エポキシ樹脂製ボンド磁石からの磁性材料の回収
Recovery of magnetic material from epoxy bond magnet○学伊藤 大禄（千葉大学）
正 中込 秀樹（千葉大学）
村椿 真紀（㈱ダイドー電子） 正 加茂 徹（産総研）
Hiroyoshi Itou and Hideki Nakagome, Chiba University
Maki Muratsubaki, Daido Electronics Co.,Ltd.

Tohru Kamo, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Epoxy bond magnet which is made of neodymium powder is widely used in electronic device. However it isdifficult to recover and reuse neodymium from the bond magnet, because magnetic property is deteriorated.
In this work, liquefaction of the epoxy bond magnet was carried out. The epoxy risen in the bond magnet wasliquefied almost completely in solvents which have benzyl function group at higher than 220℃. Deteriorationof magnetic property was observed in recovered neodymium, it was due to a reaction of neodymium withsolvent or additives.
Key Words: Neodymium, Epoxy resin, liquefaction
１．はじめにネオジム磁石の粉末をエポキシ樹脂で固形化したボンド
磁石は電子機器中の小型モーター等に広く使われている。
しかしネオジム原料の大部分は海外からの輸入品であり、また産出が一部の国に偏在しているために今後の安定供給が不安視されている。これまでボンド磁石を熱分解してネオジムを回収する研究は報告されているが、熱分解の際にネオジムの磁気特性が著しく低下するために再利用することは困難であった。本研究では溶媒を用いてボンド磁石を温和な条件下で可溶化し、回収再利用する方法を検討した。
２．実験
２．１ 樹脂の可溶化
２．１．１ 各種溶媒を用いたフラスコでの樹脂の可溶化
粉状のボンド磁石 5g、溶媒 50g、水酸化ナトリウム 0.5gをフラスコに入れ、スターラーを用いて撹拌しながら各溶媒の沸点で 3 時間可溶化した。可溶化後にテトラヒドロフラン(THF)と蒸留水で試料を洗浄し、減圧乾燥後試料の重量を測定した。次に可溶化後の試料 2g に 10％塩酸 105g を加え金属溶解し、減圧蒸留後溶け残った樹脂量を測定した。
樹脂の可溶化率は(1)式から算出した。
可溶化率( ){()}

（1）

Ａ:未可溶化樹脂重量
Ｂ:ネオジムボンド磁石重量
Ｃ:ネオジム磁石重量
２．１．２ 高圧反応器を用いた樹脂の可溶化
2mm 四方のボンド磁石 10g とベンジルアルコール 40g および添加物 0.08g～0.4g を反応器に入れ、初期窒素圧 1MPaで攪拌しながら 250℃、1 時間可溶化した。可溶化後、THFと蒸留水で試料を洗浄し減圧乾燥した。可溶化率は、熱分
解ガスクロマトグラフィーで測定されたピーク面積から(2)式に従って算出した。
可溶化率( ){()}に乳鉢を用いて粉砕処理したネオジム磁石の 2 種類を用いた。加熱終了後、THF と蒸留水でネオジム磁石を洗浄し、減圧乾燥した。加熱処理後の試料の残留磁束密度、固有保磁力、B 保磁力、最大エネルギー積を測定し、加熱処理前後で磁気特性に変化があるか検討した。
３．結果と考察
３．１ 樹脂の可溶化
３．１．１ 各種溶媒を用いたフラスコでの樹脂の可溶化
各種溶媒を用いた場合の可溶化率を Fig.1 に示す。沸点
約 200℃のクレゾール、ベンジルアルコールを用いた場合の可溶化率は 45％程度であった。沸点が約 220℃の 4-t-ブチルフェノール、p-エチルフェノールを用いた場合の可溶化率はクレゾールやベンジルアルコールを用いた場合と顕著な差は観測されなかった。沸点が 220℃の 4-メチルベン
ジルアルコール、3-メチルベンジルアルコールを用いた場
合、可溶化率は 80％以上に増加し、ボンド磁石の可溶化にはベンジル基を有する溶媒と 220℃の温度が重要であることが示唆された。

（2）

Ｄ:可溶化後試料の検出されたピーク面積の合計
Ｅ:分析に用いた可溶化後試料量
Ｆ:ボンド磁石 1mg 当たりの検出されたピーク面積の合計
２．２ 磁気特性に対する可溶化条件の影響
フラスコに溶媒 40g と添加物 0.4g および試料 4g を入れ、スターラーを用いて攪拌しながら溶媒の沸点で 1～5 時間加熱処理した。試料として未処理のネオジム磁石と実験前

Fig.1 各種溶媒を用いた場合の可溶化率（各種溶媒の沸点，3 時間 ボンド磁石(粉状):5g
NaOH:0.5g 溶媒:50g(1:Cresol 2:4-tert-butylphenol
3:4-ethylphenol 4:Benzyl alcohol 5:4-Methylbenzyl alcohol
6:3-Methylbenzyl alcohol)）
３．１．２ 高圧反応器を用いた樹脂の可溶化
ベンジルアルコールを用いて窒素雰囲気下 250℃で可溶化した場合の可溶化率を Fig.2 に示す。
溶媒のみで可溶化をした場合、可溶化率は約 63％であった。また水酸化ナトリウムを 0.08g 加えると可溶化率は更に増加し、89％となった。添加物量を増やし 0.4g 加えた場合でも可溶化率は溶媒のみで可溶化した場合より増加した。今回用いた 3 種の添加物は樹脂の可溶化を促進し、リン酸三カリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムの順に効果があった。水酸化ナトリウムの量に対する可溶化率は 0.4g の場合よりも 0.08g の場合の方が高かった。添加物量が過剰であると可溶化を阻害することが観測された。これは添加物量が増えたことによって溶媒自体が重合したことによるものだと推測される。
ベンジルアルコールを用いた場合でも微量の添加物を加え、加圧下 250℃で可溶化すれば、1 時間ほぼ完全に樹脂を除去することが出来る。
Fig.4 残留磁束密度における加熱時間の影響（粉砕処理有、220℃、NaOH:0.4g）

BA+BA+
Catalyst
Catalyst
0.4g
0.08g
Fig.2 高圧反応器を用いた場合の可溶化率（250℃、1 時間
ボンド磁石(2mm 四方):10g ベンジルアルコール(BA):40g）
３．２ 磁気特性に対する可溶化条件の影響
未処理のネオジム磁石粉をクレゾールと添加物で加熱処理した後の試料の残留磁束密度を Fig.3 に示す。クレゾー
ルのみ、クレゾールに水酸化ナトリウムまたはリン酸三カリウムを加えた場合、加熱処理前後で残留磁束密度にほとんど差はなかった。また B 保磁力、固有保磁力、最大エネルギー積においても同様に差はなかった。これらの結果か
らネオジム磁石の磁気特性に対する可溶化条件下での加熱処理の影響は少なく、温和な条件であれば可溶化による磁性材料の回収は可能であることが示唆された。
BA only

Fig.5 残留磁束密度における添加物量の影響（粉砕処理有、220℃、3 時間）
３．３ 高圧反応器を用いた可溶化後試料の磁気特性
高圧反応器でベンジルアルコールを用いて樹脂を可溶化した後の試料の残留磁束密度を Fig.6 に示す。全ての条件において可溶化前の試料よりも残留磁束密度は低下し、添加物を加えた場合は溶媒のみに比べ、更に低下していた。

BA+
BA+
Catalyst Catalyst
0.08g
0.4g
Fig.6 可溶化後試料の残留磁束密度（250℃、1 時間 ボンド
磁石(2mm 四方):10g ベンジルアルコール(BA):40g）
４．まとめ
4-メチルベンジルアルコールや 3-メチルベンジルアルコールを用いた場合、ボンド磁石の可溶化率は常圧下 220℃で 80％以上であった。またボンド磁石はベンジルアルコー
ルを用いた場合、加圧下 250℃で容易に可溶化したことか
らボンド磁石の可溶化にはベンジル基を有する溶媒と220℃以上の処理温度が重要であることが明らかにされた。
ネオジム磁石の残留磁束密度は 200℃では溶媒や添加物の影響をほとんど受けないが、220℃では反応時間や添加物が増加するに従って低下した。窒素雰囲気下でボンド磁石を可溶化してもネオジム粉末の残留磁束密度が低下することから可溶化中にネオジム粉末が溶媒あるいは添加物との反応により劣化されたと考えられる。
Raw
sampleCresolCresol+NaOH+K3PO4
CresolCresolFig.3 残留磁束密度における可溶化条件の影響+NaOH+K
3 PO 4（粉砕処理無、200℃、2 時間、添加物量 0.4g）
Raw
sampleCresolonly

4-メチルベンジルアルコールと水酸化ナトリウムを用いて、粉砕したネオジム磁石粉を加熱処理した。加熱処理後の試料の残留磁束密度における加熱時間に対する影響、水酸化ナトリウムの添加量に対する影響をそれぞれ Fig.4、Fig.5 に示す。残留磁束密度は処理時間の増加に従って、徐々に低下した。また水酸化ナトリウムの添加量の増加の場合も徐々に低下した。固有保磁力も同様に低下した。粉砕処理したネオジム磁石の磁気特性は可溶化時間、添加物量が増加するに従い、劣化していた。これは試料の可溶化条件に触れる表面積が粉砕したことで増加し、磁気特性の劣化が進んだと考えられる。

BA only