Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnet mit in einem duroplastischen Kunststoffträgermaterial gebundenem pulverförmigem Magnetmaterial.

Ein Magnet dieser Art ist in der EP 1 146 526 B1 angegeben. Bei diesem bekannten Magnet ist ein Magnetmaterial, z. B. ein Seltenerd-Material des Nd-Fe-B-Typs, in einen Harzbinder aus ungesättigtem Polyesterharz eingebunden. Das pulverförmige magnetische Material besitzt ein anisotropes Magnetfeld, wobei 50 Gew.-% oder mehr der Partikel des magnetischen Pulvers eine Partikelgröße von 100 pm oder weniger aufweisen. Die das magnetische Pulver und den Harzbinder umfassende Zusammensetzung wird durch Spritzgießen, Spritzformpressen, Spritzpressen oder Transferpressen geformt. Für die Verarbeitung und Einstellung der Eigenschaften des Harzbinders in Form des ungesättigten Polyesters sind zahlreiche Additive an- gegeben. Bei den erforderlichen hohen Füllgraden an pulverförmigem Magnetmaterial zum Erreichen einer gewünschten magnetischen Leistungsfähigkeit ist es andererseits schwierig, gute chemische, physikalische und insbesondere auch mechanische Eigenschaften sicherzustellen.

In der DE 102 17 998 A1 ist ein Magnet offenbart, der aus Magnetpulver und einem Bindersystem gepresst ist, der eine Kombination aus einem metallischen Binder und einem duroplastischen organischen Binder auf Epoxidbasis als Bindemittel umfasst. Die Herstellung von Magneten durch Pressen lässt zwar einen hohen Füllgrad zu, schränkt aber die Formgebungsmöglichkeiten gegenüber gespritzten Magneten wesentlich ein. Ferner sind die magnetischen Pulverteilchen bei gepressten Magneten erhöhten korrosiven Einflüssen ausgesetzt, da sie mehr Angriffsfläche als gespritzte Magnete bieten. In der EP 2 234 123 A1 sind ebenfalls kunststoffgebundene gepresste Magnete mit pulverförmigen Seltenerd-Magnetmaterialien offenbart. Als Bindemittel wird insbesondere ein Harz auf Epoxid-Basis bevorzugt.

Ein weiterer Magnet ist in der DE 10 2008 049 888 A1 genannt, wobei es sich um ein Magnetsystem aus verpressten Magnetpulvern eines Seltenerdmagnetwerkstoffes mit duroplastischem Bindemittel zwischen Magnetpulverkörnern handelt.

In der DE 1 646 885 A1 ist ein weiterer kunststoffgebundener Magnet angegeben, wobei als magnetisches Material feinkörniges Ferritpulver verwendet ist, das mit ei- nem Kunststoff-Bindemittel aus einem flüssigen Duroplast gebunden ist. Nähere Angaben zur Herstellung und zum Aufbau der so gefertigten kunststoffgebundenen Magnete sind nicht gemacht. In der Praxis erweist sich die Herstellung in vielen Fällen als schwierig. Üblicherweise werden kunststoffgebundene Magnete mit thermoplastischem Kunst- stoffmaterial hergestellt. Diese besitzen, verglichen mit Duroplasten, eine relativ hohe Viskosität, wobei sie sich spritztechnisch relativ gut verarbeiten und formen lassen. Als Vorteile von Duroplasten sind deren niedrige Viskosität, gutes Fließverhalten, geringes Schrumpfverhalten und chemische Beständigkeit bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnet der eingangs genannten Art bereitzustellen, der bei stabilem Aufbau gute Anpassungsmöglichkeiten an gegebene Anforderungen bietet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass das Kunststoffträgermaterial durch eine Kunststoffpolymermatrix gebil- det ist, die aus einer BMC-Formmasse (BMC = Bulk Molding Compound) hergestellt ist. Die duroplastische BMC-Kunststoffpolymermatrix gibt dem Magnet bei dem genannten hohen Füllgrad an Magnetmaterial, durch den eine hohe magnetische Leistungsfähigkeit erreicht wird, eine stabile, maßhaltige Struktur, wobei der Magnet sich vorteilhaft an unterschiedliche Gegebenheiten anpassen lässt. Dabei tragen die in der BMC-Formmasse enthaltenen Kurzfasern (wie z. B. Glasfasern oder Kohlenstofffasern) zu der mechanischen Stabilität des Magneten bzw. Bauteils bei gleichzeitig guter Formbarkeit und Maßhaltigkeit wesentlich bei. In Vorversuchen hat sich gezeigt, dass der so hergestellte Magnet auch eine besonders gute chemische Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, wie z. B. Bioethanol, ergibt.

Alternative Ausgestaltungsvarianten für unterschiedliche Anwendungszwecke bestehen darin, dass das Magnetmaterial ein Seltenerd-Magnetmaterial oder ein Hartferrit- Magnetmaterial ist oder eine Mischung aus beiden ist. Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass das Magnetmaterial ein Al- NiCo-Material - gegebenenfalls in Kombination mit anderen Magnetmaterialien - ist. Zu einem stabilen Aufbau und vorteilhaften Eigenschaften des Magneten tragen ferner die Maßnahmen bei, dass das Kunststoffträgermaterial einen Anteil von bis zu 20 Massen-% an dem gesamten Magneten besitzt, wobei außer den Fasern der BMC- Formmasse weitere Füllstoffe und/oder Additive zugegeben sind.

Ist vorgesehen, dass das Seltenerd-Magnetmaterial eine plättchenartige Teilchenform aufweist (z. B. Verhältnis Länge zu Dicke zwischen 3 und 50), so ergibt sich eine Morphologie der Pulverteilchen mit relativ geringer Angriffsfläche gegenüber korrosiven Einflüssen und damit erhöhte Beständigkeit verglichen mit geringerem Verhältnis von Länge zu Dicke (L/D-Verhältnis bzw. Formfaktor oder Aspektverhältnis). Die bessere Einbettung mit weniger Angriffsfläche für korrosive Einwirkungen ergibt insbesondere für Nd-Fe-B-Magnetmaterial wesentliche Vorteile.

Dabei ist weiterhin die Maßnahme von Vorteil, dass das Magnetmaterial aus einer Mischung mit unterschiedlichen Teilchengrößenverteilungen gebildet ist, da damit eine besonders hohe Packungsdichte der plättchenartigen Teilchen erreicht werden kann. Beispielsweise liegen die Teilchengrößen in einem Bereich von ca. 50 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt zwischen 100 pm und 400 pm, wobei für die unterschiedlichen Teilchenverteilungen zwei oder mehr Mittelwerte von Teilchengrößen mit jewei- ligen statistischen Streuungen um den Mittelwert vorgegeben werden können (durch Siebe mit verschiedenen Maschenweiten).

Eine besonders gute Leistungsfähigkeit des Magneten wird dadurch erhalten, dass der Füllgrad an Magnetmaterial zwischen 85 und 98 Massen-% (an dem gesamten Stoffgemisch des Magneten) beträgt. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich ferner dadurch, dass der Anteil an dem Kunststoffträgermaterial zwischen 2 und 15 Massen-% (an dem gesamten Stoffgemisch) beträgt. Die mechanische Stabilität und weitere Eigenschaften des Magneten lassen sich ferner vorteilhaft dadurch variieren, dass die BMC-Formmasse Glasfasern enthält und als weitere Füllstoffe Mikro-Glashohlkugeln und/oder mineralische Füllstoffe zugegeben sind. Die Eigenschaften des Magneten können weiterhin vorteilhaft dadurch beeinflusst werden, dass als Additive Dispergatoren, Entlüfter, Trennadditive, Oberflächenmodi- fizierer und/oder Thermoplaste (PMMA) zugegeben sind. Beispielsweise lässt sich mit Additiven vorteilhaft eine Schwundeinstellung zwischen -0,3 % bis 0,1 % erreichen, wobei dies auch von dem Füllgrad und der Art des Magnetmaterials sowie den weiteren Füllstoffen und Additiven abhängt.

Ein vorteilhafter Aufbau des Magneten wird ferner dadurch erreicht, dass das Kunststoffträgermaterial aus einer Formmasse auf Basis von ungesättigten Polyestern hergestellt ist.

Für die Herstellung und Formgebung ist weiterhin vorteilhaft, dass die Formmasse gespritzt ist. Hierdurch lassen sich besonders vielfältige Formgebungen der Magnete bzw. Bauteile erreichen, wobei die Magnete eine kompakte dichte Struktur mit den eingebetteten Magnetteilchen besitzen, die auch unter korrosiven Bedingungen kaum Angriffsstellen bieten, was insbesondere bei SE-Materialien (wie Nd-Fe-B- Material) von wesentlicher Bedeutung ist. Mit einem Magneten des vorstehend genannten Aufbaus lassen sich präzise Bauteile in großer Formenvielfalt mit dauerhaft guten magnetischen und mechanischen Eigenschaften und auch chemischer Beständigkeit (etwa gegenüber Bioethanol) herstellen, wie z. B. Teile von elektrischen Maschinen oder Sensoren.

Die niedrige Viskosität bei der Magnetfertigung ermöglicht es, die magnetischen Teilchen in gewünschter Weise auszurichten, so dass sich in vorteilhafter Weise außer isotropen Magneten auch anisotrope Magnete herstellen lassen. Dabei lässt sich aber insbesondere durch die Verwendung des Kunststoffträgermaterials auf der Ba- sis einer BMC-Polymermatrix im Vergleich zu einem Kunststoffträger auf Basis eines Epoxidharzes eine geringere Viskosität und bessere Vernetzungsfähigkeit einstellen und bei dem vorliegenden Verbundstoff (Compound) eine wesentlich bessere Verarbeitung erreichen. Neben dem vorstehend genannten bevorzugten Herstellungsprozess unter Spritzgießen kommt - falls die eingangs genannten Einschränkungen der Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in Kauf genommen werden können - auch ein Herstellen durch Pressen, insbesondere auch Transferpressen, in Frage. Als Einsatz (insert) bei mit dem genannten Magnet hergestellten Bauteilen ist z. B. Stahl vorteilhaft.

Für eine einfache Entformung kann es günstig sein, eine geringe Schwindung einzustellen.

Wie Grundversuche im Zusammenhang mit der Erzielung höherer Füllgrade (von über 70 Masse-%, vorzugsweise über 80 oder 85 Masse-%) gezeigt haben, ist die Auswahl eines magnetischen Pulvers (insbesondere sogenannte Strip-Cast- Legierungen) von Vorteil, das aufgrund seiner plättchenartigen Morphologie (Ver- hältnis Länge zu Dicke bzw. Formfaktor oder Aspektverhältnis L/D größer als 3) eine relativ geringe, durch das Kunststoffträgermaterial gut benetzbare und abdeckbare Oberfläche aufweist, wobei das Harz auf der Basis der BMC-Polymermatrix auch gut in Abstimmung auf die übrigen Bestandteile des Compounds und die Einsatzerfor- dernisse abgestimmt werden kann. Die spezifische Oberfläche des magnetischen Pulvers bzw. pulverförmigen Magnetmaterials wird in Abstimmung auf die Benetzung durch die BMC-Polymermatrix und die übrigen Bestandteile des Compounds möglichst weit reduziert, wobei andererseits die zu erzielenden magnetischen Eigenschaften des Compounds nicht negativ beeinflusst werden. Dies wird durch Einstel- len der optimalen Packungsdichte des Magnetmaterials erreicht, wobei vorzugsweise Pulverteilchen mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengröße bzw. spezifischen Oberfläche vermischt werden. Gleichzeitig kann die Viskosität der Kunststoffpolymermatrix durch Zugabe spezieller Additive, wie Dispergatoren, Benetzungs- und Rheo- logiemodifizierer in sehr geringen Mengen vorteilhaft beeinflusst werden.

Zu der mechanischen Stabilität tragen die in der BMC-Formmasse enthaltenen Füllstoffe, insbesondere die Kurzfasern, insbesondere Glas-Kurzfasern, wesentlich bei, die z. B. eine Länge von weniger als 1 oder 2 mm besitzen. Wie sich in Vorversuchen herausgestellt hat, lässt die BMC-Formmasse vielfältige präzise Formgebungen bei hoher Maßhaltigkeit zu. Um die mechanische Stabilität für bestimmte Einsatzzwecke vorteilhaft zu beeinflussen, können zudem Mikro-Glashohlkugeln und/oder mineralische Füllstoffe zugefügt werden.

Die Einarbeitung des pulverförmigen Magnetmaterials (Magnetpulvers) in die Kunst- stoffmatrix aus der BMC-Formmasse erfolgt durch den Prozess des Compoundie- rens. Dabei werden das Magnetpulver und die BMC-Formmasse im Heißkneter oder im Doppelschneckenextruder compoundiert und anschließend granuliert.