JP2008195826A - Magnetic responsive material and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気応答性材料及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetically responsive material and a manufacturing method thereof.
ゴム状又はゲル状の高分子材料に鉄粉等の磁性材料を均一分散させた材料は、磁場を印加すると、その磁場の強度に応じてその弾性率が変化することが知られており、その特性を利用して防振・制振材やエネルギー伝達材料等としての応用が期待されている。そして、このような材料で弾性率が変化するメカニズムは、以下のように説明されている。 A material in which a magnetic material such as iron powder is uniformly dispersed in a rubber-like or gel-like polymer material is known to change its elastic modulus according to the strength of the magnetic field when a magnetic field is applied. Utilization of these properties is expected for applications as anti-vibration / damping materials and energy transmission materials. And the mechanism by which the elastic modulus changes with such a material is explained as follows.
磁性材料を均一分散させた材料に磁場を印加すると、分散粒子(磁性粒子)内に存在する磁気モーメントが磁力線の方向に沿った一定方向を向いて分散粒子が磁気的に分極するため、分散粒子間に磁気的結合が形成され、この結合力により材料全体としての弾性率が高くなる。逆に、磁場を除去すると分散粒子間の磁気的結合が解消され、材料全体の弾性率が元の状態まで低下する。また、磁場を連続的に印加しても磁場の強さに対応する弾性率は一定である(例えば、特許文献1)。 When a magnetic field is applied to a material in which a magnetic material is uniformly dispersed, the dispersed particles are magnetically polarized because the magnetic moment existing in the dispersed particles (magnetic particles) is directed in a certain direction along the direction of the lines of magnetic force. A magnetic coupling is formed between them, and this coupling force increases the elastic modulus of the entire material. On the contrary, when the magnetic field is removed, the magnetic coupling between the dispersed particles is canceled, and the elastic modulus of the entire material is lowered to the original state. Moreover, even if a magnetic field is continuously applied, the elastic modulus corresponding to the strength of the magnetic field is constant (for example, Patent Document 1).
このような材料を用いることによって上述したような特性を得ることが可能である一方、全く異なる特性(弾性率の変化特性等)を発揮するような材料を提供することも望まれていた。
本発明は、上記現状に鑑み、従来の材料とは全く異なる弾性率の変化特性を有する磁気応答材料を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a magnetic response material having a change characteristic of elastic modulus completely different from that of a conventional material.
本発明は、粘弾性材料に非球状の磁性粒子を分散させた磁気応答性材料であって、上記非球状の磁性粒子は、上記粘弾性材料中で配向していることを特徴とする磁気応答性材料である。 The present invention relates to a magnetic response material in which non-spherical magnetic particles are dispersed in a viscoelastic material, wherein the non-spherical magnetic particles are oriented in the viscoelastic material. Material.
上記磁気応答性材料は、磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、磁気応答性材料の印加前の弾性率E1(MPa)と印加後の弾性率E2(MPa)とが下記式(1);
E1−E2>0(MPa) (1)
で表される関係を満たすものであることが好ましい。
When the magnetic responsive material magnetizes magnetic particles by applying a magnetic field to the magnetic responsive material, the elastic modulus E 1 (MPa) before application of the magnetic responsive material and the elastic modulus E 2 ( MPa) is the following formula (1);
E 1 -E 2> 0 (MPa ) (1)
It is preferable to satisfy | fill the relationship represented by these.
上記磁気応答性材料は、粒子の表面の一部が他の非球状の磁性粒子の表面に接触している非球状の磁性粒子を含むものであることが好ましい。
上記磁気応答性材料は、各非球状の磁性粒子の配向方向がなす角度が鋭角である非球状の磁性粒子を含むものであることが好ましい。
上記非球状の磁性粒子の含有量は、1〜45質量%であることが好ましい。
上記粘弾性材料は、ポリウレタンエラストマーであることが好ましい。
The magnetically responsive material preferably includes non-spherical magnetic particles in which part of the surface of the particles is in contact with the surface of another non-spherical magnetic particle.
The magnetically responsive material preferably includes nonspherical magnetic particles having an acute angle formed by the orientation directions of the nonspherical magnetic particles.
The content of the non-spherical magnetic particles is preferably 1 to 45% by mass.
The viscoelastic material is preferably a polyurethane elastomer.
本発明はまた、上述の磁気応答性材料の製造方法であって、粘弾性材料及び非球状の磁性粒子を含有する原料組成物を磁場を印加しながら成型し、上記粘弾性材料中に、上記非球状の磁性粒子を分散、配向させる工程を有することを特徴とする磁気応答性材料の製造方法でもある。
以下、本発明を詳細に説明する。
The present invention is also a method for producing the above-described magnetically responsive material, wherein a raw material composition containing a viscoelastic material and non-spherical magnetic particles is molded while applying a magnetic field, It is also a method for producing a magnetically responsive material, comprising a step of dispersing and orienting non-spherical magnetic particles.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
〔本発明の磁気応答性材料〕
本発明の磁気応答性材料は、以下に説明するように、従来から知られている材料とは全く異なる性質を有するものである。
本発明の磁気応答性材料は、この材料に対して所定の磁場を所定時間印加して材料中の非球状の磁性粒子を磁化した場合において、磁場の印加前における材料の弾性率と、印加後における材料の弾性率とをそれぞれ測定すると、印加前に比べて印加後の方が弾性率が大きく低下するという性質を有するものである。
[Magnetic Responsive Material of the Present Invention]
As will be described below, the magnetically responsive material of the present invention has completely different properties from those conventionally known.
The magnetically responsive material of the present invention, when a predetermined magnetic field is applied to the material for a predetermined time to magnetize non-spherical magnetic particles in the material, the elastic modulus of the material before the magnetic field is applied, and after the application When the elastic modulus of each of the materials is measured, the elastic modulus is greatly reduced after application compared to before application.
一方、従来から知られている材料において、磁場の印加前後における弾性率を同様に測定すると、印加前及び印加後でほぼ同様の弾性率を有するものである。
このように、本発明の磁気応答性材料と従来の材料とは、磁場印加前後の弾性率の変化という点で、全く異なる性質を有している。従って、両材料が根本的に異なるメカニズムによって弾性率を可変させていることは明白であり、全く異なる性質を有している。
On the other hand, in a conventionally known material, when the elastic modulus before and after application of a magnetic field is measured in the same manner, it has substantially the same elastic modulus before and after application.
Thus, the magnetically responsive material of the present invention and the conventional material have completely different properties in that the elastic modulus changes before and after the application of the magnetic field. Therefore, it is clear that both materials have their elastic modulus varied by a fundamentally different mechanism, and have completely different properties.
本発明の磁気応答性材料が磁場の印加によってその弾性率を低下させるメカニズムについては明らかではないが、磁気応答性材料中に形成され、弾性率に支配的な影響を与えている磁性粒子同士の物理的な接触からなる比較的剛性の高い凝集構造物が、磁化により歪みを生じて、磁性粒子の物理的な接触状態を変化させることに起因するものと推察される。 The mechanism by which the magnetically responsive material of the present invention lowers its elastic modulus by applying a magnetic field is not clear, but the magnetic particles formed in the magnetically responsive material have a dominant influence on the elastic modulus. It can be inferred that the relatively rigid aggregate structure consisting of physical contact causes distortion due to magnetization and changes the physical contact state of the magnetic particles.
即ち、磁性粒子を分散させた粘弾性材料がペイン効果(歪み量の増加に対して非線形的に急激に弾性率が低下する現象)を示すことから、磁場印加により磁気応答性材料に微小な歪みが誘起され、磁場印加前においては、材料中での非球状の磁性粒子の物理的な接触が多い構造物が形成されていることに起因して高弾性率を有しているのに対して、印加後においては、その接触が少なくなることに起因して大きく弾性率が低下したと推察される。 In other words, since the viscoelastic material in which magnetic particles are dispersed exhibits the Pain effect (a phenomenon in which the elastic modulus suddenly decreases nonlinearly with an increase in strain), a small amount of strain is applied to the magnetically responsive material by applying a magnetic field. In contrast to the high modulus of elasticity due to the formation of structures with many physical contacts of non-spherical magnetic particles in the material before the application of a magnetic field It is surmised that after application, the elastic modulus was greatly reduced due to the reduced contact.
本発明の磁気応答性材料において、非球状の磁性粒子は粘弾性材料中で配向、分散されている。このため、上記磁気応答性材料は、上述した性質(磁場の印加後に弾性率が大きく低下する性質)を単に有しているだけでなく、以下に説明するように、この性質が極めて効率的に発揮される材料である。 In the magnetically responsive material of the present invention, the non-spherical magnetic particles are oriented and dispersed in the viscoelastic material. For this reason, the magnetically responsive material not only has the above-described property (the property that the elastic modulus is greatly reduced after application of a magnetic field), but this property is very efficient as described below. It is a material to be demonstrated.
単に上記性質を有しているだけでは、高価で比重の大きな非球状の磁性粒子を比較的大量に粘弾性材料中に分散させなければ充分な弾性率変化が得ることができないため、高コストになったり、重量が増加したりするといった問題がある。また、成型前において、原料の溶液や融液への磁性粒子の分散量(配合量)が多いため、溶液や融液の粘度が上昇して磁性粒子の分散や配合材料の均一な混合が困難となり、磁気応答性材料の成型性や生産性が低下するという問題もある。更に、磁性粒子を粘弾性材料中に単純に分散させているだけであるため、磁性粒子同士が接触せず、単独で分散した磁性粒子(弾性率の低下に寄与しない磁性粒子)が多数存在するといった問題もある。 By simply having the above properties, a sufficient change in elastic modulus cannot be obtained unless a relatively large amount of non-spherical magnetic particles having a large specific gravity are dispersed in a viscoelastic material. And there is a problem that the weight increases. In addition, since the dispersion amount (blending amount) of the magnetic particles in the raw material solution or melt is large before molding, the viscosity of the solution or melt increases, making it difficult to disperse the magnetic particles or evenly mix the blending materials. Thus, there is a problem that the moldability and productivity of the magnetically responsive material are lowered. Furthermore, since the magnetic particles are simply dispersed in the viscoelastic material, the magnetic particles are not in contact with each other, and there are a large number of magnetic particles dispersed alone (magnetic particles that do not contribute to a decrease in elastic modulus). There is also a problem.
本発明の磁気応答性材料は、材料を構成する原料組成物を成型し、これに磁場を印加して磁性粒子を磁化させる等の方法によって、粘弾性材料中で非球状の磁性粒子を配向、分散させたものである。このため、上記磁気応答性材料は、材料中において、磁性粒子同士が多く接触した状態(磁性粒子同士が少なくとも互いに1点以上で接触している状態)となっていると推察される。 The magnetically responsive material of the present invention is formed by orienting non-spherical magnetic particles in a viscoelastic material by molding a raw material composition constituting the material and applying a magnetic field thereto to magnetize the magnetic particles. It is dispersed. For this reason, it is speculated that the magnetically responsive material is in a state in which many magnetic particles are in contact with each other (a state in which the magnetic particles are in contact with each other at least one point).
即ち、本発明では、分散した磁性粒子を積極的に配向させて磁性粒子同士をより効率的に接触させ、弾性率の低下に寄与しない磁性粒子の量を少なくしていることから、磁性粒子の分散量(配合量)が少量であっても、弾性率を大きく低下させることができる。また、磁性粒子の配合量の少量化が可能であるため、成型前の溶液や融液の粘度の上昇を抑制することができ、磁気応答性材料の成型性や生産性の向上に寄与することができる。 That is, in the present invention, the dispersed magnetic particles are positively oriented to bring the magnetic particles into contact with each other more efficiently, and the amount of magnetic particles that do not contribute to a decrease in elastic modulus is reduced. Even if the amount of dispersion (blending amount) is small, the elastic modulus can be greatly reduced. In addition, since the amount of magnetic particles can be reduced, the increase in viscosity of the solution or melt before molding can be suppressed, contributing to improvement in moldability and productivity of magnetically responsive materials. Can do.
本発明の磁気応答性材料は、上述したように磁場の印加に高速応答して、極めて効率的に弾性率を大きく低下させるという性質を有するとともに、磁場を印加し続けなくても、低下させた弾性率を維持することができる。また、駆動源として大電流を必要としないため、エネルギー消費量が小さく、かつ、安全なデバイスを構築することができる。更に、形状設計が容易であり、耐久性にも優れる。従って、エネルギー吸収・伝達デバイス、防振・免震装置、デジタルカメラ用の手振れ補正装置、スイッチ、センサ、アクチュエータ等への適用が期待できる。 As described above, the magnetically responsive material of the present invention has the property that it responds at a high speed to the application of a magnetic field and greatly reduces the elastic modulus extremely efficiently, and has also been reduced without continuing to apply a magnetic field. The elastic modulus can be maintained. In addition, since a large current is not required as a drive source, a safe device with low energy consumption can be constructed. Furthermore, the shape design is easy and the durability is excellent. Therefore, it can be expected to be applied to energy absorption / transmission devices, anti-vibration / isolation devices, camera shake correction devices for digital cameras, switches, sensors, actuators and the like.
本発明の磁気応答性材料は、粘弾性材料に非球状の磁性粒子を分散させたものであり、かつ、上記非球状の磁性粒子が上記粘弾性材料中で配向している。上記非球状の磁性粒子を粘弾性材料中に分散、配向させることにより、磁性粒子の配合量が少量であっても、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという性質を良好に発揮させることができる。上記磁気応答性材料は、磁化前には磁性粒子同志が互いに多く接触して分散しているのに対して、磁化後においては、粒子同志の接触状態が変化して分散している(接触が少なくなっている)ため、弾性率が大きく低下するものと推察される。 The magnetically responsive material of the present invention is obtained by dispersing nonspherical magnetic particles in a viscoelastic material, and the nonspherical magnetic particles are oriented in the viscoelastic material. By dispersing and orienting the above-mentioned non-spherical magnetic particles in a viscoelastic material, even if the amount of magnetic particles is small, the elastic modulus of the material decreases well before and after applying a magnetic field. Can be made. In the magnetically responsive material, the magnetic particles are in contact with each other and dispersed before magnetization, whereas after the magnetization, the contact state of the particles changes and is dispersed (the contact is dispersed). Therefore, it is assumed that the elastic modulus is greatly reduced.
本発明において、非球状の磁性粒子が粘弾性材料中で配向しているとは、粘弾性材料中において非球状の磁性粒子が略同一方向に揃って且つ試料全体に渡って配置されている状態を意味する。これにより、上述した性質を効率的に発揮させることができる。非球状の磁性粒子の配向は、磁場の印加によることが好ましい。 In the present invention, non-spherical magnetic particles are oriented in the viscoelastic material when the non-spherical magnetic particles are aligned in substantially the same direction in the viscoelastic material and arranged over the entire sample. Means. Thereby, the property mentioned above can be exhibited efficiently. The orientation of the non-spherical magnetic particles is preferably by applying a magnetic field.
本発明の磁気応答性材料としては、粘弾性材料中の非球状の磁性粒子として、粒子の表面(非球状の磁性粒子の表面)の一部が、他の非球状の磁性粒子の表面(当該非球状の磁性粒子以外の非球状の磁性粒子の表面)に接触しているものを含むものが好ましい。このような接触が存在する場合、非球状の磁性粒子が少量である場合でも、上述した性質を良好に発揮させることができる。粘弾性材料中において、各非球状の磁性粒子の表面の一部(1点以上)が他の非球状の磁性粒子の表面に接触している場合、2つの部位(2点)以上で接触していることがより好ましい。特に、非球状の磁性粒子の表面における両端部近傍で接触していることが好ましい。この場合、より効率的に上述した性質を得ることができる。 As the magnetic responsive material of the present invention, as a non-spherical magnetic particle in the viscoelastic material, a part of the surface of the particle (the surface of the non-spherical magnetic particle) is the surface of the other non-spherical magnetic particle (the relevant Those including those in contact with the surface of nonspherical magnetic particles other than nonspherical magnetic particles are preferred. When such contact exists, the above-described properties can be satisfactorily exhibited even when the amount of non-spherical magnetic particles is small. In the viscoelastic material, when a part (one point or more) of the surface of each non-spherical magnetic particle is in contact with the surface of another non-spherical magnetic particle, it contacts at two or more sites (two points). More preferably. In particular, it is preferable that contact is made in the vicinity of both end portions on the surface of the non-spherical magnetic particles. In this case, the above-described properties can be obtained more efficiently.
本発明の磁気応答性材料としては、粘弾性材料中において、各非球状の磁性粒子の配向方向がなす角度が鋭角である非球状の磁性粒子を含むものが好ましい。これにより、非球状の磁性粒子が少量である場合でも、上述した性質を良好に発揮させることができる。ここで、上記各非球状の磁性粒子の配向方向がなす角度とは、粘弾性材料中のある非球状の磁性粒子が配向している方向と、それ以外の非球状の磁性粒子が配向している方向とのなす角度を意味する。上記角度は、30°以下であることがより好ましく、10°以下であることが更に好ましく、0°(すべての磁性粒子が同一方向に配向されている)であることが最も好ましい。この場合、より効率的に上述した性質を得ることができる。 The magnetically responsive material of the present invention preferably includes a non-spherical magnetic particle having an acute angle formed by the orientation direction of each non-spherical magnetic particle in the viscoelastic material. Thereby, even when the amount of non-spherical magnetic particles is small, the above-described properties can be exhibited well. Here, the angle formed by the orientation directions of the non-spherical magnetic particles refers to the direction in which a certain non-spherical magnetic particle in the viscoelastic material is oriented and the other non-spherical magnetic particles are oriented. It means the angle made with the direction. The angle is more preferably 30 ° or less, still more preferably 10 ° or less, and most preferably 0 ° (all magnetic particles are oriented in the same direction). In this case, the above-described properties can be obtained more efficiently.
以下、非球状の磁性粒子が粘弾性材料中で分散、配向している本発明の磁気応答性材料を図を用いて更に具体的に説明する。
図1は、磁気応答性材料1の概略図の一例を示したものであり、粘弾性材料2中において、非球状の磁性粒子3の各粒子がランダムに分散しているものが示されている。この磁気応答性材料1においては、非球状の磁性粒子3の各粒子が接触していない。このように、非球状の磁性粒子がランダムに分散し、各粒子が接触していないため、磁性粒子の配合量が少ない場合において、上述した性質を効率的に発揮させることができない。
Hereinafter, the magnetically responsive material of the present invention in which non-spherical magnetic particles are dispersed and oriented in a viscoelastic material will be described more specifically with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a schematic diagram of a magnetically responsive material 1, in which each particle of non-spherical magnetic particles 3 is randomly dispersed in a viscoelastic material 2. . In the magnetically responsive material 1, the nonspherical magnetic particles 3 are not in contact with each other. Thus, since the non-spherical magnetic particles are randomly dispersed and the particles are not in contact with each other, the above-described properties cannot be efficiently exhibited when the amount of the magnetic particles is small.
これに対して、図2は、本発明の磁気応答性材料の概略図の一例を示したものである。磁気応答性材料11では、粘弾性材料12中において、非球状の磁性粒子13の各粒子が分散し、略同一方向(矢印方向)に配向している状態であることが示されている。また、非球状の磁性粒子13の各粒子の表面の一部が他の非球状の磁性粒子13の表面と接触している状態が示されている(図2では、粒子表面の1点又は2点で接触している)。 On the other hand, FIG. 2 shows an example of a schematic diagram of the magnetically responsive material of the present invention. In the magnetically responsive material 11, it is shown that the nonspherical magnetic particles 13 are dispersed in the viscoelastic material 12 and are oriented in substantially the same direction (arrow direction). Further, a state in which a part of the surface of each particle of the non-spherical magnetic particle 13 is in contact with the surface of another non-spherical magnetic particle 13 is shown (in FIG. 2, one point or two on the particle surface). Point touch).
更に図3は、図2の粘弾性材料12中に存在している非球状の磁性粒子13a及び13bの拡大図であり、それぞれの粒子13a及び13bの配向方向がなす角度14を示した概略図の一例である。図3において、両粒子の配向方向が鋭角をなしていることが表されている。本発明では、図2、3で示したように、粘弾性材料12内で非球状の磁性粒子13の各粒子が分散、配向していることにより(好ましくは各粒子の表面の一部が他の粒子と接触していることにより)、非球状の磁性粒子の配合量が少ない場合であっても、磁場の印加後に弾性率が大きく低下する性質を良好に発揮させることができる。 3 is an enlarged view of the non-spherical magnetic particles 13a and 13b existing in the viscoelastic material 12 of FIG. 2, and is a schematic diagram showing an angle 14 formed by the orientation directions of the respective particles 13a and 13b. It is an example. FIG. 3 shows that the orientation direction of both particles forms an acute angle. In the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the non-spherical magnetic particles 13 are dispersed and oriented in the viscoelastic material 12 (preferably a part of the surface of each particle is other). Even when the amount of non-spherical magnetic particles is small, it is possible to satisfactorily exhibit the property that the elastic modulus is greatly reduced after application of a magnetic field.
本発明の磁気応答性材料に含まれる磁性粒子の一次粒子形状は、非球状形状である。球状の磁性粒子を使用した場合には、磁場の印加前後での大きな弾性率の変化を発現させることができなくなる。これは、粘弾性材料中での磁性粒子同士の引っ掛かりが弱くなるためであると推察される。上記磁性粒子の一次粒子形状は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)、正立顕微鏡による観察によって確認することができる。 The primary particle shape of the magnetic particles contained in the magnetically responsive material of the present invention is a non-spherical shape. When spherical magnetic particles are used, a large change in elastic modulus before and after application of a magnetic field cannot be expressed. This is presumably because the magnetic particles in the viscoelastic material become weakly caught. The primary particle shape of the magnetic particles can be confirmed, for example, by observation with a scanning electron microscope (SEM) or an upright microscope.
本発明において、非球状の粒子とは、真球状以外の形状を有する粒子であり、三〜六角形状等の多角形状、針状、柱状、数珠状、棒状、板状、塊状、繊維状、紡錘状、立方形状、直方形状、鱗片状、不定形状、ウィスカー状等の異形形状の粒子を使用することができる。また、磁性粒子に対して破砕・粉砕・切削等を施して積極的に非球状にした磁性粒子の乾粉類やこれをスラッジ状にしたものも使用することができる。なかでも、上記非球状の粒子としては、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下する点から、凹凸の多い磁性粒子や高アスペクト比の磁性粒子を使用することが好ましい。また、針状、柱状、棒状、繊維状、直方形状、ウィスカー状の粒子を使用することも好ましい。 In the present invention, the non-spherical particles are particles having a shape other than a true spherical shape, and are polygonal shapes such as three to hexagonal shapes, needle shapes, columnar shapes, beaded shapes, rod shapes, plate shapes, massive shapes, fibrous shapes, spindles , Cubic shapes, rectangular shapes, scaly shapes, irregular shapes, whisker-like particles and the like can be used. In addition, dry powders of magnetic particles that are actively non-sphericalized by crushing, pulverizing, cutting, or the like on the magnetic particles, or sludges of the magnetic particles can be used. Among these, as the non-spherical particles, it is preferable to use magnetic particles with many irregularities or magnetic particles with a high aspect ratio from the viewpoint that the elastic modulus of the material is effectively lowered before and after the application of the magnetic field. It is also preferable to use needle-like, columnar, rod-like, fibrous, rectangular, or whisker-like particles.
上記非球状の磁性粒子は、アスペクト比が1.10以上の粒子であることが好ましく、1.5以上の粒子であることがより好ましい。1.10以上であれば磁場印加により弾性率低下の特性は得られるが、磁場による配向の効果を充分に発現させるとともに、磁性粒子の配合量の低減を図り、更には配向に要する磁気エネルギーの低減及び配向度の向上を図る目的から、1.5以上であることがより好ましい。本明細書において、アスペクト比とは、粒子の最大径(DL)に対する最小径(DS)の比(DS/DL)であり、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)、正立顕微鏡、フロー式粒子像分析装置による観察の結果、観測される最大径に対する最小径の比によって算出することができる。 The non-spherical magnetic particles are preferably particles having an aspect ratio of 1.10 or more, more preferably 1.5 or more. If it is 1.10 or more, the property of lowering the elastic modulus can be obtained by applying a magnetic field, but the effect of orientation due to the magnetic field is fully expressed, the amount of magnetic particles is reduced, and the magnetic energy required for orientation For the purpose of reducing and improving the degree of orientation, it is more preferably 1.5 or more. In the present specification, the aspect ratio is the ratio (DS / DL) of the minimum diameter (DS) to the maximum diameter (DL) of the particles, for example, a scanning electron microscope (SEM), an upright microscope, a flow type particle. As a result of observation by the image analyzer, it can be calculated by the ratio of the minimum diameter to the maximum diameter observed.
上記非球状の磁性粒子の長軸径(最大径、DL)は、1000μm以下であることが好ましく、0.001〜1000μmの範囲の通常微粒子として取り扱われるものを使用することができる。1000μmを超えると、磁性粒子を配向させる際の慣性モーメントが大きくなりすぎ、配向に大きなエネルギーを要するばかりか配向度の低下を招くおそれがある。加えて、磁性粒子自体の質量が大きくなることから、粘弾性材料中で磁性粒子の沈降が生じ、均一に分散、配向させることが困難となるおそれもある。上記長軸径は、0.01〜100μmであることが好ましく、0.5〜20μmであることが特に好ましい。 The major axis diameter (maximum diameter, DL) of the non-spherical magnetic particles is preferably 1000 μm or less, and those treated as normal fine particles in the range of 0.001 to 1000 μm can be used. If it exceeds 1000 μm, the moment of inertia when orienting the magnetic particles becomes too large, and not only a large energy is required for the orientation but also the degree of orientation may be lowered. In addition, since the mass of the magnetic particles themselves increases, the magnetic particles settle in the viscoelastic material, and it may be difficult to uniformly disperse and orient them. The major axis diameter is preferably from 0.01 to 100 μm, particularly preferably from 0.5 to 20 μm.
本明細書において、非球状の磁性粒子の長軸径とは、SEM写真撮影を行い、任意の数個(5個)の粒子の長軸径(最大径)を測定し、この算術平均値によって得られる値である。 In this specification, the major axis diameter of non-spherical magnetic particles is taken by SEM photography, the major axis diameter (maximum diameter) of any number of particles (5) is measured, and this arithmetic average value is used. This is the value obtained.
上記磁性粒子としては磁性を有する物質であれば特に限定されず、例えば、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、マグネシウムフェライト、ナトリウムフェライト等のフェライト類;鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、炭素鋼、ニッケル、コバルト;酸化クロム、酸化鉄、γ−酸化鉄、コバルト含有磁性酸化鉄等の磁性酸化鉄類;アルミニウム含有鉄合金、ケイ素含有鉄合金、コバルト含有鉄合金、ニッケル含有鉄合金、バナジウム含有鉄合金、モリブデン含有鉄合金、クロム含有鉄合金、タングステン含有鉄合金、マンガン含有鉄合金、銅含有鉄合金等の鉄合金;アルニコ磁石、サマリウム磁石、ネオジム磁石等の希土類磁石;ガドリニウム、ガドリニウム有機誘導体;フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバー;へマタイト、マグネタイト、ゲーサイト、カーボン繊維等の常磁性、超常磁性又は強磁性化合物粒子を挙げることができる。これらの磁性粒子は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The magnetic particles are not particularly limited as long as they are magnetic substances. For example, ferrites such as barium ferrite, strontium ferrite, magnesium ferrite, sodium ferrite; iron, iron nitride, iron carbide, carbonyl iron, carbon steel, nickel Magnetic iron oxides such as chromium oxide, iron oxide, γ-iron oxide, cobalt-containing magnetic iron oxide; aluminum-containing iron alloy, silicon-containing iron alloy, cobalt-containing iron alloy, nickel-containing iron alloy, vanadium-containing iron alloy Iron alloys such as molybdenum-containing iron alloys, chromium-containing iron alloys, tungsten-containing iron alloys, manganese-containing iron alloys, and copper-containing iron alloys; rare earth magnets such as alnico magnets, samarium magnets, and neodymium magnets; gadolinium and gadolinium organic derivatives; , Carbon nanotube, carbon nanoho It can be given to the hematite, magnetite, goethite, paramagnetic such as carbon fiber, superparamagnetic or ferromagnetic compound particles; emissions, carbon nano coils, carbon nanofiber. These magnetic particles may be used alone or in combination of two or more.
上記磁性粒子のなかでも、磁場の印加前後において、材料の弾性率を効率的に低下できる点から、粘弾性材料中で凝集構造をとりやすいフェライト類、磁性酸化鉄類が好ましく、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、γ−酸化鉄が特に好ましい。 Among the above magnetic particles, ferrites and magnetic iron oxides that tend to have an agglomerated structure in the viscoelastic material are preferable from the viewpoint that the elastic modulus of the material can be efficiently reduced before and after the application of the magnetic field. Barium ferrite, strontium Ferrite and γ-iron oxide are particularly preferred.
上記磁性粒子は、これらの磁性粒子の表面に表面処理を施したものを用いてもよい。表面に表面処理が施された磁性粒子(表面処理磁性粒子)としては、磁性粒子の表面をシランカップリング剤で処理したもの等を挙げることができる。 The magnetic particles may be those obtained by subjecting the surface of these magnetic particles to a surface treatment. Examples of the magnetic particles (surface-treated magnetic particles) having a surface treated on the surface include those obtained by treating the surface of the magnetic particles with a silane coupling agent.
上記表面処理磁性粒子としては、磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理したもの等を挙げることができる。上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤としては、1分子中に少なくとも1つのエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤であれば特に限定されないが、下記式(2)で表される化合物が好適に用いられる。 Examples of the surface-treated magnetic particles include those obtained by treating the surface of magnetic particles with a silane coupling agent containing an epoxy group or an amino group. The silane coupling agent containing an epoxy group or amino group is not particularly limited as long as it is a silane coupling agent containing at least one epoxy group or amino group in one molecule, but is represented by the following formula (2). The compound to be used is preferably used.
X−(Y)−SiR3−bLb (2)
式中、Xはエポキシ基、環状エポキシ基又はアミノ基を表す。Yは(CH2)k、又は、エーテル結合、エステル結合又はケトン結合を含む炭化水素基を表す。kは1〜4の整数を表す。Rはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基を表す。Lはハロゲン原子、水酸基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基等のアルコキシル基、又は、ホルミル基、アセトキシル基、プロピオニルオキシル基、ブチリルオキシル基等のアシルオキシル基を表す。bは1〜3の整数を表す。
X- (Y) -SiR 3-b L b (2)
In the formula, X represents an epoxy group, a cyclic epoxy group or an amino group. Y represents (CH 2 ) k or a hydrocarbon group containing an ether bond, an ester bond or a ketone bond. k represents an integer of 1 to 4. R represents an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. L represents an alkoxyl group such as a halogen atom, a hydroxyl group, a methoxyl group, an ethoxyl group, a propoxyl group, or a butoxyl group, or an acyloxyl group such as a formyl group, an acetoxyl group, a propionyloxyl group, or a butyryloxyl group. b represents an integer of 1 to 3.
上記磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理する方法としては、例えば、上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤をアルコール等の溶剤に溶解させた溶液に、上記磁性粒子を浸漬するか、又は、上記シランカップリング剤溶液を上記磁性粒子に噴霧した後、溶剤を揮発させることにより行うことができる。更に、溶剤を揮発させた後に、40〜150℃で5分〜24時間加熱処理を行ってもよい。 As a method for treating the surface of the magnetic particles with a silane coupling agent containing an epoxy group or an amino group, for example, a solution in which the silane coupling agent containing the epoxy group or amino group is dissolved in a solvent such as alcohol In addition, the magnetic particles may be immersed, or the silane coupling agent solution may be sprayed onto the magnetic particles and then the solvent is volatilized. Furthermore, after volatilizing the solvent, heat treatment may be performed at 40 to 150 ° C. for 5 minutes to 24 hours.
本発明の磁気応答性材料において、磁性粒子の配合量は、そのサイズや形状、アスペクト比、磁化特性、磁場中での配向のし易さ、更には粘弾性材料中での凝集の仕方等に大きく左右されるため、適当な量を適宜設定することが可能である。これは、上記磁気応答性材料における弾性率変化が磁場の印加前後での磁性粒子同士の接触状態の変化に基づくためであると推察される。 In the magnetically responsive material of the present invention, the amount of magnetic particles to be blended depends on its size and shape, aspect ratio, magnetization characteristics, ease of orientation in a magnetic field, and how it aggregates in a viscoelastic material. Since it greatly depends, it is possible to set an appropriate amount as appropriate. This is presumably because the elastic modulus change in the magnetically responsive material is based on the change in the contact state between the magnetic particles before and after the application of the magnetic field.
このように、本発明の磁気応答性材料において、上記磁性粒子の含有量は特に限定されないが、上記磁気応答性材料100質量%中、1質量%以上であることが好ましい。これにより、粘弾性材料中で磁性粒子が分散、配向し、磁性粒子同士が充分に接触した状態が得られるため、上述した性質を良好に得ることが可能である。1〜45質量%であることがより好ましく、5〜30質量%であることが更に好ましい。 Thus, in the magnetic responsive material of the present invention, the content of the magnetic particles is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more in 100% by mass of the magnetic responsive material. Thereby, since the magnetic particles are dispersed and oriented in the viscoelastic material and the magnetic particles are sufficiently in contact with each other, the above-described properties can be obtained satisfactorily. It is more preferably 1 to 45% by mass, and further preferably 5 to 30% by mass.
本発明の磁気応答性材料は、上述したように、粘弾性材料に非球状の磁性粒子を分散させたものである。これにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下するという特性を得ることができる。 As described above, the magnetically responsive material of the present invention is obtained by dispersing non-spherical magnetic particles in a viscoelastic material. Thereby, the characteristic that the elasticity modulus of a material falls efficiently before and after the application of a magnetic field can be acquired.
上記粘弾性材料とは、粘性と弾性の両方を兼ね備えた性質を有する材料であり、一般に、外力を加えて変形をさせたときに、観測時間の長い時間領域では粘性体としての性質を示し、観測時間の短い時間領域では弾性体としての性質を示すものである。本発明で使用される粘弾性材料は、固体の材料である。なお、本明細書においては、水や有機溶媒等の液媒が内在するゲル材料等も固体の材料に含まれる。 The viscoelastic material is a material having both properties of viscosity and elasticity.Generally, when deformed by applying an external force, the viscoelastic material exhibits properties as a viscous body in a time region where the observation time is long, In the time region where the observation time is short, the property as an elastic body is shown. The viscoelastic material used in the present invention is a solid material. In the present specification, a gel material containing a liquid medium such as water or an organic solvent is also included in the solid material.
上記粘弾性材料としては、上記性質を有する材料であれば特に限定されず、例えば、ゴム材料、ゲル材料、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、ポリウレタンエラストマー等の熱硬化性エラストマー等を挙げることができる。 The viscoelastic material is not particularly limited as long as the material has the above properties, and examples thereof include rubber materials, gel materials, thermoplastic elastomers, thermoplastic resins, and thermosetting elastomers such as polyurethane elastomers. .
上記ゴム材料としては特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、変性天然ゴム、グラフト天然ゴム、環化天然ゴム、塩素化天然ゴム、合成天然ゴム(IR);スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、カルボキシル化ニトリルゴム等のジエン系合成ゴム;ニトリルゴム及び塩化ビニル樹脂の混合物、ニトリルゴム及びEPDMゴムの混合物;ブチルゴム(IIR)、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、エチレン−アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン(CM)、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴム、メチルシリコンゴム、ビニル−メチルシリコンゴム、フェニル−メチルシリコンゴム、フッ化シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム(EPM、EPDM)、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、フッ素ゴム等の非ジエン系合成ゴム等を挙げることができる。上記ゴム材料は、加硫/未加硫のいずれの状態でもよく、オイルや可塑剤、軟化剤等の液状物質が配合されていても良い。 The rubber material is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), modified natural rubber, graft natural rubber, cyclized natural rubber, chlorinated natural rubber, synthetic natural rubber (IR); styrene-butadiene rubber (SBR) , Diene synthetic rubbers such as butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), nitrile rubber (NBR), carboxylated nitrile rubber; a mixture of nitrile rubber and vinyl chloride resin, a mixture of nitrile rubber and EPDM rubber; butyl rubber (IIR) ), Brominated butyl rubber, chlorinated butyl rubber, ethylene-vinyl acetate rubber, acrylic rubber, ethylene-acrylic rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene (CM), epichlorohydrin rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide rubber, methyl silicone rubber, vinyl-methylsilyl Non-diene synthetic rubbers such as polyethylene rubber, phenyl-methyl silicone rubber, fluorinated silicone rubber, ethylene propylene rubber (EPM, EPDM), urethane rubber, silicone rubber, chlorosulfonated polyethylene (CSM), fluorine rubber, etc. it can. The rubber material may be in any state of vulcanized / unvulcanized and may contain liquid substances such as oil, plasticizer, softener and the like.
上記ゲル材料としては特に限定されず、例えば、水をゼラチン、ペクチン、寒天、カラギーナン、ジェランガム等の天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲル;水と、ポリビニルアルコール、N−イソプロピルアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメタクリル酸、ヒドロキシメチルセルロース等の合成高分子との組み合わせからなる水系ゲル;12−ヒドロキシステアリン酸や1,3:2,4−ビス−O−(フェニルメチレン)−D−グリシトール等のオイルゲル化剤により油性液体をゲル化させたオルガノゲル;イオン性液体とカーボンブラックとの混合物からなる不揮発性のゲル等を挙げることができる。 The gel material is not particularly limited. For example, water-based gel obtained by gelling water using a gelling agent derived from a natural product such as gelatin, pectin, agar, carrageenan, gellan gum; water, polyvinyl alcohol, N- Aqueous gel composed of a combination with a synthetic polymer such as isopropylacrylamide, polyacrylic acid, polyacrylic acid soda, polymethacrylic acid, hydroxymethylcellulose; 12-hydroxystearic acid or 1,3: 2,4-bis-O— ( An organogel obtained by gelling an oily liquid with an oil gelling agent such as phenylmethylene) -D-glycitol; a non-volatile gel made of a mixture of an ionic liquid and carbon black.
上記熱可塑性エラストマー材料としては特に限定されず、例えば、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。 The thermoplastic elastomer material is not particularly limited, and for example, a polystyrene-based thermoplastic elastomer, a polyvinyl chloride-based thermoplastic elastomer, a polyolefin-based thermoplastic elastomer, a polyurethane-based thermoplastic elastomer, a polyester-based thermoplastic elastomer, a polyamide-based thermoplastic Examples include elastomers, vinyl chloride thermoplastic elastomers, fluororubber thermoplastic elastomers, chlorinated polyethylene elastomers, and nitrile thermoplastic elastomers.
上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタアクリレート、スチレン・アクリルニトリル共重合体、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、アクリル・塩化ビニルグラフト共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール、塩素化塩化ビニル等を挙げることができる。上記粘弾性材料は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The thermoplastic resin is not particularly limited. For example, polyvinyl chloride, chlorinated polypropylene, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, styrene.・ Acrylic nitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene / styrene terpolymer, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, acrylic / vinyl chloride graft copolymer, ethylene / vinyl chloride copolymer, ethylene / vinyl alcohol, A chlorinated vinyl chloride etc. can be mentioned. The said viscoelastic material may be used independently and may use 2 or more types together.
上記粘弾性材料のなかでも、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下するという特性が良好に得られる点から、ポリウレタンエラストマー等の熱硬化性エラストマー、天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲルが好ましく、ポリウレタンエラストマーがより好ましい。上記天然物由来のゲル化剤としては、カラギーナンが好ましい。 Among the above viscoelastic materials, thermosetting elastomers such as polyurethane elastomers and gelling agents derived from natural products can be obtained from the point that the elastic modulus of the material is effectively reduced before and after application of a magnetic field. A water-based gel obtained by gelling is preferably used, and a polyurethane elastomer is more preferable. As the gelling agent derived from the natural product, carrageenan is preferable.
上記ポリウレタンエラストマーとしては、ポリオールとポリイソシアナートとを反応させることにより得られるものを挙げることができ、例えば、ポリオールと、ポリイソシアナートとを反応させて得られたプレポリマーに対して、更に架橋剤を反応させる方法等によって得ることができる。 Examples of the polyurethane elastomer include those obtained by reacting a polyol and a polyisocyanate. For example, the polyurethane elastomer further crosslinks a prepolymer obtained by reacting a polyol and a polyisocyanate. It can be obtained by a method of reacting an agent.
上記ポリオールとしては特に限定されず、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオール;ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレンアジペートエステル、ポリエチレンブチレンアジペートエステル、ポリブチレンアジペートエステル、カプロラクトンエステルジオール等のポリエステルポリオール等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The polyol is not particularly limited, and examples thereof include polyether polyols such as polyoxytetramethylene glycol, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, and polybutylene glycol; polycarbonate diol, neopentyl glycol, polyethylene adipate ester, polyethylene butylene adipate Mention may be made of polyester polyols such as esters, polybutylene adipate esters, caprolactone ester diols and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等を挙げることができる。上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等を挙げることができる。上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)等の脂環族ジイソシアネート等を挙げることができる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、フェニレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、カルボジイミド変性のMDI等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 It does not specifically limit as said polyisocyanate, A conventionally well-known thing can be used, For example, aliphatic isocyanate, alicyclic isocyanate, aromatic isocyanate etc. can be mentioned. As said aliphatic isocyanate, a C6-C10 aliphatic diisocyanate etc. are mentioned, for example. Specific examples include 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and the like. Moreover, the isocyanurate body of hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate, the biuret body, the modified body of an adduct body, etc. can be mentioned. Examples of the alicyclic isocyanate include alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, norbornane diisocyanate (NBDI), and the like. Examples of the aromatic isocyanate include tolylene diisocyanate (TDI), phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), carbodiimide-modified MDI, and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子ジオール;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミン等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The crosslinking agent is not particularly limited, and examples thereof include low molecular diols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, trimethylolpropane, 1,6-hexanediol, and neopentyl glycol; ethylenediamine, hexamethylenediamine, Examples include diamines such as isophorone diamine. These may be used alone or in combination of two or more.
上記ポリウレタンエラストマーのなかでも、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものが好ましい。これにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下するという特性を良好に得ることができる。 Among the polyurethane elastomers, those obtained by reacting a castor oil-based polyol with a polyisocyanate are preferable. Thereby, the characteristic that the elasticity modulus of a material falls efficiently before and after the application of a magnetic field can be acquired favorably.
上記ひまし油系ポリオールは、ひまし油又はひまし油誘導体からなる広義のものを意味する。
上記ひまし油系ポリオールとしては、例えば、ひまし油、脱水ひまし油、これらの変性物;ひまし油脂肪酸であるリシノール酸と、低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換又はエステル化により得られるポリオールを挙げることができる。
The castor oil-based polyol means a broad meaning made of castor oil or a castor oil derivative.
Examples of the castor oil-based polyol include castor oil, dehydrated castor oil, modified products thereof; polyol obtained by transesterification or esterification of ricinoleic acid, which is a castor oil fatty acid, with a low molecular polyol, a polyether polyol, and a polyester polyol. be able to.
上記低分子ポリオールは、分子量60〜500のポリオールであることが好ましい。上記低分子ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。上記ポリエーテルポリオールは、分子量500〜30000のポリエーテルポリオールであることが好ましい。上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を挙げることができる。上記ポリエステルポリオールは、分子量500〜30000のポリエステルポリオールであることが好ましい。上記ポリエステルポリオールとしては、例えば、カルボン酸とポリオールとから得られる線状又は分岐状ポリエステル系ポリオール、カプロラクトンの開環重合により得られるポリカプロラクトン系ポリオール等を挙げることができる。 The low molecular polyol is preferably a polyol having a molecular weight of 60 to 500. Examples of the low molecular polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, trimethylolpropane, and the like. Can be mentioned. The polyether polyol is preferably a polyether polyol having a molecular weight of 500 to 30,000. Examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol. The polyester polyol is preferably a polyester polyol having a molecular weight of 500 to 30,000. Examples of the polyester polyol include linear or branched polyester polyols obtained from carboxylic acids and polyols, polycaprolactone polyols obtained by ring-opening polymerization of caprolactone, and the like.
上記ひまし油系ポリオールとしては、他に、部分脱水ひまし油、部分アシル化ひまし油(部分アセチル化ひまし油等)、ひまし油のアルキレンオキシド付加物、ひまし油のエポキシ化物、ひまし油のハロゲン化物、ビスフェノール類アルキレンオキサイド付加物のひまし油脂肪酸モノ又はジエステル、ダイマー酸とひまし油系ポリオールとのエステル化物、重合ひまし油のエステル交換反応物とカプロラクトンとの反応物、ひまし油脂肪酸の2量体以上の縮合体又はその縮合体と多価アルコールとのエステル等も挙げることができる。また、水添ひまし油等のひまし油又はひまし油誘導体の水素添加物も用いることができる。 Other castor oil-based polyols include partially dehydrated castor oil, partially acylated castor oil (partially acetylated castor oil, etc.), castor oil alkylene oxide adduct, castor oil epoxide, castor oil halide, and bisphenol alkylene oxide adduct. Castor oil fatty acid mono- or diester, esterified product of dimer acid and castor oil-based polyol, transesterified product of polymerized castor oil and caprolactone, condensate of dimer or more of castor oil fatty acid or condensate thereof and polyhydric alcohol Examples of the ester may also be mentioned. Also, hydrogenated products of castor oil or castor oil derivatives such as hydrogenated castor oil can be used.
上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、上述したものと同様のものを使用することができる。
上記ひまし油系ポリオール及び上記ポリイソシアネートは、上記ひまし油系ポリオールのOH基と上記ポリイソシアネートのNCO基の比(NCO基/OH基、NCO Indexともいう。)は、0.65〜1.30の範囲で反応させたものが好ましい。この範囲にすることにより、ポリウレタンとして所定の機械的強度を確保できる。0.65未満であると、過度の永久ひずみ、高粘着性、流動性が発現し、湿熱特性が著しく悪化するおそれがある。1.30を超えると、遊離のイソシアネート基がウレタン結合の活性水素と反応してアロハネート結合を形成し、ポリウレタンエラストマーの柔軟性や粘着性、更には熱老化特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
It does not specifically limit as said polyisocyanate, For example, the thing similar to what was mentioned above can be used.
In the castor oil-based polyol and the polyisocyanate, the ratio of the OH group of the castor oil-based polyol to the NCO group of the polyisocyanate (NCO group / OH group, also referred to as NCO Index) is in the range of 0.65 to 1.30. What was made to react by is preferable. By setting it within this range, a predetermined mechanical strength can be secured as polyurethane. If it is less than 0.65, excessive permanent strain, high tackiness, and fluidity may be exhibited, and the wet heat characteristics may be significantly deteriorated. If it exceeds 1.30, the free isocyanate group reacts with the active hydrogen of the urethane bond to form an allophanate bond, which may adversely affect the flexibility and tackiness of the polyurethane elastomer, as well as the heat aging characteristics.
本発明において、上記ひまし油系ポリオール及び上記ポリイソシアネートの反応は、従来公知の方法を用いることができる。
上記ひまし油系ポリオールと上記ポリイソシアネートとの反応は、触媒の存在下で行ってもよい。上記触媒を用いることにより、ウレタン反応を制御することができる。上記触媒としては、1,2−ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミン等の第3級アミン等のアミン類;ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクトエート、2−エチルヘキサン酸スズ等のスズ化合物等の有機金属化合物;アルカリ金属水酸化物;脂肪酸塩;トリフェニルホスフィン等を挙げることができる。
In the present invention, conventionally known methods can be used for the reaction of the castor oil-based polyol and the polyisocyanate.
The reaction between the castor oil-based polyol and the polyisocyanate may be performed in the presence of a catalyst. By using the catalyst, the urethane reaction can be controlled. Examples of the catalyst include amines such as tertiary amines such as 1,2-dimethylimidazole and triethylenediamine; organic compounds such as tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin dioctoate, and tin 2-ethylhexanoate. Examples thereof include metal compounds; alkali metal hydroxides; fatty acid salts; triphenylphosphine.
本発明の磁気応答性材料は、磁性粒子同士の接触状態を阻害しない範囲内において、上記構成成分以外の成分(分散剤、防腐剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、粘度調整剤、補強充填材、増容材、軟化剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、加硫促進剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、内部離型剤、変性剤、着色剤等の液体又は固体の材料)を含有するものであってもよい。 The magnetic responsive material of the present invention is a component other than the above components (dispersant, preservative, antioxidant, anti-aging agent, ultraviolet absorber, stabilizer, etc.) within a range that does not inhibit the contact state between magnetic particles. Liquids such as viscosity modifiers, reinforcing fillers, bulking agents, softeners, tackifiers, scorch inhibitors, vulcanization accelerators, lubricants, flame retardants, antistatic agents, internal mold release agents, modifiers, colorants, etc. Or a solid material).
本発明の磁気応答性材料は、上記磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、上記磁気応答性材料の印加前の弾性率E1(MPa)と印加後の弾性率E2(MPa)とが上記式(1)〔E1−E2>0(MPa)〕で表される関係を満たすものであることが好ましい。この場合、上述した特性を良好に得ることができる。E1−E2≧0.3で表される関係を満たすことがより好ましい。 When the magnetic responsive material of the present invention magnetizes magnetic particles by applying a magnetic field to the magnetic responsive material, the elastic modulus E 1 (MPa) before application of the magnetic responsive material and elasticity after application. It is preferable that the rate E 2 (MPa) satisfies the relationship represented by the above formula (1) [E 1 −E 2 > 0 (MPa)]. In this case, the above-described characteristics can be obtained satisfactorily. It is more preferable to satisfy the relationship represented by E 1 −E 2 ≧ 0.3.
本発明の磁気応答性材料は、上記磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、上記磁気応答性材料の印加前の弾性率E1(MPa)と印加後の弾性率E2(MPa)とが下記式(3)で表される関係を満たすものであることが好ましい。
(E2/E1)×100<100(%) (3)
この場合、上述した特性を良好に得ることができる。(E2/E1)×100≦85(%)で表される関係を満たすことがより好ましく、(E2/E1)×100≦75(%)で表される関係を満たすものであることが更に好ましい。
When the magnetic responsive material of the present invention magnetizes magnetic particles by applying a magnetic field to the magnetic responsive material, the elastic modulus E 1 (MPa) before application of the magnetic responsive material and elasticity after application. It is preferable that the rate E 2 (MPa) satisfies the relationship represented by the following formula (3).
(E 2 / E 1 ) × 100 <100 (%) (3)
In this case, the above-described characteristics can be obtained satisfactorily. It is more preferable to satisfy the relationship represented by (E 2 / E 1 ) × 100 ≦ 85 (%), and the relationship represented by (E 2 / E 1 ) × 100 ≦ 75 (%) is satisfied. More preferably.
磁場の印加前後の磁気応答性材料の弾性率は、室温(25℃)下において、動的粘弾性測定を用いて圧縮モードで測定して得られた値である。なお、上記弾性率は、上記磁気応答性材料に磁場を印加していない状態で測定される。
使用する動的粘弾性測定は、「レオスペクトラ−DVE−V4」(レオロジー社製)であり、測定条件は以下のとおりである。
(測定条件)
周波数:0.1〜100Hz
動ひずみ:1×10−5〜9×10−3
初期ひずみ:3%
The elastic modulus of the magnetically responsive material before and after the application of the magnetic field is a value obtained by measuring in a compression mode using dynamic viscoelasticity measurement at room temperature (25 ° C.). The elastic modulus is measured in a state where no magnetic field is applied to the magnetically responsive material.
The dynamic viscoelasticity measurement to be used is “Rheospectra-DVE-V4” (manufactured by Rheology), and the measurement conditions are as follows.
(Measurement condition)
Frequency: 0.1-100Hz
Dynamic strain: 1 × 10 −5 to 9 × 10 −3
Initial strain: 3%
磁場の印加前後の磁気応答性材料の弾性率の測定において、磁場の印加は、磁気応答性材料(10×10×10mmの試料)を、磁束密度1Tの磁場中に30秒間置くことによって行う。
使用する装置は、「電磁石TM−YSV8110C−152SD」(玉川製作所社製)であり、テスラーメーターTM−601(カネテック社製)を用いて磁場強度を測定した。
In the measurement of the elastic modulus of the magnetically responsive material before and after the application of the magnetic field, the magnetic field is applied by placing the magnetically responsive material (10 × 10 × 10 mm sample) in a magnetic field having a magnetic flux density of 1 T for 30 seconds.
The apparatus used is “electromagnet TM-YSV8110C-152SD” (manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.), and the magnetic field strength was measured using a Tessler meter TM-601 (manufactured by Kanetech Co., Ltd.).
〔磁気応答性材料の製造方法〕
上述した磁気応答性材料の製造方法としては、粘弾性材料中に非球状の磁性粒子分散、配向させることができる方法であれば特に限定されないが、粘弾性材料及び非球状の磁性粒子を含有する原料組成物を磁場を印加しながら成型し、上記粘弾性材料中に、上記非球状の磁性粒子を分散、配向させる工程を有する方法であることが好ましい。これにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下するという特性を良好に得ることができる。このような製造方法も本発明の1つである。
[Method of manufacturing magnetically responsive material]
The method for producing the magnetically responsive material is not particularly limited as long as it is a method capable of dispersing and orienting non-spherical magnetic particles in the viscoelastic material, but contains a viscoelastic material and non-spherical magnetic particles. It is preferable that the raw material composition is molded while applying a magnetic field, and the non-spherical magnetic particles are dispersed and oriented in the viscoelastic material. Thereby, the characteristic that the elasticity modulus of a material falls efficiently before and after the application of a magnetic field can be acquired favorably. Such a manufacturing method is also one aspect of the present invention.
上記工程で使用される粘弾性材料、非球状の磁性粒子は、上述したものと同様のものである。上記原料組成物は、磁気応答性材料を構成する成分を含む組成物であり、上記粘弾性材料、非球状の磁性粒子以外に、必要に応じて、上述した成分を含むものである。 The viscoelastic material and non-spherical magnetic particles used in the above process are the same as those described above. The said raw material composition is a composition containing the component which comprises a magnetic responsive material, and contains the component mentioned above as needed other than the said viscoelastic material and a non-spherical magnetic particle.
上記工程において、磁場を印加しながら成型し、粘弾性材料中に、非球状の磁性粒子を分散、配向させることは、磁気応答性材料を構成する原料を従来公知の方法で混合して得られた原料組成物を、従来公知の成型手段を用いて成型する(必要に応じて硬化する)間に、成型される材料に対して、従来公知の磁場印加手段を用いて磁場を印加し、非球状の磁性粒子を磁力線に沿って配向させる、ことよって行うことができる。 In the above process, molding while applying a magnetic field, and dispersing and orienting non-spherical magnetic particles in the viscoelastic material can be obtained by mixing the raw materials constituting the magnetically responsive material by a conventionally known method. While the raw material composition is molded using a conventionally known molding means (cured as necessary), a magnetic field is applied to the material to be molded using a conventionally known magnetic field applying means, This can be done by orienting spherical magnetic particles along the lines of magnetic force.
上記成型手段としては特に限定されず、例えば、注型、押出し成型、射出成型、反応射出成型(RIM)、カレンダー成型、ブロー成型、圧縮成型、トランスファー成型、インサート成型、回転成型、紡糸等を用いた方法を挙げることができる。 The molding means is not particularly limited. For example, casting, extrusion molding, injection molding, reaction injection molding (RIM), calendar molding, blow molding, compression molding, transfer molding, insert molding, rotational molding, spinning, etc. are used. Can be mentioned.
上記磁場印加手段としては、例えば、プラスティック磁石、加工製磁石、フェライト磁石、希土類磁石等の永久磁石、電磁石等の公知の磁力を発生させる手段を挙げることができる。具体的には、上記装置「電磁石TM−YSV8110C−152SD」を用いて磁場を印加することができる。 Examples of the magnetic field applying means include means for generating a known magnetic force such as a permanent magnet such as a plastic magnet, a processed magnet, a ferrite magnet, and a rare earth magnet, and an electromagnet. Specifically, a magnetic field can be applied using the above-mentioned device “electromagnet TM-YSV8110C-152SD”.
上記非球状の磁性粒子の配向は、上記磁場印加手段を用いて一定方向に磁場を印加させることにより、磁力線の方向に沿って磁性粒子を配向させることができる。例えば、図2に示した例では、矢印方向に磁場を印加することにより、粘弾性材料12内において、矢印方向(磁力線の方向)に沿って非球状の磁性粒子13が配向される。 The non-spherical magnetic particles can be oriented by applying a magnetic field in a certain direction using the magnetic field applying means, so that the magnetic particles can be oriented along the direction of the lines of magnetic force. For example, in the example shown in FIG. 2, by applying a magnetic field in the direction of the arrow, the non-spherical magnetic particles 13 are oriented in the viscoelastic material 12 along the direction of the arrow (direction of the lines of magnetic force).
上記磁場の印加条件は、非球状の磁性粒子が配向される条件であれば特に限定されないが、磁束密度0.1〜200mTの磁場を1秒〜2時間(より好ましくは1秒〜20分間)印加することが好ましい。上記条件である場合、非球状の磁性粒子が配向を磁力線に沿って良好に配向させることができる。また、非球状の磁性粒子の表面を他の非球状の磁性粒子の表面に効率的に接触させることができるとともに、各非球状の磁性粒子の配向方向がなす角度を鋭角とすることが可能である。このため、磁場の印加前後において、材料の弾性率が効率的に低下するという特性を良好に得ることができる。 The application condition of the magnetic field is not particularly limited as long as non-spherical magnetic particles are oriented. However, a magnetic field having a magnetic flux density of 0.1 to 200 mT is applied for 1 second to 2 hours (more preferably 1 second to 20 minutes). It is preferable to apply. In the case of the above conditions, the non-spherical magnetic particles can be oriented well along the lines of magnetic force. In addition, the surface of the non-spherical magnetic particle can be efficiently brought into contact with the surface of another non-spherical magnetic particle, and the angle formed by the orientation direction of each non-spherical magnetic particle can be made acute. is there. For this reason, the characteristic that the elasticity modulus of a material falls efficiently before and after the application of a magnetic field can be acquired favorably.
例えば、粘弾性材料として水を天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲルを使用する場合は、水に天然物由来のゲル化剤を添加し溶解させることによって得られた水溶液に磁性粒子を添加し攪拌分散させた後、得られた磁性粒子分散水溶液を成型用の型に流し込み、所定の均一磁場を印加しながらゲル化させることによって、磁性粒子が磁力線方向に沿って配向した磁気応答性材料を製造することができる。また、粘弾性材料としてポリウレタンエラストマーを使用する場合は、ポリオールに磁性粒子(必要に応じて触媒も添加)を添加して混合分散させ、ここにポリイソシアネートを添加し、攪拌混合した材料を、成型用の型に流し込み、所定の均一磁場を印加しながら硬化、成型を行う(必要に応じて更に架橋させる)ことによって、磁性粒子が同様に配向した磁気応答性材料を製造することができる。 For example, when using an aqueous gel in which water is gelled using a natural product-derived gelling agent as a viscoelastic material, an aqueous solution obtained by adding and dissolving a natural product-derived gelling agent in water After magnetic particles are added to and stirred and dispersed, the obtained magnetic particle-dispersed aqueous solution is poured into a mold for molding and gelled while applying a predetermined uniform magnetic field, so that the magnetic particles are aligned along the direction of the lines of magnetic force. Magnetically responsive material can be manufactured. When polyurethane elastomer is used as the viscoelastic material, magnetic particles (adding a catalyst if necessary) are added to the polyol and mixed and dispersed, and then the polyisocyanate is added and stirred and mixed. The magnetic responsive material in which the magnetic particles are similarly oriented can be produced by pouring into a mold and curing and molding while applying a predetermined uniform magnetic field (further crosslinking if necessary).
本発明の磁気応答性材料は、粘弾性材料中に非球状の磁性粒子を分散、配向させたものであるため、材料に磁場を印加して非球状の磁性粒子を磁化した場合、印加後の弾性率が印加前に比べて大きく低下するという性質を有している。従って、印加前後でほぼ同様の弾性率を示す従来から公知の材料とは全く異なる性質を有する材料である。また、磁性粒子の分散量が少量であっても、上記性質を充分に発揮させることができるため、軽量、低価格で製造することができるとともに、成型性や生産性の向上も可能である。 Since the magnetic responsive material of the present invention is obtained by dispersing and orienting non-spherical magnetic particles in a viscoelastic material, when a magnetic field is applied to the material to magnetize the non-spherical magnetic particles, It has a property that the elastic modulus is greatly reduced as compared with that before application. Therefore, it is a material having completely different properties from a conventionally known material that exhibits substantially the same elastic modulus before and after application. In addition, even if the amount of magnetic particles dispersed is small, the above properties can be sufficiently exerted, so that it can be manufactured at a light weight and at a low price, and moldability and productivity can be improved.
また、本発明の磁気応答性材料は、磁場を印加し続けなくても、低下した弾性率を維持することができる。更に、エネルギー消費量が小さく、安全なデバイスを構築することができるとともに、形状設計が容易で、耐久性にも優れている。 In addition, the magnetically responsive material of the present invention can maintain a reduced elastic modulus without continuing to apply a magnetic field. Furthermore, the energy consumption is small, a safe device can be constructed, the shape design is easy, and the durability is excellent.
以下に本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また実施例中、「部」、「%」は特に断りのない限り「質量部」、「質量%」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, “parts” and “%” mean “parts by mass” and “% by mass” unless otherwise specified.
実施例1
カラギーナン粉末に純水を加えて90℃で約1時間撹拌して3質量%カラギーナン水溶液を得た。ここに非球状の磁性粒子であるγ−酸化鉄を試料(磁気応答性材料)全体に占めるγ−酸化鉄の量が15質量%となるように添加し、撹拌分散させた。このγ−酸化鉄分散カラギーナン水溶液を、電磁石を装備したガラス製の鋳型に流し込み、50mTの均一磁場を印加しながら20分間かけてゲル化させ、10×10×10mmの試料を得た。
Example 1
Pure water was added to the carrageenan powder and stirred at 90 ° C. for about 1 hour to obtain a 3 mass% carrageenan aqueous solution. Here, γ-iron oxide, which is a non-spherical magnetic particle, was added so that the amount of γ-iron oxide in the entire sample (magnetic responsive material) was 15% by mass, and the mixture was stirred and dispersed. This γ-iron oxide-dispersed carrageenan aqueous solution was poured into a glass mold equipped with an electromagnet and gelled over 20 minutes while applying a uniform magnetic field of 50 mT to obtain a 10 × 10 × 10 mm sample.
実施例2
ひまし油系ポリオールに実施例1と同じ磁性粒子を同じ量添加し、更に極微量の有機錫系ウレタン化触媒を添加して機械式撹拌装置にて混合分散させた。ここに、ジイソシアネートとしてジフェニルメタンジイソシアネートをNCO INDEXが1.05となるように添加し機械式撹拌装置で撹拌混合した。この粘ちょう液体を、予め120℃に加熱しておいた実施例1の鋳型に流し込み、100mTの均一磁場を印加しながら同温度にて1.5時間硬化させた。ここで、磁場は鋳型への流し込み終了から30分間印加した。この後、鋳型から成型された試料を取り出し、100℃のオーブン中で12時間後架橋させ、10×10×10mmの試料を得た。
Example 2
The same amount of the same magnetic particles as in Example 1 was added to the castor oil-based polyol, and a very small amount of organotin-based urethanization catalyst was added and mixed and dispersed with a mechanical stirring device. Diphenylmethane diisocyanate was added thereto as diisocyanate so that NCO INDEX was 1.05, and the mixture was stirred and mixed with a mechanical stirring device. This viscous liquid was poured into the mold of Example 1 previously heated to 120 ° C. and cured at the same temperature for 1.5 hours while applying a uniform magnetic field of 100 mT. Here, the magnetic field was applied for 30 minutes from the end of pouring into the mold. Thereafter, the sample molded from the mold was taken out and post-crosslinked in an oven at 100 ° C. for 12 hours to obtain a 10 × 10 × 10 mm sample.
実施例3
試料全体に占めるγ−酸化鉄の量を10質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法にて試料を得た。
Example 3
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of γ-iron oxide in the entire sample was 10% by mass.
実施例4
試料全体に占めるγ−酸化鉄の量が5質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法にて試料を得た。
Example 4
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of γ-iron oxide in the entire sample was 5% by mass.
実施例5
試料全体に占めるγ−酸化鉄の量が30質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法にて試料を得た。
Example 5
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of γ-iron oxide in the entire sample was 30% by mass.
比較例1
磁場を印加せずにゲル化させたこと以外は、実施例1と同様の方法にて試料を得た。
比較例2
磁場を印加せずに硬化させたこと以外は、実施例2と同様の方法にて試料を得た。
Comparative Example 1
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that gelation was performed without applying a magnetic field.
Comparative Example 2
A sample was obtained in the same manner as in Example 2 except that curing was performed without applying a magnetic field.
比較例3
試料全体に占めるγ−酸化鉄の量が75質量%となるようにし、磁場を印加せずにゲル化させたこと以外は、実施例1と同様の方法にて試料を得た。
Comparative Example 3
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of γ-iron oxide in the entire sample was 75% by mass and gelled without applying a magnetic field.
使用した市販品、装置は、以下のとおりである。
カラギーナン粉末;「CS−530」(三栄源エフ・エフ・アイ社製)
ひまし油系ポリオール;「HS3G−500B」(豊国製油社製)、水酸基価54(KOHmg/g)
γ−酸化鉄;γ−Fe2O3(チタン工業社製)、一次粒子形状 針状、アスペクト比8、長軸径2.56μm
電磁石:「TM−YSV8110C−152SD」(玉川製作所製)
なお、磁性粒子の一次粒子形状の観測方法、アスペクト比及び長軸径の測定方法は、上述したとおりである。
実施例、比較例の試料は、図4の概略図で示される方法(磁場を印加しながら成型)で製造された(図4は実施例1、3〜5)。
Commercial products and equipment used are as follows.
Carrageenan powder: “CS-530” (manufactured by Saneigen FFI Co., Ltd.)
Castor oil-based polyol; “HS3G-500B” (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.), hydroxyl value 54 (KOHmg / g)
γ-iron oxide; γ-Fe 2 O 3 (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), primary particle shape, needle shape, aspect ratio 8, major axis diameter 2.56 μm
Electromagnet: “TM-YSV8110C-152SD” (manufactured by Tamagawa Seisakusho)
The method for observing the primary particle shape of the magnetic particles and the method for measuring the aspect ratio and the major axis diameter are as described above.
Samples of Examples and Comparative Examples were produced by the method shown in the schematic diagram of FIG. 4 (molding while applying a magnetic field) (FIG. 4 is Examples 1 and 3 to 5).
〔弾性率の測定〕
実施例、比較例で得られた試料の室温(25℃)下における弾性率について、動的粘弾性測定装置を用い圧縮モードで測定した(磁場印加前)。次に、試料を磁束密度1Tの磁場中に30秒間置いた。この後、再び弾性率を測定し(磁場印加後)、磁化前後での弾性率(MPa)の変化を評価した。なお、圧縮モードでの弾性率測定は、磁性粒子の配向方向(長軸方向)が圧縮方向となるようにした。また、上述した装置、測定条件で測定した。結果を表1に示した。
(Measurement of elastic modulus)
About the elasticity modulus under room temperature (25 degreeC) of the sample obtained by the Example and the comparative example, it measured by the compression mode using the dynamic viscoelasticity measuring apparatus (before magnetic field application). Next, the sample was placed in a magnetic field having a magnetic flux density of 1 T for 30 seconds. Thereafter, the elastic modulus was measured again (after application of the magnetic field), and the change in elastic modulus (MPa) before and after magnetization was evaluated. In the measurement of the elastic modulus in the compression mode, the orientation direction (major axis direction) of the magnetic particles was set to the compression direction. Moreover, it measured with the apparatus mentioned above and measurement conditions. The results are shown in Table 1.
〔各磁性粒子の配向、接触状態の観察〕
光学顕微鏡(カール・ツァイス社製Axio Imager M1m)を使用し、透過モードで明視野観察を行った。この他、電子顕微鏡を用いても同様の観察を行うことができた。光学顕微鏡の明視野観察の顕微鏡写真の代表例として、実施例4、比較例2で得られた試料の写真を図5に示した。
[Observation of orientation and contact state of each magnetic particle]
Using a light microscope (Axio Imager M1m, manufactured by Carl Zeiss), bright field observation was performed in a transmission mode. In addition, the same observation could be performed using an electron microscope. As representative examples of the micrographs of bright-field observation with an optical microscope, photographs of the samples obtained in Example 4 and Comparative Example 2 are shown in FIG.
実施例の磁気応答性材料は、粘弾性材料中において、磁性粒子が磁場を印加した方向(磁力線方向)に沿って略同一方向に配向しているとともに、磁性粒子同士の表面が多くの箇所で接触していた。また、磁性粒子の配合量が少量(5〜30質量%)であったが、磁化前後で弾性率が大きく低下していた。一方、磁性粒子の配合量が少量(15質量%)であり、かつ、配向していない比較例1〜2の材料は、磁化前後において弾性率の変化が見られなかった。従って、実施例の材料と比較例1〜2の材料とが全く異なる性質を有していることが明らかとなった。また、比較例3の結果により、磁性粒子が配向していない場合、上述した性質を発揮させるには、多くの配合量(75質量%)が必要であることが明らかとなった。 In the viscoelastic material, the magnetically responsive material of the example is oriented in substantially the same direction along the direction in which the magnetic field is applied (direction of magnetic force), and the surface of the magnetic particles is in many places. I was in contact. Moreover, although the compounding quantity of the magnetic particle was a small amount (5-30 mass%), the elasticity modulus fell greatly before and after magnetization. On the other hand, the amount of magnetic particles was small (15% by mass), and the materials of Comparative Examples 1 and 2 that were not oriented showed no change in elastic modulus before and after magnetization. Therefore, it became clear that the material of an Example and the material of Comparative Examples 1-2 have a completely different property. Further, from the result of Comparative Example 3, it was revealed that when the magnetic particles are not oriented, a large amount (75% by mass) is necessary to exert the above-described properties.
本発明の磁気応答性材料は、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバ、エンジンマウント等のエネルギー吸収・伝達デバイス、防振・免震装置、デジタルカメラ用の手振れ補正装置、スイッチ、センサ、アクチュエータ等に適用することができる。 The magnetically responsive material of the present invention is applied to energy absorption / transmission devices such as clutches, dampers, shock absorbers, engine mounts, anti-vibration / isolation devices, camera shake correction devices for digital cameras, switches, sensors, actuators, etc. be able to.
1、11 磁気応答性材料
2、12 粘弾性材料
3、13、13a、13b 非球状の磁性粒子
14 粒子13a及び13bの配向方向がなす角度
1, 11 Magnetic responsive material 2, 12 Viscoelastic material 3, 13, 13a, 13b Non-spherical magnetic particle 14 Angle formed by the orientation direction of particles 13a and 13b
Claims (7)
前記非球状の磁性粒子は、前記粘弾性材料中で配向している
ことを特徴とする磁気応答性材料。 A magnetically responsive material in which non-spherical magnetic particles are dispersed in a viscoelastic material,
The non-spherical magnetic particles are oriented in the viscoelastic material.
E1−E2>0(MPa) (1)
で表される関係を満たすものである請求項1記載の磁気応答性材料。 When the magnetic particles are magnetized by applying a magnetic field to the magnetic responsive material, the elastic modulus E 1 (MPa) before application of the magnetic responsive material and the elastic modulus E 2 (MPa) after application are expressed by the following formula ( 1);
E 1 -E 2> 0 (MPa ) (1)
The magnetically responsive material according to claim 1, which satisfies the relationship represented by:
粘弾性材料及び非球状の磁性粒子を含有する原料組成物を磁場を印加しながら成型し、前記粘弾性材料中に、前記非球状の磁性粒子を分散、配向させる工程を有する
ことを特徴とする磁気応答性材料の製造方法。 A method for producing a magnetically responsive material according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6,
A raw material composition containing a viscoelastic material and non-spherical magnetic particles is molded while applying a magnetic field, and the non-spherical magnetic particles are dispersed and oriented in the viscoelastic material. Manufacturing method of magnetically responsive material.
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