JP3503469B2 - 有機溶媒用磁性流体シール - Google Patents
有機溶媒用磁性流体シールInfo
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
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Description
体シールに関する。更に詳しくは、フッ素ベース磁性流
体よりなる有機溶媒用磁性流体シールに関する。
ルク損失シールとして各種用途に広く用いられており、
例えば飛来する微少量のダストやミストをシールする防
塵シール、真空/加圧等の気体の圧力差をシールするガ
スシール等が主な用途とされている。しかるに、これら
の磁性流体シールにあっては、磁性流体が大量の液体と
接することなどは想定しておらず、液体シールとしての
用途は殆んど存在していない。
液体のシール装置としては磁性流体が液体と混合して劣
化し易いため、シール機能を長期間安定して維持するこ
とは困難であり、そのような実用例はない″とした上
で、磁性流体が劣化して磁性流体シールが破壊した場
合、新たな磁性流体を供給する機構的な工夫が提案され
ている。
シールする磁性流体シール装置に関して、軸外周部に動
圧発生溝を設けて磁性流体シール部へ流入する液体を強
制的に排除し、磁性流体と液体とが接触しないようにし
てシール性能を確保する工夫が提案されている。上記各
例にみられるように、磁性流体を用いた液体シールは、
シールを破壊しないように磁性流体を供給し続ける方法
や実質的にはガスシールの形態を採用した方法であり、
直接液体を長期間安定してシールするものではなかっ
た。
基油は、主に炭化水素系やエステル系である。このよう
な基油を用いた磁性流体が有機溶媒に接すると、次のよ
うな2種類の劣化現象がみられる。 (1)基油が液状の有機溶媒によって抽出され、磁性流体
中の磁性微粒子が分離され、析出する。 (2)磁性流体中に有機溶媒が溶解し、磁性微粒子の分散
安定性が失われて磁性微粒子が凝集するようになる。こ
のような現象は、液状の有機溶媒ばかりではなく、有機
溶媒蒸気の場合にもみられる。
その特性を失ない、それが磁性流体シールとして使用さ
れた場合には、有機溶媒との接触によるシール破壊を免
れることができなかった。
状態乃至気体状態の有機溶媒と接しても、その性能を劣
化させることなく、シール性能を安定に保つことができ
る有機溶媒用磁性流体シールを提供することにある。
(A)磁性微粒子を、 (B)一般式 F[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COOM (ここで、Mは
アルカリ金属またはアンモニウム基であり、nは4〜50で
ある)で表わされるパーフルオロエーテルカルボン酸塩
および (C)一般式 F[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CONH(CH2)qNH2 または F[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CONH(CH2CH2NH)rH (ここで、pは4〜50であり、qは2〜20であり、rは1〜6で
ある)で表わされるパーフルオロエーテルカルボン酸ア
ミド類を用いて、(D) 一般式 F[CF(CF3)CF2O]mRf(ここで、Rfはパーフルオ
ロアルキル基であり、mは15以上の整数である)で表わさ
れるパーフルオロポリエーテル系基油中に分散せしめた
フッ素ベース磁性流体を用いた有機溶媒用磁性流体シー
ルによって達成される。
ライト類微粒子が用いられる。フェライト類微粒子とし
ては、任意の方法によって製造されたものが用いられる
ものの、好ましくは純度、粒径の制御、そして何よりも
生産性の点で有利である共沈法によって製造されたフェ
ライト類微粒子、例えばマグネタイト(Fe3O4)、ニッケ
ルフェライト(NiO・Fe2O3)、マンガンフェライト(MnO・
Fe2O3)、コバルトフェライト(CoO・Fe2O3)、ニッケル-
亜鉛フェライト(Ni・ZnO・Fe2O3)、マンガン-亜鉛フェ
ライト(Mn・ZnO・Fe2O3)、コバルト-亜鉛フェライト(Co
・ZnO・Fe2O3)等が好んで用いられる。
ル、コバルト等の金属またはそれらのホウ化物、窒化
物、炭化物等の微粒子、更にはこれらの金属とマグネシ
ウム、アルミニウム、亜鉛、銅、ニオブ、モリブデン、
ガリウム、インジウム、ジルコニウム、カドミウム、錫
等の少なくとも一種との合金またはそれらのホウ化物、
窒化物、炭化物等の微粒子なども用いることができる。
そのままでは基油中で凝集してしまい、磁性流体を形成
し得ない。そこで、磁性微粒子の表面に基油との親和性
を高め、凝集を防止する必要がある。親和性を高めかつ
凝集を防止するために用いられる化合物は、一分子が親
フッ素基とフェライト類への吸着力の強い極性基によっ
て構成されていることが好ましい。また、親フッ素基に
は、微粒子の凝集を防止するために、ある程度の弾性を
有する鎖長が必要であり、溶媒への溶解性や分散能など
から、パーフルオロエーテル基を持つものが選択され
る。
るようなパーフルオロエーテルカルボン酸塩が用いられ
る。かかるパーフルオロエーテル系カルボン酸塩は、く
り返し単位nが4〜50のヘキサフルオロプロペンオキシド
オリゴマーから導かれるカルボン酸のアルキルエステル
を水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の
水溶液で加水分解することにより得られる。
ルボン酸塩を用いたのみでは分散性が悪いので、これと
共に前記2種類のパーフルオロエーテルカルボン酸アミ
ド類の少なくとも一種が用いられる。これら2種類のパ
ーフルオロエーテルカルボン酸アミド類を得る際、ヘキ
サフルオロプロペンオキシドオリゴマーカルボン酸もし
くはそのアルキルエステル等に反応させるα,ω-ジアミ
ノアルカンとしては炭素数が2〜20、好ましくは8〜12の
ものが用いられる。炭素数がこれより少ないものを用い
ると、鎖長が短かすぎて凝集が防止されず、一方これよ
り鎖長の長いものを用いると、磁性流体の粘度特性など
が低下するようになる。
ボン酸アミド類の一般式において、p,q,rの値がこの
ような範囲内に限定されるのは、これ以外の値のものを
用いた場合には、得られる磁性流体に分散性の低下や粘
度の増加などの性能低下がみられるためである。
ン酸塩およびパーフルオロエーテルカルボン酸アミド類
の存在下において、磁性微粒子をパーフルオロポリエー
テル系基油中に分散せしめることによって調製される。
パーフルオロエーテルカルボン酸塩は、磁性微粒子100
重量部当り約10〜100重量部、好ましくは約20〜50重量
部の割合で、またパーフルオロエーテルカルボン酸アミ
ド類化合物は、パーフルオロポリエーテル系基油100重
量部当り約0.1〜50重量部、好ましくは約1〜20重量部の
割合でそれぞれ用いられ、これらは同時にあるいは任意
の順序で添加されて用いられる。
しては、次のような一般式で表わされるようなものが、
磁性微粒子100重量部当り約100〜1000重量部、好ましく
は約150〜500重量部の割合で用いられ、実際には市販
品、例えばNOKクリューバー製品BARRIERTAシリーズのも
の等を用いることができる。 F[CF(CF3)CF2O]mRf Rf:パーフルオロアルキル基、好ましくは炭素数1〜3の
パーフルオロアルキル基 m:5以上の整数、好ましくは15〜50(平均)
超音波照射等を用いる常法に従って行われるが、この際
フロリナートFC-72(住友3M製品)などのフッ素化有機溶
媒を共存させて分散液の調製を容易とし、調製後用いら
れた有機溶媒を留去し、その後遠心分離して分散不良微
粒子を除去することにより磁性流体を得ることができ
る。
路中に形成された微小間隙に注入され、磁性流体シール
を形成する。磁性流体シールの構造は特に限定されず、
一般にシャフト、磁極、磁石および磁性流体によって構
成され、磁性流体はシャフト、磁極および磁石によって
形成される磁気回路のシャフトと磁極との間に形成され
る微小間隙に注入され、有機溶媒に対するシール作用を
発現する。
ルオロポリエーテル系基油は、炭化水素系、ケトン系、
アルコール系、エステル系、エーテル系、アミド系、シ
リコーン系、高分子量各種油等の有機溶媒によって劣化
することなく、すぐれた耐久性(化学的安定性)を有して
おり、前記一般式におけるmの値が平均5以上であれ
ば、有機溶媒蒸気によっても劣化することはないが、劣
化現象の一つである基油の有機溶媒による抽出を防止す
るという観点からは、mの値が平均15以上であることが
必要である。
は、液体状態乃至気体状態の有機溶媒と接しても、その
性能を劣化させることなく、シール性能を安定に保つこ
とができる。
調製に用いられたパーフルオロエーテルカルボン酸塩お
よびパーフルオロエーテルカルボン酸アミド類は、フェ
ライト類微粒子の表面を被覆するように吸着されている
ため、有機溶媒がフェライト類微粒子表面に吸着され、
磁性流体中での微粒子の分散安定性が失われるのを有効
に防止する作用をも示している。
時間の超音波照射による分散処理を行ない、50gのフッ
素ベース磁性流体を得た。
を、10mm径のシャフトを貫入したポールピース/永久磁
石/ポールピース型の磁気回路の微小間隙(0.1mm)に注入
し、磁性流体シールを作製した。注入された磁性流体に
各種の有機溶媒を接触させ、シール部に0.1kPaの圧力が
作用する状態で、100rpmの回転速度でシャフトを250 時
間以上回転させ、磁性流体の状態を観察した。
同量(40g)用い、50gの磁性流体を得、これについて同様
の試験が行われた。
(ドデシルベンゼン)を同量用い、またフッ素系表面処理
剤の代りにオレイン酸ナトリウム2gおよびエルカ酸ナト
リウム2gを用い、45gの磁性流体を得、これについて同
様の試験が行われた。
結果は、次の表に示される。 表有機溶媒 実施例 比較例1 比較例2 n-ヘキサン 変化なし 250時間でシール破壊 2時間でシール破壊 メタノール 〃 変化なし 8時間でシール破壊 アセトン 〃 〃 8時間でシール破壊 酢酸エチル 〃 〃 6時間でシール破壊 ジイソプロピルエーテル 〃 〃 6時間でシール破壊 ジメチルホルムアミド 〃 〃 50時間でシール破壊 ヘキサメチルジシロキサン 〃 250時間でシール破壊 4時間でシール破壊
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)磁性微粒子を、 (B)一般式 F[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COOM (ここで、Mは
アルカリ金属またはアンモニウム基であり、nは4〜50で
ある)で表わされるパーフルオロエーテルカルボン酸塩
および (C)一般式 F[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CONH(CH2)qNH2 (こ
こで、pは4〜50であり、qは2〜20である)で表わされる
パーフルオロエーテルカルボン酸アミド化合物を用い
て、(D) 一般式 F[CF(CF3)CF2O]mRf (ここで、Rfはパーフル
オロアルキル基であり、mは15以上の整数である)で表わ
されるパーフルオロポリエーテル系基油中に分散せしめ
たフッ素ベース磁性流体を用いた有機溶媒用磁性流体シ
ール。 - 【請求項2】 (A)磁性微粒子を、 (B)一般式 F[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COOM (ここで、Mは
アルカリ金属またはアンモニウム基であり、nは4〜50で
ある)で表わされるパーフルオロエーテルカルボン酸塩
および (C)一般式 F[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CONH(CH2CH2NH)rH
(ここで、pは4〜50であり、rは1〜6である)で表わされ
るパーフルオロエーテルカルボン酸アミド化合物を用い
て、(D) 一般式 F[CF(CF3)CF2O]mRf (ここで、Rfはパーフル
オロアルキル基であり、mは15以上の整数である)で表わ
されるパーフルオロポリエーテル系基油中に分散せしめ
たフッ素ベース磁性流体を用いた有機溶媒用磁性流体シ
ール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09085798A JP3503469B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 有機溶媒用磁性流体シール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09085798A JP3503469B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 有機溶媒用磁性流体シール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11273930A JPH11273930A (ja) | 1999-10-08 |
JP3503469B2 true JP3503469B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=14010241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09085798A Expired - Lifetime JP3503469B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 有機溶媒用磁性流体シール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3503469B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10193378T1 (de) | 2000-07-31 | 2003-01-30 | Bando Chemical Ind | Beständig dispergierte, magnetische, Viskose Flüssigkeit |
RU2474902C1 (ru) * | 2011-07-22 | 2013-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ получения ферромагнитной жидкости на водной основе |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP09085798A patent/JP3503469B2/ja not_active Expired - Lifetime
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