JPH0462007A

JPH0462007A - 強磁性金属粉末を配合した樹脂複合材料とその製法

Info

Publication number: JPH0462007A
Application number: JP13667590A
Authority: JP
Inventors: Michitoshi Hirata; 平田　道利; Eiji Fukuda; 鋭士福田
Original assignee: MEITO KK
Current assignee: MEITO KK
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPH0617015B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、樹脂材料と一緒に混練し、ベレット或いはシ
ート状半製品に成形し、或いは射出成形して製品に成形
する強磁性金属粉末を含有した所謂プラスチックマグネ
ット用の樹脂複合材料及びそれの製法に関するものであ
る。

（背景技術）強磁性金属粉末を樹脂に配合して加熱混練し、ペレット
或いはシート状製品に成形し、又は射出成形して製品を
形成し、これに着磁して帯磁製品とすることが、一般に
実施されている。

この場合、強磁性金属粉末と樹脂との均−配合及び両材
料の強い結合が難かしく、成形に際して材料の流動性が
悪いため、これの対策としては、成形温度を高めて流れ
易くしているが、それでもゲートが極めて小さいピンゲ
ート成形成いは樹脂の流動性をランナ一部分で制御する
ホットランナ−成形に使用することは出来なかった。

又、成形温度を高めると、局部的には金属粉末の耐熱温
度を越えた材料の加熱が発生し、金属粉末は酸化して製
品の磁気特性を損う問題があった。

（解決しようとする問題点）本発明者等は、強磁性金属粉末を配合した樹脂材料の成
形性を研究する過程で、強磁性金属粉末を燐酸被覆処理
し、これをイソシアネート化合物によって表面処理した
場合、特異的に樹脂の流動性が改善されることを見出し
た。

そこで、本発明は強磁性金属粉末を配合した樹脂の溶融
流動性を向上し、ピンゲート成形、ホットランナ−成形
が可能な樹脂複合材料と、それの製法を提供することを
目的とする。

（構　成）本発明は、有機基を含まない無機燐酸金属化合物の薄膜
によって表面が一様に覆われ且つイソシアネート系化合
物によって表面処理された強磁性金属粉末を樹脂に配合
したことを特徴とする樹脂複合材料である。

更に本発明は有機基を含まない無機燐酸金属化合物によ
って表面を覆った強磁性金属粉末にイソシアネート系化
合物を混合して表面処理し、該表面処理強磁性金属粉を
樹脂に配合して加熱混練し、成形することを特徴とする
強磁性金属粉末を配合した樹脂複合材料の製法である。

（作　用）強磁性金属粉末を配合した樹脂複合材料は、金属粉末に
対し有機基を含まない無機燐酸によって燐酸被覆処理し
、且つイソシアネート化合物によって表面処理した場合
のみ、特異的に溶融樹脂の流動性が向上する。

これは、たとえ強磁性金属粉末をイソシアネート化合物
によって表面処理しても、強磁性金属粉末が予め燐酸被
覆処理されていない場合、或いは強磁性金属粉末が燐酸
被覆処理されていても、他の表面処理剤によって表面処
理した場合には、側底期待できない性質の改善である。

（効　果）強磁性金属粉末を配合した樹脂の溶融流動性は著しく改
善され、ピンゲート成形及びホットランナ−成形が可能
となった。

（実施例）この出願において「強磁性金属粉末」とは、強磁性合金
粉末例えばＲＣｏ　ｓ、ＲＣＯＩ７（ＲはＳｍ。

Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ等の稀土類元素）、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ−
Ｃｏ系合金粉末、アルニコ合金粉末、強磁性金属鉄粉な
どを含む。「燐酸」とは、燐酸（Ｈｓｐｏ、）のみでな
く、無機の燐基、その他の無機燐化合物を含むものとす
る。

強磁性金属粉末は、公知の方法によって、或いは発明者
が以前に提案した特開平１−２３４５０２号公報に開示
の方法によって微粉砕し、平均粒径１０μｍ１所望によ
り１μｍ以下の超微粉とする。

粉末化した強磁性金属粉末を粉砕助剤と一緒に攪拌を行
ないながら、又、活性ガスの雰囲気中にて、燐酸とアル
コール類とを混合した被覆処理剤を投入して金属粉末表
面を燐酸被覆する。

上記被覆処理剤は、金属粒が所望粒径に粉砕され被覆処
理を行なう直前に、必要量の燐酸にアルコール系溶剤を
、素早く攪拌混合することにより、燐酸のエステル化を
可及的に抑えたものである。

上記被覆処理剤を長時間放置すると、燐酸エステル化が
進行し、これに伴って処理された金属微粉末の耐熱性は
低下する。

金属粉末の用途が、室温から２００℃位の範囲で使用さ
れる程度であれば、エステル化が進んだ被覆処理剤によ
って処理された金属微粉末でも、十分な耐酸化特性を示
す。しかし２００℃以上の高温で樹脂と混練され、成形
されるプラスチックマグネットの用途のためには、強磁
性金属粉末は、前述の燐酸エステル化を避けた液で処理
されて無機燐酸金属化合物の薄膜で覆われたものを使用
しなければならない。

燐酸が金属微粉末に対して過剰であると、表面処理後の
乾燥工程中で、処理液中の残留燐酸とアルコール系溶剤
が反応してエステル化が進み、これが接着作用を持って
、金属微粉末層が固化したり、取扱い中の容器に強固に
付着して、機器、容器の清掃に困難を来たす。従って処
理される強磁性金属粉末の量と平均粒径に応じて投入す
べき燐酸量を厳密に規定し、更にこの燐酸を溶解すべき
アルコール溶剤の量も、燐酸を均一分散させるために必
要な最小限度に制限することが重要である。

一般に燐酸は、金属粉末の平均粒径１０ミクロン前後で
、強磁性金属粉末重量に対し、燐酸重量は０４〜１．０
％（特に０．６〜０８％）で最良の耐酸化膜が得られる
。

これによって燐酸のエステル化に伴なうトラブルは回避
でき、乾燥上りではサラサラして極めて流動性が良い許
りでなく、単分子層に近い燐酸系金属化合物を金属微粉
末の表面に形成することに留めることが出来、磁気特性
を向上できる。

次に上記の燐酸被覆処理された強磁性金属粉末を、イソ
シアネート化合物と接触させ、表面処理する。

該イソシアネート化合物としては、（１）ＲゎＳ　ｉ　　（ＮＧＯ）、−７で示されるアル
キルまたはフエニルジリルトリイソシアネート（式中ｎ
は１〜３の整数を示す。Ｒはアルキル基、ハロゲン置換
アルキル基、ビニル基、フェニル基を示す。）（２）　　イソシアネート官能性シランカップリング剤
であって、次式の何れかで表わされるもの。

（ＣＨｉＯ）ｉｓ　ｉ　−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−ＮＣＯ
。

（ＣＨ２ＣＨ２０）ｓＳ　ｉ　　ＣＨｔ’ＣＨ＊ＣＨｔ
ＮＧＯ。

（ＣＨｓＯ）ｉｃＨｓｓ　　ｌ　　　ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ
ｘ−ＮＣＯ。

（ＣＨＩＣＨ５ｏ）２ＣＨｓＳ　　ｉ　−ＣＨ２ＣＨ２
ＣＨ＊−ＮＣＯ。

上記の（１）及び（２）の群から選ばれた１種又は２種
以上の混合である。

燐酸被覆処理された強磁性金属粉末の重量比１００部に
対して、表面処理剤としてのイソシアネト化合物を０．
１〜２部を用いる。

イソシアネート化合物はその侭でも使用できるが、有機
溶剤を用いて希釈してもよい。有機溶剤は、ヘキサン、
ｎ−ブタン、石油系炭化水素、トルエン、キシレン、１
．１１トリクロロエタン、アセトン、ジオキシサン、ジ
グライム、酢酸エチル、酢酸ブチル、セルソルブ、アセ
テートなどが利用できる。

安定性に稍劣るが、メタノール等のアルコール類も使用
できる。

処理方法は、万能混合機またはミキサーに予め上記した
燐酸被覆処理した強磁性金属粉末を投入し、２〜１０ｒ
ｐｍの低速回転を続けながら、予め溶剤に溶いたイソシ
アネート化合物を添加し混合する。

１時間程度低速混合した後、乾燥させる。その際真空ポ
ンプで強制排気しても可い。

乾燥させた強磁性金属粉末は、合成樹脂、合成ゴム等の
樹脂材料に対し５〜９６重量％を配合して、加熱、混練
される。

混練した後、押出機によって押出して、射出成形用のベ
レットに成形し、或いは加熱ローラによってシート状の
半製品に成形する。又は混練押出機によって混練すると
共に所定形状に押出し成形する。成形方法は上記に限ら
ず、その他の成形方法を採用できることは勿論である。

（比較実験例）強磁性金属粉末の被覆処理と表面処理の有無及び各種表
面処理剤を用いた強磁性金属粉末配合の樹脂配合材料を
用いて射出成形を行なった比較例を以下に示す。

原料粉末の製造手順原子重量％でＮｄ　１２Ｆ　ｅ　ｙｓｃ　Ｏ４Ｂｓの組
成を有するＮｄ系稀土類磁石合金原料粉末（ゼネラルモ
ータース社製ｒＭＱＰ−ＢＪ平均粒径２５μｍ）５００
ｇｒを計量する。

予め攪拌槽内に鋼球３Ｋｇと粉砕助剤として有機溶剤ｎ
−ヘキサン３００ｇｒとトルエン１００ｇｒの混合溶液
及び上記原料粉末を投入した上で攪拌槽を密閉する。

Ｎ２ガス（純度９９．９％以上）をガス供給管より流量
２／／ｍｉｎで攪拌槽に注入し槽内の空気のパージを約
５分間行なう。

Ｎ２ガス置換完了後、攪拌用モーターを始動し、回転数
２０５　ｒｐｍにて９分間湿式粉砕を行ない平均粒径１
１．７μｍの微粉砕を得る。

この微粉砕以前に燐酸溶液の調整を行なう。即ちオルソ
燐酸４ｇｒを計量し、メタノール４０ｇｒに溶解するた
めスターラーで約５分間攪拌して均一な燐酸アルコール
溶液を作製する。この表面処理液を処理液タンクに入れ
て、同じく処理液タンク内をＮ、置換を行なった上で、
上記の粉砕完了時に合せて、攪拌槽の注入バルブを開い
てＮ、圧（１，６Ｋｇ／　ｃ＋ｏ”）をかけながら数秒
以内に注入を完了する。一方攪拌棒の回転は粉砕に引続
き同一回転数（２０５ｒｐｍ）で回転して処理液を攪拌
分散させ、３０秒後回転を停止し、被覆処理を完了する
。

次ぎに開蓋し、蓋板及び撹拌棒を一緒に槽外に取出して
から被覆処理済み微粉末、鋼球及び液体全部を、ステン
レス金網を取り付けた受は容器に投入し、先ず鋼球を金
網ごと取り除いてから、受容器中に沈澱した微粉末を乾
燥用バットに移し、上澄液を除去した後、排気ファン付
乾燥器に装入、５０〜７０℃で約３時間加熱乾燥すると
、黒紫色を呈するＮｄ系稀土類磁石合金微粉末が得られ
る。

比較例２〜４の製造手順１）表−１の配合処方に従って燐酸被覆処理をしていな
い原料の強磁性金属粉末２５０ｇを電子天秤で精秤する
。

２）　この原料粉末２５０ｇ　（１００部）に対して、
２ｇ　（０，８部）の表面処理剤を、予めビーカーに用
意してあった溶剤と一緒にスターラーで３　ｍｉｎ混合
する。溶剤は使用する表面処理剤によって下表の通り使
い分ける。

溶剤と混合したカップリング剤を乳鉢の中で原料と良く
混ぜる（約３　ｍ１ｎ）。

または、処理する量が３Ｋｇ以上の場合は万能混合機（
受玉社製ＡＣＭ５Ｌ）を利用する。

３）２）でカップリング処理された原料をバットに拡げ
てチッソ■製Ｓ−３２０処理の場合１００℃で、それ以
外のカップリング剤は約７０℃で１時間程度オーブン乾
燥させる。または万能混合機を使って同上の温度設定で
加熱真空乾燥させる。

４）３）で乾燥されたカップリング処理済み原料を再び
乳鉢或は万能混合機でナイロン１２（宇部興産■製Ｐ３
０１４Ｕ）等の樹脂バインダーとよく混ぜる（約５　ｍ
１ｎ）。

５）４）で混合された混合粉を２５０ｇ精秤し、東洋精
機製ラボプラストミルにより２５０℃設定で約５　ｗｉ
ｎ混練する。できたモチ状のコンパウンドを、カッター
で直径２〜３ｍｍのペレット状にする。

６）上記５）までの作業を４回繰返し、計ＩＫｇのコン
パウンド・ペレットをつくる。

７）出来たペレットを射出成形機（関東精機工業製）で
φ１０ｘ７　（丸）　、１０ｘｌＯｘ７　（角）　、７
５ｘ１３ｘ３（板）の３種類のテストピースを作り、各
種物性測定用の試料とした。

比較例５及び７１）表−１の配合処方に従って燐酸被覆処理済み粉末２
５０ｇを電子天秤で精秤する。

２）この粉末２５０ｇ　（１００部）に対して２ｇ（０
，８部）の表面処理剤を比較例２〜４で述べたのと同様
な条件でカップリング処理し、ナイロンを混合して混練
しナイロン樹脂複合材料組成物を製造した。

比較例６表面処理剤として（Ｓｉ−３１０＋ＭＢＳ−８８）の２
種類の混合液を使用する。これ以外は比較例２〜４で述
べたと同じ条件でカップリング処理し、ナイロンを混合
して混練しナイロン樹脂複合材料組成物を製造した。

本発明８．１０１）表−１の配合処方に従って燐酸被覆処理済み粉末２
５０ｇを電子天秤で精秤する。

２）使用するカップリング剤はｒ　５ｉ−３１０部松本
製薬■製である。これ以外は比較例２〜４で述べたのと
同様な条件でカップリング処理し、ナイロンを混合して
混練し、ナイロン樹脂複合材料組成物を製造した。

３）本発明１０は強磁性原料粉末がＳｍ−Ｃｏ系の異方
性磁石用であるため射出成形は９００００ｅの配向磁場
中で行い、異方性磁石として製造した。

比較例９１）Ｓｍ−Ｃｏ系原料粉末に、燐酸被覆処理及び表面処
理を一切行わずに、ナイロン１２と原料粉末を乳鉢或は
万能混合機でよく混ぜた後（約５ｍ１ｎ）、比較例２〜
４で述べたと同じ条件で混練し、ナイロン樹脂複合材料
組成物を製造した。

２）その後、本発明１０で述べたと同じ条件で成形し、
異方性磁石とした。

（以下余白）本発明に係る樹脂複合材料の成形方法は、上記方法によ
り混練されたペレット（以下コンパウンドと呼ぶ）を、
下記の射出成形機により溶融せしめて射出成形した。直
径１０ｍｍ、長さ７ｍｍの円柱状のテストピースは耐食
性の評価に、１０Ｘ１０Ｘ７の角テストピースは磁気特
性測定用に、また５ｘ１３ｘ３板のテストピースは曲げ
強さ、曲げ弾性率、ＩＺＯＤ衝撃強度測定用テストピー
スとした。

熱安定性の評価には東洋精機製作所（製）のラボブラス
トミル５０Ｃ１５０型機を用いた。試験条件は該物質を
５０　ｃｍ”　（重量２５０　ｇ）計量し、予め２８０
℃に加熱しであるラボブラストミルの試験チャンバーに
投入する。Ｒ−６０型ブレードを用い２８０℃の加熱下
２０分間５０ｒｐｍの回転数で、溶融物のトルク値の変
化を測定した。本測定ではトルク値が高い程、溶融物の
粘度は高く、流動性が悪くなる事を示している。

混線条件：東洋精機製のラボブラストミル５０Ｃ１５０
型機（容量＋６０ｃｍ”）を使用して、２５０　ｇ／ｌバッチとして計Ｉ　Ｋｇのコンパウンドを製造。

設定温度　２５０℃、混線時間５　ｍｉｎ、出来上った
餅状の塊をベレット状（粒径５ｍｍ以下）に小さくして、成形用サンプルとした。

成形条件　１）成形機：関東精機工業製型締力３０ｔｏ
ｎ　ＫＳ−３ＯＡ射出量４５　ｃｍ’ ２）成形温度：２６０℃−３１０℃ ３）射出圧カニ　１２００　Ｋｇｆ／ｃｍ”４）成形サ
イクル：３０ｓｅｃ５）配向磁場：９０００　０ｅ磁気特性測定条件１）　日本電磁側型製２）　　Ｂ−Ｈカーブ・トレーサー　モデル５５０１３）測定印加磁場：　２５００００ｅ　（７ｍｍギャッ
プ）（以下余白）また、本発明の実施に該当する試料８及び１０では塩水
浸漬試験でも優れた耐食性を示している。

これは２７０℃での流動率（メルトフロー値）からも分
かるとおり、ナイロン樹脂と金属粉末との相溶性が非常
に良好であることから、金属表面が樹脂で良く覆われて
いるため樹脂がバリヤーとなって耐食性を向上させてい
るものと考えられ、従って本発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、溶融状態の試料１〜１０を混練し
たときのトルクの経時変化を示すグラフである。発明の効果耐食性において、Ｈは時間、Ｏは良好、△は稍腐蝕が見
られた。×は不可を表わす。また、熱安定性においてト
ルクの上昇が無く、安定している場合は「−」で示した
。以上の試験結果から明らかなとおり、本発明の実施に該
当する試料８及び１０は、成形温度２８０℃成形可能で
あり、２７０℃での流動率（メルトフロー値）は他の試
料と較べて著しく改善されていることが判る。また、第１図及び第２図で示した如く、本発明の実施に
該当する試料８及び１０の溶融時のトルク変化は、２０
分経時してもトルク上昇、即ち粘度上昇傾向を示してい
ない。即ち本発明の試料８及び１ｏ以外の比較例は、外
部より熱エネルギー及びＲ６０型ブレードによるせん断
力が負荷された状態が続くとトルクが上昇し、即ち粘度
上昇を生じ、流動性を失っていくから、熱安定性が劣る
ことが明らかである。尚、試料５は、試料４と６の曲線
の中間に位置するが、グラフを省略した。時間（分）→ 時間（分）−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機基を含まない無機燐酸金属化合物の薄膜によ
って表面が一様に覆われ且つイソシアネート系化合物に
よって表面処理された強磁性金属粉末を樹脂に配合した
ことを特徴とする樹脂複合材料。
（２）有機基を含まない無機燐酸金属化合物によって表
面を覆った強磁性金属粉末にイソシアネート系化合物を
混合して表面処理し、該表面処理強磁性金属粉末を樹脂
に配合して加熱混練し、成形することを特徴とする強磁
性金属粉末を配合した樹脂複合材料の製法。