(57)【要約】【課題】磁気コアを製造するための組成物及びその組成物の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明は、磁気コアを製造するための組成物であって、組成物の質量を基準としてそれぞれ９０〜９５質量％の軟磁性粉末と５〜１０質量％のポリマーマトリックス材料とを含み、そのポリマーマトリックス材料は、ポリマーの質量を基準として５０〜１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む、組成物に関する。本発明はさらに、その組成物の製造方法及びその組成物から作製された磁気コアに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気コアを製造するための組成物であって、前記組成物の質量を基準としてそれぞれ９０〜９５質量％の軟磁性粉末と５〜１０質量％のポリマーマトリックス材料とを含み、前記ポリマーマトリックス材料は、ポリマーの質量を基準として５０〜１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む、組成物。
【請求項２】
前記ポリマーマトリックス材料は、１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ポリマーマトリックス材料は、ポリウレタンと、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、アクリル酸エステル−スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアセテート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート及びポリオキシメチレンのうちの１種以上とのブレンドである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記ポリウレタンは、
（ｉ）脂肪族、脂環式、芳香脂肪族又は芳香族ジイソシアネート、
（ｉｉ）イソシアネートに対して反応性である水素原子を有する少なくとも１種の高分子化合物、
（ｉｉｉ）帯電防止添加剤、
（ｉｖ）任意に少なくとも１種の触媒、
（ｖ）任意に低分子鎖延長剤、
から構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
前記イソシアネートに対して反応性である水素原子を有する高分子化合物はポリオールである、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記ポリオールは、５００〜８０００の範囲の数平均分子量と、１．８〜２．３のイソシアネートに対する平均官能価を有する、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
前記帯電防止添加剤は、エチルメチルイミダゾールエチルスルフェートを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
前記軟磁性粉末はカルボニル鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｐ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｐを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の組成物の製造方法であって、
（a）前記ポリマーマトリックス材料を溶融し、前記軟磁性粉末と前記溶融したポリマーマトリックス材料を混練機又は押出機内で混合すること、
（b）前記軟磁性粉末と前記ポリマーマトリックス材料との混合物を、押出機を用いてストランドを形成するためダイを通してプレスし、前記ストランドをペレットに切断すること、
を含む、製造方法。
【請求項１０】
前記ポリマーマトリックス材料を溶融し、前記軟磁性粉末と前記溶融したポリマーマトリックス材料を混合することが同一装置内で行われる、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
工程（ａ）及び（ｂ）は１つの押出機内で実施される、請求項９又は１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の組成物から作製された磁気コアであって、前記磁気コアは、０．５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲の引張強さと０．２ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲の弾性率とを有する、磁気コア。
【請求項１３】
前記磁気コアは無線充電器（wireless loading station）における磁気コアである、請求項１２に記載の磁気コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性粉末とポリマーマトリックス材料とを含む磁気コアを製造するための組成物に関する。本発明はさらに、その組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気コアは、例えば、電磁石、変圧器、電気モータ、インダクタ及び磁気アセンブリのような電気、電気機械及び磁気装置内の磁場を閉じ込め、誘導するために使用される高透磁率の磁性材料片としての役割を果たす。これらの構成要素は、通常、高圧下でダイで軟磁性粉末を成形することによって、異なる形状及び寸法で製造される。
【０００３】
エレクトロニクス用途、特に交流電流（ＡＣ）用途では、磁気コア構成要素の２つの主要な特性は、透磁率及び鉄損特性である。これに関連して、材料の透磁率は、磁化される能力又は磁束を伝える能力の指標を提供する。透過率は、誘導磁束と磁化力又は磁場強度との比として定義される。磁性材料が急速に変化する磁場にさらされると、ヒステリシス損及び／又は渦電流損の発生によってコアの総エネルギーが減少する。ヒステリシス損は、コア構成要素内に保持された磁力を克服するのに必要なエネルギー消費により引き起こされる。渦電流損は、ＡＣ条件による磁束の変化に起因してコア構成要素内に電流が生じることで引き起こされ、基本的には抵抗損失がもたらされる。
【０００４】
一般に、高周波用途のデバイスは、鉄損に対して感受性が高く、渦電流による損失を低減するために、軟磁性粉末粒子が良好に絶縁されることが望ましい。これを達成する最も単純な方法は、各粒子の絶縁層を厚くすることである。しかし、絶縁層が厚いほど、軟磁性粒子のコア密度は低くなり、磁束密度は減少する。さらに、高圧下で圧縮成形することによって磁束密度を増加させようとすると、コアのひずみがより大きくなり、より高いヒステリシス損につながる可能性がある。
【０００５】
最適な主要特性を有する軟磁性粉末を含むコアを製造するためには、コアの抵抗率と密度を同時に高くする必要がある。このため、粒子は絶縁性の高い薄い絶縁層で覆われることが理想である。磁性粉末の分野では、この問題に対して異なるアプローチが存在する。
【０００６】
ＷＯ−Ａ２００７／０８４３６３は、冶金粉末組成物の製造法及びそのように製造される固めた成形品の製造方法に関する。冶金粉末組成物は、リン酸金属塩及び粒状内部滑剤によって少なくとも部分的に被覆された卑金属粉末を含む。使用される内部滑剤としては、ポリアミド、Ｃ５−Ｃ３０脂肪酸、ポリアミドの金属塩、Ｃ５−Ｃ３０脂肪酸の金属塩、Ｃ５−Ｃ３０脂肪酸アンモニウム塩、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸カルシウム、エチレンビス−ステアラミド、ポリエチレンワックス、ポリオレフィン、及びそれらの組み合わせ物が挙げられる。リン酸塩被覆と内部滑剤を組み合わせることにより、存在する有機化合物の量を減らしながら、金属粒子と固化成分の潤滑性を高めることができる。
【０００７】
ＥＰ−Ｂ０８１０６１５は、絶縁層を有する粒子を含む軟磁性粉末複合コアを記載している。特に、軟磁性粒子は、溶媒とリン酸塩とを含むリン酸化溶液を含む溶液によって処理される。さらに、溶液は、界面活性剤と、酸化鉄の形成を抑制する孤立電子対を有する窒素及び／又は硫黄を含有する有機化合物である防錆剤とを含む。
【０００８】
ＥＰ−Ｂ０７６５１９９は、鉄をベースとした粒子の粉体組成物を、熱可塑性材料及び、ステアリン酸塩、ワックス、パラフィン、天然及び合成の脂肪誘導体及びポリアミド型オリゴマーからなる群より選択される潤滑剤と混合することを開示している。得られた混合物を熱可塑性樹脂のガラス転移温度又は融点より下の温度で圧縮し、熱可塑性樹脂を硬化させるために圧縮した生成物を加熱する。潤滑剤が熱可塑性材料に添加されると、処理時間が短縮されるが、軟磁気特性の本質的な改善は到達されない。
【０００９】
軟磁性粉末及びポリマーマトリックス材料を含む組成物はまた、例えばＥＰ−Ａ０２６４２８７、ＥＰ−Ａ０５３４７４４、ＵＳ６，４５１，２２１、ＥＰ−Ａ０５５４００９又はＤＥ−Ａ１０２０１１０１０７５７に記載されている。
【００１０】
磁性粒子上に絶縁層を形成するための既知の方法は、典型的には、主要特性、すなわち密度又は絶縁特性のうちの１つを、他方を一定に保ったまま対処する。従って、得られる抵抗率及び透磁率には限界がある。よって、このような粉末から調製された磁気コア構成要素の最適な結果に到達するために、軟磁性粉末を処理する方法をさらに改善する必要性が、当技術分野において依然として存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ−Ａ２００７／０８４３６３
【特許文献２】ＥＰ−Ｂ０８１０６１５
【特許文献３】ＥＰ−Ｂ０７６５１９９
【特許文献４】ＥＰ−Ａ０２６４２８７
【特許文献５】ＥＰ−Ａ０５３４７４４
【特許文献６】ＵＳ６，４５１，２２１
【特許文献７】ＥＰ−Ａ０５５４００９
【特許文献８】ＤＥ−Ａ１０２０１１０１０７５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、高い抵抗率、高い透磁率を示し、非腐食性である磁気コアを製造するための組成物を提供することである。さらに、その組成物は、射出成形のようなポリマー材料に使用される古典的な方法を用いて成形可能であるべきである。さらに、本発明の目的は、組成物の製造方法を提供すること、及び、さらなる腐食保護を必要とせず、高い磁気特性及び十分な可撓性及び低い脆性を示し、電子用途での使用において安定な磁気コアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの目的は、磁気コアを製造するための組成物であって、組成物の質量を基準としてそれぞれ９０〜９５質量％の軟磁性粉末と５〜１０質量％のポリマーマトリックス材料とを含み、そのポリマーマトリックス材料は、ポリマーの質量を基準として５０〜１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む、組成物により達成される。ポリマーマトリックス材料は、ポリマーの質量を基準として５０〜１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む。
【００１４】
さらに、これらの目的は、組成物の製造方法であって、
（ａ）ポリマーマトリックス材料を溶融し、軟磁性粉末と溶融したポリマーマトリックス材料とを混練機又は押出機内で混合すること、
（ｂ）軟磁性粉末とポリマーマトリックス材料との混合物を、押出機を用いてストランドを形成するためにダイを通してプレスし、ストランドをペレットに切断すること、
を含む製造方法により達成される。
【００１５】
最終的に、これらの目的は、その組成物から作製された磁気コアによって達成され、その磁気コアは、０．５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲の引張強さと０．２ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲の弾性率とを有する。
【００１６】
いくつかの用途にとっての十分な磁気特性を達成するためには、軟磁性粒子の量が９０質量％を超えることが必要である。さらに、軟磁性粒子の量が増加すると、磁気特性も向上する。一方で、ポリマー材料の量が増加すると、可撓性が低くなり、脆性が高くなって、磁気コアの安定性が低下する。
【００１７】
９０〜９５質量％の軟磁性粉末と５〜１０質量％のポリマーマトリックス材料とを含む本発明の組成物から作製された磁気コアであって、そのポリマーマトリックス材料がポリマーマトリックス材料の総量を基準として少なくとも５０質量％を占める磁気コアは、十分な磁気特性を有し、さらに、十分な可撓性及び低い脆性を有することが示された。
【００１８】
特に無線充電器（wireless loading station）での使用には、磁気コアが良好な耐破壊性（breaking resistance）を示すことが必要である。本発明の組成物で製造された磁気コアは、無線充電器で使用するための可撓性及び低脆性に関する必要性をも満たす。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の組成物のポリマーマトリックス材料は、５０〜１００質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む。好ましくは、熱可塑性ポリウレタンの量は９０〜１００質量％であり、特に好ましい実施形態では、熱可塑性ポリウレタンの量は１００質量％である。
【００２０】
熱可塑性ポリウレタンは、熱可塑性を示す各ポリウレタンである。この文脈において、熱可塑性とは、ポリマーが加熱によって繰り返し溶融することができ、溶融状態にある間に塑性流動を示すことである。
【００２１】
本発明の文脈において、熱可塑性ポリウレタンはポリイソシアネートの全ての既知の重付加物である。
【００２２】
熱可塑性ポリウレタンは、好ましくは、
（ｉ）脂肪族、脂環式、芳香脂肪族又は芳香族ジイソシアネート、
（ｉｉ）イソシアネートに対して反応性であるヒドロキシ基を有する少なくとも１種の高分子化合物、
（ｉｉｉ）任意に、帯電防止添加剤、
（ｉｖ）任意に、少なくとも１種の触媒、
（ｖ）任意に、低分子鎖延長剤、
から構成される。
【００２３】
適切な脂環式又は芳香族ジイソシアネートは、例えば、２，４−トルイレンジイソシアネート；２，４−トルイレンジイソシアネートと２，６−トルイレンジイソシアネートとの混合物；４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート及びそれらの混合物；２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートと４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物；ウレタン変性液性４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び／又は２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート；４，４’−ジイソシアナトジフェニルエタン−１，２及び１，５−ナフチレンジイソシアネート、である。
【００２４】
適切な脂肪族又は脂環式ジイソシアネートは、例えばトリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、２−メチルペンタメチレンジイソシアネート−１，５、２−エチルブチレンジイソシアネート−１，４、１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート、ＩＰＤＩ）、１，４−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１−メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１−メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，２’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、又はそれらの混合物、である。
【００２５】
特に好ましいジイソシアネートは、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート及びそれらの混合物である。
【００２６】
イソシアネートに対して反応性である水素原子を有する高分子化合物は、例えば、「ポリオール」という用語で総称されるポリエステルオール、ポリエーテルオール及び／又はポリカーボネートジオールである。
【００２７】
ポリオールの数平均分子量は、好ましくは５００〜８０００の範囲、より好ましくは６００〜６０００の範囲、特に８００〜３０００の範囲である。ポリオールのイソシアネートに対する平均官能価は、好ましくは１．８〜２．３の範囲、より好ましくは１．９〜２．２の範囲、特に２である。
【００２８】
適切なポリエーテルオールは、例えば、既知の出発物質及び一般的なアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド及び／又はブチレンオキシドをベースとするものである。プロピレンオキシド−１，２及びエチレンオキシドをベースとするポリエーテルオールが特に好ましい。好ましいポリエーテルオールは、例えばポリオキシテトラメチレングリコールである。
【００２９】
適切なポリエステルオールは、一般に、二塩基酸及びジオールをベースとするポリエステルである。ジオールは、２〜１０個の炭素原子を有するものが好ましく、例えばエタンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール又はそれらの混合物である。特に好ましいのは、１，４−ブタンジオールである。二塩基酸は、すべて既知の二塩基酸であることが可能である。例えば４〜１２個の炭素原子を有する直鎖又は分枝二塩基酸及び少なくとも２種の異なる二塩基酸の混合物である。二塩基酸として特に好ましいのは、アジピン酸である。
【００３０】
好ましい帯電防止添加剤（ｉｉｉ）は、エチルメチルイミダゾールエチルスルフェートを含む。エチルメチルイミダゾールエチルスルフェートは、ここでは単独で又は混合物中で、例えば他の帯電防止添加剤と共に使用することができる。特に好ましくは、エチルメチルイミダゾールエチルスルフェートは唯一の帯電防止添加剤として使用される。エチルメチルイミダゾールエチルスルフェートの含有量は、構成要素（ｉ）〜（ｖ）の総質量に基づいて、通常０．００１〜３０質量％、特に好ましくは０．１〜５質量％である。静電防止添加剤（ｉｉｉ）を有効成分濃縮物の形態で使用することも同様に可能である。この活性成分濃縮物は、例として３０〜８０質量％のエチルメチルイミダゾールエチルスルフェート及び７０〜２０質量％の熱可塑性ポリウレタンを含む。
【００３１】
ジイソシアネート（ｉ）のＮＣＯ基と、構造構成要素（ｉｉ）のヒドロキシ基と、任意に低分子鎖延長剤（ｖ）との間の反応を特に促進する適切な触媒（ｉｖ）は、例えば慣用で先行技術から既知の第三級アミンである。例えば、トリメチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、２−（ジメチルアミノエトキシ）エタノール、ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、及び同様のものである。さらに適切で特に好ましい触媒は、チタン酸エステルのような有機金属化合物、鉄アセチルアセトナートなどの鉄化合物、スズジアセテート、スズジオクトエート、スズジラウレートなどのスズ化合物、又は、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレートなどの脂肪族カルボン酸のジアルキルスズ塩、又は同様のものが挙げられる。通常使用される触媒の量は、ポリヒドロキシ化合物（ｉｉ）１００質量部に対して、０．０００１〜０．１質量部である。
【００３２】
低分子鎖延長剤及び架橋剤は、
ａ）エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ＨＱＥＥ、エタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、フェニルジエタノールアミン、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミンのような二官能性分子；
ｂ）グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールトリエタノールアミンのような三官能性分子；
ｃ）ペンタエリスリトール、Ｎ、Ｎ、Ｎ’Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）  −  エチレンジアミンのような四官能性分子、
とのヒドロキシル化合物、又は、これら化合物のあらゆる組み合わせを含む。
【００３３】
好ましくは、鎖延長剤（ｖ）は熱可塑性ポリウレタンの製造にも使用される。
【００３４】
熱可塑性ポリウレタンの硬度を調整するために、構成要素（ｉｉ）及び（ｖ）は、比較的広いモル比で変化させることができる。使用する全鎖延長剤（ｖ）に対する化合物（ｉｉ）のモル比は１０：１〜１：１０であり、良好な結果を達成している。特に１：１〜１：４の範囲では、熱可塑性ポリウレタンの硬度は、（ｖ）の程度が高いほど大きくなる。
【００３５】
実施は、通常の特性数（characteristic number）で、好ましくは８０〜１１０の特性数で行うことができる。特性数は、構成要素（ｉ）の実施に使用される全イソシアネート基の、構成要素（ｉｉ）および（ｖ）のイソシアネートと反応性の基、すなわち、活性水素に対する比率で定義される。特性数１００においては、構成要素（ｉ）のイソシアネート基当たり、１つの活性水素原子、すなわち、構成要素（ｉｉ）及び（ｖ）のイソシアネートに対して反応性である１つの官能基が存在する。１００を超える特性数では、ＯＨ基よりも多くのイソシアネート基が存在する。
【００３６】
ポリマーマトリックス材料が、熱可塑性ポリウレタン及びさらに少なくとも１つのさらなるポリマーを含むポリマーのブレンドである場合、さらなるポリマーも熱可塑性ポリマーであり、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、アクリル酸エステル−スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアセテート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート及びポリオキシメチレンのうちの１種以上である。
【００３７】
本発明の軟磁性粉末は、軟磁性材料から構成される複数の粒子を含む。そのような粉末は、平均粒径が０．５〜２５０μｍの間の、好ましくは２〜１５０μｍの間の、より好ましくは２〜１０μｍの間の粒子を含む。これらの粒子は、形状が変化し得る。形状に関しては、当業者に知られている多くの変形が可能である。粉末粒子の形状は、例えば、針状、円筒状、板状、涙滴状、扁平状又は球状であってよい。様々な粒子形状を有する軟磁性粒子が市販されている。そのような粒子をより容易に被覆することができ、実際に電流に対してより効果的な絶縁をもたらすため、球形が好ましい。
【００３８】
軟磁性材料として、元素金属、１つ以上の元素金属と１つ以上の合金との合金又は混合物を用いることができる。典型的な元素金属は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉを含む。合金は、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ合金Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｐ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金のようなＦｅ−ベースの合金及びフェライト、又は、希土類系合金、特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｓｎ−Ｆｅ−Ｎ合金、Ｓｍ−Ｃｏ合金、Ｓｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ合金のような希土Ｆｅ−ベースの合金及びＳｒフェライトを含む。特に好ましい実施形態では、Ｆｅ又は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｐ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−ＢＰ又はＦｅ−Ａｌ−ＳｉのようなＦｅ−ベースの合金は、軟磁性材料としての役割を果たす。
【００３９】
特に好ましい実施形態では、Ｆｅは軟磁性材料としての役割を果たし、軟磁性粉末はカルボニル鉄粉である。カルボニル鉄は、例えば、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．Ａ１４、５９９ページ、又は、ＤＥ３４２８１２１又はＤＥ３９４０３４７に記載されているように、気相中の鉄ペンタカルボニルの熱分解により既知の方法に従って得ることができ、特に純粋な金属鉄を含有する。
【００４０】
カルボニル鉄粉は、二次成分の含有量が少なく、実質的に平均粒径が１０μｍまでの球状粒子からなる、灰色の細かく粉砕された金属鉄粉の粉末である。還元されていないカルボニル鉄粉は、本発明の関連において好ましく、＞９７質量％の鉄含有量（ここでは粉末の総質量に基づく）、＜１．５質量％の炭素含有量、＜１．５質量％の窒素含有量、＜１．５質量％の酸素含有量を有する。還元されたカルボニル鉄粉は、本発明の方法において特に好ましく、＞９９．５質量％の鉄含有量（ここでは粉末の総質量に基づく）、＜０．１質量％の炭素含有量、＜０．０１質量％の窒素含有量、＜０．５質量％の酸素含有量を有する。粉末粒子の平均直径は、好ましくは１〜１０μｍであり、その比表面積（粉末粒子のＢＥＴ）は、好ましくは０．２〜２．５ｍ２／ｇである。
【００４１】
本発明のさらなる実施形態では、軟磁性粉末が前処理され、好ましくはリン酸塩処理される。リン酸塩化処理は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃａ、Ｂ、Ｚｒ及びＦｅからなる群より選択される少なくとも１つの元素を有するリン酸又はその塩のような絶縁性非晶質化合物で、軟磁性材料を被覆することを含んでよい。これらの材料は適度に良好な絶縁特性を有し、金属を有機化合物に十分に結合させるので、軟磁性粉末の粒子を前処理するのに特に適している。
さらに、リン酸カルボニル鉄粉は、オレイル−イミダゾール及びオレイル−サルコシンのような阻害剤を添加することにより、さらに修飾することができる。
【００４２】
本発明の組成物を製造するために、第一の工程として、ポリマーマトリックス材料を溶融させ、軟磁性粉末及び溶融ポリマーマトリックス材料を混練機又は押出機中で混合する。第二の工程として、第一の工程で得られた軟磁性粉末とポリマーマトリックス材料とを含む混合物を、押出機を用いてダイを通して圧縮してストランドを形成し、ストランドをペレットに切断する。
【００４３】
本発明の組成物を製造する方法の第一の実施形態では、第一の装置を用いてポリマーマトリックス材料を溶融させ、溶融したポリマーマトリックス材料及び軟磁性粉末を混合するため押出機又は混練機に供給する。ポリマーマトリックス材料を溶融するための装置として、例えば押出機を使用することができる。ポリマーマトリックス材料を溶融するための別の装置を使用することは、混練機を使用してポリマーマトリックス材料と軟磁性粉末を混合する場合に、特に好ましい。
【００４４】
本方法の第二実施形態では、ポリマーマトリックス材料の溶融及びポリマーマトリックス材料と軟磁性粉末の混合が、同一装置内で行われる。この場合、押出機を使用することが好ましい。適切な押出機は、ポリマーマトリックス材料を供給する供給ゾーンが含まれるように設計されることが好ましい。供給ゾーンに続く計量ゾーンでは、ポリマーマトリックス材料が溶融される。更なるゾーンにおいて、軟磁性粉末を押出機の供給口を介して添加し、溶融ポリマーマトリックス材料中に混合する。この混合物は押出機から取り出し、第二の押出機に供給してストランドを形成し、ペレットに切断することができる。しかしながら、好ましい実施形態では、混合物は、ポリマーマトリックス材料と軟磁性粉末を混合した押出機と同じ押出機のダイを通して圧縮され、ペレットに切断される。この実施形態では、当該方法の工程（ａ）及び（ｂ）は、１つの押出機で行われる。
【００４５】
ポリマーマトリックス材料を溶融する温度及び、混合物をダイを通して圧縮する圧力は、一般に押出工程で設定されるようなものである。
【００４６】
押出機は、当業者に既知のあらゆる押出機が可能である。適切な押出機は、例えば単軸押出機又は二軸押出機である。
【００４７】
この方法によって製造されたペレットは、電磁石、変圧器、電気モータ、インダクタ及び磁気アセンブリのような電気、電気機械及び磁気装置に使用される電子部品、特に磁気コア構成要素を形成するために使用することができる。被覆された軟磁性粉末のさらなる使用には、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグの製造、及び電磁放射の反射又は遮蔽が含まれる。
【００４８】
最後に、軟磁性粉末複合材料をベースにして製造された電子部品は、電子デバイスのシールドに使用してもよい。そのような用途では、放射の交番磁界は、粉末粒子を連続的に再配列させる。得られる摩擦により、粉末粒子は電磁波のエネルギーを熱に変換する。
【００４９】
特定の好ましい実施形態では、本発明の組成物から製造された磁気コアは、無線充電器において磁気コアとして使用される。
【実施例】
【００５０】
実施例１（組成物の調製）
異なる分子量のポリテトラヒドロフラン（ポリＴＨＦ）をベースとした熱可塑性ポリウレタン１０質量％の組成物；メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）と連鎖延長剤としての１，４−ブタンジオールと９０質量％のカルボニル鉄粉（ＣＩＰ）との混合物を、スクリュー直径が３０ｍｍでＬ／Ｄ比が４０の二軸スクリュー押出機を用いて調製した。押出機は、長さが同じである１２のゾーンに分割されている。
【００５１】
熱可塑性ポリウレタンは押出機の第一ゾーンに供給されている。カルボニル鉄粉は、１つ又は複数のサイドフィーダを介して第二、第三又は第四ゾーンに供給されている。
【００５２】
工程のパラメータを表１に示す。
【００５３】
【表１】
2018523297.tif 000002
【００５４】
製造されたストランドは、ダイフェースナイフペレタイザーを適用してホットカットに供されるか、又はストランドは回収されて回転金属ベルト上で冷却され、顆粒化に供された。顆粒化は、冷却したストランドを切断するか、又はストランドを顆粒に粉砕することで実施した。
【００５５】
実施例２
実施例１と同じ機械を使用して実施例１と同じ構成要素の組成物を製造したが、工程パラメータは表２に示すように設定した。ポリウレタンを主要フィーダを介して供給し、ＣＩＰを１つ又は複数のサイドフィーダーを介して供給した。
【００５６】
【表２】
2018523297.tif 000003
【００５７】
実施例３
実施例１と同じ機械を使用して実施例１と同じ構成要素の組成物を製造したが、工程パラメータは表３に示すように設定した。ポリウレタンを主要フィーダを介して供給し、ＣＩＰを１つ又は複数のサイドフィーダーを介して供給した。
【００５８】
【表３】
2018523297.tif 000004
【００５９】
実施例４
実施例３の工程を繰り返したが、すべての構成要素を主要フィーダを介して供給した。
【国際調査報告】
2018523297.tif 000005
2018523297.tif 000006