注塑成型用组合物及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉末、第1粘结剂和第2粘结剂的注塑成型用组合物，第2粘结剂的软化点比第1粘结剂的软化点低，使铁氧体粉末的重量为Wp、比表面积为S，使第1粘结剂、第2粘结剂的重量为Wb1、Wb2，其密度为Db1、Db2，第1粘结剂的预想厚度Tb1为0.6～3.0，第2粘结剂的预想厚度Tb2为5.0～16.0。在该组合物中优选存在第1粘结剂和第2粘结剂包覆铁氧体颗粒的外周的包覆铁氧体颗粒。Tb1(nm)=(Wb1×103)/(Db1×Wp×S) 式1Tb2(nm)=(Wb2×103)/(Db2×Wp×S) 式2
【专利说明】注塑成型用组合物及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及注塑成型用组合物及其制造方法。更详细地说，涉及能够降低特性的 偏差，而且能够使其特性良好的注塑成型用组合物及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 粉末注塑成型法是在金属或者金属氧化物的原料粉末中配合粘结剂得到经过混 炼的混炼物，将其注塑在模具中成型填充的方法。通过该注塑成型法，可以在短时间内有效 地得到复杂形状的成型体。
[0003] 在专利文献1和2中记载了通过捏合机等混炼铁氧体类磁性粉末等磁性材料、多 种粘结剂和添加物，将得到的混炼物注塑成型。
[0004] 然而，在专利文献1和2中，虽然相对于原料粉末的重量以特定的比例含有粘结剂 等添加物得到混炼物，但是会有这样的混炼物的流动性产生偏差的问题。其结果，将该混炼 物成型得到的成型体的强度等特性也产生偏差，进一步会有对烧结体的特性也带来影响的 问题。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开昭62-41759号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开平5-33006号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的技术问题
[0010] 本发明鉴于这样的实际情况，其目的在于提供能够降低特性的偏差，而且能够使 其特性良好的注塑成型用组合物及其制造方法。
[0011] 解决技术问题的技术手段
[0012] 为了达成上述目的，本发明所涉及的注塑成型用组合物的特征在于，所述注塑成 型用组合物具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉末、第1粘结剂和第2粘结剂，
[0013] 所述第2粘结剂的软化点比所述第1粘结剂的软化点低，
[0014] 使所述铁氧体粉末的重量为Wp [g]、比表面积为S[m2/g]，使所述第1粘结剂的重 量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，使所述第2粘结剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2 [g/cm3]，
[0015] 在通过式（1)算出所述第1粘结剂的预想厚度Tbl [nm]，通过式（2)算出所述第2 粘结剂的预想厚度Tb2[nm]时，所述Tbl为0. 6?3. 0,所述Tb2为5. 0?16. 0。
[0016] Tbl= (ffbl X IO3)/(Dbl Xffp XS)式（1)
[0017] Tb2= (Wb2X IO3) / (Db2XWpX S)式（2)
[0018] 对于注塑成型用组合物，为了使组合物的流动性良好或者将该组合物成型而得到 的成型体强度、烧结成形体而得到的烧结体特性等的特性良好，除了原料粉末以外与粘结 剂配合、混炼，制成混炼物。该混炼物的良好的流动性被认为是通过粘结剂包覆原料粉末的 颗粒表面，保持颗粒之间不接触的距离来实现的。另外，认为如果颗粒间的距离过近，则原 料粉末的颗粒彼此容易接触，从而产生凝聚。进一步，由于该凝聚体不通过粘结剂粘结，因 此，成为成型体强度降低的主要因素。相反地，认为如果颗粒间的距离过远，则有成型体的 原料粉末的填充密度降低，烧成后的密度降低等的问题。
[0019] 然而，一直以来，作为粘结剂的含量相对于原料粉末的重量的比例进行了规定。但 是，即使原料粉末的重量相同，如果粉末的比表面积不同，为了包覆粉末颗粒表面所需的粘 结剂量也会发生变化。其结果，如果使相对于原料粉末的重量的粘结剂量一定，则在原料粉 末的比表面积发生变化的情况下，组合物的流动性、成型体的强度等也产生偏差。
[0020] 另外，即使在使原料粉末的平均粒径为一定的值的情况下，也有根据粒度分布、颗 粒的形状和颗粒表面的细孔等从而比表面积不同的情况。
[0021] 于是，在本发明中，着眼于粉末整体的表面积和粘结剂的体积，并且假设以粘结剂 包覆该表面积的情况下的厚度(预想厚度）规定在上述的范围。通过这样，可以在粉末颗粒 表面附着所需的充分的粘结剂，适当地保持颗粒间的距离，从而组合物的流动性的偏差被 抑制，而且得到良好的流动性。其结果，可以抑制特性(成型体的强度、烧结体特性等）的偏 差，进一步可以使该特性良好。
[0022] 另外，为了使组合物的流动性和成型体的强度等各种特性良好，组合性质不同的 粘结剂是重要的。
[0023] 因此，相对于第1粘结剂和软化点比第1粘结剂低的第2粘结剂，分别设定上述的 预想厚度。通过这样，可以最大限度地发挥粘结剂所具有的性能，可以使各种特性良好。另 夕卜，第1粘结剂和第2粘结剂也可以具有相反的特性(例如，亲水性、疏水性等)。
[0024] 优选在所述注塑成型用组合物中存在所述第1粘结剂以及所述第2粘结剂包覆所 述铁氧体颗粒的外周的包覆铁氧体颗粒。
[0025] 通过用粘结剂包覆铁氧体颗粒的外周，从而将粘结剂稳定地固定于铁氧体颗粒的 表面。由此，在混炼时铁氧体颗粒的表面也不会露出。因此，铁氧体颗粒彼此不会接触、凝 聚，从而组合物的流动性变得良好。
[0026] 特别是，在第2粘结剂存在于第1粘结剂的外侧的情况下，由于第2粘结剂的软化 点比第1粘结剂的低，因此，即使是在第2粘结剂流动的状态下，第1粘结剂也被固定于铁 氧体颗粒表面，铁氧体颗粒的表面不会露出。由此，铁氧体颗粒彼此不会凝聚，并且良好地 分散，因而可以得到具有良好的流动性的注塑成型用组合物。
[0027] 将这样的组合物成型而得到的成型体由于粘结剂充分地存在于铁氧体颗粒之间， 因此，成型体的强度变高。而且，由于铁氧体颗粒的凝聚得到抑制，因而，通过施加磁场，可 以使铁氧体颗粒容易地进行取向。因此，将这样的成型体烧结得到的烧结体的磁取向性高。
[0028] 优选所述S为6?15。通过使原料粉末的比表面积在上述的范围内，可以进一步 提1?上述的效果。
[0029] 另外，本发明所涉及的注塑成型用组合物的制造方法其特征在于，具有混炼铁氧 体粉末、第1粘结剂和第2粘结剂得到混炼物的工序，
[0030] 所述第2粘结剂的软化点比所述第1粘结剂的软化点低，
[0031] 使所述铁氧体粉末的重量为Wp[g]、比表面积为S[m2/g]，使所述第1粘结剂的重 量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，使所述第2粘结剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2 [g/cm3]，
[0032] 在通过式（1)算出所述第1粘结剂的预想厚度Tbl [nm]，通过式（2)算出所述第2 粘结剂的预想厚度Tb2[nm]的时候，所述Tbl为0. 6?3. 0,所述Tb2为5. 0?16. 0，
[0033] Tbl= (ffbl X IO3)/(Dbl Xffp XS)式（1)
[0034] Tb2= (Wb2X IO3) / (Db2XWpX S)式（2)
[0035] 基于上述式（1)以及（2)，确定第1粘结剂和第2粘结剂的含量，与原料粉末混炼， 由此，可以在粉末颗粒表面附着所需的充分的粘结剂，适当地保持颗粒之间的距离，从而组 合物的流动性的偏差被抑制，而且得到良好的流动性。其结果，可以抑制特性(成型体的强 度、烧结体特性等）的偏差，进一步可以使其特性良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图I (A)是本发明的一个实施方式所涉及的注塑成型用组合物中的包覆铁氧体颗 粒的截面模式图，图I (B)是用于说明预想厚度Tbl的截面模式图，图I (C)是图I (A)中 的IC部分的放大图。
[0037] 图2是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与注塑成型用组 合物的流动性的关系的图表。
[0038] 图3是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与成型体的强度 的关系的图表。
[0039] 图4是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与烧结体的磁取 向度的关系的图表。
[0040] 图5是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与烧结体的密度 的关系的图表。
[0041] 图6是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与注塑成型用组 合物的流动性的关系的图表。
[0042] 图7是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与成型体的强度 的关系的图表。
[0043] 图8是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与烧结体的磁取 向度的关系的图表。
[0044] 图9是对于本发明的实施例以及比较例所涉及的样品，表示Tbl与烧结体的密度 的关系的图表。
【具体实施方式】
[0045] 以下，基于附图所示的实施方式说明本发明。
[0046] (注塑成型用组合物）
[0047] 本实施方式所涉及的注塑成型用组合物具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉 末、第1粘结剂以及第2粘结剂。在本实施方式中，在组合物中优选该铁氧体颗粒被第1粘 结剂以及第2粘结剂包覆。
[0048] (包覆铁氧体颗粒）
[0049] 作为包覆铁氧体颗粒，也可以是第2粘结剂包覆铁氧体颗粒的表面，并且第1粘结 剂包覆第2粘结剂的结构，但是在本实施方式中，如图I (A)所示，列举第1粘结剂包覆铁 氧体颗粒的外周，并且第2粘结剂包覆第1粘结剂的外周的结构。
[0050] 如果使铁氧体粉末的比表面积为S [m2/g]，则在铁氧体粉末的重量为Wp [g]的情况 下，铁氧体粉末整体的表面积为Wp X S [m2]。该值可以看作铁氧体粉末所含的全部铁氧体颗 粒的表面积的合计。在本实施方式中，相对于该表面积（WpXS)，假设第1粘结剂和第2粘 结剂以Tbl[nm]和Tb2[nm]的厚度而形成。
[0051] 如图I (B)那样，第1粘结剂由于相对于面积（WpXS)以Tbl的厚度形成，因此， 第1粘结剂的体积Vb I [m3]为Wp X S X Tb I X 10」。
[0052] 另一方面，第1粘结剂的体积Vbl通过第1粘结剂的重量Wbl[g]除以密度Dbl[g/ cm3]而求得。
[0053] 因此，WpXSXTblX IO-9= (Wbl/DblX IO6)成立，通过该式求得 Tbl=WblXlO3/ (DblXWpXS)…式（1)。同样地，第2粘结剂的厚度Tb2求得为Tb2=Wb2X10 3/ (Db2XWpXS)…式（2)。
[0054] 这样，在本实施方式中，用粘结剂均匀地包覆粉末整体的比表面积时的预想厚度 为 Tbl 和 Tb2。
[0055] 在本实施方式中，Tb 1为0? 6?3. Onm，优选为0? 7?2. 5nm，进一步优选为0? 8? 2. Onm。另外，Tb2为5. O?16. Onm，优选为7. O?14. Onm，进一步优选为8. O?12. Onm。
[0056] 通过使预想厚度Tbl和Tb2为上述范围，从而可以适当地维持铁氧体颗粒之间的 距离，抑制流动性等特性的偏差。
[0057] (铁氧体粉末）
[0058] 铁氧体粉末的组成没有特别地限制，根据希望的特性确定即可。另外，铁氧体粉末 的比表面积S[m 2/g]在本实施方式中优选为6?15。
[0059] 比表面积的测定方法没有特别地限定，优选通过BET法算出比表面积。
[0060](第1粘结剂）
[0061] 第1粘结剂只要具有比后述的第2粘结剂的软化点高的软化点就没有特别地限 制。在本实施方式中，第1粘结剂优选为未水性。
[0062] 通过以第1粘结剂包覆铁氧体颗粒的表面，从而第1粘结剂存在于铁氧体颗粒之 间，使铁氧体颗粒彼此不接触，从而可以防止铁氧体颗粒的凝聚。因此，组合物的流动性提 高，注塑成型性也提高。而且，由于铁氧体颗粒均匀地分散，因此，成型体的密度提高，强度 也变高。另外，由于铁氧体颗粒没有凝聚，因此，可以使颗粒的取向性提高。
[0063] 第1粘结剂的软化点优选为150?250°C。
[0064] 在本实施方式中，软化点是粘结剂软化，颗粒间能够容易地移动的温度。另外，软 化点是与粘结剂的熔点大致相同的概念，也可以是玻璃化转变点等。
[0065] 在本实施方式中，作为具体的第1粘结剂，可以列举聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、尼 龙6、丙稀酸树脂等1?分子材料。
[0066](第2粘结剂）
[0067] 第2粘结剂只要具有比第1粘结剂的软化点低的软化点就没有特别地限制。第2 粘结剂优选为疏水性。在将第1粘结剂和第2粘结剂以外的材料(蜡等)添加到组合物中的 情况下，该材料通常存在于第2粘结剂的外侧。由此，如果第2粘结剂为亲水性，则与该材 料的混炼状态有恶化的倾向。
[0068] 第2粘结剂的软化点优选为70?200°C。
[0069] 在本实施方式中，作为具体的第2粘结剂，可以列举高密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲 醒、聚苯乙烯等高分子材料。
[0070] 另外，在实际的注塑成型用组合物中，如图I(A)的包覆铁氧体颗粒那样，认为并非 以如第1粘结剂与第2粘结剂的边界明确可分那样的状态存在，而且其厚度也不一定。另 夕卜，注塑成型用组合物中的全部的铁氧体颗粒也可以不被第1粘结剂和第2粘结剂包覆，也 可以存在仅被第1粘结剂包覆的铁氧体颗粒或者仅被第2粘结剂包覆的铁氧体颗粒等。
[0071] 在本实施方式中，将具有特定性质的粘结剂分为第1粘结剂和第2粘结剂，分别设 定预想厚度。通过这样，可以最大限度地发挥这些粘结剂所具有的性能。由此，通过使粘结 剂量为必要的最低限度，从而可以降低粘结剂量，可以提高尺寸精度。
[0072] 另外，在本实施方式中，考虑到颗粒表面与粘结剂的反应性，可以使优先希望的粘 结剂附着于颗粒表面。
[0073] 例如，如果第1粘结剂为亲水性，则由于亲水性材料容易吸湿，因此，在第2粘结剂 不存在的情况下或者第2粘结剂为亲水性的情况下，组合物的流动性有经时变化。因此，通 过用疏水性的第2粘结剂包覆亲水性的第1粘结剂，可以保护第1粘结剂不受外部的水分 影响。其结果，可以提高作为组合物整体的流动性。
[0074] 在本实施方式中，注塑成型用组合物优选进一步具有蜡。
[0075] 如图I(C)所示，在本实施方式中，蜡浸透于第2粘结剂表面而存在。由此，可以提 高组合物的流动性，进一步也可以提高成型时的脱模性。作为具体的蜡，除了巴西棕榈蜡、 褐煤蜡、蜜蜡等天然蜡以外，还可以使用石蜡、氨基甲酸酯化蜡、聚乙二醇等合成蜡。
[0076] 在本实施方式中，根据希望的特性，注塑成型用组合物也可以具有其它的成分。例 如，也可以具有增塑剂。
[0077] 如图I (C)所示，增塑剂存在于包覆铁氧体颗粒的粘结剂的分子之间。通过这样， 可以保持铁氧体颗粒间的距离，可以进一步提高上述的效果。
[0078] 作为具体的增塑剂，例如可以使用邻苯二甲酸酯，优选为邻苯二甲酸二异癸基酯、 邻苯二甲酸二月桂基酯、邻苯二甲酸丁基月桂基酯、邻苯二甲酸二正辛基酯、邻苯二甲酸双 (2-乙基己基）酯（DOP)等。
[0079](注塑成型用组合物的制造方法）
[0080] 首先，作为原料粉末准备铁氧体粉末、第1粘结剂和第2粘结剂。在本实施方式中， 优选准备蜡，根据需要也可以准备增塑剂。
[0081] 作为铁氧体粉末，可以使用氧化物，也可以使用通过烧成成为氧化物的化合物。铁 氧体粉末根据需要也可以进行预烧。
[0082] 在本实施方式中，使用捏合机制造注塑成型用组合物。首先，根据准备的铁氧体粉 末的重量（Wp)和比表面积（S)，以Tbl和Tb2成为上述的范围内的方式称量第1粘结剂和 第2粘结剂。接着，在捏合机中投入称得的铁氧体粉末、第1粘结剂以及第2粘结剂，进行 混炼。转速、混炼时间、混炼温度等条件可以适当确定。另外，也可以改变粘合剂的投入顺 序。
[0083] 在本实施方式中，优选在将铁氧体颗粒、第1粘结剂以及第2粘结剂混炼之后，添 加蜡。蜡的含量只要以满足上述的范围的方式确定即可。另外，转速、混炼时间、混炼温度 等条件可以适当确定。
[0084] 通过经过以上的工序，可以得到存在铁氧体颗粒被第1粘结剂和第2粘结剂包覆 的铁氧体颗粒的注塑成型用组合物。另外，通过蜡可以提高组合物的流动性，也可以充分地 确保成型时的脱模性。得到的注塑成型用组合物使用制丸机等制成球团状。
[0085] 上述的球团可以投入注塑成型装置成型。在本实施方式中，对模具装置施加磁场 来进行CIM (陶瓷注塑成型，ceramic injection molding)成型。
[0086] 被投入于注塑成型装置中的球团在挤出机的内部在例如160?230°C下加热熔 融?混炼，成为成型用原料，通过螺杆被注塑到模具装置的腔内，制成成型体。模具装置的 温度为20?80°C。对模具装置施加的磁场可以适当确定。
[0087] 其后，对得到的成型体进行脱脂处理。脱脂条件没有特别地限制，可以在公知的条 件下进行。
[0088] 脱脂后的成型体进行烧成，制成烧结体。烧成条件没有特别地限制，可以在公知的 条件下进行。例如，烧成温度优选为1200°C左右。
[0089] 经过上述的工序得到的烧结体根据需要进行加工，制成例如铁氧体磁体。
[0090] 另外，本发明不限于上述的实施方式，可以在本发明的范围内进行各种改变。
[0091] 实施例
[0092] 以下，基于更详细地实施例说明本发明，但是本发明没有被限定于这些实施例。
[0093] (试验例1)
[0094] 作为原料粉末，准备BET比表面积（S)为5. 5m2/g的铁氧体粉末1和BET比表面积 (S)为9. ImVg的铁氧体粉末2。作为第1粘结剂准备丙烯酸树脂，作为第2粘结剂准备聚 乙烯，作为蜡准备石蜡，作为增塑剂准备邻苯二甲酸二辛基酯（D0P)。
[0095] (样品 1)
[0096] 首先，在捏合机内投入相对于铁氧体粉末1成为0. 65重量％的第1粘结剂、4. 95 重量％的第2粘结剂、1. 47重量％的蜡、0. 16重量％的增塑剂的配合，进行混炼，在转速为 16rpm、混炼时间为2小时、混炼温度为195°C的条件下进行混炼，得到注塑成型用组合物。 对于得到的注塑成型用组合物，在200°C、负载IOkg的条件下测定流动性（MVR)，进一步使 用制丸机将该组合物成型为球团。将结果示于表1中。
[0097] 接着，使用利用磁场的注塑成型装置，将球团投入注塑成型装置，进行加热熔 融?混炼，再在施加有磁场的模具装置内注塑成型。磁场注塑成型工序后的成型体的厚度 为2mm，成型为圆弧形状的平板。
[0098] 对于得到的成型体，通过测定下述所示的断裂载荷，评价成型体的强度。
[0099] 断裂载荷根据仅支撑成型体的两端部，在成型体中央处慢慢自ON增加集中载荷， 成型体断裂时的载荷算出，将其作为成型体强度。将结果示于表1中。
[0100] 接着，将该成型体脱脂，之后，升温至1200°c，在该温度下保持1小时得到铁氧体 磁体的烧结体(烧成工序)。
[0101] 对于得到的铁氧体磁体的烧结体，评价烧结体密度以及磁取向度。将结果示于表 1中。
[0102] (样品 2)
[0103] 另外，以相对于铁氧体粉末2也为与铁氧体粉末1相同的配合量并且相同的条件 制作注塑成型用组合物，使用得到的组合物用与铁氧体粉末1的情况相同的方法得到铁氧 体磁体的烧结体。对于流动性、成型体强度、烧结体密度以及磁取向度也用与铁氧体粉末1 相同的方法进行评价。将结果示于表1中。
[0104] (样品 3 和 4)
[0105] 接着，以相对于铁氧体粉末1 (样品3)和铁氧体粉末2 (样品4)Tbl为I. 2nm、Tb2 为11. Onm的方式确定配合量，用与上述相同的方法制作铁氧体磁体的烧结体，评价特性。 将结果示于表1中。
[0106] 表 1 :
【权利要求】
1. 一种注塑成型用组合物，其特征在于， 所述注塑成型用组合物具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉末、第1粘结剂和第2 粘结剂， 所述第2粘结剂的软化点比所述第1粘结剂的软化点低， 使所述铁氧体粉末的重量为Wp (g)、比表面积为S (m2/g)，使所述第1粘结剂的重量为 Wbl (g)、密度为Dbl (g/cm3)，使所述第2粘结剂的重量为Wb2 (g)、密度为Db2 (g/cm3)， 在通过式（I)算出所述第1粘结剂的预想厚度Tb I (nm)，通过式（2 )算出所述第2粘结 剂的预想厚度Tb2(nm)时， 所述Tbl为0· 6?3. 0,所述Tb2为5. O?16. 0， Tbl= (ffbl X IO3)/(Dbl Xffp XS)式（1) Tb2= (Wb2X IO3) / (Db2XWpX S)式（2)。
2. 如权利要求1所述的注塑成型用组合物，其中， 在所述注塑成型用组合物中存在所述第1粘结剂和所述第2粘结剂包覆所述铁氧体颗 粒的外周的包覆铁氧体颗粒。
3. 如权利要求1或2所述的注塑成型用组合物，其中， 所述S为6?15。
4. 一种注塑成型用组合物的制造方法，其特征在于， 所述制造方法具有混炼铁氧体粉末、第1粘结剂和第2粘结剂得到混炼物的工序， 所述第2粘结剂的软化点比所述第1粘结剂的软化点低， 使所述铁氧体粉末的重量为Wp (g)、比表面积为S (m2/g)，使所述第1粘结剂的重量为 Wbl (g)、密度为Dbl (g/cm3)，使所述第2粘结剂的重量为Wb2 (g)、密度为Db2 (g/cm3)， 在通过式（I)算出所述第1粘结剂的预想厚度Tb I (nm)，通过式（2 )算出所述第2粘结 剂的预想厚度Tb2(nm)时， 所述Tbl为0· 6?3. 0,所述Tb2为5. 0?16. 0， Tbl= (ffbl X IO3)/(Dbl Xffp XS)式（1) Tb2= (Wb2X IO3) / (Db2XWpX S)式（2)。
【文档编号】B28B1/24GK104321291SQ201280032885
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年5月11日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】塚本直人, 杉山光章, 森宜宽, 皆地良彦, 后藤真史, 姬野南奈郎 申请人:Tdk株式会社