KR101757727B1 - Magnetorheological fulids with improved re-dispersibility and method for evaluating re-dispersibility of magnetorheological fluids - Google Patents
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Abstract
자기유변유체 및 자기유변유체의 재분산성 평가방법이 개시된다. 본 발명에 의한 자기유변유체는 자성입자, 분산매체 및 첨가제를 포함하는 자기유변유체에 있어서, 자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수하여 입도분포를 측정하여 다음과 같이 정의된 스팬값(span value)을 얻을 때, 스팬값=(D90 - D10)/D50, 상기 스팬값은 1.3 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가방법은 자기유변유체가 담겨있는 투명용기를 제공하는 단계, 상기 투명용기를 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정하는 단계(1차 분산안정성 측정), 상기 자기유변유체에 외력을 가하여 원심분리된 고형분을 분산매체에 재분산시키는 단계 및 상기 고형분이 재분산된 자기유변유체가 담긴 투명용기를 다시 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정(2차 분산안정성 측정)하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method for evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid and a magnetorheological fluid. The magnetorheological fluid according to the present invention is a magnetorheological fluid containing magnetic particles, a dispersion medium and an additive, wherein all the solids in the magnetorheological fluid are recovered and the particle size distribution is measured to obtain a span value defined as follows (D 90 - D 10 ) / D 50 , and the span value is 1.3 or more. The present invention also provides a method for evaluating redistribution of a magnetorheological fluid, comprising the steps of: providing a transparent container containing a magnetorheological fluid; irradiating near infrared rays while rotating the transparent container by a centrifugal separator; A step of measuring a primary dispersion stability, a step of applying an external force to the magnetorheological fluid to redisperse the centrifugally separated solid material in the dispersion medium, and the transparent container containing the magnetorheological fluid to which the solid content is redispersed, And irradiating near infrared rays to measure the amount of light transmitted through the transparent container (measurement of secondary dispersion stability).
Description
본 발명은 자기유변유체에 대한 것으로, 보다 상세하게는 재분산성이 향상된 자기유변유체 및 자기유변유체의 재분산성을 정량적으로 평가할 수 있는 평가방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetorheological fluid, and more particularly, to an evaluation method capable of quantitatively evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid and a magnetorheological fluid having improved redispersibility.
자기유변유체는 기름이나 물과 같은 비자성 유체에 철 분말과 같이 자기장에 민감한 마이크로 크기의 자성입자들이 혼합된 현탁액으로, 외부 자기장의 인가를 통해 그 유동 특성을 실시간으로 제어할 수 있는 스마트 재료(smart material)의 하나이다.A magnetorheological fluid is a suspension of micro-sized magnetic particles, such as iron powder, which is sensitive to a magnetic field, in a non-magnetic fluid such as oil or water. It is a smart material capable of controlling its flow characteristics in real time through application of an external magnetic field smart material.
자기유변유체에는 일반적으로 자성입자들이 20 내지 50 퍼센트 정도의 부피 비율로 포함되어 있고, 기본적으로 뉴톤 유체(Newtonian fluid) 성질을 갖지만 외부 자기장이 인가되면 자성입자가 이동하여 인가된 자기장과 평행한 방향으로 사슬구조를 형성함으로써 전단력이나 유동에 대한 저항력을 갖는, 그리고 전단변형률이 없어도 일정한 항복응력을 발생시키는 빙햄(Bingham) 유체의 성질을 갖게 된다.Generally, magnetorheological fluids contain magnetic particles in a volume ratio of about 20 to 50 percent, and basically have Newtonian fluid properties, but when an external magnetic field is applied, the magnetic particles migrate and move in a direction parallel to the applied magnetic field , It has the property of Bingham fluid which has shear force and flow resistance and generates constant yield stress without shear strain.
자기유변유체는 유동에 대한 저항력을 갖는 특성으로 인해 댐퍼, 클러치, 브레이크 등에 이용되고 전단력을 갖는 특성으로 인해 연마에도 활용되고 있다.Magneto-rheological fluids are used in dampers, clutches, brakes, etc. due to their resistance to flow, and are also used for polishing due to their shear-strength properties.
자기유변유체가 다양한 시스템에 효과적으로 적용되기 위해서는 높은 항복응력을 보유하고, 그 내부에 분산된 자성입자가 분산매체내에 균일하게 분포하여야 하며, 자기장을 가한 후에 제거할 때 원래의 상태로 신속하게 회복될 수 있도록 유체의 점도 및 잔류자화 값이 낮아야 한다.In order for the magnetorheological fluid to be effectively applied to various systems, it is necessary to have a high yielding stress, to disperse the magnetic particles uniformly in the dispersion medium, to quickly recover to its original state when removed after application of the magnetic field The viscosity of the fluid and the residual magnetization value should be low.
그러나 자기유변유체를 구성하는 자성입자의 밀도(예를 들어, 철 분말의 경우 7.86g/cm3)가 분산매체의 밀도(예를 들어, 실리콘 오일의 경우 0.95g/cm3)에 비하여 매우 크다. 따라서 자기유변유체를 제조한 직후에는 분산성이 우수하더라도 시간이 지남에 따라 지속적으로 내부 고형분의 침전이 일어나는 것을 완전히 막을 수는 없다. 이러한 이유로 선형 타입의 댐퍼 등과 같은 장치에 사용하기 위해서는 침전된 고형분이 다시 분산매체에 재분산되어지는 특성인 재분산성의 확보가 매우 중요하다.However, the density of the magnetic particles constituting the magnetorheological fluid (for example, 7.86 g / cm 3 in the case of iron powder) is much higher than the density of the dispersion medium (for example, 0.95 g / cm 3 in the case of silicone oil) . Therefore, even after the preparation of the magnetorheological fluid, even if the dispersibility is excellent, the precipitation of the internal solids can not be completely prevented over time. For this reason, it is very important to ensure the redispersibility of the precipitated solid component, which is a property of redispersing the precipitated solid component again in the dispersion medium, for use in a device such as a linear type damper.
종래기술인 미국등록특허 US6203717B1의 경우 재분산성을 향상시키기 위해 자성입자의 함량, 분산매체(carrier fluid; oil)의 종류, 첨가제, 점토류 등을 변경하여 자기유변유체를 제조하고, 이를 열경화 처리 후 압축강도를 측정하여 로드 셀에 걸리는 힘의 세기로 재분산성을 평가하고 있다.In the case of US 6203717B1 of the prior art, a magnetorheological fluid is prepared by changing the content of magnetic particles, the type of carrier fluid (oil), additives, clay, and the like in order to improve redispersibility, The compressive strength is measured and the redistribution property is evaluated by the strength of the force applied to the load cell.
하지만 상기 미국등록특허 US6203717B1은 자기유변유체 자체의 재분산성이 아니라 열경화된, 즉 1차적인 가공이 이루어진 유체의 압축강도를 측정하여 자기유변유체의 재분산성으로 평가하는 것이므로 침전된 고형분이 유체에 재분산되는 것, 또는 자기유변유체 자체의 직접적인 재분산성을 평가하는 것으로 보기는 어렵다. However, since the USP 6203717B1 is not a redispersion property of a magnetorheological fluid itself but a thermosetting, i.e., a primary processed fluid, a compression strength of the fluid is measured to evaluate the redispersibility of the magnetorheological fluid. It is difficult to see that it is redispersed or that it directly evaluates the redispersibility of the magnetorheological fluid itself.
또한, 자성입자의 함량과 함께 분산매체의 종류, 첨가제, 점토류 등을 동시에 변수로 두었기 때문에 재분산성 향상에 영향을 주는 인자를 알기 힘들다.In addition, since factors such as the type of dispersion medium, additives, and clay are used as variables at the same time as the content of magnetic particles, it is difficult to know the factors affecting the redispersibility.
다른 종래기술인 미국등록특허 US7297290B2의 경우 자성입자의 크기를 나노크기로 줄여 자기유변유체의 재분산성의 향상을 도모하였는데 재분산성의 평가방법으로 실험자가 스패츌라를 사용하여 침전물에 직접 힘을 가해 판단하는 방법인 스패츌라 테스트를 이용하였기 때문에 정량화된 결과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 그 결과에 대한 신뢰성도 높다고 할 수 없다.In the case of US7297290B2, which is another prior art, the magnetic particle size was reduced to nano size, and the redispersibility of the magnetorheological fluid was improved. In the evaluation method of the redispersibility, the experiment was performed by using the spatula Method, it is not possible to obtain the quantified result and the reliability of the result is not high.
따라서, 현재까지 제안된 자기유변유체에 대한 재분산성 평가방법은 정성적인 것에 그치거나 그 결과에 있어서도 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
Therefore, the method for evaluating the redistribution property of the magnetorheological fluid proposed so far has a problem that it can not be relied on only as a result of qualitative analysis.
본 발명은 자기유변유체의 재분산성 향상 및 평가방법에 대한 신뢰성 등 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 자기유변유체(Magnetorheological Fluid)에 있어서 중요한 특성 중의 하나인 재분산성을 정량적으로 평가할 수 있는 방법과 이를 기반으로 하여 재분산성을 향상시키는 명확한 기준 및 이에 따라 제조된 자기유변유체를 제공하기 위한 것이다.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is to solve problems such as improvement of redispersibility of a magnetorheological fluid and reliability of an evaluation method. It is a method of quantitatively evaluating redispersibility, which is one of important characteristics of a magnetorheological fluid, To improve the redispersibility and to provide a magnetorheological fluid produced thereby.
본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체는 자성입자, 분산매체 및 첨가제를 포함하는 자기유변유체에 있어서, 자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수 후, 입도분포를 측정하여 다음과 같이 정의된 스팬값(span value)을 얻을 때, 스팬값=(D90 - D10)/D50(여기서 D90 , D10 및 D50은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10% 및 50%에 해당하는 입도를 말함), 상기 스팬값은 1.3 이상인 것을 특징으로 한다.A magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention is a magnetorheological fluid including magnetic particles, a dispersion medium, and an additive. After recovering all the solids in the magnetorheological fluid, the particle size distribution is measured and a span value (D 90 - D 10 ) / D 50 , where D 90 , D 10 and D 50 are respectively 90%, 10% and 50% relative to the maximum in the cumulative distribution of solid fractional granularity, %), And the span value is 1.3 or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체는 자성입자, 분산매체 및 첨가제를 포함하는 자기유변유체에 있어서, 자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수후, 입도분포를 측정하여 D90/D10을 얻을 때(여기서 D90, D10 은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10%에 해당하는 입도를 말함), 상기 D90/D10은 3 이상인 것을 특징으로 한다.Also, the magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention is a magnetorheological fluid including magnetic particles, a dispersion medium, and an additive. After recovering all the solids in the magnetorheological fluid, the particle size distribution is measured to obtain D 90 / D 10 (Where D 90 and D 10 are particle sizes corresponding to 90% and 10%, respectively, with respect to the maximum value in the cumulative distribution of solid particle sizes), and D 90 / D 10 is 3 or more.
상기 자기유변유체 내 모든 고형분들은 상기 자기유변유체의 20 내지 50 부피 퍼센트(vol%)이며, 상기 첨가제는 상기 자성입자 대비 1 내지 30 부피 퍼센트(vol%)일 수 있다.All the solids in the magnetorheological fluid are 20 to 50 volume percent (vol%) of the magnetorheological fluid, and the additive may be 1 to 30 volume percent (vol%) relative to the magnetic particles.
상기 자성입자는 철, 니켈, 코발트, 철-코발트 합금, 철-알루미늄 합금, 철-규소 합금, 철-니켈 합금, 철-바나듐 합금, 철-몰리브덴 합금, 철-크롬 합금, 철-텅스텐 합금, 철-망간 합금, 철-구리 합금, 카보닐 철(carbonyl iron), 이산화 크롬, 스테인레스 강, 규소 강, 망간-아연 페라이트, 산화 크롬, 질화 철, 산화 철, 탄화 철, 페라이트-폴리머, 니켈-아연 페라이트, 페라이트(Fe3O4) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.Wherein the magnetic particles are selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, iron-cobalt alloys, iron-aluminum alloys, iron-silicon alloys, iron-nickel alloys, iron-vanadium alloys, iron-molybdenum alloys, Iron-copper alloy, carbonyl iron, chromium dioxide, stainless steel, silicon steel, manganese-zinc ferrite, chromium oxide, iron nitride, iron oxide, iron carbide, ferrite- Zinc ferrite, ferrite (Fe 3 O 4 ), and mixtures thereof.
상기 분산매체는 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유, 진공 오일, 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil), 식물성 오일 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The dispersion medium may be selected from the group consisting of water, ethanol, silicone oil, mineral oil, vacuum oil, castor oil, hydraulic oil, lubricant oil, saturated hydrocarbon oil, unsaturated hydrocarbon oil, synthetic hydrocarbon oil, cycloparaffin oil, ethylene glycol, (PAO), transformer oil, transformer-sealing solution, halocarbon oil, paraffin oil, mineral oil (mineral oil), and the like. ), Olive oil, corn oil, soybean oil, vegetable oil, and mixtures thereof.
상기 첨가제는 자기유변유체 내에서 분산안정성, 요변성, 내마모성, 화학적 안정성, 산화방지의 목적으로 사용되는 화학적 첨가제, 금속 산화물, 유기점토 및 무기점토 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The additive may be at least one selected from the group consisting of chemical additives, metal oxides, organic clay and inorganic clay, which are used for dispersion stability, thixotropy, abrasion resistance, chemical stability, antioxidation purpose in a magnetorheological fluid.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가방법은 자기유변유체의 1차 분산안정성을 적외선을 이용하여 측정하는 단계, 상기 자기유변유체에 외력을 가하여 재분산시키는 단계, 상기 자기유변유체의 2차 분산안정성을 상기 적외선을 이용하여 측정하는 단계, 및 상기 1차 분산안정성 측정값과 상기 2차 분산안정성 측정값을 비교하는 단계를 포함한다.The method for evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid according to another embodiment of the present invention comprises the steps of measuring the primary dispersion stability of a magnetorheological fluid using infrared rays, applying an external force to the magnetorheological fluid to redisperse the magnetorheological fluid, Measuring the secondary dispersion stability of the fluid using the infrared; and comparing the primary dispersion stability measurement to the secondary dispersion stability measurement.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가방법은 자기유변유체가 담겨있는 투명용기를 제공하는 단계, 상기 투명용기를 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정하는 단계(1차 분산안정성 측정), 상기 자기유변유체에 외력을 가하여 원심분리된 고형분을 분산매체에 재분산시키는 단계 및 상기 고형분이 재분산된 자기유변유체가 담긴 투명용기를 다시 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정(2차 분산안정성 측정)하는 단계를 포함한다.A method for evaluating redistribution of a magnetorheological fluid according to another embodiment of the present invention includes the steps of providing a transparent container containing a magnetorheological fluid, irradiating near infrared rays while rotating the transparent container with a centrifuge, A step of measuring the amount of light (primary dispersion stability measurement), a step of re-dispersing the centrifugally separated solid matter in the dispersion medium by applying an external force to the magnetorheological fluid, and a step of re-dispersing the transparent vessel containing the magnetorheological fluid And irradiating near infrared rays while rotating by a centrifugal separator to measure the amount of light transmitted through the transparent container (measurement of secondary dispersion stability).
상기 1차 및 2차 분산안정성 측정값은 각각의 불안정성 인덱스(instability index)로 표시될 수 있다.The first and second dispersion stability measurement values may be represented by respective instability indexes.
상기 광량의 측정은 상기 원심분리기의 회전속도가 4,000rpm인 상태에서 조사되는 근적외선에 대하여 150초(second) 간격으로 999개의 투과량 프로파일을 측정함으로써 이루어질 수 있다.
The measurement of the amount of light can be performed by measuring 999 transmissivity profiles at intervals of 150 seconds with respect to the near-infrared rays irradiated in a state where the rotation speed of the centrifuge is 4,000 rpm.
본 발명에 의하면 자기유변유체의 재분산성을 자기유변유체 자체로 정량화하여 평가할 수 있는 측정 방법을 제공할 수 있으며, 상기 방법을 통하여 재분산성이 향상된 자기유변유체를 제공함과 동시에 재분산성에 영향을 주는 인자에 대한 명확한 기준을 제시할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a measurement method capable of quantifying and evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid by itself, and a magnetorheological fluid with improved redispersibility can be provided through the above method, A clear criterion for the factor can be given.
또한, 자기유변유체의 재분산성을 정량적으로 평가할 수 있는 재분산성 평가방법을 제공함으로써 향후 자기유변유체의 제조 및 활용분야에 있어서 신속하면서도 신뢰성있는 자기유변유체에 대한 재분산성 평가방법이 확대 적용될 수 있다.In addition, by providing a re-dispersibility evaluation method capable of quantitatively evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid, a method for rapidly and reliably redispersing the magnetorheological fluid in the field of manufacturing and utilizing magnetorheological fluid can be extended .
본 발명에 의한 재분산성 평가방법은 자기유변유체 내에 포함된 자성입자 뿐만 아니라 자기유변유체의 특성을 개선하기 위해 사용되는 유무기 첨가제들을 포함한 모든 고형분들의 영향에 따른 자기유변유체의 재분산성 특성을 측정할 수 있다. The method for the evaluation of redispersibility according to the present invention measures the redispersibility of magnetorheological fluid depending on the influence of all the solids including the magnetic particles contained in the magnetorheological fluid as well as the organic and inorganic additives used for improving the properties of the magnetorheological fluid can do.
또한, 본 발명에 의한 재분산성이 향상된 자기유변유체는 승용 및 상용차량, 철도차량, 2륜 차량에 적용되는 각종 선형 타입 댐퍼(damper) 및 회전형 타입 댐퍼(damper), 군수산업에서 완충장치에 사용되는 각종 댐퍼(damper), 교량 및 건물의 내진용 댐퍼(damper), 가전제품군의 진동 조절 댐퍼(damper) 등의 분야에 확대 적용될 수 있다.
Further, the magnetorheological fluid having improved redispersibility according to the present invention is applicable to various linear type dampers and rotary type dampers applied to passenger cars, commercial vehicles, railroad cars, two-wheel vehicles, and shock absorbers in the military industry It can be extended to various dampers, bridges and building damper, and vibration control dampers of household appliances.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성의 평가방법에 대한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 불안정성 인덱스(instability index) 계산에 사용되어지는 프로파일(profile)의 모식도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가시 시편들에 대한 1차 분산안정성 측정결과를 도시한 그래프이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가시 시편들에 대한 2차 분산안정성 측정결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가시 1차 분산안정성 측정결과와 2차 분산안정성 측정결과의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율과 스팬값(span value)의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가시 1차 분산안정성 측정결과와 2차 분산안정성 측정결과의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율과 D90/D10의 관계를 도시한 그래프이다.1 is a process diagram for a method for evaluating the redispersibility of a magnetorheic fluid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a profile used in calculating instability index of a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a graph showing the results of primary dispersion stability measurement on specimens in the evaluation of redispersion of a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the results of secondary dispersion stability measurement on specimens in the evaluation of redispersibility of a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rate of change in instability index and the span value of the results of the primary dispersion stability measurement and the secondary dispersion stability measurement in the evaluation of the redispersibility of the magnetorheic fluid according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is a graph showing the relation between the change rate of the instability index of the result of measurement of the primary dispersion stability and the result of measurement of the secondary dispersion stability and D 90 / D 10 in the evaluation of the redispersibility of the magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자기유변유체에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a magnetorheological fluid according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 의한 자기유변유체는 자성입자, 분산매체 및 첨가제를 포함하는 자기유변유체에 있어서, 상기 자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수하여 입도를 측정하고 상기 자기유변유체내 모든 고형분들의 스팬값(span value)을 아래와 같이 정의할 때, 상기 스팬값은 1.3 이상인 것을 특징으로 한다.A magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention is a magnetorheological fluid including magnetic particles, a dispersion medium, and an additive, wherein all the solids in the magnetorheological fluid are recovered to measure the particle size, and all solids in the magnetorheological fluid When the span value is defined as follows, the span value is 1.3 or more.
스팬값=(D90 - D10)/D50; Span value = (D 90 - D 10 ) / D 50 ;
(여기서 D90, D10 및 D50은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10% 및 50%에 해당하는 입자의 크기를 말함)(Where D 90, D 10 and D 50 are respectively the particle sizes corresponding to 90%, 10% and 50% of the maximum value in the cumulative distribution of the solid particle size)
일반적으로 자기유변유체는 제조한 이후에 침강안정성이 확보되어도 시간이 지남에 따라 고형분(자성입자, 첨가제 등의 고형분)의 침전이 일어나기 때문에 선형 타입의 댐퍼(damper) 등과 같은 장치에 사용되기 위해서는 재분산성의 확보가 매우 중요하다.Generally, even though the sedimentation stability is ensured after the preparation of the magnetorheological fluid, the sedimentation of the solid content (solid particles such as magnetic particles and additives) occurs over time. Therefore, in order to be used in a device such as a linear type damper, It is very important to secure acidity.
재분산성(re-dispersibility)이란 중력이나 원심력의 작용을 받아 침강 또는 분리가 이루어진 고형분이 인가된 외력에 의해서 분리가 이루어지기 전의 상태로 돌아가는 특성을 말한다.The re-dispersibility refers to a property of returning to a state before separation by an external force applied by a solid content that has been sedimented or separated under the action of gravity or centrifugal force.
종래의 경우, 자기유변유체의 재분산성 측정을 위해 자기유변유체 자체가 아닌 자기유변유체를 열경화시켜 1차적으로 가공된 유체의 재분산성을 측정하여 평가함으로써, 자기유변유체 내의 침전된 고형분이 유체에 재분산되는 것 또는 자기유변유체 자체의 직접적인 재분산성을 평가하는 방법으로 보기 어렵고, 자기유변유체 내에 존재하는 고형분에 재분산에 미치는 영향을 확인할 수 없었다.In the prior art, by measuring and evaluating the redistribution property of the primary processed fluid by thermosetting the magnetorheological fluid, rather than the magnetorheological fluid itself, for the redistribution of the magnetorheological fluid, the precipitated solids in the magnetorheological fluid Or the direct redistribution of the magnetorheological fluid itself, and the effect of the solids present in the magnetorheological fluid on the redispersion could not be confirmed.
즉, 자기유변유체의 재분산성은 단지 자성입자 뿐만 아니라 유체내의 다른 고형분들에 의해 영향을 받을 것이 분명함에도 자기유변유체에 포함된 자성입자와 유무기 첨가제 등의 모든 고형분들을 기준으로 하여 평가한 것이 현재까지는 전무한 상태라고 할 수 있다.That is, although the redispersibility of the magnetorheological fluid is obviously affected not only by magnetic particles but also by other solids in the fluid, it is evaluated based on all the solids such as magnetic particles and organic additives contained in the magnetorheological fluid Until now, it can be said that it is in no condition.
이에 따라, 본 발명에서는 자기유변유체 내에 포함되어 있는 모든 고형분(자성입자, 표면개질된 자성입자, 각종 유무기 첨가제 등을 포함하는 모든 고형분)의 크기와 입도분포의 폭을 변화시켜 자기유변유체를 제조하였고 이에 대한 평가를 기반으로 하여 재분산성이 향상된 자기유변유체를 고안하였다.
Accordingly, in the present invention, by changing the size and the width of the particle size distribution of all the solid components (all the solid components including magnetic particles, surface-modified magnetic particles, various organic and inorganic additives, etc.) contained in the magnetorheological fluid, Based on this evaluation, we developed a magnetorheological fluid with improved redistribution.
보다 상세하게, 본 발명에서는 자기유변유체의 재분산성 향상을 위해 자기유변유체 내에 포함되어 있는 모든 고형분들의 D10, D50, D90 및 스팬값(span value)을 고려하여 유체를 제조하였다. More specifically, in order to improve the redispersibility of a magnetorheological fluid, a fluid is prepared in consideration of D 10 , D 50 , D 90, and span value of all the solids contained in the magnetorheological fluid.
상기 스팬값은 고형분의 입도분포 폭을 알 수 있는 방법으로 자성입자와 함께 입도분포에 영향을 미칠 수 있는 침강방지제, 요변제, 내마모제, 산화방지제 등의 화학적 첨가제 및 유무기 첨가제가 모두 포함된 자기유변유체의 모든 고형분들에 대한 값을 기준으로 한다.The span value is a method in which the particle size distribution width of the solid content can be known. The span value is a value obtained by dividing the magnetic particle size Based on the values for all solids in the rheological fluid.
본 발명에서 자기유변유체가 양호한 재분산성을 가지려면 스팬값(span value)이 적어도 1.3 이상인 것이 바람직하다. 스팬값이 1.3 미만인 경우는 재분산성이 현저하게 저하된다.
In the present invention, it is preferable that the span value of the magnetorheological fluid is at least 1.3 or more so as to have good redispersibility. When the span value is less than 1.3, the redispersibility is remarkably reduced.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 재분산성이 향상된 자기유변유체는 자성입자, 분산매체 및 첨가제를 포함하는 자기유변유체에 있어서, 자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수 후, 입도분포를 측정하여 D90/D10를 얻었을 때(여기서 D90, D10 은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10%에 해당하는 입자의 크기를 말함), 상기 D90/D10 은 3이상인 것을 특징으로 한다.Further, a magnetorheological fluid having improved redispersibility according to a preferred embodiment of the present invention is a magnetorheological fluid containing magnetic particles, a dispersion medium, and an additive, wherein all the solids in the magnetorheological fluid are recovered and the particle size distribution is measured D 90 / D 10 (where D 90 and D 10 are respectively the particle size corresponding to 90% and 10% of the maximum value in the cumulative distribution of solid particle size), and D 90 /
또한, 본 발명의 실시예에 의한 자기유변유체들에 있어서, 상기 자기유변유체에서 모든 고형분들은 상기 자기유변유체의 20 내지 50 부피 퍼센트(vol%)이며, 상기 첨가제는 상기 자성입자 대비 1 내지 30 부피 퍼센트(vol%)인 것을 특징으로 한다.Further, in the magnetorheological fluid according to the embodiment of the present invention, all the solids in the magnetorheological fluid are 20 to 50 volume percent (vol%) of the magnetorheological fluid, and the additive is 1 to 30 And a volume percentage (vol%).
본 발명에서는 자성입자 뿐만 아니라 자기유변유체에 첨가되는 모든 첨가제등을 포함한 모든 고형분들을 재분산성 평가의 기준으로 함으로써, 실제 분산매체에 포함된 자성입자, 표면개질된 자성입자 뿐만 아니라 유무기 첨가제 등에 의한 자기유변유체 자체의 본원적인 재분산성을 고려할 수 있도록 하였다.In the present invention, not only the magnetic particles but also all of the solid components including the additives added to the magnetorheological fluid are used as criteria for the re-dispersibility evaluation, so that the magnetic particles, the surface-modified magnetic particles, So that the original redispersibility of the magnetorheological fluid itself can be considered.
상기 자성입자는 철, 니켈, 코발트, 철-코발트 합금, 철-알루미늄 합금, 철-규소 합금, 철-니켈 합금, 철-바나듐 합금, 철-몰리브덴 합금, 철-크롬 합금, 철-텅스텐 합금, 철-망간 합금, 철-구리 합금, 카보닐 철(carbonyl iron), 이산화 크롬, 스테인레스 강, 규소 강, 망간-아연 페라이트, 산화 크롬, 질화 철, 산화 철, 탄화 철, 페라이트-폴리머, 니켈-아연 페라이트, 페라이트(Fe3O4) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.Wherein the magnetic particles are selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, iron-cobalt alloys, iron-aluminum alloys, iron-silicon alloys, iron-nickel alloys, iron-vanadium alloys, iron-molybdenum alloys, Iron-copper alloy, carbonyl iron, chromium dioxide, stainless steel, silicon steel, manganese-zinc ferrite, chromium oxide, iron nitride, iron oxide, iron carbide, ferrite- Zinc ferrite, ferrite (Fe 3 O 4 ), and mixtures thereof.
본 발명에서는 큰 포화자화를 갖는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 카보닐철(carbonyl iron) 분말 등의 금속 분말들을 자성입자로 사용하는 것이 바람직하며 이러한 자성입자는 대부분 구형의 형상을 가진다.In the present invention, metal powders such as iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and carbonyl iron powder having a large saturation magnetization are preferably used as magnetic particles. Shape.
또한, 자기유변유체의 침강안정성을 확보하기 위하여 금속 입자들에 비해 상대적으로 작은 입자크기 및 낮은 밀도를 갖는 금속 산화물 입자들이 사용될 수 있다. 이러한 금속 산화물 입자들은 비교적 낮은 포화자화를 갖는다.In order to secure the sedimentation stability of the magnetorheological fluid, metal oxide particles having a relatively small particle size and a low density as compared with the metal particles can be used. These metal oxide particles have a relatively low saturation magnetization.
상기 자기유변유체에 사용되는 자성입자는 입자의 크기 및 성질이 상이한 2종 이상의 물질들이 혼합될 수 있다.The magnetic particles used in the magnetorheological fluid may be a mixture of two or more materials having different particle sizes and properties.
상기 분산매체는 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유, 진공 오일, 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil), 식물성 오일 및 이들의 혼합유 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.The dispersion medium may be selected from the group consisting of water, ethanol, silicone oil, mineral oil, vacuum oil, castor oil, hydraulic oil, lubricant oil, saturated hydrocarbon oil, unsaturated hydrocarbon oil, synthetic hydrocarbon oil, cycloparaffin oil, ethylene glycol, (PAO), transformer oil, transformer-sealing solution, halocarbon oil, paraffin oil, mineral oil (mineral oil), and the like. Olive oil, corn oil, soybean oil, vegetable oil, and a mixed oil thereof. [0029] The term " oil "
또한, 상기 첨가제는 자기유변유체 내에서 분산안정성, 요변성, 내마모성, 화학적 안정성, 산화방지 등의 목적으로 사용되는 화학적 첨가제, 금속 산화물, 유기점토 및 무기점토 중에서 선택된 적어도 하나가 사용된다. The additive may be at least one selected from the group consisting of chemical additives, metal oxides, organic clays and inorganic clays which are used for the purposes of dispersion stability, thixotropy, abrasion resistance, chemical stability and oxidation resistance in a magnetorheological fluid.
이에 따라, 자기유변유체의 모든 고형분들에는 자성입자는 물론 상기 첨가제 중 유기 또는 무기점토들이 포함될 수 있다.Accordingly, all solids of the magnetorheological fluid may include magnetic particles as well as organic or inorganic clays of the additive.
보다 구체적으로, 상기 첨가제는 무기점토, 분산제(dispersants), 계면활성제, 부식방지제, 윤활제, 마모방지 첨가제, 산화방지제, 요변성제(thixotropic agents) 및 통상의 현탁제(suspension agents)를 포함한다. More specifically, the additives include inorganic clays, dispersants, surfactants, corrosion inhibitors, lubricants, antiwear additives, antioxidants, thixotropic agents and conventional suspension agents.
무기 점토로는 벤토나이트, 헥토라이트, 몬모릴로나이트 또는 라미나 구조 및 극성 표면을 가진 유사 무기 점토가 사용된다. As the inorganic clay, bentonite, hectorite, montmorillonite or a similar inorganic clay having a lamina structure and a polar surface is used.
분산제는 올레인산, 지방산 금속비누, 폴리알코올, 암모늄염, 지방산, 폴리에틸렌 옥사이드, 포스페이트, 포스포네이트 등의 화합물 및 이들의 혼합물을 포함한다.Dispersing agents include oleic acid, fatty acid metal soap, polyalcohols, ammonium salts, fatty acids, compounds such as polyethylene oxide, phosphates, phosphonates, and mixtures thereof.
계면활성제는 술포네이트류, 포스페이트 에스테르류, 스테아르 산(stearic acid), 글리세롤 모노올레이트, 솔비탄 세스퀴올레이트(sorbitan sesquioleate), 라우레이트류(laurates), 지방산, 지방족 알코올(fatty alcohols), 불화지방족 폴리머 에스테르류(fluoroaliphatic polymeric esters), 및 티타네이트, 알루미네이트 및 지르코네이트 커플링제 및 다른 계면 활성제(surface active agents)를 포함한다. 또한, 폴리알켄 디올 및 부분적으로 에스테르화된 폴리올이 포함된다.Surfactants include, but are not limited to, sulfonates, phosphate esters, stearic acid, glycerol monooleate, sorbitan sesquioleate, laurates, fatty acids, fatty alcohols, Fluoroaliphatic polymeric esters, and titanates, aluminates and zirconate coupling agents and other surface active agents. Also included are polyalkenediol and partially esterified polyols.
부식방지제는 소듐 나이트라이트, 소듐 나이트레이트, 소듐 벤조에이트, 붕사(borax), 에탄올아민 포스페이트 및 이들의 혼합물을 포함하며, 마모방지 첨가제는 이황화몰리브덴, 징크포스페이트, 트리아릴포스페이트, 트리페닐포스 포로티오네이트, 아민포스페이트로 등의 화합물 및 이들의 혼합물이 사용된다.
Corrosion inhibitors include sodium nitrite, sodium nitrate, sodium benzoate, borax, ethanolamine phosphate and mixtures thereof, and the anti-wear additive includes molybdenum disulfide, zinc phosphate, triaryl phosphate, triphenylphosphorothio Compounds such as sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate and sodium carbonate.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가방법은 자기유변유체의 1차 분산안정성을 적외선을 이용하여 측정하는 단계, 상기 자기유변유체에 외력을 가하여 재분산시키는 단계, 상기 자기유변유체의 2차 분산안정성을 상기 적외선을 이용하여 측정하는 단계 및 상기 1차 분산안정성 측정값과 상기 2차 분산안정성 측정값을 비교하는 단계를 포함한다.The method for evaluating the redispersibility of a magnetorheological fluid according to another embodiment of the present invention comprises the steps of measuring the primary dispersion stability of a magnetorheological fluid using infrared rays, applying an external force to the magnetorheological fluid to redisperse the magnetorheological fluid, Measuring the secondary dispersion stability of the fluid using the infrared rays, and comparing the primary dispersion stability measurement value and the secondary dispersion stability measurement value.
본 발명에서 자기유변유체의 재분산성 평가를 위하여, 적외선을 이용하여 자기유변유체의 분산안정성을 2회로 나누어 측정하되, 1차 분산안정성을 측정한 후에 자기유변유체에 외력을 가하여 재분산시킨 후 2차 분산안정성을 측정하여 1차 및 2차 분산안정성 측정값을 대비함으로써 자기유변유체의 재분산성을 정량적으로 평가할 수 있다.
In order to evaluate the redispersibility of the magnetorheological fluid in the present invention, the dispersion stability of the magnetorheological fluid was measured by dividing the dispersion stability of the magnetorheological fluid by two times using infrared rays. After the primary dispersion stability was measured, the magnetorheological fluid was re- The dispersion redistribution of the magnetorheological fluid can be quantitatively evaluated by measuring the dispersion stability of the secondary and comparing the primary and secondary dispersion stability measurements.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기유변유체의 재분산성 평가방법은 자기유변유체가 담겨있는 투명용기를 제공하는 단계, 상기 투명용기를 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정하는 단계(1차 분산안정성 측정), 상기 자기유변유체에 외력을 가하여 원심분리된 고형분을 분산매체에 재분산시키는 단계 및 상기 고형분이 재분산된 자기유변유체가 담긴 투명용기를 다시 원심분리기에 의해 회전시키면서 근적외선을 조사하여 상기 투명용기를 투과하는 광량을 측정(2차 분산안정성 측정)하는 단계를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method for evaluating redistribution of a magnetorheic fluid according to another embodiment of the present invention includes the steps of providing a transparent container containing a magnetorheological fluid, rotating the transparent container by a centrifuge, A step of measuring the amount of light transmitted through the transparent container (primary dispersion stability measurement), applying an external force to the magnetorheological fluid, redispersing the centrifugally separated solid into a dispersion medium, Irradiating near infrared rays while rotating the transparent container containing the fluid by a centrifugal separator, and measuring the amount of light transmitted through the transparent container (measuring the secondary dispersion stability).
상기 자기유변유체는 이를 구성하는 고형분(자성입자, 표면개질된 자성입자, 첨가제 등의 물질)을 동일한 중량으로 고정하고 고형 성분의 D10, D50, D90 및 스팬값(span value)를 달리하여 제조한 것이다.The magnetorheological fluid is prepared by fixing the solid components (the magnetic particles, the surface-modified magnetic particles, additives, etc.) constituting the magnetorheological fluid to the same weight and changing the D 10 , D 50 , D 90 and span values .
상기와 같이 고형분을 일정한 중량으로 고정하고 고형분의 입도크기와 입도분포 폭을 변화시킨 자기유변유체를 투명한 용기(일정한 파장의 빛이 투과될 수 있는)에 동일 양을 장입한다.As described above, the solid content is fixed at a constant weight, and the magnetorheological fluid having the particle size and the particle size distribution width of the solid content is charged in the transparent container (the light of constant wavelength can be transmitted) in the same amount.
상기 자기유변유체가 장입된 투명용기를 원심분리기에 장착한 후 회전시키면서 자기유변유체를 분산매체와 고형분으로 분리시키고 원심력에 의해 고형분의 분리가 이루어지는 중에 투명용기에 광을 조사하여 투명용기를 투과하는 광(광량)을 검출한다. The transparent container filled with the magnetorheological fluid is mounted on a centrifuge and rotated, and the magnetorheological fluid is separated into a dispersion medium and a solid component. While the solid component is separated by centrifugal force, light is irradiated on the transparent container to transmit the transparent container. And detects light (amount of light).
이때, 분산매체의 투과광량은 40% 이상인 것이 바람직한데 이는 분산매체의 투과도가 40% 미만인 경우에는 불안정성 인덱스 값이 낮게 나타나기 때문이다. 특히, 입자가 침전되지 않거나 진한 유색의 오일을 사용하는 경우는 40% 미만의 투과도가 나타날 수도 있다.At this time, it is preferable that the amount of transmitted light of the dispersion medium is 40% or more, because the instability index value is low when the transmission rate of the dispersion medium is less than 40%. In particular, less than 40% of the permeability may be seen when the particles are not precipitated or when a deeply colored oil is used.
상기 광 검출은 광의 조사지점과 반대편, 즉 상기 투명용기를 중심으로 광 조사지점과 대칭되는 지점에 광 검출센서를 배치하여 이루어지게 된다.The light detection is performed by disposing the light detecting sensor at a position opposite to the light emitting point, that is, at a point symmetrical with the light emitting point about the transparent container.
이후에 침강된 고형분에 외력을 가함으로써 상기 분산매체에 재분산이 이루어지도록 한다.And then an external force is applied to the sedimented solid portion so that redispersing is performed on the dispersion medium.
상기 고형분에 외력을 가하는 것은 신속한 에너지 전달이 가능한 진동 여자기(vibration exciter)를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 진동 여자기의 일종으로 와류 믹서(vortex mixer)를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to apply an external force to the solid portion by using a vibration exciter capable of rapid energy transfer. It is preferable to use a vortex mixer as a vibration exciter.
재분산성은 중력이나 원심력의 작용을 받아 침강 또는 분산매체와 분리된 고형분들에 대하여 외력을 인가함으로써, 고형분들이 분리가 이루어지기 전의 상태로 되돌아가는 특성을 말한다.The redispersibility refers to a property of returning to a state before solidification is performed by applying an external force to sediments or solids separated from the dispersion medium under the action of gravity or centrifugal force.
재분산이 이루어진 자기유변유체가 담긴 투명용기를 상술한 원심분리기에서 다시 회전시켜 자기유변유체를 원심분리함과 동시에 동일한 광을 조사하여 투과광을 검출한다.The transparent container containing the re-dispersed magnetorheological fluid is rotated again in the above centrifugal separator to centrifuge the magnetorheological fluid and simultaneously transmit the same light to detect transmitted light.
상기 광의 조사에 있어서 사용되는 광은 근적외선(near infrared ray)인 것이 바람직하다.The light used in the irradiation of the light is preferably a near infrared ray.
상기 자기유변유체의 재분산성 평가는 첫 번째 투과광량을 기초로 한 1차 분산안정성 측정값과 두 번째 투과광량을 기초로 한 2차 분산안정성 측정값을 대비함으로써 이루어진다.The redistribution property of the magnetorheological fluid is evaluated by comparing the first dispersion stability measurement value based on the first transmission light amount and the second dispersion stability measurement value based on the second transmission light amount.
상기 분산안정성(dispersion stability)과 관련하여 하나의 물질 속에 다른 물질이 미립자의 상태로 떠다는 것을 분산이라고 하며, 이러한 상태를 유지하는 특성을 분산안정성이라고 한다.With respect to the above dispersion stability, the term "dispersion" refers to floating of another material in a state of fine particles in one material, and the property of maintaining such state is called dispersion stability.
상기 1차 및 2차 분산안정성 측정값은 각각의 불안정성 인덱스(instability index)로 나타낼 수 있다.The first and second dispersion stability measurement values can be represented by respective instability indexes.
분산안정성을 나타내는 불안정성 인덱스(instability index)는 0에 가까운 값을 가질수록 분산안정성이 우수한 것을 의미하며, 1의 값에 가까운 값을 가질수록 분산안정성이 나쁜 것을 의미한다.The instability index indicating the dispersion stability means that the dispersion stability is better as the value is closer to 0, and as the value is closer to 1, the dispersion stability is worse.
불안정성 인덱스(instability index)는 0.3이상이어야 하며, 0.3 미만인 자기유변유체의 경우 고점도, 고농도의 자기유변유체이거나, 계산하는 공식이 다른 경우(n의 설정이 다른 경우) 또는 측정범위의 설정이 다른 경우일 수 있다. 이에 따라 재분산 전후의 불안정 인덱스(instability index)값의 차이가 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 1차 분산안정성과 2차 분산안정성은 동일한 계산방식을 설정하여 계산되는 것이 바람직하다.Instability index should be not less than 0.3. If the magnetorheological fluid with a viscosity of less than 0.3 is a high-viscosity, high-concentration magnetorheological fluid, or if the calculation formula is different (when the setting of n is different) Lt; / RTI > Thus, differences in instability index values before and after redispersion may appear differently. Therefore, it is preferable that the primary dispersion stability and the secondary dispersion stability are calculated by setting the same calculation method.
도 2에 프로파일(profile)에 대한 모식도를 나타내었다. 가로축(x축)의 포지션(position)은 원심분리용 투명용기에서의 위치를 나타내며, 오른쪽으로 갈수록 투명용기의 바깥쪽을 의미한다. 즉, 침전층이 쌓이는 쪽을 의미한다. 세로축(y축)의 투과(transmission)는 근적외선이 유체가 든 투명용기를 투과해서 광이 검출되는 것을 의미한다. 원심분리가 진행됨에 따라 (침전이 진행됨에 따라), 프로파일(profile)은 초기(first)에서 마지막(last)으로 점차 이동한다. 이때 n은 몇 번째 프로파일인지를 나타낸다. A schematic diagram of the profile is shown in Fig. The position of the horizontal axis (x-axis) indicates the position in the transparent container for centrifugal separation, and the position toward the right side means the outer side of the transparent container. That is, it means that the precipitate layer accumulates. Transmission of the longitudinal axis (y-axis) means that near-infrared rays are transmitted through a transparent container containing fluid and light is detected. As the centrifugation proceeds (as precipitation proceeds), the profile gradually moves from the first to the last. Where n is the number of the profile.
상기 광량의 측정은 상기 원심분리기의 회전속도가 4,000rpm인 상태에서 조사되는 근적외선에 대하여 150초(second) 간격으로 999개의 투과량 프로파일을 측정함으로써 이루어진다.
The measurement of the amount of light is performed by measuring 999 transmissivity profiles at intervals of 150 seconds with respect to the near-infrared rays irradiated while the rotation speed of the centrifuge is 4,000 rpm.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 의한 자기유변유체의 재분산성의 평가방법에 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, a method of evaluating the redispersibility of a magnetorheic fluid according to the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are illustrative of the present invention only and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예><Examples>
자기유변유체의 모든 고형분들을 동일한 중량으로 고정한 후 고형분의 D10, D50, D90 및 스팬값(span value)를 상이하게 조합한 자기유변유체를 제조하였다.A magnetorheological fluid was prepared by fixing all the solids of the magnetorheological fluid to the same weight and then combining different D 10 , D 50 , D 90 and span values of the solids.
이후에 자기유변유체 내에 포함되어 있는 모든 고형분들을 원심분리기를 이용하여 회수하고, 세척한 후 입도분석기를 이용하여 D10, D50, D90 및 스팬값을 다음 표 1과 같이 얻었다.
Then, all the solid components contained in the magnetorheological fluid were recovered using a centrifuge, washed, and then D 10 , D 50 , D 90 and span values were obtained using a particle size analyzer as shown in Table 1 below.
상기 입도분석기의 초음파(ultrasonic)처리는 5분 이내로 한다. 입도분석시 분산매체는 물과 에탄올을 사용하였다.The ultrasonic treatment of the particle size analyzer should be performed within 5 minutes. For the particle size analysis, water and ethanol were used as the dispersion medium.
본 발명에서는 자기유변유체의 재분산성을 평가하는 방법으로 자기유변유체의 분산안정성 측정방법을 이용하여 자기유변유체 내의 고형분 크기 및 스팬값의 차이에 따른 재분산 전후의 분산안정성을 측정하여 비교하였다.In the present invention, the dispersion stability before and after redispersion according to the difference of the solid particle size and the span value in the magnetorheological fluid was measured and compared using the method of measuring the dispersion stability of the magnetorheological fluid as a method of evaluating the redispersibility of the magnetorheological fluid.
분산안정성의 측정을 위해서 L.U.M GmbH사(Germany)의 LUMi시리즈를 이용하였으며 원심분리를 진행하면서 고형분들의 실시간 침강도를 확인하여 분산안정성을 측정함으로써 보다 빠르게 분산안정성을 측정하도록 하였다.For the measurement of the dispersion stability, the LUMi series of L.U.M GmbH (Germany) was used, and the dispersion stability was measured by measuring the dispersion stability of the solids in the real time sedimentation rate while centrifuging.
분산안정성 측정을 위하여, 4000rpm의 속도로 회전시키면서 원심분리시킴과 동시에 시편에 근적외선을 조사하고 150초 간격으로 999개의 투과 프로파일(transmission profile)을 측정하였다.For measurement of dispersion stability, centrifugation was carried out while rotating at a speed of 4000 rpm, and near infrared rays were irradiated to the specimen and 999 transmission profiles were measured at intervals of 150 seconds.
상기와 같이 재분산 전후의 분산안정성을 측정하고 이러한 분산안정성 차이를 계산함으로써 자기유변유체의 고형분에 대한 D10, D50, D90 및 스팬값과 비교하여 재분산성을 평가하였다.The redispersibility was evaluated by comparing the D 10 , D 50 , D 90 and span values of the solids of the magnetorheological fluid by measuring the dispersion stability before and after re-dispersion as described above and calculating the dispersion stability difference.
분산안정성 측정결과에서 불안정성 인덱스(instability index)가 0에 가까울수록 분산안정성이 우수하고, 1의 값을 갖는 것이 분산안정성이 가장 나쁜 것을 의미한다. 이러한 불안정성 인덱스(instability index)는 분산안정성을 수치적으로 대변하는 지표이다.In the results of the dispersion stability measurement, the instability index is closer to 0 and the dispersion stability is better. When the instability index is 1, the dispersion stability is worst. This instability index is an index that numerically represents dispersion stability.
원심분리기의 회전에 의해 자기유변유체내 침강된 고형분을 와류 믹서기(vortex mixer)를 이용하여 모든 시편에 대하여 동일한 시간(10분), 동일한 조건으로 재분산시켰다.The sedimented sediment in the magnetorheological fluid was redispersed by the rotation of the centrifuge using the vortex mixer for the same time (10 minutes) for all specimens under the same conditions.
재분산이 이루어진 자기유변유체를 앞에서와 동일한 방법(조건)으로 원심분리를 진행하면서 광조사를 실시하고 투과 광량을 측정하였다.The redispersed magnetorheological fluid was subjected to light irradiation while conducting centrifugation under the same method (conditions) as above, and the amount of transmitted light was measured.
도 3 및 도 4은 각각의 자기유변유체에 대하여 재분산 전후의 불안정성 인덱스(instability index)를 나타낸 결과이다.FIGS. 3 and 4 show results of instability index before and after re-dispersion for each magnetorheological fluid.
도 3 및 도 4의 재분산 전후의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화량을 비교하면 자기유변유체의 재분산성을 나타내는 지표로 사용이 가능하다.Comparing the amounts of change in the instability index before and after re-dispersion in FIGS. 3 and 4 can be used as an indicator of the redispersibility of the magnetorheological fluid.
도 3 및 4을 참조하면, 재분산 전후의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율과 스팬값과의 관계에서, 스팬값이 1.3 이상일 경우에는 재분산 전후의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율이 5% 미만인 4.01% 로 나타났고, 스팬값이 1.3 미만인 시편(sample)에 대해서는 불안정성 인덱스의 값이 8.22% 이상으로 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다.3 and 4, in the relation between the rate of change of the instability index before and after redispersion and the span value, when the span value is 1.3 or more, the rate of change of the instability index before and after redispersion is 5% , And the value of the instability index rapidly increased to 8.22% or more for a specimen having a span value of less than 1.3.
도 5는 1차 및 2차 분산안정성 측정에 따른 재분산 전후의 불안정성 인덱스의 변화율과 스팬값의 관계를 도표화한 것으로 점선으로 표시된 부분이 양호한 재분산성을 보이는 시편에 대한 것이다.FIG. 5 is a table showing the relationship between the change rate and the span value of the instability index before and after re-dispersion according to the measurement of the primary and secondary dispersion stability, and the dotted line shows the good redispersibility of the specimen.
불안정성 인덱스(instability index)의 증가는 결국, 침전된 고형분들이 동일한 분산 조건에서 서로 다른 재분산성을 보이며 완벽하게 재분산이 되지 않고, 서로 응집되어 있거나 침전된 상태로 남아 있음을 의미한다.The increase in the instability index means that the precipitated solids are differently redispersible under the same dispersion conditions and do not completely redisperse, but remain in aggregated or precipitated state with each other.
따라서 본 발명의 시험결과에 의할 때 자기유변유체 내에서 고형분들의 입도 분포 폭이 넓을수록, 즉, 스팬값이 1.3 이상일 때 재분산이 잘 이루어진다는 것을 알 수 있다.Therefore, according to the test results of the present invention, it can be seen that redispersions are performed more satisfactorily when the particle size distribution width of the solid particles in the magnetorheological fluid is wide, that is, when the span value is 1.3 or more.
도 6은 1차 및 2차 분산안정성 측정에 따른 재분산 전후의 불안정성 인덱스의 변화율과 D90/D10의 관계를 도표화한 것으로 점선으로 표시된 부분이 양호한 재분산성을 보이는 시편에 대한 것이다.FIG. 6 is a table showing the relationship between the change rate of the instability index and the D 90 / D 10 before and after re-dispersion according to the measurement of primary and secondary dispersion stability, and the dotted line shows the good redispersibility of the specimen.
도 6에 도시한 바와 같이, D90/D10 값이 3 이상인 경우에는 재분산 전후의 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율이 5% 미만인 4.01% 로 나타났고, D90/D10 값이 3 미만인 샘플에서는 불안정성 인덱스(instability index)의 변화율이 8.22% 이상으로 매우 크게 증가하였다.As shown in FIG. 6, when the D 90 / D 10 value was 3 or more, the rate of instability index change before and after redispersion was 4.01%, which was less than 5%, and the D 90 / D 10 value was less than 3 In the sample, the rate of change of the instability index was greatly increased by 8.22% or more.
요약하면, D90/D10의 값이 3 이상인 경우에 자기유변유체의 재분산성이 매우 향상됨을 알 수 있다.
In summary, it can be seen that the redispersibility of the magnetorheological fluid is greatly improved when the value of D 90 / D 10 is 3 or more.
종래기술에 의해 공개된 재분산성을 평가하는 방법은 자기유변유체를 열경화한 후 압축강도를 측정하는 방법, 스패츌라의 회전저항을 수동으로 측정하는 방법, 자기유변유체를 격렬히 흔든 후 분산매체를 따라내고 병에 남아있는 잔량의 부피를 측정하는 방법 들이 소개되었으나 이러한 방법들은 재분산 결과를 정량화하기 어렵고, 시험을 수행하는 사람의 개인의 오차발생이 불가피한 단점이 있었다.The method of evaluating the redispersibility disclosed by the prior art includes a method of measuring the compressive strength after thermally curing the magnetorheological fluid, a method of manually measuring the rotational resistance of the spatula, a method of vigorously shaking the magnetorheological fluid, However, these methods have difficulty in quantifying the re-dispersion result and have a disadvantage in that an error of a person who performs the test is inevitable.
이에 본 발명에서는 자기유변유체의 분산안정성을 측정하되, 자기유변유체내 모든 고형분들의 크기 및 스팬값, 입도분포 폭의 차이에 따른 재분산 전후의 분산안정성을 측정하고 상호 비교함으로써 정량적인 평가가 가능하게 된다.In the present invention, the dispersion stability of the magnetorheological fluid is measured, and it is possible to quantitatively evaluate the dispersion stability before and after the redispersion by comparing the size, span value, and particle size distribution of all the solids in the magnetorheological fluid. .
더 나아가 본 발명의 재분산성 측정방법을 기반으로 자기유변유체의 재분산성을 정량적으로 평가하기 위한 표준(standard)으로 삼을 수도 있다.Furthermore, it may be a standard for quantitatively evaluating the redispersibility of the magnetorheological fluid based on the method of measuring the redispersibility of the present invention.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (6)
상기 자기유변유체는 적어도 하나의 고형분 형태의 첨가제를 포함하며,
자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수 후, 입도분포를 측정하여 아래와 같이 정의된 스팬값(span value)을 얻을 때,
스팬값=(D90 - D10)/D50;
(여기서 D90, D10 및 D50은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10% 및 50%에 해당하는 입도를 말함)
상기 스팬값은 1.3이상 2.0이하인 것을 특징으로 하며,
자기유변유체의 분산안정성을 재분산 전후로 측정하여 불안정성 인덱스의 변화율을 얻을 때,
상기 불안정성 인덱스의 변화율의 절대값은 5%미만인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
In a magnetorheological fluid comprising magnetic particles, a dispersion medium and an additive,
Wherein the magnetorheological fluid comprises at least one additive in the form of a solid,
When all the solids in the magnetorheological fluid are recovered and the particle size distribution is measured to obtain the span value defined below,
Span value = (D 90 - D 10 ) / D 50 ;
(Where D 90, D 10 and D 50 are respectively the particle sizes corresponding to 90%, 10% and 50% of the maximum value in the cumulative distribution of the solid particle size)
The span value is not less than 1.3 and not more than 2.0,
When the dispersion stability of the magnetorheological fluid is measured before and after re-dispersion to obtain the rate of change of the instability index,
Wherein the absolute value of the rate of change of the instability index is less than 5%.
상기 자기유변유체는 적어도 하나의 고형분 형태의 첨가제를 포함하며,
자기유변유체 내 모든 고형분들을 회수 후, 입도분포를 측정하여 D90/D10을 얻을 때,
(여기서 D90, D10 은 각각 고형분 입도의 누적분포에서 최대값에 대하여 90%, 10%에 해당하는 입도를 말함)
상기 D90/D10은 3.226이상 8.238이하인 것을 특징으로 하며,
자기유변유체의 분산안정성을 재분산 전후로 측정하여 불안정성 인덱스의 변화율을 얻을 때,
상기 불안정성 인덱스의 변화율의 절대값은 5%미만인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
In a magnetorheological fluid comprising magnetic particles, a dispersion medium and an additive,
Wherein the magnetorheological fluid comprises at least one additive in the form of a solid,
When all the solids in the magnetorheological fluid are recovered and the particle size distribution is measured to obtain D 90 / D 10 ,
(Where D 90 and D 10 are respectively the particle size corresponding to 90% and 10% of the maximum value in the cumulative distribution of the solid content)
Wherein D 90 / D 10 is in the range of 3.226 to 8.238,
When the dispersion stability of the magnetorheological fluid is measured before and after re-dispersion to obtain the rate of change of the instability index,
Wherein the absolute value of the rate of change of the instability index is less than 5%.
상기 자기유변유체 내 모든 고형분들은 상기 자기유변유체의 20 내지 50 부피 퍼센트(vol%)이며,
상기 첨가제는 상기 자성입자 대비 1 내지 30 부피 퍼센트(vol%)인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein all solids in said magnetorheological fluid are 20 to 50 volume percent (vol%) of said magnetorheological fluid,
Wherein the additive is 1 to 30 volume percent (vol%) of the magnetic particles.
상기 자성입자는 철, 니켈, 코발트, 철-코발트 합금, 철-알루미늄 합금, 철-규소 합금, 철-니켈 합금, 철-바나듐 합금, 철-몰리브덴 합금, 철-크롬 합금, 철-텅스텐 합금, 철-망간 합금, 철-구리 합금, 카보닐 철(carbonyl iron), 이산화 크롬, 스테인레스 강, 규소 강, 망간-아연 페라이트, 산화 크롬, 질화 철, 산화 철, 탄화 철, 페라이트-폴리머, 니켈-아연 페라이트, 페라이트(Fe3O4) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the magnetic particles are selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, iron-cobalt alloys, iron-aluminum alloys, iron-silicon alloys, iron-nickel alloys, iron-vanadium alloys, iron-molybdenum alloys, Iron-copper alloy, carbonyl iron, chromium dioxide, stainless steel, silicon steel, manganese-zinc ferrite, chromium oxide, iron nitride, iron oxide, iron carbide, ferrite- Zinc ferrite, ferrite (Fe 3 O 4 ), and mixtures thereof.
상기 분산매체는 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유, 진공 오일, 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil), 식물성 오일 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
3. The method according to claim 1 or 2,
The dispersion medium may be selected from the group consisting of water, ethanol, silicone oil, mineral oil, vacuum oil, castor oil, hydraulic oil, lubricant oil, saturated hydrocarbon oil, unsaturated hydrocarbon oil, synthetic hydrocarbon oil, cycloparaffin oil, ethylene glycol, (PAO), transformer oil, transformer-sealing solution, halocarbon oil, paraffin oil, mineral oil (mineral oil), and the like. ), Olive oil, corn oil, and soybean oil, vegetable oil, and mixtures thereof. The magnetorheological fluid according to claim 1,
상기 첨가제는 자기유변유체 내에서 분산안정성, 요변성, 내마모성, 화학적 안정성, 산화방지의 목적으로 사용되는 화학적 첨가제, 금속 산화물, 유기점토 및 무기점토 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 재분산성이 향상된 자기유변유체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the additive is at least one selected from the group consisting of chemical additives, metal oxides, organic clays and inorganic clays used for the purpose of dispersion stability, thixotropy, abrasion resistance, chemical stability, antioxidation in a magnetorheological fluid, Magnetorheological fluid.
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