(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂バインダーに、磁性粉末と、少なくとも１種の芳香族ポリアミン化合物とを混合分散してなり、該芳香族ポリアミン化合物が、次式、
0004502292.tif 000009
（式中、Ｒ２は、置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す）で表されるエーテル化合物に、次式、
0004502292.tif 000010
（式中、Ｒは単結合または低級アルキレン基を示す）で表される化合物が少なくとも１個付加されている化合物であることを特徴とする合成樹脂磁石組成物。
【請求項２】
前記芳香族ポリアミン化合物の添加量が０．１〜１０重量％の範囲内である請求項１記載の合成樹脂磁石組成物。
【請求項３】
前記磁性粉末が、シランカップリング剤またはチタネートカップリング剤で表面処理したものである請求項１または２記載の合成樹脂磁石組成物。
【請求項４】
前記合成樹脂バインダーがポリアミド樹脂である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の合成樹脂磁石組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の合成樹脂磁石組成物を所望の形状に成形してなることを特徴とする合成樹脂磁石成形物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂バインダーに磁性粉末を混合分散してなり、電子写真装置や静電記録装置に用いられるマグネットローラなどの成形物の成形材料として好適に使用される合成樹脂磁石組成物およびそれを用いて成形したマグネットローラやモータ用部品、磁気センサ等の合成樹脂磁石成形物に関する。詳しくは、射出、押出、圧縮等で成形する際、溶融時の流動性、成形加工性を向上させ、磁性粉末の充填量の増量を可能とし、磁気特性を向上させた合成樹脂磁石組成物およびそれを用いた合成樹脂磁石成形物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラム等の潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像ローラとして、回転するスリーブ内に合成樹脂磁石により成形されたマグネットローラを配設し、スリーブ表面に担持した磁性現像剤（トナー）を該マグネットローラの磁力特性により潜像保持体上に飛翔させる所謂ジャンピング現象によって、潜像保持体表面にトナーを供給し、静電潜像を可視化する現像方法が知られている。
【０００３】
従来、前記マグネットローラは、熱可塑性樹脂のバインダーに磁性粉末体を混合した合成樹脂磁石組成物を、周囲に磁場を配置した金型を用いて射出成形又は押出成形することによって、ローラ状に成形すると共に、所望の磁気特性に着磁させることにより、製造されている。
【０００４】
また、近年の電子写真装置等の進歩に伴って、マグネットローラに対してもより複雑な磁力パターンが要求される傾向にあり、この要求に応えるため、目的とする磁力パターンに応じた磁極を着磁させた複数のマグネット片を前記合成樹脂磁石組成物で成形し、これらをシャフトの周囲に貼り合わせることにより所望の磁力パターンを構成することも行なわれている。
【０００５】
このようなマグネットローラ等の合成樹脂磁石成形物には、フェライトや希土類磁石等の磁性粉末をポリアミド−６、ポリアミド−１２等のポリアミド樹脂や、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を主バインダーとして混練製造された合成樹脂磁石組成物が用いられ、射出、押出、圧縮等の成形法により成形されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年における電子写真装置や静電記録装置の高速化、高精度化に伴い、フェライトや希土類磁粉等の磁性粉末を主バインダーとしてのポリアミド等の熱可塑性樹脂と混練することにより製造された合成樹脂磁石成形物において、高磁力化の要求が高まってきており、この要求に応えるため合成樹脂磁石組成物中の磁性粉末の充填量を多くする工夫が種々なされている。しかしながら、磁性粉末の充填量を多くするのに伴い、溶融時の流動性が低下し、成形加工性も低下することが問題となる。また、かかる理由により、磁性粉末の充填量を多くすることができないことから、磁気特性の向上をはかることは困難である。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上述の問題をすべて解消し、磁性粉末の充填量を多くしても良好な溶融流動性を維持し得、成形加工性や磁力の均一性を低下させることなく、成形物の磁気特性の向上を達成することができる合成樹脂磁石組成物を提供することにある。さらには、この合成樹脂磁石組成物を用いて、表面磁力のバラツキや寸法精度の低下を生じることなく高磁力化を達成し得るマグネットローラ等の合成樹脂磁石成形物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂をバインダーとする合成樹脂磁石成形物用組成物において芳香族ポリアミン化合物を添加することにより、磁性粉末の充填量が多くなった場合でも十分な溶融流動性が確保され、良好な成形加工性を確保することができ、磁性粉末の充填量を多くすることが可能となる結果、従来に比し高磁力化を実現することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の合成樹脂磁石組成物は、合成樹脂バインダーに、磁性粉末と、少なくとも１種の芳香族ポリアミン化合物とを混合分散してなり、該芳香族ポリアミン化合物が、次式、
0004502292.tif 000002
（式中、Ｒ２は、置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す）で表されるエーテル化合物に、次式、
0004502292.tif 000003
（式中、Ｒは単結合または低級アルキレン基を示す）で表される化合物が少なくとも１個付加されている化合物であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の合成樹脂磁石組成物において、前記芳香族ポリアミン化合物の添加量は０．１〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の合成樹脂磁石組成物においては、前記磁性粉末が、シランカップリング剤またはチタネートカップリング剤で表面処理したものであることが好ましく、また前記合成樹脂バインダーはポリアミド樹脂であることが好ましい。
【００１２】
本発明の合成樹脂磁石成形物は、前記合成樹脂磁石組成物を所望の形状に成形してなることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の合成樹脂磁石組成物において使用するバインダー樹脂としては、樹脂磁石のバインダーとして通常用いられている樹脂を使用することができ、具体的にはポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート（ＥＥＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）など、種々の熱可塑性樹脂を単独で又は２以上を組み合わせて用いることができるが、特に本発明においては、ポリアミド−６、ポリアミド−１２、ポリアミド−６６、ポリアミド−１１、ポリアミド−４６、ポリアミド６．６６等のポリアミド樹脂が好ましく、中でもポリアミド−６、ポリアミド−１２が特に好ましい。
【００１４】
前記樹脂バインダー中に混合分散される磁性粉末としては、従来からマグネットローラ用の合成樹脂磁石組成物などに用いられている公知の磁性粉末を用いることができ、具体的には、Ｓｒフェライト、Ｂｒフェライト等のフェライト系磁性粉末やＳｍ−Ｃｏ合金、Ｎｄ−Ｆ−Ｂ合金、Ｃｅ−Ｃｏ合金、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ合金等の希土類系合金粉末などを例示することができる。この磁性粉末には、必要に応じて公知の前処理を施しておくことができる。例えば、カップリング剤を用いて表面処理を施して本発明に用いることができ、特に本発明では、シランカップリング剤若しくはチタネート系カップリング剤を用いてカップリング処理を施すことが好ましく、このようなカップリング処理を施した磁性粉末を用いることにより、高充填時の溶融流動性をより効果的に向上させることができる。
【００１５】
前記シランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等が挙げられ、これらの中では、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が特に好ましい。
【００１６】
前記チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルビス（ジオクチルパイロフォスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ジイソプロピルビス（ジオクチルパイロフォスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等が挙げられ、中でもイソプロピルビス（ジオクチルパイロフォスフェート）チタネートが特に好ましい。
【００１７】
本発明で用いられる磁性粉末の粒径は、特に制限されるものではないが、得られる合成樹脂磁石組成物の溶融流動性、磁性粉末の配向性、充填率等の観点から、好ましくは平均粒径０．０５〜３００μｍ、より好ましくは０．１〜５０μｍである。
【００１８】
また、磁性粉末の配合量は、目的とする成形物に要求される磁力の強さに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は合成樹脂磁石組成物全体の７０〜９５重量％程度（密度が２．５〜６ｇ／ｃｍ3程度）とされるが、特に本発明においては、芳香族化合物の添加による効果によって、８０重量％以上（密度３ｇ／ｃｍ3以上）、特に８０〜９９重量％（密度が３〜７ｇ／ｃｍ3）もの高充填（樹脂バインダーとしては１〜２０重量％）を行っても組成物の溶融流動性を良好に維持することができる。具体的には、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８に規定されたＭＦＲ（２７０℃、４９Ｎ）で、１０ｇ／１０ｍｉｎ以上、特に５０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎ程度の良好な溶融流動性を維持することができ、これにより成形加工性を低下させることなく、得られる樹脂磁石成形物の高磁力化を達成することができる。なお、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８に規定されたＭＦＲには、手動によるＡ法と自動によるＢ法とがあるが、本発明においては、Ａ法、Ｂ法のいずれでＭＦＲを測定してもよい。また、本発明は上述のように磁性粉末を高充填した場合に顕著な効果を奏するものであるが、本発明の合成樹脂磁石組成物は、磁性粉末の充填量が特に高充填ではない場合でも、磁性粉末の均一分散性等の点で有利である。
【００１９】
本発明の合成樹脂磁石組成物には、前記合成樹脂バインダーに前記磁性粉末とともに、少なくとも１種の芳香族ポリアミン化合物を混合分散したものである。かかる芳香族ポリアミン化合物は、次式、
0004502292.tif 000004
（式中、Ｒは単結合または低級アルキレン基を示す）で表される化合物であるか、この化合物が、少なくとも１個のエポキシ基を有するエーテル化合物に少なくとも１個付加されている化合物であることが好ましく、より好ましくは式中のＲがメチレン基のものが付加されているエーテル化合物とする。尚、前記式で表される芳香族ポリアミン化合物の２個のフェニレン基は、少なくとも１個の低級アルキル基、低級アルコキシ基またはハロゲン原子等の置換基で置換されていてもよい。また、前記エーテル化合物は、次式、
0004502292.tif 000005
（式中、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を示す）で表される化合物か、または次式、
0004502292.tif 000006
（式中、Ｒ2は、置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す）で表される化合物であることが好ましい。
【００２０】
芳香族ポリアミン化合物の好適例としては、次式、
0004502292.tif 000007
で表される４，４’−ジアミノジフェニルメチレンの他、これに下記式（２）または（３）で表されるエポキシ化合物を付加させた下記化合物（４）および（５）を挙げることができる（式中、Ｒ1およびＲ2は前記のものと同じものを示す）。
0004502292.tif 000008
本発明においては、前記化合物（１）、（４）および（５）で表される化合物の混合物を好適に用いることができる。
【００２１】
これら芳香族ポリアミン化合物の添加量は、特に制限されないが、好ましくは０．１〜１０重量％、特に好ましくは０．５〜５重量％とする。この添加量が０．１重量％未満であると、溶融流動性の低下防止効果が十分に得られない場合があり、一方１０重量％を超えると磁性粉の充填量が少なくなるので、磁気的な性能で満足の行くものが得られない。
【００２２】
本発明の合成樹脂磁石組成物には、前記樹脂バインダー成分、磁性粉末および前記芳香族ポリアミン化合物に加えて、必要に応じマイカやウィスカ或いはタルク、炭素繊維、ガラス繊維等の補強効果の大きな充填材を本発明の目的を妨げない範囲で適宜添加することができる。即ち、成形物に要求される磁力が比較的低く、前記磁性粉末の充填量が少ない場合には、成形物の剛性が低くなりやすく、このような場合には剛性を補うためにマイカやウィスカ等の充填材を添加して成形品の補強を行うことができる。この場合、本発明に好適に用いられる充填材としてはマイカ或いはウィスカが好ましく、ウィスカとしては、炭化ケイ素、窒化ケイ素等からなる非酸化物系ウィスカ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ａｌ2Ｏ3等からなる金属酸化物系ウィスカ、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム等からなる複酸化物系ウィスカなどが挙げられるが、これらの中ではプラスチックとの複合化が容易な点から複酸化物系ウィスカが特に好適に使用される。
【００２３】
この充填材を用いる際の配合割合は、特に制限されるものではないが、通常は合成樹脂磁石組成物全体の０．１〜３０重量％、特には５〜２０重量％程度とされる。また、酸化防止剤も好適に添加することができ、その添加量は、好ましくは０．１〜２０重量％である。なお、本発明の合成樹脂磁石組成物には、本発明の目的を逸脱しない限り、前記充填材以外の添加剤を添加しても差し支えない。
【００２４】
また、本発明の合成樹脂磁石成形物、例えば、マグネットローラは、前記本発明の合成樹脂磁石組成物を成形して得られたものであり、これにより、寸法精度に優れ、かつ表面磁力のバラツキが少ない上、高磁力化を達成することができる。即ち、前記本発明の合成樹脂磁石組成物は、磁性粉末を高充填しても良好な溶融流動性を維持し得るので、高磁力化を達成するために磁性粉末を高充填しても、マグネットローラ等の成形時に金型のキャビティー内で良好に流動し得、金型内での磁性粉末の配向不良や充填不良、充填密度のバラツキを生じることなく、寸法精度や表面磁力のバラツキが少ないマグネットローラ（成形物）が得られる。
【００２５】
この場合、前記合成樹脂磁石組成物を用いてマグネットローラ等を成形する際の成形法は、射出成形法、押出成形法または圧縮成形法等でもよいが、特には、成形材料の溶融流動性が得られる成形品の品質に大きく影響する射出成形法により成形する場合に、本発明の効果が特に顕著である。また、マグネットローラを得る場合、通常マグネットローラは、樹脂磁石からなるローラ本体と、該ローラ本体の両端部から突出するシャフト部とを具備した構成とされるが、この場合、金属等からなるシャフトを金型にセットしてその外周に前記合成樹脂磁石組成物でローラ本体を成形してもよく、またシャフト部とローラ本体とを前記合成樹脂磁石組成物で一体に成形してもよい。更に、高度で複雑な磁力特性が要求される場合などには、合成樹脂磁石組成物を用いて複数の樹脂磁石片を成形し、これらを金属等からなるシャフトの外周に張り合わせてローラ本体を形成してもよい。この場合、勿論全ての樹脂磁石片を前記本発明の合成樹脂磁石組成物で成形してもよいが、場合によっては特に高い磁力が要求される樹脂磁石片のみを前記本発明の合成樹脂磁石組成物を用いて成形してもよい。また、マグネットローラの着磁は、金型の周囲に磁場を形成して成形と同時に行なっても、成形後に公知の着磁機を用いて行なってもよい。
【００２６】
なお、本発明の合成樹脂磁石組成物は、前記マグネットローラの成形材料として好適に使用されるものであるが、その用途はこれに限定されるものではなく、種々の合成樹脂磁石成形物用の成形材料として好適に使用される。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例に基づき説明する。
実施例１
原子重量％でＮｄ12Ｆｅ78Ｃｏ4Ｂ6の組成を有するＮｄ系希土類磁石合金粉末（ゼネラルモータース社製、ＭＱＰ−Ｂ、平均粒径２５０μｍ）を平均粒径１００μｍに粉砕後、シランカップリング剤（日本ユニカー（株）製、Ａ１１００）により表面処理した。表面処理した磁性粉末１８８ｇを精秤後、樹脂バインダーとしてのナイロン１２（宇部興産（株）製、Ｐ３０１２Ｕ）６．８ｇ、酸化防止剤（チバ・スペシャルティケミカルズ（株）製、ＩＲＧＡＮＯＸ  ＭＤ  １０２４）３．５ｇ、芳香族ポリアミン化合物（富士化成（株）製、フジキュアー  ６０１０）１．７ｇと混合し、東洋精機（株）製ラボプラストミル５０Ｃ１５０型機（容量  ６０ｃｍ3）を用いて、２５０℃の加熱下にて、１５分間、５０ｒｐｍの回転数で混練し、溶融物のトルク値の変化を測定した。本実施例における溶融時のトルク変化は、図１に示すように１５分経過してもトルク上昇、即ち、粘度上昇傾向を示さなかった。
【００２８】
また、得られた合成樹脂磁石組成物の溶融流動性（ＭＦＲ）をメルトインデクサー（東洋精機（株））で測定したところ、７５．１４ｇ／１０ｍｉｎ（２７０℃、５ｋｇ）であり、十分な溶融流動性が得られていた。さらに、得られた合成樹脂磁石組成物を使用して直径２０ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状テストピースを作製し、磁気エネルギー積（ＢＨｍａｘ）を測定したところ、７．１ＭＧＯｅであり、磁力の向上を図ることができた。
【００２９】
比較例１
組成を磁性粉末１８８ｇ、バインダー樹脂８．５ｇ、酸化防止剤３．５ｇとした以外は実施例１と同様に合成樹脂磁石組成物を調製した。得られた合成樹脂磁石組成物の溶融物のトルク値を実施例１と同様に測定したところ、混練時のトルク上昇は見られなかったが（図１）、ＭＦＲ値は９．８４ｇ／１０ｍｉｎと十分ではなく、またＢＨｍａｘは６．５ＭＧＯｅであった。尚、流動性が悪いため成形がうまくいかなかった。
【００３０】
実施例２
ストロンチウムフェライト（日本弁柄工業（株）製、ＮＦ１１０）５．４３ｋｇをシランカップリング剤（日本ユニカー製、Ａ１１６０）０．０５４ｋｇで表面処理した。その後、これを樹脂バインダーとしてのナイロン６（宇部興産（株）製、Ｐ１０１０）０．６１５ｋｇ、芳香族ポリアミン化合物（富士化成（株）製、フジキュアー６０１０）０．１２３ｋｇと混合し、１軸混練機にて混練後、ペレタイズし、ペレット状合成樹脂磁石組成物を得た。得られた合成樹脂磁石組成物の溶融流動性（ＭＦＲ）をメルトインデクサー（東洋精機（株）製）で測定したところ、９４ｇ／ｍｉｎ（２７０℃、１０ｋｇ）であり、十分な溶融流動性を示した。得られた合成樹脂磁石組成物を用いて、磁場中射出成型により直径９．６ｍｍの円筒状成型品を成型し、表面磁力を測定したところ、８７０ガウスの表面磁力を示した。
【００３１】
比較例２
芳香族ポリアミン化合物（富士化成（株）製、フジキュアー６０１０）を添加せず、その替わりに、ナイロン６（宇部興産（株）製、Ｐ１０１０）を０．１２３ｋｇ増量した以外は実施例２と同様にして、合成樹脂磁石組成物を得た。得られた合成樹脂磁石組成物の溶融流動性（ＭＦＲ）をメルトインデクサー（東洋精機（株））で測定したところ、４５ｇ／ｍｉｎ（２７０℃、１０ｋｇ）であり、溶融流動性は低かった。また、得られた合成樹脂磁石組成物を用いて、磁場中射出成型により直径９．６ｍｍの円筒状成型品を成型し、表面磁力を測定したところ、８４３ガウスであり、実施例２と比較して表面磁力は低かった。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の合成樹脂磁石組成物は、芳香族ポリアミン化合物を添加することにより、溶融時の流動性に優れ、磁性粉末の充填量を多くしても良好な溶融流動性を維持し得、成形加工性を低下させることなく、成形物の高磁力化を達成することができる。従って、この合成樹脂磁石組成物を用いてマグネットローラ等の成形物を製造することにより、成形加工性の低下による寸法精度の低下や表面磁力のバラツキを生じることなく、磁気特性の向上を図ることができ、近年の高磁力化に対する要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における合成樹脂磁石組成物の溶融時の粘度（流動性）の変化を示すグラフである。
【図１】
0004502292.tif 000011