JPH02164438A

JPH02164438A - 電気粘性液体

Info

Publication number: JPH02164438A
Application number: JP63317624A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Fukuyama; 良樹福山; Yuichi Ishino; 裕一石野; Toshiyuki Osaki; 俊行大崎; Takayuki Maruyama; 隆之丸山; Tasuku Saito; 翼斎藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-12-17
Filing date: 1988-12-17
Publication date: 1990-06-25
Also published as: DE68910790T2; EP0374525B1; DE68910790D1; EP0374525A1; US5075023A

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】［産業上の利用分野］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。

［従来の技術］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、十分に強
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、プラスチックまたは固体の状態とな
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−、パイブレ
ーク−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。

電気粘性液体の分散相としてはＵＳＰ３．０４７．５０
７号明細書に多くの物質が提案されており、その中で好
適な物質としてシリカゲルが挙げられている。

又、分散媒体としてはシリコーンオイルのような電気絶
縁油が用いられる。しかし分散相としてシリカゲルを用
いた電気粘性液体は電気粘性効果が小さく、実用のため
には不十分なものであった。

特開昭６２−９５３９７明細書には、表面上のＡ　１　
／　Ｓ　ｉ原子比が０．１５〜０．８０で１〜２５重量
％の水分を有する珪駿アルミニウムを分散相として用い
る電気粘性液体が開示されており、その実施例の中で多
くの結晶化ゼオライトを分散相とする電気粘性液体が挙
げられている。しかしこの組成の結晶化ゼオライトは親
水性で結晶中に多量の水を含んでいる。したがって、そ
の水により過度の導電性が生じるため、この電気粘性液
体も消費電力の点で不利である。

さらに、ＵＳＰ４，７４４．９１４号明細書（特開昭６
３−１８５８１２）には、上記の水の問題点を解決すべ
く、一般式：　Ｍ　＋１１／Ｉｌｌ　［（Ａ１０ｔｌ　ｘ　
（ｓｉｏｌｌ　ｙ］　−Ｗ　Ｈ＊０（式中、Ｍは平均電
価数ｎの金属陽イオンまたは金属陽イオンの混合物、Ｘ
及びｙは整数であり、Ｘに対するｙの比は約１〜約５で
あり、モしてＷは不定である）で、吸着水を実質的に含まない結晶化ゼオライトを分散
相として用いる電界反応性流体が開示されている。吸着
水を除（手段として、同明細書中には、非導電性流体お
よび粒状結晶化ゼオライトを使用中こうむるであろう温
度よりも高い温度のもとで十分なガス抜きと水分除去す
るに必要な時間処理することが記載されている。しかし
、もともと含水量の多い親水性の結晶化ゼオライトを水
分除去処理すると、ゼオライト粒子表面が非常に活性と
なり、二次凝集を形成し易くなる。電気粘性液体に高電
圧を印加すると、分散相粒子が分極のため連結した構造
となるが、二次凝集があると核連結構造の再配列が起こ
り、電圧印加時の粘度が安定するのに数分を要し、電気
粘性効果の特徴である速やかな応答性が得られなくなる
。これはイオンの移動が速い高温においてはさほど問題
にならないが、イオンの移動が遅い低温域で顕著に現れ
る。さらに、上記電界反応性流体が大気中に放置される
と、電気絶縁油を介して分散相である結晶化ゼオライト
粒子が水を再吸着し、電気粘性効果の十分な安定性が得
られない。

［発明が解決しようとする課題〕本発明は、電圧の印加および除去に対して極めて速やか
に応答し、大きな電気粘性効果を示すが消費電力が小さ
く、かつ大きな電気粘性効果を長期間維持できる電気粘
性液体の開発を目的としたものである。

ｒ課題を解決するための手段］本発明の電気粘性液体は、水分保有量を０．１〜１０重
量％に調整したのち高沸点極性化合物を吸着させた平均
粒子サイズ０．０１〜２０μｍの吸水性無機粒子１〜６
０重量％の分散相と、室温における粘度０．６５〜５０
０センチストークス（ｃＳｔ）の電気絶縁油４０〜９９
重量％の液相とを含むことを特徴とする。

本発明で使用する吸水性無機粒子としては、結晶化ゼオ
ライトやシリカゲルなどが挙げられ、該吸水性無機粒子
の乾燥後の水分保有量は０．１〜１０重量％、好ましく
は０．５〜５重量％となるように調整する。０．１重量
％未満では大きな電気粘性効果が得られず、１０重量％
を越えると水による導電性のため消費電力が大きくなる
。

また、該吸水性無機粒子の電気粘性液体の分散相として
適当な平均粒子サイズは０．０１〜２０μｍ、好゛まし
くけ０．３〜５μｍの範囲で、０゜０１μｍ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（、また２０μｍを越えると
液体の分散相として十分な安定性が得られない。

液相な構成する電気絶縁油としては、炭化水素油、エス
テル油、芳香族系油やシリコーン油などを例示すること
が出来る。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で優れ
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（ｃＳｔ）であり、好ましくは１０〜５
０ｃＳｔの粘度を有するものを用いる。液相の粘度が低
すぎると揮発分が多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
、前記吸水性無機粒子から成る分散相の含有量が１〜６
０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Ｊｓ小さく、６０重量％を越え
ると電場がない時の初期粘度が著しく大きくなる。

水分保有量をＯ，１〜１０重量％に調整した吸水性無機
粒子に吸着させる高沸点極性溶媒としてはジオール、エ
ステル、窒素化合物又は硫黄化合物等が挙げられ、ジオ
ールとしてはエチレンジオール、プロピレンジオール、
ブタンジオール等、エステルとしてはγ−ブチロラクト
ン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等
、窒素化合物としてはニトロベンゼン、スクシノニトリ
ル、ホルムアミド、メチルホルムアミド、ジメチルホル
ムアミド、アセトアミド、メチルアセトアミド等、硫黄
化合物としてはジメチルスルホキシド、スルホラン等、
そしてその他にもジエチレングリコールなどが挙げられ
るが、これらに限られるものではない、沸点が低いと揮
発が太き（長期間安定な電気粘性効果が得られにくいの
で、沸点は１５０℃以上を有することが好ましく、２０
０℃以上の沸点であればさらに好ましい。

吸水性無機粒子への高沸点極性溶媒の吸着量は吸着量は
１〜２５重量％重量上程ることが好ましい。

この高沸点極性化合物の役割は、分散相粒子表面に吸着
した水分子のイオンへの解離度を太き（し、さらに、電
圧印加時のイオンの分極を促進することと考えられ、そ
のため電気粘性効果が大きくなり、かつ応答性が改良さ
れる。したがって、吸着させる溶媒の極性が小さいと作
用が不十分であり、その誘電率は３０以上が適当であり
、好ましくは５０以上が良い。

本発明の電気粘性液体は、本発明の効果を損なわない範
囲で他の分散相や界面活性剤、分散剤、無機塩などの添
加剤を配合することもできる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１平均粒子サイズ１μｍのＮａ−Ｙ型結晶化ゼオライト粉
体（触媒化成■製）を真空下、２７５℃で５時間乾燥し
た後、真空中で１５時間冷却し、室温まで戻した。その
後大気圧に戻し、速やかにプロピレンカーボネート（沸
点２４２℃、誘電率６９）を導入して、再度真空引きし
て１００℃で５時間放置しＮａ−Ｙ型結晶化ゼオライト
粒子にプロピレンカーボネートを十分に吸着させた（吸
着量２０重量％）。この時、粒子の水分保有量は１．１
重量％であった。この粒子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（東芝シ
リコーン■製ＴＳＦ−４５１−２０）６０重量％によく
分散し、懸濁液として電気粘性液体を得た。

比較例１シリカゲル（日本シリカ＠製：ニブシルＶＮ−３）の水
分量を６重量％に調節したもの１３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（
東芝シリコーン■製ＴＳＦ−４５１−２０）８７重量％
に分散、懸濁させて電気粘性液体を得た。

比較例２平均粒子サイズ１μｍ、水分含有量２０重量％のＮａ−
Ｙ型結晶化ゼオライト粒子（触媒化成■製）３０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（東芝シリコーン■製ＴＳＦ−４５１−２０
）７０重量％に良く分散し懸濁液として電気粘性液体を
得た。

比較例３平均粒子サイズ１μｍのＮａ−Ｙ型結晶化ゼオライト粉
体（触媒化成■製）を真空下、２７５℃で５時間乾燥し
た後、真空中で１５時間冷却し室温まで戻した。この時
粒子の水分保有量は１．３重量％であった。この乾燥粒
子３０重量％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■製ＴＳＦ−
４５１−２０）７０重量％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及び比較例１〜３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った。

電気粘性効果は二重円筒型回転粘度計を使用して９、内
外円筒間にＯ〜２ｋＶ／ｍｍの電圧を印加した時の剪断
速度３６６ｓｅｃ−’、温度２５℃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表に水分量と電圧をかけない場合の剪断力ＴＯ％電
圧２ｋＶ／ｍｍを印加した時の剪断力Ｔ及び電圧２ｋＶ
／ｍｍを印加した時の電流密度を示す。

加えて、実施例１と比較例３については３０日間大気中
に放置した後の値も示す。

（以下余白）第１表また第１図は実施例１および比較例３の各電気粘性液体
の応答性を２５℃で２　ｋ　Ｖ　／　ｍ　ｍの電圧を印
加した時および電圧を取り除いた時の回転粘度計の剪断
力の変化の状態で表した図で、Ａは実施例１、Ｂは比較
例３の電気粘性液体のデータであり、Ｅは電圧印加時間
を示す。

第１表に示されるように、実施例１で得られた電気粘性
液体は電気粘性効果が大きく、消費電力も小さい。

これに対して、シリカゲル分散相を用いた比較例１の電
気粘性液体は消費電力は少ないものの、電気粘性効果が
劣る。また、水分量の多いＮａ−Ｙ型結晶化ゼオライト
分散相を用いた比較例２の電気粘性液体は消費電力が極
めて大きい。

一方、比較例２で使用した結晶化ゼオライト粒子を乾燥
して水分を除去した粒子を用いた比較例３の電気粘性液
体は、水分の除去により消費電力は小さくなり、かつ剪
断力は大きく変化するものの、３０日後の水分量が３倍
以上となり、電圧をかけない場合の剪断力（Ｔ、）、電
圧（２ｋＶ／ｍｍ）をかけた時の剪断力（Ｔ）及びその
差（Ｔ−Ｔ、）ともに減少して安定な電気粘性効果が得
られていない。さらに第１図に示すように２ｋＶ／　ｍ
　ｍ電圧を印加した時の剪断力が不安定で、しかも電圧
を取り除いた時の剪断力の応答が遅い。

この原因としては、水分除去処理によるゼオライト粒子
の二次凝集が考えられる。

これに対して、高沸点極性溶媒を吸着した本発明の吸水
性無機粒子を分散相として用いた実施例１の電気粘性液
体は、３０日後の水分量及び電気粘性効果ともに安定で
、かつ電圧変化時の剪断力が瞬時に応答している。

［発明の効果］電圧の印加および除去に対して極めて速やかに応答し、
大きな電気粘性効果を示すが消費電力が小さく、かつ大
きな電気粘性効果を長期間維持できる電気粘性液体が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１および比較例３の各電気粘性液体の
応答性を２５℃で２ｋＶ／ｍｍの電圧を印加した時およ
び電圧を取り除いた時の回転粘度計の剪断力の変化の状
態で表した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

水分保有量を０．１〜１０重量％に調整したのち高沸点
極性化合物を吸着させた平均粒子サイズ０．０１〜２０
μｍの吸水性無機粒子１〜６０重量％の分散相と、室温
における粘度０．６５〜５００センチストークス（ｃＳ
ｔ）の電気絶縁油４０〜９９重量％の液相とを含むこと
を特徴とする電気粘性液体。