JP2684096B2 - 電気粘性流体 - Google Patents
電気粘性流体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気粘性流体に関し、さらに詳しくは、分極
荷電し得る分散質粒子を電気絶縁性の分散媒中に分ささ
せ、いわゆるウィンズロー効果を利用して流体の粘度を
自由に変化させ得るようにした電気粘性流体に関する。
荷電し得る分散質粒子を電気絶縁性の分散媒中に分ささ
せ、いわゆるウィンズロー効果を利用して流体の粘度を
自由に変化させ得るようにした電気粘性流体に関する。
電気粘性流体の分散質に用いるべき粒子として、比重
が分散媒と近似し、また電気粘性流体の容器壁等を損耗
させる恐れの少ない有機分子（特に有機高分子）が最近
注目されている。
が分散媒と近似し、また電気粘性流体の容器壁等を損耗
させる恐れの少ない有機分子（特に有機高分子）が最近
注目されている。
ところで、かかる有機分子を用いるにあたり、ウィン
ズロー効果の発現のためには、有機分子が分極荷電性を
持っている必要がある。
ズロー効果の発現のためには、有機分子が分極荷電性を
持っている必要がある。
そこで、例えば特開昭61−44998号公報に開示された
電気粘性液体では、高分子電解質に数％の水分を吸着さ
せた粒子を用いることでこのような要求に応えている。
しかしこの従来技術では水分を用いることにより電気粘
性液体全体が導電性となり、電圧を印加したときに電流
密度が高くなって電力消費のロスが大きいという不具合
がある。
電気粘性液体では、高分子電解質に数％の水分を吸着さ
せた粒子を用いることでこのような要求に応えている。
しかしこの従来技術では水分を用いることにより電気粘
性液体全体が導電性となり、電圧を印加したときに電流
密度が高くなって電力消費のロスが大きいという不具合
がある。
一方、特開昭61−216202号公報に開示されたエレクト
ロレオロジー流体においては、上記の不具合に鑑みて、
無水状態の有機高分子に分極荷電性を持たせることを目
的とし、そのために分散質として高分子半導体を用いて
いる。
ロレオロジー流体においては、上記の不具合に鑑みて、
無水状態の有機高分子に分極荷電性を持たせることを目
的とし、そのために分散質として高分子半導体を用いて
いる。
しかし、上記のエレクトロレオロジー流体は、有機高
分子における分極荷電性と導電性とは表裏一体の関係で
あるとの前提に立ち、半導体を用いることによる一定の
電力消費のロスを容認したもとで成立している。従っ
て、例えば室温程度の低温条件下で用いられるために電
流密度が相対的に低く抑えられる場合や、さらには電力
消費量の多少がそれ程問題とされない場合でなければ適
用が困難である。
分子における分極荷電性と導電性とは表裏一体の関係で
あるとの前提に立ち、半導体を用いることによる一定の
電力消費のロスを容認したもとで成立している。従っ
て、例えば室温程度の低温条件下で用いられるために電
流密度が相対的に低く抑えられる場合や、さらには電力
消費量の多少がそれ程問題とされない場合でなければ適
用が困難である。
そして、例えば、電気粘性流体の用途として最近注目
されている自動車用のクラッチ、ショックアブソーバ、
エンジンマウント等のデバイスは100〜150℃程度の高温
条件下での使用が予定され、しかも電源として車載バッ
テリを用いる点から電力消費が厳しく制約されるので、
これらのデバイスに上記の従来技術は適用し難い。
されている自動車用のクラッチ、ショックアブソーバ、
エンジンマウント等のデバイスは100〜150℃程度の高温
条件下での使用が予定され、しかも電源として車載バッ
テリを用いる点から電力消費が厳しく制約されるので、
これらのデバイスに上記の従来技術は適用し難い。
以上の点に鑑み本発明者が鋭意選球した結果、有機分
子（あるいは有機高分子）における分極荷性と導電性と
は必ずしも表裏一体の関係にはなく、とりわけ不飽和結
合構造を有する有機分子においては電気絶縁体であって
分極荷電性を有するものがあることを見出した。
子（あるいは有機高分子）における分極荷性と導電性と
は必ずしも表裏一体の関係にはなく、とりわけ不飽和結
合構造を有する有機分子においては電気絶縁体であって
分極荷電性を有するものがあることを見出した。
そこで、本発明は、上記知見に基づき、自動車用部品
等のデバイスにも有効に適用し得る電気粘性流体を提供
することを課題とする。
等のデバイスにも有効に適用し得る電気粘性流体を提供
することを課題とする。
（本発明の構成） 上記の課題を解決するための本発明は、電気絶縁性の
分散媒中に、共役不飽和結合構造の主鎖より構成される
電気絶縁性の有機高分子からなる粒子を分散させたこと
である。
分散媒中に、共役不飽和結合構造の主鎖より構成される
電気絶縁性の有機高分子からなる粒子を分散させたこと
である。
本発明において、分散媒とは電気絶縁性の流動体であ
れば良い。通常は、分散媒として電気絶縁性の液体、と
りわけシリコンオイルや塩化パラフィンなどのいわゆる
絶縁油を用いることが多い。
れば良い。通常は、分散媒として電気絶縁性の液体、と
りわけシリコンオイルや塩化パラフィンなどのいわゆる
絶縁油を用いることが多い。
また、分散媒中に分散させる粒子とは、不飽和結合構
造を有する電気絶縁性の有機分子のみからなるものでも
良く、あるいはかかる有機分子と他種の物質（バイン
ダ，増量剤等）とからなるものでも良い。後者の場合に
おいても、粒子全体として電気絶縁制であることが要求
される。
造を有する電気絶縁性の有機分子のみからなるものでも
良く、あるいはかかる有機分子と他種の物質（バイン
ダ，増量剤等）とからなるものでも良い。後者の場合に
おいても、粒子全体として電気絶縁制であることが要求
される。
ここに「電気絶縁性」とは、有機分子からなる粒子あ
るいは有機分子を含む粒子が導電体あるいは半導体では
ないことをいう。具体的に、比抵抗としてどの程度の数
値を示せば「電気絶縁性」であるとされるのかは、電気
粘性流体の用途に応じた使用時の温度条件や許容電力消
費量により異なるので、必ずしも一律に示すことはでき
ない。一例として、自動車用のクラッチ等に適用する場
合には、少なくとも109Ωcm以上、好ましくは1011Ωcm
以上の比抵抗を示すものが適当であると考えられる。
るいは有機分子を含む粒子が導電体あるいは半導体では
ないことをいう。具体的に、比抵抗としてどの程度の数
値を示せば「電気絶縁性」であるとされるのかは、電気
粘性流体の用途に応じた使用時の温度条件や許容電力消
費量により異なるので、必ずしも一律に示すことはでき
ない。一例として、自動車用のクラッチ等に適用する場
合には、少なくとも109Ωcm以上、好ましくは1011Ωcm
以上の比抵抗を示すものが適当であると考えられる。
また、本発明において、有機高分子とは、二重結合構
造あるいは三重結合構造を含む共役不飽和結合構造を有
するものであり、かつ、例えばポリピロール、ポリチエ
ニレン、ポリ−ｐ−フエニレン等のように、その共役不
飽和結合構造が高分子の主鎖を構成しているものを言
う。
造あるいは三重結合構造を含む共役不飽和結合構造を有
するものであり、かつ、例えばポリピロール、ポリチエ
ニレン、ポリ−ｐ−フエニレン等のように、その共役不
飽和結合構造が高分子の主鎖を構成しているものを言
う。
粒子とは、必ずしも固形のものである必要はなく、粒
子としての形態を保持し得る限りにおいて、弾性体や塑
性体等であっても良い。さらに中実体でも中空体でも良
い。また、粒子の粒径は、分散質としての機能を保持し
得る限りにおいて、限定されない。
子としての形態を保持し得る限りにおいて、弾性体や塑
性体等であっても良い。さらに中実体でも中空体でも良
い。また、粒子の粒径は、分散質としての機能を保持し
得る限りにおいて、限定されない。
電気粘性流体には、上記の分散媒および分散質粒子以
外の組成分（例えば表面処理剤、撥水剤等）を含ませる
ことができる。分散媒と分散質との組成比率は、電気粘
性流体のウィンズロー効果の度合い（粘性の増加の度合
い）を規定する要因のひとつであるが、用途や使用条件
の如何によって要求される粘性増加度合いが異なるの
で、上記組成比率を一律に決めることができない。しか
し、一例として、分散質粒子の重量組成比が15〜40％で
ある場合を挙げることができる。
外の組成分（例えば表面処理剤、撥水剤等）を含ませる
ことができる。分散媒と分散質との組成比率は、電気粘
性流体のウィンズロー効果の度合い（粘性の増加の度合
い）を規定する要因のひとつであるが、用途や使用条件
の如何によって要求される粘性増加度合いが異なるの
で、上記組成比率を一律に決めることができない。しか
し、一例として、分散質粒子の重量組成比が15〜40％で
ある場合を挙げることができる。
（本発明の作用・効果） 分散媒、分散質粒子のいずれもが電気絶縁性であるた
めに、電圧を印加しても電力消費が殆ど起こらない。ま
たこのため、電気粘性流体が高温条件下に置かれても、
電流密度の増加は僅かなものであり、その際の電力消費
量の増大も僅かな範囲にとどまる。
めに、電圧を印加しても電力消費が殆ど起こらない。ま
たこのため、電気粘性流体が高温条件下に置かれても、
電流密度の増加は僅かなものであり、その際の電力消費
量の増大も僅かな範囲にとどまる。
一方、分散媒としての有機分子は不飽和結合構造を有
するので、電圧印加によってπ電子の密度に偏りを生じ
て有効に分極荷電が起こる。従ってウィンズロー効果の
発現により電気粘性流体は本来の機能を果たす。
するので、電圧印加によってπ電子の密度に偏りを生じ
て有効に分極荷電が起こる。従ってウィンズロー効果の
発現により電気粘性流体は本来の機能を果たす。
また、分散媒は電気絶縁性の流動体であるので、電流
を通さず、しかも分散質粒子を分散状態に維持する。シ
リコンオイルや塩化パラフィン等の絶縁油は特にこの性
質が優れている。
を通さず、しかも分散質粒子を分散状態に維持する。シ
リコンオイルや塩化パラフィン等の絶縁油は特にこの性
質が優れている。
分散質粒子がバインダや増量剤を含む場合、これらに
よって分散質粒子の比重を調節してその沈殿を防止する
こと等が可能となる。また、分散質粒子が弾性体や塑性
体等であるときには電気粘性流体の容器壁の損傷防止や
粒子の破損防止を図る上で有利な場合がある。
よって分散質粒子の比重を調節してその沈殿を防止する
こと等が可能となる。また、分散質粒子が弾性体や塑性
体等であるときには電気粘性流体の容器壁の損傷防止や
粒子の破損防止を図る上で有利な場合がある。
前記した、不飽和結合構造に基づく分極荷電性は、共
役不飽和結合構造において特に明瞭に現れる。
役不飽和結合構造において特に明瞭に現れる。
分散質粒子の比抵抗が109Ωcm以上、特に1011Ωcm以
上である場合には、電気粘性流体を自動車用のクラッ
チ、ショックアブソーバ、エンジンマウント等のデバイ
スに100〜150℃程度の高温条件下で用いても、その際の
電力消費量は車載バッテリ電源が許容する範囲にとどま
る。
上である場合には、電気粘性流体を自動車用のクラッ
チ、ショックアブソーバ、エンジンマウント等のデバイ
スに100〜150℃程度の高温条件下で用いても、その際の
電力消費量は車載バッテリ電源が許容する範囲にとどま
る。
電気粘性流体に表面処理剤を含ませると、分散質粒子
の分散状態がより安定的に維持される。
の分散状態がより安定的に維持される。
前記した分散質粒子の重量組成比については、これが
15％を下回ると電圧印加による粘性増加の度合いが要求
に満たない場合があり、一方、40％を上回ると分散質過
剰となって、電圧非印加時における電気粘性流体の流動
性の確保に支障を来す場合がある。
15％を下回ると電圧印加による粘性増加の度合いが要求
に満たない場合があり、一方、40％を上回ると分散質過
剰となって、電圧非印加時における電気粘性流体の流動
性の確保に支障を来す場合がある。
（実施例１） 2,5−ジブロムチオフェンをテトラヒドロフラン中に
おいてマグネシウムと塩化ニッケルの存在下で重合させ
て比抵抗24×1012Ωcmのポリチエニレンを得た。
おいてマグネシウムと塩化ニッケルの存在下で重合させ
て比抵抗24×1012Ωcmのポリチエニレンを得た。
このポリチエニレン2gをシリコンオイル10ccに分散さ
せた本例の電気粘性流体について、（株）岩本製作所製
の二重円筒レオメータを用い、次のように性能評価を行
った。
せた本例の電気粘性流体について、（株）岩本製作所製
の二重円筒レオメータを用い、次のように性能評価を行
った。
即ち、外径16mmの内筒（表面積17cm2）と内径18mmの
外筒との間に本例の電気粘性流体を全量流し込み、外筒
を0.01r.p.mの速度で回転させた。この状態において120
℃の温度下で内筒と外筒の間（間隔1mm）に4KVの直流電
圧を印加して電流と内筒にかかるトルクの増加量とを測
定した。
外筒との間に本例の電気粘性流体を全量流し込み、外筒
を0.01r.p.mの速度で回転させた。この状態において120
℃の温度下で内筒と外筒の間（間隔1mm）に4KVの直流電
圧を印加して電流と内筒にかかるトルクの増加量とを測
定した。
そして、上記のトルクの増加量に基づいて本例の電気
粘性流体の剪断応力の増加量Ｓを求めるとともに上記電
流の測定値を内筒表面積で除して電流密度Ｉを求めたと
ころ、表のようであった。
粘性流体の剪断応力の増加量Ｓを求めるとともに上記電
流の測定値を内筒表面積で除して電流密度Ｉを求めたと
ころ、表のようであった。
（実施例２） ベンゼンを塩化アルミニウムの存在下で重合させて得
た比抵抗２×1011Ωcmのポリ−ｐ−フェニレン2gをシリ
コンオイル10ccに分散させた電気粘性流体について、12
0℃の温度下で2KVの直流電圧を印加するという条件にお
いて、実施例１と同じ方法で剪断応力の増加量Ｓと電流
密度Ｉとを求めた。その結果を表に示す。
た比抵抗２×1011Ωcmのポリ−ｐ−フェニレン2gをシリ
コンオイル10ccに分散させた電気粘性流体について、12
0℃の温度下で2KVの直流電圧を印加するという条件にお
いて、実施例１と同じ方法で剪断応力の増加量Ｓと電流
密度Ｉとを求めた。その結果を表に示す。
（実施例３） ベンゼンを塩化アルミニウムと塩化銅の存在下で重合
させて得た比抵抗4.1×1012Ωcmのポリ−ｐ−フェニレ
ン2gをシリコンオイル10ccに分散させた電気粘性流体に
ついて、115℃の温度下で4KVの直流電圧を印加するとい
う条件において、実施例１と同じ方法で剪断応力の増加
量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その結果を表に示す。
させて得た比抵抗4.1×1012Ωcmのポリ−ｐ−フェニレ
ン2gをシリコンオイル10ccに分散させた電気粘性流体に
ついて、115℃の温度下で4KVの直流電圧を印加するとい
う条件において、実施例１と同じ方法で剪断応力の増加
量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その結果を表に示す。
（比較例１） 上記実施例３のポリ−ｐ−フェニレンに臭素をドープ
させて得た比抵抗1.1×108Ωcmのポリ−ｐ−フェニレン
・臭素混合物1gをシリコンオイル10ccに分散させた電気
粘性流体は、室温下において、0.3KVの直流電圧を印加
しただけで電流密度Ｉが表に示すように1mA/cm2より大
きい著しく高い値を示した。
させて得た比抵抗1.1×108Ωcmのポリ−ｐ−フェニレン
・臭素混合物1gをシリコンオイル10ccに分散させた電気
粘性流体は、室温下において、0.3KVの直流電圧を印加
しただけで電流密度Ｉが表に示すように1mA/cm2より大
きい著しく高い値を示した。
（比較例２） 従来技術として前記した特開昭61−216202号公報の実
施例に従い、ピレンと二無水ピロメット酸を塩化亜鉛の
存在下で重合させて得た比抵抗4.9×104Ωcmのポリ（ア
セン−キノン）15gを塩化パラフィン20ccに分散させた
電気粘性流体について、室温下で0.1KVの直流電圧を印
加するという条件において実施例１と同じ方法で剪断応
力の増加量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その結果を表に
示す。
施例に従い、ピレンと二無水ピロメット酸を塩化亜鉛の
存在下で重合させて得た比抵抗4.9×104Ωcmのポリ（ア
セン−キノン）15gを塩化パラフィン20ccに分散させた
電気粘性流体について、室温下で0.1KVの直流電圧を印
加するという条件において実施例１と同じ方法で剪断応
力の増加量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その結果を表に
示す。
（実施例および比較例の評価） 表に示すように、実施例１〜３は、従来技術に即して
行った比較例２に比し、印加した直流電圧が20〜40倍も
高かったにも拘わらず、電流密度Ｉは著しく低かった。
行った比較例２に比し、印加した直流電圧が20〜40倍も
高かったにも拘わらず、電流密度Ｉは著しく低かった。
また、実施例１〜３において得られた剪断応力の増加
量Ｓと電流密度Ｉとの値は、自動車用のクラッチ、ショ
ックアブソーバ、エンジンマウント等のデバイスに充分
に適用し得る電気粘性流体であることを示すものであ
る。
量Ｓと電流密度Ｉとの値は、自動車用のクラッチ、ショ
ックアブソーバ、エンジンマウント等のデバイスに充分
に適用し得る電気粘性流体であることを示すものであ
る。
なお、比較例１、２においては、実施例１〜３におけ
るような高温領域での電流密度は、値が高すぎて測定可
能範囲を超え、測定できなかった。
るような高温領域での電流密度は、値が高すぎて測定可
能範囲を超え、測定できなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 40:14 審査官 平山 美千恵 (56)参考文献 特開 平１−299894（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】電気絶縁性の分散媒中に、共役不飽和結合
構造の主鎖より構成される電気絶縁性の有機高分子から
なる粒子を分散させたことを特徴とする電気粘性流体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167864A JP2684096B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 電気粘性流体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167864A JP2684096B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 電気粘性流体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333194A JPH0333194A (ja) | 1991-02-13 |
| JP2684096B2 true JP2684096B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=15857500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1167864A Expired - Fee Related JP2684096B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 電気粘性流体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684096B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE160581T1 (de) * | 1991-10-10 | 1997-12-15 | Lubrizol Corp | Elektronisch leitfähige enthaltende elektrorheologische fluessigkeiten |
| US5595680A (en) * | 1991-10-10 | 1997-01-21 | The Lubrizol Corporation | Electrorheological fluids containing polyanilines |
| CA2096130A1 (en) * | 1991-10-10 | 1993-04-11 | Joseph W. Pialet | Electrorheological fluids containing polyanilines |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01299894A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-04 | Bridgestone Corp | 電気粘性液体 |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP1167864A patent/JP2684096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333194A (ja) | 1991-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |