JP3323500B2 - 低粘度磁気レオロジー材料 - Google Patents
低粘度磁気レオロジー材料Info
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Description
増す流体材料に関し、特に所定の温度範囲に渡って磁気
レオロジー装置によって必要な力の変化を実質的に最小
にする低粘度磁気レオロジー材料に関する。
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ヤリヤ流体内に分散
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。
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。
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07/900,567
号(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、共に1992年6月18日に出願されている)。
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。
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
連接を提供する電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
粉末」と一般に呼ぶ軟質鉄ダスト50体積%から成ると述
べている。
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
はカルボニル鉄粉末および軽鉱物油を含有すると記載さ
れている。
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油を含むことを開
示している。
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
ルボニル鉄粉末から成る。
7,237号に開示されている。その混合物は液体冷却剤、
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のカルボニル鉄粉末
であると述べている。他の可能なキヤリヤ化合物はケロ
シン、グリース、およびシリコーン油を含む。
材料を開示している。この材料の組成は液体キヤリヤ・
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
とができ、GAF社製の絶縁還元カルボニル鉄粉末などが
特に望ましい。液体キヤリヤ・ベヒクルは32℃で1〜10
00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 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。望ましいキヤリヤ・ベヒクルは32℃で約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。
は、2、3の基本的な特性、すなわち(a)流体の粒子
成分および装置の材料との化学的相容性;(b)低コス
ト;(c)低熱膨張;および(d)高密度を示すことが
必要である。また、磁気レオロジー材料は周囲環境に無
害でなければならず、さらに重要なことは広い温度範囲
に渡って一様に機能できなければならない。
キヤリヤ流体成分の大部分はこれらの基本的要件の全て
を適切に満たすことができない。例えば、前記磁気レオ
ロジー材料の多くは、広温度範囲に渡って材料を利用す
る磁気レオロジー装置によって示される力に大きな変動
をもたらす。従って、伝統的なキヤリヤ流体で調製した
磁気レオロジー材料の多くは、広変動温度に渡って正確
に制御された力を一様に加える必要のある自動車および
宇宙航空機の減衰装置に有効に利用できない。
性能の特徴づけは、クラッチ、ブレーキ、ダンパー、緩
衝器およびエンジンマウントのような大部分の磁気レオ
ロジー装置の商業化の成功に重要である。これらの装置
は全てそれらの耐用年数に渡って動作温度において変動
を経験している。例えば、自動車および宇宙航空機の用
途は、典型的に約−40℃〜150℃に及ぶ温度で作動する
装置を要求する。
レオロジー材料の必要がある。
化に関して機械的性質の変化が最小である磁気レオロジ
ー材料である。特に、本発明は、キヤリヤ流体と粒子成
分から成り、キヤリヤ流体が25℃〜−40℃の温度範囲に
渡って単位温度(T)当りの粘度(η)変化(Δη/Δ
T)が約9.0センチポアズ/℃またはそれ以下の値を有
する。
センチポアズ/℃に等しいまたはそれ以下の値を有する
キヤリヤ流体を利用して広温度範囲に渡って機械的性質
の分散(変動)が異常に低い磁気レオロジー材料を調製
できることを発見した。鉱物油およびパラフイン油のよ
うな従来のキヤリヤ流体は、典型的に前記の限界よりも
大きいΔη/ΔT比を有するので、広温度範囲に利用す
ることができない。25℃で約3〜200センチポアズの間
の粘度をもったポリシロキサンおよび過フッ素化ポリエ
ーテルは適当なΔη/ΔT比を有し、広温度範囲に渡っ
て機械的性質の分散が異常に低い好適な磁気レオロジー
材料の調製に使用することができる。さらに詳しくは、
本発明の磁気レオロジー材料は、ダンパ、マウントまた
はクラッチのような装置に使用したとき、約−40℃〜15
0℃の温度範囲に渡って従来のキヤリヤ流体で調製した
磁気レオロジー材料を使用した装置と比較して出力され
る力の変動(分散値)が著しく低い。
ジーダンパの出力される力を示す。本発明の低粘度磁気
レオロジー材料(実施例1)を使用して約1000エルステ
ッドの磁界におけるこのダンパで得られた力のデータ
は、高粘度の比較用磁気レオロジー材料(比較例2)を
使用した類似条件下で得たデータと対照的である。
分から成り、そのキヤリヤ流体が25℃〜−40℃の温度範
囲に渡って約9.0センチポアズ/℃、望ましくは約7.0セ
ンチポアズ/℃と等しいまたはそれ以下の単位温度当り
の粘度変化(Δη/Δ)を有する。
は、プロピレングリコール、無水酢酸、アリルイソチオ
シアネート、ベンジルアセテート、ビス(2−ブトキシ
エチル)エーテル、ビス(2−クロロエチル)エーテ
ル、ビス(2−エトキシエチル)エーテル、ビス(2−
エチルヘキシル)−O−フタレート、ビス(2−メルカ
プトエチル)スルフイド、ビス(2−メトキシエチル)
エ−テル、1−ブロモヘプタン、1−ブロモヘキサン、
1−ブロモオクタン、1,3−ブタンジオール、2−(2
−ブトキシエトキシ)エタノール、ブチルベンゼン、ブ
チルシクロヘキサン、N−ブチルジエタノールアミン、
無水酪酸、1−クロロ−2−エチルベンゼン、1−クロ
ロ−4−エチルベンゼン、1−クロロヘプタン、1−ク
ロロオクタン、3−クロロプロピオニトリル、3−クロ
ロトルエン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルアセテ
ート、シクロオクチルアミン、デカメチルテトラシロキ
サン、1−デセン、1,2−ジブロモブタン、1,2−ジブロ
モ−1,1−ジクロロエタン、1,2−ジブトキシエタン、ジ
ブチルジスルフイド、ジブチルマレエート、ジブチルス
ルフィド、2−ジエチルアミノエタノール、1,4−ジエ
チルベンゼン、ジエチルブロモマロネート、ジエチルス
ルフイド、ジー(2−エチルヘキシル)−O−フタレー
ト、ジエチルマロネート、N,N′−ジメチルベンジルア
ミン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルマロネー
ト、2,4−ジメチルピリジン、ジプロピルジスルフイ
ド、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−エ
トキシエチルアセテート、2−(エチルアミノ)エタノ
ール、N−エチルアニリン、N−エチルジエタノールア
ミン、2,2′−(エチレンジオキシ)ビスエタノール、
エチルヘプタノエート、エチルヘキサノエート、2−エ
チルヘキサノン酸、2−エチル−1−ヘキサノール、2
−エチルヘキシルアセテート、エチルオクタノエート、
S−エチルチオエタノール、エチルトルエン、4−フル
オロ−1−メトキシベンゼン、グリセリルトリブチレー
ト、ヘプタコソフルオロートリブチルアミン、ヘプタナ
ル、1−ヘプタンチオール、ヘキサフルオロー2−フエ
ニル−2−プロパノール、シス−ヘキサヒドロインダ
ン、2,5−ヘキサンジオール、ヘキサンニトリル、1−
ヘキサントリトオール、1−ヘキサノール、ヘキシルア
セテート、2−ヒドロキシエチルヒドラジン、4−ヒド
ロキシ−4−メチル−2−ヘプタノン、3−ヒドロキシ
プロピオニトリル、インダン、1−ヨードヘプタン、1
−ヨードペンタン、イソブチルベンゼン、イソプロピル
ベンゼン、イソプロピルシクロヘキサン、イソプロピル
−1−メチルベンゼン、リモネン、3−メトキシ−1−
ブタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノー
ル、メチルアセトアセテート、N−メチルアニリン、メ
チルシクロベンタジエンダイマー、メチルペタノエー
ト、メチルヘキサノエート、1−メチルイミダゾール、
4−メチルペンタンニトリル、2−メチルペンタノン
酸、2−メチルプロピオン酸、1−ニトロブタン、2−
ニトロエタノール、ノナン、ノナノイルクロリド、オク
タンニトリル、1−オクタンチオール、オクタノニルク
ロリド、1,5−ペンタンジアミン、ペンチルアセテー
ト、1−フエニルヘキサン、ピナン、ピネン、1,2,3−
プロパントリオールトリアセテート、シス−プロペニル
ベンゼン、無水プロピオン酸、プロピルシクロヘキサ
ン、プロピルベンゾエート、スカレン、タトラエチルゲ
ルマニウム、テトラエチルスズ、テトラヒドロフラン−
2−メタノール、2,6,10,14−テトラメチルペンタデカ
ン、トリブチルアミン、トリブチルボレート、トリブチ
ルホスフエート、1,3,5−トリメチルベンゼン、2,6,8−
トリメチル−4−ノナノン、トリメチルホスフエート、
1,2,4−トリメチルピペラジン、トリプロピルアミン、
1−ウンデセン、およびそれらの混合物、並びにプロピ
レングリコールおよびエチレングリコールと水の混合物
(アルキレングリコール:水の比は60:40〜95:5であ
る)を含む。
0、望ましくは約5〜100の粘度をもったポリシロキサン
および過フッ素化ポリエーテルである。
炭化水素基で置換したシロキサン重合体主鎖から成るシ
リコーン単独重合体または共重合体にすることができ
る。炭化水素基は炭素原子数が1〜8の直鎖、分枝また
は環状並びに脂肪族または芳香族にすることができる。
さらに、炭化水素基はH、N、O、S、Cl、Brおよびフ
ッ素化ポリシロキサンの場合のようにF官能基を含みう
る。市販のポリシロキサンの例はポリジメチルシロキサ
ン、ポリメチルフエニルシロキサン、ポリ(メチル−3,
3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン、ポリクロロ
フエニルメチルシロキサン、ジメチル(テトラクロロフ
エニル)シロキサン共重合体、ジメチル(フエニルメチ
ル)シロキサン共重合体、ジメチル(ジフエニル)シロ
キサン共重合体、およびメチル−3,3,3−トリフルオロ
プロピル(ジメチル)シロキサン共重合体を含む、そし
てポリジメチルシロキサンが望ましい。
並びにCF3またはF官能基から成るポリエーテル主鎖を
含有する線状フッ素化重合体にすることができる。本発
明の過フッ素化ポリエーテルは次式に対応する: 〔式中、AはFまたはCF3、v/wの比は約30〜50、望まし
くは約35〜45である〕。市販の過フッ素化ポリエーテル
は米国のMontedison社から入手できる商品名がGALDENお
よびFOMBLINのフッ素化液体を含む。
ルは技術的に周知の方法によって調製され、その多くが
前記の如く市販されている。市販されているポリシロキ
サンおよび過フッ素化ポリエーテルの粘度は、必要なら
ば、シリコーンおよび有機化合物の製造技術の当業者に
周知の方法によって下げることができる。かかる方法は
高温、減圧下での熱解重合、並びにヘキサメチルジシロ
キサンのような適当な末端封鎖剤の共存下での酸および
塩基の解重合を含む。
ロキサンが本発明に使用するのに過フッ素化ポリエーテ
ルより望ましい、そしてポリジメチルシロキサンが特に
望ましい。
の混合体にすることもできる。本発明のキヤリヤ流体は
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%の範囲内の量で使用する。これは、磁気
レオロジー材料のキヤリヤ流体および粒子がそれぞれ約
0.95および7.86の比重を有するとき、約11〜70、望まし
くは約15〜41重量%に相当する。
って約9.0センチポアズ/℃に等しいまたはそれ以下
(Δη/ΔT比)の値を有する必要がある、なぜならば
この範囲内のΔη/ΔT比を有するキヤリヤ流体は対応
する磁気レオロジー材料に予想外の優れた温度安定性を
与えるからである。特に、本発明の低粘度磁気レオロジ
ー材料は、約−40〜150℃の温度範囲に渡って高粘度の
ポリシロキサン、高粘度の過フッ素化ポリエーテルまた
は従来のキヤリヤ成分、例えばパラフインや鉱物油で調
製した磁気レオロジー材料よも著しく変動の少ない機械
的性質を示すことができる。従って、本発明の磁気レオ
ロジー材料を利用する装置(すなわち、ダンパ、マウン
ト、クラッチ、等)は、従来のキヤリヤ成分で調製した
磁気レオロジー材料を利用する装置より広温度範囲に渡
ってより一定の出力される力を示す。
的変動が小さいことは、大部分の用途において、より小
さくより効率的な装置の設計ができる点で有利である。
さらに、本発明の低粘度磁気レオロジー材料は設計技術
者に装置の最終形状並びに装置の動力消費の制御法にお
ける余地を大きくさせることができる。
ジー活性を示すことが知られてい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。酸化鉄はFe2O3およびFe3O4のよう
な既知の純鉄酸化物、並びにマンガン、亜鉛またはバリ
ウムのような他の元素の少量を含むもの全てを含む。特
定の酸化鉄の例はフエライトおよびマグネタイトを含
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及び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。
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。
酸化鉄粉とストレート鉄粉の混合体および酸化鉄粉と還
元鉄粉の混合体である。酸化鉄粉と鉄粉の混合体は、酸
化鉄粉が鉄粉との混合時に鉄粉の表面から腐食生成物を
除去して材料全体の磁気レオロジー活性を高める点にお
いて有利である。酸化鉄粉と鉄粉の混合体のさらに詳細
は、本願と同時出願で本願と同一出願人でもあるワイス
ら(K.D.Weiss et al.)による発明の名称が「表面改
質粒子利用の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。
に依存して全組成物の約5〜50、望ましくは約15〜40体
積%から成る。これは、磁気レオロジー材料のキヤリヤ
流体および粒子がそれぞれ約0.95および7.86を有すると
き、約30〜89、望ましくは約59〜85重量%に相当する。
る。かかる界面活性剤は既知の界面活性剤または分散
剤、例えばオレフイン酸第一鉄、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、ホスフエートエステル、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 Petrochemical
s社の商品名KENREACT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
属酸化物粉末、例えばDegussa社の商品名AEROSIL R97
2、R974、EPR976、R805およびR812およびCabot社の商品
名がCABOSIL TS−530およびTS−610の表面処疎水性ヒ
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。
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剤が望ま
しい。その任意の界面活性剤は粒子成分に対して約0.1
〜20重量%の範囲内の量で用いる。
キソトロープ網状構造を形成させることによって最少に
する。チキソトロープ網状構造は、低せん断速度でクラ
スターまたは凝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粒子の沈
降を低減する。しかしながら、せん断力が中位のかくは
ん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
定の時間かけて再形成される。
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剤、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、本願と同一出願人でもあるワイスら(K.D.Weiss
et al)による同時出願の米国特許出願(発明の名
称、「チキソ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。
手によるへらなどによって混合し(低せん断)、次にホ
モジナイザー、機械的ミキサーまたはシエーカーで十分
に混合(高せん断)、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、等のような適
当な粉砕装置で分散させてさらに安定な懸濁系を作るこ
とによって調製することができる。
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.Eiri
ch,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。
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つが角速度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
を充てん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。
ー材料を利用するダンパ、マウントおよびクラッチのよ
うな種々の用途の特定装置の試験は、これら材料の機械
的性能を評価する第2の方法である。その磁気レオロジ
ー材料を含有する装置は機械的作動装置と列をなして配
置して、特定の変位振幅および周波数で作動させる。そ
の装置に磁界を印加し、力の出力を時間の関数としてプ
ロット伸長/圧縮波形の結果から決定する。ダンパ、マ
ウントおよびクラッチの試験に利用した方法は振動制御
技術における当業者には周知である。
明の範囲を限定するものではない。実施例における粘度
は全て25℃で測定した値でセンチポアズで示す。
ニル鉄粉(GAF Chemical社の商品MICROPOWDER−S−16
40)、25.0gのMz/Znフエライト(Steward Manufacturi
ng社の商品#73302−0)、重合体−改質金属酸化物と
して17.3gのシリコーンオリゴマー改質シリカ(Cabat社
の商品(ABOSIL TS−720)および25.2gのリン酸エステ
ル分散剤(Witco Chemical社商品のEMPHOS CS−141)
を294.7gのポリジメチルシロキサン(Union Carbide
Chemical and Plastics Company社の商品L−45、10
センチストークス)と一緒に添加することによって調製
する。ポリジメチルシロキサンの粘度は円心シリンダ流
動計によって測定して約16センチポアズであった。その
磁気レオロジー材料は摩砕ミルを使用し16時間かけて均
質混合体にした。その材料は使用するまでポリエチレン
容器に貯蔵した。
を調製する。しかしながら、本例では16センチポアズの
ポリジメチルシロキサン油を高粘度のシリコーン油(Hu
ls America社の商品PS042、500センチストークス)に
代えた。このシリコーン油の同心シリンダ流量計で測定
した値は約660センチポアズであつた。その磁気レオロ
ジー材料は使用するまでポリエチレン容器に貯蔵した。
ー材料の機械的性能を−40℃〜150℃の温度範囲に渡っ
て線状磁気レオロジーダンパで評価する。このダンパは
ピストンの移動によって流動される約250mLの磁気レオ
ロジー材料を含有する。磁界を発生させて、ピストン内
の電磁コイルに電流を印加することにより装置内の間隙
を制御する。流体が流れるこの間隙の幅は約1.5mmであ
る。試験中にダンパは1.0Hzの周波数において±1.27cm
(0.5in)の変位振幅で作動させる。その装置へ磁界を
印加して、得られる時間の関数としてプロットした伸長
/圧縮波形から出力される力を決定する。
状ダンパの出力される力と、高粘度の比較磁気レオロジ
ー材料(比較実施例2)を使用した同一のダンパの出力
される力を図1で比較する。この図において、約1000エ
ルステッドの磁界で測定した力のデータを温度の関数と
してプロットした。本発明の磁気レオロジー材料を使用
したダンパは−40℃〜150℃の温度範囲に渡って比較的
一定(約15%以下の変動)の出力される力を与えるが、
比較実施例2の比較磁気レオロジー材料を使用したとき
この同一ダンパの出力される力はこの温度範囲に渡って
約70%以上変化する。
チル−3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン(Hul
s America社の商品PS181,300センチストークス)、お
よび51.0gのヘキサメチルジシロキサン(99.95%、Aldr
ich Chemical社の商品)を添加する。次に反応フラス
コに乾燥用チューブを取り付ける。その反応混合物を室
温で5日間かくはんする。その反応混合体へ合計100mL
の蒸留脱イオン水を添加する。2時間かくはん後、有機
層を除去して蒸留脱イオン水100mLずつ3回10%、重炭
酸ナトリウム溶液40mLずつで4回、そして蒸留脱イオン
水100mLずつで7回洗浄する。過剰のヘキサメチルジシ
ロキサンを60℃で減圧下で除去した。残留するポリ(メ
チル−3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサンは赤
外分光法および13C核磁気共鳴分光法によって確認し、
粘度は円心シリンダ流動計を使用して測定し約83ンチポ
アズ(66センチストーク)であった。この低粘度フッ素
化ポリシロキサンは使用するまでポリエチレンのボルト
に貯蔵する。
(GAF Chemicals社の商品MICROPOWDER−S−1640)を
表1に示した対応するキヤリヤ流体へ添加することによ
って調製する。その磁気レオロジー材料を低せん断およ
び高せん断分散法を組合せ使用することによって均質混
合物にする。特に、粒子とキヤリヤ流体は最初手で、次
に16個の回転ヘッドを備えた高速分散機を使用してさら
に十分に分散させる。磁気レオロジー材料の各々に存在
する鉄粒子の重量は体積比で0.3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。
性質は平行板式流動計を使用して評価する。全ての磁気
レオロジー材料は25℃、2000および3000エルステッドの
磁界で顕著な動的降伏応力を示すことが観察された。こ
れらの降伏応力値は表2に示し、流動計から得たせん断
応力対歪速度データに合った線状回帰曲線のY−切片と
して定義される。
材料は顕著な電気レオロジー活性を示し−40〜150℃の
温度範囲に渡って安定な性能を示すことができる。上記
種々の温度における本材料の終始変らない性能は、同様
の温度条件下で従来の磁気レオロジー材料の極めて変動
性の性能から見て予想外である。
明の範囲は前記の特定の用語および条件に限定されない
で次の請求の範囲によって規定される。
Claims (2)
- 【請求項1】キャリヤ流体と粒子成分から成る磁気レオ
ロジー材料であって、該キャリヤ流体がポリシロキサン
又は過フッ素化ポリエーテルであって、該キャリヤ流体
が、単位温度(T)当たりの粘度(η)変化であるセン
チポアズ/℃の単位でかつ(25℃におけるキャリヤ流体
の粘度−140℃における粘度)/65℃として定義されるΔ
η/ΔT比の値が25℃〜−40℃の温度範囲に渡って9.0
センチポアズ/℃又はこの値以下であり、前記粒子成分
が1.0〜50ミクロンの直径を有し、かつ磁気レオロジー
の作用効果を有し、かつ前記磁気レオロジー材料が−40
℃〜150℃の温度範囲に渡って出力する減衰力の変動が
線状ダンパで測定して15%以下であることを特徴とす
る、ダンパ、緩衝器、弾性マウントと共にクラッチ、ブ
レーキおよび弁装置に減衰力を提供する磁気レオロジー
材料。 - 【請求項2】前記キャリヤ流体が全磁気レオロジー材料
の50〜95%体積%の範囲内の量で存在し、前記粒子成分
が磁気レオロジー材料の5〜50%体積の範囲内の量で存
在することを特徴とする請求項1記載の磁気レオロジー
材料。
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