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JPH0439763B2 - - Google Patents
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JPH0439763B2 - - Google Patents

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JPH0439763B2
JPH0439763B2 JP23730784A JP23730784A JPH0439763B2 JP H0439763 B2 JPH0439763 B2 JP H0439763B2 JP 23730784 A JP23730784 A JP 23730784A JP 23730784 A JP23730784 A JP 23730784A JP H0439763 B2 JPH0439763 B2 JP H0439763B2
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weight
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/02Permanent magnets [PM]
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(イ) 目的 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属製軸をもつプラスチツク磁石
ロールに関するもので、たとえば磁気ブラシ現像
用磁石ロールに有用である。 〔従来技術〕 プラスチツク磁石ロールの従来例は、たとえば
特開昭53−94940号、特開昭55−165606号および
特開昭56−108207号に開示されている。これらは
複写機用の磁石ロールであつて、金属製軸の周囲
に、磁性粉末および合成樹脂バインダーからなる
プラスチツク磁石を形成し、一体構造としたもの
である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の磁石ロールでは、金属製軸とプラスチツ
ク磁石の熱変形率が異なるために、製造時あるい
は使用時の温度変化によつてプラスチツク磁石
が、割れ、ひびを生じるため、次のような制限を
受ける。 (i) 直径に比べて長さの大きな長尺ロールは、温
度変動の大きな製造方法たとえば射出成形では
作れないし、また温度変動の大きな環境下では
使用できない。 (ii) あえて長尺ロールとするには、磁性粉末の混
入比率を下げたり、合成樹脂バインダーに延性
の大きな合成樹脂を使用したりしなければなら
ない。ただし、これによれば磁力が低下した
り、耐熱性が低下したりする欠点がある。 この発明は、温度変動に対する耐性に優れたプ
ラスチツク磁石ロールを提供するものである。 (ロ) 発明の構成 この発明は、シラン系カツプリング剤で表面処
理された繊維状物質と、シラン系カツプリング剤
で表面処理された磁性粉末と、合成樹脂バインダ
ーとの混合物を成形加工するものであり、その成
形品は、磁気的特性を損うことなく機械的性質が
大幅に改善されることが実験的に見出された。そ
こで、この混合物を金属製ロール軸と一体成形し
て、割れやひびの生じないプラスチツク磁石ロー
ルを得ることを可能にしたのがこの発明の特徴で
ある。 上記繊維状物質としては、ガラス繊維がコスト
等の点より好ましいが、カーボン繊維、芳香族ポ
リアミド繊維、ウイスカなどを使用することもで
きる。 上記磁性粉末は、従来公知の磁性粉末を使用す
ることができ、具体例としてはバリウムフエライ
ト、ストロンチウムフエライト、鉛フエライトが
挙げられる。 上記磁性粉末および繊維状物質は、成形以前
に、次のようにシラン系カツプリング剤で各々が
表面処理される。つまり、磁性粉末又は繊維状物
質に対して0.2〜2.0重量%のシラン系カツプリン
グ剤が、2〜5倍の水又はアルコール水溶液
(水/アルコールの比1/9)に完全に分散する
まで混合され、これが磁性粉末又は繊維状物質に
添加されて十分に撹拌混合され、その後100〜150
℃で1時間乾燥される。この処理によつて磁性粉
末および繊維状物質は、その表面が単分子膜的に
被膜処理される。なおこのシラン系カツプリング
剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、
ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン、ビ
ニルトリアセトキシシラン等のビニルシラン系、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
等のメタクリロキシシラン系、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
ン等のエポキシシラン系、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、N−β
(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、N−フエニル−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン等のアミノシラン系、γ−メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト
シラン系等が挙げられる。 上記合成樹脂バインダーの具体例としては、フ
エノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹
脂、ABS樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体な
どの熱可塑性樹脂が挙げられる。 上記繊維状物質と磁性粉末と合成樹脂バインダ
ーの好ましい混合比は、 ●繊維状物質 0.5〜12重量% ●磁性粉末 65〜87重量% ●合成樹脂バインダー 12.5〜23重量% である。 磁性粉末の混合比は磁気特性と加工性、機械的
強度から決定される。また、繊維状物質の混合比
は、これより大きいと磁気特性が低下し、これよ
り小さいと機械的強度に対する補強効果が認めら
れない。 上記繊維状物質がガラス繊維の場合には、その
カツト長は2〜6mm、フイラメント径は5〜
20μmのものが好ましく、これらの範囲から外れ
ると成形品の補強効果が減退したり、成形時のバ
インダーとの分散性と混合物の流動性が失われ
る。 また、上記の磁性粉末の平均粒子径は0.5〜
1.5μmが好ましい。この値は、粉末粒子の配向特
性、機械的強度から見たバインダーとの複合効
果、射出成形時の金型の摩耗などから決定され
た。 さらに、上記の表面処理において各種カツプリ
ング剤の中からとくにシラン系カツプリング剤を
選択したのは、 (1) 繊維状物質および磁性粉末の分散性、 (2) バインダーと繊維状物質および磁性粉末との
ブレンド(混練)性、 (3) バインダーと繊維状物質および磁性粉末との
結合性(機械的強度)、 において、最も著しい効果が認められたためであ
る。 この発明のプラスチツク磁性ロールの製造は、
射出成形で行われる。つまり、成形用金型内にロ
ール軸が挿入され、その空間部分に磁性粉末と繊
維状物質と合成樹脂バインダーの混合物が加熱溶
融されて射出充てんされ、冷却後成形品として取
出される。なお、プラスチツク磁石ロールへの着
磁は成形用金型に設けられた着磁用磁場により、
成形と同時に行われる。 プラスチツク磁石ロールの割れ、ひびは、金属
製ロール軸のために、プラスチツク磁石の成形収
縮が阻害されて生じる内部残留応力が主原因であ
ることが知られている。上記のように構成される
この発明のプラスチツク磁石ロールでは、その機
械的強度が改善され、とくに成形冷却時の収縮率
が低減される。第1表に、この発明によるプラス
チツク磁石ロールと従来のものとの成形冷却時の
収縮率の一例を示している。
(a) Purpose [Field of Industrial Application] The present invention relates to a plastic magnet roll having a metal shaft, and is useful, for example, as a magnet roll for magnetic brush development. [Prior Art] Conventional examples of plastic magnet rolls are disclosed, for example, in JP-A-53-94940, JP-A-55-165606, and JP-A-56-108207. These are magnet rolls for copying machines, and have an integral structure in which a plastic magnet made of magnetic powder and a synthetic resin binder is formed around a metal shaft. [Problems to be Solved by the Invention] In conventional magnet rolls, the metal shaft and the plastic magnet have different thermal deformation rates, so the plastic magnet may crack or break due to temperature changes during manufacturing or use. As a result, the following restrictions apply. (i) Long rolls whose length is larger than their diameter cannot be manufactured by a manufacturing method that involves large temperature fluctuations, such as injection molding, and cannot be used in an environment with large temperature fluctuations. (ii) In order to make long rolls, it is necessary to reduce the mixing ratio of magnetic powder or use a synthetic resin with high ductility as the synthetic resin binder. However, this method has drawbacks such as a decrease in magnetic force and a decrease in heat resistance. The present invention provides a plastic magnet roll with excellent resistance to temperature fluctuations. (B) Structure of the Invention The present invention is for molding a mixture of a fibrous material whose surface has been treated with a silane coupling agent, a magnetic powder whose surface has been treated with a silane coupling agent, and a synthetic resin binder. It was experimentally found that the mechanical properties of the molded articles were significantly improved without compromising the magnetic properties. Therefore, it is a feature of the present invention that this mixture is integrally molded with a metal roll shaft, thereby making it possible to obtain a plastic magnet roll that is free from cracks and cracks. As the above-mentioned fibrous material, glass fiber is preferable from the point of view of cost, etc., but carbon fiber, aromatic polyamide fiber, whisker, etc. can also be used. As the magnetic powder, conventionally known magnetic powders can be used, and specific examples include barium ferrite, strontium ferrite, and lead ferrite. Before molding, the magnetic powder and fibrous material are each surface-treated with a silane coupling agent as follows. In other words, 0.2 to 2.0% by weight of the silane coupling agent based on the magnetic powder or fibrous material is mixed with 2 to 5 times the amount of water or an aqueous alcohol solution (water/alcohol ratio 1/9) until completely dispersed. , this is added to magnetic powder or fibrous material and thoroughly stirred and mixed, then 100 to 150
Dry for 1 hour at ℃. Through this treatment, the surfaces of the magnetic powder and fibrous material are treated to form a monomolecular film. The silane coupling agents include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane,
Vinyl silanes such as vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, vinyltriacetoxysilane,
Methacryloxysilanes such as γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, epoxysilanes such as β-(3,4 epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-β(aminoethyl )
γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β
(Aminoethyl) Aminosilanes such as γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, mercaptosilanes such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, etc. Can be mentioned. Specific examples of the synthetic resin binder include thermosetting resins such as phenol resins, epoxy resins, and unsaturated polyester resins, thermoplastic resins such as polyamide resins, polyethylene resins, polyethylene terephthalate resins, ABS resins, and ethylene-vinyl acetate copolymers. Examples include resin. The preferred mixing ratio of the above fibrous substance, magnetic powder and synthetic resin binder is: - Fibrous substance: 0.5-12% by weight - Magnetic powder: 65-87% by weight - Synthetic resin binder: 12.5-23% by weight. The mixing ratio of magnetic powder is determined based on magnetic properties, workability, and mechanical strength. Furthermore, if the mixing ratio of the fibrous material is larger than this, the magnetic properties will deteriorate, and if it is smaller than this, no reinforcing effect on mechanical strength will be recognized. When the above-mentioned fibrous material is glass fiber, the cut length is 2 to 6 mm, and the filament diameter is 5 to 6 mm.
A thickness of 20 μm is preferable, and if it is outside this range, the reinforcing effect of the molded article will be reduced, and the dispersibility with the binder and the fluidity of the mixture during molding will be lost. In addition, the average particle diameter of the above magnetic powder is 0.5~
1.5 μm is preferred. This value was determined based on the orientation characteristics of the powder particles, the combined effect with the binder in terms of mechanical strength, and the wear of the mold during injection molding. Furthermore, in the above surface treatment, the silane coupling agent was selected from among the various coupling agents because of (1) dispersibility of the fibrous material and magnetic powder, and (2) the relationship between the binder, the fibrous material, and the magnetic powder. This is because the most significant effects were observed in blending (kneading) properties, and (3) bonding properties (mechanical strength) between the binder and the fibrous material and magnetic powder. The production of the plastic magnetic roll of this invention is as follows:
Made by injection molding. That is, a roll shaft is inserted into a mold, and a mixture of magnetic powder, fibrous material, and synthetic resin binder is heated and melted and injected into the space, and after cooling, it is taken out as a molded product. The plastic magnet roll is magnetized by a magnetizing magnetic field provided in the mold.
This is done at the same time as molding. It is known that the main cause of cracks in plastic magnet rolls is internal residual stress caused by inhibition of molding shrinkage of the plastic magnet due to the metal roll shaft. In the plastic magnet roll of the present invention constructed as described above, its mechanical strength is improved, and in particular, the shrinkage rate during molding and cooling is reduced. Table 1 shows an example of the shrinkage rate during molding and cooling of the plastic magnet roll according to the present invention and the conventional one.

〔実施例〕〔Example〕

第1図aに示す縦断面図と、同図bに示す正面
図において、1はこの発明の一実施例の長尺磁石
ロールである。ロール軸2は、直径6mm、長さ
236.7mmのステンレス鋼製である。ロール軸2の
周囲には、ロール本体3が形成されている。ロー
ル本体3は、シラン系カツプリング剤で処理され
たガラス繊維30重量%を含むガラス強化ナイロン
A1030GFL(日本ユニカー(株)製)25重量%(すな
わちシラン系カツプリング剤で処理されたガラス
繊維7.5重量%とナイロン17.5重量%)をバイン
ダーとして、シランカツプリング剤A−1100(日
本ユニカー(株)製)で処理された粒子径1.2μmのバ
リウムフエライト75重量%を含み、外径が17.6
mm、長さが207mmである。 このマグネツトロール1の製造方法は、ロール
軸2を、仕上り外径17.6mm、仕上り長さ207mmが
得られる成形用金型内に挿入し、前記のバリウム
フエライトとガラス強化ナイロンの混合物を270
℃に加熱溶融して金型内に射出充てんするもので
ある。これによればロール本体3は、割れ、ひび
を全く生じなかつた。 なお、この時、バインダーとして、ガラス繊維
を含まないナイロンのみを使用した場合、そし
て、ガラス繊維とバリウムフエライトのいずれか
又は両方をシラン系カツプリング剤にと処理しな
い場合には、ロール本体3に円周割れおよび軸割
れが生じた。 (ハ) 発明の効果 この発明のプラスチツク磁石ロールは、合成樹
脂バインダーに、シラン系カツプリング剤で各々
処理した繊維状物質および磁性粉末を混在させて
金属製のロール軸と一体構造に成形されるもので
ある。従つて、合成樹脂バインダーが改質され、
成形時の収縮率が著しく減少すると共に、成形後
の機械的強度が向上するので、割れ、ひびの発生
が防止される。 さらに、磁性粉末および繊維状物質は、各々、
カツプリング剤で処理され、粒子表面が被膜処理
されて付着している水分が除去されるので、水分
のガス化に起因する従来の割れ、ひびの発生も防
止される。また、カツプリング剤の処理によつ
て、磁性粉末表面および繊維状物質表面の物性が
改善され、バインダーの粘度や可塑度の制御が可
能となるのでそれによつて加工性、成形性が向上
し、機械的にも磁気的にもバランスのとれた磁石
ロールが得られる。
In the longitudinal cross-sectional view shown in FIG. 1a and the front view shown in FIG. Roll shaft 2 has a diameter of 6 mm and a length
Made of 236.7mm stainless steel. A roll body 3 is formed around the roll shaft 2. The roll body 3 is made of glass-reinforced nylon containing 30% by weight of glass fibers treated with a silane coupling agent.
A1030GFL (manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) 25% by weight (i.e., 7.5% by weight of glass fiber treated with a silane coupling agent and 17.5% by weight of nylon) is used as a binder, and the silane coupling agent A-1100 (manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) is used as a binder. Contains 75% by weight of barium ferrite with a particle size of 1.2 μm and an outer diameter of 17.6
mm, length is 207mm. The manufacturing method for this magnet roll 1 involves inserting the roll shaft 2 into a mold that has a finished outer diameter of 17.6 mm and a finished length of 207 mm, and then inserting the above-mentioned mixture of barium ferrite and glass-reinforced nylon into the mold.
It is heated to melt at ℃ and then injected and filled into a mold. According to this, the roll main body 3 did not have any cracks or cracks. At this time, if only nylon containing no glass fibers is used as the binder, and if either or both of the glass fibers and barium ferrite are not treated with a silane coupling agent, the roll body 3 will have a circular shape. A circumferential crack and a shaft crack occurred. (c) Effects of the Invention The plastic magnet roll of the present invention is formed by mixing a synthetic resin binder with a fibrous material and magnetic powder each treated with a silane coupling agent, and molding the mixture into an integral structure with a metal roll shaft. It is. Therefore, the synthetic resin binder is modified,
Since the shrinkage rate during molding is significantly reduced and the mechanical strength after molding is improved, cracks and cracks are prevented from occurring. Furthermore, the magnetic powder and the fibrous material are each
Since the particle surface is treated with a coupling agent and the adhering moisture is removed, the occurrence of conventional cracks and cracks caused by gasification of moisture is also prevented. In addition, treatment with a coupling agent improves the physical properties of the magnetic powder surface and the fibrous material surface, and makes it possible to control the viscosity and plasticity of the binder, thereby improving processability and moldability. A magnet roll that is physically and magnetically balanced can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の一実施例を示し、第1図
aは側面の断面図、第1図bは正面図である。 1…磁石ロール、2…ロール軸、3…ロール本
体。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, with FIG. 1a being a side sectional view and FIG. 1b being a front view. 1... Magnet roll, 2... Roll shaft, 3... Roll body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) シラン系カツプリング剤で表面処理され
た繊維状物質、 (b) シラン系カツプリング剤で表面処理された磁
性粉末、 (c) 合成樹脂バインダー、 の混合物が金属製ロール軸の周囲に形成されたこ
とを特徴とするプラスチツク磁石ロール。 2 混合物が、繊維状物質0.5〜12重量%、磁性
粉末65〜87重量%、合成樹脂バインダー12.5〜23
重量%から構成される特許請求の範囲第1項記載
のプラスチツク磁石ロール。 3 繊維状物質が、カツト長2〜6mm、フイラメ
ント径5〜20μmのガラス繊維である特許請求の
範囲第1項記載のプラスチツク磁石ロール。
[Claims] 1. A mixture of (a) a fibrous material whose surface is treated with a silane coupling agent, (b) a magnetic powder whose surface is treated with a silane coupling agent, and (c) a synthetic resin binder is made of metal. A plastic magnet roll characterized by being formed around a roll axis. 2 The mixture contains 0.5 to 12% by weight of fibrous material, 65 to 87% by weight of magnetic powder, and 12.5 to 23% of synthetic resin binder.
% by weight of a plastic magnet roll according to claim 1. 3. The plastic magnet roll according to claim 1, wherein the fibrous material is glass fiber having a cut length of 2 to 6 mm and a filament diameter of 5 to 20 μm.
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