JPH07249538A

JPH07249538A - ボンド磁石の押出成形方法

Info

Publication number: JPH07249538A
Application number: JP6068032A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Michiharu Yamamoto; 道治山本; Koei Genban; 弘栄玄番
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】押出成形機によるボンド磁石を製造するにあた
り、押出成形機による成形速度を早める製造方法を提供
するものである。【構成】磁石コンパウンドを入れるホッパと、前記ホッ
パから入れられた磁石コンパウンドを移送するとともに
均一に混練し、それを加圧して押し出すスクリューと、
前記スクリューを回動する駆動装置と、前記スクリュー
を内蔵し、磁石コンパウンドを加熱および冷却するシリ
ンダと、前記シリンダに連続して設けられ、所定の金型
形状を有するダイとからなる押出成形機による押出成形
方法において、前記磁石コンパウンドは、前記ダイの金
型出口近傍を出口側の外部より強制冷却して固化するこ
とを特徴とするボンド磁石の押出成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押出成形によるボンド
磁石を製造するにあたり、押出成形機による成形速度を
早める製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フェライト磁石粉末あるいは希土類磁石
粉末と合成樹脂との複合材料であるボンド磁石は、焼結
磁石に比べて磁気特性は劣るものの、その量産性の容易
さと寸法精度の良さなどの利点から、エレクトロニクス
分野の小型モータや小型発電機などの機器、センサーや
メータ、リレーなど、電子部品の磁石として幅広く実用
化されている。

【０００３】一般には、磁石粉末と合成樹脂がボンド磁
石に成形される前の状態を磁石コンパウンドと呼び、こ
れからボンド磁石を成形する。このボンド磁石を成形す
る方法としては、従来から圧縮成形法や射出成形法、あ
るいは押出成形法が主に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】圧縮成形法はいわゆる
材料に熱と圧力を加えて成形するプレス成形である。こ
の方法では、ボンド磁石に成形後、高磁気特性を得られ
るという利点を有するが、薄肉形状の成形にはむかず、
圧縮成形速度も早くない。また射出成形法は、一定量の
材料を金型内に充填する方法である。この方法では、圧
縮成形に比べ生産性が高いが、リサイクル材が発生する
ため製品化率が劣るほか、やはり薄肉形状の成形にはむ
かない。しかも圧縮成形法、射出成形法とも非連続加工
であるといった問題があった。

【０００５】一方、押出成形法は磁石コンパウンドを成
形機のスクリューにより押し出すとともに、所定の金型
形状を有するダイを通過させて成形する方法である。し
かし、磁石コンパウンドをダイ内で固化させて成形した
後に、押し出すような構造であるため、磁石コンパウン
ドが固化することで生じる粘性の上昇は、押出成形機に
おけるダイの金型内の押出抵抗となり、その結果、成形
速度をあげることができないという問題があった。しか
しながら、押出成形法は他の成形法と異なり連続加工で
あることから、成形速度が向上すれば、極めて量産性に
寄与することからも、成形速度の向上の技術が待たれて
いた。

【０００６】そして、このような点から図５に示すよう
な金型内冷却成形２００とよばれる方法が開発された。
これは、磁石コンパウンドを金型後部に設けられたヒー
ター２１３により加熱する加熱金型２０１を用いる一
方、金型内の出口側は埋没させたパイプ２２１に冷媒を
循環させた冷却金型２０２を用いることにより磁石コン
パウンドを金型内で強制冷却し固化する方法である。こ
の成形法により、若干の成形速度の向上は図られたもの
の、０．１〜０．５ｍ／ｍｉｎといった速度であって、
まだまだ生産性の向上へつなげるには、さらに成形速度
を向上する必要がある。

【０００７】この成形速度が遅くなっている理由として
は、この成形法では押出成形機の金型の出側から押し出
すときには、金型内ですでに冷却固化し成形終了してい
る必要がある。そのため、金型内の冷却面で固化してし
まうことにより、成形物の粘性は低下し、その結果とし
て成形物と金型との間の摩擦抵抗が大きくなっているこ
とが、影響していると考えられる。本発明は、係る問題
点を鑑みてなされたものであって、押出成形によるボン
ド磁石を製造するにあたり、押出成形機による成形速度
を早める製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明において、注目す
べきことの第１点は、は、磁石コンパウンドを入れるホ
ッパと、前記ホッパから入れられた磁石コンパウンドを
移送するとともに均一に混練し、それを加圧して押し出
すスクリューと、前記スクリューを回動する駆動装置
と、前記スクリューを内蔵し、磁石コンパウンドを加熱
および冷却するシリンダと、前記シリンダに連続して設
けられ、所定の金型形状を有するダイとからなる押出成
形機による押出成形方法において、前記磁石コンパウン
ドは、前記ダイの金型出口近傍を出口側の外部より強制
冷却して固化することを特徴とするボンド磁石の押出成
形方法である。

【０００９】本発明において、注目すべきことの第２点
は、前記ダイに熱媒体を循環してダイ内部の温度を高精
度に制御することである。このようにダイに熱媒体を循
環させることにより、磁石コンパウンドが前記シリンダ
内で加熱により液状に溶解したまま、前記スクリューに
て押圧され、金型内の出口近傍で固化する直前の半凝固
状態を維持する。この前記熱媒体は油系であることが望
ましいが、アルミナ系のような粒状の熱媒体でもかまわ
ない。

【００１０】また注目すべきことの第３点は、押出成形
機の金型の出口を空気にて強制冷却することである。こ
の強制冷却は、金型の出口を空冷する噴射ノズルを設け
る方法でも、エアーカーテン式にする方法でもよい。

【００１１】またボンド磁石の原料となる磁石粉末は、
フェライト磁石系または希土類磁石系を使用できる。希
土類磁石系は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系またはＳｍ−Ｃｏ系を
使用できる。一方、合成樹脂としては、熱硬化性樹脂ま
たは熱可塑性樹脂を使用できる。たとえば、ナイロン
（ポリアミド）、ポリカーボネイト、ポリイミド、ポリ
スルンホン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン
樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等を使用でき
る。

【００１２】前記ダイは、製造するボンド磁石の形状に
より、シートダイやパイプダイ、プレートダイ等を採用
できる。また前記押出成形機内のシリンダは、単軸、二
軸、３本以上の軸を持つ特殊軸等を採用できるととも
に、軸回転方向が同方向または異方向のどちらであって
もかまわない。

【００１３】

【作用および効果】ボンド磁石の素材である磁石粉末と
合成樹脂が、所定の混合比を有し、ボンド磁石に成形さ
れる前までの状態を磁石コンパウンドと一般によんでい
るが、この磁石コンパウンドを押出成形機のホッパに投
入する。投入された磁石コンパウンドは、ホッパから連
続して延びている加熱機能を有したシリンダ内に送り込
まれ、かつシリンダ内に設けられた駆動装置により回転
するスクリューでその前方に押圧される。また磁石コン
パウンドはスクリューにより混練されるとともに、シリ
ンダの加熱機能により所定の温度に加熱されて溶解す
る。

【００１４】溶解した磁石コンパウンドは、シリンダか
ら連続して設けらているダイまで押圧され、さらにダイ
内部の金型によって所定の形状に成形される。このと
き、ダイに熱媒体を循環させることで、磁石コンパウン
ドが金型内の出口近傍で、液体から固化する寸前の不安
定状態を保たせている。上記のように、半凝固状態の磁
石コンパウンドを金型の出口で強制冷却することによ
り、磁石コンパウンドは出口直前で冷却固化し、形状を
維持したまま出口を通過する。

【００１５】すなわち、従来の金型内冷却成形のよう
に、金型内で冷却固化させた後、金型出口から押圧し通
過させる方法に比べ、本発明では金型内温度を従来より
も高く設定し、磁石コンパウンドを半凝固状態に維持し
て金型出口直前で強制冷却するために、金型内での磁石
コンパウンドの粘性は低く、金型に対する摩擦抵抗を抑
えることができる。その結果、押出成形機の成形速度を
あげることが可能となる。

【００１６】

【実施例１】本発明の実施例１について、図１〜図４を
用いて説明する。本実施例は、図１に示すような単軸の
押出成形機１にて行った。この押出成形機１には、磁石
コンパウンドを入れるホッパ１１が左上部に設けてあっ
て、かつ投入口を上部に開口している。また図２に示す
ように、このホッパ１１に連続して、その下方に筒状の
シリンダ１２が設けてあり、シリンダ１２にはシリンダ
内部を加熱するためのヒータ１３がシリンダ１２の長手
方向にかつ円周状に、冷却するためのブロア１４がシリ
ンダ下部に長手方向に連続して内蔵している。そのた
め、これらヒータ１３とブロア１４によりシリンダ１２
が加熱又は冷却できる。これにより、制御温度を一定に
維持する。

【００１７】図１に示すように、シリンダ１２の筒状内
部には、移送および混練、さらには加圧可能に螺旋状の
凹凸を有するスクリュー１６が設けてあって、このシリ
ンダ１２を回動させるためにその左側にモータ１７ａお
よび減速機１７ｂからなる駆動装置１７が設けられてい
る。なおシリンダ１２は架台１５にて固定してある。

【００１８】前記シリンダ１２の右端には、所定の金型
を有したダイ２０が連続して設けてある。このダイ２０
に設けてある金型形状は、図４に示すように、シリンダ
内部を押出移送された磁石コンパウンドをダイの金型か
ら連続して所定の形状にて押し出しやすいように出口側
に円錐状に先細りの形状をなしている。

【００１９】また図３又は図４に示すように、前記ダイ
２０内部には、金型内の温度を精度良く制御するため
に、熱媒体を循環できるように循環パイプ２１が上下に
２箇所づつ貫通している。この熱媒体１００を加熱する
電熱ヒータ３０がタンク６０の外部に設けられており、
電熱ヒータ３０により所定の温度に加熱された熱媒体が
ポンプ５０により循環パイプ２１、返送パイプ２１１と
順に移送されて、熱媒体が繰り返し循環するようにつな
がっている。なお前記熱媒体は一般に使われている熱媒
体用の鉱物性オイルを使用した。

【００２０】さらに上記の構成からなる押出成形機１の
ダイ２０の金型出口を外部から強制冷却するために、エ
アーを噴射可能に噴射ノズル４０を設けてあって、この
噴射ノズル４０の先端は前記金型出口に対向し、かつ出
口から約２０ｍｍ隔てて設置してある。

【００２１】なお磁石コンパウンドに使用したのは、Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末と熱可塑性樹脂（ナイロン１
２）の混合物を用いて、これらから生成されるボンド磁
石を所定の形状（高さ０．５〜３．０ｍｍ、幅２〜１０
ｍｍの断面が長方形）に成形した。前記磁石粉末と樹
脂との混合率は、体積分率で７２％であった。本実施例
１では、形状を高さ１ｍｍ、幅６ｍｍに成形した。

【００２２】以下、これらの作用について説明する。上
記の磁気コンパウンドをホッパ１１の投入口に投入す
る。すると、シリンダ１２の筒状内部に落下する。筒状
内部では、スクリュー１６が駆動装置１７の作動により
回転しているため、このスクリュー１６の外周上の螺旋
状の凹凸が磁気コンパウンドを移送することになる。さ
らにスクリュー１６の回転により、磁気コンパウンドは
混練される。

【００２３】シリンダ１２内は、加熱用のヒータ１３に
より、磁気コンパウンドの溶解温度である約１６０℃以
上で加熱されており、前記スクリュー１６による移送中
に完全に液状となる。この加熱温度は、シリンダ１２の
加熱ゾーンにより異なるが、約２００〜２６０℃で加熱
する。また前記液状の磁気コンパウンドは、スクリュー
１６の回転により押圧されながら右側に移送される。こ
の時の押圧力は、スクリュー１６内での密度により異な
るが、約４００ｋｇ／ｃｍ²で押圧される。

【００２４】さらに押圧かつ移送された磁石コンパイン
ドは、シリンダ１２の右端に設けられたダイ２０の内部
に設けてある所定の金型に押し入れられる。このダイ２
０は、電熱ヒータ３０により所定温度（１９０℃）に加
熱した熱媒体オイルを循環させた循環パイプ２１を設け
てあり、所定温度の±１℃以内に保たせる。これにより
磁気コンパウンドは、その液体から固化する直前の半凝
固状態（半溶融状態）に保たれており、ダイ２０の金型
出口の近傍までこの状態のまま、スクリュー１６で押出
移送される。

【００２５】磁石コンパウンドは半凝固状態で、前記ダ
イ２０の金型出口まで押出移送された後、金型出口近傍
を噴射ノズル４０によって流量５０Ｌ／ｍｉｎの空気に
より強制空冷するので、半凝固状態の温度よりも約１０
℃冷却する。そのため、半凝固状態の磁石コンパウンド
は金型出口近傍で金型の形状に固化し、成形されて押し
出される。

【００２６】効果について以下詳説する。このように本
発明は、磁石コンプンドをダイの金型内で固化させるの
ではなく、金型出口直前まで半凝固状態に維持したまま
金型の近傍で強制冷却して固化させるため、金型内での
磁石コンパウンドの粘性が低い状態であることで、金型
と磁石コンパウンドとの摩擦抵抗が小さくできる。その
結果、成形速度を早めることが可能となる。

【００２７】本実施例１においては、成形速度を４．０
ｍ／ｍｉｎで押出成形可能であったことからも、従来に
比べ、２倍以上の成形速度の向上を実現することができ
た。また成形されたボンド磁石が有する最大エネルギー
積（ＢＨｍａｘ）が約８ＭＧＯｅであったことから、品
質特性も一般のものとほどんど差がないことボンド磁石
を成形できることがわかった。なお、磁石コンパウンド
を連続して、ホッパに投入すれば、連続的に成形可能で
あるため、生産性向上に大きく貢献できる方法であるこ
とは間違いない。

【００２８】

【実施例２】本発明の実施例２について、以下説明す
る。磁石粉末および樹脂の成分と、それらの混合比は前
述した実施例１の条件と同様である。ただし、成形寸法
を小物形状の高さ０．５ｍｍ、幅２ｍｍとするようにダ
イの形状を変更した。さらに実施例１と同一設備を使用
しており、加熱温度や押圧力、熱媒体温度、そして強制
冷却用空気流量も同様条件にて行った。その結果、成形
速度は２．５ｍ／ｍｉｎで押出成形が可能であった。す
なわち、成形寸法の断面積が実施例１に比べ、約１／６
であったことが強制冷却の速さにつながるものの、逆に
磁気コンパウンドと金型との押出抵抗が増大するため
に、成形速度としては遅くなってしまう。これは、成形
時にボンド磁石の断面積に係る押出抵抗が増加すること
が原因である。しかしながら、従来法に比べ、押出成形
速度の向上ができることが確認できた。

【実施例３】本発明の実施例３について、以下説明す
る。磁石粉末および樹脂の成分と、それらの混合比は前
述した実施例１の条件と同様である。ただし、成形寸法
を若干大物の高さ３．０ｍｍ、幅１０ｍｍとするように
ダイの形状を変更した。さらに実施例１と同一設備を使
用しており、加熱温度や押圧力、熱媒体温度、そして強
制冷却用空気流量も同様条件にて行った。その結果、成
形速度は５．０ｍ／ｍｉｎで押出成形が可能であった。
すなわち、成形寸法の断面積が実施例１に比べ、約５倍
であるが冷却速度の低下をほとんど生じずに、成形速度
は向上した。これは、成形時にボンド磁石の断面積に係
る押出抵抗が減少することが原因である。したがって、
従来法に比べ、数倍の押出成形速度に早められることが
確認できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の押出成形機の全体構成図

【図２】実施例の押出成形機の部分図

【図３】実施例の熱媒体循環経路の説明図

【図４】実施例のダイ周辺の詳細説明図

【図５】従来のダイの説明図

【符号の説明】

１押出成形機１１ホッパ１２シリンダ１３ヒータ１４ブロア１５架台１６スクリュー１７駆動装置２０ダイ２１循環パイプ３０電熱ヒータ４０噴射ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石コンパウンドを入れるホッパと、前記
ホッパから入れられた磁石コンパウンドを移送するとと
もに均一に混練し、それを加圧して押し出すスクリュー
と、前記スクリューを回動する駆動装置と、前記スクリ
ューを内蔵し、磁石コンパウンドを加熱および冷却する
シリンダと、前記シリンダに連続して設けられ、所定の
金型形状を有するダイとからなる押出成形機による押出
成形方法において、前記磁石コンパウンドは、前記ダイの金型出口近傍を出
口側の外部より強制冷却して固化することを特徴とする
ボンド磁石の押出成形方法。
【請求項２】請求項１において、前記ダイは熱媒体を循
環することにより温度制御することを特徴とするボンド
磁石の押出成形方法。
【請求項３】請求項１および２において、前記の強制冷
却法は空気による冷却法であることを特徴とするボンド
磁石の押出成形方法。