JP2799605B2 - 電気粘性流体 - Google Patents
電気粘性流体Info
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- JP2799605B2 JP2799605B2 JP1275926A JP27592689A JP2799605B2 JP 2799605 B2 JP2799605 B2 JP 2799605B2 JP 1275926 A JP1275926 A JP 1275926A JP 27592689 A JP27592689 A JP 27592689A JP 2799605 B2 JP2799605 B2 JP 2799605B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
- C10M171/001—Electrorheological fluids; smart fluids
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電圧制御により、その粘弾性特性を大きく
しかも可逆的に変えることが可能な電気粘性（Electro
Rheological）流体に関するもので、エンジンマウン
ト、ショックアブソーバー、バルブ、アクチュエータ
ー、クラッチなどの機械装置の電気制御に利用される。
しかも可逆的に変えることが可能な電気粘性（Electro
Rheological）流体に関するもので、エンジンマウン
ト、ショックアブソーバー、バルブ、アクチュエータ
ー、クラッチなどの機械装置の電気制御に利用される。
［従来の技術］ 電場の印加により見かけの粘度が大きく変わる現象は
ウィンズロー効果として古くから知られている。初期の
流体はデンプンやスターチなどを鉱油や潤滑油に分散さ
せたものであり、その電気粘性効果の重要性を認識する
上では十分であったが再現性が欠如していた。
ウィンズロー効果として古くから知られている。初期の
流体はデンプンやスターチなどを鉱油や潤滑油に分散さ
せたものであり、その電気粘性効果の重要性を認識する
上では十分であったが再現性が欠如していた。
電気粘性効果が高く再現性の良い流体を得るため、こ
れまで微粉体を中心に多くの提案がなされている。例え
ばポリアクリル酸のような酸基をもつ高吸水性樹脂微粒
子（特開昭53−93186）、イオン交換樹脂（特公昭60−3
1211）、アルミナシリケート（特開昭62−95397）等が
知られていた。
れまで微粉体を中心に多くの提案がなされている。例え
ばポリアクリル酸のような酸基をもつ高吸水性樹脂微粒
子（特開昭53−93186）、イオン交換樹脂（特公昭60−3
1211）、アルミナシリケート（特開昭62−95397）等が
知られていた。
これらの電気粘性流体はいずれも親水性の固体微粉体
に含水させ、絶縁性の油状媒体中に分散させたものであ
り、外部から高電圧を印加時、水の作用により微粉体に
分極を生じる。この分極による粒子間に電場方向の架橋
が生じるため粘度が増大すると言われている。
に含水させ、絶縁性の油状媒体中に分散させたものであ
り、外部から高電圧を印加時、水の作用により微粉体に
分極を生じる。この分極による粒子間に電場方向の架橋
が生じるため粘度が増大すると言われている。
しかし電気粘性効果を向上させるために水を吸収させ
た分散相を用いた電気粘性流体は、分散相粒子間を流れ
る電流の増加に伴う特に高温における消費電力の増大、
水の蒸発又は凍結を避けるための使用温度の制限、長期
間使用した場合に水の蒸発による組成及び性能の変化と
いった欠点を有している。
た分散相を用いた電気粘性流体は、分散相粒子間を流れ
る電流の増加に伴う特に高温における消費電力の増大、
水の蒸発又は凍結を避けるための使用温度の制限、長期
間使用した場合に水の蒸発による組成及び性能の変化と
いった欠点を有している。
近年強誘電体物質や半導体粒子を用いた水分を含まな
い非水系電気粘性流体が提案されている。例えばポリア
センキノンなどの有機半導体微粒子を用いる流体（特開
昭61−216202）、有機固体粒子の表面に導電性薄膜層を
形成した上にさらに電気絶縁性薄膜層を形成した誘電体
微粒子（特開昭63−97694）などが提案されている。
い非水系電気粘性流体が提案されている。例えばポリア
センキノンなどの有機半導体微粒子を用いる流体（特開
昭61−216202）、有機固体粒子の表面に導電性薄膜層を
形成した上にさらに電気絶縁性薄膜層を形成した誘電体
微粒子（特開昭63−97694）などが提案されている。
非水系電気粘性流体は従来の水の存在による種々の欠
陥を克服する可能性がきく期待され、多くの研究が進め
られている。本発明者らもこの方向で研究を進めた結
果、光学的異方性を有するカーボン微粉体が優れた電気
粘性効果を示すことを発見した（特願昭63−212615）。
陥を克服する可能性がきく期待され、多くの研究が進め
られている。本発明者らもこの方向で研究を進めた結
果、光学的異方性を有するカーボン微粉体が優れた電気
粘性効果を示すことを発見した（特願昭63−212615）。
電気粘性効果は用いた粉体と油状媒体との組合せによ
ってもその特性は異なる故に、電圧印加時により高い粘
性変化を示す組合せの提案がなされている。例えば特開
平１−198696にはポリフルオロアルキルメチルシロキサ
ンとポリメタクリル酸との組み合せにより従来開示され
た英国特許（GB−Ａ）1570234に用いられた塩素化パラ
フィンよりも高い粘性効果の示されることが記されてい
る。また米国特許3047507及び米国特許4645614にはシリ
コーン油を用いた例が記載されている。
ってもその特性は異なる故に、電圧印加時により高い粘
性変化を示す組合せの提案がなされている。例えば特開
平１−198696にはポリフルオロアルキルメチルシロキサ
ンとポリメタクリル酸との組み合せにより従来開示され
た英国特許（GB−Ａ）1570234に用いられた塩素化パラ
フィンよりも高い粘性効果の示されることが記されてい
る。また米国特許3047507及び米国特許4645614にはシリ
コーン油を用いた例が記載されている。
これら従来技術は多くが水系の電気粘性流体において
検討されてきたために、油の電気粘性効果へ及ぼす影響
が明確に示されておらず、それぞれの組み合せにおいて
電気粘性効果の上昇は認められるものの、実用化を前提
としたときに十分な電気粘性効果とはいえず、また電気
粘性効果の上昇とひきかえに電流値の増加、或は油と粉
体の組み合せが電気粘性効果を得るのに適していても、
比重差のために生じる分散不良という問題が発生してい
た。
検討されてきたために、油の電気粘性効果へ及ぼす影響
が明確に示されておらず、それぞれの組み合せにおいて
電気粘性効果の上昇は認められるものの、実用化を前提
としたときに十分な電気粘性効果とはいえず、また電気
粘性効果の上昇とひきかえに電流値の増加、或は油と粉
体の組み合せが電気粘性効果を得るのに適していても、
比重差のために生じる分散不良という問題が発生してい
た。
［発明が解決しようとする課題］ 即ちシリコーン油の場合には、誘電率が２前後である
ので、水系電気粘性流体に用いても過剰な水を加えない
限り室温で電流値の大きな上昇にはならないが、電気粘
性効果はあまり大きくない。また粉体として有機高分子
を主成分とした粉体、例えばポリアクリル酸のような酸
基をもつ高吸水性樹脂微粒子（特開昭53−93186）を用
いたときには耐久性に問題がある。耐久性を考慮し無機
質粉体、たとえばゼオライトのように比重が1.2以上の
粉体を用いた場合には沈降速度をおさえる工夫をしなけ
れなならない。
ので、水系電気粘性流体に用いても過剰な水を加えない
限り室温で電流値の大きな上昇にはならないが、電気粘
性効果はあまり大きくない。また粉体として有機高分子
を主成分とした粉体、例えばポリアクリル酸のような酸
基をもつ高吸水性樹脂微粒子（特開昭53−93186）を用
いたときには耐久性に問題がある。耐久性を考慮し無機
質粉体、たとえばゼオライトのように比重が1.2以上の
粉体を用いた場合には沈降速度をおさえる工夫をしなけ
れなならない。
このように従来開示されている方法には、実用化を考
えたときに、粉体の沈降に見られるような分散性の問
題、あるいは耐久性の問題、適切な電流値で電気粘性効
果が得られるかどうかなどさまざまな問題点がある。
えたときに、粉体の沈降に見られるような分散性の問
題、あるいは耐久性の問題、適切な電流値で電気粘性効
果が得られるかどうかなどさまざまな問題点がある。
［課題を解決するための手段］ 発明者らは、電気粘性流体を構成する基本成分である
油と粉体との関係を鋭意検討した結果、電気粘性流体系
内の水分量、粉体の比重、油の誘電率、油の比重を選択
すれば、大きな電気粘性効果の得られることを発見し、
本発明に至った。＃本発明に係わる電気粘性流体は、電
気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分散させてなる電
気粘性流体において、油状媒体としてＰ＝Ｎ結合を含む
化合物を用い、粉体として炭素質微粉末を用いたもので
ある。
油と粉体との関係を鋭意検討した結果、電気粘性流体系
内の水分量、粉体の比重、油の誘電率、油の比重を選択
すれば、大きな電気粘性効果の得られることを発見し、
本発明に至った。＃本発明に係わる電気粘性流体は、電
気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分散させてなる電
気粘性流体において、油状媒体としてＰ＝Ｎ結合を含む
化合物を用い、粉体として炭素質微粉末を用いたもので
ある。
本発明を完成するに至った基本的知見は下記のような
ものである。
ものである。
（１）一般に有機質粉体に比較して無機質粉体は耐久性
が高いが比重が大きくなる。比重が大きくなると沈降速
度が問題なるので、粉体の粒径を小さくするか、比重の
大きい油を用いて改善しなければならない。
が高いが比重が大きくなる。比重が大きくなると沈降速
度が問題なるので、粉体の粒径を小さくするか、比重の
大きい油を用いて改善しなければならない。
（２）電気粘性効果を高めるには誘電率の大きい油を用
いると良い。しかし油の誘電率が高くなると水系電気粘
性流体の場合には遊離した水のイオン化を促し電流値が
増加傾向になる。
いると良い。しかし油の誘電率が高くなると水系電気粘
性流体の場合には遊離した水のイオン化を促し電流値が
増加傾向になる。
（３）非水系電気粘性流体の場合には、油の誘電率が高
くなっても、電気粘性効果の上昇に比較し電流値の増加
はわずかである。
くなっても、電気粘性効果の上昇に比較し電流値の増加
はわずかである。
この３つの知見より、油として−Ｐ＝Ｎ−骨格をもつ
ホスファゼン誘導体を用い（２）（３）より、電気粘性
効果を得るのに水を必要としないシステムである非水系
電気粘性流体に用いられる粉体を選択し、この粉体とホ
スファゼン油とを組み合せれば、従来開示されている組
み合せには見られない高い電気粘性効果を、電流値の大
きな増加を伴わずに発生することが可能である。
ホスファゼン誘導体を用い（２）（３）より、電気粘性
効果を得るのに水を必要としないシステムである非水系
電気粘性流体に用いられる粉体を選択し、この粉体とホ
スファゼン油とを組み合せれば、従来開示されている組
み合せには見られない高い電気粘性効果を、電流値の大
きな増加を伴わずに発生することが可能である。
こうした知見以外に、ホスファゼン誘導体を油として
用いたときには、シリコーン油や鉱物油と比較し絶縁抵
抗が少し低いために、電流の流れやすい水系の電気粘性
流体への応用は不利となる。以下に本発明の詳細を述べ
る。
用いたときには、シリコーン油や鉱物油と比較し絶縁抵
抗が少し低いために、電流の流れやすい水系の電気粘性
流体への応用は不利となる。以下に本発明の詳細を述べ
る。
本発明において用いられるＰ＝Ｎ結合を含む化合物と
は、一般にはホスファゼンと呼ばれる化合物群であり、
大別すれば下記３種類の構造が知られている。
は、一般にはホスファゼンと呼ばれる化合物群であり、
大別すれば下記３種類の構造が知られている。
Ｐ＝Ｎ結合を３単位以上分子の中に持ち環状構造を有
する化合物群 Ｐ＝Ｎ結合が連続して繰り返し鎖状構造を有する化合
物群 Ｐ＝Ｎ結合により３次元網目構造を有する化合物群 の化合物群に属する化合物の例をあげれば（PNF2）
３、（PNF2）４、（PNF2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がＦ
原子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物（PNCl2）３、
（PNCl2）４、（PNCl2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がCl原
子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、（PNBr2）３、
（PNBr2）４、（PNBr2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がBr原
子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、（PNI2）３、
（PNI2）４、（PNI2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がＩ原子
の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、或はこれらのハロ
ゲン原子を側鎖に持つ化合物の側鎖基の一部或はすべて
が有機化合物で置換された化合物を挙げることができ
る。
する化合物群 Ｐ＝Ｎ結合が連続して繰り返し鎖状構造を有する化合
物群 Ｐ＝Ｎ結合により３次元網目構造を有する化合物群 の化合物群に属する化合物の例をあげれば（PNF2）
３、（PNF2）４、（PNF2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がＦ
原子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物（PNCl2）３、
（PNCl2）４、（PNCl2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がCl原
子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、（PNBr2）３、
（PNBr2）４、（PNBr2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がBr原
子の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、（PNI2）３、
（PNI2）４、（PNI2）ｎ［ｎ＜14］等の側鎖基がＩ原子
の三量体、四量体、ｎ量体の化合物、或はこれらのハロ
ゲン原子を側鎖に持つ化合物の側鎖基の一部或はすべて
が有機化合物で置換された化合物を挙げることができ
る。
この有機化合物を側鎖に持つ化合物はハロゲン原子を
含む三量体、四量体、ｎ量体の化合物を、例えばCF3CH2
ONa、C6H5Onaのような求核試薬で置換して得ることがで
きる。
含む三量体、四量体、ｎ量体の化合物を、例えばCF3CH2
ONa、C6H5Onaのような求核試薬で置換して得ることがで
きる。
の化合物群に属する化合物の例をあげれば、（PN
F2）ｎ［ｎ＞２］、（PNCl2）ｎ［ｎ＞２］、（PNBr2）
ｎ［ｎ＞２］、（PNI2）ｎ［ｎ＞２］等の側鎖基がハロ
ゲン原子で主鎖がＰ＝Ｎで構成された鎖状型分子、これ
らハロゲン原子を側鎖に持つ鎖状型分子の側鎖基の一部
或はすべてが有機化合物で置換された主鎖がＰ＝Ｎで構
成された鎖状型の化合物あるいは高分子をあげることが
できる。
F2）ｎ［ｎ＞２］、（PNCl2）ｎ［ｎ＞２］、（PNBr2）
ｎ［ｎ＞２］、（PNI2）ｎ［ｎ＞２］等の側鎖基がハロ
ゲン原子で主鎖がＰ＝Ｎで構成された鎖状型分子、これ
らハロゲン原子を側鎖に持つ鎖状型分子の側鎖基の一部
或はすべてが有機化合物で置換された主鎖がＰ＝Ｎで構
成された鎖状型の化合物あるいは高分子をあげることが
できる。
この有機化合物を側鎖に持つ鎖状型の化合物或は高分
子は、ハロゲン原子を含む高分子を例えばCF3CH2ONa、C
6H5ONaのような求核試薬で置換して得ることができる。
子は、ハロゲン原子を含む高分子を例えばCF3CH2ONa、C
6H5ONaのような求核試薬で置換して得ることができる。
の化合物群は、Ｐ＝Ｎを含む化合物群、の合成
過程もしくは窒化リン化合物の合成過程で得られる、一
般には各種溶媒に不溶の化合物で固体である。合成過程
にも依存するが、元素としてP,Nが主成分であるり、そ
の他は合成原料に含まれていた元素の一部である。
過程もしくは窒化リン化合物の合成過程で得られる、一
般には各種溶媒に不溶の化合物で固体である。合成過程
にも依存するが、元素としてP,Nが主成分であるり、そ
の他は合成原料に含まれていた元素の一部である。
これら、、の化合物群の中でに属する化合物
群は固体で得られることが多く本発明の目的には適さな
い。
群は固体で得られることが多く本発明の目的には適さな
い。
、の化合物群の中でも、Ｐに直接連結したF,Cl,B
r,Iなどのハロゲン原子を１％以上含む化合物、水中に
これらの化合物を添加した時イオン化する原子を分子構
造の中に10％以上含む場合、−Ｐ＝Ｎ−骨格に含まれる
Ｐ原子に直接結合する原子がO,N,C以外の化合物を10％
以上、更に厳しく言えば１％以上含む場合、或は融点が
40℃以上の化合物も本発明の目的には適さない。
r,Iなどのハロゲン原子を１％以上含む化合物、水中に
これらの化合物を添加した時イオン化する原子を分子構
造の中に10％以上含む場合、−Ｐ＝Ｎ−骨格に含まれる
Ｐ原子に直接結合する原子がO,N,C以外の化合物を10％
以上、更に厳しく言えば１％以上含む場合、或は融点が
40℃以上の化合物も本発明の目的には適さない。
即ち本発明においては、、、のホスファゼン化
合物の中でも、及びの化合物群から選ばれる化合物
で、化学的安定性が高く、電気絶縁性にも優れ、融点が
40℃未満の化合物が好ましい。この、の化合物群か
ら選ばれる化合物の例を具体的に列挙すると次のように
なるが、これらの化合物は油状媒体の分子構造例を示す
だけであり、本発明で使用される油状媒体はこれらに限
定されるものではない。
合物の中でも、及びの化合物群から選ばれる化合物
で、化学的安定性が高く、電気絶縁性にも優れ、融点が
40℃未満の化合物が好ましい。この、の化合物群か
ら選ばれる化合物の例を具体的に列挙すると次のように
なるが、これらの化合物は油状媒体の分子構造例を示す
だけであり、本発明で使用される油状媒体はこれらに限
定されるものではない。
タイプ1.−Ｐ＝Ｎ−骨格に含まれるＰ原子に直接結合
する原子がO,N又はＣで、環状構造を有する場合、即ち
一例を挙げれば、 （PNR1R2）ｎ［ｎ＜14］ R1:−OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−Ｎ（CH3）2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物 このタイプ１に属する他の化合物として、同一分子内
のＰ原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
する原子がO,N又はＣで、環状構造を有する場合、即ち
一例を挙げれば、 （PNR1R2）ｎ［ｎ＜14］ R1:−OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−Ｎ（CH3）2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物 このタイプ１に属する他の化合物として、同一分子内
のＰ原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
しかし、このタイプ１に属する化合物の中で、（NP
（NHC6H5）２）3,（NP（NHCH2CHCH2）２）3,（NP（OCH2
CF3）２）3,（NP（OC6H5）２）3,（NP（OCH（CH3）２）
２）３等の化合物は融点が高いか、或は耐久性が乏しい
のでこれらのが大半をしめる場合は好ましくないが、30
％以下、好ましくは10％以下含まれるのであれば油の性
質を損なわない限り差し支えない。タイプ2.−Ｐ＝Ｎ−
骨格に含まれるＰ原子に直接結合する原子が、O,N又は
Ｃで、環状構造を有する場合、即ち一例を挙げれば、 （PNR1R2）ｎ［ｎ＞２］ R1:OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−Ｎ（CH3）2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物。
（NHC6H5）２）3,（NP（NHCH2CHCH2）２）3,（NP（OCH2
CF3）２）3,（NP（OC6H5）２）3,（NP（OCH（CH3）２）
２）３等の化合物は融点が高いか、或は耐久性が乏しい
のでこれらのが大半をしめる場合は好ましくないが、30
％以下、好ましくは10％以下含まれるのであれば油の性
質を損なわない限り差し支えない。タイプ2.−Ｐ＝Ｎ−
骨格に含まれるＰ原子に直接結合する原子が、O,N又は
Ｃで、環状構造を有する場合、即ち一例を挙げれば、 （PNR1R2）ｎ［ｎ＞２］ R1:OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−Ｎ（CH3）2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物。
このタイプ２に属する他の化合物として、同一分子内
のＰ原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
のＰ原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
しかし、このタイプ２に属する化合物の中で、（NP
（NHCH2CHCH2）２）n,（NP（OCH（CH3）２）２）ｎ等の
ハロゲンを含まない脂肪族側鎖基を同一Ｐ原子上に２つ
結合している化合物は耐久性が乏しいので好ましくな
い。また、分子量が数万を越えるような化合物も、油状
とすることが困難であるので好ましくない。
（NHCH2CHCH2）２）n,（NP（OCH（CH3）２）２）ｎ等の
ハロゲンを含まない脂肪族側鎖基を同一Ｐ原子上に２つ
結合している化合物は耐久性が乏しいので好ましくな
い。また、分子量が数万を越えるような化合物も、油状
とすることが困難であるので好ましくない。
本発明で用いることのできるホスファゼン化合物は、
ここに述べたタイプ１又はタイプ２に属するもの、或は
タイプ１とタイプ２とから選ばれる２種以上の混合物に
限られる。
ここに述べたタイプ１又はタイプ２に属するもの、或は
タイプ１とタイプ２とから選ばれる２種以上の混合物に
限られる。
本発明で用いられる粉体としては、一般の非水系電気
粘性流体に用いることのできる粉体で比重が1.2以上で
水分含有率が４重量％以下の粉体を用いる。
粘性流体に用いることのできる粉体で比重が1.2以上で
水分含有率が４重量％以下の粉体を用いる。
比重が1.2以下の、例えばガラスバルーンのような粉
体は、比重が軽いため、先に記述したホスファゼン油と
組み合わせたときに粉体を油中へ均一に分散することが
難しく好ましくない。
体は、比重が軽いため、先に記述したホスファゼン油と
組み合わせたときに粉体を油中へ均一に分散することが
難しく好ましくない。
ここで粉体の水分含有率と言うのは、100℃から150℃
の温度で粉体表面から散逸する水分含有率のことで、例
えばモンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物に
含まれる構造水又は結晶水のように150℃以上で安定な
水は水分含有率に含めない。
の温度で粉体表面から散逸する水分含有率のことで、例
えばモンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物に
含まれる構造水又は結晶水のように150℃以上で安定な
水は水分含有率に含めない。
即ち本発明で言う水分含有率とは、主に物理的に粉体
表面に吸着している水の含有率であり、カールフィッシ
ャー法又は赤外線水分計を利用して計測される水分含有
率である。
表面に吸着している水の含有率であり、カールフィッシ
ャー法又は赤外線水分計を利用して計測される水分含有
率である。
この水分含有率は粉体の粒度にも依存し、同一化学式
の粉体でも粒径が小さくなると表面積が増加するため吸
着能力が増し水分含有率が大きくなる。粉体に特別に水
を添加することなく４％以上の水分含有率を示す粉体は
１μｍ以下の粒径が多いか、あるいは粉体の高次構造の
ために水分を多く含んでいる場合がある。このような水
は、ホスファゼン油と４％以上の水分を含む粉体とを混
合し電気粘性流体を作製し電圧を印加した時に電流値を
大きくさせる傾向にあり好ましくない。
の粉体でも粒径が小さくなると表面積が増加するため吸
着能力が増し水分含有率が大きくなる。粉体に特別に水
を添加することなく４％以上の水分含有率を示す粉体は
１μｍ以下の粒径が多いか、あるいは粉体の高次構造の
ために水分を多く含んでいる場合がある。このような水
は、ホスファゼン油と４％以上の水分を含む粉体とを混
合し電気粘性流体を作製し電圧を印加した時に電流値を
大きくさせる傾向にあり好ましくない。
本発明の電気粘性流体の分散相として好適な炭素質微
粉末について更に説明すると、炭素含有量80〜97重量％
のものが好ましく、特に好ましくは90〜95重量％であ
る。また炭素質微粉末のC/H比（炭素／水素原子比）は
1.2〜５のものが好ましく、特に好ましくは２〜４のも
のである。
粉末について更に説明すると、炭素含有量80〜97重量％
のものが好ましく、特に好ましくは90〜95重量％であ
る。また炭素質微粉末のC/H比（炭素／水素原子比）は
1.2〜５のものが好ましく、特に好ましくは２〜４のも
のである。
前記のC/H比を持つ炭素質微粉末を具体的に示すと、
コールタールピッチ、石油系ピッチ、ポリ塩化ビニルを
熱分解して得られるピッチなどを微粉砕したもの、それ
らピッチ又はタール成分を加熱処理して得られる各種メ
ソフェーズからなる微粉末、即ち加熱により形成される
光学的異方性小球体（球晶またはメソフェーズ小球体）
を溶剤でピッチ成分を溶解し分別することによって得ら
れる微粉末、さらにそれを微粉砕したもの、ピッチ原料
を加熱処理によりバルクメソフェーズ（例えば特開昭59
−30887号参照）とし、それを微粉砕したもの、また一
部晶質化したピッチを微粉砕したもの、フェノール樹脂
などの熱効果性樹脂を低温で炭化したものなど、いわゆ
る低温処理炭素微粉末が例示され、さらに無煙炭、瀝青
炭などの石炭類及びその熱処理物を微粉砕したもの、ポ
リエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどの
炭化水素系ビニル系高分子とポリ塩化ビニルまたはポリ
塩化ビニリデンなどの塩素含有高分子との混合物を加圧
下で加熱することによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものなどが例示される。
コールタールピッチ、石油系ピッチ、ポリ塩化ビニルを
熱分解して得られるピッチなどを微粉砕したもの、それ
らピッチ又はタール成分を加熱処理して得られる各種メ
ソフェーズからなる微粉末、即ち加熱により形成される
光学的異方性小球体（球晶またはメソフェーズ小球体）
を溶剤でピッチ成分を溶解し分別することによって得ら
れる微粉末、さらにそれを微粉砕したもの、ピッチ原料
を加熱処理によりバルクメソフェーズ（例えば特開昭59
−30887号参照）とし、それを微粉砕したもの、また一
部晶質化したピッチを微粉砕したもの、フェノール樹脂
などの熱効果性樹脂を低温で炭化したものなど、いわゆ
る低温処理炭素微粉末が例示され、さらに無煙炭、瀝青
炭などの石炭類及びその熱処理物を微粉砕したもの、ポ
リエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどの
炭化水素系ビニル系高分子とポリ塩化ビニルまたはポリ
塩化ビニリデンなどの塩素含有高分子との混合物を加圧
下で加熱することによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものなどが例示される。
水系の電気粘性流体では、このような水を吸着しやす
い粉体が大きい電気粘性効果を期待できるために好んで
用いられるが、本発明では、このような粉体の場合には
真空乾燥して水分を除去し用いる。
い粉体が大きい電気粘性効果を期待できるために好んで
用いられるが、本発明では、このような粉体の場合には
真空乾燥して水分を除去し用いる。
本発明では、このように水分を除去し４％以下、好ま
しくは２％以下、さらに好ましくは１％以下の水分含有
率にした粉体とホスファゼン油とを混合し電気粘性流体
を作成する。
しくは２％以下、さらに好ましくは１％以下の水分含有
率にした粉体とホスファゼン油とを混合し電気粘性流体
を作成する。
［実施例１］ 非水系粉体として、コールタールピッチを原料とした
メソフェーズカーボンを窒素気流中で熱処理して製造し
た平均粒径３ミクロンの炭素質粉末（炭素含有量93.78
重量％、C/H比2.35、水分0.2重量％）10gを、ホスファ
ゼン油（P3N3（OCH2CF2CF2CF2CF2H）ｎ（OCH2CF2CF3）
6-n:n＝１から６の混合物）34gに分散させて流体を製造
した。電気粘性効果は、２重円筒型回転粘度計を使用し
て、内外円筒間に０又は2kV/mmの電圧を印加したときの
剪断速度366sec-1、温度25℃における粘度で評価した。
メソフェーズカーボンを窒素気流中で熱処理して製造し
た平均粒径３ミクロンの炭素質粉末（炭素含有量93.78
重量％、C/H比2.35、水分0.2重量％）10gを、ホスファ
ゼン油（P3N3（OCH2CF2CF2CF2CF2H）ｎ（OCH2CF2CF3）
6-n:n＝１から６の混合物）34gに分散させて流体を製造
した。電気粘性効果は、２重円筒型回転粘度計を使用し
て、内外円筒間に０又は2kV/mmの電圧を印加したときの
剪断速度366sec-1、温度25℃における粘度で評価した。
電圧を印加しないときの粘度は5.8P（ポイズ）で、2k
V/mm印加時の粘度は37.4Pで、その差は31.6Pであった。
また2kV/mm印加時の電流値は、0.385mAであった。
V/mm印加時の粘度は37.4Pで、その差は31.6Pであった。
また2kV/mm印加時の電流値は、0.385mAであった。
［比較例１］ 実施例１と同一の炭素質粉末10gを、シリコーン油
（東芝シリコーン（株）製:TSF451−10）19gに分散させ
て流体を製造した。この流体を実施例１と同様な方法で
電気粘性効果を測定したところ、電圧を印加しないとき
の粘度は5.9P、2kV/mm印加時の粘度は13.4Pで、その差
は7.5Pであった。また2kV/mm印加時の電流値は0.39mAで
あった。
（東芝シリコーン（株）製:TSF451−10）19gに分散させ
て流体を製造した。この流体を実施例１と同様な方法で
電気粘性効果を測定したところ、電圧を印加しないとき
の粘度は5.9P、2kV/mm印加時の粘度は13.4Pで、その差
は7.5Pであった。また2kV/mm印加時の電流値は0.39mAで
あった。
この結果から明らかなように、ホスファゼン油を用い
た電気粘性流体は、高い電気粘性効果をしめす。
た電気粘性流体は、高い電気粘性効果をしめす。
［発明の効果］ 少ない消費電力で高い電気粘性効果を示す電気粘性流
体が得られる。
体が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−196892（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202594（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139597（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C10M 169/04 C10M 105/74 C10M 137/16 C10N 40:14
Claims (1)
- 【請求項１】電気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分
散させてなる電気粘性流体において、油状媒体としてＰ
＝Ｎ結合を含む化合物を用い、粉体として炭素質微粉末
を用いた電気粘性流体。
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|---|---|---|---|
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| GB2259918B (en) * | 1991-09-28 | 1995-09-27 | Marconi Gec Ltd | Electro-rheological fluid materials |
| US20050274455A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-15 | Extrand Charles W | Electro-active adhesive systems |
| CN101979481B (zh) * | 2010-10-18 | 2012-11-21 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种凹凸棒和钛氧基化合物复合材料电流变液 |
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| US3047507A (en) * | 1960-04-04 | 1962-07-31 | Wefco Inc | Field responsive force transmitting compositions |
| US3291865A (en) * | 1963-09-06 | 1966-12-13 | Olin Mathieson | Cyclic polymeric phosphonitrilate compositions |
| US3280222A (en) * | 1965-11-15 | 1966-10-18 | Olin Mathieson | Aminophenoxy and nitrophenoxy phosphonitriles |
| US3280223A (en) * | 1965-11-15 | 1966-10-18 | Olin Mathieson | Polyfluoroalkoxy phenylamino phosphonitriles |
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| US4601843A (en) * | 1985-04-02 | 1986-07-22 | Borg-Warner Chemicals, Inc. | Phosphazene based functional fluid compositions |
| JPS646285A (en) * | 1987-02-18 | 1989-01-10 | Nippon Soda Co | Production of aryloxy-substituted phosphazene derivative |
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| EP0361106B1 (en) * | 1988-08-29 | 1992-12-23 | Bridgestone Corporation | Electroviscous fluid |
| JPH02150494A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-08 | Bridgestone Corp | 電気粘性液体 |
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| JP2657542B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1997-09-24 | 大塚化学株式会社 | 電界応答性流体 |
| JP2862548B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1999-03-03 | 大塚化学株式会社 | 電界応答性流体組成物 |
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1989
- 1989-10-25 JP JP1275926A patent/JP2799605B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1990
- 1990-10-22 EP EP90120203A patent/EP0424840B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-22 DE DE69009930T patent/DE69009930T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 US US07/603,007 patent/US5130042A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| EP0424840B1 (en) | 1994-06-15 |
| JPH03139599A (ja) | 1991-06-13 |
| DE69009930D1 (de) | 1994-07-21 |
| DE69009930T2 (de) | 1995-01-19 |
| EP0424840A1 (en) | 1991-05-02 |
| US5130042A (en) | 1992-07-14 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |