JP3433942B2 - 均質な電気粘性液体 - Google Patents

均質な電気粘性液体

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、均質な電気粘性液体(EVF)に関する。
電気粘性液体は、疎水性液体中の微粒子親水性固体の
分散液の形で従来から公知である。これらの液体に特有
なことは、その流動特性及びそれに伴うその粘度は、電
場の適用により、広範なかつ多方面での使用の可能性が
生じる程度に、広い範囲で変動可能であることである。
電気粘性液体は、特に工業−及び車両油圧の分野で、例
えば機械−及びモーター支承もしくは制動のために、加
工物の定位のために、車両−水平調節、車両−バネ及び
車両−制御のために並びにトルク変換器及び自動連結器
用に使用されている。
この際、公知の電気粘性液体の物質的組成は、非常に
種々多様である。一般に、電気粘性液体は、3種の成
分、ケイ酸塩、ゼオライト、チタン酸塩、半導体、多糖
類又は有機ポリマーを含有する分散相、液相としての非
導電性の疎水性液体並びに分散剤からなる。
ドイツ特許(DE)第3536934A1号明細書には、その分
散相が、1〜25重量%の水含分を有し、かつ表面でのそ
の原子比Al/Siが0.15〜0.80であるケイ酸アルミニウム
を含有する電気粘性液体が記載されている。
しかし、全ての公知の電気粘性液体の場合、それが分
散液であるので、物質に起因する沈殿傾向を減少させる
ためには、付加的な分散成分のかなりの配分が必要であ
るという欠点が存在する。従って今日の油圧作動装置で
の使用のために、公知の生成物の適性は、特に長時間の
使用の場合に多くの場合に、不充分である。殊に慣用の
分散液は、工業的−油圧作動的欠点を有し、そのうち、
次にいくつかを挙げることができる: −非常に強い侵食傾向 −結晶水の蒸発 −異物の分離のための濾過性能の欠如 −毒性−/安全性に問題のある成分の存在 −エラストマー封止材料との非相容性。
更に、多くの強極性液体は、高電圧場で、流動特性に
なんらかの変化を示すことも公知である。だがこの効果
は弱く、工業的には使用できない。
従って、本発明の課題は、現代の工業作動液体の技術
的要求に相応し、かつ前記の欠点を有さず、むしろ高い
電気粘性液体を有する、均質な電気粘性液体を提供する
ことである。
この課題は、本発明による、電気粘性液体の提供によ
り解決され、これは、1個以上のカルボキシル基を有す
る1種以上の飽和及び/又は不飽和のモノマー、オリゴ
マー及び/又はポリマーのC3〜C32−ポリカルボン酸、
その無水物及び/又は半エステル(それらのアルコール
成分は、線状又は分枝鎖の1価又は多価のC1〜C12−ア
ルコール及び/又はそのオリゴマーである)を、次の活
性アルミニウム化合物1種以上: アルミニウムアルキル、−オキソアルキル、−ヒドロ
キシカルボキシレート、−オキソカルボキシレート、−
オキソアルコレート、−アルコキシカルボキシレート、
酸化アルミニウム及び/又は酸化アルミニウム水和物と
反応させることにより製造されているアルミニウム石鹸
を有するか又はそれからなる。
活性アルミニウム化合物には、次のものが有利にこれ
に該当する: 線状又は分枝鎖のC1〜C6−アルキル基を有するアルミ
ニウムアルキル及び−オキソアルキル; 線状又は分枝鎖の脂肪族又は不飽和C2又はC30−カル
ボン酸を有するアルミニウムヒドロキシカルボキシレー
ト及び−オキソカルボキシレート; 線状又は分枝鎖の脂肪族C1〜C6−アルコールを有する
アルミニウムオキソアルコレート; 線状又は分枝鎖の脂肪族C1〜C6−アルコール及び線状
又は分枝鎖の脂肪族又は不飽和C2〜C30カルボン酸を有
するアルミニウムアルコキシカルボキシレート;及び、
一般式: Al2O3・nH2O(n=0〜6)の酸化アルミニウム及び
酸化アルミニウム水和物。
意外にも、アルミニウムをドープ化することにより高
い電気粘性効果が達成されることが判明した。この際、
完全に均質な生成物が得られる。
本発明では、アルミニウム石鹸としてポリカルボン
酸、無水物もしくは半エステルと活性アルミニウム化合
物との反応生成物を使用し、その場合、アルミニウムの
全ての原子価又はその一部が反応されている。
本発明の電気粘性液体は、次の単成分を包含するのが
有利である: 成分(a):成分(b)及び(c)を有する均質な溶
液中のアルミニウム石鹸2〜50重量%、有利に5〜40重
量%、殊に10〜35重量%、 成分(b):慣用の油圧作動−ベース液体50〜98重量
%、有利に60〜95重量%、殊に65〜90重量%及び付加的
に、 成分(c):自体公知の可溶性作動油−添加剤 0〜10重量%、有利に0〜5重量%、殊に0.1〜2重量
% (それぞれ、全組成物に対して)。
成分(a)は、ポリカルボン酸もしくはオレフィンカ
ルボン酸、その無水物、半エステル又はオリゴマーと、
活性アルミニウム化合物との反応付加生成物をベースと
するオリゴマーである錯アルミニウム石鹸からなる。こ
の場合、石鹸形成を完全に、又は例えば所望の部分加水
分解により部分的に実施して、ヒドロキシル−石鹸−構
造を生ぜしめる。
ポリカルボン酸は、不飽和カルボン酸を相互に又はオ
レフィンと反応させることにより生ずるカルボン酸であ
る。そのオリゴマーとしては、2〜10、有利に2〜6単
位からなる化合物を使用する。
ポリカルボン酸半エステルのアルコール成分として
は、線状又は分枝鎖の1価又は多価アルコールを使用す
る。C−数は、相応する反応生成物の可溶性を保証する
ために、ベース液体の選択により特定するのが有利であ
る。
成分(a)の例としては、無水アルケニルコハク酸、
殊に、無水n−ヘキセニル−コハク酸、無水ジイソブテ
ニル−コハク酸、無水テトラプロペニル−コハク酸、無
水ドデセニル−コハク酸及び無水ポリイソブテニル−コ
ハク酸をベースとする部分エステル/アルミニウム石鹸
付加生成物が挙げられる。
だが同様に、例えばイタコン酸、シトラコン酸及びメ
サコン酸のオレフィン−付加生成物もこれに該当する。
更に、不飽和カルボン酸、例えば、マレイン酸、フマ
ル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のコポリマーを使用
することができる。飽和もしくは芳香族ジカルボン酸、
例えば、アジピン酸又はフタル酸をベースとする、カル
ボキシル基含有ポリエステルも使用可能である。
成分(b)は、油圧作動媒体、例えば、慣用の鉱油−
選択ラフィネート、水添分解生成物、水素添加物、ポリ
−α−オレフィン又は合成エステルを包含する。
これらの液体の粘度状態の選択を、最終生成物の要求
に相応して実施する。
成分(b)の例は: スピンドル油ラフィネート6/20、DEA社(Hamburg) 40℃での動粘度: 4.2mm2/s 15℃での比重: 840kg/m3 溶剤ラフィネートSN45、DNA社(Hamburg) 40℃での動粘度: 6.5mm2/s 15℃での比重: 842kg/m3 水添分解生成物VHVI−leicht、DEA社(Hamburg) 40℃での動粘度: 30.4mm2/s 15℃での比重: 854kg/m3 Hitec 162、PAO、Ethyl社(St.Louis) 40℃での動粘度: 5.0mm2/s 15℃での比重: 800kg/m3 Priolube 3958、Unichema社(Gouda) 40℃での動粘度: 10.5mm2/s 15℃での比重: 921kg/m3 成分(c)は、作動液製品特性、例えば、 摩耗保護、耐老化性、摩擦特性、消泡特性、腐食保護
又は低温特性を最適にするための慣用な作動液添加剤を
包含する。
成分(c)の例は次のものである: Additin RC3212、Rhein−Chemie社(Mannheim)の2
−エチルヘキシル−Zn−ジチオホスフェート、 Irganox L107、Ciba−geigy社(Basel)の2,6−ジ−
t−ブチル−フェノール、 Viscoplex 1−300、Roehm社(Darmstadt)の中性ラ
フィネート中の70%ポリメタクリレート。
EVFの有利な1製法では、希釈された形のオレフィン
カルボン酸−半エステルを予め装入し、かつ湿気の排除
下でAl−担体成分を添加する。化学反応の終了後に、成
分(b)を用いて公称粘度まで調節し、それぞれの要求
に相応して、成分(c)を添加する。
この方法で製造された液体は、電場強さ約500V/mmか
らの電場で、電場の強化に伴う著しい増加性粘度上昇を
示す。特に0.1〜0.5%のアルミニウム含分では、電場強
さ3〜8kV/mmの範囲に最適だと思われる。EVFの出発粘
度は、40℃で、15〜6000mPa・sの範囲であってよい。
実施例 次に記載の実施例では、例1は、活性アルミニウム化
合物と反応していないポリカルボン酸をベースとしてい
る。これは無効である。
例2〜4は、本発明による反応生成物を記載してい
る。相当する電気粘性の計測結果を、添付の表に示す。
例1(比較) 次の特有値を有するテトラプロペニルコハク酸−半エ
ステル100g: 15℃での比重 985kg/m3 40℃での動粘度 1750mm2/s 100℃での粘度 31mm2/s 引火点 P.M. 175℃ 鉱油含分 37重量% 酸価(SZ) 144KOHmg/g ヒドロキシル価(OHZ) 43KOHmg/g を、ナフテン系鉱油分100gで希釈した。
更に、この混合物に、 市販の解乳化剤 0.1%及び 市販の消泡剤 0.1%を添加した。
最終混合物は、40℃で30mm2/sの粘度並びに72KOHmg/g
の酸価を有した。
高圧−回転レオメーターで、この混合物は、D=1/10
0の剪断応力の場合に、電場強さ8KV/mmまで測定可能な
剪断強さの上昇を示さなかった。
例2 アルミニウムオキソアルキルの反応 例1のテトラプロペニルコハク酸−半エステル50gを
トルエン150ml中に溶かし、かつ−30℃まで冷却し、不
活性化させた。スポイトを用いて、10%酸化メチルアル
ミニウム溶液(Witco社の製品)33mlを添加した。温度
を徐々に室温まで上昇させたが、その際、ガスが発生し
た。ガス発生の終了の後に、反応を完全にするために、
更に80℃まで2時間加熱した。トルエンを回転蒸発器を
用いて除去し、かつナフテン系白油50mlを油圧作動ベー
ス油として添加した。次いで、生成物を検査した。
例3 アルミニウムオキソカルボキシレートの反応 例1のテトラプロペニルコハク酸−半エステル10g、
アルミニウム−オキソ−2−エチル−ヘキサノエート
(Dorox(R)D490;Condea Chemie)6g、2−エチルヘ
キサン酸15g及び油圧作動ベース油としてのナフテン系
白油130gの混合物を、120℃まで1時間加熱した。冷却
の後に、生成物を検査した。
例4 酸化アルミニウム水和物の反応 例1のテトラプロペニルコハク酸−半エステル10g、
酸化アルミニウム水和物(Disperal(R)、Condea Che
mie)2.5g、ペラルゴン酸15g及び作動ベース油としての
ナフテン系白油130gの混合物を、120度まで1時間加熱
した。80〜100℃で、圧濾機を通して濾過した。冷却の
後に、生成物を検査した。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C10M 125:10 C10M 129:06 129:06 129:26 129:26 129:76 129:76 129:92 129:92 129:95 129:95 139:06 139:06 145:16 145:16) C10N 10:06 C10N 10:06 40:14 40:14 (72)発明者 コーンツ, ハラルト ドイツ連邦共和国 D―46149 オーバ ーハウゼン ホーフシュトラーセ 26 (72)発明者 フィンマンス, ペーター ドイツ連邦共和国 D―47495 ライン ベルク ベルラーシュトラーセ 94 ア ー (72)発明者 カールステンゼン, トービアス ドイツ連邦共和国 D―52351 デュー レン ヨルックシュトラーセ 47 (72)発明者 ヤクビク, ディーター ドイツ連邦共和国 D―45479 ミュー ルハイム アン デア ルール ヴィル ヘルミネンシュトラーセ 1アー (72)発明者 ヴェーバー, ヴィルフリート ドイツ連邦共和国 D―50321 ブリュ ール−シュヴァドルフ ゼヒテーマー シュトラーセ 15 (72)発明者 ヴィンクラー, ディーター ドイツ連邦共和国 D―50389 ヴェッ セリング マックス―エルンスト―シュ トラーセ 7 (56)参考文献 特開 平5−287291(JP,A) 特開 平6−25639(JP,A) 特表 平6−509603(JP,A) 特許3236296(JP,B2) 米国特許3047507(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10M 159/12 C10M 125/10 C10M 129/06 - 129/08 C10M 129/26 - 129/66 C10M 129/76 C10M 129/92 - 129/95 C10M 139/06 C10M 145/16 C10N 10:06 C10N 40:14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】均質な電気粘性液体において、 (a)複数のカルボキシル基を有する1種以上の飽和及
    び/又は不飽和のモノマー、オリゴマー及び/又はポリ
    マーC3〜C32−カルボン酸、その無水物及び/又は半エ
    ステル(それらのアルコール成分は、直鎖状又は分枝鎖
    状の1価又は多価C1〜C12アルコール及び/又はそのオ
    リゴマーである)と、 次の活性アルミニウム化合物1種以上 アルミニウムアルキル、アルミニウムオキソアルキル、
    アルミニウムヒドロキシカルボキシレート、アルミニウ
    ムオキソカルボキシレート、アルミニウムオキソアルコ
    レート、アルミニウムアルコキシカルボキシレート、酸
    化アルミニウム及び/又は酸化アルミニウム水和物とを
    反応させることにより製造されている、電気粘性作用物
    質としての有機酸のアルミニウム塩、並びに (b)油圧作動−ベース液体 を含有するか又はそれからからなることを特徴とする、
    均質な電気粘性液体。
  2. 【請求項2】液体組成物中に含まれるアルミニウム塩の
    製造のために、互いに無関係に1種以上の次のアルミニ
    ウム化合物 − 直鎖状又は分枝鎖状のC1〜C6アルキル基を有するア
    ルミニウムアルキル又はアルミニウムオキソアルキル、 − 直鎖状又は分枝鎖状の脂肪族又は不飽和C2又はC30
    −カルボン酸を有するアルミニウムヒドロキシカルボキ
    シレート及び/又はアルミニウムオキソカルボキシレー
    ト、 − 直鎖状又は分枝鎖状の脂肪族C1〜C6−アルコールを
    有するアルミニウムオキソアルコレート、 − 直鎖状又は分枝鎖状の脂肪族C1〜C6−アルコール及
    び直鎖状又は分枝鎖状の脂肪族又は不飽和C2〜C30−カ
    ルボン酸を有するアルミニウムアルコキシカルボキシレ
    ート、及び/又は − 一般式Al2O3×nH2O(n=0〜6)の酸化アルミニ
    ウム及び/又は酸化アルミニウム水和物 を使用する、請求項1記載の均質の電気粘性液体。
  3. 【請求項3】液体組成物中に含まれるアルミニウム塩の
    製造のために、互いに無関係に複数のカルボキシル基を
    有する1種以上の次のモノマー、オリゴマー及び/又は
    ポリマーC3〜C32−カルボン酸、その無水物又は半エス
    テル − 3〜18個のC原子を有するポリカルボン酸、無水物
    もしくは半エステル、 − 5〜18個のC原子を有するアルケニルコハク酸及び
    /又はその半エステル、及び/又は − ポリカルボン酸、その無水物及び1個以上の遊離OH
    −基を有するその半エステル を使用する、請求項1記載の均質の電気粘性液体。
  4. 【請求項4】半エステルのアルコール成分が1〜6個の
    C原子を有する2〜4価のアルコール並びにそのオリゴ
    マーである、請求項1から3までのいずれか1項記載の
    均質の電気粘性液体。
  5. 【請求項5】液体組成物が (a)次の(b)及び(c)を有する均質な溶液中の有
    機酸のアルミニウム塩 2〜50質量% (b)油圧作動−ベース液体 50〜98質量% 及び付加的に (c)可溶性作動油−添加剤 0〜10質量% (それぞれ全組成に対して)からなる、請求項1から4
    までのいずれか1項記載の均質な電気粘性液体。
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