JPH08291296A - 耐酸化性の改善された磁性流体及びその製造方法 - Google Patents
耐酸化性の改善された磁性流体及びその製造方法Info
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- JPH08291296A JPH08291296A JP7351712A JP35171295A JPH08291296A JP H08291296 A JPH08291296 A JP H08291296A JP 7351712 A JP7351712 A JP 7351712A JP 35171295 A JP35171295 A JP 35171295A JP H08291296 A JPH08291296 A JP H08291296A
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Abstract
間を長くして、寿命の向上された磁性流体を提供する。 【解決手段】 安定なコロイド懸濁液中のキャリア液体
(分散媒)、磁性粒子、そして重量で5〜50%の酸化
防止剤で磁性流体を構成する。キャリア液体としては、
トリメリット酸トリエステル、磁性粒子としては、マグ
ネタイト、酸化防止剤としては、アルキルジフェニルア
ミンを用いるのが好ましい。
Description
した磁性流体組成と磁性流体のゲル化時間を延ばす方法
に関する。
流体は、液体中に磁性粒子を懸濁させたコロイド溶液で
ある。磁性粒子は、その粒子表面に吸着し、物理的に個
々の粒子を分離させる分散剤により、液体中に懸濁させ
られる。分散剤とは、磁性粒子に吸着する極性基”頭”
と、粒子表面から外側に向けて伸長する”尻尾”を持つ
分子である。
囲な産業的、科学的応用を持っている。磁性流体は、磁
場により位置決めされ、容器がなくても、空間に保持す
ることができる。この珍しい特性は、通常のリップシー
ルではできない、低トルクで、かつ作動中において粒子
を発生しない液体シールとしての磁性流体の利用へとつ
ながった。本発明とその効果で示される磁性流体の独特
の利用は、コンピューターディスクドライブのための防
塵シールの一部として、軸受け、耐圧あるいは真空シー
ル、スピーカーにおける熱媒体やダンピング剤、そし
て、イナーシャダンパーのためのシール剤及び潤滑剤と
しての利用を含む。
応用において、摩擦熱を減少するために、できるだけ低
い粘度の磁性流体を用いることは、特に有利である。そ
してこのことは、シール部の磁性流体温度を下げ、それ
により磁性流体のキャリアー液体(分散媒)の蒸発速度
を低下させ、シールの長寿命化につながる。理想的に
は、コンピューターディスクドライブのシールに適する
磁性流体は、低粘度かつ低蒸発性を備えている。
して磁性流体のキャリアー液体(分散媒)の物理化学的
性質により決まる。アインシュタインの式によれば、理
想的なコロイドの粘度は、次のように表される。 (N/N0)=1+αΦ ここで、Nは、コロイドの粘度、N0は、キャリアー液
体(分散媒)の粘度、αは、常数、そしてΦは、分散相
の体積分率である。
物質の体積の関数である。磁性流体において、実際の分
散相の体積は、磁性粒子の体積に、吸着した分散剤の相
を含めたものに等しい。
の物理化学的特性と共に、磁性流体の粘度に影響を及ぼ
し、したがって磁性流体の蒸発速度に影響を及ぼす。
が、その効力を失うには、例えば磁性流体のキャリア液
体(分散媒)の蒸発のように多くの要因がある。磁性流
体が空気の存在下で加熱された時に起こる酸化劣化は、
もう一つの問題である。
性あるいは低磁性の酸化物層を形成することにより、粒
子に磁気特性の消失を引きおこす。この問題を解決す
る、すなわち、磁性粒子の酸化を防止しようとする試み
は、アメリカ特許第4608186号、第462479
7号及び第4626370号に開示されている。
も、磁性流体の効力を失うことに関する、もう一つの問
題である。分散剤の酸化劣化は、コロイド中の粒子間の
吸引作用を増加し、酸化劣化の無い場合に起こるより
も、はるかに急速に磁性流体のゲル化を起こさせる。し
たがって、磁性流体のゲル化が起こるまでの時間を延ば
すために、磁性流体に耐酸化劣化を向上させる技術が必
要である。
上した耐酸化性を有する磁性流体組成に関する。この発
明の付加的な特徴と利点は、次の記述で説明されるであ
ろう。そしてその一部は記述から明らかであろうし、ま
たこの発明の実施例から学びとられるであろう。この発
明の利点は、この記載と各請求項の記載において特に指
摘されている組成により認識され、得られるであろう。
これら及びその他の利点を達成するために、また発明の
目的に従い、この発明は、キャリア液体(分散媒)、安
定なコロイド溶液中の磁性粒子、そして重量で約5〜5
0%の酸化防止剤を含有する向上された耐酸化性を有す
る磁性流体組成を提供する。
磁性流体に重量で約5〜50%の酸化防止剤を添加する
ことから成る製法も提供される。
の両方は、典型的な説明であり、クレームされている発
明のさらなる説明を提供するものであることを理解され
たい。
善された耐酸化性を有する磁性流体組成に関する。詳細
に言えば、この発明の第1実施形態は、安定なコロイド
状懸濁液において、キャリア液体(分散媒)、磁性粒
子、そして重量で約5〜50%の酸化防止剤から成る磁
性流体に関する。
によく知られている。例えば、その全体が参考文献とし
て本願に組込まれるアメリカ特許第4701276号
は、磁性流体とその利用及び応用について記述してい
る。
液体(分散媒)は、磁性流体に使用可能であると当業者
に知られているいかなるキャリア液体(分散媒)でも良
いであろう。キャリア液体(分散媒)は、極性キャリア
液体であっても、無極性キャリア液体であってもよい。
キャリア液体(分散媒)とその使用量は、磁性流体を用
いようとする応用に依存し、最終的な磁性流体に望まれ
る固有の性質を基に、熟練した技術者により容易に決定
される。適切なキャリア液体(分散媒)は、例えばその
全体が参考文献として本願に組み込まれるアメリカ特許
第4938886号及び第5064550号に開示され
ている。
いられる極性キャリア液体(分散媒)の実例は、塩化ビ
ニル樹脂のようなポリマーのためのいかなるエステル系
可塑剤を含む。そのような化合物は、商業的に容易に得
られる。適切な極性キャリア液体(分散媒)は、C6か
らC12の炭化水素系酸のような飽和脂肪酸のポリエス
テル類、ジオクチル、そしてその他のジアルキルフタル
酸のようなフタル酸エステル類、そしてトリ(n−オク
チル/n−デシル)トリエステルのようなトリメリット
酸エステル類を含む。その他適切なキャリア液体(分散
媒)は、ジアルキル及びアルキルベンゼンオルソフタル
酸のようなフタル酸エステル誘導体、トリアリル、トリ
アルキル、あるいはアルキルアリルリン酸エステルのよ
うなリン酸エステル類、そしてエポキシ化された大豆油
のようなエポキシ誘導体を含む。
リア液体(分散媒)は、炭化水素系油、特に低蒸発性か
つ低粘度のポリαオレフィンを含む。例えば、ガルフオ
イル社(Gulf Oil Company)により製
造され、粘度グレードとして2,4,6,8または10
センチストークス(cSt)のSYNTHANEオイル
は、この発明の無極性キャリア液体(分散媒)として有
効である。
ア液体(分散媒)は、極性キャリア液体(分散媒)であ
る。より好ましいものとして、キャリア液体(分散媒)
はケーブル線産業において可塑剤として広く用いられて
いるトリメリット酸トリエステルである。最も好ましい
ものとして、キャリア液体(分散媒)は、商品名PX−
336として、アリステックケミカル社(Ariste
c ChemicalCompany)から入手可能な
トリメリット酸トリエステルである。
粒子を含め、磁性流体への利用に適するいかなる磁性粒
子をも含むであろう。この発明において使用できる適切
な磁性粒子は、マグネタイト、ガンマ(γ)酸化鉄、二
酸化クロム、MnZnフェライトを含むフェライト類、
および種々の合金を含む。好ましいものとして、磁性粒
子は、マグネタイト(Fe3O4)又は7酸化鉄(Fe
2O3)である。より好ましいものとしては、磁性粒子
は、マグネタイトである。当業者であれば、マグネタイ
トや、他の適する磁性粒子を製造する方法を完全に知っ
ている。
の量は、磁性流体の意図される使用に依存し、最適量
は、当業者により容易に決定されうる。より好ましいも
のとして、磁性粒子の量は、磁性流体の体積に対し約1
〜20%である。好ましいものとして、磁性粒子の量
は、磁性流体の体積に対し約1〜10%である。最も好
ましいものとしては、磁性流体の体積に対し約3〜5%
である。
子は、好ましいものとして、80〜90Åの平均磁気的
粒径を持っているが、より大きい又は小さい磁気的粒径
を有する磁性粒子も、適当なものとして用いられるであ
ろう。当業者は、磁性流体の意図された応用及びその他
の考慮を基に適切な粒径を決定するであろう。
高分子量の無極性及びキャリア液体(分散媒)に、磁性
粒子の安定なコロイド懸濁液を形成するために、分散剤
で被覆される。
散剤は、上述のように参考文献として組み込まれたアメ
リカ特許第4938886号や第5064550号にお
いて明らかにされている。当業者は、これら適切な分散
剤と、それらを、磁性流体に適用する方法に精通してい
る。好ましいものとして、分散剤は、その”頭”または
官能基としてカルボキシル基をもっている。
を含有している。酸化防止剤は、当業者に知られている
酸化防止剤であり、ヒンダードフェノールや含硫黄化合
物を含んでいる。当業者は、酸化防止剤を単に磁性流体
に添加し、磁性流体のゲル時間が、酸化防止剤を含まな
い磁性流体のそれと比較し、長くなっているかどうかを
みることにより、与えられた酸化防止剤の適合性を容易
に確認することができるであろう。
族アミン類である。より好ましいものとして、その酸化
防止剤は、アルキルアリルアミン類である。最も好まし
いものとして、その酸化防止剤は、チバガイギー社(C
iba−Geigy)から入手可能なL−57、及びウ
ィトコ社(Witco)から入手可能なOA502のよ
うなアルキルジフェニルアミン類である。
性流体のゲル時間に対し、ゲル時間を伸長させるのに有
効な、いかなる量でも、用いられるであろう。
は、磁性流体の重量に対し、約2〜50%である。好ま
しいものとして、酸化防止剤の量は、磁性流体の重量に
対し、約5〜50%であり、より好ましいものとして、
重量で約10〜30%である。最も好ましいものとし
て、用いられる酸化防止剤の量は、重量で約10〜20
%である。
るのに精通した技術者に知られるいかなる製法によって
も作製されるであろう。好ましいものとして、用いられ
る酸化防止剤は、日本フェローフルイディクス(株)か
ら提供される磁性流体、CFF200Aのような既存の
磁性流体に、その有効量、単に添加される。
る実施例にすぎず、それに限るものと解釈されるべきも
のではない。当業者は、多くの実験をなくして、種々の
置換や、変更を行うことができるであろうし、また、同
義により、同じような方法を行うことにより、本発明の
教示と精神から離れることなく、同様な結果を得るであ
ろう。
性流体CFF200Aに酸化防止剤を添加することによ
るゲル時間への効果;所望量の酸化防止剤OA502を
含有する磁性流体は、内径11.8mm、外径15.0
mm、高さ8.3mmのガラス製カップに入れられる。
充分な量の磁性流体が用いられ、磁性流体のカップ内の
厚みが3mmになる。
m×4.0mmのアルミ製板にカップがちょうどかくれ
る程度の穴をあけたものの、穴の中に置かれる。それか
らアルミ板は、175±2°Cに制御されたオープン
(恒温槽)に入れられる。試料部分の温度は、156±
5°Cであった。
ーブン(恒温槽)から取り出され、急速に冷却され、ゲ
ル化が起こったかどうか調べられた。小さな磁石がカッ
プ内の磁性のメニスカス部に置かれた。磁性流体が、メ
ニスカス上部に保持されたマグネットの部分に、もはや
引きつけられなくなった時、磁性流体は、ゲル化したと
判断された。
繰り返した結果、ゲル化時間は±20%の範囲内で再現
された。その結果を、以下の表1に示す。
細に記述されているけれども、当業者により、本発明の
精神あるいは付加された請求項の範囲から離れることな
く、本発明に変更が加えられることは、理解されるであ
ろう。
た、つまりゲル化するのに長時間を要し、使用寿命の長
い磁性流体を提供できる。
Claims (19)
- 【請求項1】 安定なコロイド懸濁液中のキャリア液体
(分散媒)、磁性粒子、そして重量で約5〜50%の酸
化防止剤から成る磁性流体。 - 【請求項2】 酸化防止剤が、重量で約10〜30%存
在することを特徴とする請求項1の磁性流体。 - 【請求項3】 酸化防止剤が、重量で約10〜20%存
在することを特徴とする請求項1の磁性流体。 - 【請求項4】 酸化防止剤は、芳香族アミン類であるこ
とを特徴とする請求項1の磁性流体。 - 【請求項5】 酸化防止剤は、アルキルアリルアミン類
であることを特徴とする請求項4の磁性流体。 - 【請求項6】 酸化防止剤は、アルキルジフェニルアミ
ンであることを特徴とする請求項5の磁性流体。 - 【請求項7】 キャリア液体(分散媒)は、極性キャリ
ア液体(分散媒)であることを特徴とする請求項1の磁
性流体。 - 【請求項8】 キャリア液体(分散媒)は、エステル系
可塑剤であることを特徴とする請求項7の磁性流体。 - 【請求項9】 キャリア液体(分散媒)は、トリメリッ
ト酸トリエステルであることを特徴とする請求項8の磁
性流体。 - 【請求項10】 キャリア液体(分散媒)は、無極性キ
ャリア液体(分散媒)であることを特徴とする請求項1
の磁性流体。 - 【請求項11】 キャリア液体(分散媒)は、炭化水素
系油であることを特徴とする請求項10の磁性流体。 - 【請求項12】 キャリア液体(分散媒)は、ポリαオ
レフィン油であることを特徴とする請求項11の磁性流
体。 - 【請求項13】 磁性粒子は、マグネタイト粒子である
ことを特徴とする請求項1の磁性流体。 - 【請求項14】 安定なコロイド状懸濁液で、キャリア
液体(分散媒)と磁性粒子より成る磁性流体の耐酸化劣
化を向上するための方法は、分散剤の酸化を防ぐために
重量で約5〜50%の酸化防止剤を磁性流体に添加する
ことにより成り、それにより磁性流体のゲル化に要する
時間を伸長することを特徴とする磁性流体の製造方法。 - 【請求項15】 酸化防止剤は、重量で約10〜20%
磁性流体に添加されることを特徴とする請求項14の磁
性流体の製造方法。 - 【請求項16】 酸化防止剤は、アルギルジフェニルア
ミンであることを特徴とする請求項14の磁性流体の製
造方法。 - 【請求項17】 キャリア液体(分散媒)は、トリメリ
ット酸トリエステルであることを特徴とする請求項14
の磁性流体の製造方法。 - 【請求項18】 磁性粒子は、マグネタイト粒子である
ことを特徴とする請求項14の磁性流体の製造方法。 - 【請求項19】 重量で約5〜50%の酸化防止剤を含
む磁性流体。
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