JPH01299894A - 電気粘性液体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ４０発明の目的 −の１ 本発明は電圧の印加によって粘性を増大する電気粘性液
体に関するものである。

【ｌ段重Ｉ 電気粘性液体は、疎水性で非導電性の油の中に微細に分
割した親水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、しかも可逆的に液
体の粘度が増加し、あたかもプラスチックまたは固体の
状態になるものである。

粘度を変化させるためには直流の電場だけではなく交流
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強力な力を与えるので、例えば
、クラッチ、水圧弁、ショックアブソーバ−、バイブレ
ータ−１防振ゴム、或はワークピースを正常な位置に保
持するシステムを制御するための電気−機械のインター
フェイス等における構成要素として使用することができ
る。

従来、電気粘性液体の構成要素の−っである固体微粒子
としては表面から水を吸収させ、微細化させたセルロー
ス、デンプン、シリカゲル、イオン交換樹脂等を、また
他の構成要素である液相としてはＰＣＢ、セバシン酸ブ
チル、トランス油、塩化パラフィン、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液体
はいまだ存在しない。

実用的な電気粘性液体に要求される特性としては、大き
な電気粘性効果を示し、電場がかかった時の電力消費が
少なく、かつ電場が取り除かれた時には小さい粘性を持
つことである。

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液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ことは不
可能であつた。

そのため、自動車のエンジンルーム等、高温の雰囲気に
さらされる部品に使用するため、高温で電力消費量が少
なく、且つ電気粘性効果も高い電気粘性液体の開発が望
まれていた。

−Ｕ　が　　　′　　　　よ　　　と　　　　　Ｉ本発
明は、高温で高い電気粘性効果を示し、かつ電力消費量
の少ない電気粘性液体を提供することを目的とする。

口１発明の構成 Ｉ　　　　　゛　　　　　だ　　の　−本発明の電気粘
性液体は、平均粒子径０．０５〜１００μｍのキレート
樹脂微粉末からなる分散相１〜６０重量％及び２５°Ｃ
における粘度が０゜６５〜５００センチストークス電気
絶縁油からなる液相４０〜９９重量％から構成されるこ
とを特徴とする。

キレート樹脂とは、広義には金属イオンとキレート（ま
たはキレート配位子）を作る樹脂、すなわちキレート高
分子配位子として定義され、二つ以上の官能基を有し、
特定の金属イオンを強く選択吸着する樹脂である。

金属とキレートを形成する官能基としては、脂肪族ジオ
ール基、１，３ジカルボニル基、ポリカルボン酸基、脂
肪族アミン基、芳香族アミン基、オキシム基、５ｃｈｉ
ｆｆ塩基、ポルフィリン基、ピロール基、アミノアルコ
ール基、アミノフェノール茶、ジチオカルバミン酸基、
ポリアミノ基、チオール基、ザンテート基、ホスホメチ
ルアミノ基、チオウレア基、アミノカルボン酸基などが
例示され、アミノカルボン酸基としてはイミノジプロピ
オン酸基、イミノジ酢酸基などが一般的に使われる。キ
レート樹脂はこれらの官能基をエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、スチレンジビ
ニルベンゼン樹脂などの樹脂母体に導入したものや、該
官能基を持つビニル単量体の重合体又は該単量体とエチ
レン、イソブチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸
メチル、アクリルアミド、アクリロニトリルなどの共重
合体として合成される。。

キレートを形成する金属イオンとしてはＣｕ”、Ｚｎ”
、Ｔｉ”、Ｇｏ”などの重金属イオン、ｌ　ｇ　２−１
Ｃａ！＋などのアルカリ土類金属イオンがあるが、市販
のキレート樹脂はＮａ”などのアルカリ金属イオンまた
は単にＨｏが導入されている場合が多い。

またこれら金属イオンと配位子は樹脂中で解離したもの
とキレートを形成するものの平衡状態をとっている。

このようなキレート樹脂が電気粘性液体の分散相として
電気絶縁油に分散された場合、電場のかかっていない状
態では解離した金属イオンは分散相粒子のまわりに均等
に配置している電気二重相を形成しているが、電場がか
かるとイオン分布が歪み（電気双極子を構成）静電引力
を生じ、この粒子間の静電引力が電気粘性効果として働
く、特公昭６０−３１２１１号で提案されているスルホ
ン酸基や四級アンモニウム塩基を持つ通常のイオン交換
樹脂や、また特開昭５３−９３１８６号で提案されてい
るポリアクリル酸リチウムなどの高吸水性高分子の金属
イオンは室温で充分な電気粘性効果を示すほど解離して
いるため、高温での解離は過剰となり、高温での電力消
費が高い、一方、本発明におけるキレート樹脂を分散相
に使用した場合では室温における金属イオンの解離は少
なく、はとんど電気粘性効果は示さないが、高温になる
と電気粘性効果を充分に示すようになる。しかしながら
キレート樹脂では高温で解離の程度が過剰とならないた
め電力消費は少ない。

このようにキレート樹脂を分散相として使用することに
より、高温で高い電気粘性効果を示し、かつ電力消費量
の少ない電気粘性液体を開発することができた。

電気粘性液体の分散相として好ましい粒子径は０．０５
〜１００μｍの範囲であり０．０５μｍ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１００μｍを越えると液
体の分散相としての十分な安定性が得られない。

液相を構成する電気絶縁油としては、炭化水素油、エス
テル系油、芳香族系油やシリコーン油などを例示するこ
とができる。これらは単独で用いることができ、また２
種以上を併用することもできる。これらの電気絶縁油の
なかでもポリジメチルシロキサンやポリメチルフェニル
シロキサンなどのシリコーン油が、ゴム状の弾性を有す
る材料と直接接触する状態でも使用できるという点て優
れている。

電気絶縁油の粘度は２５℃において０．６５〜５００セ
ンチストークス（Ｃ８ｔ）であり、好ましくは１０〜５
０ｃＳｔの粘度を有するものな用いる。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
相に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。また適
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。

本発明の電気粘性液体を構成する分散相と液相の割合は
、前記キレート樹脂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４０〜９９重量％
、好ましくは５０〜８０重量％である。分散相の量が１
重量％未満では電気粘性効果は小さく、６０重量％を越
えると電場がないときの初期粘度が著しく大きくなる。

本発明の電気粘性液体には、本発明の効果を損なわない
範囲内で界面活性剤、分散剤、無機塩などの添加剤を配
合することができる。

以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。

え立■ユ イミジプロピオン酸基を導入したエポキシ樹脂を基材と
するキレート樹脂でＣａを対立イオンとしたものを粉砕
１分粒し平均粒子径２０μｍの微粉末を得た。この分散
相成分４０重量％量を液相成分である２５℃における粘
度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン■製：Ｔ
！３Ｆ４５１−２０）６０重量％量に良く分散し、懸濁
液として電気粘性液体を得た。

支立■ユ 実施例１と同様のキレート樹脂微粉末を塩化亜鉛０．１
％水溶液で処−理し、１０５°Ｃで３時間乾燥したちの
４０重置部量を、液相成分である２５℃における粘度２
０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン輛製：ＴＳＦ
４５１−２０）ｓｏ重量％量に良く分散し懸濁液として
電気粘性液体を得た。

叉」１匹」− イミノジ酢酸基を導入したスチレンジビニルベンゼン樹
脂を基材とするキレート樹脂でＭｇを対立イオンとした
ものを粉砕、分粒し、平均粒子径的２０μｍの微粉末を
得た。この分散相成分４０重量％量を液相成分である２
５°Ｃにおける粘度２０ｃＳｔのシリコーン油６０重量
％量に良く分散し、懸濁液として電気粘性液体を得た。

１１■１ 実施例３と同様の分散相微粉末４０重量％量を液相成分
である２５℃における粘度２５ｃＳｔのナフテン系油６
０重量％量に良く分散し、懸濁液として電気粘性液体を
得た。

１１１■ ヱ水マレイン酸とイソブチレンの共重合体を３次元架橋
したキレート樹脂で対立イオンなＮａとしたものを粉砕
、分粒し、平均粒子径的１０μｍの微粉末を得た。この
分散相成分４０重量％量を液相成分である２５６Ｃにお
ける粘度２０ｃＳｔのシリコーン油６０重量％量に良く
分散し、懸濁液として電気粘性液体を得た。

え１■ヱ ジチオカルバミン酸基を導入したスチレンジビニルベン
ゼン樹脂を基材とするキレート樹脂で、Ｎａを対立イオ
ンとしたものを粉砕、分粒し、平均粒子径約２０μｍの
微粉末を得た。この分散相成分４０重量％を液相成分で
ある２５℃における粘度２０ｃＳｔのシリコーン油６０
置部％量に良く分散し、懸濁液として電気粘性液体を得
た。

上！倒」。

市販されているポリアクリル酸を水酸化リチウムで中和
して得られたポリアクリル酸リチウムを粉砕、分粒して
平均粒子径約１０μｍの微粉末を得た。この分散相成分
４０重量％を液相成分である２５℃における粘度２０ｃ
Ｓｔのシリコーン油６０重量％量に良く分散し、懸濁液
として電気粘性液体を得た。

雌■且ユ 市販されている四級アンモニウム塩基を導入したスチレ
ンジビルベンゼン系イオン交換樹脂（平均粒子径３５〜
８０μｍ）４０重量％量を２５℃における粘度２０ｃＳ
ｔのシリコーン油６０重量％量に良く分散し、懸濁液と
して電気粘性液体を得た。

実施例１〜６および比較例１〜２で得られた各電気粘性
液体について、電気粘性効果の測定を行なった。電気粘
性効果は二重円筒型回転粘度計を使用し、内外円筒間に
電圧を印加したときの、同一剪断速度（３７５ｓｅｃ−
’）、温度８０°Ｃの剪断力で評価し、同時に内外円筒
間に流れる電流を測定した。

第１表に電圧をかけない場合の剪断力Ｔ。、電圧Ｉ　Ｋ
　Ｖ　／　ｍ　ｍを印加したときの剪断力、その差Ｔ　
−Ｔ　ｏ　、および電圧Ｉ　Ｋ　Ｖ　／　ｍ　ｍを印加
した時の電流密度を示す。

（以下余白） 第　　１　　表 Ｔｏ：電場をかけない時の剪断力 Ｔ　：電場（ＩＫＶ／ｍｍ）をかけた時の剪断力１月 第１表において電場（Ｉ　Ｋ　Ｖ　／　ｍ　ｍ　）をか
けた時の剪断力Ｔから電場をかけない時の剪断力Ｔ０を
引いた差Ｔ−Ｔ、は液体の電気粘性効果の大小を表す、
即ち第１表のＴ−Ｔ、の大なる液体が大きい電気粘性効
果を示す、同時に電場（ＩＫＶ／ｍｍ）をかけた時の電
流密度の大小は電気粘性効果を発現するための消費電力
を示す。

第１表から明らかなように、高温（８０°Ｃ）において
実施例１〜６と比較例１〜２はほぼ同様の電気粘性効果
を示すが、実施例１〜６の示す電流密度は比較例１〜２
の示す電流密度より１ケタ小さい値を示している。すな
わち本発明により、高温で高い電気粘性効果を示し、且
つ電力消費量の少ない電気粘性液体を得ることができた
。

ハ１発明の効果 本発明の電気粘性液体は高温で高い電気粘性効果を示し
、且つ電力消費量が少ない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒子径０．０５〜１００μｍのキレート樹脂微粉末
   からなる分散相１〜６０重量％及び２５℃における粘度
   が０．６５〜５００センチストークス電気絶縁油からな
   る液相４０〜９９重量％から構成されることを特徴とす
   る電気粘性液体。