JP3226925B2 - 表面改質粒子使用の磁気レオロジー材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、磁界にさらしたときに流れ抵抗が実質的
増す流体材料に関し、特に表面改質粒子成分を利用して
降伏強さを高めた磁気レオロジー材料に関する。

背景技術 磁界の共存下で見掛密度が変化する流体組成物は、一
般にビンガム磁気流体、または磁気レオロジー材料と言
う。磁気レオロジー材料は一般にキャリア流体内に分散
された典型的に直径が0.1μｍ以上の強磁性または常磁
性粒子から成り、磁界の共存下で分極化され組織化され
て流体内に粒子鎖を作る。それらの粒子鎖は材料全体の
見掛粘度または流れ抵抗を増す作用をし、磁界が無くな
ると粒子は自由な状態に戻り、それに対応して材料全体
の見掛粘度または流れ抵抗は低下する。これらのビンガ
ム磁気流体組成物は、磁界の代りに電界に応答する電気
レオロジー材料に観察されるものに類似した制御自在の
挙動を示す。

電気レオロジー材料および磁気レオロジー材料は共に
ダンパー、緩衝器、および弾性マウントのような装置内
に種々の減衰力の提供、並びに種々のクラッチ、ブレー
キおよび弁装置におけるトルクおよび圧力レベルの制御
に有用である。磁気レオロジー材料は本質的にこれらの
用途において電気レオロジー材料よりもいくつかの利点
を与える。

磁気レオロジー流体は電気レオロジー材料よりも高い
降伏強度を示すので、大きな減衰力を発生することがで
きる。さらに磁気レオロジー材料は、電気レオロジー材
料を効果的に動作させるのに必要な高コスト、高電圧電
力に比べて単純で低電圧電磁コイルによって容易に発生
される磁界によって活性化される。磁気レオロジー材料
を効果的に利用できる装置のさらに特定の記載が同時係
属出願の米国特許出願第07/900,571号および第07/900,5
67号にされている（これらの発明の名称は、それぞれ
「磁気レオロジー流体ダンパ」および「磁気レオロジー
流体装置」であって、ともに1992年６月18日に出願され
ている）。

磁気レオロジーまたはビンガム磁気流体はコロイド磁
気流体とは区別できる。コロイド磁気流体における粒子
は典型的に５〜10ナノメータ（nm）の直径を有する。磁
界の印加時に、コロイド磁気流体は粒子の組織化または
流れ抵抗の発生を示さない。代りにコロイド磁気流体
は、磁界勾配に比例する全材料に体積力を経験する。こ
の体積力は全コロイド磁気流体を高磁界強さの領域に引
き付ける。

磁気レオロジー流体および対応する装置は種々の特許
および刊行物に検討されている。例えば、米国特許第2,
575,360号は磁気レオロジー材料を使用してクラッチと
ブレーキに見られるような２つの独立回転要素間に駆動
連接を提供する磁気機械的制御自在のトルク付加装置を
開示している。この用途に満足な流体組成物は、軽潤滑
油のような適当な液体媒質に分散された「カルボニル鉄
粉」と一般に呼ぶ軟質鉄ダストの50体積％から成ると述
べている。

磁界または電界の使用による可動部材間のすべりを制
御することができる別の装置が米国特許第2,661,825号
に開示されている。可動部材間の空間にフィールド応答
媒質を充てんする。この媒質を通る磁界または電界束の
発生はすべりの制御をする。磁界の印加に応答する流体
はカルボニル鉄粉および軽鉱物油を含有すると記載され
ている。

米国特許第2,886,151号は、電界または磁界に応答す
る流体膜カップリングを利用するクラッチおよびブレー
キのような力伝達装置を記載している。その磁界応答流
体の例は、還元鉄酸化物粉末および25℃で２〜20センチ
ポアズの粘度を有する潤滑剤グレードの油を含むことを
開示している。

磁気レオロジー流体の流れを制御するのに有用な弁の
構造が米国特許第2,670,749号および第3,010,471号に開
示されている。開示された弁の設計に利用する磁気流体
は強磁性、常磁性および反磁性材料を含む。米国特許第
3,010,471号に特定されている磁気流体組成物は軽量炭
化水素油に懸濁のカルボニル鉄から成る。米国特許第2,
670,749号において有用な磁気流体混合体はシリコーン
油または塩素化またはフッ素化懸濁流体に分散されたカ
ルボニル鉄粉から成る。

種々の磁気レオロジー材料の混合物が米国特許第2,66
7,237号に開示されている。その混合物は流体冷却剤、
酸化防止ガスまたは半固体グリースに分散の常磁性また
は強磁性小粒子系と定義されている。磁気レオロジー材
料に望ましい組成物は鉄粉と軽機械油から成る。特に望
ましい磁気粉末は平均粒径が８μｍのカルボニル鉄粉で
あると述べている。他の可能なキャリア化合物はケロシ
ン、グリースおよびシリコーン油を含む。

米国特許第4,992,190号は磁界に応答するレオロジー
材料を開示している。この材料の組成は液体キャリア・
ベヒクルに分散されたシリカゲルと磁化性粒子である。
磁化性粒子は磁鉄鉱粉末またはカルボニル鉄粉にするこ
とがき、GAF社製の絶縁還元カルボニル鉄粉などが特に
望ましい。液体キャリア・ベヒクルは32℃で１〜1000セ
ンチポアズの範囲内の粘度を有するものと記載されてい
る。適当なビヒクルの特例はConocoのLVT油、ケロシ
ン、軽パラフィン油、鉱物油およびシリコーン油を含
む。望ましいキャリア・ベヒクルは32℃で10〜1000セン
チポアズの範囲内の粘度を有するシリコーン油である。

自動車やトラックのダンパーやブレーキのような磁気
レオロジー材料の多くの用途において、経験する大きな
力に耐えうるべく高降伏応力を示すことが磁気レオロジ
ー材料に要求される。磁気レオロジー材料に伝統的に使
用された種々の鉄粒子を選択することによって得られる
ことができる磁気レオロジー材料の降伏応力は僅かしか
増加しないことがわかった。その磁気レオロジー材料の
降伏応力を増すためには、典型的に磁気レオロジー材料
の体積割合を増すか、或いは印加する磁界の強さを増す
必要がある。しかしながら、これらの方法は、高体積割
合の粒子成分は磁気レオロジー装置の重量を著しく増す
とともに、オフ状態の材料の全粘度を高め、それによっ
てその材料を利用できる磁気レオロジー装置の寸法およ
び形状を限定し、高磁界が磁気レオロジー装置の電力の
必要性を著しく増す。

従って、粒子の高体積比率または高磁界の必要がなく
磁気レオロジー材料の降伏応力を自由に高くすることが
できる磁気レオロジー粒子の必要がある。

発明の開示 本発明は、キャリア流体と磁気的に活性の粒子から成
り、該粒子がその表面に腐食生成物のような汚染生成物
を実質的に含まないように改質されていることを特徴と
する磁気レオロジー材料である。磁気活性粒子の表面に
腐食生成物の形成は、粒子の表面と水および大気中のガ
ス並びに電解質および微粒物質または大気中に存在す
る、または粒子の調製または加工中に残留物として残る
汚染物質との化学的および電気化学的反応から生じる。
腐食生成物はコンパクトで金属の表面に強固に付着また
は金属表面へルーズに結合する、そして粉末、膜、フレ
ークまたはスケールの形である。最も一般的な種類の腐
食生成物は種々の形態の金属酸化物層を含み、さび、ス
ケール或いはミルスケールと言う場合がある。磁気レオ
ロジー材料によって示された降伏強さを磁気的に活性な
粒子の表面から汚染物質を除去することによって著しく
高くできることが発見された。汚染生成物は研磨機加
工、化学処理またはそれらの組合せによって金属粒子の
表面から効率的に除去することができる。効果的にする
ために、これらの方法は磁気レオロジー材料の現場調製
中または磁気レオロジー材料の調製または保護被膜の塗
布直前に用いなければならない。研磨機加工は、磁気活
性粒子の表面に高速で研磨材を衝突させることによって
汚染生成物の物理的または機械的除去を含む。この研磨
材は磁気レオロジー材料への研磨性添加物または加工助
材として使用する研磨材の形にすることができる。

磁気レオロジー材料の調製中に汚染生成物の除去に適
用できる化学的処理法または技術は酸腐食、洗浄または
酸洗い；アルカリ洗浄；電解洗浄；超音波洗浄およびそ
れらの組合せを含む。磁気レオロジー材料の調製前に汚
染生成物の除去に適用できるさらに別の化学処理法は金
属の還元、または反応性ガス法、プラズマ浄化、イオン
腐食、スパッター浄化およびそれらの組合せを含む。

粒子表面を保護するのに有効な遮断塗料の種類は、非
磁性金属、セラミックス、高性能熱可塑性樹脂、熱硬化
性重合体およびそれらの混合物から成る。汚染生成物に
よる再汚染から粒子の表面を効果的に保護するために、
この被膜または層が粒子を実質的に封入する必要があ
る。

図面の簡単な説明 図１は、実施例12および比較実施例13に従って調製し
た磁気レオロジー材料について磁界強さの関数として25
℃における磁気レオロジー効果のプロットである。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、粒子成分の表面が汚染生成物を実質的に含
まないように改質された粒子成分とキャリア流体から成
る磁気レオロジー材料に関する。

その汚染生成物は本質的に粒子表面に存在する異物で
あって、典型的に腐食生成物である。前期のように、磁
気活性粒子の表面に腐食生成物の形態は、粒子の表面と
水および大気のガス、並びに大気中に存在するまたは粒
子の調製または加工中に残留物として残る電解質および
微粒物質または汚染物質との化学的および電気化学的反
応から生じる。この表面劣化プロセスに含まれる大気ガ
スの例はO₂、SO₂、H₂S、NH₃、NO₂、NO、CS₂、CH₃SCH₃お
よびCOSを含む。金属はこれらの大気ガスによる腐食に
耐性を有するが、金属の表面は一般にこれらのガスのい
くつかに対して反応性である。既知の粉末加工技術およ
び方法からもたらされる金属粒子の表面を汚染する化学
元素の例は炭素、硫黄、酸素、リン、ケイ素およびマン
ガンを含む。種々の金属に腐食生成物の形成に含まれる
大気中の微粒物質または汚染物質の例は、ダスト、水ま
たは水分、ちり、炭素および炭素化合物またはすす、金
属酸化物、（NH₄）SO₄、各種塩類（すなわち、Nacl等）
および塩酸、硫酸、硝酸およびクロム酸のような腐食性
酸を含む。一般に金属の腐食はこれら大気ガスのいくつ
かと汚染物質の共存下で生じる。金属の表面にダスト、
ちりまたはすすのような固体微粒物質の存在は、それら
が水分、塩類および酸類のような腐食性反応物質を保持
するために劣化速度を増す。鉄および他の金属の大気腐
食のさらに詳細な検討は、ウーリッグら［H.Uhlig and
R.Revie in “Corrosion and Corrosion Control",（Jo
hn Wiley ＆ Sons,New York,1985）］等によって行われ
ている。

大気にさらされた金属表面の本来の劣化は、典型的に
腐食生成物が粒子を完全に包むまで、または粒子全体が
汚染物質と反応完了まで続く。腐食生成物はコンパクト
で金属表面に固く付着、または粉末、膜、フレークまた
はスケールとして金属表面にルーズに結合する。最も一
般的な種類の腐食生成物は種々の形態の金属酸化物層
（さび、スケールまたはミルスケールとも言われる場合
がある）を含む。

本発明は、磁気的に分極可能粒子の表面から汚染物質
を除去すると、粒子が高降伏応力を示すことができる磁
気レオロジー材料を作るのに特に有効であるという発見
に基づく。汚染生成物は研磨機加工、化学処理またはそ
れらの組合せによって金属粒子の表面から効率的に除去
することができる。有効にするには、これらの方法は磁
気レオロジー材料の調製中に、または磁気レオロジー材
料の調製または粒子遮断層または被膜の塗布直前に実施
しなければならない。

研磨加工は、磁気活性粒子の表面に研磨材を高速度で
衝突させることから生じる汚染物質の物理的または機械
的除去を含む。この研磨材は磁気レオロジー材料への研
磨性添加物または加工助剤としてのみ使用される研磨材
の形態にすることができる。

本発明の研磨性添加物は粒子から汚染物質を実質的に
除去すべく磁性レオロジー粒子を十分に磨耗させること
ができる材料でなければならない。従って、研磨性添加
物は磁性レオロジー粒子の表面を効果的に磨耗すべくか
なりの硬度または粗さをもつ必要がある。金属表面から
汚染生成物を除去できる種々のタイプの研磨材は、磨耗
技術の当業者には周知であって、本発明に研磨添加物と
して使用することができる。本発明の研磨性添加物は典
型的に粉末の形であって、アルミニウム、クロム、ジル
コニウム、ハフニウム、チタン、ケイ素およびマグネシ
ウムの酸化物；アルミニウム、ケイ素およびホウ素の炭
化物、窒化物およびホウ化物;Wc−CoおよびCr−Al₂O₃の
ようなサーメット、並びにそれらの混合物のような種々
の物質から成る。研磨性添加物の特定の例はダイヤモン
ドダスト、ガーネット、コランダム、アルミナ、ブラッ
クミネラルスラッグ、Cr₂O₃、HfO₂、TiO₂、MgO、ガラ
ス、砂、シリカ、ケイ酸アルミニウム、軽石、エメリ
ー、長石、SiC、B₄C、BN、Si₃N₄、AlN、酸化セリウム、
および溶融アルミナ、並びに他の耐火物またはセラミッ
ク研磨材を含む。

酸化鉄も本発明のために研磨用添加物として有効であ
ることがわかった。特に比較的硬い酸化鉄を比較的軟質
の鉄粉と組合せて使用して酸化鉄によって鉄の表面から
汚染生成物を除去できることがわかった。全磁気レオロ
ジー材料に比較的少量で使用されるけれども、酸化鉄は
磁気的に活性で、鉄と共に付加的磁気レオロジー粒子と
しても作用することが注目される。その酸化鉄はFe₂O₃
およびFe₃O₄のような全ての既知純酸化鉄、並びにMn、Z
nまたはBaのような少量の他元素を含有するものも含
む。酸化鉄の特定の例はフェライトおよびマグネタイト
を含む、そしてフェライトが望ましい。

本発明に研磨用添加物として有用なシリカは疎水性で
なければならない。換言すると、シリカの表面は最少量
のヒドロキシル官能価を有するように処理しなければな
らない。そしてシリカは吸着水分を含まないようにしな
ければならない。別の親水性シリカ（例えば、PPG産業
によって商品名HI−SIL233で供給されるようなシリカゲ
ル）は本発明用に疎水性にさせるには不十分であること
がわかったから、シリカの表面を化学的に処理して疎水
性にすることが大切である。十分に理解されていないけ
れども、過剰の吸着水分および／またはヒドロキシル官
能価が、親水性シリカが粒子成分の表面を十分に磨耗さ
せるのを防げると考えられる。

本発明の疎水性シリカは、シリカの表面のヒドロキシ
ル基を種々の有機官能性単量体シランまたはシランカッ
プリング剤、例えばヒドロキシシラン、アシルオキシシ
ラン、エポキシシラン、オキシメシラン、アルコキシシ
ラン、クロロシランおよびアミノシランと反応させるこ
とによって調製することができる。シリカ表面のヒドロ
キシル基はシリコーン油、鉱物油およびパラフィン油の
ような重合体化合物とも反応する。シリカを疎水性にさ
せるために種々の材料でシリカの表面を改質すること
は、ノルら［W.Nall in “Chemistry and Technology o
f Silicones",Academic Press,Inc.,New York,1968 and
by E.P.Plueddemonn in “Silan Coupling Agents," P
lenum Press,New York,1982］によって記載されてい
る。疎水性シリカの特定の例はDegussa社およびGabot社
から、それぞれ商品名AEROSILおよびCABOSILで市販され
ているものを含む。

本発明の望ましい研磨添加物は、後述のチキソトロー
プ網目構造の形成に寄与する可能性のために疎水性シリ
カ、酸化鉄およびアルミナを含む。酸化鉄がその磁気レ
オロジー活性および高比重のために特に望ましい。

ここで利用される研磨添加物の直径は約0.001〜50.0
μｍ、望ましくは約0.001〜20.0μｍ、最適には約0.001
〜5.0μｍの範囲内にする。これらの研磨添加物は典型
的に全磁気レオロジー材料の約0.05〜10.0望ましくは約
0.1〜5.0、最適には約0.2〜3.0体積％の範囲内の量で使
用する。

有効にするために、研磨添加物は粒子表面から汚染生
成物を効率的に除去させるのに十分な運動エネルギーを
もって磁気レオロジー粒子の表面へ衝突させなければな
らない。これは、磁気レオロジー材料の現場調製中、磁
気レオロジー材料の調製直前、または粒子への保護塗料
の塗布直前に実施することができる。磁気レオロジー材
料の調製中に実施する場合には、研磨添加物は磁気レオ
ロジー粒子成分、キャリヤ流体および全ての任意成分と
混合し、得られた混合成分を最初に手でへらなどにより
混合し、次に機械的シェーカーや適当な磨砕装置、例え
ばボールミル、サンドミル、磨砕ミル、コロイドミル、
ペイントミル、ペブルミル、ショットミル、振動ミル、
ロールミル、水平小メジアミミル、等（以下、集約的に
混合装置と記す）のような適当な磨砕装置でさらに十分
に混合する。

磁気レオロジー材料から汚染生成物を除去するのに利
用できる運動エネルギーの大きさを決定するのは、研磨
添加物の質量、並びに混合または分散工程中にこの添加
物の速度である。研磨添加物の速度は磁気レオロジー材
料の粘度および混合装置の動作速度に依存する。25℃で
約1000センチポアズ以下の粘度を有する典型的な磁気レ
オロジー材料の十分な速度は、混合装置が約15.2m/分の
最低先端速度で作動するとき磁気レオロジー粒子から汚
染生成物を効果的に除去する研磨添加物によって得られ
る。諸成分は、磁気レオロジー粒子の表面から汚染生成
物を実質的に除去するのに十分長い時間一緒に混合また
は分散させなければならない。研磨添加物の速度増加は
一般に必要な混合または分散時間の減少をもたらす。一
般に、成分は典型的に約１分〜24時間、望ましくは約５
分〜18時間範囲内の時間混合する必要がある。特定の磁
気レオロジー粒子からの汚染生成物の効率的除去をさせ
る最適パラメーターを決めるにはある程度の実験が必要
である。

磁気レオロジー粒子の表面から汚染生成物の実質的な
除去の確認は、分析化学および表面分析技術の当業者に
既知の種々の材料特性法を利用することによって得られ
る。原子および／または分子の定量／定性検出の２、３
の既知方法の例は中性子放射化分析；走査型イオン質量
分析法（SIMS）、Ｘ−線粉末回析法、Ｘ−線蛍光分光分
析法（XRF）、Ｘ−線光電子分光分析法（XPS）および化
学分析用電子分光分析法（ESCA）のようなＸ−線法；お
よび走査型トンネルきず顕微鏡検査法（STM）、走査型
電子顕微鏡検査法（SEM）、走査型オージェ微量分析法
（SAM）、および電子線マイクロアナリシス（EPMA）の
ような顕微鏡検査法を含む。粉末資料の顕微鏡検査法は
典型的に当業者が周知の超薄切片法を用いて行われる。

磁気レオロジー材料の調製または保護膜の塗布直前に
汚染物質を磁気レオロジー粒子の表面から除去する場
合、磁気レオロジー粒子および研磨添加物のみを使用す
ることを除いて前記混合法に従う。混合工程の後、研磨
された粒子は直ちに他の成分と混合して磁気レオロジー
材料を調製するか、また直ちに保護塗料で被覆して腐食
生成物の再形成を防ぐ。用語「直ちに」とは、粒子が汚
染物質を含まない雰囲気下に長時間貯蔵されない限り、
研磨された粒子が混合工程完了後約60分以内、望ましく
は約30分以内に磁気レオロジー材料の他の成分と混合、
または保護塗料で被覆されることを意味する。

汚染生成物は、また加工助剤として種々の研磨材を使
用して研磨機加工を通して粒子から除去できる。この形
の研磨機加工は、磁気レオロジー材料の調製中または調
製直前または保護塗料を粒子に塗布する直前に行なうこ
ともできる。この研磨工程を行なうのに必要な研磨材の
種類および対応する装置の性質は粒子成分の直径または
大きさを小さくするまたは変えることができるものとし
て記載される。特定の種類の研磨材および装置は塗料お
よび塗膜の製造技術の当業者には周知である。磨砕式工
程を利用しない、従って粒径を小さくできないホモジナ
イザー、機械的ミキサーおよびシェーカーは、研磨添加
物が外装置と共に使用されない限り、本発明のために磁
気レオロジー粒子の表面から汚染生成物を除去するのに
は不適当である。

加工助剤として使用するのに適当な一般的研磨材の例
は、ステンレス鋼、セラミック、ポーセレン、フリン
ト、高炭素鋼、高マンガン鋼、鋳造ニッケル合金、低炭
素鍛造鋼、タングステンカーバイト、ガラス、ケイ酸ジ
ルコニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウム
を含む種々の金属から成るボール、ビーズ、ペレット、
ペブル、グリットまたはショットを含む。これらの研磨
材を利用する媒体磨砕装置またはミルは、サンドミル、
ボールミル、磨砕ミル、ペブルミル、ショットミル、振
動ミルおよび水平小媒体ミルを含む。さらに、研磨媒体
は、典型的にロールミルに使用されるホイール、ディス
クまたはブレードの形態にできる。メディアミルの完全
な記載は、タンクら［G.Tank and T.Patten in “Indus
trial Paint Finishing Techniques and Procerses"（E
llis Horwood Limited,West Sussex,England,1991）and
“Paint Flow and Pigment Dispersion"（nd edition
John Wiley ＆ Sons,New York,1979）によって提供され
ている。

上記研磨添加物の場合のように、研磨媒体は、粒子の
表面から汚染生成物を十分に除去する運動エネルギーを
もって磁気レオロジー粒子の表面に衝突しなければなら
ない。磁気レオロジー粒子から汚染生成物を除去するの
に利用される運動エネルギーの大きさを決めるのは、研
磨媒体の質量並びに磨砕プロセス中にこの媒体によって
達成される速度である。研磨媒体の速度は磁気レオロジ
ー材料の速度および磨砕装置の動作速度に依存する。25
℃で約1000センチポアズ以下の粘度をもった典型的な磁
気レオロジー材料に対しは、磨砕装置が約91m/分の最低
チップ速度で運転されるときに、磁気レオロジー粒子か
ら汚染生成物を効果的に除去する研磨媒体によって十分
な速度が得られる。成分は、磁気レオロジー粒子の表面
から汚染生成物を実質的に除去するのに十分な時間一緒
に混合または分散させなければならない。研磨媒体の速
度の増加は一般に必要な磨砕時間を少なくする。一般
に、成分は１〜48時間、望ましくは２〜24時間の範囲内
の時間混合する必要がある。

研磨添加物は研磨媒体と併用することができる、この
場合、対応する磨砕装置の効率は高くなり磁気レオロジ
ー粒子の表面から汚染生成物を除去するのに必要な磨砕
装置の時間と速度を低速にすることになる。

磁気レオロジー粒子表面からの汚染生成物の除去は化
学処理法によっても達成できる。この化学処理は磁気レ
オロジー材料の調製中、調製直前または該粒子への保護
塗料の塗布直前に行うことができる。磁気レオロジー材
料の調製中に汚染生成物の除去に適用できる化学処理法
または技術は、酸洗浄、アルカリ洗浄、電解洗浄、超音
波洗浄および電気メッキ産業において一般に利用されて
いる電解洗浄とアルカリ洗浄の組合わせのようなそれら
の組合わせを含む。本発明に有用なアルカリ洗浄剤の例
はアルカリ金属正リン酸塩、凝縮リン酸塩、水酸化物、
炭酸塩、重炭酸塩、ケイ酸塩およびホウ酸塩を含む。ア
ルカリ洗浄剤は典型的に技術的に既知の界面活性剤と共
に使用される。

本発明に有用な酸洗浄剤の例はクエン酸、酒石酸、酢
酸、修酸およびグルコン酸のような有機酸；リン酸ナト
リウム、過硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムおよびニ
フッ化物塩のような酸塩類；および硫酸、リン酸および
塩酸のような無機酸を含む。

磁気レオロジー材料の調製中の酸およびアルカリ洗浄
は、磁気レオロジー材料の調製に利用する成分に酸また
はアルカリ洗浄剤を添加し、次に先ずへらなどを手で次
に機械的混合装置でそれらを成分を十分に混合すること
によって行うことができる。その酸またはアルカリ洗浄
剤は典型的に粒子成分の0.1〜5.0、望ましくは約0.5〜
重量％の範囲内の量で使用される。

磁気レオロジー材料の調製中の電解洗浄は典型的に該
材料に電流を印加して粒子表面に激しいガス発生をさせ
て汚染物質の剥離を促進する。電解洗浄は陰極的または
陽極的に行う。この方法は一般に前記のように酸または
アルカリ洗浄と併用される。

磁気レオロジー材料の調製中の超音波洗浄は典型的に
高周波の音波を材料に通すことによって行う。これらの
超音波はキャリヤ成分全体に小気泡を発生して粒子の表
面を激しく洗浄する。この方法はしばしば前記の酸また
はアルカリ洗浄と併用される。

磁気レオロジー材料の調製または保護塗料の塗布の直
前に汚染生成物の除去に適用できる化学処理法は、前記
現場処理法、並びに金属還元；プラズマ浄化；イオンエ
ッチング；スパッタ浄化およびそれらの組合せ法を含
む。金属還元は典型的に水素のようなガス状分子との高
温反応による金属粒子表面の還元を含む。極めて清浄な
表面の提供および汚染物質の除去性能のため、磁気レオ
ロジー材料の調製または保護塗料の塗布前に粒子の表面
から汚染生成物を除去する望ましい方法は金属還元法お
よびプラズマ浄化法である。

上記化学処理法の詳細な記載はブーシャンら（B.Bhus
han and B.Gupta in “Handbook of Tribology," McGra
w−Hill,Inc.,New York,1991］によって提供されてい
る。

上記のように、研磨機加工、化学処理またはそれらの
組合せによる粒子表面からの汚染生成物の除去直後に粒
子表面に保護塗料を塗布することができる。粒子表面を
汚染生成物による再汚染から効果的に保護するために
は、保護塗膜が粒子を実質的に、望ましくは完全に包む
必要がある。粒子を実質的に包む保護塗膜は、カルボニ
ル鉄粉（例えば、GAF社によって商品名GQ−４およびGS
−６で販売されている絶縁、還元カルボニル鉄粉）に見
られるような絶縁塗膜とは区別される。

絶縁、還元カルボニル鉄に見られる絶縁塗膜は粒子間
の接触防止を意図し、粒子にシリカゲルの微粒子を散布
することによって簡単に形成される。従って絶縁塗膜は
汚染生成物の生成を防止すべく粒子を実質的に包まな
い。絶縁塗膜による粒子表面の散在的被覆は、ジャプカ
［J.Japka entitled “Iron Powder for Metal Injecti
on Molding" International Journal of Powder Metall
urgy,27（２）,107−114］の論文に掲載の走査型電顕写
真に見られる。塗膜による粒子表面の不完全被覆は、ダ
ストやすすのような大気中の固体粒子について前述した
プロセスを通した汚染生成物の加速生成をもたらす。文
献に絶縁塗料として有用であると記載されている前記酸
化鉄は、酸化鉄自身が腐食生成物であるので本発明用の
保護塗膜としては使用できない。

磁気レオロジー粒子表面への汚染生成物の形成を防止
するのに有効な本発明の保護塗料は、非磁性金属、セラ
ミックス、高性能熱可塑性樹脂、熱硬化性重合体および
それらの混合物を含む種々の材料から得られる。保護被
膜の形成に有用な熱硬化性重合体の例はポリエステル、
ポリイミド、フェノール、エポキシ、ウレタン、ゴムお
よびシリコーンを含む、一方熱可塑性重合体材料はアク
リル樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレンスルフィド、
ポリキノキサリ、ポリエーテルイミドおよびポリベンズ
イミダゾールを含む。保護被膜の形成に有用な典型的非
鉄金属はチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニナブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングス
テン、銅、銀、金および鉛のような耐火遷移金属、ス
ズ、亜鉛、カドミウム、Co−Cr−Ｗ−ＣおよびCo−Cr−
Mo−Siのようなコバルト貴金属間化合物、Ni−Cu,Ni−A
l,Ni−Cr,Ni−Mo−C,Ni−Cr−Mo−C,Ni−Cr−Ｂ−Si−
ＣおよびNi−Mo−Cr−Siのようなニッケル貴金属間合金
を含む。保護被膜の形式に有用なセラミック材料の例
は、前記耐火遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物およ
びケイ化物;Al₂O₃,Cr₂O₃,ZrO₃,HfO₂,TiO₂,SiO₂,BeO,MgO
およびThO₂のような非金属酸化物;B₄C,SiC,BN,Si₃N₄,Al
Nおよびダイヤモンドのような非金属非酸化物；および
各種サーメットを含む。

腐食生成物の成長から金属表面を保護するために使用
される種々の材料の詳細な記載は、マンガー［C,Munger
in “Corrosion Prevention by Protective Coatings"
（National Assocition of Corrosion Enginecrs,Houst
on,Texas,1984）］によって行われている。ポリエチル
イミド塗膜に包まれる市販の鉄粉はHoeganaes社により
商標ANCORで製造されている。

本発明の保護塗料は磨耗技術の当業者に周知の技術ま
たは方法によって塗布される。一般的な被覆法の例は物
理的蒸着および化学蒸着法を含む。物理的蒸着法は物理
的蒸着法と液体または湿潤法を含む。物理的蒸着法は直
接、反応性、活性化反応性およびイオンビーム補助蒸
着;DC/RFダイオード、交番、トリオード、中空陰極放
電、スパッタイオン、および陰極アークグロー放電イオ
ンめっき；直接、クラスタイオンおよびイオンビームめ
っき;DC/RFダイオード、トリオードおよびマグネトロン
グロー放電スパッタリング；および単および二重イオン
ビームスパッタリングを含む。物理的液体または湿潤法
はエア／エアレス・スプレー、浸漬、回転、静電噴霧、
噴霧高温分解、噴霧溶融、流動床、電気化学蒸着、化学
転化（例えば、リン酸塩処理、クロメート処理、真空蒸
着、等）のような化学蒸着、無電解付着および化学還
元；金属間化合物複合化、およびコロイド分散またはゾ
ル−ゲル塗料塗布法を含む。化学蒸着法は従来の、低
圧、レーザ誘導、電子補助、プラズマ増強および反応性
脈動化学蒸着、並びに化学蒸気重合を含む。これら各種
の塗装法の詳細な検討が前記Bhuhonの刊行物で行われて
いる。

磁気レオロジー材料の調製前に粒子表面から腐食生成
物を除去するのに伴う余分な製造コストのために、本発
明の望ましい研磨機加工および化学処理法は、磁気レオ
ロジー材料の調製中に行う。この点、研磨機加工は一般
に化学処理より望ましい。

本発明に従って改質される磁気的に活性の粒子成分は
磁気レオロジー活性を示すことが知られかつその表面に
汚染生成物を形成する本質的に固体から成る。本発明に
有用な典型的な粒子成分は、例えば常磁性、超常磁性ま
たは強磁性化合物から成る。本発明に有用な粒子成分の
特定例は鉄、酸化鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、
二酸化クロム、低炭素鋼、ケイ素鋼、ニッケル、コバル
ト、およびそれらの混合物のような材料から成る粒子を
含む。さらに、粒子成分はアルミニウム、ケイ素、コバ
ルト、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、タ
ングステン、マンガンおよび／または銅を含有するもの
のような既知の鉄合金から成る。また、粒子成分は、本
願と同時出願した、本願と同一出願人でもあるカールソ
ンら（J.D.CalsonおよびK.D.Weiss）による発明の名称
が「合金粒子を主成分とした磁気レオロジー材料」の米
国特許出願明細書に記載されている特定の鉄−コバルト
および鉄−ニッケル合金から成る。

その粒子成分は典型的に当業者が周知の方法によって
調製される金属粉末の形である。金属粉末の典型的な製
造法は金属酸化物の還元、粉砕、摩砕、電着、金属カル
ボニル分解、急速凝固、または溶融法を含む。市販され
ている種々の金属粉末はストレート鉄粉、還元鉄粉、絶
縁還元鉄粉、およびコバルト粉末を含む。ここで使用さ
れる粒子の直径は約0.1〜500μｍ、望ましくは約1.0〜5
0μｍの範囲内にできる。

本発明の望ましい粒子はストレート鉄粉、還元鉄粉、
鉄−コバルト合金粉末および鉄−ニツケル合金粉末であ
る。粒子成分は典型的に全材料の必要な磁気活性および
粘度に依存して全組成の約５〜50、望ましくは約15〜40
体積％から成る。

本発明の磁気レオロジー材料のキャリヤ流体は、前記
特許に記載されている鉱物油、シリコーン油およびパラ
フィン油のような磁気レオロジー材料用に前に開示した
キャリヤ流体またはビヒクルにすることができる。本発
明に適当なさらに別のキャリヤ流体はシリコーン共重合
体、ホワイトオイル、作動油、塩素化炭化水素、変圧器
油、ハロゲン化芳香族液体、ハロゲン化パラフィン、ジ
ェステル、ポリオキシアルキレン、過フッ素化ポリエー
テル、フッ素化炭化水素、フッ素化シリコーンおよびそ
れらの混合物を含む。かかる化合物の当業者に既知のよ
うに、変圧器油は電気的と熱的絶縁の両方の特性を有す
る液体を指す。天然の変圧器油は低粘度および高化学安
定性を有する精製鉱物油を含む。合成変圧器油は塩素化
芳香族炭化水素類（塩素化ビフェニルおよびトリクロロ
ベンゼン）から成り、それらは集約的に「アスカレ
ル」、シリコーン油およびセバシン酸ジブチルのような
液体エステルとして知られている。

本発明の適当なさらに別のキャリヤ流体は、発明の名
称「高強度、伝導率電気レオロジー材料」で1992年９月
９日付け同時係属米国特許出願第07/942,549号に開示さ
れているシリコーン共重合体、ヒンダードエステル化合
物およびシアノアルキルシロキサン単独重合体を含む。
本発明のキャリヤ流体は、多くの精製または低導電率の
キャリヤ流体と混和性の溶液を生成することによって改
質して約１×10^-7s/m以下の導電率を与えたキャリヤ流
体にすることもできる。これらの改質キャリヤ流体の詳
細な記載は同時係属出願であって本願と同一出願人でも
あるMunozら（B.C.Munoz,S.R.Wassermon,J.D.Carlson a
nd K.D.Weiss）によって1992年10月16日出願された発明
の名称が「最小導電率を有する改質電気レオロジー材
料」の米国特許に見られる。

25℃では約３〜200センチポアズの粘度を有するポリ
シロキサンおよび過フッ素化ポリエーテルも本発明の磁
気レオロジー材料に利用するのに適する。これらの低粘
度ポリシロキサンおよび過フッ素化ポリエーテルは、本
願と同一出願人でもあるワイス（Weiss）らによって同
時に出願された発明の名称が「低粘度磁気レオロジー材
料」の米国特許出願に詳細に記載されている。本発明の
望ましいキャリヤ流体は鉱物油、パラフィン油、シリコ
ーン油、シリコーン共重合体および過フッ素化ポリエー
テルを含むが、特にシリコーン油および鉱物油が望まし
い。

本発明の磁気レオロジー材料のキャリヤ流体は25℃で
は約２〜1000センチポアズ、望ましくは３〜200センチ
ポアズの粘度を有する必要がある。そして特に約５〜10
0センチポアズの粘度のものが望ましい。本発明のキャ
リア流体は典型的に全磁気レオロジー材料の約50〜95、
望ましくは約60〜85体積％の範囲で利用される。

本発明の磁気レオロジー材料における粒子の沈降はチ
キソトロープ網状構造を形成させることによって最小に
する。チキソトロープ網状構造は、低せん断速度でクラ
スターまたは擬集体とも言うルース網状構造を形成する
粒子の懸濁と定義される。この三次元構造の存在は磁気
レオロジー材料に低剛性を与えることによって加えられ
ると、この構造は容易に破壊される。せん断力が除去さ
れると、このルース網状構造は一定の時間をかけて再形
成される。

チキソトロープ網状構造は水素を結合しているチキソ
トロープ剤および／または重合体改質金属酸化物を利用
することによって形成される。コロイド添加物を利用し
てチキソトロープ網状構造の形成を助けることができ
る。水素結合チキソトロープ材、重合体改質金属酸化物
およびコロイド添加物を利用したチキソトロープ網状構
造の形成は、本願と同一出願人でもあるワイスらによる
同時出願の米国特許出願（発明の名称「チキントロープ
磁気レオロジー材料」）にさらに詳しく記載されてい
る。

本発明におけるチキソトロープ網状構造の形成は低分
子量の水素を結合している分子、例えば水およびヒドロ
キシル、カルボキシルまたはアミン官能価を有する他の
分子の添加によって助けることができる。水以外の典型
的な低分子量の水素結合分子はメチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピル、ブチルおよびヘキシルアルコール；
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；グリセロール；脂肪族、芳香族および複
素環式アミン、例えば第一級、第二級および第三級アミ
ノアルコールおよび分子に１〜16の炭素原子を有するア
ミノエステル；メチル、ブチル、オクチル、ドデシル、
ヘキサドデシル、ジエチル、ジイソプロピルおよびジブ
チルアミン；エタノールアミン；プロパノールアミン；
エトキシエチルアミン；ジオクチルアミン；トリエチル
アミン；トリメチルアミン；トリブチルアミン；エチレ
ンジアミン；プロピレンジアミン；トリエチレンテトラ
アミン；ピリジン；モルホリン；イミダゾールおよびそ
れらの混合体を含む。利用する場合の低分子量水素結合
分子は典型的に粒子成分の重量に対して約0.1〜10.0、
望ましくは約0.5〜5.0重量％の範囲の量で使用される。

粒子成分をさらに適切に分散させる付加的界面活性剤
を任意に本発明に利用できる。かかる界面活性剤は既知
の界面活性剤または分散剤、例えばオレイン酸第一鉄、
ナフテン酸第一鉄、金属石けん（例えば、アルミニウ
ム、トリステアレートおよびアルミニウムジステアレー
ト）、アルカリ石けん（例えば、ステアリン酸リチウム
およびナトリウム）、スルホネート、ホスフェートエス
テル、ステアリン酸、グリセロールモノオレエート、ソ
ルビタンセスキオレエート、ステアレート、ラウレー
ト、脂肪酸、脂肪アルコール、および米国特許第3,047,
507号に記載されている他の界面活性剤を含む。さら
に、任意の界面活性剤は、フルオロ脂肪族重合体エステ
ル（例えば、商品名FC−430（3M社製））、チタネー
ト、アルミネートまたはジルコネート・カップリング剤
（例えば、Kenrich Petrochemicals社の商品名 KENREA
CTカップリング剤）を含むステアリン酸安定化分子から
成る。任意の界面活性剤は疎水性金属酸化粉末、例え
ば、Degussa社の商品名AEROSIL R972,R974,EPR976,R80
5及びR812及びCabot社の商品名がCABOSIL TS−530及び
TS−610の表面処理疎水性ヒュームドシリカにすること
ができる。米国特許第4,992,190号に開示されているよ
うな沈殿シリカゲルが粒子成分の分散に使用することが
できる。磁気レオロジー材料中の水分の存在を低減させ
るためには、使用する沈殿シリカゲルは対流加熱炉中約
110℃〜150℃の温度で約３〜24時間乾燥することが望ま
しい。

利用する場合の界面活性剤は疎水性ヒュームドシリ
カ、乾燥した沈殿シリカゲル、リン酸塩エステル、フル
オロ脂肪族重合体エステルまたはカップリングが望まし
い。その任意の界面活性剤は粒子成分に対して約0.1〜2
0重量％の範囲内の量で用いる。

磁気レオロジー粒子の表面から汚染生成物を現場で除
去する本発明による磁気レオロジー材料の調製法を説明
した。汚染生成物が磁気レオロジー材料の調製または保
護塗膜の塗布の直前に除去されると、本発明の磁気レオ
ロジー材料はキヤリヤ流体、前処理した粒子成分および
全ての任意成分を単に一緒に混合することによって調製
することができる。

本発明の磁気レオロジー材料は、最初に諸成分をへら
などを手にもって混合し、次にホモジナイザー、機械的
ミキサーまたはシェーカーで十分に混合、またはボール
ミル、サンドミル、摩砕ミル、コロイドミル、ペイント
ミル、ペブルミル、ショットミル、振動ミル、ロールミ
ル、水平小媒体ミル等のような適当な摩砕ミルで混合し
てさらに安定な懸濁液を作る。前もって汚染生成物を除
去した磁気レオロジー粒子を利用する磁気レオロジー材
料を調製するための混合条件は汚染生成物を現場で除去
して調製するのに必要な条件より若干厳しくない。

本発明の磁気レオロジー材料並びに他の磁気レオロジ
ー材料の機械的性質および特性の評価は平行板および／
または同心シリンダのクエット流動計の使用によって得
られる。これらの技術の基準となる理論はオカ（S.Oka,
Rheology Theory and Applications（Vol.3,F.R.Eiric
h,ed.,Academic Press:New York,1960）によって適切に
記載されている。流動計から得られる情報はせん断歪速
度の関数としての機械的せん断応力に関するデータを含
む。磁気レオロジー材料のせん断応力対せん断歪速度の
データは、動的降伏応力と粘度を決定するためにビンガ
ム、プラスチックに従ってモデル化することができる。
このモデルの範囲内で磁気レオロジー材料の動的降伏応
力は測定データに合った線状回帰曲線の零速度切片に対
応する。特定の磁界における磁気レオロジー作用は、そ
の磁界で測定した動的降伏応力と無磁界で測定した動的
降伏応力との間の差としてさらに定義できる。磁気レオ
ロジー材料の粘度は測定データに一致した線状回帰曲線
の傾斜に対応する。

円心シリンダセルの配置において磁気レオロジー材料
は半径R₁の内シリンダと半径R₂の外シリンダ間に形成の
環状間隙に配置されるが、単純な平行板の配置における
磁気レオロジー材料は上下板（両者共 半径がR₃）間に
形成された平間隙に配置される。これらの技術において
板またはシリンダのいずれか１が角速度ωで回転され、
他の板またはシリンダは静止させる。磁界は、流体を充
填した間隙間のこれらのセルに、同心シリンダに対して
は半径方向に、平行板に対しては軸方向に印加する。次
に、せん断応力とせん断歪速度との関係がこの角速度お
よびトルクＴから得られる。

次の実施例は本発明を説明するためのものであって、
本発明の範囲を限定するものではない。

実施例１及び２ 実施例１では、リン酸（99％,Aldrich Chemicals社製
品）と蒸留水を使用して調製の11Nのリン酸溶液3.54gと
20センチストークスの鉱物油（Pennzoil Products社の
製品DRAKEOL 10）28.29gの混合体に合計117.9gのカル
ボニル鉄粉（Sigma Chemical社製品）を徐々に添加する
ことによって磁気レオロジー材料を調製する。その磁気
レオロジー材料の温度は、子の初期混合工程の間約30〜
45℃の温度範囲に維持する。その流体は最初手でへらに
よって混合（低せん断）し、次に16個の歯回転ヘッドを
備えた高速分散装置を使用してさらに十分に均質混合物
に分散させる。その磁気レオロジー材料中の化学処理鉄
粒子の重量は約0.30の体積分率に相当する。その磁気レ
オロジー材料はポリエチレン容器に貯蔵する。

実施例２の磁気レオロジー材料は実施例１の方法に従
って調製する。しかしながら、この実施例ではリン酸溶
液を硫酸（95〜98％,Aldrich Chemicals社製品）と蒸留
水を使用して調製した11Nの硫酸溶液3.54gに代える。鉱
物油の量を調節して磁気レオロジー材料中の粒子の体積
分率を0.30に保つ。その磁気レオロジー材料はポリエチ
レン容器に貯蔵する。

比較実施例３ 本例の磁気レオロジー材料は実施例１に記載の方法に
従って調製する。しかし、本例では、合計117.9gのカル
ボニル鉄粉（Sigma Chemical社製品）、分散剤として2.
35gのステアリン酸（Aldrich Chemicals社製品）および
28.67gの鉱物油（20cs Pennzoil Products社の製品 D
RAKEOL 10）を一緒に混合する。磁気レオロジー材料中
の未処理鉄粒子の重量は約0.30の体積分率に相当する。
その従来の磁気レオロジー材料はポリエチレン容器に貯
蔵する。

実施例１〜３の磁気レオロジー活性 実施例1,2及び３で調製した磁気レオロジー材料は平
行板型流動計を使用して評価する。25℃及び種々の磁界
の強さにおけるこれらの磁気レオロジー材料について観
察した磁気レオロジー効果の要約を表１に示す。従来の
未処理粒子を含有する磁気レオロジー材料（比較例３）
に比べて化学処理によって汚染生成物を除去した粒子を
利用する磁気レオロジー材料（実施例１及び２）は著し
く高い磁気レオロジー効果が観察される。5000エルステ
ッドの磁界強さにおいて、化学処理した粒子を含有する
磁気レオロジー材料の示した磁気レオロジー効果は、従
来の磁気レオロジー材料の示す値より約70％高い。

実施例４ 123.2gのカルボニル鉄粉（Sigma Chemical社製品）分
散剤として2.46gのステアリン酸（Aldrich Chemical社
製品）及び34.20gのシリコーン油（200cs、Dow Corning
社製品）の全体を一緒に混合することによって磁気レオ
ロジー材料を調製する。この鉄粉の重量は磁気レオロジ
ー材料における体積分率約0.30に相当する。この流体は
110cm³のタンクを備えた摩擦ミル（Union Process製01H
D型）を使用して均質混合体にした。この摩砕ミルに使
用した研磨媒体はステンレス鋼ボールの形である。この
ミルは衝撃を与える研磨媒体が高運動エネルギーを有す
るとき粒子の平均サイズおよび分布を小さくする能力を
有する。この研磨媒体はこのミルのかくはん軸およびア
ームが約91m/分の先端速度で回転するとき粒子成分から
汚染生成物を除去する十分な運動エネルギーを与える。
このミルの最高先端速度は約182m/分である。その磁気
レオロジー材料は約136m/分の先端速度で研磨工程中48
時間に渡って強くミリングされる。その磁気レオロジー
材料は研磨媒体から分離させて、ポリエチレン容器に貯
蔵する。

比較実施例５ 実施例４で記載した方法にしたがって磁気レオロジー
材料を調製するが、本例のミルは約76m/分の先端速度で
96時間かけて運転する。この角速度での攪拌軸及びアー
ムの回転は、粒子成分の表面から汚染生成物を除去する
のに十分な運動エネルギーをステンレス鋼研磨ボールに
与えない。その従来の磁気レオロジー材料は研磨媒体か
ら分離してポリエチレンの容器に貯蔵する。

実施例４および５の磁気レオロジー活性 実施例４及び５で調製した磁気レオロジー材料は平行
板型流動計を使用して評価する。25℃および種々の磁界
の強さにおけるこれらの磁気レオロジー材料について観
察した磁気レオロジー効果の要約を表２に示す。従来、
粒子を含有する磁気レオロジー材料（比較例５）に比べ
て研磨工程によって汚染生成物を除去した粒子を利用す
る磁気レオロジー材料（実施例４）は著しく高い磁気レ
オロジー効果が観察される。3000エルステッドの磁界強
さにおいて、研磨処理した粒子を含有する磁気レオロジ
ー材料の示した磁気レオロジー効果は、従来の磁気レオ
ロジー材料の示す値より約69％高い。

実施例６ 117.9gの還元鉄粉（Quebec Metal Powders社の製品AT
OME95G）研磨添加物として8.75gのMn/znフェライト粉末
（D.M.Steward Manufacturing社の製品＃73302−０）、
チキソトロープ剤として2.53gのポリオキシン／シリコ
ーン・グラフト共重合体（Union Carbide Chemicals＆P
lastics社の製品SILWETL7500）及び29.13gのシリコーン
油（10cs、Union Carbide Chemicals＆Plastics社の製
品Ｌ−45）の全体を一緒に添加することによって磁気レ
オロジー材料を調製する。その流体は最初手によってへ
らで混合（低せん断）し、次に16個歯回転ヘッドを備え
て約122m/分の先端速度で約５分間運転する高速分散装
置（高せん断）の使用によって均質混合体にさらに十分
に分散させる。磁気レオロジー材料の鉄粒子の重量は約
0.30の体積分率に相当する。この磁気レオロジー材料に
研磨性フェライト粉末の存在は、鉄粒子の表面から汚染
生成物を効率的に除去する。粒子成分を研磨加工によっ
て改質した磁気レオロジー材料はポリエチレン容器に貯
蔵する。

比較実施例７ 磁気レオロジー材料は、研磨性フェライト粉末を排除
したことを除いて実施例６に記載した方法にしたがっ
て、調製する。油成分の重量は磁気レオロジー材料中の
鉄粒子の体積分率を0.30に保つように修正する。この従
来の磁気レオロジー材料はポリエチレン容器に貯蔵す
る。

実施例６及び７の磁気レオロジー活性 実施例６及び７で調製した磁気レオロジー材料は平行
板型流動計を使用して評価する。25℃および種々の磁界
の強さにおけるこれらの磁気レオロジー材料について観
察した磁気レオロジー効果の要約を表３に示す。従来、
未処理粒子を含有する磁気レオロジー材料（比較例７）
に比べて研磨工程における研磨添加物の存在によって汚
染生成物を除去した粒子を利用する磁気レオロジー材料
（実施例６）は著しく高い磁気レオロジー効果が観察さ
れる。5000エルステッドの磁界強さにおいて、研磨工程
改質粒子を含有する磁気レオロジー材料の示した磁気レ
オロジー効果は、従来の磁気レオロジー材料の示す値よ
り約147％高い。

実施例８〜10 実施例８の磁気レオロジー材料は、117.9gのストレー
ト・カルボニル鉄粉（GAF Chemicals社の製品MICROPOWD
ER Ｓ−1640）、研磨添加物として1.18gの炭化ホウ素
（99％、Johnson Mattey社の製品）、水素結合チキソト
ロープ剤として2.36gの有機改質ポリジメチルシロキサ
ン共重合体（Union Carbide Chemicals＆Plastics社の
製品SILWET L7500）および27.55gのシリコーン油（Uni
on Carbide Chemicals＆Plastics社の製品Ｌ−45、10c
s）の全体を一緒に混合することによって調製する。そ
の流体は最初手によってへらで混合（低せん断）し、次
に16個歯回転ヘッドを備えて約122m/分の先端速度で約
５分間運転する高速分散装置（高せん断）の使用によっ
て均質混合体にさらに十分に分散させる。磁気レオロジ
ー材料の鉄粒子の重量は約0.30の体積分率に相当する。
この磁気レオロジー材料に研磨性フェライト粉末の存在
は、鉄粒子の表面から汚染生成物を効率的に除去する。
粒子成分を研磨加工によって改質した磁気レオロジー材
料はポリエチレン容器に貯蔵する。

実施例９及び10の磁気レオロジー材料は実施例８で記
載した方法に従って調製する。しかし、実施例９におけ
る炭化ホウ素粉末は研磨添加物として炭化ケイ素（John
son Mattey社の製品、99.8％）1.51gに代える。実施例1
0における研磨添加物は酸化鉄（II,III）粉末（Johnson
Mattey社の製品、97％）2.43gに代える。各磁気レオロ
ジー材料における鉄粒子の重量は約0.32の体積分率に相
当する。粒子成分を研磨加工により改質した磁気レオロ
ジー材料はポリエチレン容器に貯蔵する。

比較実施例11 実施例８の方法に従って磁気レオロジー材料を調製す
る。しかし、この場合、研磨添加物を磁気レオロジー材
料に混合しない。キヤリヤの油成分の量を適当に増し
て、磁気レオロジー材料における鉄粒子の体積分率が約
0.32になるようにする。その従来の磁気レオロジー材料
はポリエチレン容器に貯蔵する。

実施例８〜11の磁気レオロジー活性 実施例８〜11で調製した磁気レオロジー材料は平行板
型流動計を使用して評価する。25℃および種々の磁界の
強さにおけるこれらの磁気レオロジー材料について観察
した磁気レオロジー効果の要約を表４に示す。従来、未
処理粒子を含有する磁気レオロジー材料（比較例11）に
比べて研磨工程における研磨添加物または酸化鉄粒子の
存在によって汚染生成物を除去した粒子を利用する磁気
レオロジー材料（実施例８〜10）は著しく高い磁気レオ
ロジー効果が観察される。3000エルステッドの磁界強さ
において、研磨工程改質粒子を含有する磁気レオロジー
材料の示した磁気レオロジー効果は、従来の磁気レオロ
ジー材料の示す値より約74％高い。

実施例12 117.9gの還元カルボニル鉄粉（GAF Chemicals社の製
品MICROPOWDER Ｒ−1430）、1.90gの疎水性ヒュードシ
リカ（Cabot社の製品CABOSIL TS−720）及び29.95gの
シリコーン油（10cs、Union Carbide Chemicals＆Plast
ics社の製品 Ｌ−45）の全部を一緒に添加することに
よって磁気レオロジー材料を調製する。その流体は最初
手によってへらで混合（低せん断）し、次に16個歯回転
ヘッドを備えて約122m/分の先端速度で約５分間運転す
る高速分散装置（高せん断）の使用によって均質混合体
にさらに十分に分散させる。磁気レオロジー材料の鉄粒
子の重量は約0.30の体積分率に相当する。この磁気レオ
ロジー材料に研磨性疎水性シリカ粉末の存在は、鉄粒子
の表面から汚染生成物を効率的に除去する。粒子成分を
研磨加工によって改質した磁気レオロジー材料はポリエ
チレン容器に貯蔵する。

比較実施例13 疎水性シリカ粉末を同一量の親水性シリカゲル分散剤
（PPG Industries社の製品 HI−SIL233）に代えること
を除いて、実施例12の方法に従って磁気レオロジー材料
を調製する。米国特許第4.992.190号に分散剤として既
に開示されている子のシリカゲル分散剤は使用前に130
℃の加熱対流炉で乾燥する。この磁気レオロジー材料は
0.32の粒子体積分率を有する。この従来の磁気レオロジ
ー材料はポリエチレン容器に貯蔵する。

実施例12および13の磁気レオロジー活性 実施例12及び13で調製した磁気レオロジー材料は平行
板型流動計を使用して評価する。25℃および種々の磁界
の強さにおけるこれらの磁気レオロジー材料について観
察した磁気レオロジー効果の要約を図１に示す。従来の
未処理粒子を含有する磁気レオロジー材料（比較例13）
に比べて研磨加工における研磨性疎水性シリカ添加物の
存在によって汚染生成物を除去した粒子を利用する磁気
レオロジー材料（実施例12）は著しく高い磁気レオロジ
ー効果が観察される。5000エルステッドの磁界強さにお
いて、研磨加工改質粒子を含有する磁気レオロジー材料
の示した磁気レオロジー効果は、従来の磁気レオロジー
材料の示す値より約167％高い。

以上の実施例からわかるように、化学処理または研磨
加工による汚染生成物の除去によって改質した粉末成分
を含有する磁気レオロジー材料は従来の磁気レオロジー
材料よりも著しく高い磁気レオロジー効果を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:06 10:06 10:08 10:08 10:12 10:12 10:16 10:16 20:06 Ｚ 20:06 30:00 Ｚ 30:00 30:06 30:06 40:14 40:14 70:00 70:00 Ｈ０１Ｆ 1/28 (72)発明者 ニクソン、ドナルド エイ アメリカ合衆国ノースカロライナ州 27893 ウイルソン レーベン リッジ ロード 4103 (56)参考文献 特開 昭64−17404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−222103（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−221808（ＪＰ，Ａ) 米国特許3764540（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 177/00 C10M 125/00 - 125/30 C10N 10:00 - 10:16 C10N 30:00 - 30:20 C10N 40:14 C10N 70:00 - 80:00 H01F 1/00 - 1/44

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常磁性、超常磁性又は強磁性であるコア粒
   子成分から成る磁気活性粒子から成り、コロイド磁性流
   体を除き、優れた高降伏応力を示し、該粒子が１〜50μ
   ｍの範囲内の粒子直径を有し、該粒子が粒子表面に汚染
   生成物を実質的に含まないように改質されていることを
   特徴とする磁気レオロジー材料。
2. 【請求項２】前記汚染生成物が、研磨加工、化学処理ま
   たはそれらの併用によって、粒子表面から除去されてい
   る請求項１記載の磁気レオロジー材料。
3. 【請求項３】前記研磨加工が、粒子の表面に研磨材を高
   速で衝突させることによって前記汚染生成物を物理的に
   除去することを含む請求項２記載の磁気レオロジー材
   料。
4. 【請求項４】前記研磨材が、ステンレス鋼、セラミッ
   ク、ポーセレン、フリント、高炭素鋼、高マンガン鋼、
   鋳造ニッケル合金、低炭素鍛造鋼、タングステンカーバ
   イド、ガラス、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム
   及び酸化アルミニウムからなる材料から選択できるボー
   ル、ペレット、ペブル、グリット又はショットから成る
   請求項３記載の磁気レオロジー材料。
5. 【請求項５】前記化学処理は酸洗浄、アルカリ洗浄、電
   解洗浄、超音波洗浄、又はそれらの組合せによって行う
   請求項２記載の磁気レオロジー材料。
6. 【請求項６】前記汚染生成物が、保護膜を粒子表面へ塗
   布する直前に除去される請求項２記載の磁気レオロジー
   材料。
7. 【請求項７】前記保護膜は、非磁性金属、セラミック、
   高性能塑性樹脂、熱硬化性重合体、又はそれらの混合体
   から得られる請求項６記載の磁気レオロジー材料。
8. 【請求項８】前記磁気活性粒子が、常磁性、超常磁性ま
   たは強磁性化合物から成る請求項１記載の磁気レオロジ
   ー材料。
9. 【請求項９】前記磁気活性粒子が、鉄、鉄合金、窒化
   鉄、カルボニル鉄、二酸化クロム、低炭素鋼、ケイ素
   鋼、ニッケル、コバルトおよびそれらの混合物から成る
   請求項８記載の磁気レオロジー材料。