(57)【要約】  本発明の対象は、エポキシ樹脂混合物、硬化促進剤、シランベースのエポキシ官能性接着促進剤並びに溶媒を含む、希土類永久磁石用のラッカー組成物、特に防食ラッカーである。このラッカー組成物を用いて、希土類永久磁石を１つの製造工程で同時に１つの磁石系に接合し、腐食に対して保護することに成功する。本発明の防食ラッカーを用いて、防食が卓越していて、高温でも満足すべき接着強度を有し、良好な電気的絶縁を示す磁石系を提供することが可能となる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂混合物、硬化促進剤、シランベースのエポキシ官能性接着促進剤及び溶媒を含有してなる、希土類永久磁石用の防食ラッカーとしての、ラッカー組成物であって、
エポキシ樹脂混合物が、
ａ）最大２当量／ｋｇまでのエポキシ価を有する少なくとも１つの固体エポキシ樹脂１〜９５重量％、
ｂ）４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する少なくとも１つの固体多官能エポキシ樹脂１〜５０重量％、及び
ｃ）３０℃、好ましくは１００℃、を超える融点を有するフェノールノボラック及び／又はクレゾールノボラック５〜４０重量％を
含むラッカー組成物。
【請求項２】
エポキシ樹脂混合物が、１当量／ｋｇ未満のエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂１〜８０重量％と１〜２当量／ｋｇのエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂１〜８０重量％とを、含む請求項１に記載のラッカー組成物。
【請求項３】
エポキシ樹脂混合物が、
ａ）１当量／ｋｇ未満のエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂４０〜６０重量％、
ｂ）１〜２当量／ｋｇのエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂２０〜４０重量％、
ｃ）４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する固体多官能エポキシ樹脂１０〜４０重量％、及び
ｄ）フェノールノボラック及び／又はクレゾールノボラック１０〜２０重量％を、
含む請求項１又は２に記載のラッカー組成物。
【請求項４】
最大２当量／ｋｇまでのエポキシ価を有する少なくとも１つの固体エポキシ樹脂がビスフェノール−Ａ及び／又はビスフェノール−Ｆをベースにしたエポキシ樹脂である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項５】
４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する少なくとも１つの多官能エポキシ樹脂が、エポキシフェノールノボラック、エポキシクレゾールノボラック、イソシアヌル酸トリグリシジル及び／又はこれらの混合物からなる群から、選択される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項６】
硬化促進剤が第三級アミン及び／又はイミダゾール誘導体、好ましくは２−エチル−４−メチルイミダゾール、からなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項７】
シランベースのエポキシ官能性接着促進剤の割合が固体樹脂混合物に対して、０．１〜５重量％、好ましくは１〜３重量％、である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項８】
エポキシ官能性接着促進剤が、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン及び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からなる群から、選択される請求項１ないし７のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項９】
溶媒が、脂肪族及び芳香族炭化水素、エーテル、エステル、グリコールエーテル、アルコール、ケトン又はこれらの混合物、からなる請求項１ないし８のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項１０】
ラッカー組成物の固体比率が１〜５０重量％、好ましくは１０〜２０重量％、である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項１１】
ラッカー組成物が、リン酸亜鉛、クロム酸亜鉛、ヒドロキシ亜リン酸亜鉛等の、防食顔料を更に含む請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項１２】
ラッカー組成物が、可溶性色素、流量制御剤、消泡剤等の追加の添加剤；石英粉、雲母、タルク等の非金属充填剤；カーボンブラック、ルチル等の分散性顔料；ベントナイト又はアエロジル等の分散助剤及び／又はレオロジー添加剤及び沈殿助剤；を含む請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のラッカー組成物。
【請求項１３】
ａ）少なくとも１つの磁石の、防食ラッカーによる被覆、
ｂ）このラッカー膜の乾燥、
ｃ）ラッカーで被覆された磁石ともう１つの被覆磁石又は他の加工材料との、１つの磁石系への組み立て、及び
ｄ）焼付炉におけるこの磁石系の固着
の工程を含んでなる磁石系の製造方法であって、
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のラッカー組成物が防食ラッカーとして使用される、磁石系の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法に従って製造される磁石系であって、磁石系が１０Ｎ／ｍｍ2の最小圧縮強度及び１５０℃の長期耐熱性を有し、ラッカー膜が１０〜５０μｍの膜厚を有し電気的に絶縁性を示す、磁石系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂混合物、硬化促進剤、シランベースのエポキシ官能性接着促進剤及び溶媒をベースにした希土類永久磁石用のラッカー組成物、特に防食ラッカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石及び磁石系は、特にＮｄＦｅＢ磁石を含むものは、通常、腐食に対して保護しなければならない。このことは、相応の被膜、例えばラッカー塗膜を必要とする。
【０００３】
磁石系の構成においては、磁石を互いに、及び／又は鋼製ヨーク等の別の加工材料又は別の軟磁性材料と、接着技術により結合させる。その場合に、接着結合には、高い温度耐性に関連して、好ましくは１０Ｎ／ｍｍ2以上の、高い強度を有することが、要求される。例えばモータで使用する場合には、１８０℃まで温度が上昇し、高い逆電界が磁石に作用する。接合はこの条件に持ちこたえなければならない。
【０００４】
複数の単独磁石から構成される所謂セグメント磁石系においては、この系は接着によって固定され、まとめられる。硬化した接着剤フィルムは、更に単独磁石を互いに電気的に絶縁させる機能を有する。そのような系は船舶エンジンや風車発電機等の電気運転の大型機械に使用され、単独磁石の電気的な絶縁は高い渦電流の発生とそれによるモータの過熱を阻止するので、良好な電気的な絶縁は必要である。
【０００５】
磁石系を製造する場合には、通常、磁石をエポキシ樹脂やアクリレート等の液状高性能接着剤を用いて接着することから始める。続いて磁石系に腐食防止被覆を施して、系を環境や化学製品の影響から保護する。これには、通常、焼付ラッカーが使用されるが、その場合に、接着間隙領域にラッカーが無い箇所が生じるという問題がしばしば発生し、これはガス泡ないし気泡が閉じこめられることに起因する。
【０００６】
接着前に腐食防止被覆を施すことによって、この問題を、回避することができるが、これは各単独磁石のための追加の製造工程を要するという短所を必然的に伴う。
【０００７】
腐食防止被覆の形成と磁石の接着とを１つの製造工程で行なうことが試みられた。しかしながら、その場合に、そこで挙げられているラッカーが、多くの系に対する要求を常に完全には満たすことが出来ないことが立証された。例えば、アルミニウム若しくは亜鉛等の追加の充填剤又は防食顔料を含むフェノール樹脂ベースの標準ラッカーを使用する場合に、セグメント化された系に必要な絶縁性が得られない。そのため、そのような系では、長期に亘り高温で貯蔵する場合に脆化するという事態になる。標準エポキシ樹脂ラッカーでは、高温での接着強度が十分ではないことが判明した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の課題は、上述の短所のないラッカー塗膜を提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの課題は、ラッカー塗布と腐食防止被覆が１つの製造工程で行なわれ、十分な接着強度、良好な絶縁性、良好な高温耐性及びラッカー塗膜の優れた接着を示す磁石系を作り上げることのできる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
磁石部品の接着と保護とを同時に行なうために有効なラッカーを探索している際に、驚くべきことに、エポキシ樹脂混合物、硬化促進剤、シランベースのエポキシ官能性接着促進剤及び溶媒をベースにしたラッカー組成物が、希土類永久磁石用の防食ラッカーに対する高い要求を満たすことが判明した。そのための条件は、エポキシ樹脂混合物が、最大２当量／ｋｇまでのエポキシ価を有する少なくとも１つの固体エポキシ樹脂１〜９５重量％、４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する少なくとも１つの固体多官能エポキシ樹脂１〜５０重量％及び３０℃を超える融点を有するフェノール−及び／又はクレゾールノボラック５〜４０重量％を、含むことである。
【００１１】
この特別なエポキシ樹脂混合物以外に、防食ラッカーは硬化促進剤を含み、その場合に、好ましくは第三級アミン又はイミダゾール誘導体が使用される。好ましい硬化促進剤は、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾールである。ラッカー塗膜の、永久磁石材料への所望の卓越した接着を保証するために、ラッカー組成物は、更にシランベースのエポキシ官能性接着促進剤を含む。その場合に、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン又は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が特に好ましいことが判明した。通常、この接着促進剤は、固体樹脂混合物に対して０．１〜５重量％、好ましくは１〜３重量％、の量で使用される。
【００１２】
ラッカー用の溶媒は、特別な要求を満たす必要はないので、脂肪族及び芳香族炭化水素、エーテル、エステル、グリコールエーテル、アルコール、ケトン及び／又はこれらの混合物を使用することができる。部材そのもののラッカー塗布は、慣例の方法で、塗布、浸漬、噴射、射出、注入又はその他の方法によって行なわれ、その場合に噴射方法が、連続製造法においても個別製造法においても、ラッカー塗布される部品の形状に基づいて好ましく使用される。このことから、ラッカーの固体部分の比率が高過ぎることなく、最大で５０重量％、好ましくは１０〜２０重量％であることが有効である。
【００１３】
本発明のラッカー組成物の好ましい実施形態では、エポキシ樹脂混合物は、１〜２当量／ｋｇのエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂を１〜８０重量％含む。
【００１４】
ラッカー組成物の特に好ましい実施形態は、１当量／ｋｇ未満のエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂４０〜６０重量％、１〜２当量／ｋｇのエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂２０〜４０重量％、４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する固体多官能エポキシ樹脂１０〜４０重量％及びフェノールノボラック及び／又はクレゾールノボラック１０〜２０重量％を含む。その場合に、最大２当量／ｋｇまでのエポキシ価を有する固体エポキシ樹脂は、好ましくはビスフェノールＡ及び／又はビスフェノールＦをベースにしたエポキシ樹脂である。
【００１５】
その他の好ましいラッカー組成物では、４当量／ｋｇを超えるエポキシ価を有する多官能エポキシ樹脂は、エポキシフェノールノボラック、エポキシクレゾールノボラック及びイソシアヌル酸トリグリシジル及び／又はこれらの混合物からなる群から、選択される。
【００１６】
腐食防止被覆としてのラッカー組成物の性質を改良するためには、ラッカー組成物がリン酸亜鉛、クロム酸亜鉛、ヒドロキシ亜リン酸亜鉛等の防食顔料を含むことが、好ましい。
【００１７】
ラッカー組成物のその他の最適化は、可溶性色素、流動促進剤、消泡剤等の追加の添加剤；石英、雲母及びタルク等の非金属充填剤；カーボンブラック、ルチル等の分散性顔料；並びにベントナイト又はアエロジル等の分散助剤及び／又はレオロジー添加剤及び／又は沈殿助剤をラッカー組成物に使用することによって、達成される。
【００１８】
本発明のラッカーは、少なくとも１つの磁石の防食ラッカーによる被覆、このラッカー膜の乾燥、ラッカーで被覆された磁石ともう１つの被覆磁石又は他の加工材料との、１つの磁石系への組み立て、及び、焼付炉におけるこの磁石系の固着の工程を含んでなる磁石系の製造方法での使用に特に適する。従来の技術と異なって、本発明では、磁石の接着は腐食防止被覆と組み合わせて行なわれ、腐食防止被覆と磁石の接合とは、同時に焼付炉内で硬化される。
【００１９】
このようにして１０Ｎ／ｍｍ2を超える最小圧縮強度と１５０℃の長期耐熱性とを有する磁石系の製造に成功する。ラッカー膜の膜厚は、好ましくは１０〜５０μｍである。磁石接合の圧縮強度は、室温では２５Ｎ／ｍｍ2以上に達し、１３０℃でも、なお、５Ｎ／ｍｍ2以上である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
【００２１】
（実施例１）
（ラッカー溶液の製造）
０．３当量／ｋｇのエポキシ値を有するビスフェノールＡ−固体樹脂２５ｇ、１．５当量／ｋｇのエポキシ値を有するビスフェノールＡ−樹脂１０ｇ、５．６当量／ｋｇのエポキシ値を有するエポキシフェノールノボラック８ｇ並びに１２０℃の融点を有するクレゾールノボラック７ｇを、３部のメチルエチルケトン及び１部のエタノールから成る溶媒混合物２００ｇに溶解させる。この溶液に、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２５ｇとγ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン０．５ｇを添加する。そのようにして得られる透明ラッカー溶液を、別の適用例に使用する。
【００２２】
（実施例２）
（磁石系の製造）
実施例１で製造されたラッカーを、吹付塗装機を用いてネオジム−鉄−ホウ素−合金製の直方体の永久磁石に噴霧した。５０×１２×５ｍｍの寸法を有するこの直方体の永久磁石を、続いて５０℃で３０分間、乾燥した。乾燥後のラッカーの膜厚は、約１５〜２５μｍであった。直方体の永久磁石のそれぞれ８個を、締付け装置を用いて、固着して１つのブロックとした。このとき、接触面は５０×１２ｍｍであった。そのようにして作られた磁石系を、循環空気炉内で、１５０℃で３時間、硬化した。
【００２３】
硬化した磁石ブロックを、続いて通電試験にかけた。このとき、接着されたブロックの一面のラッカーを、サンドペーパで研磨することによって取り除き、直流電源を用いて３０ボルトの電圧を印加した。このようにして、全ての接合が優れた絶縁効果を示し、通電を許さないことが立証された。
【００２４】
（実施例３）
（オートクレーブ試験）
実施例２に従って製造された磁石ブロックの５つを、オートクレーブ試験で１３０℃、空気湿度１００％及び圧力２．７バールで腐食試験にかけた。７日間（１６８時間）の試験時間後でも、腐食の痕跡は発見されず、膜剥離も観察されなかった。
【００２５】
（実施例４）
（塩水噴霧試験）
実施例２に従って製造された磁石ブロックの５つを、ＤＩＮ５００２１による塩水噴霧試験にかけた。２４０時間の試験時間後にも、磁石ブロックには腐食の発生は認められなかった。
【００２６】
（実施例５）
（有害ガス試験）
実施例２の方法に従って製造された５磁石ブロックを、ＤＩＮ５００１８に応じた有害ガス試験にかけた。２１試験サイクル後にラッカー又は磁気材料には腐食は確認されなかった。
【００２７】
（実施例６）
（ラッカーの温度耐性）
実施例１に従って製造されたラッカーを、硬化状態で５Ｋ／ｍｉｎの加熱レートで温度測定法分析にかけた。結果としては、４１０℃の分解点が確定され、これは、このラッカーをＮｄＦｅＢ磁石の全ての高温適用に使用できることを示している。材料そのものの高温使用の上限は、最大２１０℃で、この温度を超えると不可逆の熱損失を考慮しなければならない。
【００２８】
（実施例７）
（接着強度）
実施例２の方法に従って製造された１つの磁石プレートを、圧力剪断試験にかけた。実施した試験では、１５，０００Ｎで磁気材料が破壊し、一方、接合そのものは影響を受けなかった。
【００２９】
（実施例８）
（圧力剪断試験）
実施例１に従って製造された接着ラッカーを用いて、ＤＩＮ５４４５１に準拠して圧力剪断試験を行なった。その場合に磁石−磁石接着に関しては、室温では２５Ｎ／ｍｍ2を超える圧力剪断硬度が結果として生じた。１３０℃でも、なお、５Ｎ／ｍｍ2を超える圧力剪断硬度が存在する。
【国際調査報告】
2009530449.tif 000002
2009530449.tif 000003
2009530449.tif 000004
2009530449.tif 000005