JPH05330812A - 電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法 - Google Patents

電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法

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JPH05330812A
JPH05330812A JP4160420A JP16042092A JPH05330812A JP H05330812 A JPH05330812 A JP H05330812A JP 4160420 A JP4160420 A JP 4160420A JP 16042092 A JP16042092 A JP 16042092A JP H05330812 A JPH05330812 A JP H05330812A
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JP
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carbonaceous powder
fluid
particles
particle
viscosity
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JP4160420A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Nagayama
山 勝 博 長
Takayuki Torii
居 孝 行 鳥
Takuji Haraoka
岡 卓 司 原
Hitomi Hatano
仁 美 羽多野
Noriyoshi Fukuda
田 典 良 福
Tasuku Saito
藤 翼 斎
Yuichi Ishino
野 裕 一 石
Takayuki Maruyama
山 隆 之 丸
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JFE Steel Corp
Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】より小さい初期粘度を実現する電気粘性流体用
炭素質粉末の製造方法の提供。 【構成】電気絶縁性に優れた油状媒体に誘電体微粒子を
分散した電気粘性流体において誘電体微粒子として使用
される炭素質粉末の製造方法であって、粒度調整時の粉
砕方法として粒子の球状化度を高める方式で粉砕するこ
とにより、初期粘度の低い電気粘性流体を得ることが可
能な炭素質粉末の製造を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】電気粘性流体とは流体に電圧を印
加することにより、流体の見掛け粘度が迅速かつ可逆的
に変化する現象を呈する流体で、一般には電気絶縁性の
優れた油状媒体に誘電体である微粒子を分散させること
により構成されている。この電気粘性流体の特徴は古く
から知られ、クラッチ、バルブ、衝撃吸収体、アクチュ
エーター、ロボットアーム、制振材などの装置や部品を
制御するための構成要素としての応用が検討されてき
た。本発明はかかる電気粘性流体を製造するために用い
られる誘電体粒子で、特に優れた電気粘性効果を実現可
能な誘電性を有する新規な微粒子の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電気粘性効果の発現機構は、充分には解
明されていない。しかし、一般には外部電場により誘電
体粒子に分極が生じ、この分極した粒子が静電引力によ
り相互に結合し架橋構造を形成する結果、粘度が増大す
るといわれている。
【0003】一般に電気粘性流体に要求される性能とし
ては電圧無印加時の見掛け粘度(初期粘度)が小さいこ
と、エネルギー効率上電圧印加時の電流値が小さいこ
と、大きな粘性変化を発現すること、分散質である固体
粒子が油状媒体中で沈降しないこと、長期的な使用や温
度に対して安定であること、さらに電圧印加に対する応
答性に優れていることなどが挙げられる。
【0004】これまで、このような電気粘性流体として
はスピンドル油、トランス油、塩化パラフィン等の電気
絶縁性の高い油状媒体中にシリカゲル、デンプン、セル
ロース等の吸水性固体微粒子を分散させたものが開示さ
れている(米国特許第2,886,151号、第3,0
47,507号あるいは特開昭53−17585号、特
開昭61−44998号、特開昭61−259752
号、特開昭62−95397号、特開平1−20739
6号等)。
【0005】これらは固体微粒子に吸着された水分子の
分極によって上記の効果を発現するために吸着水によっ
て粒子の電導度が高くなってしまい電場を印加した際に
多くの電流が流れエネルギー効率が低いこと、長期使用
時には固体微粒子からの水の脱離による性能の経時変化
が起きること、温度変化に対して極めて不安定で使用温
度範囲は−20〜70℃と狭いことなど実用上多くの問
題点を抱えていた。
【0006】こうした従来の電気粘性流体が持つ欠点を
解消するために種々の改善が各方面で行われている。そ
の主流は高誘電性液体として水を使用しない、非水系固
体微粒子の開発である。その代表的な例として、例えば
特開平1−284594号、特開平1−164823
号、特開平2−235994号等を挙げることができ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】こうした観点から鋭意
検討した結果、発明者らは石炭系タール、ピッチ、石炭
液化物、石油系タール、ピッチおよび樹脂類等の有機化
合物を原料として用い、300〜800℃の温度で熱処
理あるいは熱重合させて、炭素質粉末の炭素原子と水素
原子の数の比C/Hを1.70〜3.50の範囲内に、
また400〜600℃の揮発成分量(熱天秤(TGA)
による窒素雰囲気下で400〜600℃の温度範囲での
重量減少量)を0.1〜13.0wt%の範囲内に制御
した後、粒度調整を行う方法によって製造した炭素質粉
末が電気粘性流体用固体粒子として優れた特性を発揮で
きることを見出した。すなわち、この炭素質粉末を使用
することにより電場を印加した際の電流値が小さく、大
きな粘性変化を発現し、かつ長期的な使用に対する経時
変化が小さく、温度変化に対しても安定な電気粘性流体
を得ることができることを見出した。
【0008】かかる発明により優れた電気粘性特性を有
する炭素質粉末の製造方法が可能となったが、さらに実
用性に優れた電気粘性流体を実現するために初期粘度を
より小さくすることが望まれていた。すなわち、初期粘
度が低い流体を達成する炭素質粉末は、所定の初期粘度
が要求される流体において、初期粘度が高い流体の炭素
質粉末に比し、炭素質粉末の配合量を高めることがで
き、その結果高い電気粘性変化が実現できる。本発明は
係る炭素質粉末の製造に関してより小さい初期粘度を実
現する炭素質粉末の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、電
気絶縁性に優れた油状媒体に誘電体粒子を分散させるこ
とにより得られる電気粘性流体に誘電体粒子として使用
される炭素質粉末の製造において、平均粒子径を0.5
〜40μmに粉砕する工程において粒子の球状化度を高
める粉砕方式で粉砕することを特徴とする電気粘性流体
用炭素質粉末の製造方法を提供するものである。ここ
で、前記粉砕方式が粒子間衝突タイプのジェット式粉砕
機であるのが好ましい。
【0010】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に関わる電気粘性流体用炭素質粉末は、電気絶縁性
に優れた油状媒体に誘電体微粒子を分散せしめることに
より得られる電気粘性流体において、誘電体微粒子とし
て使用される炭素質粉末である。
【0011】電圧無印加時の見掛け粘度(初期粘度)と
炭素質粉末の性質との関連を詳細に検討した結果、かか
る炭素質粉末の粒子形状を球状化することが初期粘度を
小さくすることに効果のあることが見出された。すなわ
ち、炭素質粉末を粉砕して粒径を調整する際に粒子の球
状化度を高める粉砕方式で行うことにより、かかる炭素
質粉末を使用した電気粘性流体の初期粘度を小さくする
効果のあることが見出された。
【0012】この理由としては以下のように考えてい
る。炭素質粉末を分散した流体にせん断力を加えると粒
子近傍の流体は粒子とともに動き、粒子の体積が見かけ
上増加している状態となっている。炭素質粉末の粒子形
状が複雑かつ異形であると粒子の比表面積が大きくな
り、炭素質粉末とともに動く流体量が増加する。この結
果、見かけ上の粒子濃度が大きく増加し、その結果流体
の初期粘度が大きくなる。一方、粒子形状が球状に近づ
くと粒子の比表面積が小さくなり見かけ上の粒子濃度の
増加が小さく、流体の初期粘度は小さくなる。
【0013】かかる炭素質粉末の具体的な製造方法につ
いて、さらに詳細に説明する。通常、原料は石炭系ター
ル、ピッチ、石炭液化油、石油系タール、ピッチあるい
は樹脂類等が使用される。ここでタール、ピッチ中にフ
リーカーボン、Ashが含有される場合には必要に応じ
てこれを除去することが好ましい。具体的には、遠心分
離法や各種の溶剤を添加することによる静置分離等一般
に工業的に実施されている除去方法が適用可能である。
【0014】原料の有機化合物を数段階の熱処理と溶剤
抽出を組み合わせて、炭素質粉末の炭素原子と水素原子
の数の比C/Hを1.70〜3.50の範囲内に、また
熱天秤(TGA)による窒素雰囲気下での400〜60
0℃での重量減少量を0.1〜13.0wt%の範囲内
に調整する。
【0015】次に粒子の球状化度を高める粉砕方式で粉
砕後、分級を行い、粒子の球状化と粒度調整を行い炭素
質粉末を製造する。
【0016】粒子の球状化度を高める粉砕方式として粒
子間衝突タイプのジェット式粉砕機が挙げられる。ジェ
ット式粉砕機とは高圧ガスの持つ流体エネルギーを効率
的に利用した微粉砕機であり粉砕機構上、衝突板タイプ
と粒子間衝突タイプの2つに大別される。
【0017】衝突板タイプのジェット式粉砕機では高圧
・高速気流中で加速された原料を衝突板に衝突させて微
粉砕していく。一方、粒子間衝突タイプのジェット式粉
砕機では高圧・高速気流中で加速された原料は粉砕室内
で粒子同士が互いに衝突して、粒子の角を丸くしながら
小さくなっていく。このため粒子間衝突タイプのジェッ
ト式粉砕機では粒子の球状化が進んでいくと考えられ
る。
【0018】粒子間衝突タイプのジェット式粉砕機とし
ては、例えば複数のノズルより噴出した空気、窒素等の
気流ジェットの交差部および/または空気、窒素等の気
流ジェットの対向部で粒子同士の衝突によって粉砕が行
われる方式が挙げられる。
【0019】粒子の球状化を高める粉砕方式としては、
本発明の粒子間衝突タイプのジェット式粉砕機以外に回
転ボールミル、振動ボールミル、媒体撹拌型ボールミ
ル、らいかい機等の摩砕粉砕の効果が大きい粉砕方式が
挙げられる。また、本発明方法により球状の粒子を得、
球状を保ちながら前記熱処理を行い、前記C/Hおよび
前記熱天秤による窒素雰囲気下での400〜600℃で
の重量減少量を前記の範囲内に調整して炭素質粉末を製
造する方法も初期粘度を小さく抑えることに有効であ
る。
【0020】
【実施例】このようにして製造した炭素質粉末を用いる
ことにより、電気粘性特性に優れ、かつ初期粘度が低い
流体を得ることができる。以下、さらに具体的な実施例
で説明する。本発明は以下の実施例で何ら制約されな
い。
【0021】(比較例1)フリーカーボンを含有しない
コールタールピッチを原料とし、20Lオートクレーブ
を用いて450℃で実質的に不活性雰囲気下で熱処理し
た。得られた熱処理物をタール系中油(沸点範囲120
〜250℃)を用いて抽出・濾過した。この濾過物を内
容積35Lのバッチ型回転反応炉を用いて5.0L/分
の窒素流通下、温度480℃、500℃、520℃で再
熱処理を行い、炭化度を調製した炭素質粉末を得た。か
かる炭素質粉末をさらに衝突板タイプのジェットミル
(ホソカワミクロン(株)製、型式MJ−2)を用いて
粉砕後、風力分級機を使用して微粉除去を行い、平均粒
径4.0μmの電気粘性流体用炭素質粉末を調製した。
粒径の測定はコールターカウンターで50μmのアパチ
ャーチューブを用いて測定した。こうして得られた炭素
質粉末を電気絶縁性油状媒体である室温で10cpのシ
リコンオイルに36wt%均一に分散させ電気粘性流体
を得た。
【0022】この電気粘性流体を室温で電圧無印加時お
よび2KV/mmの電圧をかけた時の流体の粘度を測定
し、電気粘性流体としての性能を評価した。粘度の測定
は、二重円筒型回転粘度計を使用し、内外円筒間に直流
電圧を印加した時のせん断速度366/秒における見掛
け粘度を測定した。室温における初期粘度を測定した結
果を図1に、電圧無印加時と2KV/mmの電圧をかけ
た時の流体の粘性変化量を測定した結果を図2に示す。
【0023】(実施例1)比較例1と同じ条件で炭化度
を調整した炭素質粉末を粉砕機として粒子間衝突タイプ
のジェットミル(日清エンジニアリング(株)製、型式
CJ−10)を用いて粉砕した後、風力分級機を使用し
て微粉除去を行い、平均粒径4.0μmの電気粘性流体
用炭素質粉末を調製した。こうして得られた炭素質粉末
の粒子形状(500℃再熱処理品)を比較例1と合わせ
て図3にそれぞれ(b),(a)として示す。本発明品
(図3b)は粒子が明らかに球状化していることがわか
る。かかる炭素質粉末を比較例と同様の方法で流体の室
温における初期粘度を測定した結果を図1に、電圧無印
加時と2KV/mmの電圧をかけた時の流体の粘性変化
量を測定した結果を図2に示す。粘性変化は比較例と実
施例にほとんど差が見られないが、粒子形状を高める粉
砕方式で粉砕することにより、明らかに初期粘度が小さ
くなっていることがわかる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、従来ほとんど検討されていな
かった炭素質微粒子の電気粘性流体への適用を可能にし
たもので、従来の電気粘性流体の最大の欠点とされてい
た吸水性固体粒子を使用することからくる長期的な使用
に対する不安定性および温度に対する不安定性を解決
し、優れた電気粘性効果を有する電気粘性流体を製造可
能とした。かかる炭素質粉末の粉砕工程で粒子の球状化
度を高める粉砕方式で粉砕することにより、電気粘性特
性に優れ、かつ初期粘度が低い流体を得ることができ
る。本発明は、従来の電気粘性流体の問題点を解決し、
電気粘性流体を用いたクラッチ、バルブ、衝撃吸収体等
の産業上の応用を可能にする道を開くものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による炭素質粉末を用いた電気粘性流
体(実施例1)と比較例1との初期粘度の比較を示す図
である。
【図2】 本発明による炭素質粉末を用いた電気粘性流
体(実施例1)と比較例1との粘性変化の比較を示す図
である。
【図3】 粒子形状を示す図面代用写真であって、
(a)は比較例1で得られた炭素質粉末、(b)は実施
例1で得られた炭素質粉末のSEM写真(倍率3000
倍)である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 70:00 (72)発明者 鳥 居 孝 行 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 原 岡 卓 司 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 羽多野 仁 美 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 福 田 典 良 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 斎 藤 翼 東京都小平市小川東町3−1−1 株式会 社ブリヂストン研究開発第二本部内 (72)発明者 石 野 裕 一 東京都小平市小川東町3−1−1 株式会 社ブリヂストン研究開発第二本部内 (72)発明者 丸 山 隆 之 東京都小平市小川東町3−1−1 株式会 社ブリヂストン研究開発第二本部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気絶縁性に優れた油状媒体に誘電体粒子
    を分散させることにより得られる電気粘性流体に誘電体
    粒子として使用される炭素質粉末の製造において、平均
    粒子径を0.5〜40μmに粉砕する工程において粒子
    の球状化度を高める粉砕方式で粉砕することを特徴とす
    る電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】前記粉砕方式が粒子間衝突タイプのジェッ
    ト式粉砕機である請求項1に記載の電気粘性流体用炭素
    質粉末の製造方法。
JP4160420A 1992-05-27 1992-05-27 電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法 Pending JPH05330812A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179510A (ja) * 2004-12-20 2006-07-06 Cataler Corp 電気二重層キャパシタ用炭素材料及び電気二重層キャパシタ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179510A (ja) * 2004-12-20 2006-07-06 Cataler Corp 電気二重層キャパシタ用炭素材料及び電気二重層キャパシタ

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020521