JPH02255798A - Electroviscous fluid - Google Patents

Electroviscous fluid

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JPH02255798A
JPH02255798A JP7895789A JP7895789A JPH02255798A JP H02255798 A JPH02255798 A JP H02255798A JP 7895789 A JP7895789 A JP 7895789A JP 7895789 A JP7895789 A JP 7895789A JP H02255798 A JPH02255798 A JP H02255798A
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JP
Japan
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particles
thin film
granules
dielectric
crystalline cellulose
Prior art date
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Application number
JP7895789A
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Japanese (ja)
Inventor
Koyo Murakami
村上 公洋
Takao Sugiura
杉浦 孝夫
Kiyoshi Kato
清 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Riko Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Riko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Riko Co Ltd filed Critical Sumitomo Riko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain an electroviscous fluid in which increase of consumed electric current is suppressed within a limit electric current in the range of used temperature by constructing dielectric granules from polyhydric alcohol- containing crystalline cellulose granules and covering surface thereof with a thin film having electrical insulation properties. CONSTITUTION:In an electroviscous fluid obtained by dispersing dielectric fine granules into an oily medium consisting of an amino modified or alcohol modified silicone oil, etc., granules constituted of crystalline cellulose granules containing a polyhydric alcohol as hydrophilic agent, whose surface is covered with an electrical insulating thin film of polyamide or epoxy resin, etc., and having two layer structure are used as the dielectric granules.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、電界の印加によって、その粘度が増大する特
徴を有し、例えば、クラッチ、ダンパ、バルブ等の作動
流体として利用可能な電気粘性流体に関するものである
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to an electrorheological fluid that has a characteristic that its viscosity increases upon application of an electric field and can be used as a working fluid for, for example, clutches, dampers, valves, etc. It is.

(背景技術) 電気粘性流体は、吸水性若しくは親水性の固体微粒子を
電気絶縁性の高い油状物質に分散させるか、或いは半導
電性の微粒子を同様に油状物質に分散させたものが知ら
れているが、後者は、分散する微粒子が半導体であるが
故に、流体外部から高電界を印加した場合に電流が流れ
易く、又微粒子の持つ抵抗値を制御することに技術を要
することから、安定した電気粘性流体を得るのは困難で
あった。
(Background Art) Electrorheological fluids are known in which water-absorbing or hydrophilic solid particles are dispersed in an oily substance with high electrical insulation, or semiconductive particles are similarly dispersed in an oily substance. However, in the latter case, because the dispersed particles are semiconductors, current flows easily when a high electric field is applied from outside the fluid, and it requires technology to control the resistance value of the particles, so it is not stable. It was difficult to obtain electrorheological fluids.

一方、前者の構成をとるものは、そのような問題がなく
、実用に向くものであるが、実際に機械装置に封入して
作動流体として使用した場合には、装置自体の蓄熱作用
や環境条件によって、流体の温度が可逆的に変化し、こ
の温度変化によって流体の諸性能が影響を受けることは
避けられない。
On the other hand, the former configuration does not have such problems and is suitable for practical use, but when it is actually sealed in a mechanical device and used as a working fluid, it may be affected by the heat storage effect of the device itself and the environmental conditions. As a result, the temperature of the fluid changes reversibly, and various performances of the fluid are inevitably affected by this temperature change.

特に流体に外部から電界を印加した場合の剪断応力の変
化や消費電流の変化は、機械装置の性能や周辺装置への
影響が大きく、このため、温度変化に対して流体性能を
安定させることが、電気粘性流体を実用化する上での課
題となっている。
In particular, changes in shear stress and changes in current consumption when an external electric field is applied to a fluid have a large impact on the performance of mechanical equipment and peripheral equipment, and for this reason, it is difficult to stabilize fluid performance against temperature changes. This is a challenge in the practical application of electrorheological fluids.

このような温度変化による電気粘性流体を流れる消費電
流の変化について更に詳細に述べると、かかる消費電流
の変化は、指数関数的であり、機械装置が置かれる一般
的な環境条件である一20°C〜100°C程度の温度
変化においては、高温側の消費電流は、低温側の消費電
流の100倍から1000倍といった値をとり、著しい
増加を来すのである(第1図参照)。
To describe in more detail the change in the current consumption flowing through the electrorheological fluid due to temperature changes, the change in the current consumption is exponential, and the change in the current consumption due to temperature changes is exponential. When the temperature changes from about C to 100 DEG C., the current consumption on the high temperature side takes a value of 100 to 1000 times the current consumption on the low temperature side, resulting in a significant increase (see FIG. 1).

そのため、通常使用される、l0KV程度を供給可能な
高圧電源では、機械装置の使用温度範囲での電流増加を
許容出来ないのであり、また、かかる消費電流の増加を
見越して、出力(電圧×電流)の充分大きい高圧電源を
設ける場合には、高圧電源装置の大型化、延いては全体
のシステムに要するスペースの大型化を招き、スペース
上の問題を生じることとなる。また、電気粘性流体の消
費電流が著しく過大になると、所謂絶縁破壊状態となり
、電気粘性流体を使用する機械装置自体が破壊される懸
念すら生じるのである。
Therefore, normally used high-voltage power supplies that can supply approximately 10 KV cannot tolerate an increase in current within the operating temperature range of mechanical equipment. ) If a sufficiently large high-voltage power supply is provided, the high-voltage power supply device will become larger and, by extension, the space required for the entire system will become larger, resulting in space problems. Furthermore, if the current consumption of the electrorheological fluid becomes significantly excessive, a so-called dielectric breakdown condition may occur, and there is even a fear that the mechanical device itself that uses the electrorheological fluid may be destroyed.

ところで、電気粘性流体が、電界の印加によって、その
粘度を増すメカニズムは、一般に、次のような電気二重
層内によって説明されている。
By the way, the mechanism by which an electrorheological fluid increases its viscosity by applying an electric field is generally explained by the following electric double layer.

この説明によると、油状物質中に分散せしめられた固体
粒子表面に付着・吸着された水若しくは親水剤は、電気
二重層を構成しており、外部から高電界を印加すると、
自由イオンの移動が励起されて、固体粒子内で分極が起
こる。この分極した固体粒子が、電気粘性流体内に挿入
された二枚の正・負両電極板の間に配列し、互いの静電
引力により、擬凝結合を形成することによって、この結
合に対して直角方向の流体の流れは大きな抵抗となり、
剪断力が増加し、固体化現象を生じるのである。
According to this explanation, water or a hydrophilic agent attached or adsorbed to the surface of solid particles dispersed in an oily substance constitutes an electric double layer, and when a high electric field is applied from the outside,
The movement of free ions is excited and polarization occurs within the solid particles. These polarized solid particles are arranged between two positive and negative electrode plates inserted into the electrorheological fluid, and form a quasi-condensing bond due to mutual electrostatic attraction, making them perpendicular to this bond. The flow of fluid in the direction creates a large resistance,
The shear force increases and a solidification phenomenon occurs.

ここにおいて、固体粒子は、前記電気二重層内に自由イ
オンを有するところから、電流が流れるものであるが、
その量は非常に微小であり、それ故、かかる粒子を分散
相とする電気粘性流体は、少ない電流量で粘度可変の効
果を得られる流体として、その実用化が期待されている
のである。しかしながら、流体の温度が上昇するよ、か
かる電気二重層内で、自由イオンへの解離現象が増大す
るため、電子が電気二重層内を通過して電極間に流れ出
し、消費電流が著しく増加するものと考えられる。
Here, the solid particles have free ions in the electric double layer, so that current flows through them,
The amount of such particles is extremely small, and therefore, electrorheological fluids containing such particles as a dispersed phase are expected to be put into practical use as fluids that can achieve the effect of varying viscosity with a small amount of current. However, as the temperature of the fluid increases, the phenomenon of dissociation into free ions increases within the electric double layer, causing electrons to pass through the electric double layer and flow between the electrodes, resulting in a significant increase in current consumption. it is conceivable that.

そして、先にも述べたように、かかる電流増加は、指数
関数的になるため、機械装置の通常の使用温度範囲にお
いて、高圧電源の出力限界を越えてしまうのであり、機
械自体や電源装置が破壊される虞れを内在し、このため
電気粘性流体の実用化が困難となっているのである。換
言すれば、電気粘性流体を使用する機械装置が実用化さ
れるためには、少なくとも機械装置の使用温度範囲にお
いて、電気粘性流体を流れる電流量が、常に、電源の出
力能力から規定される消費電流の最大値(限界電流、限
界値)を越えないようにすることが必須の条件となるの
である。
As mentioned earlier, this increase in current is exponential, so it exceeds the output limit of the high-voltage power supply in the normal operating temperature range of the machine, and the machine itself and the power supply There is an inherent risk of destruction, which makes it difficult to put electrorheological fluids into practical use. In other words, in order for a mechanical device that uses an electrorheological fluid to be put into practical use, the amount of current flowing through the electrorheological fluid must always meet the consumption specified by the output capacity of the power source, at least within the operating temperature range of the mechanical device. An essential condition is not to exceed the maximum value of current (limit current, limit value).

また、機械装置の効率を考えた場合には、印加電圧が一
定の場合には、より低い消費電流でより高い剪断応力を
得ることが望ましいのである。
Furthermore, when considering the efficiency of a mechanical device, it is desirable to obtain higher shear stress with lower current consumption when the applied voltage is constant.

(解決課題) このような状況下にあって、本発明の解決課題とすると
ころは、少なくとも使用温度範囲内では、温度が変化し
ても、消費電流の増加が限界電流内に抑えられると共に
、効率的な電気粘性効果(ウィンズロ効果)が得られる
電気粘性流体を提供することにある。
(Problem to be solved) Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is to suppress the increase in current consumption to within the limit current even if the temperature changes, at least within the operating temperature range, and to An object of the present invention is to provide an electrorheological fluid that can obtain an efficient electrorheological effect (Winslow effect).

(解決手段) そして、かかる課題を解決するため、本発明にあっては
、油状媒体中に誘電体微粒子を分散せしめてなる電気粘
性流体において、該誘電体粒子を、多価アルコールを親
水剤として含有せしめてなる結晶セルロース粒子にて構
成し、且つその表面が電気絶縁性の薄膜にて覆われた二
層構造を有しているように、構成したのである。
(Solution Means) In order to solve this problem, the present invention provides an electrorheological fluid in which dielectric fine particles are dispersed in an oily medium. It was constructed so that it had a two-layer structure in which the surface was covered with an electrically insulating thin film.

また、本発明の一つの態様においては、前記油状媒体と
して、アミノ変性シリコーンオイル及びアルコール変性
シリコーンオイルのうちの少なくとも一つを含むシリコ
ーンオイルを用いたのであり、また、更に別の態様とし
て、前記電気絶縁性の薄膜を、ポリアミド若しくはエポ
キシ樹脂にて形成したのである。
Further, in one embodiment of the present invention, a silicone oil containing at least one of an amino-modified silicone oil and an alcohol-modified silicone oil is used as the oily medium. The electrically insulating thin film was formed from polyamide or epoxy resin.

(作用・効果) つまり、一般に、電気粘性流体に使用される誘電体粒子
は、核となる固体粒子と自由イオンを持つ親水性物質(
例えば、塩水溶液や界面活性剤など)とからなるが、本
発明においては、かかる固体粒子を結晶セルロースとし
、親水剤として多価アルコールを含有せしめ、そして、
更にその固体粒子表面に対して電気絶縁性の薄膜を形成
したことにより、電気二重層の分極は良好に行なわれる
ように維持しつつ、電気二重層内を電流が通過し難くし
たのである。
(Function/Effect) In other words, dielectric particles used in electrorheological fluids are generally hydrophilic substances (
For example, an aqueous salt solution, a surfactant, etc.), but in the present invention, such solid particles are crystalline cellulose, contain polyhydric alcohol as a hydrophilic agent, and
Furthermore, by forming an electrically insulating thin film on the surface of the solid particles, it was possible to maintain good polarization of the electric double layer while making it difficult for current to pass through the electric double layer.

これは、電気粘性流体の温度が上昇し、親水剤の自由イ
オンへの解離現象が増大したとしても、誘電体粒子の表
面に電気絶縁性の薄膜が存在することによって、電気二
重層内から推定されるイオンの自由運動がこの薄膜内に
拘束されるため、電流の通過が阻害されるからであると
考えられる。
Even if the temperature of the electrorheological fluid increases and the dissociation phenomenon of the hydrophilic agent into free ions increases, this can be estimated from within the electric double layer due to the presence of an electrically insulating thin film on the surface of the dielectric particles. This is thought to be because the free movement of ions is restricted within this thin film, which inhibits the passage of current.

そして、その一方で、誘電体粒子内の分極は、かかる電
気絶縁性薄膜内にあって、多価アルコールの存在によっ
て有効に行なわれるのであり、ウィンズロ効果が効果的
に発揮され得ることとなるのである。
On the other hand, polarization within the dielectric particles is effectively carried out by the presence of polyhydric alcohol within the electrically insulating thin film, and the Winslow effect can be effectively exerted. be.

従って、電気粘性流体を流れる電流を効果的に低減し得
て、その最大電流!(機械装置の使用最高温度での消費
電流量)を、電源装置の出力から規定される限界電流量
内に抑えることが出来て、通常の出力を有する電源装置
を使用しつつ、機械装置の絶縁破壊の発生を防止するこ
とが可能となったのである。
Therefore, the current flowing through the electrorheological fluid can be effectively reduced, and its maximum current! (Amount of current consumption at the maximum operating temperature of the mechanical device) can be suppressed within the limit current amount specified by the output of the power supply device, and while using a power supply device with a normal output, it is possible to insulate the mechanical device. This made it possible to prevent destruction from occurring.

(具体的構成) ところで、かかる本発明で誘電体粒子の固体粒子として
用いられる結晶セルロースは、比表面積が大きく、吸湿
性の良いものを使用し、例えば、メチルセルロースやメ
チルヒドロキシエチルセルロース等を用いることが出来
る。また、径の出来るだけ小さいものが望ましく、粒径
が数μmから数十μmのものを用いるのがよい。
(Specific configuration) By the way, the crystalline cellulose used as the solid particles of the dielectric particles in the present invention has a large specific surface area and has good hygroscopicity. For example, methyl cellulose, methyl hydroxyethyl cellulose, etc. can be used. I can do it. Further, it is desirable that the particle size is as small as possible, and it is preferable to use particles with a particle size of several μm to several tens of μm.

このような結晶セルロースは、良好な吸水性を有すると
共に、従来固体粒子として使用されていたシリカゲルや
珪酸アルミニウム等に比較して硬度が低いため、電気粘
性流体を作動流体として用いる機械装置の内部の摩耗を
低減することが出来て、機械装置の寿命を良好に保つこ
とが出来るのである。
Such crystalline cellulose has good water absorption properties and has lower hardness than silica gel, aluminum silicate, etc. that have been conventionally used as solid particles, so it can be used inside mechanical devices that use electrorheological fluids as working fluids. It is possible to reduce wear and maintain a good lifespan of mechanical equipment.

また、かかる結晶セルロースに吸着せしめる親水剤たる
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール
、プロピレングリコール、ブタンジオール等を用いるこ
とが出来、若しくはこれらの混合物を使用することも可
能である。そして、それら結晶セルロースと多価アルコ
ールとの配合割合は、結晶セルロース100重量部に対
して、多価アルコールが、5〜15重量部となるように
することが望ましい。なお、この多価アルコールの割合
が5重量部未満では増粘効果が低く、また15重量部を
越えるようになると消費電力が多くなりすぎる問題があ
る。
Further, as the polyhydric alcohol which is a hydrophilic agent to be adsorbed onto the crystalline cellulose, for example, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, etc. can be used, or a mixture thereof can also be used. The blending ratio of the crystalline cellulose and the polyhydric alcohol is preferably such that the polyhydric alcohol is in an amount of 5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the crystalline cellulose. If the proportion of this polyhydric alcohol is less than 5 parts by weight, the thickening effect will be low, and if it exceeds 15 parts by weight, there will be a problem that power consumption will be too high.

さらに、誘電体粒子の表面を覆うこととなる電気絶縁性
の薄膜は、その材質が限定されるものではなく、適当な
樹脂や無機化合物等の中から適宜に選択される。しかし
ながら、誘電体粒子に電界を作用させて分極を発生させ
、良好なウィンズロ効果を発揮させるためには、その膜
厚は0.5μm程度以下とするのが望ましい。また、か
かる薄膜を誘電体粒子表面上に形成せしめるに際しては
、公知の各種手法を、形成する薄膜の材質に応じて、適
宜に選択して行なえばよく、例えば溶液コーティング、
粉体コーティング、蒸着、表面反応、表面重合、界面重
合等の各種手法を用いることが出来る。
Furthermore, the material of the electrically insulating thin film that covers the surface of the dielectric particles is not limited, and may be appropriately selected from suitable resins, inorganic compounds, and the like. However, in order to apply an electric field to the dielectric particles to generate polarization and exhibit a good Winslow effect, it is desirable that the film thickness be approximately 0.5 μm or less. In addition, when forming such a thin film on the surface of the dielectric particles, various known methods may be selected as appropriate depending on the material of the thin film to be formed, such as solution coating,
Various techniques such as powder coating, vapor deposition, surface reaction, surface polymerization, and interfacial polymerization can be used.

その中、界面重合法はマイクロカプセルの作製として広
く応用されているものであり、それに関する著書もある
(例えば、近藤保・小石真純著rマイクロカプセル そ
の製法・性質・応用1、三共出版株式会社)。この手法
によった場合には、結晶セルロースへの多価アルコール
の吸着と、結晶セル口・−スに対する電気絶縁性薄膜の
形成が同一・の工程で行なわれることとなるや即ち、か
かる手法は、水相と油相の界面で起こる重合反応を利用
するもので、予め親水性の物質に水溶性モノマを溶解さ
せたもの(水相リアクタント)を固体粒子に含まぜてお
き、疎水性物質に油溶性モノマを溶解さゼたもの(油相
リアクタント)を添加し、jiE1者を混合するこ・七
によって、2固体粒子の表面にh′機高分子薄膜を形成
せしめるものである。この方法は2重合反応に必要なモ
ノーパ成分を、予め重合生成物を得たい場所に分散させ
ておき11重合反応の連行と同時に粒子を被覆するため
、1n−situ重合と呼ぶことか出来るが、この手法
によって例えばポリアミド′や、:ねボキシ樹脂等の電
気角縁性の薄膜を誘電体粒子久・表面に形成することが
出来るのである。
Among these, the interfacial polymerization method is widely applied for the production of microcapsules, and there are books on it (for example, "Microcapsules: Production Method, Properties, and Applications 1" by Tamotsu Kondo and Masumi Koishi, Sankyo Publishing Co., Ltd. ). When this method is used, the adsorption of polyhydric alcohol onto crystalline cellulose and the formation of an electrically insulating thin film on the crystal cell openings are performed in the same process. , which utilizes the polymerization reaction that occurs at the interface between the aqueous and oil phases.A water-soluble monomer dissolved in a hydrophilic substance (aqueous phase reactant) is included in the solid particles in advance, and the hydrophobic substance is dissolved in the solid particles. By adding a dissolved oil-soluble monomer (oil phase reactant) and mixing jiE1, a h' polymer thin film is formed on the surface of the two solid particles. This method can be called 1n-situ polymerization because the Monopa component necessary for the bipolymerization reaction is dispersed in advance at the location where the polymerization product is desired, and the particles are coated simultaneously with the entrainment of the polymerization reaction. By this method, it is possible to form a thin film of electrically angular material such as polyamide or neboxyl resin on the surface of dielectric particles.

上記のようにしで得られた誘電体粒子を、所定J)電気
絶縁性を汀する油状媒体中に分散せしめるご”とりごよ
って、目的とする電気粘性流体を得ることが出来z」く
、かかる分散媒たる油状媒4は、懸濁状態の安定化のた
め、分散相(誘電体粒子)との比重が略等しくなるよう
に、塩化ジフェニル、セパチン酸ブ千ル、芳香族ポリカ
ルボン酸高級アルコールエステル、ハr7フエニルアル
キルエーテル、トランス油、塩化パラフィン1、ふっ素
糸オイル7、シリコーン系オイル等の公知のものの中か
ら適宜に決定されることとなるが、特に、アミノ変性シ
リコーンオイル及びアルコール変性シリコーンす、イル
のうちの少なくとも一つを含むシリコーンオイルからな
る油状媒体を用いた場合には、その優れた絶縁性の故に
、高いウィンズロ効果を引き出すことが可能となる。そ
の場合の各変性シリ1−ンオイルの変性の度合や配合割
合等は、目的とする電気粘性流体に必要とされる性能に
応じて適宜に決定されるところとなる。
The desired electrorheological fluid can be obtained by dispersing the dielectric particles obtained as described above in a predetermined oily medium that maintains electrical insulation properties. The oily medium 4, which is a dispersion medium, contains diphenyl chloride, butyl cepatate, and aromatic polycarboxylic acid higher alcohol so that the specific gravity is approximately equal to that of the dispersed phase (dielectric particles) in order to stabilize the suspended state. It is determined as appropriate from among known oils such as ester, ha-r7 phenyl alkyl ether, trans oil, chlorinated paraffin 1, fluorine thread oil 7, silicone oil, etc., but especially amino-modified silicone oil and alcohol-modified oil. When an oily medium made of silicone oil containing at least one of silicone oils is used, it is possible to bring out a high Winslow effect due to its excellent insulating properties. In this case, the degree of modification, blending ratio, etc. of each modified silicone oil will be determined as appropriate depending on the performance required for the intended electrorheological fluid.

なお、分散媒(油状媒体)と分散相(誘電体粒子)とを
安定して懸濁状態に保つためには、両Uの比重を可及的
に近付けることが望ましく、そのような観点から、油状
媒体及び親水剤の種類や固]、ト粒子の吸湿性の程度、
更には電気絶縁性薄膜の44質等が適宜に決定されるの
である。
In addition, in order to keep the dispersion medium (oil medium) and the dispersed phase (dielectric particles) in a stable suspended state, it is desirable to make the specific gravity of both U as close as possible, and from this point of view, the type and hardness of the oily medium and hydrophilic agent], the degree of hygroscopicity of the particles,
Furthermore, the 44 qualities of the electrically insulating thin film are determined as appropriate.

そして、所定の油状媒体と前記誘電体粒子との配合割合
は、油状媒体の100重量部に対して、誘電体粒子が、
50〜200重量部程度となるようにすることが望まし
い、誘電体粒子が50重量部より少ないと、ウィンズロ
効果が低く、200重量部を越える層で配合されると、
電圧を印加する前の粘度が高すぎるからである。より具
体的な配合割合は、電気粘性流体を使用する機械装置に
要求されるウィンズロ効果の程度や機械’llFの内部
形伏等に応じて適宜に決定されればよく、それらの配合
物をミキサー等で所定時間撹拌するごとによって、目的
とする電気粘性流体を得ることが出来るのである。
The mixing ratio of the predetermined oily medium and the dielectric particles is such that the dielectric particles are mixed with 100 parts by weight of the oily medium.
It is desirable that the amount is about 50 to 200 parts by weight. If the dielectric particles are less than 50 parts by weight, the Winslow effect will be low, and if it is blended in a layer exceeding 200 parts by weight,
This is because the viscosity before applying voltage is too high. More specific blending ratios may be determined as appropriate depending on the degree of Winslow effect required for mechanical devices using electrorheological fluids and the internal shape of the machine. By stirring each time for a predetermined period of time, the desired electrorheological fluid can be obtained.

このようにしζ得られた電気粘性流体は、多価アルコー
ルを含有した結晶セルロース粒子を電気絶縁性の薄膜で
覆った二層構造の誘電体粒子を、油状媒体に分散せしめ
てなる構成を有するものであり1.電気二重層説から推
定されるところの誘電体粒子におけるイオンの自由運動
が、かかる電気絶縁性の薄膜内に拘束されるため、電流
が電気二重層を通過することが阻害されて、消費電流の
低減を達成することが出来るのであり、一方で、電気絶
縁性薄膜内においては、イオン番よ自由に移動し得るの
であり、電圧の印加により分極を起こし、良好なウィン
ズロ効果を発揮するのである。
The electrorheological fluid thus obtained has a structure in which dielectric particles having a two-layer structure, in which polyhydric alcohol-containing crystalline cellulose particles are covered with an electrically insulating thin film, are dispersed in an oily medium. And 1. The free movement of ions in dielectric particles, as estimated from the electric double layer theory, is restrained within the electrically insulating thin film, which prevents current from passing through the electric double layer, reducing current consumption. On the other hand, ions can move freely within the electrically insulating thin film, and polarization occurs when voltage is applied, producing a good Winslow effect.

(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うム実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。
(Examples) Below, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention will not be limited by the description of such examples. Needless to say, it is not something that can be accepted.

また、本発明ζ、二は、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。
In addition to the following embodiments and the above-mentioned specific description, the present invention ζ, 2 may be modified in various ways based on the knowledge of those skilled in the art, without departing from the spirit of the present invention.
It should be understood that modifications, improvements, etc. may be made.

先ず、電気粘性流体の分散相とずべき各種の誘電体粒子
を作製した。その製法を以下に示す。
First, various dielectric particles to be used as the dispersed phase of an electrorheological fluid were prepared. The manufacturing method is shown below.

(1)粒子 A エチレングリコールにピペラジン(ジアミン化合物)を
2M溶液となるように混合し、更に界面重合によって生
じる酸性物質を中和するために、NaOHを2M添加し
て水相リアクタントとし、一方、クロロホルム/シクロ
ヘキサン=1/3の混合溶媒に、0.04 M濃度とな
るようにテレフタル酸ジクロライドを混合して油相リア
クタントとした。
(1) Particles A Piperazine (diamine compound) was mixed with ethylene glycol to make a 2M solution, and in order to neutralize the acidic substance generated by interfacial polymerization, 2M NaOH was added to form an aqueous phase reactant. Terephthalic acid dichloride was mixed into a mixed solvent of chloroform/cyclohexane=1/3 to give a concentration of 0.04 M to prepare an oil phase reactant.

クロロホルム/シクロヘキサン混合溶媒50−中に市販
の結晶セルロース(旭化成工業株式会社製アビセルPH
MO6)を10g混合して撹拌した後、水相リアクタン
トをid添加し、撹拌を続け、均一な状態になった後、
油相リアクタントを50d添加し、界面重合を開始させ
た。
Commercially available crystalline cellulose (Avicel PH manufactured by Asahi Kasei Corporation) was added to the chloroform/cyclohexane mixed solvent 50-
After mixing and stirring 10g of MO6), add the aqueous phase reactant id, continue stirring, and after reaching a homogeneous state,
50 d of oil phase reactant was added to initiate interfacial polymerization.

約2時間撹拌を継続して重合反応を終了させた後、約6
時間静置し7て固体物質を沈澱させ、溶媒のみをデカン
チーシリンで取り除いた。更に、デカンチーシリンを操
り返し、残留しているモノマを取り除いた後、ろ過を行
なった。この得られた固体物質を溶媒で洗浄し、更に5
0°Cで24時間真空乾燥を行ない、目的の物・ηを得
た。
After continuing stirring for about 2 hours to complete the polymerization reaction, about 6 hours
After standing for 7 hours, a solid substance was precipitated, and only the solvent was removed with decanethicillin. Further, the remaining monomer was removed by recycling the decanetisilin, and then filtration was performed. The resulting solid material was washed with solvent and further
Vacuum drying was performed at 0°C for 24 hours to obtain the desired product η.

かくして得られた物質は、電子顕微鏡での観察及びE 
P M Aにより窒素原子が確認され、表面にポリアミ
じの皮膜層があることが確認された。
The material thus obtained was observed by electron microscopy and E.
Nitrogen atoms were confirmed by PMA, and it was confirmed that there was a polyamide film layer on the surface.

;2)粒子 B 水相リアクタント中に加えるジアミン化合物として、ヘ
キサメチレンテト−)ミンを使用し、その他の条件は粒
子への作製方法と同一して、界面重合によって、結晶セ
ルロースの表面に、関すアミド皮l簗を形成し、同様に
デカンテーション。る過、真空乾燥を施して、目的の物
質を得た。
;2) Particle B Hexamethylenetetomine was used as the diamine compound added to the aqueous phase reactant, and the other conditions were the same as the method for producing particles, and the surface of crystalline cellulose was formed by interfacial polymerization. Form an amide membrane and decant as well. The desired substance was obtained by filtration and vacuum drying.

(3)粒子 C クロロホルム/シクロヘキサン−i / 3 (7> 
混合溶媒5Od中に結晶セルロースをLog混合し、撹
拌した後、エチレングリコールのみを1−添加し、充分
に撹拌した後、更に前記混合溶媒50dを加えて撹拌し
た9 その後、。粒子への作製方法上同様にして、溶媒を取り
除き、50°Cで24時間真空乾燥を行ない、目的の物
質を得た。
(3) Particles C chloroform/cyclohexane-i/3 (7>
Crystalline cellulose was Log mixed in 50 d of the mixed solvent and stirred, then 1-added only ethylene glycol, and after thorough stirring, 50 d of the mixed solvent was further added and stirred.9 Then,. In the same manner as in the preparation method for particles, the solvent was removed and vacuum drying was performed at 50°C for 24 hours to obtain the target substance.

(4)粒子 D エチレングリコール10mにエポキシ樹脂の硬化剤であ
る変性脂肪族ポリアミン(旭電化工業株式会社製アデカ
ハードナーEH−220)1、45 gを溶解して、水
相リアクタントとする一方、トルエンtoadにビスフ
ェノールA型のエポキシ化合物(旭電化工業株式会社製
アデカレジンEP  4200)?、42g溶解して、
油相リアクタントとした。
(4) Particles D 1.45 g of modified aliphatic polyamine (Adeka Hardener EH-220 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), which is a hardening agent for epoxy resin, was dissolved in 10 m of ethylene glycol to prepare a water phase reactant, while toluene Bisphenol A type epoxy compound (Adeka Resin EP 4200 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) in toad? , 42g dissolved,
It was used as an oil phase reactant.

結晶セルロース10gとトルエン50滅とを、冷却管を
取り付けたフラスコ内に入れて混合し、60“Cに保温
しながら充分に撹拌10分散せしめた後、上記水相リア
クタント1dを添加し、撹拌を継続して均一な状態にな
った後、上記油相リアクタント50II1.を添加し、
分散液の温度を60°Cに保ちながら6時間撹拌を続け
、エポキシ樹脂の硬化反応を行ない、結晶セルロースの
表面に絶縁性の有機高分子(エポキシ樹脂)薄膜を生成
した7 この分散液を放冷・静置し、微粉体を沈澱させ、と澄み
液を除いた後、トルエンを加え°ζデカンテーション操
作を繰り返した後、50”Cで24時間の真空乾燥を行
ない、目的の物質を得た。
10 g of crystalline cellulose and 50 g of toluene were mixed in a flask equipped with a cooling tube, stirred thoroughly while keeping the temperature at 60 "C, and dispersed for 10 minutes. Then, the above aqueous phase reactant 1 d was added, and stirring was continued. After continuing to reach a uniform state, add the above oil phase reactant 50II1.
Stirring was continued for 6 hours while maintaining the temperature of the dispersion at 60°C to perform a curing reaction of the epoxy resin and form an insulating organic polymer (epoxy resin) thin film on the surface of the crystalline cellulose.7 This dispersion was released. After cooling and standing to precipitate the fine powder and removing the clear liquid, add toluene and repeat the decantation operation, vacuum drying at 50"C for 24 hours to obtain the target substance. Ta.

(5)粒子 E エチレングリコール10dにジアミン化合物であるピペ
ラジン1゜9gを混合した溶液を水相リアクタントどし
て用い、油相リアクタントには粒子りの作製に使用した
ものと同一のものを使用し、粒子りの作製方法に従って
、界面重合によって結晶セルロースの表面に絶縁性の有
機高分子薄膜を生成し、デカンテーション、真空乾燥を
施し、目的とする物質を得た。
(5) Particles E A solution of 10 d of ethylene glycol mixed with 1.9 g of piperazine, a diamine compound, was used as the water phase reactant, and the same oil phase reactant as that used for making the particles was used. According to the particle preparation method, an insulating organic polymer thin film was formed on the surface of crystalline cellulose by interfacial polymerization, followed by decantation and vacuum drying to obtain the desired material.

(6)粒子 !? トルエン50ate中に結晶セルロース10gを混合し
、60°Cに加温した後、エチレングリコールのみを1
d添加し撹拌を続けた。更にトルエン50dを加えて撹
拌した。
(6) Particles! ? Mix 10 g of crystalline cellulose in 50 ate of toluene, heat to 60°C, and then add 1 ml of ethylene glycol alone.
d was added and stirring continued. Furthermore, 50 d of toluene was added and stirred.

その後、粒子りの作製方法と同様にして、溶媒を取り除
き、50°Cで24時間真空乾燥を行ない、目的の物質
を得た。
Thereafter, the solvent was removed and vacuum drying was performed at 50°C for 24 hours in the same manner as in the preparation of particles to obtain the desired substance.

以上において作製した各粒子A−Fを誘電体粒子として
用い、それぞれ対応する電気粘性流体A〜Fを調製した
。その配合組成を下記第1表にまとめて示す。なお、電
気粘性流体Gは、結晶セルロースを誘電体粒子Gとして
用いて得られたものである。
Using each of the particles A to F produced above as dielectric particles, corresponding electrorheological fluids A to F were prepared. The formulation composition is summarized in Table 1 below. Note that the electrorheological fluid G is obtained using crystalline cellulose as the dielectric particles G.

−m 電気粘性流体A、CSG及びり、F、Gについて、それ
ぞれ、通常の機械装置が置かれる環境条件である一20
’C〜100°Cの温度範囲で、電流密度を測定した。
−m For electrorheological fluids A, CSG, F, and G, the environmental conditions in which ordinary mechanical devices are placed are -20
The current density was measured in the temperature range from 'C to 100C.

そして、その結果を、それぞれ、第2図、第3図に示し
た。また同時に、それらの電気粘性流体の剪断応力も測
定し、その結果を第4図、第5図に示した。
The results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. At the same time, the shear stress of these electrorheological fluids was also measured, and the results are shown in FIGS. 4 and 5.

なお、各測定は、各電気粘性流体を封入した内筒・外筒
間に2,5KV/msの電界強度をかけて行なったが、
流体C,Fは80°Cで、また流体Gは60“Cで電圧
供給装置の最大許容電流を越えて、測定不可能な状態に
なった。これに対して、本発明に従うA及びDの流体は
、それぞれ、−20℃〜100°Cの全温度範囲におい
て電圧供給装置の最大許容電流値以下の値をとり、その
剪断応力を測定することが可能であった。
In addition, each measurement was performed by applying an electric field strength of 2.5 KV/ms between the inner cylinder and outer cylinder containing each electrorheological fluid.
Fluids C and F exceeded the maximum permissible current of the voltage supply device at 60"C and fluid G became unmeasurable. In contrast, fluids A and D according to the present invention Each of the fluids had a value below the maximum permissible current value of the voltage supply device over the entire temperature range of -20°C to 100°C, and it was possible to measure the shear stress thereof.

かかる第2図、第3図より明らかなように、本発明に合
致するA及びDの流体にあっては、消費電流量が全使用
温度範囲で限界電流以下となるのであり、また全使用温
度範囲で、他の流体よりも少ない電流値をとっており、
効率よく電気粘性効果が発揮されているのである。しか
も、第4図、第5図から認められるように、その剪断応
力は他の流体と同程度に得られるのである。
As is clear from FIGS. 2 and 3, for fluids A and D that meet the present invention, the amount of current consumption is below the limit current over the entire operating temperature range, and It has a lower current value than other fluids in the range,
The electrorheological effect is efficiently exhibited. Moreover, as can be seen from FIGS. 4 and 5, the shear stress obtained is comparable to that of other fluids.

また、B及びEの流体を用いて、同様に電流密度と剪断
応力を測定したところ、それぞれ流体A及びDと同様の
結果が得られた。
Further, when the current density and shear stress were similarly measured using fluids B and E, the same results as fluids A and D were obtained, respectively.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、−a的な電気粘性流体における電気粘性流体
の温度と消費電流の関係を示すグラフである。第2図及
び第3図は、それぞれ、実施例で測定して得られた各種
電気粘性流体の温度と電流密度との関係を示すグラフで
あり、第2図は流体A、C及びGについて、第3図は流
体り、F及びGについて示している。また、第4図及び
第5図は、それぞれ実施例で測定して得られた電気粘性
流体の温度と剪断応力の関係を示すグラフであり、第4
図は流体ASC及びGについて、第5図は流体り、F及
びGについて示している。 ム 第1図 温度 第3図 A度[°C] 第2図 温度 [°C] 第4図 温度[°C]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature of the electrorheological fluid and the current consumption in the -a electrorheological fluid. 2 and 3 are graphs showing the relationship between temperature and current density of various electrorheological fluids measured in Examples, respectively. FIG. 3 shows fluid channels F and G. Moreover, FIGS. 4 and 5 are graphs showing the relationship between the temperature of the electrorheological fluid and the shear stress obtained by measurement in Examples, respectively.
The figure shows fluids ASC and G, and FIG. 5 shows fluids F and G. Fig. 1 Temperature Fig. 3 A degree [°C] Fig. 2 Temperature [°C] Fig. 4 Temperature [°C]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気絶縁性の油状媒体中に誘電体微粒子を分散せ
しめてなる電気粘性流体において、該誘電体粒子が、多
価アルコールを親水剤として含有せしめてなる結晶セル
ロース粒子にて構成され、且つその表面が電気絶縁性の
薄膜にて覆われた二層構造を有していることを特徴とす
る電気粘性流体。
(1) An electrorheological fluid comprising dielectric fine particles dispersed in an electrically insulating oily medium, wherein the dielectric particles are composed of crystalline cellulose particles containing polyhydric alcohol as a hydrophilic agent, and An electrorheological fluid characterized by having a two-layer structure whose surface is covered with an electrically insulating thin film.
(2)前記電気絶縁性の油状媒体が、アミノ変性シリコ
ーンオイル及びアルコール変性シリコーンオイルのうち
の少なくとも一つを含むシリコーンオイルからなる請求
項(1)記載の電気粘性流体。
(2) The electrorheological fluid according to claim 1, wherein the electrically insulating oily medium comprises a silicone oil containing at least one of amino-modified silicone oil and alcohol-modified silicone oil.
(3)前記電気絶縁性の薄膜が、ポリアミド若しくはエ
ポキシ樹脂にて形成されている請求項(1)又は(2)
記載の電気粘性流体。
(3) Claim (1) or (2), wherein the electrically insulating thin film is formed of polyamide or epoxy resin.
The electrorheological fluid described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0964053A2 (en) * 1998-06-08 1999-12-15 Bridgestone Corporation Electrorheological fluid

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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EP0964053A3 (en) * 1998-06-08 2001-05-30 Bridgestone Corporation Electrorheological fluid
US6352651B1 (en) 1998-06-08 2002-03-05 Bridgestone Corporation Electrorheological fluid

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