JPS63280403A - 導電性磁性流体組成物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、帯電防止のａ能を付与した導電性磁性流体
組成物およびその製造方法に関する。

〔従来の技術］ 一般に磁性流体はその電気抵抗値が高いので。

例えば磁気ディスク装置等のシール機構に用いた場合、
その磁気ディスク装置等（以下、帯電体という）内に蓄
積される静電気を除去するには、別にアース機構を設け
る必要があった。そこで磁性流体そのものに導電性を付
与することにより、アース機構を設けることなく帯電を
防止できるようにした導電性磁性流体が提案されている
（米国特許４，６０４，２２２・特開昭６１−２７４７
３７号公報）。これは、一般の磁性流体が、鉱油とかポ
リアルファオレフィン油の如き有ａ？Ｂ液をキャリアと
して、そのキャリア内に強磁性体微粒子を安定に分散さ
せるのに、陰イオン性界面活性剤を用いるのに対し、第
４級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤を用いて
被覆層を形成したものである。あるいはまた１強磁性体
微粒子面に陰イオン性界面活性剤からなる第１の被覆層
を形成し。

更にその上に第４級アンモニウム塩等の陽イオン性界面
活性剤からなる第２の被覆層を形成したものである。

上記の陽イオン性界面活性剤は、カチオン性の陽電荷部
分と、キャリアに対し相溶性または可溶性である長鎖部
分とで構成されている。そして陽電荷部分が強磁性体微
粒子の表面に静電気力により吸着され、長鎖部分をキャ
リア側に向けて粒子面を被覆することにより、磁性粒子
をキャリア中に安定に分散せしめるとともに、磁性流体
自身の電導度を高めるものとされる。　したがって、こ
れを例えばディスク駆動装置のシーリングに用いて、デ
ィスクに蓄積し易い静電気を容易に除去し帯電防止機能
を発揮することが可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の導電性磁性流体にあっては２
次のような問題点があった。

■　荷電体である陽イオン界面活性剤で磁性流体粒子が
被覆されているため、帯電による荷電体の移動で磁性流
体中の粒子濃度分布が不均一になる。

従って例えば磁性流体シールとして用いた場合、磁性流
体粒子濃度の低い部分の飽和磁化量が減少し。

ひいてはシール油膜が破れてシール機能が劣化する。

■　帯電体の電荷を陽イオン界面活性剤で相殺する際、
陽イオン界面活性剤が強磁性体微粒子の表面から脱着し
易く、そのため強磁性体微粒子の良好な分散状態が得ら
れなくなり、磁性流体としての寿命が短くなる。

■　陽イオン界面活性剤が分散剤兼導電性付与体である
ため、その添加量は必然的に強磁性体微粒子の濃度、ひ
いては飽和磁化量により規制されてしまい、電導度を自
由に調整することは難しい。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、帯電体の電荷の影響を受けて強磁性体微
粒子の分散が不均一になったり。

界面活性剤が強磁性体微粒子表面から脱着したりするこ
とがな（、かつ電導度を自由に調整できる導電性磁性流
体組成物その製造方法を提供することを目的としている
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する第１の発明は、キャリアとなる低
揮発性有機溶媒と、該有機溶媒と親和性のある親油性基
を有する界面活性剤と、該界面活性剤で表面を被覆、し
て前記低揮発性有機溶媒中に分散させた強磁性体微粒子
と、前記低揮発性有機溶媒中で液晶を形成する物質とよ
りなる導電性磁性流体組成物である。

また、第２の発明は９強磁性体微粒子に対して。

低沸点有機溶媒と、これと親和性のある親油性基を有し
て強磁性体微粒子の表面を被覆する界面活性剤とを加え
ることにより、該界面活性剤で表面を被覆された強磁性
体微粒子が低沸点有機溶媒中に均一に分散された中間媒
体を得る工程と、該中間媒体中の分散性の悪い微粒子を
分離した後、低揮発性有機溶媒を中間媒体に加えて混合
物とする工程と、該混合物を加熱して低沸点有ａ溶媒を
蒸発分離せしめて磁性流体を得る工程と、得られた磁性
流体に液晶を形成する物質を添加する工程とを包含する
導電性磁性流体組成物の製造方法である。

更に第３の発明は９強磁性体微粒子に対して。

低沸点有機溶媒と、これと親和性のある親油性基を有す
る界面活性剤とを加えて、該界面活性剤を強磁性体微粒
子の表面に結合させ、その後前記低沸点有ｊａ　’ｔ８
媒を除去して前記界面活性剤で表面を被覆された強磁性
体微粒子を得る工程と、該強磁性体微粒子に低揮発性有
機溶媒と、該低揮発性有機溶媒中で液晶を形成する物質
とを加えて混合物とする工程と、該混合物中の分散性の
悪い微粒子を除去する工程とを包含する導電性磁性流体
組成物の製造方法である。

〔作用〕

この発明の磁性流体にあっては、低揮発性有機溶媒から
なるキャリア中で液晶を形成する物質を添加することに
より電導度を高めて、帯電防止の機能を付与する。

液晶は９周知のようにバルク中で光学的に異方性を示す
物質であり、極性基と分極能をもつ基とを有する細長い
分子構造が特徴である。液晶物質は、ただ一種の分子構
造でなる場合もあるし、単独では液晶の状態を示さず、
２種以上を組み合わせるとはじめて液晶性を示す場合も
ある。

また、溶媒の種類によっても、液晶性を示す場合と示さ
ない場合とがある。例えば、脂肪酸アルカリ金属塩類は
、水溶液中の成る濃度以上で層状あるいは柱状ミセルに
よる六方形状の液晶性を示す。

磁性流体のキャリア中に液晶を形成する物質が存在する
と、液晶物質の分子形状により分子軸は配向を生じて、
全体として一方向に向く。この方向性が磁場や帯電基に
より制御されて、帯電体に対して分子が垂直に配向する
と、帯電体からの電荷の移動を最短距離に制御して導電
性を発現することができる。

また、必要とあれば、更に電荷を運搬するための荷電体
を添加してもよいが、それは従来のような陽イオン界面
活性剤である必要はなく、また添加量も極く少量でよい
。

したがって、磁性体粒子と界面活性剤とが単なる静電力
により結合している場合のように、帯電電荷で静電結合
力が中和され２分散剤層が粒子表面から脱着してしまう
現象は生じない。すなわち。

分散作用が損なわれることなく帯電体から除電すること
ができるし、導電性を制御することも容易である。

以下、この発明の導電性磁性流体組成物とその製造方法
を詳細に説明する。

この発明の強磁性体微粒子の分散媒となるキャリアとし
ては、ケロシン、鉱油をはじめとする種々の炭化水素２
合成油類及びエーテル類またはエステル類或いはシリコ
ン油等の低揮発性の有機溶媒が、磁性流体の用途に応じ
て適宜に用いられる。

例えば磁気ディスク用シーリング剤としての用途であれ
ば、ポリアルファオレフィン油とか、アルキルナフタレ
ン油、ヘキサデシルフェニルエーテル油等が好適である
。

この発明の強磁性体微粒子としては２周知の湿式法によ
り得られるマグネタイトコロイドを用い得る。また、水
もしくは有機溶媒中でマグネタイト粉末をボールミルで
粉砕するいわゆる湿式粉砕法で得られるものでもよい。

湿式粉砕法を利用する場合、研削液として氷原外に例え
ばヘキサン等の有機溶媒を用いるときは。

強磁性体粉末とその粒子表面に単分子層を形成できる量
の界面活性剤を加えたうえでボールミル中で数時間以上
粉砕してもよい。

また、マグネタイト以外のマンガンフェライトコバルト
フェライトもしくはこれらと亜鉛、ニッケルとの複合フ
ェライトやバリウムフェライトなどの強磁性酸化物また
は鉄、コバルト、希土類などの強磁性金属を用いること
もできる。

更にまた９強磁性体微粒子として上記湿式性成いは湿式
粉砕法によるもののほか、乾式法で得たものを用いるこ
ともできる。

この発明の強磁性体微粒子の含有量は、従来一般的に用
いられている体積比で１〜２０％の範囲は勿論のこと、
必要に応じて７０％程度の極めて高濃度のものであって
もよい。すなわち、この発明によれば、後述するように
強磁性体微粒子が低沸点溶媒中に分散された中間媒体を
利用することで１強磁性体微粒子濃度を７０％に達する
高濃度に調整することができる。これにより、磁化量の
極めて高い磁性流体が得られるものである。

この発明に用いられる強磁性体微粒子分散剤は。

先に述べたキャリアとなる低揮発性有機溶媒との親和性
が大きいものが好ましい。例えばオレイン酸またはその
塩２石油スルホン酸またはその塩。

合成スルホン酸またはその塩等の如（、カルボキシル基
、ヒドロキシル基、スルホン基などの極性基を有する炭
化水素化合物である陰イオン性界面活性剤とか、或いは
またポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の如
き非イオン性界面活性剤とか、更にはアルキルジアミノ
エチルグリジンの如く分子構造内に陽イオン部分と陰イ
オン部分とを共にもつ両性界面活性剤等から適宜に選択
して用いられる。

この発明における液晶形成物質は９例えばステアリン酸
ジエチルアミノエチルアミドＣＨ３（Ｃ）１２）１６ｃ
ＯＮＨ（ＣＨｚ）ＺＮ（ＣＨＩＣＨｆｆ）！とアルキル
リン酸エステル ＣＨ□＝Ｃ（Ｃｌｌ’ａ）ＣＯＯＲ−０−Ｐ−０−Ｒ’
との混合物である。両者の混合比と、これにより得られ
た混合物のキャリア液にたいする添加比率とを適宜に調
整して液晶を発現させることにより。

磁性流体そのものの電導度を大きく高め得ることが確認
された。

この発明の磁性流体組成物を製造するにあたり。

強磁性体微粒子中の分散性の悪い粒子を効率よく除去し
て安定性の高い磁性流体を得ようとするならば、或いは
またキャリア中に分散させる強磁性体微粒子の濃度を高
くして高磁化能力をもつ磁性流体を得ようとするならば
１本出願人が先に提案した磁性流体の製造方法（特開昭
５８−１７４４９５）によると効率的である。

すなわち１強磁性体微粒子と界面活性剤とを。

ますへキサンやベンゼン等の低沸点有機溶媒に加える。

これにより１表面を界面活性剤で被覆した強磁性体微粒
子が低沸点有機溶媒中に分散された中間媒体を得る。こ
のとき、湿式法で得られる強磁性体微粒子を用いるので
あれば９強磁性体微粒子の水相懸濁液に所要量の界面活
性剤剤を加えて被覆層を形成し、いったん洗浄し、乾燥
して疎水性強磁性体微粒子を得た後、低沸点有機溶媒を
加えて中間媒体を得てもよい。

次にその中間媒体中の分散性の悪い微粒子を５０００〜
８０００Ｇの遠心力で遠心分離して除く。

低沸点有機溶媒からなる中間媒体はその粘度が極めて低
いから、遠心分離は効率良く行うことができる。

その後に、キャリアとしての低揮発性有機溶媒と液晶形
成物質とを加えて混合し、その混合物を大気中または減
圧中で加熱して低沸点有機溶媒を蒸発除去するか、或い
はまた中間媒体を加熱して低沸点有機溶媒を蒸発させて
から磁性流体微粒子にキャリアと液晶形成物質とを加え
ることで、極めて安定した導電性磁性流体の溶液とする
ものである。

またこの場合、得られた磁性流体組成物に、必要に応じ
て、更に中間媒体を加えては加熱することを繰り返すこ
とで９強磁性体微粒子が非常に高濃度でしかも安定に分
散された磁性流体を得ることも可能である。

この発明の磁性流体組成物の製造工程は、上記の中間媒
体を必ずしも経由しなくてもよい。その場合は１強磁性
体微粒子と低沸点有機溶媒と界面活性剤とを混合して粒
子表面を界面活性剤で被覆した後、直ちにその低沸点有
機溶媒を加熱除去し。

その後キャリアである低揮発性の有機溶媒と液晶形成物
質とを加えたものを、遠心分離器にかけて分散性の悪い
強磁性体微粒子を除去する。

いずれの工程を用いるかは、製品の種類、使用目的、要
求性能等に応じて選択される。

この発明の磁性流体組成物の製造方法にあっては、先に
述べた強磁性体微粒子の表面を被覆して分散性を付与す
るための界面活性剤の他に、電荷を運搬するための荷電
体としての界面活性剤を。

更に必要に応じて添加してもよい。この電荷運搬用の界
面活性剤としては、必ずしも陽イオン性界面活性剤であ
る必要はなく、陰イオン性界面活性剤等も利用できる。

また添加量も極く少量でよい。

これらの電荷運搬体としての界面活性剤や液晶形酸物質
は、有機溶媒をキャリアとして生成された磁性流体中に
最終的に添加してもよい。

以下に、この発明の導電性磁性流体組成物の実施例を説
明する。

〔実施例１〕 （ａｌ　　ヘキサデシルジフェニールエーテル油とステ
アリン酸ジエチルアミノエチルアミドとアルキルリン酸
エステルとの混合系による液晶の発現。

ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミドとアルキルリ
ン酸エステルとの混合比と、その混合物のヘキサデシル
ジフェニールエーテル油に対する添加比を変えて、液晶
の発現の有無を確認するため２種々の混合系を調整した
。

すなわち、低沸点溶剤であるヘキサンに、ヘキサデシル
ジフェニルエーテル油とステアリン酸ジエチルアミノエ
チルアミドとアルキルリン酸エステルとを所定量加えて
よく混合した後、９０°Ｃに保ちつつロークリエバポレ
ータによりヘキサンを蒸発させ、残留したものを試料と
した。

試料は、以下の５種類である。

■　サンプルＡニ ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミドとアルキルリ
ン酸エステルとの混合比が。

重量比で　１：３の系。

■　サンプルＢ： 上記の混合比が１重量比で１：１．４の系。

■　サンプルＣ： 上記の混合比が１重量比で３：１の系。

■　サンプルＤ： アルキルリン酸エステルのみの系。

■　サンプルＥニ ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミドのみの系。

上記■〜■混合物を、ヘキサデシルジフェニールエーテ
ル油に対して５〜５０ｗｔ％の添加比で添加して試料を
調整した。

上記各試料毎に、液晶の発現の有無を偏光顕微鏡で観察
して、第１表に示す結果が得られた。

（ｂｌ　　ヘキサデシルジフェニールエーテル油をキャ
リアとする磁性流体の調整。

まず、硫酸第１鉄と硫酸第２鉄とをそれぞれ０゜３ｍ０
１づつ含む水溶液１）に、６ＮのＮａ０ＨａｑをｐＨ１
）以上になるまで加えた後、その溶液を６０°Ｃで３０
分間熟成して、マグネタイトコロイドのスラリー液を得
た。ついで、室温下で水洗して、このスラリー中の電界
質を除去する０以上は、湿式法によりマグネタイトコロ
イドを製造する工程である。

このようにして得たマグネタイトコロイド液に。

３ＮのＨＣｊ！ａｑを加えてそのｐＨを３に調整した後
、これに界面活性剤として合成スルホン酸ナトリウムを
３０ｇ添加し、６０℃で３０分間撹拌することにより、
マグネタイト粒子の表面に界面活性剤を吸着させた。そ
の後静置することにより、液中のマグネタイト粒子は凝
集して沈澱するから、その上澄み液を捨てる。更に水を
加えて撹拌してから静置し、上澄み液を捨てる。この水
洗を数回繰り返して、水溶液中の電界質を除去した後、
濾過脱水し乾燥して、表面が界面活性剤で覆われた粉末
状のマグネタイト微粒子とした。

次に、このマグネタイト粉末に、低沸点溶媒としてヘキ
サンを加えて十分に振とうすることにより、マグネタイ
ト粒子がヘキサン中に分散した中間媒体が得られた。こ
の中間媒体を遠心分離機にかけて、８０００Ｇの遠心力
下で３０分間遠心分離し、マグネフィト分散粒子のうち
の比較的大きな分散性の悪い粒子を沈降せしめて除去す
る。次いで、沈降せずに残ったマグネタイト微粒子が分
散しているその上澄み液を、ロータリーエバポレータに
移し、９０°Ｃに保って低沸点溶媒成分すなわちヘキサ
ンを蒸発除去して、親油性のマグネタイト微粒子を得た
。

このマグネタイト微粒子を５ｇ採取し、ヘキサン中に再
分散させた後、これにキャリアとなるヘキサデシルジフ
ェニルエーテル４ｇを加えて混合する。この混合液をロ
ータリーエバポレータに移し、９０゛Ｃに保って低沸点
溶媒成分すなわちヘキサンを蒸発除去する。その結果、
マグネタイトはキャリア中に分散する。これを更に遠心
骨Ｍ機にかけ、８０００Ｇの遠心力下に３０分間処理し
た。

この操作によって非分散固形物はとり除かれ、極めて安
定な磁性流体が得られた。

（Ｃ）　　液晶形成物質の添加と導電性の発現。

次いで、そのヘキサデシルジフェニルエーテルをキャリ
アとする磁性流体に、液晶形成物質であるステアリン酸
ジエチルアミノエチルアミドとアルキルリン酸エステル
とからなる上記サンプルＡ〜サンプルＥの混合物を、磁
性流体中のヘキサデシルジフェニールエーテル油に対し
て５〜５０ｗｔ％の添加比で添加して試料を調整し、各
試料毎に、電気抵抗値を測定した。

なお電気抵抗は、内径７１課、外径７．４ｍｍ、厚さ０
．７　ｍｍの環状磁性流体シールとした時の、内外周面
間の電気抵抗値を測定した値である。

その結果をまとめたものを第１表に示す。また２第１表
の結果を相図として第１図に示す。

第１表 相図において、液晶の発現が確認されたのは。

１、ＩＩの領域のみであり、■の領域では確認されなか
った。

上記■〜ｍの領域と電気抵抗値との関係をまとめると、
第２表のようになる。

すなわち、液晶の発現と電気抵抗値との間に（主密接な
関係が認められる。特に、領域■は、ステアリン酸ジエ
チルアミノエチルアミドとアルキルジフェニールエーテ
ル油の分子比で１：ｌであり。

この領域が特に帯電防止に大きく寄与することが判明し
た。

更に、液晶形成物質の添加濃度が高い領域（相図中の■
の領域）では、液晶の発現が認められないのみでなく。

（ｉ）磁性粒子の濃度低下による飽和磁化量の減少。

（ｉｉ）磁性流体の粘度が上昇して、流動性が損なわれ
る。

などの現象が生じて、磁性流体としての特性の点からも
、ふされしくないといえる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、低揮発性有機溶媒をキャリアとする
磁性流体に、その有機溶媒中で液晶を形成する物質を混
合して導電性を付与するものとしたため、帯電体から電
荷を除去する際に、帯電体の電荷の影響を受けて強磁性
体微粒子の分散が不均一になったり、界面活性剤が強磁
性体微粒子表面から脱着したりすることがなく、かつ電
導度を自由に調整できる導電性磁性流体組成物を提供す
ることできるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、キャリアと液晶形成物質との混合物における
。液晶相−非液晶相の相間平衡関係を示す相図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリアとなる低揮発性有機溶媒と、該有機溶媒
   と親和性のある親油性基を有する界面活性剤と、該界面
   活性剤で表面を被覆して前記低揮発性有機溶媒中に分散
   させた強磁性体微粒子と、前記低揮発性有機溶媒中で液
   晶を形成する物質とよりなることを特徴とする導電性磁
   性流体組成物。
2. （２）前記低揮発性有機溶媒中で液晶を形成する物質は
   、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミドとアルキル
   リン酸エステルとからなる特許請求の範囲第１項記載の
   導電性磁性流体組成物。
3. （３）強磁性体微粒子に対して、低沸点有機溶媒と、こ
   れと親和性のある親油性基を有して強磁性体微粒子の表
   面を被覆する界面活性剤とを加えることにより、該界面
   活性剤で表面を被覆された強磁性体微粒子が低沸点有機
   溶媒中に均一に分散された中間媒体を得る工程と、該中
   間媒体中の分散性の悪い微粒子を分離した後、低揮発性
   有機溶媒を中間媒体に加えて混合物とする工程と、該混
   合物を加熱して低沸点有機溶媒を蒸発分離せしめて磁性
   流体を得る工程と、得られた磁性流体に液晶を形成する
   物質を添加する工程とを包含する導電性磁性流体組成物
   の製造方法。
4. （４）強磁性体微粒子に対して、低沸点有機溶媒と、こ
   れと親和性のある親油性基を有する界面活性剤とを加え
   て、該界面活性剤を強磁性体微粒子の表面に結合させ、
   その後前記低沸点有機溶媒を除去して前記界面活性剤で
   表面を被覆された強磁性体微粒子を得る工程と、該強磁
   性体微粒子に低揮発性有機溶媒と、該低揮発性有機溶媒
   中で液晶を形成する物質とを加えて混合物とする工程と
   、該混合物中の分散性の悪い微粒子を除去する工程とを
   包含する導電性磁性流体組成物の製造方法。