JPH0680980A - 磁性と電気粘性効果とを同時に有する流体。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁界に感応する磁性流体としての特性と、電
界の印加で粘度が増大する電気粘性流体の効果とを同時
に有する流体を提供。 【構成】 磁界に感応する成分、電界に感応する成分及
び溶媒を含むことを特徴とする磁性と電気粘性効果を同
時に有する流体 。 【効果】 該流体は、磁性又は電気粘性効果のみを有す
る流体単独よりもトルクが大きく、かつ電気粘性流体の
特長である速い応答速度を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁界に感応する磁性流
体としての特性と、電界の印加で粘度が増大する電気粘
性流体の効果とを同時に有する流体に関する。特に、速
い応答速度で大きな力を取り出せ得る流体に関する。

【０００２】

【従来技術】磁性流体とは、強磁性体粒子を溶媒中に均
一に分散させたコロイド溶液であり、磁石を近づけると
液全体が磁石に引き寄せられ、見かけ上液全体が磁性を
帯びたように挙動する。さらに、磁界の印加で磁性流体
から大きな力を誘起できる特長を磁性流体は有する。こ
の磁性流体の特性を利用して、回転軸シールに利用され
ており、さらにダンパー、アクチュエーター、比重差選
別、ジェットプリンター等への応用が期待されている。
磁性流体の代表的な製造方法としては、特開昭５１−４
４５７９記載の化学共沈法が挙げられる。この方法は、
硫酸第１鉄塩水溶液と硫酸第２鉄塩水溶液より調製した
マグネタイト水スラリーに界面活性剤を添加し、水洗、
乾燥後、有機溶媒に分散させて磁性流体を作製する方法
である。

【０００３】一方、電気粘性流体とは、無機あるいは高
分子の粒子を電気絶縁性液体に分散させた懸濁液であ
り、該流体は電界を印加することにより液体状態から可
塑的状態または固体状態へと急速かつ可逆的に粘性が変
化する。そして、その応答速度が速いことが特長の一つ
となっている。一般に分散粒子は電界により表面が分極
し易いものが用いられており、例えば、無機系分散粒子
としては、米国特許３０４７５０７、英国特許１０７６
７５４および特開昭６１−４４９９８にシリカが、特開
昭６２−９５３９７にゼオライトが記載されている。ま
た、高分子系粒子としては、特開昭５１−３３７８３に
アルギン酸、カルボキシル基を有するグルコース、スル
ホン基を有するグルコースが、特開昭５３−９３１８６
にジビニルベンゼンで架橋されたポリアクリル酸が、特
開昭５８−１７９２５９にレゾール型フェノール樹脂が
記載されている。また、電気絶縁性液体としては、鉱
油、シリコーンオイル、フッ素系オイル、ハロゲン化芳
香族油などが知られている。なお、電気粘性効果を高め
るために分散粒子表面に水が吸着している方が好まし
く、系内に少量の水を含んでいる場合が多い。

【０００４】電界の印加により電気粘性流体が増粘する
機構は、電気二重層説により説明される。電気粘性流体
の分散粒子表面には電気二重層が形成されており、電界
が印加していない時はお互い表面で反発しあい粒子が並
んだ構造を作ることはない。しかし、電界を印加すると
分散粒子の電気二重層に電気的な偏りが起こり、静電引
力で粒子が並び、粒子のブリッジが形成される。このた
め、液体の粘度が増加し固化することもある。なお、系
内に添加された水は電気二重層の形成を促進する。電気
粘性流体の用途としては、エンジンマウント、ショック
アブソーバー、クラッチなどへの応用が期待されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、磁性流体の問
題点としては、応答性の目安となる透磁率が低く、速い
応答速度が得られないことが挙げられる。また、シール
として用いる場合、そのシールが小さいことも問題の一
つである。これらのことが、前記用途の実用化の障害の
一つとなっている。また、電気粘性流体に関しては、電
界を印加した際誘起されるトルクが小さく、大きな力が
取り出せないという問題がある。本発明は、速い応答速
度でかつ大きなトルクが得られる流体を提供することを
目的にするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するため鋭意努力した結果、磁界に感応する成分
と、電界に感応する成分とを含む流体が上記問題を解決
できることを見いだし、本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、磁界に感応する成分、電界に感応す
る成分及び溶媒を含むことを特徴とする磁性と電気粘性
効果とを同時に有する流体を提供する。

【０００７】以下本発明の構成を詳述する。本発明で言
う磁界に感応するとは、例えば磁石に引きつけられるこ
とを意味する。磁界に感応する成分（以下磁界感応成分
とする）としては、磁性体粒子等が挙げられ、特に強磁
性体粒子が好ましい。具体的には、マグネタイト、マン
ガンフェライト、バリウムフェライト等の酸化物磁性体
粒子、鉄、コバルト、ニッケル、パーマイト等の金属磁
性粒子、あるいは窒化鉄粒子等が挙げられる。磁性粒子
の粒径としては、０．００３〜２００μｍが好ましく、
特に硬質磁性体粒子では０．００３〜０．５μｍ、軟質
磁性体粒子では０．１〜２００μｍが好ましい。さらに
特に、非常に大きな力を得ようとする場合は、粒径が１
〜１００μｍの軟質磁性体粒子が好ましい。粒径が０．
００３μｍ未満では粒子が磁性を示さなくなり、２００
μｍを超えると流体中での分散性が極端に悪くなる。

【０００８】本発明で言う電界に感応するとは、電界印
加により溶液を増粘させる性質を有することを意味す
る。電界に感応する成分（以下電界感応成分とする）と
しては、電気粘性流体に用いられる公知の分散粒子が挙
げられる。具体的には、シリカ、ゼオライト、チタン、
イオン交換樹脂、澱粉、ゼラチン、セルロース、アルギ
ン酸、グルコース誘導体、ポリアクリル酸ナトリウム、
レゾール型フェノール樹脂、ポリアニリン、スルホン化
ポリスチレン、チタン酸バリウム、カーボン質粒子等が
挙げられる。粒子の粒径としては０．０１〜５００μ
ｍ、好ましくは１．０〜１００μｍである。０．０１μ
ｍ未満では十分な電気粘性効果が得られず、５００μｍ
を超えると十分な分散安定性が得られない。

【０００９】また、電界感応成分としては、ニトロベン
ゼン、メトキシベンジリデンブチルアニリンなどの低分
子液晶のような液状のもの、液状性高分子成分又はポリ
（ビニリデンフロライドーテロラフルオロエチレン）の
ように、使用する溶媒に溶解するものが挙げられる。電
界感応成分は流体内で液状あるいは溶解した状態で存在
するので、電界感応粒子を用いた場合欠点となる電界感
応粒子の沈降という問題が完全に回避できる。さらに、
これらの上記成分の中では液晶性高分子が電界より得ら
れるトルクが他の上記成分に比べ大きく好ましい。

【００１０】液晶性高分子成分としては、ライオトロピ
ック液晶性、サーモトロピック液晶性を有するものが挙
げられる。特にライオトロピック液晶性を有する液晶性
高分子成分が好ましい。ライオトロピック液晶性を有す
る液晶性高分子成分としては、ポリペプチド、ポリ（α
−アミノ酸）、芳香族ポリアミド、セルロース及びその
誘導体、ポリアミドヒドラジド、ポリヒドラジド、ポリ
イソシアネート、ポリホスファゼン、両親媒性ブロック
共重合体、リボ核酸、デオキシリボ核酸などが挙げられ
る。この中ではポリ（γ−グルタメート）で代表される
ポリベプチド、ポリ（α−アミノ酸）が好ましい。ポリ
（γ−グルタメート）の中では一般式（１）及び（２）
を構成成分とするものが、特に好ましく用いられる。

【００１１】

【化４】

【００１２】

【化５】 ここでＲ₁は炭素数１〜７のアルキル基、アラルキル
基、アリール基、シクロアルキル基あるいはこれらの２
つ以上の混合基である。Ｒ₂は炭素数８〜３０のアルキ
ル基、アラルキル基、アリール基、シクロアルキル基又
はこれらの２つ以上の混合基である。（２）と（１）の
組成比（ｎ／ｍ）は１００／０〜１０／９０である。

【００１３】Ｒ₁としては具体的に例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシ
ル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、
ベンジル基、などのアラルキル基、シクロヘキシル基な
どのシクロアルキル基などが挙げられる。好ましくはメ
チル基、ベンジル基が用いられる。また、ポリマー中の
Ｒ₁は必ずしも同一でなくてもよい。Ｒ₂としては具体的
に例えばオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル
基、オレイル基などのアルキル基、ブチルベンジル基な
どのアラルキル基、ブチルフェニル基などのアリール
基、ブチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基な
どが挙げられる。好ましくはオクチル基、デシル基、ド
デシル基、オレイル基、ブチルフェニール基が用いられ
る。特に好ましくはドデシル基、オレイル基が溶媒とし
て好ましく用いることができる炭化水素系オイルあるい
はエステル系オイルへの溶解性を向上させる効果が大き
いので用いられる。また、ポリマー中のＲ₂は必ずしも
同一でなくてもよい。

【００１４】炭化水素系オイルあるいはエステル系オイ
ルに溶解するためにはＲ₂が重要である。Ｒ₂の炭素数が
８未満であると炭化水素系オイルあるいはエステル系オ
イルへの溶解が不十分となる。またＲ₂の炭素数が３０
を超えると合成が非常に困難になる。

【００１５】一般式（２）と一般式（１）の組成比（ｎ
／ｍ）は１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８
０／２０〜３０／７０である。ｎとｍの比率が１０／９
０未満であると炭化水素系オイルあるいはエステル系オ
イルへの溶解が不十分となる。一般式（１）及び（２）
の構成成分の配列は交互に、ブロック、不規則のいずれ
でもよい。好ましくは交互もしくは不規則配列である。
一般式（１）及び（２）を構成成分とするポリ（γ−グ
ルタメート）はホスゲンを用いた対応するγ−グルタメ
ートの重合で製造することができる。また、Ｒ₁を含む
ユニットのみからなるポリ（γ−グルタメート）をＲ₂
に対応するアルコールあるいはエステルで交換して製造
してもよい。その他公知のポリ（γ−グルタメート）の
製造法を適用することができる。

【００１６】ポリ（α−アミノ酸）の中では一般式
（３）の構造のものが特に好ましく用いられる。

【化６】 ここでＲ₃は炭素数１〜３０のアルキル基、アラルキル
基、アリール基、シクロアルキル基又はこれらの二つ以
上の混合基である。ｌは重合度を表し、５以上１万以下
である。好ましくは１０以上５０００以下であり、５未
満であると発現する電気粘性効果が不十分であり、１万
を超えると溶媒への溶解性が低下する。

【００１７】Ｒ₃としては具体的に例えばメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テ
トラドデシル基、オレイル基などのアルキル基、フェニ
ル基、ブチルフェニル基などのアリール基、ベンジル
基、ブチルベンジル基などのアラルキル基、シクロヘキ
シル基、ブチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル
基などが挙げられる。特にＲ₃は炭素数６〜１６のアル
キル基、アラルキル基、アリール基、シクロアルキル
基、さらに特にＲ₃がオクチル基、デシル基、ドデシル
基、テトラドデシル基、ヘキサデシル基が溶媒として好
ましく用いられる炭化水素系オイルあるいはエステル系
オイルへの溶解性に優れ好ましい。また、ポリマーのＲ
₃は必ずしも同一でなくてもよい。一般式（３）で表さ
れるポリ（α−アミノ酸）は対応するポリ（α−アミノ
酸）のホスゲンを用いたＮ−カルボキシアンハイドライ
ドを経由する重合（ＮＣＡ重合法）で製造することがで
きる。

【００１８】また、液晶性高分子成分としては、複数個
の液晶性を直接あるいはスペーサーを介して１つに分子
鎖に結合したものでもよく、液晶性基が１つの分子鎖に
対して直接あるいはスペーサーを介して枝のようにぶら
下がった形で結合した側鎖型のもの、あるいは液晶性基
と分子鎖が主鎖にある主鎖型のもの、あるいは主鎖型液
晶性高分子化合物の液晶性基あるいは分子鎖にさらに液
晶性基を結合した複合型のものが挙げられる。液晶性高
分子成分の分子量は５００〜１００万が好ましく、さら
に好ましくは２０００〜５０万である。５００未満であ
ると発現する電気粘性効果が不十分であり、１００万を
超えると溶媒への溶解性が低下する。

【００１９】磁界感応成分と電界感応成分の複合形態と
しては、各々個別の状態で溶媒に分散あるいは溶解させ
てもよく、また、電界感応成分が分散粒子である場合、
この二つの成分が複合した粒子、すなわち複合粒子とし
て用いてもよいが、速い応答速度とトルクを得るために
は複合粒子の方が好ましい。

【００２０】本発明の複合粒子の製造は、例えば以下の
方法で行うことができる。第１の方法としては、電気粘
性効果を発現する成分の水溶液、例えばポリアクリル酸
ナトリウムの水溶液に強磁性体粒子を分散させ、その
後、再沈などで強磁性体が分散したアクリル酸ナトリウ
ムを分離し、さらに、乾燥、粉砕を行い製造する方法で
ある。第２の方法としては、強磁性体粒子の存在下で、
電気粘性効果を示す成分の原料、例えばポリアクリル酸
ナトリウムを乳化または懸濁重合させ、強磁性体表面に
ポリアクリル酸ナトリウム層を固定して製造する方法で
ある。第３の方法としては、金属アルコキシド、例えば
テトラエトキシシランの溶液に強磁性体粒子を分散さ
せ、ゾルゲル法で強磁性体分散シリカを得、その後必要
に応じて粉砕を行い、複合粒子を製造する方法である。

【００２１】その他、上記のような方法で、強磁性体粒
子の代わりにその原料である硫酸塩、カルボニル化合物
などを用いて、調製過程に強磁性体を生成させて複合粒
子を製造してもよい。さらにこれらの方法以外でも、公
知の複合粒子の製造方法で調製することもできる。

【００２２】本発明において、磁界感応成分と電界感応
成分の混合比率は磁界感応成分が好ましくは９９．８〜
３重量％、さらに好ましくは９９〜１０重量％、電界感
応成分もちが好ましくは０．２〜９７重量％，さらに好
ましくは１〜９０重量％である。電界感応成分が０．２
重量％未満の場合、電気粘性効果を示さず、また９７重
量％を超えると電気粘性効果のみしか示さない。

【００２３】電界感応成分がシリカなどの分散粒子では
磁界感応成分と電界感応成分の混合比率は磁界感応成分
が好ましくは９９〜１０重量％、さらに好ましくは９７
〜３０重量％、電界感応成分が好ましくは１〜９０重量
％、さらに好ましくは３〜７０重量％である。電界感応
成分が１重量％未満の場合、電気粘性効果を示さず、ま
た９０重量％を超えると電気粘性効果のみしか示さな
い。

【００２４】また電界感応成分が液晶性高分子成分では
磁界感応成分と電界感応成分の混合比率は磁界感応成分
が好ましくは９９．８〜３重量％、さらに好ましくは９
９〜３０重量％、電界感応成分が好ましくは０．２〜９
７重量％、さらに好ましくは１〜７０重量％である。電
界感応成分が０．２重量％未満の場合、電気粘性効果を
示さず、また９７重量％を超えると電気粘性効果のみし
か示さない。

【００２５】本発明で用いる溶媒としてはジオキサン、
テロラヒドロフラン、クレゾールなどの極性溶媒、塩化
メチレン、クロロホルム、クロルベンゼン、ｏ−ジクロ
ルベンゼン等の塩素系溶媒、鉱油、アルキルベンゼン、
アルキルナフタレン、ポリアルファーオレフィンなどの
炭化水素系オイル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオク
チル、セバチン酸ジプチルなどのエステル系オイル、オ
リゴフェニレンオキサイドなどのエーテル系オイル、シ
リコーンオイル、フッソ系オイルなどが挙げられる。特
に、毒性、電流が流れにくい炭化水素オイル、エステル
系オイルが好ましい。また、これらのオイルは混合して
用いてもよい。

【００２６】溶媒の沸点は常圧で１５０℃以上が好まし
く、さらに１５０〜７００℃が好ましく、特に２００〜
６５０℃が好ましい。１５０℃未満であると液体が蒸発
し易く好ましくない。また粘度は１〜５００ｃＳｔ（＠
４０℃）が好ましく、特に５〜３００ｃＳｔ（＠４０
℃）が好ましい。本発明において、磁界に感応する成分
と電界に感応する成分の合計が好ましくは１〜９０重量
％、さらに好ましくは１０〜８０重量％で、溶媒が好ま
しくは９９〜１０重量％、さらに好ましくは９０〜２０
である。溶媒が１０重量％未満であると流体の粘度が増
大し、流体としての機能が損なわれる。また９９重量％
を超えると磁気及び電気粘性効果を示さなくなる。

【００２７】電界感応成分がシリカなどの分散粒子では
磁界感応成分と電界感応成分の合計が好ましくは１〜９
０重量％、さらに好ましくは２０〜８０重量％で、溶媒
が好ましくは９９〜１０重量％、さらに好ましくは８０
〜２０重量％である。溶媒が１０重量％未満であると流
体の粘度が増大し、流体としての機能が損なわれる。ま
た９９重量％を超えると磁気及び電気粘性効果を示さな
くなる。

【００２８】また電界感応成分が液晶性高分子成分では
磁界感応成分と電界感応成分の合計が好ましくは２〜７
０重量％、さらに好ましくは１０〜５０重量％で、溶媒
が好ましくは９８〜３０重量％、さらに好ましくは９０
〜５０重量％である。７０重量％を超えると磁界及び／
または電界を印加しないときの流体の粘度が著しく大き
くなり実用上好ましくない。

【００２９】本発明で電界感応成分が液晶性高分子成分
では液晶性高分子成分が流体中で必ずしも液晶相を呈し
てなくともよく、液晶相を呈していない濃度でも電気粘
性効果を発現する。電界感応成分として液晶性高分子成
分を用いる場合は、公知の方法で調整した磁性流体に液
晶性高分子成分を溶解させるか、あるいは公知の方法で
調整した磁性流体と液晶性高分子成分を溶解させた溶液
を混合するなどの方法によって調整することができる。

【００３０】また、本発明では少量の水を添加すると電
気粘性効果が助長されることがある。水の添加量は電界
感応成分に対して３０重量％以下が好ましい。さらに、
本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤のような
添加剤を配合してもよい。磁界と電界の印加方法として
は、常時両方を同時に一定の強度で印加してもよく、ま
た、両方を必要なトルクの変化に応じて変えてもよく、
さらに、片方を常時一定の強度で印加し、もう片方の印
加強度を必要なトルクの変化に対応させてもよい。特
に、一定強度の磁界を印加し、ある程度のトルクを確保
し、さらに必要なトルクの微調整を電界印加の変化で行
う方法が好ましい。

【００３１】本発明の流体は、エンジンマウント、ショ
ックアブソーバーなどの減衰装置、クラッチ、トルクコ
ンバーター、ブレーキシステム、バルブ、ダンパー、サ
スペンション、アクチュエーター、バイブレーター、イ
ンクジェットプリンター、シール、比重差選別、軸受
け、研磨、制御弁、防振材料等の用途に利用できる。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はそれらに限定されるものではない。 実施例１ 重合度２２，０００〜７０，０００のポリアクリル酸ナ
トリウム２０ｇを８００ｇのイオン交換水に溶解させた
後、この溶液に粒径が３μｍの軟質磁性鉄粒子２０ｇを
添加し、撹拌により軟質磁性鉄粒子を均一に分散させ
た。次にこの軟質磁性鉄粒子分散ポリアクリル酸水溶液
を１．５Ｌのエタノール中に加え、再沈により軟質磁性
鉄粒子を含むポリアクリル酸ナトリウムを得た。さら
に、この複合体を１００℃／２ｍｍＨｇで６時間乾燥
後、ヘンシュルミキサーで粉砕し、平均粒径１２μｍの
複合粒子（１−１）を得た。原子吸光分析で求めた複合
粒子（１−１）の鉄含有量は４８重量％はであった。

【００３３】次に、複合粒子（１−１）３０ｇを粘度２
０ｃＳｔ＠２５℃のシリコーンオイル（信越シリコーン
製ＫＦ−９６）７０ｇに分散し、さらに複合粒子（１−
１）たいして５重量％の水を添加し、流体（１−２）を
調製した。この流体（１−２）の飽和磁化量は３９０ガ
ウスであり、磁石に引き寄せられることを確認した。次
に、面積４００ｍｍ²の２枚の電極が１ｍｍのクリアラ
ンスで向かい合った高電圧が印加できるセルの両電極上
に電磁石を取り付けた測定装置を横置きに設置し、セル
の中に流体（１−２）を充てんし、磁気および電気粘性
特性を評価した。この際のトルク値は、上部電極を水平
方向に変位させることにより測定した。また応答速度は
オシログラフを用い、磁界及び／又は電界の印加に追随
するトルクの遅れを測定して求めた。

【００３４】磁界および電界を印加しない時の流体（１
−２）のトルクは２６ｇ・ｃｍであった。流体（１−
２）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した時
のトルクは２０５ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．３７
秒であった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した
時のトルクは２２１ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒で
あり、流体（１−２）は磁性と電気粘性効果を有するこ
とを確認した。さらに、１，５００エルステッドの磁界
と３ｋＶ／ｍｍの電界と同時に印加した時のトルクは４
９４ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０６秒であった。

【００３５】実施例２ 粒径が１０μｍの軟質磁性フェライト粒子２０ｇ、濃度
１５重量％アクリル酸ナトリウム水溶液５０ｇおよびキ
シレンを３００ｇを撹拌機付反応容器に取り、４０℃撹
拌下で、０．３ｇの過硫酸アンモニウムを含む水溶液７
ｍｌを加え、次に０．１ｇの酸性亜硫酸ナトリウムを含
む水溶液７ｍｌ加え、４０℃で４時間重合を行った。重
合終了後、粒子をろ過で回収後、１００℃／２ｍｍＨｇ
で６時間乾燥して、ポリアクリル酸ナトリウムで被覆さ
れた軟質磁性フェライト粒子（２−１）を得た。この複
合粒子（２−１）の軟質磁性フェライトの含有量は８７
重量％あった。

【００３６】次に、実施例１と同様な方法で流体（２−
２）を調製した。この流体（２−２）の飽和磁化量は２
６０ガウスであり、磁石に引き寄せられることを確認し
た。さらに実施例１と同様な方法で磁気および電気粘性
特性を調べた。磁界および電界を印加しない時の流体
（２−２）のトルクは２３ｇ・ｃｍであった。流体（２
−２）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した
時のトルクは１９３ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．３
１秒であった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加し
た時のトルクは２０９ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒
であり、流体（２−２）は磁性と電気粘性効果を有する
ことを確認した。さらに、１，５００エルステッドの磁
界と３ｋＶ／ｍｍの電界と同時に印加した時のトルクは
４１９ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０６秒であった。

【００３７】実施例３ テトラエトキシシラン６０ｇ、エタノール５５ｇ、イオ
ン交換水２０ｇを混合した溶液に、粒径が３μの軟質磁
性鉄粒子２０ｇを添加し、さらに撹拌下２０ｗｔ％アン
モニア水を８ｃｃ添加した。添加直後直ちに粒子が生成
したが、その後８０℃で３時間反応を続け、シリカ生成
のゾルゲル反応を完結させた。反応終了後、１００℃／
２ｍｍＨｇで４時間かけて脱気、乾燥を行い、シリカと
軟質磁性鉄粒子が複合した粒子（３−１）を得た。複合
粒子（３−１）の鉄含有量は５４重量％であった。

【００３８】次に、実施例１と同様な方法で流体（３−
２）を調製した。この流体（３−２）の飽和磁化量は４
１０ガウスであり、磁石に引き寄せられることを確認し
た。さらに実施例１と同様な方法で磁気および電気粘性
特性を調べた。磁界および電界を印加しない時の流体
（３−２）のトルクは３３ｇ・ｃｍであった。流体（３
−２）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した
時のトルクは２３６ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．３
９秒であった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加し
た時のトルクは３２７ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒
であり、流体（３−２）は磁性と電気粘性効果を有する
ことを確認した。さらに、１，５００エルステッドの磁
界と３ｋＶ／ｍｍの電界と同時に印加した時のトルクは
５４４ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０８秒であった。

【００３９】実施例４ 実施例１の流体（１−２）に１，５００エルステッドの
磁界のみを印加した時のトルクは２０５ｇ・ｃｍであっ
たが、この状態で引き続き３ｋＶ／ｍｍの電界の印加を
行った際、トルクは４９４ｇ・ｃｍまで増加した。電界
印加によるトルクの増加の時の応答速度は０．０２秒で
あった。

【００４０】比較例１ 実施例１で使用した流体の分散粒子として重合度２２，
０００〜７０，０００、粒径２０μｍのポリアクリル酸
ナトリウムを用い、実施例１と同様な方法で流体（４−
２）を調製した。さらに実施例１と同様な方法で磁気お
よび電気粘性特性を調べた。磁界および電界を印加しな
い時の流体（４−２）のトルクは１９ｇ・ｃｍであっ
た。流体（４−２）に１，５００エルステッドの磁界の
みを印加した時のトルクは１９ｇ・ｃｍと変わらず、ま
た磁石にも引き寄せられず、全く磁界に感応しなかっ
た。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した時のトル
クは２９８ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒であり、流
体（４−２）は電気粘性効果のみを有することを確認し
た。さらに、１，５００エルステッドの磁界と３ｋＶ／
ｍｍの電界と同時に印加した時のトルクと応答速度は、
電界のみを印加した時と同じであった。

【００４１】比較例２ 電気粘性効果を示さないポリプロピレンを２０ｇを３０
０ｇのキシレンに溶解させた溶液に、粒径が３μｍの軟
質磁性鉄粒子２０ｇを添加し、撹拌により軟質磁性鉄粒
子を均一に分散させた。次に、この溶液を１Ｌのイオン
交換水中に加え、再沈により軟質磁性鉄粒子を含むポリ
プロピレンを得た。さらに、この複合体を８０℃／２ｍ
ｍＨｇで６時間乾燥後、ヘンシュルミキサーで粉砕し、
平均粒径１５μｍの複合粒子（５−１）を得た。原子吸
光分析で求めた複合粒子（５−１）の鉄含有量は４６重
量％はであった。

【００４２】次に、実施例１と同様な方法で流体（５−
２）を調製した。この流体（５−２）の飽和磁化量は４
００ガウスであり、磁石に引き寄せられることを確認し
た。さらに実施例１と同様な方法で磁気および電気粘性
特性を調べた。磁界および電界を印加しない時の流体
（５−２）のトルクは３１ｇ・ｃｍであった。流体（５
−２）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した
時のトルクは２６１ｇ・ｃｍであり応答速度は０．４２
秒であった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した
時のトルクは全く変化せず、流体（５−２）は電気粘性
効果を発現しないことを確認した。さらに、１，５００
エルステッドの磁界と３ｋＶ／ｍｍの電界と同時に印加
した時のトルクと応答速度は、電界のみを印加した場合
と同じであった。

【００４３】合成例１ １モルの硫酸第１鉄水溶液を２モルの硫酸第２鉄水溶液
を混合し、次に６Ｎの水酸化ナトリウム水溶液をｐＨが
１１．５となるまで加え、その後６０℃で１時間撹拌し
て、マグネタイトを生成させた。これにオレイン酸ソー
ダ１０ｗｔ％水溶液２００ｍＬを加え、８０℃で３０分
吸着反応を行った。この溶液を５Ｌに希釈し、３Ｎの塩
酸をｐＨが５．５になるまで加え、マグネタイトを凝集
させた。上澄み液を取り除き、蒸留水を加え、静置し
た。この操作を上澄み液中の塩分がなくなるまで繰り返
した。次に、吸引ろ過でマグネタイトケーキを取り出
し、水で洗浄し、最後にメタノールで洗浄し、残存オレ
イン酸を取り除いた。このマグネタイトケーキを真空乾
燥器で乾燥させ、オレイン酸が吸着したマグネタイト粒
子を得た。このマグネタイト粒子をヘキサンに分散さ
せ、８０００Ｇ、１時間遠心分離にかけ、粒径の大きな
粒子を分離除去した。次に、遠心分離で粒径の大きな粒
子を除去した分散液に、分散液中のマグネタイト粒子に
対して１．２重量倍のα−メチルナフタレンを加えた
後、ヘキサンを蒸留で除去し磁性流体（６−１）を得
た。この磁性流体（６−１）の飽和磁化量は１８０ガウ
スであり、磁石に引き寄せられることを確認した。

【００４４】合成例２ ジクロロエタン２００ｍＬとパラトルエンスルホン酸２
ｇを混合し、１１５℃で４時間還流し、系内より水を除
去した。次に、この溶液にポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グ
ルタメート）（ＳＩＧＭＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ製、分子
量２４万）４ｇを加え完全に溶解させた。さらに、ドデ
シルアルコール２０ｇを加えジクロロエタン還流下で２
４時間エステル交換反応を行った。反応終了後、溶液を
多量のメタノール中に添加しポリマーを再沈殿させた。
ポリマーをろ過で回収し、良くメタノールで洗浄した
後、再びジクロロエタンに溶解させた。この精製工程を
さらに３回行い、最後に回収したポリマーを８０℃／２
ｍｍＨｇで乾燥し、精製ポリマー（１）４．４ｇを得
た。ＮＭＲ分析より、ポリマー（１）はベンジル基の７
１％がドデシル基に置き代わったポリ（γ−ベンジル
Ｌ−グルタメート−コ−γ−ドデシル Ｌ−グルタメー
ト）、であることを確認した。

【００４５】合成例３ 合成例２のドデシルアルコール２０ｇをオレイルアルコ
ール２８．９ｇに代えた以外は合成例１と同様に行い、
精製ポリマー（２）４．５ｇを得た。ＮＭＲ分析より、
ポリマー（２）はベンジル基の５９％がオレイル基に置
き代わったポリ（γ−ベンジル Ｌ−グルタメート−コ
−γ−オレイル Ｌ−グルタメート）であることを確認
した。

【００４６】実施例５ 合成例２で得られたポリマー（１）０．５ｇをα−メチ
ルナフタレン９．５ｇに完全に溶解させ、この溶液と合
成例１で得られた磁性流体（１）１０ｇを混合し流体
（７−１）を調製した。この流体（７−１）の飽和磁化
量は９３ガウスであり、磁石に引き寄せられることを確
認した。さらに実施例１と同様な方法で磁性と電気粘性
を調べた。磁界及び電界を印加しない時の流体（７−
１）のトルクは６７ｇ・ｃｍであった。流体（７−１）
に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した時のト
ルクは１８７ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．２１秒で
あった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した時の
トルクは３６１ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒であ
り、流体（７−１）は磁性と電気粘性効果を有すること
を確認した。さらに、１，５００エルステッドの磁界と
３ｋＶ／ｍｍの電界を同時に印加した時のトルク値は５
３８ｇ・ｃｍであり応答速度は０．０２秒であった。。
さらに、流体（７−１）は１カ月放置しても粒子の沈降
は認められなかった。

【００４７】実施例６ 実施例５のポリマー（１）を合成例２で得られたポリマ
ー（２）に代えた以外は実施例１と同時にして、流体
（８−１）を調製した。この流体（８−２）の飽和磁化
量は８９ガウスであり、磁石に引き寄せられることを確
認した。さらに実施例１と同様な方法で磁性と電気粘性
特性を調べた。磁界及び電界を印加しない時の流体（８
−１）のトルクは７１ｇ・ｃｍであった。流体（８−
１）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した時
のトルクは１７１ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．２４
秒であった。また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した
時のトルクは３４８ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒で
あり、流体（８−１）は磁性と電気粘性効果を有するこ
とを確認した。さらに、１，５００エルステッドの磁界
と３ｋＶ／ｍｍの電界を同時に印加した時のトルク値は
４９７ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．０２秒であっ
た。さらに、流体（８−１）は１カ月放置しても粒子の
沈降は認められなかった。

【００４８】実施例７ 実施例５のポリマー（１）をＬ−α−アミノラウリン酸
のホスゲンを用いたＮ−カルボキシアンハイドライドを
経由する重合（ＮＣＡ重合法）により合成した分子量３
０万のポリ（Ｌ−α−アミノラウリン酸）に代えた以外
は実施例１と同様にして、流体（９−１）を調製した。
この流体（９−１）の飽和磁化量は９１ガウスであり、
磁石に引き寄せられることを確認した。さらに実施例１
と同様な方法で磁性と電気粘性特性を調べた。磁界及び
電界を印加しない時の流体（９−１）のトルクは６３ｇ
・ｃｍであった。流体（９−１）に１，５００エルステ
ッドの磁界のみを印加した時のトルクは１６９ｇ・ｃｍ
であり、応答速度は０．２８秒であった。また、３ｋＶ
／ｍｍの電界のみを印加した時のトルクは３２２ｇ・ｃ
ｍ、応答速度は０．０２秒であり、流体（９−１）は磁
性と電気粘性効果を有することを確認した。さらに、
１，５００エルステッドの磁界と３ｋＶ／ｍｍの電界を
同時に印加した時のトルク値は５０７ｇ・ｃｍであり、
応答速度は０．０２秒であった。さらに、流体（９−
１）は１カ月放置しても粒子の沈降は認められなかっ
た。

【００４９】比較例３ 実施例１と同様な方法で、合成例１で調製した磁性流体
（６−１）の磁気及び電気粘性特性を調べた。磁界及び
電界を印加しない時の磁性流体（６−１）のトルクは１
０３ｇ・ｃｍであった。磁性流体（６−１）に１，５０
０エルステッドの磁界のみを印加した時のトルクは２２
５ｇ・ｃｍであり、応答速度は０．３３秒であった。ま
た、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した時のトルクは全
く変化せず、磁性流体（６−１）は電気粘性効果を発現
しないことを確認した。さらに、１，５００エルステッ
ドの磁界と３ｋＶ／ｍｍの電界を同時に印加した時のト
ルクと応答速度は、電界のみを印加した場合と同じであ
った。

【００５０】比較例４ 実施例１と同様な方法で、合成例２で得られたポリマー
（１）０．５ｇをα−メチルナフタレン９．５ｇに完全
に溶解させ溶液（１０−１）の磁気及び電気粘性特性を
調べた。磁界及び電界を印加しない時の溶液（１０−
１）のトルクは３２ｇ・ｃｍであった。溶液（１０−
１）に１，５００エルステッドの磁界のみを印加した時
のトルクは３２ｇ・ｃｍと変わらず、また磁石にも引き
寄せられず、全く磁界に感応しなかった。また、３ｋＶ
／ｍｍの電界のみを印加した時のトルクは３５９ｇ・ｃ
ｍ，応答速度は０．０２秒であり、溶液（１０−１）は
電気粘性効果のみを有することを確認した。さらに、
１，５００エルステッドの磁界と３ｋＶ／ｍｍの電界を
同時に印加した時のトルクと応答速度は、電界を印加し
た時と同じであった。

【００５１】比較例５ 実施例１と同様な方法で、実施例７で用いたポリ（Ｌ−
α−アミノラウリン酸）０．５ｇをα−メチルナフタレ
ン９．５ｇに完全に溶解させ溶液（１１−１）の磁気及
び電気粘性特性を調べた。磁界及び電界を印加しない時
の溶液（１１−１）のトルクは３１ｇ・ｃｍであった。
溶液（１１−１）に１，５００エルステッドの磁界のみ
を印加した時のトルクは３１ｇ・ｃｍと変わらず、また
磁石にも引き寄せられず、全く磁界に感応しなかった。
また、３ｋＶ／ｍｍの電界のみを印加した時のトルクは
３４３ｇ・ｃｍ、応答速度は０．０２秒であり、溶液
（１−１）は電気粘性効果のみを有することを確認し
た。さらに、１，５００エルステッドの磁界と３ｋＶ／
ｍｍの電界を同時に印加した時のトルクと応答速度は、
電界を印加した時と同じであった。

【００５２】

【発明の効果】実施例及び比較例から明らかなように、
本発明の磁性と電気粘性効果を同時に有する流体は、磁
性あるいは電気粘性効果のみを有する流体単独よりもト
ルクが大きく、かつ電気粘性流体の特長である速い応答
速度を有していることが分かる。また、電気粘性効果を
発現する成分として液晶性高分子を用いた流体は長期の
分散安定性に優れる。このように本発明の流体は、大き
なトルク、速い応答速度、長期の分散安定性を示すもの
であり、エンジンマウント、ショックアブソーバーなど
の減衰装置、クラッチ、トルクコンバーター、ブレーキ
システム、バルブ、ダンパー、サスペンション、アクチ
ュエーター、バイブレーター、インクジェットプリンタ
ー、シール、比重差選別、軸受け、研磨、パッキン、制
御弁、防振材料等の用途に利用できる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ１０Ｍ 125:04 107:50 125:10 125:26 145:14 149:18） Ｃ１０Ｎ 10:02 10:16 30:00 Ｚ 8217−4Ｈ 40:14

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界に感応する成分、電界に感応する成
   分及び溶媒を含むことを特徴とする磁性と電気粘性効果
   とを同時に有する流体。
2. 【請求項２】 磁界に感応する成分と電界に感応する成
   分の合計が１〜９０重量％で、溶媒が９９〜１０重量％
   である請求項１記載の磁性と電気粘性効果とを同時に有
   する流体。
3. 【請求項３】 磁界に感応する成分が、強磁性体粒子で
   ある請求項１記載の磁性と電気粘性効果とを同時に有す
   る流体。
4. 【請求項４】 電界に感応する成分が電気粘性流体に用
   いる分散粒子である請求項１記載の磁性と電気粘性効果
   とを同時に有する流体。
5. 【請求項５】 強磁性体粒子と電気粘性流体に用いられ
   る分散粒子が複合粒子である請求項１記載の磁性と電気
   粘性効果とを同時に有する流体。
6. 【請求項６】 電界に感応する成分が液晶性高分子成分
   である請求項１記載の磁性と電気粘性効果を同時に有す
   る流体。
7. 【請求項７】 液晶性高分子成分が一般式（１）及び
   （２）を構成成分とするポリ（γ−グルタメート）であ
   る請求項６記載の磁性と電気粘性効果を同時に有する流
   体。 【化１】 【化２】 （ここでＲ₁は炭素数１〜７のアルキル基、アラルキル
   基、アリール基、シクロアルキル基又はこれらの２つ以
   上の混合基である。Ｒ₂は炭素数８〜３０のアルキル
   基、アラルキル基、アリール基、シクロアルキル基又は
   これらの２つ以上の混合基である。（２）と（１）の組
   成比（ｎ／ｍ）は１００／０〜１０／９０である。）
8. 【請求項８】 液晶性高分子成分が一般式（３）で表さ
   れるポリ（α−アミノ酸）である請求項６記載の磁性と
   電気粘性効果を同時に有する流体。 【化３】 （ここでＲ₃は炭素数１〜３０のアルキル基、アラルキ
   ル基、アリール基、シクロアルキル基又はこれらの２つ
   以上の混合基である。ｌは重合度を表し、５以上１万以
   下である。）