JP2020072245A

JP2020072245A - ボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドの製造方法

Info

Publication number: JP2020072245A
Application number: JP2018234475A
Authority: JP
Inventors: 智詞山中; Satoshi Yamanaka; 喬之矢野; Takayuki Yano
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: JP6780693B2

Abstract

【課題】残留磁束密度（Ｂｒ）の向上したボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドの製造方法を提供する。【解決手段】ボンド磁石用コンパウンドの製造方法は、平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、および粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程を含み、造粒工程と粉砕工程の間に造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、粉砕工程と表面処理工程との間に、粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、ボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドの製造方法に関する。

特許文献１には、熱可塑性樹脂とＳｍＦｅＮ粒子を溶融混練後、圧縮成形してコンパウンドを作製し、射出成形するボンド磁石の製造方法が開示されている。粒径が小さい３μｍのＳｍＦｅＮを用いてボンド磁石を作製すると、射出成形時に粘度上昇が起こりボンド磁石の成形が困難となる。ＳｍＦｅＮの粒径を大きくして、樹脂中での流動性を上げて高充填することが考えられるが、異方性ＳｍＦｅＮ粒子は単磁区粒径が３μｍ付近にあって（特許文献２）、３μｍを大きく超えると単磁区でなくなり、保磁力が低下するという問題がある。

一方、特許文献３および４には、エポキシ樹脂により粒子同士を固めて造粒体を作製するボンド磁石の製造方法が開示されている。固体のエポキシ樹脂を使用すると、粒子が回転しにくくなるため、磁場中での成形時に高い配向性を得ることができず、磁性の低いボンド磁石しか得られない。これに対し、液体のエポキシ樹脂を使用すると、粒子の回転が容易で磁場中成形時に高度の配向が可能となり、磁性の高いボンド磁石を得ることができる。しかしながら、磁性材料と液体のエポキシ樹脂との混合物は水飴状のものであり、流動性に欠けるため、圧縮成形機への充填が困難で、工業的な実用性に乏しい。

特開２０１７−４３８０４号公報特開２００４−１１５９２１号公報特開２０００−０７７２２０号公報特開２００１−０６８３１３号公報

本発明は、残留磁束密度（Ｂｒ）の向上したボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるボンド磁石用コンパウンドの製造方法は、
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、および
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程を含み、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程を含む。

本発明の一態様にかかるボンド磁石の製造方法は、
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、
得られたボンド磁石用コンパウンドを配向射出成形する射出成形工程、および、
着磁磁場２５ｋＯｅ以上で着磁する着磁工程を含む。

本発明の他の一態様にかかるボンド磁石は、
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料、Ｓｉ元素、熱硬化性樹脂および硬化剤に由来する硬化物、ならびに、熱可塑性樹脂を含む。

上記態様によれば、残留磁束密度の向上したボンド磁石用コンパウンドおよびボンド磁石の製造方法を提供することができる。

実施例１のボンド磁石の断面写真を示す図である。比較例４のボンド磁石の断面写真を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳述する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例であり、本発明を以下のものに限定するものではない。なお、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。

本発明のボンド磁石用コンパウンドの製造方法は、
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、および
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程を含み、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程を含むことを特徴とする。

被覆工程において熱硬化性樹脂および硬化剤の配合を熱硬化性樹脂の当量に対する硬化剤の当量の比を、従来は１付近とするところ、本件は２以上１０以下の範囲とすることで熱硬化性樹脂の反応性基（例えばエポキシ樹脂の場合はグリジシル基）を硬化剤の反応性基（例えばＤＤＳの場合はアミノ基）により十分に失活させることができ、以降の製造工程で生成する造粒物、粉砕物、硬化物、ボンド磁石用コンパウンドに対し適度な機械強度を持たせることができる。このため、熱硬化性樹脂の反応性基が十分失活したボンド磁石用コンパウンドと熱可塑性樹脂とを混錬して射出成形用コンパウンドを作製する場合、熱硬化性樹脂の反応性基と熱可塑性樹脂の反応性基（例えばナイロン１２の場合はアミド基）とが反応しないので、得られた射出成形用コンパウンドを用いて射出成形する際においても粘度の上昇を抑制することができる。また、造粒物、粉砕物、硬化物、ボンド磁石用コンパウンドが適度な機械強度を有することにより、これらの一部が崩れて小粒子が生成することを抑制しつつ、ボンド磁石用コンパウンドの粒径を適度な範囲に調整することができる。このため射出成形する際において小粒子による粘度の上昇を抑制しつつ、最終のボンド磁石中の充填率を向上することができるので、残留磁束密度を向上することができる。さらに、射出成形用コンパウンドは、熱硬化性樹脂および硬化剤由来の硬化物を含んでいるが、射出成形時の圧力によりそれら硬化物に割れが生じ、樹脂と磁性材料の間に隙間ができるので、磁性材料が回転しやくなることで配向率が高くなり残留磁束密度が向上する。

被覆工程では、平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂および硬化剤により被覆して被覆物を得る。被覆方法は特に限定されず、磁性材料を、必要により有機溶媒に分散または溶解させた熱硬化性樹脂、硬化剤、さらには硬化促進剤をミキサーで撹拌することによって被覆する。有機溶媒としては特に限定されず、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン等が使用できる。

磁性材料は特に限定されないが、ＳｍＦｅＮ系、ＮｄＦｅＢ系、ＳｍＣｏ系の希土類磁性材料が挙げられる。なかでも、耐熱性や、希少金属を含有しない点で、ＳｍＦｅＮ系が好ましい。ＳｍＦｅＮ系磁性材料としては、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型の結晶構造をもち、一般式がＳｍ_ｘＦｅ_{１００−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙで表される希土類金属Ｓｍと鉄Ｆｅと窒素Ｎからなる窒化物である。ここで、ｘは、８．１原子％以上１０原子％以下、ｙは１３．５原子％以上１３．９原子％以下、残部が主としてＦｅとされることが好ましい。

ＳｍＦｅＮ系磁性材料については、特開平１１−１８９８１１号公報に開示された方法により製造できる。ＮｄＦｅＢ系磁性材料については、国際公開２００３／８５１４７号公報に開示されたＨＤＤＲ法により製造できる。ＳｍＣｏ系磁性材料については、特開平０８−２６００８３号公報に開示された方法により製造できる。また、磁性材料は、例えば特許文献１に示される方法よりシランカップリング剤で表面処理したものを用いることができる。

磁性材料の平均粒径は１０μｍ以下であるが、６μｍ以下が好ましく、４μｍ以下がより好ましい。１０μｍを超えると、射出成形用コンパウンドの流動性が向上するため熱硬化性樹脂による造粒物の作製が不要となる。また、使用する磁性材料の粒径分布は、減磁特性の角型性の点から、単分散であることが好ましい。

熱硬化性樹脂は熱硬化するものであれば特に限定されず、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アルキド樹脂、フラン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、アクリル樹脂、アリルカーボネート樹脂などが挙げられる。中でも機械特性と耐熱性の点でエポキシ樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂は、室温において液状のものもしくは溶媒に溶解して液状になる固体が好ましい。熱硬化性樹脂の含有量は、磁性材料１００重量部に対して、０．１５重量部以上０．６５重量部以下が好ましく、０．３重量部以上０．３７重量部以下がより好ましい。０．６５重量部を超えると、ボンド磁石中の磁性材料の充填率が低下するため、残留磁束密度が低くなり、０．１５重量部未満では、造粒物の強度が低下するため、射出成形に至る工程において粒径の小さい粒子が生成し、射出成形時の粘度の上昇の原因となる。

硬化剤は選択した熱硬化性樹脂を熱硬化するものであれば特に限定されず、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、たとえばアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリアミド系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、フェノール樹脂系硬化剤、ポリメルカプタン樹脂系硬化剤、ポリスルフィド樹脂系硬化剤、有機酸ヒドラジド系硬化剤などが挙げられる。アミン系硬化剤としては、ジアミノジフェニルスルホン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。

硬化剤の配合量は、熱硬化性樹脂の当量に対する硬化剤の当量の比にて調整される。熱硬化性樹脂の当量に対する硬化剤の当量の比は２以上１０以下が好ましく、５以上７以下がより好ましい。当量比が１０を超えると、熱硬化性樹脂の割合が減り、得られた造粒物の強度が不足し、２未満では、熱硬化性樹脂の反応性基に対する硬化剤の反応性基の比が小さいため、熱硬化性樹脂の反応性基が残留する。以降の工程にて熱可塑性樹脂と混合する場合に、熱可塑性樹脂の反応性基と残留した熱硬化性樹脂の反応性基が反応することにより、射出成形時に粘度上昇が起こりボンド磁石の成形が困難となる。ここで、熱硬化性樹脂種の当量とは１グラム当量の反応性基を含む樹脂のグラム数をいい、硬化剤種の当量とは、活性水素当量のことをいう。

磁性材料と熱硬化性樹脂と硬化剤の総量に対する、熱硬化性樹脂と硬化剤の総量は５．５体積％以上８．６体積％以下が好ましい。５．５体積％未満では、造粒物の強度が低下するため、射出成形に至る工程において粒径の小さい粒子が生成し、射出成形時の粘度の上昇の原因となる。８．６体積％を超えると、ボンド磁石中の磁性材料の充填率が低下するため、残留磁束密度が低くなる。

熱硬化性樹脂および硬化剤とともに、硬化促進剤を配合することもできる。硬化促進剤としては、たとえば、１，８ジアザビシクロ（５，４，０）−ウンデセン−７、１，５ジアザビシクロ（４，３，０）−ノネン−５、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチル−４メチルイミダゾール、トリフェニルホスフィン、スルホニウム塩などが挙げられる。硬化促進剤の含有量は特に限定されないが、一般的には熱硬化性樹脂と硬化剤の総量に対して、０．０１重量％以上１０重量％以下を添加する。

造粒工程は、前記被覆物を圧縮して造粒物を得る。圧縮する方法は特に限定されず、圧縮造粒機などで、被覆物をロール等で圧縮した後、グラニュレータ等で粗砕、整粒して造粒物を得る。

粉砕工程では、前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る。粉砕する方法は特に限定されず、サンプルミル、ボールミル、スタンプミル、乳鉢、ミキサー粉砕などを使用することができる。必要であれば、粉砕物を篩等で分級することもできる。粉砕物の平均粒径は１０００μｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましい。１０００μｍを超えると、射出成形用コンパウンドを作成する際の混練機によるせん断によりボンド磁石用コンパウンドが粉砕され、シランカップリングにより表面処理されていない新生面が生成する。これら新生面は熱可塑性樹脂となじみが悪いため射出成形時に粘度上昇が起こり、ボンド磁石が成形できなくなる。下限は特に限定されないが、３０μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましく、４５μｍ以上がさらに好ましい。３０μｍ未満では、射出成形時に粘度上昇が起こり、ボンド磁石が成形できなくなる。

表面処理工程では、粉砕物をシランカップリング剤で表面処理することによりボンド磁石用コンパウンドを作製する。粉砕物をシランカップリング剤などで表面処理することにより、磁性材料と樹脂との結合性が高まるため、射出成形時の粘度の上昇を抑制することができる。

表面処理する方法は特に限定されないが、シランカップリング剤としては、一般式；Ｘ−Ｓｉ−（ＯＲ）_ｎ（ただし、Ｘは末端に極性基を有するアルキル基、Ｒは炭素数が１以上３以下のアルキル基であり、ｎは１以上３以下の整数）で表され、Ｘにおける極性基がアミノ基、ウレイド基、エポキシ基、チオール基、メタクリロキシ基を有するものが好ましい。熱可塑性樹脂としてナイロン樹脂を使用する場合、ナイロン樹脂との親和性が高いアミノ基をもつカップリング剤を使用するのが好ましく、特に、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルトリエトキシシランを使用することが好ましい。

熱硬化性樹脂の熱硬化工程は、造粒工程と粉砕工程の間又は粉砕工程と表面処理工程の間に行う。中でも、粉砕処理により生じた造粒物表面の熱硬化性樹脂のひびを熱硬化することにより修復できるので、粉砕工程と表面処理工程の間に行うのが好ましい。熱硬化させる温度は使用する熱硬化性樹脂の特性に合わせて設定できるが、磁性材料の熱による磁気劣化を抑制し、熱硬化する点から６０℃以上２５０℃以下が好ましく、１８０℃以上２２０℃以下がより好ましい。

得られたボンド磁石用コンパウンドは、熱可塑性樹脂と溶融混練して、射出成形用コンパウンドを作製する。溶融混練機は特に限定されないが、単軸スクリュー混練機、二軸スクリュー混練機、ミキシングロール、ニーダ、バンバリーミキサ、噛み合わせ型二軸スクリュー押出機、非噛み合わせ二軸スクリュー押出機等を用いることができる。溶融混練温度は特に限定されず、使用する熱可塑性樹脂の特性に応じて設定できるが、１８０℃以上２５０℃以下が好ましい。

熱可塑性樹脂は、射出成形可能な樹脂であれば特に限定されないが、たとえばナイロン樹脂（ポリアミド樹脂）；ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン；ポリエステル；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリアセタール（ＰＯＭ）；液晶ポリマー（ＬＣＰ）などが挙げられる。ナイロン樹脂としては、６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンのようなポリラクタム類、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１２ナイロンのようなジカルボン酸とジアミンとの縮合物、６／６，６ナイロン、６／６，１０ナイロン、６／１２ナイロン、６／６，１２ナイロン、６／６，１０／６，１０ナイロン、６／６，６／６，１２ナイロン、６−ナイロン／ポリエーテルのような共重合ポリアミド類、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭＸＤ６、芳香族ナイロン、非晶質ナイロン等が挙げられる。なかでも、吸水率の低さと成形性、機械強度との兼ね合いから、１２ナイロンが好ましい。

磁性材料１００重量部に対する熱可塑性樹脂は特に限定されないが、６．００重量部以上７．００重量部以下が好ましく、６．１５重量部以上６．４０重量部以下がより好ましい。７．００重量部を超えると、ボンド磁石中の磁性材料の充填率が低下するため、残留磁束密度が低くなり、６．００重量部未満では、射出成形時に粘度上昇が起こり、ボンド磁石が成形できなくなることがある。

熱可塑性樹脂とともに可塑剤を配合することもできる。可塑剤としては、たとえば、上野樹脂株式会社製のＥＨＰＢ、ＣＥＰＢ、ＢＡ−１６、ＮＡ−１８等が挙げられる。可塑剤の配合量は特に限定されないが、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、１重量部以上５０重量部以下が好ましい。

本実施形態のボンド磁石の製造方法は、
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、
得られたボンド磁石用コンパウンドを配向射出成形する射出成形工程、および、
着磁磁場２５ｋＯｅ以上で着磁する着磁工程を含むことを特徴とする。

被覆工程、造粒工程、粉砕工程、表面処理工程、熱硬化工程は前述した通りである。

射出成形工程では、ボンド磁石用コンパウンドと熱可塑性樹脂とを溶融混練して得られた射出成形用コンパウンドを射出成形し、熱処理しながら配向磁場で磁化容易磁区を揃えることにより（配向工程）、配向した射出成形物を得る。射出成形機のシリンダー温度は、射出成形用コンパウンドが溶融する温度範囲であれば良く、磁性材料の熱による磁気劣化を抑制する点から２５０℃以下が好ましい。射出圧は溶融したコンパウンドが射出できる圧力であればよいが、例えば射出成形機のシリンダ−温度を２５０℃としφ１０ｍｍの高さ７ｍｍのキャビィティーに射出成形する場合、成形性の観点より２２０ＭＰａ以下完充填できることが好ましい。配向工程における熱処理温度は、例えば５０℃以上２００℃以下が好ましく、８０℃以上１５０℃以下がより好ましい。射出成形工程における配向磁場の大きさは、６３７ｋＡ／ｍ（８ｋＯｅ）以上、好ましくは７１８ｋＡ／ｍ（９ｋＯｅ）以上とすることができる。一方、配向磁場の上限は特に限定されないが、１５１１ｋＡ／ｍ（１９ｋＯｅ）以下、好ましくは１１９４ｋＡ／ｍ（１５ｋＯｅ）以下とすることができる。

着磁工程では、配向した射出成形物を着磁磁場で着磁することによりボンド磁石を得る。着磁方法としてパルス磁場発生方式、静磁場発生方式等が挙げられる。本発明の製造方法によって得られた射出成形物は、低着磁磁場でも充分に着磁し、高い着磁率を達成することができる。そのため、着磁工程における着磁磁場の大きさは、１９９０ｋＡ／ｍ（２５ｋＯｅ）以上、好ましくは２７８５ｋＡ／ｍ（３５ｋＯｅ）以上とすることができる。一方、着磁磁場の上限は特に限定されないが、４７７７ｋＡ／ｍ（６０ｋＯｅ）以下、好ましくは３１８４ｋＡ／ｍ（４０ｋＯｅ）以下とすることができる。

着磁工程の後に、着磁したボンド磁石を熱処理する工程を含むことが好ましい。熱処理することによって、ボンド磁石の機械的強度の低下率を抑制することができる。熱処理温度は９０℃以上１５０℃以下が好ましく、１００℃以上１４０℃以下がより好ましい。熱処理時間は５０時間以上２０００時間以下が好ましく、１００時間以上１０００時間以下がより好ましい。

本実施形態のボンド磁石は、平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料、Ｓｉ元素、熱硬化性樹脂および硬化剤に由来する硬化物、ならびに、熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。

平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料、熱硬化性樹脂および硬化剤に由来する硬化物、ならびに、熱可塑性樹脂の説明については上述の通りである。また、Ｓｉ元素は表面処理工程に由来するものであり、表面処理については上述の通りである。

ボンド磁石中の磁性材料の充填率は９３重量％以上である。９３重量％以上とすることで残留磁束密度が高くなる。また、磁性材料の充填率は残留磁束密度の点で６４体積％以上が好ましい。

ボンド磁石の磁束の着磁率は９８．５％以上であるが、９９％以上が好ましい。９８．５％以上とすることにより、残留磁束密度が高くなる。ここで、着磁率は、測定した残留磁束密度を、残留磁束密度の理論値で除することにより求められる。

ボンド磁石の残留磁束密度は、磁性材料がＳｍＦｅＮ系の場合、０．８３テスラ以上が好ましく、０．８４テスラ以上がより好ましい。０．８３テスラ以上とすることで残留磁束密度が高くなる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例および比較例では、下記の材料を使用した。
磁性材料：ＳｍＦｅＮ系磁性材料（平均粒子径３μｍ（粒径分布は単分散である）、磁性粉末単独の残留磁束密度Ｂｒ＝１．３１Ｔ）
シランカップリング剤：Ｚ−６０１１（３−アミノプロピルトリエトキシシラン）
エポキシ樹脂：東レ・ダウ・コーニング株式会社製ビフェニルタイプ（エポキシ当量１８６ｇ／ｅｑ）
硬化剤：ＤＤＳ（ジアミノジフェニルスルホン）（活性水素当量６２．０ｇ／ｅｑ）
硬化促進剤：ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）
可塑材：ＢＡ−１６、上野製薬株式会社製

（実施例１）
被覆物の作製
ＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部を、エチルシリケート１．８７５重量部およびシランカップリング剤０．４重量部で表面処理した。表面処理したＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部に対して、０．６０重量部のエポキシ樹脂、０．４４重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部のアセトンに溶解混合して作製した混合溶液を、パンミキサーで撹拌中のＳｍＦｅＮ系磁性材料に滴下しながら混合撹拌し、エポキシ樹脂で被覆した被覆物を作製した。

ボンド磁石用コンパウンドの作製
作製した被覆物のアセトンができるだけ揮発しないように、ローラーコンパクタ―（株式会社栗本鐵工所製ＲＣＰ−１００）で造粒物を作製した。造粒物を、サンプルミル（株式会社ダイセル製）にて周波数１０Ｈｚ条件下で粉砕し、目開き１０００μｍの篩にて分級し、粉砕物を得た。粉砕物を、棚段乾燥機にて窒素雰囲気下２００℃で６時間硬化処理した。次に、硬化した粉砕物１００重量部に対して前記シランカップリング剤を０．２重量部表面処理し、棚段乾燥機にて窒素雰囲気下１２０℃で５時間乾燥を施し、ボンド磁石用コンパウンドを作製した。

射出成形用コンパウンド
ボンド磁石用コンパウンド１００重量部に対して、６．３重量部のポリアミド１２を混合し、二軸混練機にて２３０℃環境下で溶融押出混練し、磁性材料の充填率９３．１７重量％（６４．８５体積％）の射出成形用コンパウンドを得た。

ボンド磁石の作製
射出成形用コンパウンドを、シリンダー温度２５０℃、金型温度９０℃、配向磁場９ｋＯｅ環境下で射出成形し、直径１０ｍｍ高さ７ｍｍのテストピース型のボンド磁石を得た。射出成形時の射出圧は１６５ＭＰａであった。得られたボンド磁石は、空芯コイルにて６０ｋＯｅの磁場で着磁し、ＢＨトレーサーにて測定し、残留磁束密度（以下Ｂｒ）は０．８５Ｔであった。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。また得られたボンド磁石の断面ＳＥＭ写真を図１に示す。図１より磁性材料と樹脂の間に隙間があることを確認できた。

（実施例２）
０．５０重量部のエポキシ樹脂、０．５５重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部相当のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１６重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１６０ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例３）
０．４３重量部のエポキシ樹脂、０．６３重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部相当のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１５重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１５２ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例４）
０．３７重量部のエポキシ樹脂、０．６９重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部相当のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１５重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１４０ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例５）
０．３０重量部のエポキシ樹脂、０．７８重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部相当のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１４重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１３２ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例６）
０．２７重量部のエポキシ樹脂、０．８１重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１４重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１６２ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例７）
０．２３重量部のエポキシ樹脂、０．８５重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１３重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１８５ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（実施例８）
カップリング処理したボンド磁石用コンパウンド１００重量部に対し４．４重量部のポリアミド１２と１．９重量部の可塑剤を混合した樹脂混合粉を得た以外は実施例１と同様に行い、磁性材料の充填率９３．１７重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１００ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（比較例１）
ＳｍＦｅＮ系磁性材料をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理した。表面処理したＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部に対し、８．２重量部のポリアミド１２を混合し、二軸混練機にて２３０℃で溶融押出混練し、磁性材料の充填率９２．４２重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は１４０ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８１Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８１Ｔと同じ値であり、着磁率は１００．０％であった。

（比較例２）
ＳｍＦｅＮ系磁性材料をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理した。表面処理したＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部に対し、７．８重量部のポリアミド１２を混合し、二軸混練機にて２３０℃で溶融押出混練し、充填率９２．７６重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は２２０ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒが０．８１Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８２５Ｔより低い値であり、着磁率は９８．１％であった。

（比較例３）
ＳｍＦｅＮ系磁性材料をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理した。表面処理したＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部に対し、７．５重量部のポリアミド１２を混合し、二軸混練機にて２３０℃で溶融押出混練し、充填率９３．０２重量％の射出成形用のコンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

（比較例４）
ＳｍＦｅＮ系磁性材料をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理した。表面処理したＳｍＦｅＮ系磁性材料１００重量部に対し、５．１重量部のポリアミド１２と、１．９重量部の可塑剤を混合し、二軸混練機にて２３０℃で溶融押出混練し、充填率９３．４６重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、射出圧は９０ＭＰａであり、残留磁束密度Ｂｒ＝０．８２５Ｔのボンド磁石を得た。Ｂｒ値は理論値０．８５２Ｔより低い値を示し、着磁率は９６．８％であった。また得られたボンド磁石の断面ＳＥＭ写真を図２に示す。図２より磁性材料と樹脂の間に隙間があることを確認できなかった。

（比較例５）
０．７５重量部のエポキシ樹脂、０．２８重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部相当のアセトンに溶解混合した混合溶液を作製した以外は実施例１と同様に行い、充填率９３．１８重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

（比較例６）
０．６７重量部のエポキシ樹脂、０．３７重量部の硬化剤、０．００２重量部の硬化促進剤を、４重量部のアセトンに溶解混合した混合溶液を使用した以外は実施例１と同様に行い、充填率９３．１８重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

（比較例７）
実地例１において、ローラーコンパクタ―による造粒物を得る造粒工程を行わず、硬化処理したエポキシ樹脂被覆ＳｍＦｅＮ系磁性材料粉を作製したこと以外は実施例１と同様に行い、充填率９３．１７重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

（比較例８）
実地例１において、粉砕工程と分級工程を行わず、硬化処理したＳｍＦｅＮ系磁性造粒物を作製したこと以外は実施例１と同様に行い、充填率９３．１７重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

（比較例９）
実地例１において、得られた硬化した粉砕物をシランカップリング剤で表面処理しなかったこと以外は実施例１と同様に行い、充填率９３．１７重量％の射出成形用コンパウンドを得た。実地例１と同様に射出成形したところ、金型内に完充填できず、成形品を得ることができなかった。

実施例１〜８および比較例１〜９の配合組成と、評価結果を表１に示す。

実施例５および比較例１で作製したボンド磁石用コンパウンドを用い、実施例１に記載した方法で配向テストピース型のボンド磁石を射出成形し、着磁磁場の大きさを変化させて着磁した。着磁磁場強度と着磁率の実験結果を表２に示す。比較例１のボンド磁石用コンパウンドを射出成形すると、２５ｋＯｅの着磁磁場では８４％しか着磁しなかった。一方、実施例５の本願発明のボンド磁石用コンパウンドを射出成形すると、同じ２５ｋＯｅの着磁磁場で９５％も着磁した。

実施例１および比較例１で作製したボンド磁石を、１３５℃に調温したオーブンに５００時間入れ、大気暴露することで熱処理を行い、熱処理済みボンド磁石を得た。熱処理したボンド磁石について、多目的強度試験機を用いて曲げ強度を測定し、熱処理前の強度に対する低下率を算出した。評価結果を表３に示す。実施例１のボンド磁石は、比較例１のボンド磁石と比較して、熱処理を行っても曲げ強度が高く、曲げ強度の低下率も小さいことがわかった。

本発明のボンド磁石用コンパウンドの製造方法によれば、残留磁束密度（Ｂｒ）の向上したボンド磁石を製造することができる。得られたボンド磁石は、高い磁気特性を有することから、複合材料及びボンド磁石として、モーター等の用途に好適に適用することができる。

１：隙間

Claims

平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、および
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程を含み、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程を含むボンド磁石用コンパウンドの製造方法。
前記被覆工程において、磁性材料１００重量部に対し、熱硬化性樹脂を０．１５重量部以上０．６５重量部以下にて混合する請求項１に記載のボンド磁石用コンパウンドの製造方法。
前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化する熱硬化工程を行う請求項１または２に記載のボンド磁石用コンパウンドの製造方法。
前記粉砕物の平均粒径が１０００μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のボンド磁石用コンパウンドの製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法で製造されたボンド磁石用コンパウンド。
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料を、熱硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂の当量に対する当量の比が２以上１０以下である硬化剤により被覆して被覆物を得る被覆工程、
前記被覆物を圧縮して造粒物を得る造粒工程、
前記造粒物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、
前記粉砕物をシランカップリング剤で処理しボンド磁石用コンパウンドを得る表面処理工程、
前記造粒工程と前記粉砕工程の間に前記造粒物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、または、前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化して硬化物を得る熱硬化工程、
得られたボンド磁石用コンパウンドを配向射出成形する射出成形工程、および、
着磁磁場２５ｋＯｅ以上で着磁する着磁工程
を含むボンド磁石の製造方法。
前記被覆工程において、磁性材料１００重量部に対し、熱硬化性樹脂を０．１５重量部以上０．６５重量部以下にて混合する請求項６に記載のボンド磁石の製造方法。
前記粉砕工程と前記表面処理工程との間に、前記粉砕物を熱硬化する熱硬化工程を行う請求項６または７に記載のボンド磁石の製造方法。
前記粉砕物の平均粒径が１０００μｍ以下である請求項６〜８のいずれか１項に記載のボンド磁石の製造方法。
さらに、着磁工程の後に、着磁したボンド磁石を熱処理する工程を含む請求項６〜９のいずれか１項に記載のボンド磁石の製造方法。
平均粒径が１０μｍ以下の磁性材料、Ｓｉ元素、熱硬化性樹脂および硬化剤に由来する硬化物、ならびに、熱可塑性樹脂を含むボンド磁石。
前記磁性材料の充填率が９３重量％以上である請求項１１に記載のボンド磁石
着磁率が９８．５％以上である請求項１１または１２に記載のボンド磁石。
前記磁性材料は、粒径分布が単分散のものである請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のボンド磁石。
前記磁性材料がＳｍ、ＦｅおよびＮを含む請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のボンド磁石。
残留磁束密度が０．８３テスラ以上である請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のボンド磁石。