(57)【要約】【解決手段】少なくとも軟磁性扁平粉末と樹脂バインダーとを含む樹脂複合材料を溶融し成型して、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを製造する軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置において、ダイ３に穿設されたダイ孔３ａの正面形状を扁平形状としたものである。【効果】ダイに穿設されたダイ孔の正面形状を扁平形状としたので、製造されるペレット内に存在する軟磁性扁平粉末の配向度が高くなり、これを射出成型材料として使用することで、得られた成型品の透磁率が高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも軟磁性扁平粉末と樹脂バインダーとを含む樹脂複合材料を溶融し成型して、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを製造する軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置において、ダイ孔の正面形状を扁平形状としたことを特徴とする軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置。
【請求項２】
整流機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載された軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成型、押し出し成型、圧縮成型等の原料として使用される、軟磁性扁平粉末を有機バインダーに充填した軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成型等に使用される中間材料である軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの製造には、単軸或いは２軸等の各種混練押出機が使用されており、樹脂バインダーと軟磁性扁平粉末との複合物が溶融状態で均一になるように、混練押出機の混練領域で混練され、その後、混練押出機の末端に設置されているダイのダイ孔から、ストランドとして連続的に押し出し、出てきたストランドを冷却しながら、又は、冷却してから所定の長さに切断して軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを製造する方法が一般的である。そして、ダイ孔の形状（ダイを、ストランドが押し出され、出てくる側から見た場合のダイ孔の正面形状）は、孔開け加工の簡便さや経済上の理由等から、例えば、ドリル等を用いて、単純な円形の孔が開けられている場合が多い。
【０００３】
上述したようにして製造された軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを溶融し、溶融状態の樹脂複合材料に外力をかけて成型する方法、例えば、射出成型、圧縮成型、押出成型、トランスファー成型等の種々の成型方法を用いて、最終成型品としての所望の形状の樹脂組成物成型品が製造されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ごく一般的な形状である円形のダイ孔が、複数個、穿設されたダイが設置された混練押出機で軟磁性粉末含有樹脂ペレットを製造した場合、混練押出機のバレルの断面積に比べて、ダイの開口面積、つまり、ダイ孔の面積が小さいために、溶融状態の樹脂複合材料は、ダイから押し出される直前で絞り込まれるように圧縮されながら、ダイ孔から押し出されることになる。このような場合には、押し出す際に、ダイ孔の直前で、溶融状態の樹脂複合材料内に含まれる軟磁性粉末には、様々な方向から複雑な圧縮力がかかることになる。
【０００５】
樹脂と複合化する軟磁性粉末が扁平金属のような形状異方性の大きな軟磁性扁平粉末の場合には、上述したように、ダイ孔から押し出す際に、ダイ孔の直前で、溶融状態の樹脂複合材料内に含まれる軟磁性扁平粉末に、様々な方向からの複雑な圧縮力がかかると、軟磁性扁平粉末の向きがバラバラになり、軟磁性扁平粉末の配向度が低下したり、また、軟磁性扁平粉末のエッジ部等が複雑に絡み合った状態になり、軽く凝集したままの状態で押し出し機のダイ孔から押し出されることになる。従って、軟磁性扁平粉末の配向度の低下した、また、凝集した状態の軟磁性扁平粉末が存在する軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットが製造されることになる。
【０００６】
軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット内に含まれている軟磁性扁平粉末同士が凝集していると、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを用いて、射出成型、圧縮成型、押し出し成型、トランスファー成型等により成型される軟磁性樹脂組成物からなる成型品（以下、単に、軟磁性樹脂複合材料成型品という。）を製造する成型工程でも、その凝集状態が崩されず、また、最終的に成型された軟磁性樹脂複合材料成型品中においても、軟磁性扁平粉末の配向性が悪いという傾向が見られ、これによって、軟磁性樹脂複合材料成型品の磁気特性が低くなってしまうという問題があった。また、成型工程において、溶融樹脂の流動性が低下したり、軟磁性樹脂複合材料成型品中に、凝集した軟磁性扁平粉末によるダマが発生し、軟磁性樹脂複合材料成型品の品質に悪影響を与えるといった問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置が有する課題を解決することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために、少なくとも軟磁性扁平粉末と樹脂バインダーとを含む樹脂複合材料を溶融し成型して、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを製造する軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置において、第１には、ダイ孔の正面形状を扁平形状としたものであり、第２には、整流機構を配設したものである。
【０００９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定されるものではない。
【００１０】
図１に示されている軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの製造装置の一例としての混練押出機は、軟磁性扁平粉末や樹脂バインダー等の混合物（以下、単に、樹脂複合材料という。）が投入されるホッパー１とスクリューが内蔵された押出機本体２と該押出機本体２に配設されたダイ３とを有しており、混練押出機の前方には、ダイ３から押し出されたストランドＳを載置し、搬送するベルトコンベヤー４が設置されている。５は、ベルトコンベヤー４により搬送されてくるストランドＳを、所定の長さに切断するカッターである。なお、６は、押出機本体２とダイ３との間に、必要に応じて装着される後述する整流部材である。
【００１１】
ホッパー１に投入された樹脂複合材料中の樹脂バインダーは、押出機本体２で加熱、溶融され、軟磁性扁平粉末等と混練された後、溶融状態の樹脂バインダーと該樹脂バインダーに混練された軟磁性扁平粉末等とからなる樹脂複合材料（以下、単に、溶融状態の樹脂複合材料という。）は、ダイ３に穿設されたダイ孔３ａから押し出されて、ストランドＳとなる。ダイ３から押し出されたストランドＳは、ベルトコンベヤー４に載置、搬送され、その後、カッター５により、所定の長さに切断されて、中間材料としての軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットＰが製造されることになる。なお、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットＰの製造装置としての混練押出機としては、特に制限はないが、通常使用される単軸や２軸の混練押出機、ニーダー等が挙げられる。
【００１２】
ダイ３に穿設されたダイ孔３ａの正面形状（ダイを、ストランドＳが押し出されてくる側から見た場合の形状）は、長方形や楕円や菱形やこれらに類する細長い形状等の扁平状の孔に形成されている。ダイ孔３ａが、長方形の場合には、短辺と長辺の比が、１／２以下であることが好ましく、また、ダイ孔３ａが、楕円の場合にも、短径と長径との比が、同様に、１／２以下であることが好ましい。いずれにせよ、このように、扁平状のダイ孔３ａの短い部分の最大距離と、該最大距離の部分と直交する長い部分の距離との比が、１／２以下であることが好ましい。
【００１３】
上述したように、ダイ３に穿設されたダイ孔３ａの正面形状を扁平状とすることにより、溶融状態の樹脂複合材料が、ダイ孔３ａに入る前に受ける剪断力が、従来の正面形状が円形のダイ孔の場合に比べて、増大し、且つ、ダイ孔３ａから押し出される溶融状態の樹脂複合材料にかかる圧縮の方向が略一方向になるため、つまり、溶融状態の樹脂複合材料に含まれている軟磁性扁平粉末がダイ孔３ａを通過するときに、ダイ孔３ａの扁平方向と同じ向きに、しかも、効率的に大きな剪断力がかかるために、軟磁性扁平粉末がたとえ凝集状態であったとしても、凝集状態が解砕されると同時に、軟磁性扁平粉末同士を互いに平行に並べ易くする効果が得られるために、高度に配向された状態で軟磁性扁平粉末が、溶融状態の樹脂中に配置、固定化されることになり、従って、軟磁性扁平粉末が高度に配向した状態の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットＰを得ることができる。軟磁性扁平粉末が高度に配向した状態（配向度が大きな状態）とは、より多くの軟磁性扁平粉末同士が、略平行に配置された状態をいう。
【００１４】
上述したようにして製造された軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットに含まれている軟磁性扁平粉末が、略一方向に配向されたペレットを使用して、軟磁性樹脂複合材料成型品を成型加工した場合には、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを加熱、溶融させた段階で、軟磁性扁平粉末同士の凝集が少ないために、且つ、軟磁性扁平粉末の配向度が高いために、軟磁性扁平粉末が、溶融した樹脂バインダー内を、比較的自由に移動することができ、所望の形状に成型した後でも、軟磁性樹脂複合材料成型品内での軟磁性扁平粉末の配向度が極めて高い状態を実現することができる。
【００１５】
ダイ３に穿設されたダイ孔３ａの正面形状を扁平状とすることに加え、更に、、押出機本体２とダイ３との間に、整流部材６を配設することが好ましい。整流部材６は、図２（ａ）に示されているように、円盤体６ａに、複数の互いに平行なスリット６ｂを穿設したものとか、図２（ｂ）に示されているように、円筒体６ｃの内部に、複数の互いに平行な整流板６ｄを取着したものでもよい。このような整流部材６は、スリット６ｂや整流板６ｄが、ダイ３に穿設された扁平なダイ孔３ａの長手方向と略平行になるように、押出機本体２とダイ３との間に配設されることになる。このような整流部材６を配設することにより、溶融状態の樹脂複合材料が層流を形成しながらダイス３まで流れ、軟磁性扁平粉末自体の抵抗が少なくなるように、スリット６ｂや整流板６ｄと略平行になるように、即ち、扁平なダイ孔３ａの長手方向と略平行になるように、その向きを揃えられることになり、従って、溶融状態の樹脂複合材料を構成する軟磁性扁平粉末の配向度が向上することになる。更に、このような整流部材６を配設することにより、軟磁性扁平粉末の凝集体が、より効果的に解砕され、得られた軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット中の軟磁性扁平粉末が、互いに平行に並び、互いの絡み合いが少なくなる。
【００１６】
本発明において使用される樹脂複合材料を構成する軟磁性扁平粉末の材料としては、カルボニル鉄、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｓｉ系合金等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、軟磁性を示し、物理的又は化学的な処理により、扁平な形状にできるものであればよく、その扁平化方法についても特に制限はない。また、使用する軟磁性扁平粉末は、１種でもよく、また、２種以上の混合物として使用してもよい。
【００１７】
本発明において使用される樹脂バインダーとしては、軟磁性扁平粉末と溶融される樹脂バインダーとを複合化させる工程で、充分な流動性を示す熱可塑性樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー等が挙げられ、更に詳細には、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド等が挙げられ、ゴムとしては、塩素化ポリエチレン、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ等の熱可塑性エラストマーやネオプレン系、クロロプレン系ゴム等の合成ゴムや天然ゴムが使用でき、これらの１種類又は２種類以上を混合して使用してもよい。射出成型や押出成型用としては、ポリアミドやポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂が特に適している。
【００１８】
本発明の樹脂バインダーと軟磁性扁平粉末とからなる樹脂複合材料には、本発明の目的を損なわない範囲内で、必要に応じて、軟磁性扁平粉末へのカップリング剤、分散剤、防錆剤等による各種表面処理や酸化防止剤、熱安定化剤、顔料、非磁性充填剤等の各種添加剤を、１種又は２種以上、添加することができる。
【００１９】
以下に、更に詳細な実施例について説明する。
【００２０】
水アドマイズ法により作製された平均粒径約２０μｍのＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金を、アトライター内で、回転速度１８０ｒｐｍで、３〜１２時間粉砕することで扁平化した軟磁性扁平粉末を得た。
【００２１】
こうして得られた軟磁性扁平粉末を、分散剤で表面処理し、軟磁性扁平粉末の充填率が４０体積％になるように、市販の１２ナイロン（平均分子量２２、０００）と万能ミキサーで混合し、上述した扁平なダイ孔３ａが穿設されたダイ３が設置された混練押出機で、細長いストランドＳを成型し、これを、カッター５で切断し、約３ｍｍの長さの軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを製造した。
【００２２】
上述した詳細な実施例で使用したダイ３のダイ孔３ａが、図３に示されており、実施例１は、図３（ａ）に示されているように、正面形状が長方形のダイ孔を有するダイを使用し、整流部材６を使用しないものであり、製造される軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの断面形状は、長方形となり、実施例２が、図３（ｂ）に示されているような、正面形状が楕円のダイ孔を有するダイを使用し、整流部材６を使用しないものであり、製造される軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの断面形状は、楕円となる。一方、比較例１は、図４に示されているように、従来のダイ３’のように、正面形状が円形状のダイ孔３ａ’を有するものであり、また、整流部材６を使用せずに製造されたものであり、製造される軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの断面形状は、円形となる。また、上記の正面形状が楕円のダイ孔を有するダイを使用とともに、図２（ａ）に示されているような、円盤体６ａに、複数のスリット６ｂが穿設された整流部材６を使用して製造された軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを、実施例３とした。
【００２３】
軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット内の軟磁性扁平粉末の配向度を調べるために、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットを、軸線方向に対して、直交する面で切断して試料を作製した。試料の断面を走査電子顕微鏡で観察するとともに、断面長方形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの長辺及び断面楕円の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの長径が、走査電子顕微鏡の水平軸に平行になり、また、断面長方形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの短辺及び断面楕円の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの短径が、走査電子顕微鏡の垂直軸に平行になるように、試料を設置した後、試料の所定の部分を撮影した。
【００２４】
図５（ａ）には、このようにして撮影された、断面長方形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの試料の模式図が示されており、また、図５（ｂ）には、このようにして撮影された、断面楕円の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの試料の模式図が示されている。従来の断面円形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットの場合には、所定の位置で、その試料を、走査電子顕微鏡により撮影した。その試料の模式図が、図６に示されている。なお、図５及び図６において、ｐ１は、軟磁性扁平粉末である。
【００２５】
水平線Ｘに対して、上下方向に１０度以下の範囲内にある軟磁性扁平粉末の数を計数するとともに、全体の軟磁性扁平粉末の数を計数し、全体の軟磁性扁平粉末の数に対する、上下方向に１０度以下の範囲内にある軟磁性扁平粉末の数の割合を、配向度（％）とした。
【００２６】
また、上述した軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット（断面長方形、断面楕円及び断面円形）を用いて、射出成型機で、直径２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤形状の軟磁性樹脂複合材料成型品を成型し、試料とした。この軟磁性樹脂複合材料成型品に、内径１０ｍｍの孔をあけてリング形状に加工した後に、厚さ１ｍｍに切り出して透磁率測定用試料とし、インピーダンスアナライザーを用いて、１ＭＨｚにおける透磁率を測定した。
【００２７】
表１には、上述したようにして測定された配向度及び透磁率の測定結果が示されている。
【００２８】
【表１】
2004122698.tif 000003
【００２９】
比較例１に示した丸い形状のダイス穴で押し出して製造した断面円形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットでは、ペレット内に分散された軟磁性扁平粉末の配向度は、５％であり、完全にランダムに並んでいると仮定したときに期待される配向度（５．６％）と略同じであり、全く配向性がないと考えられる。
【００３０】
これに対して、上述した実施例１の断面長方形の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット（整流部材なし）では、軟磁性扁平粉末ｐ１の配向度は４８％であり、実施例２の断面楕円の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット（整流部材なし）では、配向度は、５５％であり、上述した比較例１に比べて、配向度が格段に向上しており、このように、ダイ孔の正面形状が扁平になると、軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレットに分散されている軟磁性扁平粉末ｐ１の配向度が向上することが確認された。また、実施例３のように、整流部材を使用した場合の配向度は、６２％であり、整流部材を使用することにより、配向度が更に向上することが確認された。
【００３１】
また、透磁率に関しては、比較例１では、透磁率が８２であるのに対して、実施例１では、１０６であり、実施例２では、１０３であり、比較例１に対して、透磁率が、略２６％以上向上した。また、実施例３の透磁率は、１１３であり、比較例１に対して、透磁率が、略３８％以上向上した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、以下に記載する効果が奏せられる。
【００３３】
製造されるペレット内に存在する軟磁性扁平粉末の配向度が高くなり、これを射出成型材料として使用することで、得られた成型品の透磁率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、一例としての本発明の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置の側面図である。
【図２】図２は、図１に示されている軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置に使用される整流部材の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示されている軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置に使用されるダイの正面図である。
【図４】図４は、従来の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置に使用されるダイの正面図である。
【図５】図５は、本発明の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置により製造された試料の走査電子顕微鏡で撮影した状態の模式図である。
【図６】図６は、従来の軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット製造装置により製造された試料の走査電子顕微鏡で撮影した状態の模式図である。
【符号の説明】
Ｐ・・・・・・・・・・・・・・・軟磁性扁平粉末含有樹脂ペレット
Ｓ・・・・・・・・・・・・・・・ストランド
１・・・・・・・・・・・・・・・ホッパー
２・・・・・・・・・・・・・・・押出機本体
３・・・・・・・・・・・・・・・ダイ
３ａ・・・・・・・・・・・・・・ダイ孔
４・・・・・・・・・・・・・・・ベルトコンベヤー
５・・・・・・・・・・・・・・・カッター
６・・・・・・・・・・・・・・・整流部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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