JPH06263417A - 電気粘性流体用炭素質粉末、電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法、および電気粘性流体 - Google Patents

電気粘性流体用炭素質粉末、電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法、および電気粘性流体

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JPH06263417A
JPH06263417A JP5049622A JP4962293A JPH06263417A JP H06263417 A JPH06263417 A JP H06263417A JP 5049622 A JP5049622 A JP 5049622A JP 4962293 A JP4962293 A JP 4962293A JP H06263417 A JPH06263417 A JP H06263417A
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carbonaceous powder
less
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electroviscous fluid
ash content
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JP5049622A
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English (en)
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Hitomi Hatano
仁 美 羽多野
Takuji Haraoka
岡 卓 司 原
木 香 ▲高▼
Ko Takagi
Noriyoshi Fukuda
田 典 良 福
Takao Ogino
野 隆 夫 荻
Takayuki Maruyama
山 隆 之 丸
Tasuku Saito
藤 翼 斎
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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】電流値が低い電気粘性流体用炭素質粉末および
その製造方法ならびにこれを用いた電気粘性流体の提
供。 【構成】炭素原子と水素原子の数の比(C/H)が1.
70以上で3.50以下であり、かつ、窒素雰囲気下で
の400℃以上600℃以下の温度範囲での重量減少が
0.5%以上13.0%以下の電気粘性流体用炭素質粉
末において、灰分含有量が1.0重量%以下であること
を特徴とする電気粘性流体用炭素質粉末。これを製造す
るに際しては、灰分含有量が0.1重量%以下の原料を
用いる。この炭素質粉末と電気絶縁油からなる電気粘性
流体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧を印加することに
より粘性が変化する電気粘性流体に用いられる炭素質粉
末およびその製造方法ならびにこれを用いた電気粘性流
体に関する。
【0002】
【従来の技術】電気粘性流体とは流体に電圧を印加する
ことにより粘性が変化する流体であって、電気絶縁性油
に誘電体粉末を均一に分散させた流体である。その特徴
を利用して、クラッチ、バルブ、アクチュエーター、エ
ンジンマウントなどへの応用が検討されている。電気粘
性流体には、電圧の印加によって大きな粘度変化を示す
ことや、電圧の印加による流体中を流れる電流値が小さ
いことや、これらの性質の温度による変化が小さいこと
などが要求されている。
【0003】電気粘性流体に用いられている誘電体粉末
としては、微細化して表面に水を吸着させたセルロー
ス、デンプン、シリカゲルなどが知られている。絶縁油
としては、PCB、セバシン酸ブチル、スピンドル油、
トランス油、塩化パラフィン、シリコン油などが知られ
ている。しかしながら、上述した誘電体粉末を電気粘性
流体用粉末として用いると、吸着した水分の脱着により
電気粘性流体としての特性が不安定になる問題があっ
た。
【0004】その問題を解決すべく、特願平1−172
982号に開示されているように、水分の吸着を必要と
しない炭素質粉末の電気粘性流体への使用が提案されて
いる。しかし、本粉末を用いても、電気粘性流体に電圧
を印加した場合に、異常な電流が流体中を流れたり、場
合によっては流体中で放電現象を示すといった問題があ
った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電気粘性効果の発現機
構は、十分には解明されていない。しかし、一般には外
部より印加された電圧により、分散している粉末内部で
分極が生じ、静電引力により粉末の架橋構造が生成する
結果、粘度が増加すると言われている。また、この架橋
構造を通じて、流体内部に電流が流れると言われてい
る。本発明者らは、電気粘性流体に電圧を印加した場合
の異常電流と炭素質粉末の組成の関係を検討した結果、
本発明に到ったものである。
【0006】したがって、本発明は、初期電流値が低い
電気粘性流体用炭素質粉末を提供し、これを用いた電気
粘性流体を用いることにより、各種装置のエネルギー効
率を大幅に向上し、装置のコンパクト化を図ることがで
きる電気粘性流体を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、炭
素原子と水素原子の数の比(C/H)が1.70以上で
3.50以下であり、かつ、窒素雰囲気下での400℃
以上600℃以下の温度範囲での重量減少が0.5%以
上13.0%以下の電気粘性流体用炭素質粉末におい
て、灰分含有量が1.0重量%以下であることを特徴と
する電気粘性流体用炭素質粉末を提供するものである。
【0008】上記炭素質粉末の製造に際しては、灰分含
有量が0.1重量%以下のタールおよび/またはピッチ
を原料とするのがよい。
【0009】また、本発明は、炭素原子と水素原子の数
の比(C/H)が1.70以上で3.50以下であり、
窒素雰囲気下での400℃以上600℃以下の温度範囲
での重量減少が0.5%以上13.0%以下で、かつ、
灰分含有量が1.0重量%以下の炭素質粉末と電気絶縁
性油とからなることを特徴とする電気粘性流体を提供す
るものである。
【0010】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。電気粘
性流体の電気伝導は絶縁性ゴム中に導電粒子を分散させ
た導電性ゴムの伝導機構と類似に考えることができる。
すなわち、電極板から誘電体粉末表面に絶縁性油の薄い
層を通してトンネル効果などにより電荷が移動する。移
動した電荷は誘電体粉末内部あるいは粉末表面を移動
し、次の誘電体粉末表面に絶縁性油の薄い層を通じて移
動する。このように次々と移動した電荷は最終的には反
対側の電極板に移動し電流が流れることになる。粉体中
にCu,Fe,Al,Niなどの金属あるいはそれらの
酸化物が存在すると、電極板から移動する電荷の量が増
加し、それらの金属あるいは酸化物表面に電荷が集中
し、流体中で放電現象が生ずるようになる。また、放電
現象まで到らなくとも、流体中を流れる電流値が増大
し、電気粘性流体を使用するに際して、エネルギーロス
が大きくなる。
【0011】本発明者らはこうした考えに基づき、炭素
質粉末中の灰分含有量と炭素質粉末を分散した電気粘性
流体中を流れる電流値との関係を検討した結果、灰分含
有量が増加するにつれて電流値が増加することを見い出
した。すなわち、電流値を低下させ、さらに安定にさせ
るには、炭素質粉末中の灰分含有量は1.0重量%以
下、好ましくは0.3重量%以下が必要である。本発明
の炭素質粉末の原料としては、石炭系タール、石炭系ピ
ッチ、石炭液化物、石油系タール、石油系ピッチなどが
使用できる。灰分含有量が1.0重量%以下の炭素質粉
末を製造するには、その原料中の灰分含有量を0.1重
量%以下にしておくのが特に好ましい。
【0012】炭素質粉末中の灰分含有量を低下させる方
法としては、原料タールピッチ等の原料からのCu,F
e,Al,Niなどの金属あるいはそれらの酸化物の除
去、あるいは、炭素質粉末からのそれらの金属あるいは
酸化物の除去、あるいはそれらの組合せが適用できる。
原料タール、ピッチから除去する場合には、灰分として
0.1重量%以下にすることが必要となる。この場合、
除去方法としては、遠心分離、各種溶剤を添加し静置分
離する方法、濾過など通常工業的に用いられている固形
分分離方法を用いることができる。
【0013】次に灰分含有量を前記の値以下に低減した
石炭系タール、石炭系ピッチ等の原料をオートクレー
ブ、キルン、流動層、電気炉などを単独あるいは併用し
て、最高温度300〜800℃で熱処理し、炭素質粉末
の元素分析による炭素原子と水素原子の数の比であるC
/Hの値および熱天秤による窒素雰囲気下での400〜
600℃の重量減少量を目的とする値に調整する。
【0014】即ち、C/Hの値を1.70〜3.50、
好ましくは2.00〜3.50、特には2.20〜3.
00となるように調整する。また、400〜600℃の
温度範囲における重量減少量(熱天秤(TGA)で測
定)を0.5〜13.0重量%、好ましくは0.5〜
6.0重量%の範囲となるように調整する。これは熱処
理温度と処理時間を適切に設定することにより達成する
ことができる。例えば、コールタールピッチでは400
〜600℃で5時間以上である。勿論回分式、連続式い
ずれの方法によっても実施することができる。またこの
熱処理は適宜に複数回に分けて行うこともできる。
【0015】このような熱処理工程によって得られた炭
素質粒子について粒度調整の工程に付し、最大粒径50
μm以下、平均粒径が0.5〜40μm、より好ましく
は平均粒径2〜40μm、特には平均粒径が2〜10μ
mの微粒子を取得する。
【0016】この工程は、通常の粉砕、分級装置を用い
て行うことができ、例えば、ジェットミル、ボールミル
および風力分級機、篩分けなど一般に工業的に行われて
いる装置及び方法が利用できる。
【0017】このようにして得られた炭素質粉末をトラ
ンス油、スピンドル油、塩化パラフィン、シリコンオイ
ルなどに配合することにより、高電圧の印加においても
粘度、電流が安定で、初期粘度が低く、電気粘性特性に
優れた極めて安定な流体を得ることができる。前記炭素
質粉末の含有量は1〜60重量%、好ましくは20〜5
0重量%であり、前記電気絶縁性油の含有量は99〜4
0重量%、好ましくは80〜50重量%である。炭素質
粉末の量が1重量%未満では電気粘性効果は小さく、6
0重量%を超えると電場がないときの初期粘度が著しく
大きくなり流動性が低下する。
【0018】なお、本発明で用いる熱天秤分析(TG
A)とは、炭素質材料の分析手段の一つであり、炭素質
材料を所定の温度範囲で加熱し、この温度範囲における
積算重量減少量を測定するものであり、炭素質材料の内
部に存在する揮発成分量の1つの指標として用いること
ができる。本発明における分析条件は以下の通りであ
る。 試料量 200mg 雰囲気 窒素 昇温条件 室温から1000℃の範囲、10℃/分 測定項目 重量変化
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。灰分含有量の異なるコールタールピッチを原料
として、450℃で窒素雰囲気下で熱処理を行なった。
得られた熱処理物をタール系中油(沸点範囲120℃〜
250℃)を使用し、抽出、濾過を行なった。得られた
濾過残を450℃で再度、窒素雰囲気下で熱処理をした
後、粉砕して分級機により平均粒径3μmに調製した。
得られた炭素質粉末のC/Hの値は2.32で、またT
GAによる測定の結果、かかる炭素質粉末の400〜6
00℃での重量減少は3.7重量%であった。こうして
得られた灰分含有量の異なる炭素質の粉末を、電気絶縁
性油状媒体である室温で0.1ポイズのシリコンオイル
に36重量%均一に分散させ、電気粘性流体を得た。な
お、灰分含有量は試料3gを磁性るつぼに入れ、430
℃で1時間、続いて800℃で24時間加熱して灰化し
てその重量%で求めた。得られた電気粘性流体に室温で
2KV/mmの電圧をかけ、この時の流体の粘性変化を
流体中の流れる電流値を測定し、図1に示す灰分含有量
と電流値、および図2に示す灰分含有量と電気粘性効果
の関係を得た。ここで粘度の測定は、二重円筒型回転粘
度計(内円筒半径34mm、外円筒半径36mm、内円
筒高さ20mm)を用いて、内外円筒間に直流電圧を印
加して366sec-1の剪断速度をかけて行なった。得
られた電流値と粉末中の灰分含有量との関係を図1に、
粘性変化と灰分含有量との関係を図2に示した。図1に
示すように灰分含有量が1.0重量%を越えると電流値
が急激に増加した。一方、図2に示すように灰分含有量
が1.0重量%を越えても粘性変化には差が見られなか
った。
【0020】
【発明の効果】本発明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のより低い電気粘性流体
を得ることを可能にし、これにより電気粘性流体を用い
る各種装置のエネルギー効率を大幅に向上して、電気粘
性流体を作動させる電源関係の装置を小さくできるた
め、装置のコンパクト化を可能にした。このような本発
明は、電気粘性流体のクラッチ、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】 電気粘性流体用炭素質粉末の灰分含有量と電
気粘性流体の電流値の関係を示す図である。
【図2】 電気粘性流体用炭素質粉末の灰分含有量と粘
性変化の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 20:00 A 8217−4H 20:06 Z 8217−4H 40:14 (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 ▲高▼ 木 香 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 荻 野 隆 夫 東京都小平市小川東町3−1−1 (72)発明者 丸 山 隆 之 東京都小平市小川東町3−1−1 (72)発明者 斎 藤 翼 東京都小平市小川東町3−1−1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素原子と水素原子の数の比(C/H)が
    1.70以上で3.50以下であり、かつ、窒素雰囲気
    下での400℃以上600℃以下の温度範囲での重量減
    少が0.5%以上13.0%以下の電気粘性流体用炭素
    質粉末において、灰分含有量が1.0重量%以下である
    ことを特徴とする電気粘性流体用炭素質粉末。
  2. 【請求項2】請求項1記載の炭素質粉末を製造するに際
    し、灰分含有量が0.1重量%以下のタールおよび/ま
    たはピッチを原料と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。
  3. 【請求項3】炭素原子と水素原子の数の比(C/H)が
    1.70以上で3.50以下であり、窒素雰囲気下での
    400℃以上600℃以下の温度範囲での重量減少が
    0.5%以上13.0%以下で、かつ、灰分含有量が
    1.0重量%以下の炭素質粉末と電気絶縁性油とからな
    ることを特徴とする電気粘性流体。
JP5049622A 1993-03-10 1993-03-10 電気粘性流体用炭素質粉末、電気粘性流体用炭素質粉末の製造方法、および電気粘性流体 Pending JPH06263417A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797202B2 (en) 1996-09-06 2004-09-28 Bridgestone Corporaton Particles for electro-rheological fluid

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797202B2 (en) 1996-09-06 2004-09-28 Bridgestone Corporaton Particles for electro-rheological fluid

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20030805