JPH0593192A - 電気粘性流体 - Google Patents

電気粘性流体

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JPH0593192A
JPH0593192A JP24087991A JP24087991A JPH0593192A JP H0593192 A JPH0593192 A JP H0593192A JP 24087991 A JP24087991 A JP 24087991A JP 24087991 A JP24087991 A JP 24087991A JP H0593192 A JPH0593192 A JP H0593192A
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JP
Japan
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acid
fluid
weight
electrorheological fluid
viscosity
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Pending
Application number
JP24087991A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakanishi
博 中西
Tetsuo Miyamoto
哲夫 宮本
Hirotaka Tomizawa
広隆 富沢
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の電気粘性流体は、電気絶縁性流体に
アパタイトからなる多孔質固体微粒子を配合してなるこ
とを特徴とする。 【効果】 多孔質固体微粒子としてアパタイトを使用す
ると、応答性、再現性、増粘効果に関して遜色のない電
気粘性流体となしえる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧印加により粘度を
制御しうる電気粘性流体に関し、可変減衰ダンパ、エン
ジンマウント、軸受ダンパ、クラッチ、バルブ、ショッ
クアブソーバー、表示素子等の電気的制御に利用できる
電気粘性流体に関し、特に多孔質固体微粒子としてアパ
タイトを使用した電気粘性流体に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧の印加により流体の粘度が変化する
電気粘性流体( Electro-RheologicalFluid、Electrovi
scous Fluid、)は古くから知られている(Duff,A.W.P
hysical Review Vol ,4 ,No.1(1896)23)。電気粘性
流体に関する当初の研究は、液体のみの系に注目したも
のであり、効果も不充分なものであるが、その後固体分
散系の電気粘性流体の研究に移り、かなりの電気粘性効
果が得られるようになった。
【0003】電気粘性流体における増粘効果(ER効
果)の発現メカニズムとしては、例えば Klassは、電気
粘性流体中の分散質である各粒子は電場内で二層構造の
誘電分極(Induced Polarization ofthe Double Laye
r)を生じ、これが主因であるとしている( Klass,D.
L.,et al.,J.of Applied Physics,Vol.38,No1(196
7)67)。これを電気二重層(electric double layer )
から説明すると、分散質(シリカゲル等)の周囲に吸着
したイオンは、E(電場)=0の時は分散質の外表面に
均一に配置しているが、E(電場)=有限値の時はイオ
ン分布に片寄りが生じ、各粒子は電場内で相互に静電気
作用を及ぼし合うようになる。このようにして電極間に
おいて各粒子がブリッジ(架橋)を形成し、応力に対し
て剪断抵抗力を発現、即ちER効果を発現するようにな
る。
【0004】又、Winslow はパラフィンとシリカゲル粉
末、それに系を僅かに電導性にするために水を使用した
電気粘性流体を提案した( Winslow,W.M.,J.of Appli
ed Physics,Vol.20(1949)1137)。この Winslowの研究
により電気粘性流体のもつ電気粘性効果は Winslow効果
と呼ばれている。
【0005】このような電気粘性流体における多孔質固
体微粒子としては、通常、シリカゲル、含水性樹脂、ケ
イソウ土、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、
セルロース等が使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アパタイト
を多孔質固体微粒子として使用する新規な電気粘性流体
の提供を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体
は、電気絶縁性流体にアパタイトからなる多孔質固体微
粒子を配合してなることを特徴とする。
【0008】多孔質固体微粒子として使用されるアパタ
イトは一般式A106 2 (式中、Aはマグネシウム、
カルシウム、BはBO4 、PO4 、Xは弗素、水酸基、
塩素を示す。)で示され、Xが水酸基のものは水酸アパ
タイトとして生体硬組織の主構成物として知られ、また
Xが弗素のものは弗素アパタイトとしてリン鉱石の主成
分として知られ、更にXが塩素のものは塩素アパタイト
として蛍光材料として知られている。
【0009】このアパタイトの中で、電気絶縁性流体中
に分散される多孔質固体微粒子としては、例えばCa10
(PO4 6 (OH)2 、Ca10(PO4 6 2 、C
10(PO4 6 Cl2 を好ましく使用することができ、
比重3.0〜3.2(25℃)、平均粒径0.1μm〜
100μm、平均細孔直径(4V/A)20nm〜30
0nm、全細孔表面積20m2/g〜300m2/gのもの
を好適に使用することができる。尚、平均粒径は島津レ
ーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−100)を
用いて求め、また水銀圧入法で1μm以下の細孔を分析
し、平均細孔直径(4V/A)、全細孔表面積 (m2
g) を求めた。
【0010】アパタイト粒子として、比重、粒径が低
く、平均細孔径、表面積(吸油量)の高いものは、アパ
タイト形成に際して低温焼成により調製することが可能
できるが、硬度との関係で適宜設定される。
【0011】多孔質固体微粒子としてのアパタイトは、
電気粘性流体全体で0.1 wt %〜50wt%の割合で使
用される。
【0012】電気絶縁性流体としては特に限定はされな
いが、例えば鉱油、合成潤滑油があり、具体的にはパラ
フィン系鉱油、ナフテン系鉱油、またポリ- α- オレフ
ィン、ポリアルキレングリコール、シリコーン、エステ
ル、ジエステル、ポリオールエステル、燐酸エステル、
珪素化合物、弗素油、アルキルベンゼン、アルキルジフ
ェニルエーテル、アルキルビフェニル、アルキルナフタ
レン、ポリフェニルエーテル、合成炭化水素等のオイ
ル、またはこれらの混合油が使用され、電気絶縁性流体
の比重をアパタイトのそれと類似させることにより分散
性を持たせるとよく、粘度範囲は40℃において5 〜300c
Stのものが使用される。
【0013】本発明の電気粘性流体には、分極促進剤と
して、例えば多価アルコール又はその部分誘導体を添加
するとよい。
【0014】多価アルコールとしては、二価アルコー
ル、三価アルコール、例えばエチレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエ
チレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリ
ン、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオ
ール、ヘキサンジオール等を挙げることができる。
【0015】又、多価アルコールの部分誘導体として
は、少なくとも1つの水酸基を有する多価アルコールの
部分誘導体であり、上記多価アルコールの末端水酸基の
内の幾つかがメチル基、エチル基、プロピル基、アルキ
ル置換フェニル基(フェニル基に置換されたアルキル基
の炭素数は1〜25)等により置換された部分エーテル
類、またその末端水酸基の内の幾つかが酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸等によりエステル化された部分エステル類が
挙げられる。
【0016】これらの多価アルコール又はその部分誘導
体は、通常分散質に対して1wt%〜100wt%、特に好
ましくは2wt%〜80wt%使用するとよい。添加量が1
wt%未満であるとER効果が少なく、又100wt%を越
えると電流が流れやすくなるので好ましくない。尚、こ
の多価アルコール類と共にER効果を阻害しない程度に
水を使用してもよいことは勿論である。
【0017】又、更に酸、塩、又は塩基成分を添加して
もよい。このような酸成分としては硫酸、塩酸、硝酸、
過塩素酸、クロム酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸、或は
酢酸、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、
シュウ酸、マロン酸等の有機酸が使用される。
【0018】塩としては、金属又は塩基性基(N
4 + 、N2 5 + 等)と酸基からなる化合物であり、
これらはいずれでも使用することができる。中でも多価
アルコール、多価アルコール部分誘導体の系に溶解して
解離するもの、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属
のハロゲン化物などの典型的なイオン結晶を形成するも
の、あるいは有機酸のアルカリ金属塩などが好ましい。
この種の塩として、LiCl、NaCl、KCl、Mg
Cl2 、CaCl2 、BaCl2 、LiBr、NaB
r、KBr、MgBr2 、LiI、NaI、KI、Ag
NO3 、Ca( NO3 )2、NaNO2 、NH4 NO3
2 SO4 、Na2 SO4 、NaHSO4 、(NH4
2 SO4 あるいはギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸など
のアルカリ酸金属塩がある。
【0019】塩基としてはアルカリ金属或いはアルカリ
土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アミン類
などであり、多価アルコール、多価アルコール部分誘導
体、或いは多価アルコール及び/又は多価アルコール部
分誘導体と水の系に溶解して解離するものが好ましい。
この種の塩基として、NaOH、KOH、Ca(OH)
2 、Na2 CO3 、NaHCO3 、K3 PO4 、Na3
PO4 、アニリン、アルキルアミン、エタノールアミン
などがある。尚、前記した塩と塩基を併用することもで
きる。
【0020】酸、塩、塩基類は、分極効果を増大させる
ことができるものであるが、多価アルコール及び/又は
多価アルコール部分誘導体と組合せ使用することによ
り、より分極効果を増大させることができるものであ
り、電気粘性流体全体で0.01wt%〜5wt%の割合で使用
するとよい。0.01wt%未満であるとER効果が少なく、
また5wt %を越えると通電しやすくなり、消費電力が増
大するので好ましくない。又、本発明の電気粘性流体に
酸、塩、又は塩基成分を添加する場合には、多価アルコ
ールの部分エステル化物が加水分解しないものであるこ
とが必要である。
【0021】本発明の電気粘性流体には、必要に応じて
他の添加剤として分散剤、酸化防止剤、腐食防止剤、摩
耗防止剤、極圧剤、消泡剤等を添加される。
【0022】分散剤としては、電場がかかった条件下で
電流を多く流さない分散剤を使用することが好ましく、
例えばスルホネート類、フェネート類、ホスホネート
類、コハク酸エステル類、コハク酸イミド類、アミン
類、非イオン分散剤等が使用され、具体的にはマグネシ
ウムスルホネート、カルシウムスルホネート、カルシウ
ムホスホネート、ポリブテニルコハク酸イミド、ソルビ
タンモノオレート、ソルビタンセスキオレート、ポリオ
キシエチレンノニルフェニルエーテル、ペンタエリスリ
トールトリオレート等が挙げられ、これらは通常、電気
粘性流体全体で、0.1wt%〜15wt%の割合で使用さ
れる。
【0023】酸化防止剤は、電気絶縁性液体の酸化防止
と共に、分極促進剤である多価アルコール、多価アルコ
ール部分誘導体等の酸化を防止することを目的とするも
のである。
【0024】酸化防止剤としては、分極促進剤、分散質
等に不活性なものを使用するとよく、慣用されるフェノ
ール系、アミン系酸化防止剤を使用することができ、具
体的にはフェノール系としては2・6−ジ−t−ブチル
パラクレゾール、4・4’−メチレンビス(2・6−ジ
−t−ブチルフェノール)、2・6−ジ−t−ブチルフ
ェノール等、またアミン系としてはジオクチルジフェニ
ルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジ
フェニルアミン、N−ニトロソジフェニルアミン等を使
用することができ、電気粘性流体全体に対して0.01〜10
wt%、好ましくは 0.1〜2.0wt %使用することができ、
0.01wt%より少ないと酸化防止効果がなく、また10wt%
を越えると色相悪化、濁りの発生、スラッジの発生、粘
調性の増大等の問題がある。
【0025】また、腐食防止剤を添加してもよいが、分
極促進剤、分散質等に不活性なものを使用するとよく、
具体的には窒素化合物ではベンゾトリアゾールおよびそ
の誘導体、イミダゾリン、ピリミジン誘導体等、イオウ
及び窒素を含む化合物では、1.3.4-チアジアゾールポリ
スルフィド、1.3.4-チアジアゾリル-2.5- ビスジアルキ
ルジチオカルバメート、2-(アルキルジチオ) ベンゾイ
ミダゾール等、その他、β-(o−カルボキシベンジルチ
オ)プロピオンニトリルまたはプロピオン酸等を使用す
ることができ、電気粘性流体全体に対して 0.001〜10wt
%好ましくは0.01〜1.0wt %使用するとよい。0.001wt
%より少ないと腐食防止効果がなく、また10wt%を越え
ると色相悪化、濁りの発生、スラッジの発生、粘調性の
増大等の問題がある。
【0026】
【作用および発明の効果】本発明は、多孔質固体微粒子
としてアパタイトを使用することにより、その成分中に
存在するCaイオン、Mgイオンが分極促進効果を高
め、更には高い表面積を有するため電気絶縁性流体や多
価アルコールの含有量を多くすることができ、高い電気
粘性効果が得られるものである。
【0027】以下、本発明を実施例に基づいて説明す
る。
【0028】
【実施例1】下記組成の電気粘性流体を調整し、試料油
1(粘度24cP(40℃))とした。
【0029】 (1) アルキルベンゼン(粘度16cSt (40℃)、比重0.87) ・・・・ 86.2重量部 (2) トリエチレングリコール ・・・・ 2.0重量部 (3) 比重3.0(25℃)、平均粒子径20μm、平均細孔直径(4V/A) 170nm、全細孔表面積が64.6m2/gであるCa10(PO4 6 (OH) 2 粒子 ・・・・ 5.5重量部 (4) コハク酸イミド ・・・・ 6.0重量部 (5) 2,6−ジ−t−ブチルフェノール ・・・・ 0.3重量部
【0030】
【実施例2】下記組成の電気粘性流体〔粘度25cP
(40℃)〕を調整し、試料油2とした。
【0031】 (1) アルキルベンゼン(粘度16cSt (40℃)、比重0.87)25重量%、 構造式 −(CFCl-CF2)n − ( ダイキン工業株式会社製、商品名 ダイフロイル #3、粘度13cSt (40℃)、密度1.85 g/cm3、体積抵抗率7×1012Ω ・cm)で示される弗素油75重量%からなる混合油(粘度12cSt (40℃)) ・・・・87.7重量部 (2) トリエチレングリコール ・・・・ 1.5重量部 (3) 比重3.0(25℃)、平均粒子径20μm、平均細孔直径(4V/A) 170nm、全細孔表面積が64.6m2/gであるCa10(PO4 6 (OH)2 粒子 ・・・・ 5.5重量部 (4) コハク酸エステル ・・・・ 5.0重量部 (5) 2,6−ジ−t−ブチルフェノール ・・・・ 0.3重量部
【0032】
【実施例3】下記組成の電気粘性流体を調整し、試料油
3(粘度500cP(40℃))とした。
【0033】 (1) 鉱油(粘度46.0cSt (40℃)、比重0.90) ・・・・ 86.2重量部 (2) トリエチレングリコール ・・・・ 2.0重量部 (3) 比重3.0(25℃)、平均粒子径20μm、平均細孔直径(4V/A) 170nm、全細孔表面積が64.6m2/gであるCa10(PO4 6 (OH) 2 粒子 ・・・・ 5.5重量部 (4) コハク酸イミド ・・・・ 6.0重量部 (5) 2,6−ジ−t−ブチルフェノール ・・・・ 0.3重量部 試料油1〜3について、40℃と90℃で、電圧の印加
が可能な回転粘度計を用いて、以下の項目について測定
し、電気粘性流体としての評価を行った。
【0034】・応答性−交流電場を0(V/m) から2.0 ×
106 (V/m) に変化させた時に、何秒で粘度が安定するか
により評価。
【0035】・再現性−交流電場を0(V/m) →2.0 ×10
6 (V/m) →0(V/m) のサイクルを繰り返した時、電場1.
4 ×106 ( V/m)の時の粘度の変動割合により評価。
【0036】・増粘効果−電場0(V/m) 時と比較して、
交流電場を1.4 ×106 (V/m) とした時の粘度の倍率で評
価。
【0037】
【表1】
【0038】表からわかるように、多孔質固体微粒子と
してアパタイトを使用すると、応答性、再現性、増粘効
果に関して遜色のない電気粘性流体となしえるものであ
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 40:14

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気絶縁性流体にアパタイトからなる多
    孔質固体微粒子を配合してなる電気粘性流体。
JP24087991A 1991-09-20 1991-09-20 電気粘性流体 Pending JPH0593192A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011021149A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Showa Shell Sekiyu Kk 潤滑剤組成物
JP2011021150A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Showa Shell Sekiyu Kk 潤滑剤組成物

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JP2011021149A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Showa Shell Sekiyu Kk 潤滑剤組成物
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