより得られた混合物をφ20mmシングル押出機(L/D=25、CR=2.0、回転数=20rpm、5mmφストランドダイ、シリンダー温度200〜250℃、ダイス温度230℃にて押し出し、ホットカットペレタイザーにて約φ5mm×5mmのペレットコンパウンドを作製した。
得られたペレットコンパウンドを(株)日本製鋼所製磁場中射出成形機(J−20MII)にてφ10mm×15mmの円柱及び15mm×8mm×2mm矩形強度試験用樹脂結合型磁石を配向磁場強度480kA/m、成形温度220〜230℃、金型温度100〜120℃にて成形し、成形品を前述の方法にてそれぞれ評価した。製造条件、評価結果を表1に示す。
(Example 1)
(1) Surface treatment with phosphoric acid or phosphoric acid compound and organosilane monomer After dissolving 0.3 parts by weight of a surface treatment phosphoric acid compound in 10 parts by weight of an alcohol-based organic solvent such as IPA with respect to 100 parts by weight of magnetic powder The processing solution and the magnetic powder are sufficiently mixed and stirred (40 rpm, 20 ° C.) in a planetary mixer and dried in a vacuum oven at −760 mmHg and 120 ° C. for 24 hours. Surface treatment was performed by adding 0.5 parts by weight of an organosilane monomer with Mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a treated magnetic powder.
(2) Magnetization / demagnetization method of magnetic powder The surface-treated magnetic powder was subjected to magnetization / demagnetization treatment using a capacitor-type detachable magnetic power supply device manufactured by Electromagnetic Industry Co., Ltd. The conditions are shown in Tables 1 and 2.
(3) Mixing and preparation of the composition A predetermined resin is added to the total amount of the magnetic powder in a predetermined ratio (each part by weight), and as a lubricant, a specified amount is added to 100 parts by weight of the magnetic powder. The mixture was sufficiently mixed and stirred in a mixer.
The mixture thus obtained was extruded at φ20 mm single extruder (L / D = 25, CR = 2.0, rotation speed = 20 rpm, 5 mmφ strand die, cylinder temperature 200-250 ° C., die temperature 230 ° C., hot cut A pellet compound of about φ5 mm × 5 mm was prepared with a pelletizer.
The obtained pellet compound was subjected to a φ10 mm × 15 mm cylinder and a 15 mm × 8 mm × 2 mm rectangular strength test resin-bonded magnet with an orientation magnetic field strength of 480 kA / in a magnetic field injection molding machine (J-20MII) manufactured by Nippon Steel. m, a molding temperature of 220 to 230 ° C., and a mold temperature of 100 to 120 ° C., and the molded products were evaluated by the methods described above. Production conditions and evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2〜4)
実施例1と同じ組成とした樹脂組成物を用いて、着磁/脱磁磁界を変化させて実験した(実施例2〜3)。ポリアミド樹脂の組成(添加割合)を変えて、実施例2と同じ条件で実験した(実施例4)。製造条件、評価結果を表1に示す。
(Examples 2 to 4)
Using the resin composition having the same composition as that of Example 1, experiments were performed by changing the magnetization / demagnetization magnetic field (Examples 2 to 3). Experiments were performed under the same conditions as in Example 2 while changing the composition (addition ratio) of the polyamide resin (Example 4). Production conditions and evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1〜3)
実施例1で用いたポリアミド樹脂の代わりに、従来のナイロン12を用いた以外は同様にして実験した(比較例1)。また、着磁/脱磁いずれも行わないか、着磁のみ行って実験した(比較例2,3)。製造条件、得られたボンド磁石の評価結果を表2に示す。
(Comparative Examples 1-3)
An experiment was conducted in the same manner except that conventional nylon 12 was used instead of the polyamide resin used in Example 1 (Comparative Example 1). Moreover, it experimented by performing only magnetization, not performing magnetization / demagnetization (Comparative Examples 2 and 3). Table 2 shows the manufacturing conditions and the evaluation results of the obtained bonded magnet.
実施例1〜4は、本発明に基づきあらかじめ着磁した後、脱磁した磁性粉末と樹脂バインダーを用い、磁場中成形を施したものであり、いずれも480kA/mという低い配向磁場強度にも関わらず高い配向度を示し、良好な磁気特性を実現しているとともに引張り強さ、伸びが大きく、破断伸びが目標の1%を大きく上回っている。
一方、比較例1では、使用したナイロン12が、低温で脆化し、引張り強さ、破断伸びがともに低下している。比較例2は、あらかじめ着磁のみを施した磁性粉末を用いたが、着磁に伴う磁性粉末の大きな塊が存在し混練機に投入できず組成物を得ることができなかった。比較例3は、着磁・脱磁を施さない磁性粉末を用いたため、引張り強さ、伸びが大きく、破断伸びが目標の1%を大きく上回っているものの、配向度が本発明ほど良好ではない。
In Examples 1 to 4, magnetized in advance according to the present invention and then subjected to molding in a magnetic field using a demagnetized magnetic powder and a resin binder, both of which have a low orientation magnetic field strength of 480 kA / m Regardless, it exhibits a high degree of orientation, achieves good magnetic properties, has large tensile strength and elongation, and its elongation at break greatly exceeds the target of 1%.
On the other hand, in Comparative Example 1, the used nylon 12 becomes brittle at a low temperature, and both the tensile strength and the breaking elongation are reduced. In Comparative Example 2, a magnetic powder that had been preliminarily magnetized was used, but there was a large lump of magnetic powder that accompanies magnetization, and the composition could not be obtained because it could not be charged into a kneader. In Comparative Example 3, magnetic powder that was not magnetized / demagnetized was used, so the tensile strength and elongation were large and the elongation at break was much higher than 1% of the target, but the degree of orientation was not as good as that of the present invention. .
1 磁性粉末
2 着磁・脱磁用電源
3 治具(容器)
1
Claims (17)
異方性を有する磁性粉末(A)は、該粉末を構成する各磁性粒子の磁壁を破壊するのに十分な程度に高い磁場(α)にて着磁した後、引き続き、該粉末を構成する各磁性粒子が樹脂バインダー(B)と十分に混練できるようになる程度に高い磁場(β)にて脱磁したものであり、
一方、樹脂バインダー(B)は、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体および/または重合脂肪酸系ポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を含有することを特徴とするボンド磁石用組成物。 In the composition for a bonded magnet comprising the magnetic powder (A) having anisotropy and the resin binder (B),
The magnetic powder (A) having anisotropy is magnetized with a magnetic field (α) high enough to destroy the domain wall of each magnetic particle constituting the powder, and then constitutes the powder. Each magnetic particle is demagnetized with a magnetic field (β) high enough to be sufficiently kneaded with the resin binder (B),
On the other hand, the resin binder (B) contains a polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer and / or a polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer.
一般式(1)
(式中、R1、R3は、同一か又は異なる炭素数6〜44の脂肪族ジアミン、及び/又は脂環族ジアミンから選ばれるジアミン残基であり、R2は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上から選ばれるジカルボン酸残基、R4は、炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、mは1〜70の整数、nは1〜150の整数である。) The composition for a bonded magnet according to claim 1, wherein the polymerized fatty acid-based polyamide block copolymer is represented by the following general formula (1).
General formula (1)
(In the formula, R 1, R 3 are identical or different aliphatic diamines having a carbon number of 6-44, and / or diamine residue selected from alicyclic diamine, R 2 is a carbon number 6 to 22 A dicarboxylic acid residue selected from one or more of aliphatic or aromatic dicarboxylic acids, R 4 represents a polymerized fatty acid residue selected from a polymerized fatty acid mainly composed of a dimer acid having 20 to 48 carbon atoms and a derivative thereof. And m is an integer from 1 to 70, and n is an integer from 1 to 150.)
一般式(1)
(式中、R1〜R4、m、nは前記と同じである。)
一般式(2)
(式中、R5は、炭素数4〜60のポリオキシアルキレングリコール又はジヒドロキシ炭化水素残基であり、R6は、炭素数6〜22の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸の1種以上
から選ばれるジカルボン酸残基および又は炭素数20〜48のダイマー酸を主成分とする重合脂肪酸およびこの誘導体の1種以上から選ばれる重合脂肪酸残基を表し、qは1〜20の整数である。) The polymerized fatty acid-based polyetheresteramide block copolymer comprises a polymerized fatty acid-based polyamide skeleton (a) represented by the following general formula (1) and a polyetheresteramide skeleton (b) represented by the general formula (2). It contains, The composition for bonded magnets of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
General formula (1)
(In the formula, R 1 to R 4 , m, and n are the same as described above.)
General formula (2)
(In the formula, R 5 is a polyoxyalkylene glycol having 4 to 60 carbon atoms or a dihydroxy hydrocarbon residue, and R 6 is selected from one or more aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms. And a polymerized fatty acid residue selected from one or more of a polymerized fatty acid mainly composed of a dicarboxylic acid residue and / or a dimer acid having 20 to 48 carbon atoms and a derivative thereof, and q is an integer of 1 to 20.)
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