JPH0333194A - 電気粘性流体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気粘性流体に関し、さらに詳しくは、分極荷
電し得る分散質粒子を電気絶縁性の分散媒中に分散させ
、いわゆるウィンズロ−効果を利用して流体の粘度を自
由に変化させ得るようにした電気粘性流体に関する。

〔従来の技術〕

電気粘性流体の分散質に用いるべき粒子として、比重が
分散媒と近似し、また電気粘性流体の容器壁等を損耗さ
せる恐れの少ない有機分子（特に有機高分子）が最近注
目されている。　　。

ところで、かかる有機分子を用いるにあたり、ウィンズ
ロ−効果の発現のためには、有機分子が分極荷電性を持
っている必要がある。

そこで、例えば特開昭６１−４４９９８号公報に開示さ
れた電気粘性液体では、高分子電解質に数％の水分を吸
着させた粒子を用いることでこのような要求に応えてい
る。しかしこの従来技術では水分を用いることにより電
気粘性液体全体が導電性となり、電圧を印加したときに
電流密度が高くなって電力消費のロスが大きいという不
具合がある。

一方、特開昭６１−２１６２０２号公報に開示されたエ
レクトロレオロジー流体においては、上記の不具合に鑑
みて、無水状態の有機高分子に分極荷電性を持たせるこ
とを目的とし、そのために分散質として高分子半導体を
用いている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のエレクトロレオロジー流体は、有機高分
子における分極荷電性と導電性とは表裏一体の関係であ
るとの前提に立ち、半導体を用いることによる一定の電
力消費のロスを容認したもとで成立している。従って、
例えば室温程度の低温条件下で用いられるために電流密
度が相対的に低く抑えられる場合や、さらには電力消費
量の多少がそれ程問題とされない場合でなければ適用が
困難である。

そして、例えば、電気粘性流体の用途として最近注目さ
れている自動車用のクラッチ、ショックアブソーバ、エ
ンジンマウント等のデバイスは１００〜１５０℃程度の
高温条件下での使用が予定され、しかも電源として車載
バッテリを用いる点から電力消費が厳しく制約されるの
で、これらのデバイスに上記の従来技術は適用し難い。

以上の点に鑑み本発明者が鋭意研究した結果、有機分子
（あるいは有機高分子）における分極荷電と導電性とは
必ずしも表裏一体の関係にはなく、とりわけ不飽和結合
構造を有する有機分子においては電気絶縁体であって分
極荷電性を有するものがあることを見出した。

そこで、本発明は、上記知見に基づき、自動車用部品等
のデバイスにも有効に適用し得る電気粘性流体を提供す
ることを課題とする。

〔本発明の説明〕

（第１発明の構成） 上記の課題を解決するための第１発明は、電気絶縁性の
分散媒中に、少なくとも不飽和結合構造を有する電気絶
縁性の有機分子からなる粒子を分散させたことである。

（第１発明の作用・効果） 分散媒、分散質粒子のいずれもが電気絶縁性であるため
に、電圧を印加しても電力消費が殆ど起こらない。また
このため、電気粘性流体が高温条件下に置かれても、電
流密度の増加は僅かなものであり、その際の電力消費量
の増大も僅かな範囲にとどまる。

一方、分散質としての有機分子は不飽和結合構造を有す
るので、電圧印加によってπ電子の密度に偏りを生じて
有効に分極荷電が起こる。従ってウィンズロ−効果の発
現により電気粘性流体は本来の機能を果たす。

（第２発明の構成） 次に、前記第１発明を具体化した第２発明について説明
する。

分散媒とは電気絶縁性の流動体であれば良い。

通常は、分散媒として電気絶縁性の液体、とりわけシリ
コンオイルや塩化パラフィンなどのいわゆる絶縁油を用
いることが多い。

また、分散媒中に分散させる粒子とは、不飽和結合構造
を有する電気絶縁性の有機分子のみからなるものでも良
く、あるいはかかる有機分子と他種の物質（バインダ、
増量剤等）とからなるものでも良い。後者の場合におい
ても、粒子全体として電気絶縁性であることが要求され
る。

ここに「電気絶縁性」とは、有機分子からなる粒子ある
いは有機分子を含む粒子が導電体あるいは半導体ではな
いことをいう。具体的に、比抵抗としてどの程度の数値
を示せば「電気絶縁性」であるとされるのかは、電気粘
性流体の用途に応じた使用時の温度条件や許容電力消費
量により異なるので、必ずしも一律に示すことはできな
い。−例として、自動車用のクラッチ等に適用する場合
には、少なくとも１０”Ω印以上、好ましくは１０１Ω
ｃｍ以上の比抵抗を示すものが適当であると考えられる
。

有機分子とは、低分子量のものも高分子量のものも含み
、かついわゆるモノマーやオリゴマーもポリマーも含む
概念である。また不飽和結合構造としては二重結合構造
も三重結合構造も含まれ、さらに共役不飽和結合構造も
含まれる。以上のような有機分子のうち特に望ましいも
のとして、例えばポリピロール、ポリチェニレン、ポリ
−ルーフユニしン等の共役二重結合構造を有する有機高
分子を挙げることができる。

粒子とは、必ずしも固形のものである必要はなく、粒子
としての形態を保持し得る限りにおいて、弾性体や塑性
体等であっても良い。さらに中実体でも中空体でも良い
。また、粒子の粒径は、分散質としての機能を保持し得
る限りにおいて、限定されない。

電気粘性流体には、上記の分散媒および分散質粒子以外
の組成分（例えば表面処理剤、撥水剤等）を含ませるこ
とができる。分散媒と分散質との組成比率は、電気粘性
流体のウィンズロ−効果の度合い（粘性の増加の度合い
）を規定する要因のひとつであるが、用途や使用条件の
如何によって要求される粘性増加度合いが異なるので、
上記組成比率を一律に決めることができない。しかし、
−例として、分散質粒子の重量組成比が１５〜４０％で
ある場合を挙げることができる。

（第２発明の作用・効果） 分散媒は電気絶縁性の流動体であるので、電流を通さず
、しかも分散質粒子を分散状態に維持する。シリコンオ
イルや塩化パラフィン等の絶縁油は特にこの性質が優れ
ている。

分散質粒子がバインダや増量剤を含む場合、これらによ
って分散質粒子の比重を調節してその沈澱を防止するこ
と等が可能となる。また、分散質粒子が弾性体や塑性体
等であるときには電気粘性流体の容器壁の損傷防止や粒
子の破損防止を図る上で有利な場合がある。

第１発明の作用として説明した、不飽和結合構造に基づ
く分極荷電性は、共役不飽和結合構造において特に明瞭
に現れる。

分散質粒子の比抵抗が１０９Ω０以上、特に１ＱｌｌΩ
ｃｍ以上である場合には、電気粘性流体を自動車用のク
ラッチ、ショックアブソーバ、エンジンマウント等のデ
バイスに１００〜１５０℃程度の高温条件下で用いても
、その際の電力消費量は車載バッテリ電源が許容する範
囲にとどまる。

電気粘性流体に表面処理剤を含ませると、分散質粒子の
分散状態がより安定的に維持される。

前記した分散質粒子の重量組成比については、これが１
５％を下回ると電圧印加による粘性増加の度合いが要求
に満たない場合があり、一方、４０％を上回ると分散質
過剰となって、電圧非印加時における電気粘性流体の流
動性の確保に支障を来す場合がある。

〔実施例〕

（実施例１） ２．５−ジブロムチオフェンをテトラヒドロフラン中に
おいてマグネシウムと塩化ニッケルの存在下で重合させ
て比抵抗２．４Ｘ１０１２Ωｃｍのポリチェニレンを得
た。

このポリチェニレン２ｇをシリコンオイル１０ｃｃに分
散させた本例の電気粘性流体について、■春本製作所製
の二重円筒レオメータを用い、次のように性能評価を行
った。

即ち、外径１６ｍｍの内筒（表面積１７ｃｎｒ）と内径
１８ｍｍの外筒との間に本例の電気粘性流体を全量流し
込み、外筒を０．０１　ｒ、ｐ、ｍの速度で回転させた
。この状態において１２０℃の温度下で内筒と外筒の間
（間隔１ｍｍ）に４ＫＶの直流電圧を印加して電流と内
筒にかかるトルクの増加量とを測定した。

そして、上記のトルクの増加量に基づいて本例の電気粘
性流体の剪断応力の増加量Ｓを求めるとともに上記電流
の測定値を内筒表面積で除して電流密度Ｉを求めｔこと
ころ、表のようであった。

（実施例２） ベンゼンを塩化アルミニウムの存在下で重合させて得た
比抵抗２Ｘ１０”０ｃｍのポリ−ｐ−フェニレン２ｇを
シリコンオイル１０ｃｃに分散させた電気粘性流体につ
いて、１２０℃の温度下で２ＫＶの直流電圧を印加する
という条件において、実施例１と同じ方法で剪断応力の
増加量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その結果を表に示す
。

（実施例３） ベンゼンを塩化アルミニウムと塩化銅の存在下で重合さ
せて得た比抵抗４．１Ｘ１０１２Ωｃｍのポリ−ルーフ
ユニレン２ｇをシリコンオイル１０ｃｃに分散させた電
気粘性流体について、１１５℃の温度下で４ＫＶの直流
電圧を印加するという条件において、実施例１と同じ方
法で剪断応力の増加量Ｓと電流密度Ｉとを求めた。その
結果を表に示す。

（比較例１） 上記実施例３のポリ−ｐ−フェニレンに臭素をドープさ
せて得た比抵抗１．ｌＸ１Ｏ”０ｃｍのポリ−ルーフユ
ニレン・臭素混合物１ｇをシリコンオイル１０ｃｃに分
散させた電気粘性流体は、室温下において、０．３ＫＶ
の直流電圧を印加しただけで電流密度Ｉが表に示すよう
に１　ｍ　Ａ　／　ｃｎｒより大きい著しく高い値を示
した。

（比較例２） 従来技術として前記した特開昭６１−２１６２０２号公
報の実施例に従い、ピレンと二無水ピロメット酸を酸化
亜鉛の存在下で重合させて得た比抵抗４．９Ｘ１０’Ω
ｃｍのポリ（アセン−キノン）１５ｇを塩化パラフィン
２０ｃｃに分散させた電気粘性流体について、室温下で
Ｏｏ、ｌＫＶの直流電圧を印加するという条件において
実施例１と同じ方法で剪断応力の増加量Ｓと電流密度Ｉ
とを求めた。

その結果を表に示す。

（実施例および比較例の評価） 表に示すように、実施例１〜３は、従来技術に即して行
った比較例２に比し、印加した直流電圧が２０〜４０倍
も高かったにも拘わらず、電流密度Ｉは著しく低かった
。

また、実施例１〜３において得られた剪断応力の増加量
Ｓと電流密度Ｉとの値は、自動車用のクラッチ、ショッ
クアブソーバ、エンジンマウント等のデバイスに充分に
適用し得る電気粘性流体であることを示すものである。

なお、比較例１，２においては、実施例１〜３における
ような高温領域での電流密度は、値が高すぎて測定可能
範囲を超え、測定できなかった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気絶縁性の分散媒中に、少なくとも不飽和結合
   構造を有する電気絶縁性の有機分子からなる粒子を分散
   させたことを特徴とする電気粘性流体。
2. （２）前記有機分子が共役不飽和結合構造を有する電気
   絶縁性の有機高分子であることを特徴とする請求項（１
   ）に記載の電気粘性流体。