射出成形用組成物およびその製造方法
【課題】特性のバラツキを低減し、かつ特性が良好である射出成形用組成物を提供すること。
【解決手段】フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と第１バインダと第２バインダとを有する射出成形用組成物であって、第２バインダは軟化点が第１バインダの軟化点よりも低く、フェライト粉末の重量をＷｐ、比表面積をＳとし、第１バインダ、第２バインダの重量をＷｂ１、Ｗｂ２、密度をＤｂ１、Ｄｂ２とし、第１バインダの仮想厚みＴｂ１が２．０〜１５．０、第２バインダの仮想厚みＴｂ２が１６．５〜３２．０である。該組成物中には、フェライト粒子の外周を第１バインダおよび第２バインダが覆う被覆フェライト粒子が存在することが好ましい。
Ｔｂ１[ｎｍ]＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式１
Ｔｂ２[ｎｍ]＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式２
【解決手段】フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と第１バインダと第２バインダとを有する射出成形用組成物であって、第２バインダは軟化点が第１バインダの軟化点よりも低く、フェライト粉末の重量をＷｐ、比表面積をＳとし、第１バインダ、第２バインダの重量をＷｂ１、Ｗｂ２、密度をＤｂ１、Ｄｂ２とし、第１バインダの仮想厚みＴｂ１が２．０〜１５．０、第２バインダの仮想厚みＴｂ２が１６．５〜３２．０である。該組成物中には、フェライト粒子の外周を第１バインダおよび第２バインダが覆う被覆フェライト粒子が存在することが好ましい。
Ｔｂ１[ｎｍ]＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式１
Ｔｂ２[ｎｍ]＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式２
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用組成物およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、特性のバラツキを低減でき、しかも、その特性を良好にできる射出成形用組成物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末射出成形法は、金属や金属酸化物の原料粉末にバインダを調合して混練された混練物を得て、これを金型中に射出して成形充填する手法である。この射出成形法によれば、複雑な形状の成形体を短時間で効率よく得ることができる。
【０００３】
特許文献１および２には、フェライト系磁性粉末等の磁性材料と複数のバインダと添加物とをニーダー等により混練し、得られた混練物を射出成形することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１および２では、原料粉末の重量に対して、バインダ等の添加物を特定の割合で含有させて混練物を得ているが、このような混練物の流動性にはバラツキが生じるという問題があった。その結果、該混練物を成形して得られる成形体の強度等の特性にもバラツキが生じてしまい、さらに焼結体の特性にも影響を与えてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−４１７５９号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、特性のバラツキを低減でき、しかも、その特性を良好にできる射出成形用組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形用組成物は、
フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を有する射出成形用組成物であって、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【０００８】
射出成形用組成物には、組成物の流動性や該組成物を成形して得られる成形体強度、成形体を焼成して得られる焼結体特性等の特性を良好にするために、原料粉末にバインダが調合、混練され、混練物とされる。この混練物における良好な流動性は、原料粉末の粒子表面をバインダが覆い、粒子同士が接触しない距離を保つことで実現されると考えられる。また、粒子間距離が近すぎると、原料粉末の粒子同士が接触しやすくなり、凝集が生じると考えられる。さらにこの凝集体はバインダで結着していないため、成形体強度の低下要因となる。逆に、粒子間距離が遠すぎると、成形体における原料粉末の充填密度が低下し、焼成後の密度が低下するなどの問題があると考えられる。
【０００９】
ところが、従来、バインダの含有量は、原料粉末の重量に対する割合として規定されていた。しかしながら、原料粉末の重量が同じであっても、粉末の比表面積が異なると、粉末粒子表面を覆うために必要なバインダ量が変化してしまう。その結果、原料粉末の重量に対するバインダ量を一定とすると、原料粉末の比表面積が変化した場合、組成物の流動性、成形体の強度等にもバラツキが生じてしまう。
【００１０】
なお、原料粉末の平均粒子径を一定の値とした場合であっても、粒度分布、粒子の形状や粒子表面の細孔などにより、比表面積が異なる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明では、粉末全体の表面積と、バインダの体積と、に着目し、該表面積をバインダで覆うと仮定した場合の厚み（仮想厚み）を上記の範囲に規定している。このようにすることで、粉末粒子表面に必要十分なバインダが付着し、粒子間距離を適切に保つことができ、組成物の流動性のバラツキが抑制され、しかも良好な流動性が得られる。その結果、特性（成形体の強度、焼結体特性等）のバラツキを抑制でき、さらには該特性を良好にすることができる。
【００１２】
また、組成物の流動性や成形体の強度等の種々の特性を良好にするためには、性質の異なるバインダを組み合わせることが重要となる。
【００１３】
そこで、第１バインダと、軟化点が第１バインダよりも低い第２バインダと、に対し、上記の仮想厚みをそれぞれ設定している。このようにすることで、バインダが有する性能を最大限発揮することができ、種々の特性を良好にすることができる。また、第１バインダおよび第２バインダが相反する特性（たとえば、親水性、疎水性等）を有していてもよい。
【００１４】
好ましくは、前記射出成形用組成物中には、前記フェライト粒子の外周を、前記第１バインダおよび前記第２バインダが覆っている被覆フェライト粒子が存在している。
【００１５】
バインダでフェライト粒子の外周を覆うことにより、バインダは、フェライト粒子の表面に安定的に固定されている。そのため、混練時においても、フェライト粒子の表面は露出しない。したがって、フェライト粒子同士が接触し、凝集することはなく、組成物の流動性が良好となる。
【００１６】
特に、第２バインダが第１バインダの外側に存在している場合、第２バインダは第１バインダよりも軟化点が低いため、第２バインダが流動している状態であっても、第１バインダはフェライト粒子表面に固定され、フェライト粒子の表面は露出しない。そのため、フェライト粒子同士が凝集することなく、良好に分散されるため、良好な流動性を有する射出成形用組成物を得ることができる。
【００１７】
このような組成物を成形して得られる成形体は、フェライト粒子間にバインダが十分存在しているため、成形体の強度が高くなる。しかも、フェライト粒子の凝集が抑制されているため、成形体中の粒子の分布の偏りが少ない。したがって、このような成形体を焼成して得られる焼結体は、個片ごとの密度のバラツキが少なくなり、飽和磁束密度のバラツキも少ない。
【００１８】
好ましくは、前記Ｓが１〜５である。原料粉末の比表面積を上記の範囲内とすることで、上述した効果をさらに高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る射出成形用組成物の製造方法は、
フェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を混練して混練物を得る工程を有し、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物の製造方法。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【００２０】
上記の式（１）および（２）に基づき、第１バインダおよび第２バインダの含有量を決定して、原料粉末と混練することで、粉末粒子表面に必要十分なバインダが付着し、粒子間距離を適切に保つことができ、組成物の流動性のバラツキが抑制され、しかも良好な流動性が得られる。その結果、特性（成形体の強度、焼結体特性等）のバラツキを抑制することができ、さらには、その特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る射出成形用組成物中の被覆フェライト粒子の断面模式図であり、図１（Ｂ）は、仮想厚みＴｂ１を説明するための断面模式図、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）中のＩＣ部分の拡大図である。
【図２】図２は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、射出成形用組成物の流動性と、の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、成形体の強度と、の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の密度と、の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の飽和磁束密度と、の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、射出成形用組成物の流動性と、の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、成形体の強度と、の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の密度と、の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の飽和磁束密度と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００２３】
（射出成形用組成物）
本実施形態に係る射出成形用組成物は、フェライト粒子の集合であるフェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダを有している。本実施形態では、組成物中において、該フェライト粒子は第１バインダおよび第２バインダに被覆されていることが好ましい。
【００２４】
（被覆フェライト粒子）
被覆フェライト粒子としては、フェライト粒子の表面を第２バインダが覆い、第２バインダを第１バインダが覆う構成であってもよいが、本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、第１バインダは、フェライト粒子の外周を覆っており、第２バインダは、第１バインダの外周を覆っている構成を例示する。
【００２５】
フェライト粉末の比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とすると、フェライト粉末の重量がＷｐ[ｇ]である場合、フェライト粉末全体の表面積は、Ｗｐ×Ｓ[ｍ２]となる。この値はフェライト粉末に含まれる全てのフェライト粒子の表面積の合計であるとみなすことができる。本実施形態では、この表面積（Ｗｐ×Ｓ）に対し、第１バインダおよび第２バインダがＴｂ１[ｎｍ]およびＴｂ２[ｎｍ]の厚みで形成されると仮定する。
【００２６】
図１（Ｂ）のように、第１バインダは、面積（Ｗｐ×Ｓ）に対してＴｂ１の厚みで形成されているため、第１バインダの体積Ｖｂ１[ｍ３]は、Ｗｐ×Ｓ×Ｔｂ１×１０−９となる。
【００２７】
一方、第１バインダの体積Ｖｂ１は、第１バインダの重量Ｗｂ１[ｇ]を、密度Ｄｂ１[ｇ／ｃｍ３]で除すことにより求められる。
【００２８】
したがって、Ｗｐ×Ｓ×Ｔｂ１×１０−９＝（Ｗｂ１／Ｄｂ１×１０６）が成り立ち、この式より、
Ｔｂ１＝Ｗｂ１×１０３／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
が求められる。同様にして、第２バインダの厚みＴｂ２は、
Ｔｂ２＝Ｗｂ２×１０３／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
と求められる。
【００２９】
このように、本実施形態では、粉末全体の比表面積をバインダで均一に覆ったときの仮想的な厚みをＴｂ１およびＴｂ２としている。
【００３０】
本実施形態では、Ｔｂ１は、２．０〜１５．０ｎｍ、好ましくは４．０〜１５．０ｎｍ、より好ましくは６．０〜１５．０ｎｍである。また、Ｔｂ２は、１６．５〜３２．０ｎｍ、好ましくは１６．５〜２８．０ｎｍ、より好ましくは２０．０〜２８．０ｎｍである。
【００３１】
仮想厚みＴｂ１およびＴｂ２を上記の範囲とすることで、フェライト粒子間の距離が適切に維持され、流動性等の特性のバラツキを抑制することができる。
【００３２】
（フェライト粉末）
フェライト粉末の組成は、特に制限されず、所望の特性に応じて決定すればよい。また、フェライト粉末の比表面積Ｓ[ｍ２／ｇ]は、本実施形態では、１〜５であることが好ましい。
【００３３】
比表面積の測定方法は、特に限定されないが、ＢＥＴ法により比表面積を算出するのが好ましい。
【００３４】
（第１バインダ）
第１バインダは、後述する第２バインダの軟化点よりも高い軟化点を有していれば特に制限されない。本実施形態では、第１バインダは親水性であることが好ましい。
【００３５】
第１バインダがフェライト粒子の表面を覆うことで、フェライト粒子間には第１バインダが介在することになり、フェライト粒子同士が接触せず、フェライト粒子の凝集を防止することができる。したがって、組成物の流動性が向上し、射出成形性も向上する。しかも、フェライト粒子が均一に分散されているため、成形体の強度も高くなる。また、フェライト粒子が凝集していないため、個片ごとの焼結体密度および飽和磁束密度のバラツキを低減させることができる。
【００３６】
第１バインダの軟化点は、好ましくは１５０〜２５０℃である。
【００３７】
本実施形態では、軟化点とは、バインダが軟化し、粒子間を容易に移動できる温度である。なお、軟化点は、バインダの融点とほぼ同じ概念であるが、ガラス転移点などであってもよい。
【００３８】
本実施形態では、具体的な第１バインダとしては、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン６、アクリル樹脂などの高分子材料が挙げられる。
【００３９】
（第２バインダ）
第２バインダは、第１バインダの軟化点よりも低い軟化点を有していれば特に制限されない。第２バインダは疎水性であることが好ましい。第１バインダおよび第２バインダ以外の材料（ワックスなど）が組成物に添加される場合、該材料は、一般的に、第２バインダの外側に存在することになる。そのため、第２バインダが親水性であると、該材料との混練状態が悪化する傾向にある。
【００４０】
第２バインダの軟化点は、好ましくは７０〜２００℃である。
【００４１】
本実施形態では、具体的な第２バインダとしては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスチレンなどの高分子材料が挙げられる。
【００４２】
なお、実際の射出成形用組成物中では、図１（Ａ）の被覆フェライト粒子のように、第１バインダと第２バインダとの境界が明確に分かるような状態で存在しているわけではなく、その厚みも一定ではないと考えられる。また、射出成形用組成物中の全てのフェライト粒子が、第１バインダおよび第２バインダに覆われていなくてもよく、第１バインダのみに覆われているフェライト粒子や第２バインダのみに覆われているフェライト粒子などが存在していてもよい。
【００４３】
本実施形態では、特定の性質を有するバインダを、第１バインダおよび第２バインダに分け、それぞれ、仮想厚みを設定している。このようにすることで、これらのバインダが有する性能が最大限発揮される。そのため、バインダ量を必要最低限とすることで、バインダ量を低減でき、寸法精度を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、粒子表面とバインダとの反応性を考慮して、粒子表面に優先的に所望のバインダを付着させればよい。
【００４５】
たとえば、第１バインダが親水性であると、親水性材料は吸湿しやすいため、第２バインダが存在しない場合あるいは第２バインダが親水性である場合には、組成物の流動性が経時変化することがある。そこで、疎水性の第２バインダで親水性の第１バインダを覆うことで、第１バインダを外部の水分から保護することができる。その結果、組成物全体としての流動性を高めることができる。
【００４６】
本実施形態では、射出成形用組成物は、さらにワックスを有していることが好ましい。
【００４７】
ワックスは、本実施形態では、図１（Ｃ）に示すように、第２バインダ表面に浸透して存在している。そのため、組成物の流動性を高めることができ、さらに成形時の離型性も向上させることができる。具体的なワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００４８】
本実施形態では、所望の特性に応じて、射出成形用組成物は他の成分を有していてもよい。たとえば、可塑剤を有していてもよい。
【００４９】
図１（Ｃ）に示すように、可塑剤は、フェライト粒子を被覆しているバインダの分子間に存在している。このようにすることで、フェライト粒子間の距離を保つことができ、上述した効果をさらに高めることができる。
【００５０】
具体的な可塑剤としては、たとえばフタル酸エステルが用いられ、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）（ＤＯＰ）などが好ましい。
【００５１】
（射出成形用組成物の製造方法）
まず、原料粉末としてフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を準備する。本実施形態では、ワックスを準備することが好ましく、必要に応じて、可塑剤を準備してもよい。
【００５２】
フェライト粉末としては、酸化物を用いてもよいし、焼成により酸化物となる化合物を用いてもよい。フェライト粉末は必要に応じて仮焼を行ってもよい。
【００５３】
本実施形態では、ニーダーを用いて射出成形用組成物を製造する。まず、準備したフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）から、Ｔｂ１およびＴｂ２が上述した範囲内となるように、第１バインダおよび第２バインダを秤量する。次に、秤量したフェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダをニーダー内に投入して、混練する。回転数、混練時間、混練温度等の条件は適宜決定すればよい。なお、バインダの投入順序を変えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、フェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダを混練後、ワックスを添加することが好ましい。ワックスの含有量は、上述した範囲を満足するように決定すればよい。また、回転数、混練時間、混練温度等の条件は適宜決定すればよい。
【００５５】
以上の工程を経ることで、フェライト粒子に、第１バインダおよび第２バインダが被覆されたフェライト粒子が存在する射出成形用組成物が得られる。また、ワックスにより、組成物の流動性が高められ、成形時の離型性も十分確保される。得られた射出成形用組成物は、ペレタイザなどを用いてペレット状にすることが好ましい。
【００５６】
本実施形態では、上述のペレットは、射出成形装置に投入してＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を行う。
【００５７】
射出成形装置に投入されたペレットは、押出機の内部で、たとえば１６０〜２３０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置のキャビティ内に射出され、成形体とされる。金型装置の温度は、２０〜８０℃である。必要に応じて、金型装置に磁場を印加してもよい。
【００５８】
その後、得られた成形体に対し脱脂処理を行う。脱脂条件は、特に制限されず、公知の条件で行えばよい。
【００５９】
脱脂後の成形体は、焼成され、焼結体とされる。焼成条件は特に制限されず、公知の条件で行えばよい。たとえば、焼成温度は１２００℃程度が好ましい。
【００６０】
上記の工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて加工され、たとえばソフトフェライトコアとされる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００６３】
（実験例１）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が１．５ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末１と、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が３．７ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末２とを準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてパラフィンワックスを準備し、可塑剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を準備した。
【００６４】
（試料１）
まず、フェライト粉末１に対し、第１バインダを２．７５重量％、第２バインダを６．９３重量％、ワックスを３．４７重量％、可塑剤を１．２７重量％となる配合をニーダー内に投入し、混練を行い、回転数１６ｒｐｍ、混練時間２時間、混練温度１９５℃の条件で混練して、射出成形用組成物を得た。得られた射出成形用組成物について、流動性（ＭＶＲ）を２００℃、荷重１０ｋｇの条件で測定し、この組成物をさらにペレタイザを用いてペレットに成形した。結果を表１に示す。
【００６５】
次に、射出成形装置を用いて、ペレットを射出成形装置に投入し、加熱溶融・混練してから、金型装置内に射出成形した。射出成形工程後の成形体の厚みは、２ｍｍであり、円弧形状の平板を成形した。
【００６６】
得られた成形体について、下記に示す破壊加重を測定することで、成形体の強度を評価した。
【００６７】
破壊荷重は、成形体の両端部のみを支持し、成形体中央に集中荷重を０Ｎから徐々に増加させていき、成形体が破断した荷重により算出し、これを成形体強度とした。結果を表１に示す。
【００６８】
次に、この成形体を脱脂し、その後、１２００℃まで昇温して、その温度で１時間保持してソフトフェライト焼結体を得た（焼成工程）。
【００６９】
得られたソフトフェライト焼結体について、焼結体密度および飽和磁束密度を評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
（試料２）
また、フェライト粉末２に対しても、フェライト粉末１と同じ配合量かつ同じ条件で射出成形用組成物を作製し、得られた組成物を用いて、フェライト粉末１の場合と同様にしてソフトフェライト焼結体を得た。流動性、成形体強度、焼結体密度および飽和磁束密度についても、フェライト粉末１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００７１】
（試料３および４）
次に、フェライト粉末１（試料３）およびフェライト粉末２（試料４）に対し、Ｔｂ１が８．０ｎｍ、Ｔｂ２が２４．０ｎｍとなるように、配合量を決定し、上記と同様にしてソフトフェライト焼結体を作製し、特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１より、比表面積が異なる粉末（フェライト粉末１、フェライト粉末２）に対して、比表面積を考慮せず、単に重量割合で配合した場合（試料１および２）、特性のバラツキが大きいことが確認できた。
【００７４】
これに対し、フェライト粉末の比表面積に応じて、Ｔｂ１およびＴｂ２が一定になるように配合した場合（試料３および４）、特性のバラツキが小さいことが確認できた。
【００７５】
（実験例２）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が１．５ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末を１０００ｇ（Ｗｐ）準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてパラフィンワックスを準備し、可塑剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を準備した。
【００７６】
なお、第１バインダの密度Ｄｂ１は１．１９ｇ／ｃｍ３、第２バインダの密度Ｄｂ２は０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００７７】
上記のフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）、第１バインダおよび第２バインダの密度（Ｄｂ１およびＤｂ２）から、Ｔｂ１が０．５〜２０．０ｎｍ、Ｔｂ２が１５．５〜３２．０ｎｍとなるように、第１バインダおよび第２バインダの重量を決定した。
【００７８】
Ｗｐ[ｇ]のフェライト粉末と、上記で決定した重量の第１バインダおよび第２バインダと、３０ｇのワックスと、０．０１モルのＤＯＰと、をニーダーに投入し、回転数１６ｒｐｍ、混練時間２時間、混練温度１９５℃の条件で混練して、射出成形用組成物を得た。得られた射出成形用組成物について、流動性（ＭＶＲ）を実験例１と同様の条件で測定し、この組成物をさらにペレタイザを用いてペレットに成形した。流動性の測定結果を図２に示す。図２では、横軸をＴｂ１、縦軸を流動性とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。なお、ＭＶＲは１０以上が好ましい。
【００７９】
次に、得られた射出成形用組成物を、実験例１と同様にして、成形・焼成し、焼結体を得た。成形体および焼結体については、実験例１と同様の評価を行った。結果を図３〜５に示す。図３では、横軸をＴｂ１、縦軸を成形体の強度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。図４では、横軸をＴｂ１、縦軸を焼結体密度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示し、図５では、横軸をＴｂ１、縦軸を飽和磁束密度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。
【００８０】
図２〜５より、Ｔｂ１およびＴｂ２を上述した範囲とすることで、特性のバラツキを抑制しつつ、しかも良好な特性（流動性、成形体強度、焼結体の飽和磁束密度、密度等）が得られることが確認できた。
【００８１】
（実験例３）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が３．７ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末を１０００ｇ（Ｗｐ）準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてカルナバロウを準備し、可塑剤としてフタル酸ブチルラウリルを準備した。
【００８２】
なお、第１バインダの密度Ｄｂ１は１．１９ｇ／ｃｍ３、第２バインダの密度Ｄｂ２は０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００８３】
上記のフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）、第１バインダおよび第２バインダの密度（Ｄｂ１およびＤｂ２）から、Ｔｂ１が０．５〜２０．０ｎｍ、Ｔｂ２が１５．５〜３２．０ｎｍとなるように、第１バインダおよび第２バインダの重量を決定した。
【００８４】
実験例２と同様にして、フェライト粉末に、上記で決定した重量の第１バインダおよび第２バインダと、ワックスおよび可塑剤と、を添加して、射出成形用組成物を作製し、さらに、ソフトフェライトを作製して、実験例１と同様の評価を行った。結果を図６〜９に示す。
【００８５】
図６〜９より、実験例２と同様の結果が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００８６】
２０… 被覆フェライト粒子
１０… フェライト粒子
１… 第１バインダ
２… 第２バインダ
３… ワックス
４… 可塑剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用組成物およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、特性のバラツキを低減でき、しかも、その特性を良好にできる射出成形用組成物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末射出成形法は、金属や金属酸化物の原料粉末にバインダを調合して混練された混練物を得て、これを金型中に射出して成形充填する手法である。この射出成形法によれば、複雑な形状の成形体を短時間で効率よく得ることができる。
【０００３】
特許文献１および２には、フェライト系磁性粉末等の磁性材料と複数のバインダと添加物とをニーダー等により混練し、得られた混練物を射出成形することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１および２では、原料粉末の重量に対して、バインダ等の添加物を特定の割合で含有させて混練物を得ているが、このような混練物の流動性にはバラツキが生じるという問題があった。その結果、該混練物を成形して得られる成形体の強度等の特性にもバラツキが生じてしまい、さらに焼結体の特性にも影響を与えてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−４１７５９号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、特性のバラツキを低減でき、しかも、その特性を良好にできる射出成形用組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形用組成物は、
フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を有する射出成形用組成物であって、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【０００８】
射出成形用組成物には、組成物の流動性や該組成物を成形して得られる成形体強度、成形体を焼成して得られる焼結体特性等の特性を良好にするために、原料粉末にバインダが調合、混練され、混練物とされる。この混練物における良好な流動性は、原料粉末の粒子表面をバインダが覆い、粒子同士が接触しない距離を保つことで実現されると考えられる。また、粒子間距離が近すぎると、原料粉末の粒子同士が接触しやすくなり、凝集が生じると考えられる。さらにこの凝集体はバインダで結着していないため、成形体強度の低下要因となる。逆に、粒子間距離が遠すぎると、成形体における原料粉末の充填密度が低下し、焼成後の密度が低下するなどの問題があると考えられる。
【０００９】
ところが、従来、バインダの含有量は、原料粉末の重量に対する割合として規定されていた。しかしながら、原料粉末の重量が同じであっても、粉末の比表面積が異なると、粉末粒子表面を覆うために必要なバインダ量が変化してしまう。その結果、原料粉末の重量に対するバインダ量を一定とすると、原料粉末の比表面積が変化した場合、組成物の流動性、成形体の強度等にもバラツキが生じてしまう。
【００１０】
なお、原料粉末の平均粒子径を一定の値とした場合であっても、粒度分布、粒子の形状や粒子表面の細孔などにより、比表面積が異なる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明では、粉末全体の表面積と、バインダの体積と、に着目し、該表面積をバインダで覆うと仮定した場合の厚み（仮想厚み）を上記の範囲に規定している。このようにすることで、粉末粒子表面に必要十分なバインダが付着し、粒子間距離を適切に保つことができ、組成物の流動性のバラツキが抑制され、しかも良好な流動性が得られる。その結果、特性（成形体の強度、焼結体特性等）のバラツキを抑制でき、さらには該特性を良好にすることができる。
【００１２】
また、組成物の流動性や成形体の強度等の種々の特性を良好にするためには、性質の異なるバインダを組み合わせることが重要となる。
【００１３】
そこで、第１バインダと、軟化点が第１バインダよりも低い第２バインダと、に対し、上記の仮想厚みをそれぞれ設定している。このようにすることで、バインダが有する性能を最大限発揮することができ、種々の特性を良好にすることができる。また、第１バインダおよび第２バインダが相反する特性（たとえば、親水性、疎水性等）を有していてもよい。
【００１４】
好ましくは、前記射出成形用組成物中には、前記フェライト粒子の外周を、前記第１バインダおよび前記第２バインダが覆っている被覆フェライト粒子が存在している。
【００１５】
バインダでフェライト粒子の外周を覆うことにより、バインダは、フェライト粒子の表面に安定的に固定されている。そのため、混練時においても、フェライト粒子の表面は露出しない。したがって、フェライト粒子同士が接触し、凝集することはなく、組成物の流動性が良好となる。
【００１６】
特に、第２バインダが第１バインダの外側に存在している場合、第２バインダは第１バインダよりも軟化点が低いため、第２バインダが流動している状態であっても、第１バインダはフェライト粒子表面に固定され、フェライト粒子の表面は露出しない。そのため、フェライト粒子同士が凝集することなく、良好に分散されるため、良好な流動性を有する射出成形用組成物を得ることができる。
【００１７】
このような組成物を成形して得られる成形体は、フェライト粒子間にバインダが十分存在しているため、成形体の強度が高くなる。しかも、フェライト粒子の凝集が抑制されているため、成形体中の粒子の分布の偏りが少ない。したがって、このような成形体を焼成して得られる焼結体は、個片ごとの密度のバラツキが少なくなり、飽和磁束密度のバラツキも少ない。
【００１８】
好ましくは、前記Ｓが１〜５である。原料粉末の比表面積を上記の範囲内とすることで、上述した効果をさらに高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る射出成形用組成物の製造方法は、
フェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を混練して混練物を得る工程を有し、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物の製造方法。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【００２０】
上記の式（１）および（２）に基づき、第１バインダおよび第２バインダの含有量を決定して、原料粉末と混練することで、粉末粒子表面に必要十分なバインダが付着し、粒子間距離を適切に保つことができ、組成物の流動性のバラツキが抑制され、しかも良好な流動性が得られる。その結果、特性（成形体の強度、焼結体特性等）のバラツキを抑制することができ、さらには、その特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る射出成形用組成物中の被覆フェライト粒子の断面模式図であり、図１（Ｂ）は、仮想厚みＴｂ１を説明するための断面模式図、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）中のＩＣ部分の拡大図である。
【図２】図２は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、射出成形用組成物の流動性と、の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、成形体の強度と、の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の密度と、の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の飽和磁束密度と、の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、射出成形用組成物の流動性と、の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、成形体の強度と、の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の密度と、の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、Ｔｂ１と、焼結体の飽和磁束密度と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００２３】
（射出成形用組成物）
本実施形態に係る射出成形用組成物は、フェライト粒子の集合であるフェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダを有している。本実施形態では、組成物中において、該フェライト粒子は第１バインダおよび第２バインダに被覆されていることが好ましい。
【００２４】
（被覆フェライト粒子）
被覆フェライト粒子としては、フェライト粒子の表面を第２バインダが覆い、第２バインダを第１バインダが覆う構成であってもよいが、本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、第１バインダは、フェライト粒子の外周を覆っており、第２バインダは、第１バインダの外周を覆っている構成を例示する。
【００２５】
フェライト粉末の比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とすると、フェライト粉末の重量がＷｐ[ｇ]である場合、フェライト粉末全体の表面積は、Ｗｐ×Ｓ[ｍ２]となる。この値はフェライト粉末に含まれる全てのフェライト粒子の表面積の合計であるとみなすことができる。本実施形態では、この表面積（Ｗｐ×Ｓ）に対し、第１バインダおよび第２バインダがＴｂ１[ｎｍ]およびＴｂ２[ｎｍ]の厚みで形成されると仮定する。
【００２６】
図１（Ｂ）のように、第１バインダは、面積（Ｗｐ×Ｓ）に対してＴｂ１の厚みで形成されているため、第１バインダの体積Ｖｂ１[ｍ３]は、Ｗｐ×Ｓ×Ｔｂ１×１０−９となる。
【００２７】
一方、第１バインダの体積Ｖｂ１は、第１バインダの重量Ｗｂ１[ｇ]を、密度Ｄｂ１[ｇ／ｃｍ３]で除すことにより求められる。
【００２８】
したがって、Ｗｐ×Ｓ×Ｔｂ１×１０−９＝（Ｗｂ１／Ｄｂ１×１０６）が成り立ち、この式より、
Ｔｂ１＝Ｗｂ１×１０３／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
が求められる。同様にして、第２バインダの厚みＴｂ２は、
Ｔｂ２＝Ｗｂ２×１０３／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
と求められる。
【００２９】
このように、本実施形態では、粉末全体の比表面積をバインダで均一に覆ったときの仮想的な厚みをＴｂ１およびＴｂ２としている。
【００３０】
本実施形態では、Ｔｂ１は、２．０〜１５．０ｎｍ、好ましくは４．０〜１５．０ｎｍ、より好ましくは６．０〜１５．０ｎｍである。また、Ｔｂ２は、１６．５〜３２．０ｎｍ、好ましくは１６．５〜２８．０ｎｍ、より好ましくは２０．０〜２８．０ｎｍである。
【００３１】
仮想厚みＴｂ１およびＴｂ２を上記の範囲とすることで、フェライト粒子間の距離が適切に維持され、流動性等の特性のバラツキを抑制することができる。
【００３２】
（フェライト粉末）
フェライト粉末の組成は、特に制限されず、所望の特性に応じて決定すればよい。また、フェライト粉末の比表面積Ｓ[ｍ２／ｇ]は、本実施形態では、１〜５であることが好ましい。
【００３３】
比表面積の測定方法は、特に限定されないが、ＢＥＴ法により比表面積を算出するのが好ましい。
【００３４】
（第１バインダ）
第１バインダは、後述する第２バインダの軟化点よりも高い軟化点を有していれば特に制限されない。本実施形態では、第１バインダは親水性であることが好ましい。
【００３５】
第１バインダがフェライト粒子の表面を覆うことで、フェライト粒子間には第１バインダが介在することになり、フェライト粒子同士が接触せず、フェライト粒子の凝集を防止することができる。したがって、組成物の流動性が向上し、射出成形性も向上する。しかも、フェライト粒子が均一に分散されているため、成形体の強度も高くなる。また、フェライト粒子が凝集していないため、個片ごとの焼結体密度および飽和磁束密度のバラツキを低減させることができる。
【００３６】
第１バインダの軟化点は、好ましくは１５０〜２５０℃である。
【００３７】
本実施形態では、軟化点とは、バインダが軟化し、粒子間を容易に移動できる温度である。なお、軟化点は、バインダの融点とほぼ同じ概念であるが、ガラス転移点などであってもよい。
【００３８】
本実施形態では、具体的な第１バインダとしては、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン６、アクリル樹脂などの高分子材料が挙げられる。
【００３９】
（第２バインダ）
第２バインダは、第１バインダの軟化点よりも低い軟化点を有していれば特に制限されない。第２バインダは疎水性であることが好ましい。第１バインダおよび第２バインダ以外の材料（ワックスなど）が組成物に添加される場合、該材料は、一般的に、第２バインダの外側に存在することになる。そのため、第２バインダが親水性であると、該材料との混練状態が悪化する傾向にある。
【００４０】
第２バインダの軟化点は、好ましくは７０〜２００℃である。
【００４１】
本実施形態では、具体的な第２バインダとしては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスチレンなどの高分子材料が挙げられる。
【００４２】
なお、実際の射出成形用組成物中では、図１（Ａ）の被覆フェライト粒子のように、第１バインダと第２バインダとの境界が明確に分かるような状態で存在しているわけではなく、その厚みも一定ではないと考えられる。また、射出成形用組成物中の全てのフェライト粒子が、第１バインダおよび第２バインダに覆われていなくてもよく、第１バインダのみに覆われているフェライト粒子や第２バインダのみに覆われているフェライト粒子などが存在していてもよい。
【００４３】
本実施形態では、特定の性質を有するバインダを、第１バインダおよび第２バインダに分け、それぞれ、仮想厚みを設定している。このようにすることで、これらのバインダが有する性能が最大限発揮される。そのため、バインダ量を必要最低限とすることで、バインダ量を低減でき、寸法精度を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、粒子表面とバインダとの反応性を考慮して、粒子表面に優先的に所望のバインダを付着させればよい。
【００４５】
たとえば、第１バインダが親水性であると、親水性材料は吸湿しやすいため、第２バインダが存在しない場合あるいは第２バインダが親水性である場合には、組成物の流動性が経時変化することがある。そこで、疎水性の第２バインダで親水性の第１バインダを覆うことで、第１バインダを外部の水分から保護することができる。その結果、組成物全体としての流動性を高めることができる。
【００４６】
本実施形態では、射出成形用組成物は、さらにワックスを有していることが好ましい。
【００４７】
ワックスは、本実施形態では、図１（Ｃ）に示すように、第２バインダ表面に浸透して存在している。そのため、組成物の流動性を高めることができ、さらに成形時の離型性も向上させることができる。具体的なワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００４８】
本実施形態では、所望の特性に応じて、射出成形用組成物は他の成分を有していてもよい。たとえば、可塑剤を有していてもよい。
【００４９】
図１（Ｃ）に示すように、可塑剤は、フェライト粒子を被覆しているバインダの分子間に存在している。このようにすることで、フェライト粒子間の距離を保つことができ、上述した効果をさらに高めることができる。
【００５０】
具体的な可塑剤としては、たとえばフタル酸エステルが用いられ、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）（ＤＯＰ）などが好ましい。
【００５１】
（射出成形用組成物の製造方法）
まず、原料粉末としてフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を準備する。本実施形態では、ワックスを準備することが好ましく、必要に応じて、可塑剤を準備してもよい。
【００５２】
フェライト粉末としては、酸化物を用いてもよいし、焼成により酸化物となる化合物を用いてもよい。フェライト粉末は必要に応じて仮焼を行ってもよい。
【００５３】
本実施形態では、ニーダーを用いて射出成形用組成物を製造する。まず、準備したフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）から、Ｔｂ１およびＴｂ２が上述した範囲内となるように、第１バインダおよび第２バインダを秤量する。次に、秤量したフェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダをニーダー内に投入して、混練する。回転数、混練時間、混練温度等の条件は適宜決定すればよい。なお、バインダの投入順序を変えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、フェライト粉末、第１バインダおよび第２バインダを混練後、ワックスを添加することが好ましい。ワックスの含有量は、上述した範囲を満足するように決定すればよい。また、回転数、混練時間、混練温度等の条件は適宜決定すればよい。
【００５５】
以上の工程を経ることで、フェライト粒子に、第１バインダおよび第２バインダが被覆されたフェライト粒子が存在する射出成形用組成物が得られる。また、ワックスにより、組成物の流動性が高められ、成形時の離型性も十分確保される。得られた射出成形用組成物は、ペレタイザなどを用いてペレット状にすることが好ましい。
【００５６】
本実施形態では、上述のペレットは、射出成形装置に投入してＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を行う。
【００５７】
射出成形装置に投入されたペレットは、押出機の内部で、たとえば１６０〜２３０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置のキャビティ内に射出され、成形体とされる。金型装置の温度は、２０〜８０℃である。必要に応じて、金型装置に磁場を印加してもよい。
【００５８】
その後、得られた成形体に対し脱脂処理を行う。脱脂条件は、特に制限されず、公知の条件で行えばよい。
【００５９】
脱脂後の成形体は、焼成され、焼結体とされる。焼成条件は特に制限されず、公知の条件で行えばよい。たとえば、焼成温度は１２００℃程度が好ましい。
【００６０】
上記の工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて加工され、たとえばソフトフェライトコアとされる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００６３】
（実験例１）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が１．５ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末１と、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が３．７ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末２とを準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてパラフィンワックスを準備し、可塑剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を準備した。
【００６４】
（試料１）
まず、フェライト粉末１に対し、第１バインダを２．７５重量％、第２バインダを６．９３重量％、ワックスを３．４７重量％、可塑剤を１．２７重量％となる配合をニーダー内に投入し、混練を行い、回転数１６ｒｐｍ、混練時間２時間、混練温度１９５℃の条件で混練して、射出成形用組成物を得た。得られた射出成形用組成物について、流動性（ＭＶＲ）を２００℃、荷重１０ｋｇの条件で測定し、この組成物をさらにペレタイザを用いてペレットに成形した。結果を表１に示す。
【００６５】
次に、射出成形装置を用いて、ペレットを射出成形装置に投入し、加熱溶融・混練してから、金型装置内に射出成形した。射出成形工程後の成形体の厚みは、２ｍｍであり、円弧形状の平板を成形した。
【００６６】
得られた成形体について、下記に示す破壊加重を測定することで、成形体の強度を評価した。
【００６７】
破壊荷重は、成形体の両端部のみを支持し、成形体中央に集中荷重を０Ｎから徐々に増加させていき、成形体が破断した荷重により算出し、これを成形体強度とした。結果を表１に示す。
【００６８】
次に、この成形体を脱脂し、その後、１２００℃まで昇温して、その温度で１時間保持してソフトフェライト焼結体を得た（焼成工程）。
【００６９】
得られたソフトフェライト焼結体について、焼結体密度および飽和磁束密度を評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
（試料２）
また、フェライト粉末２に対しても、フェライト粉末１と同じ配合量かつ同じ条件で射出成形用組成物を作製し、得られた組成物を用いて、フェライト粉末１の場合と同様にしてソフトフェライト焼結体を得た。流動性、成形体強度、焼結体密度および飽和磁束密度についても、フェライト粉末１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００７１】
（試料３および４）
次に、フェライト粉末１（試料３）およびフェライト粉末２（試料４）に対し、Ｔｂ１が８．０ｎｍ、Ｔｂ２が２４．０ｎｍとなるように、配合量を決定し、上記と同様にしてソフトフェライト焼結体を作製し、特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１より、比表面積が異なる粉末（フェライト粉末１、フェライト粉末２）に対して、比表面積を考慮せず、単に重量割合で配合した場合（試料１および２）、特性のバラツキが大きいことが確認できた。
【００７４】
これに対し、フェライト粉末の比表面積に応じて、Ｔｂ１およびＴｂ２が一定になるように配合した場合（試料３および４）、特性のバラツキが小さいことが確認できた。
【００７５】
（実験例２）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が１．５ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末を１０００ｇ（Ｗｐ）準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてパラフィンワックスを準備し、可塑剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を準備した。
【００７６】
なお、第１バインダの密度Ｄｂ１は１．１９ｇ／ｃｍ３、第２バインダの密度Ｄｂ２は０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００７７】
上記のフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）、第１バインダおよび第２バインダの密度（Ｄｂ１およびＤｂ２）から、Ｔｂ１が０．５〜２０．０ｎｍ、Ｔｂ２が１５．５〜３２．０ｎｍとなるように、第１バインダおよび第２バインダの重量を決定した。
【００７８】
Ｗｐ[ｇ]のフェライト粉末と、上記で決定した重量の第１バインダおよび第２バインダと、３０ｇのワックスと、０．０１モルのＤＯＰと、をニーダーに投入し、回転数１６ｒｐｍ、混練時間２時間、混練温度１９５℃の条件で混練して、射出成形用組成物を得た。得られた射出成形用組成物について、流動性（ＭＶＲ）を実験例１と同様の条件で測定し、この組成物をさらにペレタイザを用いてペレットに成形した。流動性の測定結果を図２に示す。図２では、横軸をＴｂ１、縦軸を流動性とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。なお、ＭＶＲは１０以上が好ましい。
【００７９】
次に、得られた射出成形用組成物を、実験例１と同様にして、成形・焼成し、焼結体を得た。成形体および焼結体については、実験例１と同様の評価を行った。結果を図３〜５に示す。図３では、横軸をＴｂ１、縦軸を成形体の強度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。図４では、横軸をＴｂ１、縦軸を焼結体密度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示し、図５では、横軸をＴｂ１、縦軸を飽和磁束密度とし、Ｔｂ２を変化させた場合のグラフを示している。
【００８０】
図２〜５より、Ｔｂ１およびＴｂ２を上述した範囲とすることで、特性のバラツキを抑制しつつ、しかも良好な特性（流動性、成形体強度、焼結体の飽和磁束密度、密度等）が得られることが確認できた。
【００８１】
（実験例３）
原料粉末として、ＢＥＴ比表面積（Ｓ）が３．７ｍ２／ｇであるソフトフェライト粉末を１０００ｇ（Ｗｐ）準備した。第１バインダとしてアクリル樹脂を、第２バインダとしてポリエチレンを準備し、ワックスとしてカルナバロウを準備し、可塑剤としてフタル酸ブチルラウリルを準備した。
【００８２】
なお、第１バインダの密度Ｄｂ１は１．１９ｇ／ｃｍ３、第２バインダの密度Ｄｂ２は０．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００８３】
上記のフェライト粉末の重量（Ｗｐ）および比表面積（Ｓ）、第１バインダおよび第２バインダの密度（Ｄｂ１およびＤｂ２）から、Ｔｂ１が０．５〜２０．０ｎｍ、Ｔｂ２が１５．５〜３２．０ｎｍとなるように、第１バインダおよび第２バインダの重量を決定した。
【００８４】
実験例２と同様にして、フェライト粉末に、上記で決定した重量の第１バインダおよび第２バインダと、ワックスおよび可塑剤と、を添加して、射出成形用組成物を作製し、さらに、ソフトフェライトを作製して、実験例１と同様の評価を行った。結果を図６〜９に示す。
【００８５】
図６〜９より、実験例２と同様の結果が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００８６】
２０… 被覆フェライト粒子
１０… フェライト粒子
１… 第１バインダ
２… 第２バインダ
３… ワックス
４… 可塑剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を有する射出成形用組成物であって、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【請求項２】
前記射出成形用組成物中には、前記フェライト粒子の外周を、前記第１バインダおよび前記第２バインダが覆っている被覆フェライト粒子が存在している請求項１に記載の射出成形用組成物。
【請求項３】
前記Ｓが１〜５である請求項１または２に記載の射出成形用組成物。
【請求項４】
フェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を混練して混練物を得る工程を有し、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物の製造方法。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【請求項１】
フェライト粒子の集合であるフェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を有する射出成形用組成物であって、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【請求項２】
前記射出成形用組成物中には、前記フェライト粒子の外周を、前記第１バインダおよび前記第２バインダが覆っている被覆フェライト粒子が存在している請求項１に記載の射出成形用組成物。
【請求項３】
前記Ｓが１〜５である請求項１または２に記載の射出成形用組成物。
【請求項４】
フェライト粉末と、第１バインダと、第２バインダと、を混練して混練物を得る工程を有し、
前記第２バインダの軟化点が、前記第１バインダの軟化点よりも低く、
前記フェライト粉末の重量をＷｐ[ｇ]、比表面積をＳ[ｍ２／ｇ]とし、前記第１バインダの重量をＷｂ１[ｇ]、密度をＤｂ１[ｇ／ｃｍ３]とし、前記第２バインダの重量をＷｂ２[ｇ]、密度をＤｂ２[ｇ／ｃｍ３]とし、
前記第１バインダの仮想厚みＴｂ１[ｎｍ]を式（１）により算出し、前記第２バインダの仮想厚みＴｂ２[ｎｍ]を式（２）により算出したときに、
前記Ｔｂ１が２．０〜１５．０、前記Ｔｂ２が１６．５〜３２．０であることを特徴とする射出成形用組成物の製造方法。
Ｔｂ１＝（Ｗｂ１×１０３）／（Ｄｂ１×Ｗｐ×Ｓ）…式（１）
Ｔｂ２＝（Ｗｂ２×１０３）／（Ｄｂ２×Ｗｐ×Ｓ）…式（２）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７１８５２（Ｐ２０１３−７１８５２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９８００（Ｐ２０１１−２０９８００）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]