JPH0718283A - Electroviscous fluid - Google Patents
Electroviscous fluidInfo
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- JPH0718283A JPH0718283A JP5162291A JP16229193A JPH0718283A JP H0718283 A JPH0718283 A JP H0718283A JP 5162291 A JP5162291 A JP 5162291A JP 16229193 A JP16229193 A JP 16229193A JP H0718283 A JPH0718283 A JP H0718283A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】電気粘性流体とは流体に電圧を印
加することで、流体の見掛け粘度が迅速かつ可逆的に変
化する流体、いわゆるウィンズロー効果を示す流体で、
一般には電気絶縁性に優れた油状媒体中に誘電体粒子を
分散させることにより得られる。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、振動吸収装置
等への応用が期待されている。本発明は、特定の炭素質
粉末を誘電体微粒子として用いることにより、優れた電
気粘性効果を発現する電気粘性流体に関するものであ
る。[Field of Industrial Application] An electrorheological fluid is a fluid whose apparent viscosity changes rapidly and reversibly by applying a voltage to the fluid, that is, a fluid showing the so-called Winslow effect.
Generally, it is obtained by dispersing dielectric particles in an oil medium having excellent electric insulation. The characteristics of this electrorheological fluid have been known for a long time, and are expected to be applied to clutches, valves, vibration absorbers and the like. The present invention relates to an electrorheological fluid that exhibits an excellent electrorheological effect by using a specific carbonaceous powder as dielectric fine particles.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に電気粘性流体に要求される性能と
しては、エネルギー効率上、低電圧の印加でより大きな
粘性変化を発現すると同時に、その時に流れる電流が少
ないことに加え、固体粒子が油状媒体中で沈降しないこ
と、さらに長期使用時に特性が低下しない(例えば粘性
変化量の低下、電流値の上昇)こと、および使用温度に
よる特性変化の小さいこと、電圧印加に対する応答性に
優れること、電圧の印加中に粘度および電流値が経時的
に変動しないこと、電圧を印加しないときの流体の粘度
(以下、初期粘度とする)ができるだけ低いこと等が挙
げられる。2. Description of the Related Art Generally, electrorheological fluids are required to have a large viscosity change when a low voltage is applied in terms of energy efficiency, and at the same time, a small amount of current flows at the same time. Does not settle in the interior, the characteristics do not deteriorate during long-term use (for example, decrease in viscosity change, increase in current value), small change in characteristics due to operating temperature, excellent responsiveness to voltage application, and voltage The viscosity and the current value do not change with time during application, and the viscosity of the fluid when no voltage is applied (hereinafter referred to as initial viscosity) is as low as possible.
【0003】すなわち、低電流の外部電界下で大きな粘
性変化を実現できれば、電気粘性流体を用いる各種装置
のエネルギー効率を向上することが可能となる。また、
初期粘度が低い電気粘性流体を達成できる固体粒子は、
所定の初期粘度が要求される電気粘性流体において、初
期粘度が高い電気粘性流体の固体微粒子に比べて流体中
の固体微粒子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。さらに電圧印加中の粘度
および電流値が変動すると、その電気粘性流体を利用す
るデバイス(装置)の制御が困難となり、しかも十分な
粘度変化が得られず実用上問題となる。That is, if a large change in viscosity can be realized under an external electric field of low current, the energy efficiency of various devices using electrorheological fluid can be improved. Also,
Solid particles that can achieve electrorheological fluid with low initial viscosity are
In an electrorheological fluid that requires a predetermined initial viscosity, it is possible to increase the blending amount of solid fine particles in the fluid as compared with the solid fine particles of an electrorheological fluid having a high initial viscosity, and as a result, a high electrorheological change can be realized. Furthermore, if the viscosity and current value fluctuate during voltage application, it becomes difficult to control a device (apparatus) that uses the electrorheological fluid, and a sufficient change in viscosity cannot be obtained, which poses a practical problem.
【0004】従来このような電気粘性流体としては、ト
ランス油、スピンドル油、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
ス等の水、アルコールなどの高誘電性の液体吸収性固体
粒子を分散させたもの(米国特許第2886151号、
第3047507号の各明細書や、特開昭53−175
85号、同53−93186号、同61−44998
号、同61−259752号、同62−95397号、
特開平1−207396号の各公報等)、あるいは吸水
した固体粒子を使用することからくる長期使用時におけ
る特性低下、高温での性能低下等を改善すべく、表面に
種々の高分子を被覆させた粒子を分散させたもの等(特
開昭47−17674号、同63−97694号の各公
報等)が開示されている。こうした提案にも関わらず、
実用可能で充分な性能を有する電気粘性流体が開発され
ているとは言い難い。Conventionally, as such an electrorheological fluid, water such as silica gel, starch and cellulose, and highly dielectric liquid such as alcohol are absorbed in an oil medium having high electric insulation such as transformer oil, spindle oil and chlorinated paraffin. With dispersed solid particles (US Pat. No. 2,886,151,
Nos. 3047507 and JP-A-53-175
No. 85, No. 53-93186, No. 61-44998.
No. 61-259752, 62-95397,
JP-A-1-207396, etc.), or various polymers are coated on the surface in order to improve the deterioration of characteristics during long-term use and the deterioration of performance at high temperature, which are caused by using solid particles that have absorbed water. And the like (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 47-17674 and 63-97694) are disclosed. Despite these suggestions,
It is hard to say that an electrorheological fluid that is practical and has sufficient performance has been developed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】一方、電気粘性流体に
要求される性能を満足しうる誘電体粒子として、水等の
高誘電性液体を必要としない、炭化度(元素分析におけ
る炭素原子と水素原子の数の比=C/H)などを制御し
た炭素質粉末の利用が特開平3−279206号公報に
開示されている。このような炭素質粉末は、基本的に、
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、樹脂類等の有機化合物を原料として
用い、この原料をオートクレーブ、キルン、電気炉等に
より最高温度が300〜800℃での熱処理を施した
後、熱処理によって得られたものを粉砕および分級する
ことによって製造される。On the other hand, as the dielectric particles which can satisfy the performance required for the electrorheological fluid, the degree of carbonization (carbon atoms and hydrogen in the elemental analysis, which does not require a high dielectric liquid such as water) is required. The use of carbonaceous powder in which the ratio of the number of atoms = C / H) is controlled is disclosed in JP-A-3-279206. Such a carbonaceous powder is basically
An organic compound such as coal-based tar, coal-based pitch, coal liquefaction, petroleum-based tar, petroleum-based pitch, and resins is used as a raw material, and the raw material is heated in an autoclave, kiln, electric furnace, etc. at a maximum temperature of 300 to 800 ° C. After the heat treatment of 1), the product obtained by the heat treatment is pulverized and classified.
【0006】また、この炭素質粉末としては、以下に記
述される特性を有するものが望ましいことも前記特開平
3−279206号公報に開示されている。すなわち、
C/Hが1.70〜3.50、あるいはさらに熱天秤に
よる重量分析の結果(TGA)が窒素雰囲気下での40
0〜600℃の範囲における重量減少量が0.5〜1
3.0重量%であること、さらに最大粒径が50μm以
下で、平均粒径が0.5〜40μmであることが望まし
い。そのため、上記特性を実現するように、熱処理工程
や粉砕・分級工程が調整される。It is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-279206 that the carbonaceous powder having the following characteristics is desirable. That is,
C / H is 1.70 to 3.50, or further the result of gravimetric analysis by a thermobalance (TGA) is 40 in a nitrogen atmosphere.
Weight loss in the range of 0 to 600 ° C is 0.5 to 1
It is desirable that the content is 3.0% by weight, the maximum particle size is 50 μm or less, and the average particle size is 0.5 to 40 μm. Therefore, the heat treatment step and the crushing / classifying step are adjusted so as to realize the above characteristics.
【0007】上記炭素質粉末を用いて調製した電気粘性
流体は、低電圧でより大きな粘性変化を発現すると同時
に、その時に流れる電流が少ない、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た等の点では優れた電
気粘性特性を発現するものの、製造方法や原料の選択に
よっては、電圧印加中に粘度や電流値の変動が発生し
て、十分な電気粘性効果を安定して発現できない、電圧
の印加に対する応答性が低い等の問題点が生じる場合が
あり、改善の余地が残されている。The electrorheological fluid prepared by using the above-mentioned carbonaceous powder exhibits a large viscosity change at a low voltage and, at the same time, has a small amount of current flowing at that time. Although it exhibits excellent electrorheological characteristics in terms of solving the instability with respect to temperature and the instability with respect to temperature, etc., depending on the manufacturing method and selection of raw materials, fluctuations in viscosity and current values occur during voltage application There are cases where problems such as stable electrorheological effect cannot be stably exhibited and low response to voltage application, and there is room for improvement.
【0008】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、電圧印加中の粘度の変動が従来に
比べて小さく応答性に優れる、電圧印加時の電流値が小
さい等、優れた電気粘性特性を有する電気粘性流体を提
供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. For example, the fluctuation of viscosity during voltage application is smaller than that of the prior art and the response is excellent, and the current value during voltage application is small. An object of the present invention is to provide an electrorheological fluid having excellent electrorheological characteristics.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】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
場の印加により粒子表面で分極が生じ、この分極した粒
子が静電引力により相互に引き合う結果、見掛け粘度が
増大すると考えられている。ここで、本発明者らの検討
によれば、この分極の程度は、炭素質粉末の誘電率や電
導度等の電気的特性に依存し、これらの電気的特性は前
述の炭素質粉末のC/H、TGAによる重量減少(低沸
点物の含有量)、粒径等の炭素質粉末の特性と大きな関
連性を有する。[Means for Solving the Problems] The mechanism of manifestation of the electrorheological effect has not been fully clarified. However, it is generally considered that polarization is generated on the particle surface by the application of an external electric field, and the polarized particles attract each other by electrostatic attraction, resulting in an increase in apparent viscosity. Here, according to the study by the present inventors, the degree of this polarization depends on the electrical characteristics such as the dielectric constant and the electric conductivity of the carbonaceous powder, and these electrical characteristics are C of the above-mentioned carbonaceous powder. / H, weight loss due to TGA (content of low boiling point material), particle size, and other characteristics of the carbonaceous powder are closely related.
【0010】つまり、電気粘性流体においては、使用す
る炭素質粉末が粉末(粒子)の個々が均質な特性を有す
る場合には、各炭素質粉末の分極の程度や油状媒体中で
の分散の状態が均一であるので、電気粘性流体の特性は
安定しており、電圧の印加中に粘度等が変化することは
なく、応答性も良好である。ところが、炭素質粉末の個
々の粉末毎に特性のバラツキがあると、各炭素質粉末の
分極状態や導電性が互いに異なってしまう。そのため、
電圧の印加中に各炭素質粉末が相互作用して、それぞれ
の分極状態や導電状態に変動が生じ、その結果、同じ電
圧を印加した状態でも粘度や電流値が経時的に変化し、
応答性不良が生じてしまう。さらに、これらの特性のバ
ラツキが大きい場合には、電気粘性効果を発現できなく
なってしまう。That is, in the electrorheological fluid, when the carbonaceous powder to be used has uniform characteristics of each powder (particle), the degree of polarization of each carbonaceous powder and the state of dispersion in the oily medium. Is uniform, the characteristics of the electrorheological fluid are stable, the viscosity and the like do not change during the application of voltage, and the response is also good. However, if the characteristics of the carbonaceous powders vary, the polarization state and conductivity of the carbonaceous powders differ from each other. for that reason,
Each carbonaceous powder interacts with each other during the application of a voltage, resulting in a change in the polarization state and the conductive state of each, and as a result, the viscosity and the current value change with time even when the same voltage is applied,
Poor responsiveness will occur. Further, when the variations in these characteristics are large, the electrorheological effect cannot be exhibited.
【0011】従って、良好な応答性、電圧印加時の電流
および粘度の安定性等の優れた電気粘性特性を有する電
気粘性流体を実現するためには、炭素質粉末の個々にC
/H、TGAによる重量減少等の特性にバラツキのな
い、全体的に均質な炭素質粉末を実現する必要がある。
本発明者らは、炭素質粉末の特性のバラツキの要因につ
いて鋭意検討した結果、炭素質粉末を溶媒抽出した抽出
溶液の吸光度と、炭素質粉末のC/H等の特性の微妙な
差異との間に関係があり、従って、前記吸光度が所定範
囲である炭素質粉末を用いて電気粘性流体を調製するこ
とにより、電圧印加時の粘度変動の小さい電気粘性流体
を実現できることを見出し、本発明を完成した。Therefore, in order to realize an electrorheological fluid having excellent responsiveness, stability of current and viscosity when a voltage is applied, and the like, it is necessary to individually add C to the carbonaceous powder.
It is necessary to realize an entirely homogeneous carbonaceous powder having no variation in characteristics such as weight loss due to / H and TGA.
As a result of earnest studies on the factors of the variation in the characteristics of the carbonaceous powder, the present inventors have found that the absorbance of the extraction solution obtained by solvent-extracting the carbonaceous powder and the subtle difference in the characteristics such as C / H of the carbonaceous powder. Therefore, it has been found that by preparing an electrorheological fluid using a carbonaceous powder having the above-mentioned absorbance within a predetermined range, it is possible to realize an electrorheological fluid with a small viscosity fluctuation when a voltage is applied, and the present invention is realized. completed.
【0012】すなわち、本発明は、電気絶縁性に優れた
油状媒体に誘電体微粒子を分散させることによって得ら
れる電気粘性流体であって、前記誘電体微粒子として、
トルエンと重量比で1:1で混合して沸点で10分以上
抽出した後に得られる溶液の400〜500nmのいず
れかの波長における吸光度が2.5以下である炭素質粉
末を用いることを特徴とする電気粘性流体を提供する。That is, the present invention is an electrorheological fluid obtained by dispersing dielectric fine particles in an oil medium having excellent electric insulation, wherein the dielectric fine particles are:
A carbonaceous powder having an absorbance of 2.5 or less at any wavelength of 400 to 500 nm of a solution obtained by mixing with toluene at a weight ratio of 1: 1 and extracting at a boiling point for 10 minutes or more, An electrorheological fluid is provided.
【0013】[0013]
【構成】以下、本発明の電気粘性流体について詳細に説
明する。本発明の電気粘性流体は、絶縁性の油状媒体に
誘電体微粒子を分散させることによって得られる電気粘
性流体であって、タールピッチ等を熱処理した後、粉砕
・分級することによって得られる炭素質粉末を誘電体微
粒子として用いるものであり、特に炭素質粉末として、
トルエンと炭素質粉末とを重量比で1:1で混合して、
沸点で10分以上抽出して得られた溶液の400〜50
0nmのいずれかの波長における吸光度(-logI/I0)が
2.5以下である炭素質粉末を用いる。[Structure] The electrorheological fluid of the present invention will be described in detail below. The electrorheological fluid of the present invention is an electrorheological fluid obtained by dispersing dielectric fine particles in an insulating oily medium, and is a carbonaceous powder obtained by subjecting tar pitch or the like to heat treatment and then pulverizing and classifying. Is used as dielectric fine particles, especially as carbonaceous powder,
Toluene and carbonaceous powder were mixed at a weight ratio of 1: 1,
400 to 50 of the solution obtained by extracting at the boiling point for 10 minutes or more
A carbonaceous powder having an absorbance (-log I / I 0 ) of 2.5 or less at any wavelength of 0 nm is used.
【0014】前述のように、炭素質粉末を利用する電気
粘性流体においては、電圧印加時に粘度の変動が発生し
てしまうことがあり、この粘度の変動は炭素質粉末の粉
末個々の特性バラツキに起因する。ここで、本発明者ら
は電気粘性流体の粘度変動について検討を重ねた結果、
炭素質粉末の特性のバラツキ、すなわち電圧印加時の粘
度変動は、炭素質粉末とトルエンとを1:1の重量比で
混合して抽出することによって得られる抽出液の、40
0〜500nmのいずれかの波長における吸光度と相関
があり、さらにこの吸光度が2.5以下の炭素質粉末を
利用して電気粘性流体を調製することにより、電圧印加
時の粘度変動の少ない、優れた特性の電気粘性流体を得
られることを見出した。As described above, in an electrorheological fluid that uses carbonaceous powder, the viscosity may change when a voltage is applied, and this variation in viscosity causes variations in the characteristics of individual carbonaceous powder powders. to cause. Here, as a result of repeated investigations by the inventors of the viscosity fluctuation of the electrorheological fluid,
The variation in the characteristics of the carbonaceous powder, that is, the variation in the viscosity when a voltage is applied, is 40
It has a correlation with the absorbance at any wavelength of 0 to 500 nm, and by preparing an electrorheological fluid using a carbonaceous powder having this absorbance of 2.5 or less, there is little fluctuation in viscosity when a voltage is applied, which is excellent. It was found that an electrorheological fluid with different characteristics could be obtained.
【0015】より具体的には、以下のようにして吸光度
を測定する。まず、炭素質粉末とトルエンとを1:1の
重量比で混合して、トルエンの沸点で10分以上抽出を
行う。抽出温度が低い、あるいは抽出時間が10分未満
であると、抽出率が悪く、電気粘性流体の調製に有効な
吸光度を得ることができない。なお、特に限定はない
が、抽出時間を30分以上としても抽出率の変化は極め
て小さいので、逆に時間的に不利となってしまう。More specifically, the absorbance is measured as follows. First, carbonaceous powder and toluene are mixed at a weight ratio of 1: 1 and extraction is performed at the boiling point of toluene for 10 minutes or more. If the extraction temperature is low or the extraction time is less than 10 minutes, the extraction rate will be poor and it will not be possible to obtain an effective absorbance for the preparation of the electrorheological fluid. Although there is no particular limitation, even if the extraction time is 30 minutes or more, the change in the extraction rate is extremely small, which is disadvantageous in terms of time.
【0016】抽出を終了したら、炭素質粉末と抽出液と
を濾別する。次いで、分離した抽出液の400〜500
nmのいずれかの波長で吸光度を吸光光度計によって計
測する。電気粘性特性が発現する程度に炭素化した炭素
質粉末では、粉末中のトルエン可溶成分は芳香族化合物
の集合である。従って、上記波長範囲における吸光度を
計測すれば、その相対的な量を把握することができる。
吸光度の計測波長は、好ましくは450nm前後であ
る。After the extraction is completed, the carbonaceous powder and the extract are separated by filtration. Then 400-500 of the separated extract
Absorbance is measured by an absorptiometer at any wavelength in nm. In the carbonaceous powder carbonized to the extent that electrorheological characteristics are exhibited, the toluene-soluble component in the powder is a collection of aromatic compounds. Therefore, by measuring the absorbance in the above wavelength range, the relative amount can be grasped.
The measurement wavelength of the absorbance is preferably around 450 nm.
【0017】本発明の電気粘性流体においては、このよ
うにして計測した400〜500nmのいずれかの波
長、好ましくは450nm前後での吸光度が2.5以下
の炭素質粉末を用いて電気粘性流体を調製する。このよ
うな構成とすることにより、電圧印加時における粘度変
化の小さい、応答性に優れた電気粘性流体を実現するこ
とができる。In the electrorheological fluid of the present invention, the electrorheological fluid is prepared by using carbonaceous powder having an absorbance of 2.5 or less at any wavelength of 400 to 500 nm measured as described above, preferably around 450 nm. Prepare. With such a configuration, it is possible to realize an electrorheological fluid that has a small change in viscosity when a voltage is applied and is excellent in responsiveness.
【0018】本発明の電気粘性流体は、基本的にこのよ
うな特性を有する炭素質粉末を用いるものであるが、好
ましくは、C/Hの値が1.70〜3.50、より好ま
しくは2.00〜3.50、特には2.20〜3.00
であり、さらに好ましくは、TGAによる窒素雰囲気下
での400〜600℃の温度範囲における重量減少量が
0.5〜13.0重量%、好ましくは0.5〜6.0重
量%の範囲である炭素質粉末を用いる。これは炭素質粉
末の製造工程において、各熱処理の温度と時間とを適切
に設定することにより達成することができる。The electrorheological fluid of the present invention basically uses a carbonaceous powder having such characteristics, but preferably has a C / H value of 1.70 to 3.50, more preferably. 2.00 to 3.50, especially 2.20 to 3.00
More preferably, the amount of weight loss by TGA in the temperature range of 400 to 600 ° C. under a nitrogen atmosphere is 0.5 to 13.0 wt%, preferably 0.5 to 6.0 wt%. A carbonaceous powder is used. This can be achieved by appropriately setting the temperature and time of each heat treatment in the carbonaceous powder manufacturing process.
【0019】C/Hが1.70〜3.50の範囲の炭素
質粉末を利用することにより、電気粘性流体を調製した
際に、十分な電気粘性特性を得ることができ、しかも、
電圧を印加した際の電流値が小さいエネルギー効率の良
好な電気粘性流体を実現することができる。また、C/
Hを2.00〜3.50の範囲、さらに2.20〜3.
00の範囲とすることにより、この特性はより顕著にな
る。By using a carbonaceous powder having a C / H in the range of 1.70 to 3.50, sufficient electrorheological characteristics can be obtained when an electrorheological fluid is prepared, and further,
It is possible to realize an electrorheological fluid having a small current value when a voltage is applied and good energy efficiency. Also, C /
H in the range of 2.00 to 3.50, and further 2.20 to 3.
With the range of 00, this characteristic becomes more remarkable.
【0020】また、用いる炭素質粉末の平均粒径は、好
ましくは0.5〜40μm、より好ましくは平均粒径2
〜40μm、特には平均粒径が2〜10μmの炭素質粉
末をを用いるのが好ましい。平均粒径が上記範囲の炭素
質粉末を用いることにより、電気粘性流体を調製した際
に炭素質粉末が沈降することなく均一かつ良好に油状溶
媒に分散することができ、また、電気粘性流体の初期粘
度を好適に小さくできる等の点で、より良好な結果を得
ることができる。The average particle size of the carbonaceous powder used is preferably 0.5 to 40 μm, more preferably the average particle size 2
It is preferable to use a carbonaceous powder having a particle size of ˜40 μm, and particularly an average particle size of 2 to 10 μm. By using the carbonaceous powder having an average particle diameter in the above range, the carbonaceous powder can be uniformly and satisfactorily dispersed in the oil solvent without settling when the electrorheological fluid is prepared. Better results can be obtained in that the initial viscosity can be suitably reduced.
【0021】以下、このような炭素質粉末の製造方法に
ついて説明する。通常、本発明に用いられる炭素質粉末
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、石油系ピッチ等や、ポリ塩化ビニ
ル、ポリビニルアルコール等の熱可塑性樹脂類や、フェ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂類等の有機化合物が使用で
きる。また、別の原料として、アセナフチレン、ナフタ
レン、メチルナフタレン、アントラセン、フェナントレ
ン等の縮合多環芳香族化合物の重合物等や、ナフタセン
等のモノマーや重合物等を挙げることができる。また、
アセナフチレン、水素化ピレン等を熱処理によって重合
した化合物も使用可能である。なお、これらの重合物と
しては、例えばHF−BF3 等の酸触媒を用いて製造さ
れた重合物が例示される。これらの原料は、炭素質粉末
の出発原料として単独で用いてもよく、あるいは2種以
上の混合物として用いてもよい。The method for producing such carbonaceous powder will be described below. Usually, as the raw material of the carbonaceous powder used in the present invention, coal-based tar, coal-based pitch, coal liquefaction, petroleum-based tar, petroleum-based pitch and the like, polyvinyl chloride, thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol and the like. Organic compounds such as thermosetting resins such as phenol resin can be used. In addition, examples of other raw materials include polymers of condensed polycyclic aromatic compounds such as acenaphthylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, and phenanthrene, and monomers and polymers such as naphthacene. Also,
A compound obtained by polymerizing acenaphthylene, hydrogenated pyrene or the like by heat treatment can also be used. Examples of these polymers include polymers produced by using an acid catalyst such as HF-BF 3 . These raw materials may be used alone as a starting material for the carbonaceous powder, or may be used as a mixture of two or more kinds.
【0022】タール中にフリーカーボン、灰分が含有さ
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。さらにコールタールピッチ類は、
シリカ、アルミナ等の不純物を含有しているが、こうし
た不純物は事前に除去するのが好ましい。When free carbon and ash are contained in the tar, it is preferable to remove them if necessary. Specifically, a generally industrially practiced removal method such as centrifugal separation or static separation by adding various solvents can be applied. Furthermore, coal tar pitches
Although it contains impurities such as silica and alumina, it is preferable to remove such impurities in advance.
【0023】次いで、このような原料タールピッチを、
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℃、好ましく
は300〜500℃で熱処理し、得られる炭素質粉末の
C/Hの値、好ましくは、さらにTGAによる窒素雰囲
気下での400〜600℃の重量減少量を前述の目的と
する値に調整する。Then, such a raw tar pitch is
An autoclave, a kiln, a fluidized bed, an electric furnace or the like is used alone or in combination, and heat-treated at a maximum temperature of 300 to 800 ° C., preferably 300 to 500 ° C., and the C / H value of the obtained carbonaceous powder, preferably, The amount of weight loss by TGA in a nitrogen atmosphere at 400 to 600 ° C. is adjusted to the above-mentioned target value.
【0024】なお、この熱処理は、原料に応じて各種の
方法が可能であるが、例えば、原料有機化合物がコール
タールピッチ等の液状物の場合は、一例として下記のよ
うにして行われる。すなわち、まず、原料タールピッチ
をオートクレーブ等を用いて、窒素気流下等の非酸化性
雰囲気で300〜800℃で一次熱処理を行う。この熱
処理の後、得られた熱処理物を、ロータリーキルン等を
用いて、窒素気流下等の非酸化性雰囲気でさらに300
〜800℃の温度範囲での二次熱処理を行う。この方法
においては、一次熱処理によって、通常液体である原料
タールピッチを固体化すると共にC/HやTGAによる
重量減少量を粗に調整し、さらに、続く熱処理によって
C/HやTGAによる重量減少量を最終的に調整する。Various methods can be used for this heat treatment depending on the raw material. For example, when the raw material organic compound is a liquid such as coal tar pitch, it is carried out as follows. That is, first, the raw material tar pitch is subjected to a primary heat treatment at 300 to 800 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen stream using an autoclave or the like. After this heat treatment, the heat-treated product obtained is further subjected to 300 times in a non-oxidizing atmosphere such as under a nitrogen stream using a rotary kiln or the like.
Secondary heat treatment is performed in the temperature range of up to 800 ° C. In this method, the raw material tar pitch, which is usually a liquid, is solidified by the primary heat treatment and the weight reduction amount due to C / H or TGA is roughly adjusted, and further, the weight reduction amount due to C / H or TGA is caused by the subsequent heat treatment. Finally adjust.
【0025】この一次熱処理と二次熱処理との間には、
必要に応じて、不要分を溶解して除去するため抽出工程
を設けてもよい。なお、抽出溶媒としてはタール中油等
が例示される。Between the primary heat treatment and the secondary heat treatment,
If necessary, an extraction step may be provided to dissolve and remove unnecessary components. The extraction solvent is exemplified by tar-medium oil and the like.
【0026】なお、熱処理は上記の一次および二次熱処
理のみならず3回以上で行ってもよく、あるいは複数回
ではなく一回の熱処理で炭素質粉末を製造してもよい。
また、熱処理は回分式、連続式いずれの方法で実施して
もよい。さらに、必要に応じて熱処理前に必要に応じて
粉砕・分級工程や、不要分を除去するための抽出工程等
を設けてもよい。The heat treatment may be carried out not only in the above-mentioned primary and secondary heat treatments but also in three or more times, or the carbonaceous powder may be produced by one heat treatment instead of plural times.
The heat treatment may be carried out by either a batch method or a continuous method. Further, if necessary, a crushing / classifying step before the heat treatment, an extraction step for removing unnecessary components, and the like may be provided.
【0027】次いで、このようにして得られた炭素質粉
末を粉砕・分級して、炭素質粉末の平均粒径を前述の目
的の値とする。この粉砕・分級工程は、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、ハンマーミル、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および方法が利
用できる。Next, the carbonaceous powder thus obtained is pulverized and classified to bring the average particle size of the carbonaceous powder to the above-mentioned target value. This crushing / classifying step can be carried out using an ordinary crushing and classifying device.For example, a jet mill, a hammer mill, a ball mill and a wind classifier, an apparatus and a method generally used industrially such as sieving can be used. Available.
【0028】さらに、必要に応じて、粉砕および分級し
て得られた炭素質粉末を、再加熱処理および/または減
圧処理を行ってもよい。この再加熱処理/減圧処理を行
うことによって、粉末表面に存在する低沸点成分を効果
的に制御、除去することができ、C/H等の主特性を保
持したまま、表面の均質で、より優れた電気粘性特性を
有する電気粘性流体を実現できる炭素質粉末が製造可能
となる。Further, if necessary, the carbonaceous powder obtained by pulverizing and classifying may be reheated and / or depressurized. By performing this reheating treatment / decompression treatment, the low boiling point component existing on the powder surface can be effectively controlled and removed, and the surface is homogeneous and more stable while maintaining the main characteristics such as C / H. It becomes possible to manufacture a carbonaceous powder capable of realizing an electrorheological fluid having excellent electrorheological characteristics.
【0029】再加熱処理および/または減圧処理をあま
り高温で行うと、炭素質粉末の主特性の変化や、電気粘
性流体とした時の電圧印加時の電流値の増加等が生じる
可能性があるので、再加熱処理および/または減圧処理
は、通常、粉砕・分級前の加熱処理の最高温度以下で行
われる。If the reheating treatment and / or the depressurizing treatment are carried out at an excessively high temperature, the main characteristics of the carbonaceous powder may be changed, and the current value when a voltage is applied when using an electrorheological fluid may increase. Therefore, the reheat treatment and / or the depressurization treatment is usually performed at a temperature not higher than the maximum temperature of the heat treatment before pulverization / classification.
【0030】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
ルなどの電気絶縁性油状媒体に分散して、本発明の電気
粘性流体を調製する。このような本発明の電気粘性流体
は、高電圧の印加においても電流値が小さく、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
めて安定な電気粘性流体であるのは前述のとおりであ
る。The carbonaceous powder thus obtained is dispersed in an electrically insulating oily medium such as transformer oil, spindle oil, chlorinated paraffin or silicon oil to prepare the electrorheological fluid of the present invention. Such an electrorheological fluid of the present invention is an extremely stable electrorheological fluid having a small current value even when a high voltage is applied, stable viscosity and current, low initial viscosity, and excellent electrorheological characteristics. As described above.
【0031】本発明の電気粘性流体における炭素質粉末
の含有量は1〜60重量%、好ましくは20〜50重量
%であり、前記電気絶縁性油状媒体の含有量は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。The content of the carbonaceous powder in the electrorheological fluid of the present invention is 1 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and the content of the electrically insulating oily medium is 99 to 4%.
It is 0% by weight, preferably 80 to 50% by weight. If the amount of carbonaceous powder is less than 1% by weight, the electrorheological effect is small, and 6
If it exceeds 0% by weight, the initial viscosity in the absence of an electric field becomes remarkably large and the fluidity deteriorates.
【0032】[0032]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に
よって何ら制約されない。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention. The present invention is not limited to the examples below.
【0033】[実施例]軟化点250℃のコールタール
ピッチを原料として用い、下記の工程によって各種の炭
素質粉末を得た。なお、各熱処理は窒素流入による非酸
化性雰囲気下で行った。また、炭素質粉末の平均粒径は
コールターカウンターを使用して50μm径のアパチャ
ーチューブを用いて測定した。Example Using coal tar pitch having a softening point of 250 ° C. as a raw material, various carbonaceous powders were obtained by the following steps. Each heat treatment was performed in a non-oxidizing atmosphere with nitrogen inflow. The average particle size of the carbonaceous powder was measured using a Coulter counter and an aperture tube having a diameter of 50 μm.
【0034】 [0034]
【0035】各炭素質粉末をトルエンと1:1の重量比
で混合し、トルエンの沸点で30分間抽出を行った後、
濾過を行って抽出液を得た。Each carbonaceous powder was mixed with toluene in a weight ratio of 1: 1 and extracted at the boiling point of toluene for 30 minutes,
The extract was obtained by performing filtration.
【0036】吸光光度計を用いて、各炭素質粉末の抽出
液の450nmの吸光度(-logI/I0)を計測したところ、
下記表のとおりであった。 When the absorbance at 450 nm (-log I / I 0 ) of each carbonaceous powder extract was measured using an absorptiometer,
It was as shown in the table below.
【0037】次いで、各炭素質粉末を粘度0.1P(ポ
イズ)のシリコーン油に約40重量%均一に分散させ、
電気粘性流体を得た。得られた電気粘性流体に、二重円
筒型回転粘度計を用いて室温で2kV/mm の電圧を印加し
て、剪断速度366/sec下で、12秒毎の粘度を25点
測定した。Then, about 40% by weight of each carbonaceous powder is uniformly dispersed in silicone oil having a viscosity of 0.1 P (poise),
An electrorheological fluid was obtained. A voltage of 2 kV / mm was applied to the obtained electrorheological fluid at room temperature using a double cylinder type rotational viscometer to measure the viscosity every 12 seconds at 25 points under a shear rate of 366 / sec.
【0038】この粘度の測定結果より、粘度変化の単回
帰直線を算出して、各測定点の回帰からのズレ、すなわ
ち偏差の平方和(σE )を求めることにより、粘度の変
動を計測した。From the viscosity measurement results, a single regression line of the viscosity change was calculated, and the deviation from the regression of each measurement point, that is, the sum of squares of deviations (σ E ) was calculated to measure the fluctuation of the viscosity. .
【0039】算出された粘度の経時的な変動と、使用し
た炭素質粉末の抽出液の吸光度との関係を図1に示す。
図1に示されるように、抽出液の450nmにおける吸
光度が2.5以下の炭素質粉末を用いた本発明の電気粘
性流体は、粘度の変動が実用上全く問題を生じない5以
下であり、電圧印加時に粘度および電流値の変動の少な
い、応答性に優れた電気粘性流体であることが解る。以
上の結果より、本発明の効果は明らかである。FIG. 1 shows the relationship between the calculated fluctuation of the viscosity with time and the absorbance of the extract of the carbonaceous powder used.
As shown in FIG. 1, the electrorheological fluid of the present invention using a carbonaceous powder having an absorbance of the extract liquid at 450 nm of 2.5 or less has a fluctuation in viscosity of 5 or less which causes no practical problem. It can be seen that the electrorheological fluid is excellent in responsiveness with little fluctuation in viscosity and current value when a voltage is applied. From the above results, the effect of the present invention is clear.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、炭素質粉末
をトルエンを用いて所定条件で抽出した際の、抽出液の
400〜500nmにおける吸光度が2.5以下の炭素
質粉末を用いる本発明によれば、電圧の印加中に粘度お
よび電流値の変動の小さい、応答性の良好な優れた電気
粘性特性を発揮する電気粘性流体を実現できる炭素質粉
末を実現することができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described in detail above, the present invention uses a carbonaceous powder having an absorbance of 2.5 or less at 400 to 500 nm of an extract when the carbonaceous powder is extracted with toluene under predetermined conditions. According to the present invention, it is possible to realize a carbonaceous powder capable of realizing an electrorheological fluid exhibiting excellent responsiveness and excellent electrorheological characteristics with little fluctuation in viscosity and current value during voltage application.
【図1】炭素質粉末のトルエン抽出液の450nmにお
ける吸光度と粘度変動との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absorbance of a carbonaceous powder toluene extract at 450 nm and the viscosity fluctuation.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 40:04 40:08 40:14 70:00 (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 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 ▲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 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 (72)発明者 荻 野 隆 夫 東京都小平市小川東町3−1−1─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication C10N 40:04 40:08 40:14 70:00 (72) Inventor Taku Hara Oka Chiba Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd., Chuo-ku, Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Headquarters (72) Inventor Noriyoshi Fukuda No. 1 Kawasaki-machi, Chuo-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Headquarters (72) Inventor ▲ Kaoru Takagi, 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba, Kawasaki Steel Corporation Technical Research Division (72) Inventor Takayuki Maruyama 3-1-1 Ogawa-Higashicho, Kodaira-shi, Tokyo (72) Inventor Saito Tsubasa 3-1-1 Ogawahigashi-cho, Kodaira-shi, Tokyo (72) Inventor Takao Ogino 3-1-1 Ogawa-higashi-cho, Kodaira-shi, Tokyo
Claims (1)
子を分散させることによって得られる電気粘性流体であ
って、 前記誘電体微粒子として、トルエンと重量比で1:1で
混合して沸点で10分以上抽出した後に得られる溶液の
400〜500nmのいずれかの波長における吸光度が
2.5以下である炭素質粉末を用いることを特徴とする
電気粘性流体。1. An electrorheological fluid obtained by dispersing dielectric fine particles in an oil medium having excellent electrical insulation, wherein the dielectric fine particles are mixed with toluene at a weight ratio of 1: 1 to obtain a boiling point. An electrorheological fluid characterized by using a carbonaceous powder having an absorbance of 2.5 or less at any wavelength of 400 to 500 nm of a solution obtained after extraction for 10 minutes or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5162291A JPH0718283A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Electroviscous fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5162291A JPH0718283A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Electroviscous fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0718283A true JPH0718283A (en) | 1995-01-20 |
Family
ID=15751701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5162291A Withdrawn JPH0718283A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Electroviscous fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0718283A (en) |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162291A patent/JPH0718283A/en not_active Withdrawn
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