JP3012699B2

JP3012699B2 - 電気粘性流体

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Publication number: JP3012699B2
Application number: JP4061491A
Authority: JP
Inventors: 茂樹遠藤; 裕一石野; 隆之丸山; 翼斎藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH04211499A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧の印加によって粘
性を増大する電気粘性流体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気粘性流体は、非導電性の油の中に微
細に分割した誘電性の固体が分散している懸濁液で、充
分に強い電場の作用の下で極めて速やかに、しかも可逆
的に粘度が増加する流体である。粘度を変化させるため
には直流の電場だけでなく交流の電場も使用することが
でき、必要な電流は非常に小さく、少ない電力によって
液体からほぼ固体状態になるまで大きな粘度変化を与え
るので、例えば、クラッチ、バルブ、ショックアブソー
バー、バイブレータ、各種防振ゴム、アクチュエータ、
ロボットアーム、制振材などの装置や部品を制御するた
めの構成要素として、電気粘性流体は検討されてきた。

【０００３】従来、電気粘性流体の構成要素の一つであ
る固体粒子としては、例えば米国特許第2,417,850 号公
報、米国特許第3,047,507 号公報、米国特許第3,397,14
7 号公報、米国特許第3,970,573 号公報、米国特許第4,
129,513 号公報、特公昭60-31211号公報、或は西独公開
特許第3,427,499 号公報に開示されているように、表面
から水を吸収させ微粉化させたセルロース、デンプン、
シリカゲル、イオン交換樹脂、ポリアクリル酸リチウム
等を、また他の構成要素である液相としては、ハロゲン
化ジフェニル、セバシン酸ブチル、炭化水素油、塩素化
パラフィン、シリコーン油等を使用したものが知られて
いるが、実用性に乏しく、実用価値のある極めて高性能
且つ安定度の高い電気粘性流体はいまだ存在しない。

【０００４】実用的な電気粘性流体に要求される特性と
しては、広い温度範囲において大きな電気粘性効果を示
し、電場が印加されたときの電力消費が少なく、電場が
取り除かれたときには小さな粘性を持ち、且つ分散相が
沈降せず長期的に安定した特性を持続することである。

【０００５】しかしながら、上記のように電気粘性効果
の発現を促進するために水を吸収させた分散相では粒子
間を流れる電流も同時に増えてしまうため、電力消費に
大きな問題があった。特にこの傾向は高温になるにつれ
て強まり、従来の分散相を用いた電気粘性流体の使用温
度の上限は７０〜８０℃くらいで、それ以上の高温で使
用すると電流が過剰に流れてしまい消費電力が非常に高
くなるとともに電気粘性効果の発現力や応答性の低下な
どが時間とともに起こり、自動車のエンジンルーム等、
高温の雰囲気で使用する装置、部品への応用は不可能で
あった。更に、このように水分を吸収させた分散相を含
む水系電気粘性流体は０℃以下の低温では水分の凝固に
より電気粘性効果を発現しなくなる。

【０００６】このように電気粘性流体として機能するた
めに分散相が水分を含有する必要のある水系電気粘性流
体は温度範囲および水の蒸発に伴う耐久性に本質的な問
題を持ち、それらが長らく該流体が実用化されない理由
となっていた。そのため、分散相に水分を必要としない
実用化可能な非水系の電気粘性流体の登場が待たれてい
た。

【０００７】このような非水系の電気粘性流体の発現機
構の一つとして電場を印加した際、分散相粒子中の電子
または正孔の移動による界面分極が起こり、分散相粒子
が引き合い、粒子のブリッジを形成し、ビンガム流体と
しての降伏応力が上昇するため、見かけの粘度を上昇さ
せることが考えられる。このことから本発明者らは特許
願昭和63年第212615号明細書に開示したように、電子ま
たは正孔の移動による界面分極に必要なラジカル（不対
電子）濃度が高く安定な、いわゆる低温処理炭素材料に
注目し、非水系電気粘性流体の分散相として使用するこ
とを検討した。その結果直流および交流電場の印加によ
り広い温度範囲で高い電気粘性効果を示すが、電力消費
が少なく、電気粘性効果を長時間維持できる炭素質微粉
末を分散相とする電気粘性流体を開発した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この炭素質微粉末を分
散相とした電気粘性流体は耐熱耐寒性や耐久性に優れ、
またポリジメチルシロキサンからなるシリコーン油を分
散媒として用いた場合はゴムへの膨潤性が少なく防振ゴ
ムなどへの応用に好適であるが、クラッチ、ショックア
ブソーバーへの応用には更に数倍高い電気粘性効果が求
められている。

【０００９】一方、炭素質微粉末を分散相とした電気粘
性流体で高い電気粘性効果を得るためには、炭素質微粉
末の導電性を上げねばならず、消費電力が大きくなって
しまう問題があった。

【００１０】本発明者らは炭素質微粉末を用いた電気粘
性流体では電気絶縁油の誘電率が電気粘性効果に相関す
ることを見出し本発明に至った。

【００１１】本発明は直流または交流電場の印加により
高い電気粘性効果を示す非水系の電気粘性流体の提供を
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの目
的を達成するため、鋭意研究の結果、電気絶縁性に優れ
た油状媒体に誘電体微粒子を分散させることにより得ら
れる電気粘性流体において、炭素原子と水素原子の原子
比（Ｃ／Ｈ）の値が１．７０〜３．５０の範囲でフリー
カーボン含有量が１０重量％以下で平均粒子径が０．０
１〜１００μｍの範囲である炭素質微粉末と、誘電率が
３以上でかつ体積抵抗率１０^９ Ω・ｃｍ以上である電
気絶縁油からなることを特徴とする電気粘性流体によっ
てこの目的を達成した。

【００１３】電気粘性流体に要求される一般的な特性と
しては、外部電界下で低い電流により大きな粘性変化
（見掛けの粘度の増加）をもたらすことに加え、固体微
粒子が油状媒体中で沈降しないこと、さらに長期的な使
用や温度に対して安定であること、電界の印加に対する
応答性に優れていること等が挙げられる。

【００１４】こうした電気粘性流体に要求される特性を
満足するのに必要な炭素質微粉末について詳細に検討し
た結果、元素分析における炭素原子と水素原子の原子比
（Ｃ／Ｈ）の値が１．７０〜３．５０、好ましくは２．
００〜３．５０、特に好ましくは２．２０〜３．００の
範囲であることが重要であることが判明した。即ち炭素
質微粉末のＣ／Ｈ比が１．７０未満の時には炭素質微粉
末は電気粘性流体に好適な誘電体微粒子としての機能を
充分発揮できず、結果として高い電気粘性効果を得るこ
とが出来ない。一方Ｃ／Ｈ比が３．５０を越えるときに
は電気粘性流体に流れる電流が大きく、実用上エネルギ
ー効率を低下させる。

【００１５】具体的に電気粘性流体の分散相として好適
な前記のＣ／Ｈ比を持つ炭素質微粉末としては、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またはそれらの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分別ま
たはさらに加熱処理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（例えば日本国公開特許昭59-3
0887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、またピッチ原料を加熱
酸化処理により不融化し、さらに高温で加熱処理後微粉
砕したもの、フェノール樹脂などの残炭率の高い高分子
材料を３００〜８００℃で炭化したものなど、いわゆる
低温処理炭素または炭素前駆体微粉末が例示され、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、ポリアクリロニトリルの炭化物、ポリエチ
レン、ポリプロピレン又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又はポリ塩化ビニリ
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
たものが例示される。

【００１６】この中でも、炭素含有量が８０〜９７重量
％で１０¹⁸／ｇ以上の高い芳香族ラジカル濃度を持ち、
１０⁵ Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を持つ炭素質微粉末が、
低い電力消費で高い電気粘性効果を示すという意味で好
ましい。

【００１７】この意味から前記の具体例の中では、コー
ルタールピッチを熱処理することにより生成する光学的
異方性小球体をピッチ成分から分別することにより得ら
れる炭素質微粉末を使用することが特に好ましい。

【００１８】このコールタールピッチから得られる炭素
質微粉末の製法の概要を以下に述べる。コールタールピ
ッチを３５０〜５００℃で加熱処理した時にコールター
ルピッチの成分より球状の光学的異方性小球体（球晶ま
たはメソフェーズ小球体）が成長する（J. D. Brooks a
nd G. H. Taylor, Carbon 3, 185 (1965))。この球晶の
大きさは加熱温度及び加熱時間によって決定されるが、
所望の大きさになった段階で加熱を止め、キノリンやタ
ール中油などの溶媒で残存のコールタールピッチを溶解
し瀘過することによりこの球晶を分別することができ
る。

【００１９】この球晶は液晶類似構造を有し且つ球状の
炭素質微粉末である。日本国公開特許昭60-25364号に開
示されるように、該球晶の分別時にコールタールピッチ
成分の一部（例えばβ−レジン等）が球晶の表面に残る
が、必要があれば該球晶を不活性ガス雰囲気中２００〜
６００℃で加熱処理（仮焼）することにより除去するこ
とができ、また球晶の電気抵抗やラジカル濃度を変化さ
せることができる。

【００２０】前記球晶の粒径はコールタールピッチの加
熱時間及び加熱温度によってコントロールできる他、ジ
ェットミルなどによる粉砕処理によってさらに微細なも
のが得られる。また原料としてコールタールピッチ以外
にも、構造が類似の石油系ピッチやタール成分を同様に
処理することにより、本発明で使用するに適した炭素質
微粉末を得ることができる。

【００２１】本発明者ら他は更に研究を重ねた結果、平
成２年特許願第１７５４３２号明細書に開示したよう
に、通常炭素質微粉末の原料として用いられるコールタ
ールピッチ中に元々含まれるフリーカーボン（別名遊離
炭素とも言われる）を予め除去することにより得られる
実質的にフリーカーボンを含有しない炭素質微粉末が、
電界印加中の電気粘性流体中に流れる電流値を低く抑
え、消費電力を低減させることに極めて効果的であるこ
とを発見した。

【００２２】すなわち、本発明においては炭素質微粉末
が実質的にフリーカーボンを含有しないものであること
が好ましい。炭素質微粉末中のフリーカーボン量は１０
重量％以下、望ましくは５重量％以下が好ましい。フリ
ーカーボン量が１０重量％を越える炭素質微粉末を使用
した電気粘性流体は電流が流れすぎ、エネルギー効率を
低下させるため実用上好ましくない。

【００２３】タール、ピッチなどに含まれるフリーカー
ボンはコークス炉において発生するタールが１０００℃
以上に加熱され、気相熱分解をうけて生成すると言われ
ている極めて炭素化の進んだ無定形の微細炭素粒子であ
る。通常、フリーカーボンは平均粒径２μｍ以下の光学
的に等方性の微細炭素質粒子であり、タール中ではＱＩ
（キノリン不溶分）として定量される。従って、かかる
炭素化の進んだフリーカーボンが電気粘性流体用炭素質
微粉末中に含有されていると全体の不均一性をもたらす
とともに、電気抵抗を下げるため電気粘性流体に過剰の
電流を流し、期待される電気粘性効果を得ることができ
ないと考えられる。

【００２４】このようにして得られた炭素質微粉末に含
まれる水分は多くても１重量％以下であり、水分量は電
気粘性効果にほとんど無関係であるが、該粉末中の芳香
族ラジカル濃度が高く電子または正孔の移動による界面
分極によって電気粘性効果を示すと考えられるため、該
微粉末を分散相とすることによって、広い温度範囲で高
い電気粘性効果を示し、かつ電気粘性効果を長時間維持
できる電気粘性流体を得ることができる。

【００２５】前記球晶からなる炭素質微粉末は光学的異
方性を持つことから導電率も異方性を示し、このことが
該微粉末を分散相とした電気粘性流体が低い消費電力を
示すことに関係するものと考えられる。

【００２６】一方、これらの炭素質微粉末は上記の仮焼
温度などを変化することによりＣ／Ｈ比が変わり導電性
が変化する。すなわちＣ／Ｈ比が上昇すると共に電気粘
性効果が高くなり、同時に消費電流も増加する。そのた
め消費電流と電気粘性効果が最適点を持つように炭素質
微粉末の電気抵抗を設定する必要がある。この意味でも
っとも好ましい炭素質微粉末の電気抵抗は１０⁷ 〜１０
¹⁰Ω・ｃｍである。

【００２７】さらに、電気粘性効果をある程度維持し、
消費電流だけを下げる方法として前記した炭素質微粉末
中の粒子の表面の一部又は全部を電気絶縁性薄膜層で被
覆すると有効なことを発明者は見出した。特にこの方法
はＣ／Ｈ比及び炭素含有量の高い炭素質微粉末に有効で
ある。

【００２８】ここで電気絶縁性薄膜層としては、有機、
無機にかかわらず薄膜層を炭素質微粉末表面に粒子径の
１０分の１以下の平均厚さに形成できれば良いが、薄膜
層の最適な厚さは炭素質微粉末の導電率に左右される。
即ち炭素質微粉末の導電率が高い場合は電気絶縁性薄膜
層は相対的に厚いほうが良好で、逆に該微粉末の導電率
が低い場合には電気絶縁性薄膜層は相対的に薄いこと
が、高い電気粘性効果を保ち、電印加時の電流を低くす
るために必要である。電気絶縁性薄膜層は炭素質微粉末
表面を全体的に被覆していても良いし、部分的に被覆し
ていても良い。

【００２９】このような電気絶縁性薄膜層は、高分子溶
液から粉体へのコーティング、小径粒子を乾式で混合し
粉体の表面で溶融するハイブリダイゼーション、シラン
処理等の表面処理、スパッタリング真空蒸着、プラズマ
処理、モノマーからの重合などによって形成され、使用
される電気絶縁性物質としては、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリフッ化ビニリデン、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂などの合成高分子物質、またはこれらの高分子末端
をイソシアネート基などの活性な官能基により変性した
もの、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキ
シシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロル
シランなどのシラン処理剤、カルボキシル基や水酸基を
持ちジメチルポリシロキサンやフェニルメチルポリシロ
キサン構造を主鎖とする変性シリコーンポリマーまたは
シリコーン界面活性剤、シリカ、アルミナ、ルチルなど
の無機化合物が代表例として挙げられる。これらの電気
絶縁性薄膜層は、物理吸着により炭素質微粉末表面に固
定する場合もあるが、炭素質微粉末表面の表面官能基ま
たはラジカルと反応し化学結合している方がより強固に
固定され絶縁破壊を起こしにくい。この意味でイソシア
ネート基などの活性な官能基で変性したビニル系高分子
が薄膜層として好ましい。このようにして作成された、
電気絶縁性薄膜層で被覆した炭素質微粉末を電気粘性流
体の分散相として用いることにより、高い電気粘性効果
を示すが電力消費量の少ない電気粘性流体を得ることが
できる。

【００３０】電気粘性流体の分散相として好ましい粒径
は、０．０１〜１００ミクロン、好ましくは０．１〜２
０ミクロン、さらに好ましくは０．５〜５ミクロンの範
囲であり、粒度分布はなるべくシャープな方が好まし
い。０．０１ミクロン未満では電場のない状態で初期粘
度が著しく大きくなって電気粘性効果による粘度変化が
小さく、また１００ミクロンを越えると流体の分散相と
しての十分な安定性が得られない。

【００３１】このような炭素質微粉末を分散相とし、多
くの電気絶縁油を分散媒として検討した結果、電気絶縁
油の誘電率が電気粘性効果に大きく影響し、３以上、好
ましくは４〜３０、特に好ましくは５〜１５の誘電率を
持つ電気絶縁油を分散媒とした場合、直流及び交流にお
いて高い電気粘性効果が得られることを本発明者らは見
出した。

【００３２】３以上の誘電率を持つ電気絶縁油として
は、フロロシリコーン油、ハロゲン化飽和炭化水素油、
ハロゲン化芳香族炭化水素油、一塩基酸エステル、二塩
基酸エステル、三塩基酸エステル、ポリオールエステ
ル、リン酸エステル、ハロゲン化芳香族モノカルボン酸
エステル、ハロゲン化芳香族ジカルボン酸エステル、ハ
ロゲン化芳香族トリカルボン酸エステルからなるエステ
ル系油またはそれらの混合物が例示される。

【００３３】さらに詳しく各オイルについて述べると、
フロロシリコーン油は一般式［Ｒ^f _mＲ_n ＳｉＯ
_(4-m-n)/2 ］_x で表され、置換基Ｒ^f は炭素数１〜１３
の飽和フロロアルキル基で３，３，３−トリフロロプロ
ピル基、３，３，４，４，５，５，５，ヘプタフロロペ
ンチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，
８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフロロ
デシル基などが例示される。これらの置換基の中でも特
に３，３，３−トリフロロプロピル基が好ましい。Ｒは
炭素数１〜６の非置換または置換の炭化水素基でメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル
基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニ
ル基などが例示され、特にメチル基が好ましい。一般式
中のｍ，ｎ，ｘはフロロシリコーン油の構造を規定する
平均値であり、１．５＜ｍ＋ｎ＜２．５；０．０５＜ｍ
／ｎ≦１；３≦ｘ、好ましくは１．９＜ｍ＋ｎ＜２．
２；０．２＜ｍ／ｎ≦１；５≦ｘ、の条件を満足し、か
つ所望の誘電率、粘度を得るように選択される。

【００３４】エステル系油としては、ネオカプリン酸の
ような脂肪族モノカルボン酸、安息香酸のような芳香族
モノカルボン酸又はそのフッ化物、塩化物、臭素化物の
ようなハロゲン化物、アジピン酸、グルタル酸、セバシ
ン酸、アゼライン酸のような脂肪族ジカルボン酸、フタ
ル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸のような芳
香族ジカルボン酸またはそのハロゲン化物、クエン酸の
ような脂肪族トリカルボン酸、トリメリット酸のような
芳香族トリカルボン酸またはそのハロゲン化物と、メチ
ルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、
２−エチルヘキシルアルコール、オクチルアルコール、
イソオクチルアルコール、イソブチルアルコール、ヘプ
チルアルコール、イソデシルアルコール、ヘキシルアル
コール、デシルアルコール、ウンデシルアルコールのよ
うな脂肪族アルコール、ベンジルアルコールのような芳
香族アルコールとのモノエステル類、ジエステル類、ト
リエステル類が例示され、リン酸エステルとしてトリメ
チルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチ
ルホスフェート、トリ−（２−エチルヘキシル）ホスフ
ェート、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、
トリフェニルホスフェート、トリクレシルホスフェー
ト、クレシルジフェニルホスフェート、イソデシルジフ
ェニルホスフェート、トリキシレニルジホスフェート、
キシレニルジフェニルホスフェートのようなリン酸エス
テルが例示される。

【００３５】さらにポリオールエステルとして、ペンタ
エリスリトール、ポリエチグリコール、ポリプロピレン
グリコール、グリセリンなどの多価アルコールと高級脂
肪酸とのエステルが例示される。

【００３６】ハロゲン化炭化水素としては、種々の塩素
化率を持つ塩素化パラフィンや、テトラクロロトリフェ
ニルメタン、トリクロロジフェニルエーテル、トリクロ
ロジフェニルメタンなどの芳香族炭化水素が例示され
る。

【００３７】この中ではフロロシリコーン油が絶縁性に
優れ比重も大きいという意味で最も好適である。

【００３８】電気粘性流体に用いる電気絶縁油の体積抵
抗率は２５℃で１０⁹ Ω・ｃｍ以上のもの、好ましくは
１０¹¹Ω・ｃｍ以上のもの、特に好ましくは１０¹²Ω・
ｃｍ以上のものを用いる。１０⁹ Ω・ｃｍ以下の場合は
電圧を印加した際の電流が著しく大きくなり、応用デバ
イスのエネルギー効率が著しく悪くなる。

【００３９】本発明における電気粘性流体は基本的には
直流及び交流で使用できるが、粉体の帯電状態により、
直流印加の場合、電気泳動により片側の電極に粉体が凝
縮する場合がある。このような場合は、正極、負極を頻
繁に交換させる目的で交流電圧を印加させるのが好まし
い。

【００４０】電気絶縁性を向上させる目的で、誘電率は
低いが電気絶縁性の良好なポリジメチルシロキサンやポ
リメチルフェニルシロキサンを骨格とするシリコーン
油、鉱油、パーフルオロポリエーテルやポリ三フッ化エ
チレンのようなフッ素油またはそれらの混合物と前記の
誘電率の高い油との混合油を用いることも可能である。
この場合、混合比により誘電率を３以上になるように調
整し、また油間で相分離しないように相溶性の良いもの
を選択する必要がある。特にフッ素油とフロロシリコー
ン油を混合することにより誘電率と体積抵抗率が高くか
つ炭素質微粉末の比重と近づけることができるため、電
気粘性流体として長期に安定なものが得られる。

【００４１】また電気絶縁油の粘度は２５℃において
０．６５〜１０００センチストークス（ｃＳｔ）、好ま
しくは５〜２００ｃＳｔ、さらに好ましくは１０〜５０
ｃＳｔの粘度を有するものを用いる。液相の粘度が低す
ぎると揮発分が多くなり液相の安定性が悪くなる。液相
の粘度が高すぎると電場のないときの初期粘度が高くな
り電気粘性効果による粘度変化が小さくなる。適度に低
粘度の電気絶縁油を液相とすることによって分散相を効
率良く懸濁させることができる。

【００４２】本発明の電気粘性流体を構成する分散相と
液相の割合は、前記炭素質微粉末からなる分散相の含有
量が１〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％であ
り、前記電気絶縁油からなる液相の含有量が９９〜４０
重量％、好ましくは８０〜５０重量％である。分散相の
量が１重量％未満では電気粘性効果が小さく、６０重量
％を越えると電場がない時の初期粘度が著しく大きくな
る。

【００４３】本発明の電気粘性流体には、本発明の効果
を著しく損なわない範囲内で、他の分散相や界面活性
剤、分散剤、酸化防止剤等の添加剤を併用または配合す
ることができる。

【００４４】以下実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００４５】

【実施例１】フリーカーボンを含まないコールタールを
２０リッターのオートクレーブを使用し４５０℃で実質
的に不活性雰囲気中で熱処理した。得られた処理物をタ
ール系中油（沸点範囲１２０〜２５０℃）を使用し抽出
・濾過した。この抽出・濾過残留物を内容積２リッター
のバッチ型の回転反応炉を使用し、５００℃の温度、
２．０リッター／分の窒素気流下で再加熱処理して炭素
質微粉末を得た。この炭素質微粉末のＣ／Ｈ比は２．３
８であった。この炭素質微粉末をさらに粉砕後、風力分
級機を使用して平均粒径３．８μｍに調整した。この炭
素質微粉末の２０体積％を室温における動粘度８６ｃＳ
ｔ（センチストークス），比重：１．２１６，誘電率：
６．６，体積抵抗率：６．３１×１０¹¹Ω・ｃｍのフロ
ロシリコーン油８０体積％に良く分散し、懸濁液として
電気粘性流体を得た。電気粘性効果の測定は、２重円筒
型回転粘度計を使用し、内外円筒間に実効値２kV/mm の
交流電圧を印加したときの剪断速度３６６ sec^-1、温度
２５℃における電場の印加による剪断応力の上昇分（Δ
τ）を測定した結果、Δτ＝３５９．６Ｐａ（パスカ
ル）であった。直流電圧を印加した場合もほぼ同様の電
気粘性効果が得られた。

【００４６】

【実施例２】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度２２ｃＳｔ，比重：
１．０６７，誘電率：４．７，体積抵抗率：５．０１×
１０¹¹Ω・ｃｍのフロロシリコーン油８０体積％に良く
分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施例１と
同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ＝２９
６．２Ｐａであった。直流電圧を印加した場合も、ほぼ
同様の電気粘性効果が得られた。

【００４７】

【実施例３】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度５５．５ｃＳｔ，比
重：１．１４９，誘電率：６．０，体積抵抗率：３．９
８×１０¹¹Ω・ｃｍのフロロシリコーン油８０体積％に
良く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施例
１と同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ＝
３５２．５Ｐａであった。直流電圧を印加した場合も、
ほぼ同様の電気粘性効果が得られた。

【００４８】

【実施例４】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度３３ｃＳｔ，比重：
１．１８６，誘電率：６．４，体積抵抗率：７．９４×
１０¹⁰Ω・ｃｍのフロロシリコーン油８０体積％に良く
分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施例１と
同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ＝３４
５．７Ｐａであった。直流電圧を印加した場合も、ほぼ
同様の電気粘性効果が得られた。

【００４９】なお実施例１〜４及び実施例８で使用した
フロロシリコーン油はポリトリフロロプロピルメチルシ
ロキサン又はポリトリフロロプロピルメチルシロキサン
とポリジメチルシロキサンの共重合体である。

【００５０】

【実施例５】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度１２２ｃＳｔ，比
重：１．１６５，誘電率：８．３，体積抵抗率：１．１
１×１０¹¹Ω・ｃｍの塩素化パラフィン８０体積％に良
く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施例１
と同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ＝４
４６．４Ｐａであった。直流電圧を印加した場合も、ほ
ぼ同様の電気粘性効果が得られた。

【００５１】

【実施例６】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度２２０ｃＳｔ，比
重：０．９７，誘電率：４．３，体積抵抗率：５．７１
×１０¹¹Ω・ｃｍのトリメリット酸トリオクチル８０体
積％に良く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。
実施例１と同様にして電気粘性効果を測定したところ、
Δτ＝２８８．６Ｐａであった。直流電圧を印加した場
合も、ほぼ同様の電気粘性効果が得られた。

【００５２】

【実施例７】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度４１ｃＳｔ，比重：
０．９８６，誘電率：５．２，体積抵抗率：８．６４×
１０¹¹Ω・ｃｍのフタル酸ジ（２−エチルヘキシル）８
０体積％に良く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得
た。実施例１と同様にして電気粘性効果を測定したとこ
ろ、Δτ＝３０５．４Ｐａであった。直流電圧を印加し
た場合も、ほぼ同様の電気粘性効果が得られた。

【００５３】

【実施例８】フリーカーボンを含まないコールタールピ
ッチを４５０℃で実質的に不活性雰囲気中で熱処理しメ
ソフェーズ小球体を成長させた後、タール系中油で抽出
・濾別を繰り返し、ピッチ成分を除去、５３０℃で窒素
気流中で再度熱処理（仮焼）し、Ｃ／Ｈ比２．４５の炭
素質微粉末を得た。この炭素質微粉末をジェット粉砕機
で粉砕後、風力分級して平均粒径５．２μｍの炭素質微
粉末を得た。この炭素質微粉末１００ｇを末端をトリレ
ンジイソシアネートで変性した分子量５０００〜１００
００のポリスチレン１重量％含有シクロヘキサン溶液４
００ミリリッター中に入れ、７０℃で２時間撹拌、反応
後残ったポリスチレン溶液を分離し、炭素質微粉末を十
分乾燥して溶媒を除去した。このポリスチレンにより被
覆された炭素質微粉末２０体積％を室温における動粘度
２９ｃＳｔ，（比重：１．２５，誘電率：６．６，体積
抵抗率：１．１×１０¹²Ω・ｃｍのフロロシリコーン油
８０体積％に良く分散し、懸濁液として電気粘性流体を
得た。実施例１と同様にして電気粘性効果を測定したと
ころ、Δτ＝９４４．８Ｐａであった。直流電圧を印加
した場合も、ほぼ同様の電気粘性効果が得られた。

【００５４】

【実施例９】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を実施例８で用いたフロロシリコーン油と
ポリ三フッ化−塩化エチレンとの混合油（混合重量比
1：０．４２９；室温における動粘度２０ｃＳｔ，比
重：１．４０，誘電率：５．７，体積抵抗率：１．０３
×１０¹²Ω・ｃｍ）８０体積％に分散し、懸濁液として
電気粘性流体を得た。実施例１と同様にして電気粘性効
果を測定したところ、Δτ＝３２３．７Ｐａであった。
直流電圧を印加した場合も、ほぼ同様の電気粘性効果が
得られた。

【００５５】

【比較例１】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度２０ｃＳｔ，比重：
０．９５，誘電率：２．７，体積抵抗率：１．９８×１
０¹²Ω・ｃｍのシリコーン油（ポリジメチルシロキサ
ン）８０体積％に良く分散し、懸濁液として電気粘性流
体を得た。実施例１と同様にして電気粘性効果を測定し
たところ、Δτ＝１６９．４Ｐａであった。

【００５６】

【比較例２】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度１１ｃＳｔ，比重：
１．８７，誘電率：２．８，体積抵抗率：９．６９×１
０¹¹Ω・ｃｍのポリ三フッ化−塩化エチレン８０体積％
に良く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施
例１と同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ
＝２００．０Ｐａであった。

【００５７】

【比較例３】実施例１で使用したのと同一の炭素質微粉
末２０体積％を室温における動粘度５４ｃＳｔ，比重：
１．８６，誘電率：２．０，体積抵抗率：４．０４×１
０¹²Ω・ｃｍのパーフロロポリエーテル８０体積％に良
く分散し、懸濁液として電気粘性流体を得た。実施例１
と同様にして電気粘性効果を測定したところ、Δτ＝２
０９．０Ｐａであった。

【００５８】実施例１〜９及び比較例１〜３の結果をま
とめると下記の如くである。電気絶縁油電気粘性流体の粘度誘電率体積抵抗率比重電気粘性効果（Δτ） cSt Ω・cm Pa 実施例 1 86 6.6 6.31×10¹¹ 1.216 359.6 実施例 2 22 4.7 5.01×10¹¹ 1.067 296.2 実施例 3 55.5 6.0 3.98×10¹¹ 1.149 352.5 実施例 4 33 6.4 7.94×10¹⁰ 1.186 345.7 実施例 5 122 8.3 1.11×10¹¹ 1.165 446.4 実施例 6 220 4.3 5.71×10¹¹ 0.97 288.6 実施例 7 41 5.2 8.64×10¹¹ 0.986 305.4 実施例 8 29 6.6 1.1 ×10¹² 1.25 944.8 実施例 9 20 5.7 1.03×10¹² 1.40 323.7 比較例 1 20 2.7 1.98×10¹² 0.95 169.4 比較例 2 11 2.8 9.69×10¹¹ 1.87 200.0 比較例 3 54 2.0 4.04×10¹² 1.86 209.0 ここで誘電率（比誘電率）と体積抵抗率は、室温におい
てＪＩＳ−Ｃ２１０１に準拠した方法で測定した値であ
る。

【００５９】また実施例１〜７及び比較例１〜３におい
て使用した電気絶縁油の誘電率と、電気粘性効果との関
係を図１に示す。図１ににおいて、横軸は使用した電気
絶縁油の誘電率、縦軸は電気粘性効果（Δτ）値を表
し、○印は実施例、●印は比較例に対応する。上表及び
図１から明らかなように、同じ炭素質微粉末に対して実
施例１〜７における誘電率が３より大きい電気絶縁油を
使用した場合、比較例１〜３における誘電率が３より小
さい電気絶縁油を使用した場合より明らかに大きな電気
粘性効果が得られている。

【００６０】又表面を電気絶縁性薄膜層で被覆した炭素
質微粉末を用いた場合（実施例８）特に顕著な電気粘性
効果が得られる。

【００６１】また混合油を用いた場合（実施例９）でも
誘電率が３より大きければ大きな電気粘性効果が得られ
ている。

【００６２】

【発明の効果】本発明の電気粘性流体は、直流又は交流
電場の印加により従来より高い電気粘性効果を示すと共
に高温安定性及び長期耐久性に優れている。

【００６３】

【図面の簡単な説明】

図１は、実施例１〜７及び比較例１〜３において使用し
た電気絶縁油の誘電率と電気粘性効果との関係を示す図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 107/50 Ｃ１０Ｍ 107/50 125/02 125/02 // Ｃ１０Ｎ 20:00 20:02 40:14 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 125/02 C10N 40:14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性に優れた油状媒体に誘電体微
粒子を分散させることにより得られる電気粘性流体にお
いて、炭素原子と水素原子との原子比（Ｃ／Ｈ）の値が
１．７０〜３．５０の範囲でフリーカーボン含有量が１
０重量％以下で平均粒子径が０．０１〜１００μｍの範
囲である炭素質微粉末と、誘電率が３以上でかつ体積抵
抗率が１０^９ Ω・ｃｍ以上である電気絶縁油とからな
ることを特徴とする電気粘性流体。
【請求項２】電気絶縁油がフロロシリコーン油、ハロ
ゲン化飽和炭化水素油、ハロゲン化芳香族炭化水素油、
一塩基酸エステル、二塩基酸エステル、三塩基酸エステ
ル、リン酸エステル及びポリオールエステルオイルのう
ちのいずれかまたはそれらの混合物である請求項１記載
の電気粘性流体。
【請求項３】電気絶縁油が、フロロシリコーン油、ハ
ロゲン化飽和炭化水素油、ハロゲン化芳香族炭化水素
油、一塩基酸エステル、二塩基酸エステル、三塩基酸エ
ステル、リン酸エステル及びポリオールエステルオイル
のうちのいずれかまたはそれらの混合物と、シリコーン
油、鉱油及びフッ素油のうちのいずれかまたはそれらの
混合物との混合油である請求項１記載の電気粘性流体。
【請求項４】炭素質微粉末が、表面を電気絶縁性薄膜
層で被覆されたものである請求項１、請求項２又は請求
項３記載の電気粘性流体。
【請求項５】電気絶縁性薄膜層が、高分子重合体から
なる薄膜である請求項４記載の電気粘性流体。