JP2001507388A - 液体組成物および磁気流動学的液体としてのその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、分散させた固形物の非常に低い沈降性質を特徴とする、分散させた特定の粒子固形物を含有する液体組成物の調製に関する。強磁性の特定の固形物を含有する該組成物は磁気流動学的液体として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 液体組成物および磁気流動学的液体としてのその使用 本発明は、分散させた粒状固体材料を沈降させる傾向が低いことを特徴とする 液体組成物および該組成物の磁気流動学的液体（magnetorheological fluid（ ＭＲＦ））としての利用に関する。 磁気流動学的液体は、永久的または可変の電磁場をかけることによって広い範 囲にわたって変えることのできる流動性を有する機能的作動媒体である。 磁気流動学的液体は、流体力学的、静水的および減摩的利用等、多くの異なる 分野で有用である。該利用の具体例として、適応性防振装置、クラッチおよびプ ログラム可能なブレーキシステム、抗摩耗剤の固定、可動シャフト用シーラント が挙げられる。 先行技術の実験的な磁気流動学的液体は、通常、キャリヤー液体、強磁性粒子 、および任意に所望の製品の適用特性を向上させるための添加剤からなる。添加 剤は特に重い磁気粒子の沈降傾向または遠心分離を最少化するために特に必要と される。そのような添加剤の具体例は例えばＰＣＴ／ＵＳ ９３／０９９３９（ ＷＯ ９４／１０６９３）に開示されている。 先行技術により、シリコーン類またはポリグリコール類等の主に合成の媒体が ベース液体として用いられる。しかし、該液体は工業的利用に主に用いられる鉱 油系作動媒体にたいしてしばしば非混和性であるために、多くの使用には適さな い。 さらに、該液体は一般的に用いることのできない特殊な添加剤を必要とし、高 い費用と製品の所望とされない多種多様性を伴う。 上記の合成ベース液体に用いられる添加成分は、ベース液体が炭化水素であれ ば粒子が沈降するのを十分に妨げない。したがって、上記の欠点を除くことが本 発明の目的である。 本発明にしたがえば、前記の問題は請求項１に記載の特徴により解決される。 特定の液体組成物を利用する場合、粒子の沈降、流れおよび磁気流動学的性質に ついて最適な液体特性が達成できることが驚くべきことに発見された。該液体組 成物は粒子が永久的に分散している安定な懸濁液と言ってもよい。 本発明による液体組成物は、 成分Ａとして、ベース液体としての炭化水素、 成分Ｂとして、平均粒子径が５０μｍ未満である一種類以上の粒状固体、 成分Ｃとして、増粘剤としての少なくとも３個で２０個を超えない−ＮＨ−Ｃ （＝Ｏ）−ＮＨ−基を有するポリ尿素化合物を含有する。 任意に、成分ＤおよびＥが存在してもよい。 成分Ｄは、分散剤として機能する部分エステル化ポリオールである。 成分Ｅは、粘度指数向上剤として用いられるアクリレートポリマーおよび／ま たはメタクリレートポリマーである。 任意の添加成分ＤおよびＥは必須成分Ａ、Ｂ、およびＣと相互に関係し、抗沈 降安定性を維持またはさらに向上させながら、流動性を、制御された方法でかつ 所望の利用にしたがって調整することができる。 添加ベースシステムにおける個々の成分濃度は、意図される利用およびＭＲＦ 中の各磁性粒子含量に依存する。成分Ａの他に、該組成物は有利には使用によっ て異なる量で用いてよい下記成分を有する。 好ましい量 成分 １０〜９５重量％ ２５〜９０重量％ Ｂまたは （特に好ましくは ５５〜８５重量％） １〜７０重量％ ２〜４０重量％ Ｂ（Ｂが金属粉でない場合） ０．０５〜４重量％ ０．１〜３重量％ Ｃまたは （特に好ましくは ０．１〜２重量％） ０．５〜４０重量％ １〜３０重量％ Ｃ（ＳＲＩ／２の添加に対して） （特に好ましくは １〜２０重量％） ０〜６重量％ １〜４重量％ Ｄおよび ０〜２０重量％ ２〜１５重量％ Ｅ これらの量は液体組成物に対する量を示す。最も有利には、成分Ａ〜Ｅは約１ ００まで加えられる（それらの好ましい重量パーセントは互いに独立している） 。 成分Ａはベース液体として利用される炭化水素である。本発明内の意味内での 炭化水素化合物は炭素および水素原子から主に（＞９０原子％、より望ましくは ＞９５原子％）なる化合物である。該炭化水素化合物の具体例としては、鉱油と 混和性のある鉱物ベース油または合成炭化水素油、例えばハイドロクラケート類 およびポリアルフアオレフィン類、または長鎖エステル（炭素鎖＝酸＋アルコー ル＞Ｃ１２）が挙げられる。好ましくは、ベース液体またはベース液体の混合物 は容易には蒸発せず、１００℃を超える沸点を有する。該液体の具体例としては 水素化スピンドル油（炭化水素混合物、例えばＤＥＡ社のＴａｎｅｘ ＤＮ７） または溶媒ラフィネート（炭化水素混合物、例えばＤＥＡ社のＰａｎａｘ １９ およびＮｅｐｏｓ ６の両方）が挙げられる。さらに、ＡＴＦタイプ（自動透過 液）の市販の慣用の圧媒液または透過液が有用である。それらは任意の成分Ｄお よびＥを部分的に含有してよい。該液体の例示的なものは、Ｄｅａｆｌｕｉｄ １５８５（ＡＴＦタイプＴＡＳＡ）、Ｄｅａｆｌｕｉｄ ４０１１（ＡＴＦタイ プＤｅｘｒｏｎ ＩＩ Ｄ）、Ｄｅａｆｌｕｉｄ３０００（ＡＴＦタイプＤｅｘｒ ｏｎ ＩＩＩ）および実験用製品ＤＥＳ ５９９９（ＡＴＦタイプＤｅｘｒｏｎ ＩＩＩ）（すべてＤＥＡ社のもの）である。 例えば、ＡＴＦタイプの圧媒液または透過液は下記の典型的な組成を有する： 溶媒ラフィネート、パラフィンベース 約８５〜９２重量％ 分散官能基を有するポリメタクリレート系粘度指数向上剤 約２〜６重量％ 抗酸化剤、腐食抑制剤、抗摩耗剤、摩擦係数向上剤からなる添加剤パッケージ 約４〜８重量％、および成分Ｄと類似の効果を有する分散剤 約０．５〜３．５ 重量％。 成分Ｂは一種類以上の粒状固体材料であり、粒子の平均直径は５０μｍ未満で ある。特に該成分は遷移金属および／または遷移金属化合物である。本発明の意 味内で、遷移金属化合物は遷移金属を含有する合金を包含する。本発明による遷 移金属は原子数が２１〜３０、３９〜４８、５７〜８０および８９を超える元素 である。好ましい遷移金属／遷移金属化合物は金属または酸化形のものである。 磁気的性質（常磁性、超常磁性、特に強磁性）を有する遷移金属および／または 遷移金属化合物が最も望ましく、特にＦｅ、Ｃｏおよび／またはＮｉである。該 粒子は好ましくは０．５〜２０μｍの平均直径を有する。鉄粉末／酸化鉄粉末が 好ましい。該粉末は例えば珪酸の皮膜を有してよい。還元により後処理された低 炭素、窒素および／または酸素含量のカルボニル鉄粉末が特に適切であることが 証明されている。 該カルボニル鉄粉末の具体例として、ＢＡＳＦ社の製品、例えばＳＱまたはＣ Ｎシリーズ等、Ｗｈｉｓｋｅｒｓ Ａ ２３４（Ｆｅ−Ｗｈｉｓｋｅｒｓ）、また はゲッチンケン所在のＢＡＳＦまたはＫａｓｃｈｋｅ ＫＧのフェライト材料（ Ｓｒ、ＭｎおよびＭｎ／Ｚｎフェライト）が挙げられる。 これらの粉末金属固体以外に、他の粒子、例えば二硫化モリブデンまたはグラ ファイトも本発明の液体組成物によく懸濁させることができる。そのような液体 組成物は、強磁性粒子と組み合わせて特に用いてよい滑剤として有用である。 成分Ｃは少なくとも３個の、しかし２０個を超えない−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｎ Ｈ−基、好ましくは３〜８個、最も好ましくは４〜６個を有するポリ尿素化合物 である。該成分は増粘剤として働く。良好な沈降安定性は上記のポリ尿素に基づ く市販の増粘剤濃縮物を用いるときに達成できる。本発明のポリ尿素化合物は、 重量％）の量で含有するＳＲＩ／２滑剤（Ｃｈｅｖｒｏｎ社）の成分として市販 されている。 本発明のポリ尿素化合物は特に次のタイプの化合物である： Ｒ'−［−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｘ−］_n−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ” （Ｉ） （式中、 ｎは、２〜１９、好ましくは２〜７、特に好ましくは３〜５の整数であり、そ して Ｘは、各ｎに関して、独立して、Ｘが脂肪族である場合、１〜２６炭素原子、 好ましくは２〜１８炭素原子を有し、Ｘが芳香族炭素原子を含有する場合、６〜 １３炭素原子を有する二価の残留炭化水素であり、そして Ｒ'、Ｒ"は、独立して水素であるか、または１〜３０炭素原子を有する残留炭 化水素、好ましくは６〜２０炭素原子を有する残留炭化水素である。 残留炭化水素ＸまたはＲ'またはＲ"は、直鎖、分鎖または環状であってよく、 および好ましくは直鎖、分鎖および／または環状の組合わせを包含する飽和、不 飽和または芳香族であってよい。該ポリ尿素化合物は例えば米国特許明細書３， ２４２，２１０に記載されている。 部分エステル化ポリオール系の非イオン性界面活性剤は成分Ｄとして用いられ る。該界面活性剤は、１〜９、好ましくは２〜６の親水性-親油性比（ＨＬＢ） を有さなければならない。この種類の界面活性剤は市販されている。それらは分 散物として働く。ソルビタンオレエートが好ましく用いられる。 例示的な添加成分Ｄおよびその対応する商品名は以下のものがある： 成分Ｅは、鉱油に可溶性のポリマーからなり、好ましくはＮ分散官能基を有す る。好ましくは、Ｎ分散官能基として最も好ましくは官能アミノ、アミド、また はイミド基を有するポリメタクリレート類が用いられる。該物質は油圧または内 燃エンジン作動材料用の粘度指数向上剤として市販されている。液体組成物中の ３重量％未満のポリマー含量は流動性に否定的な効果を有し、回転シャフトのそ りをもたらす。したがって、そのような利用を意図する液体組成物は３重量％を 超える成分Ｅを含有しなければならない。 例示的な添加成分Ｅおよびその対応する商品名は下記のポリメタクリレート類 である： 本発明の組成物に対する追加の任意の添加剤は市販の可溶性Ｐ−／Ｓ−抗摩耗 剤（リン化合物および／またはイオウ化合物、例えばリン酸エステル、チオリン 酸エステルまたは硫化ポリオレフィン類）および／または添加剤、例えば二硫化 モリブデン、グラファイト、抗酸化剤および／または腐食抑制剤であってよい。 よって、本発明の目的は、一般的に、柔軟的に、および有利には鉱油、例えば ハイドロクラケートおよびポリアルフアオレフィン類と混和性のある鉱物ベース 油または合成炭化水素油と組み合わされた多くの異なる利用に用いることのでき る添加剤ベースシステムを提供することであった。好ましくは、該液体組成物は 水を含有しない。 利用の範囲は、脂肪のコンシステンシーを有する磁気固定の可能な滑剤から、 自動車の衝撃吸収材に利用される最低の降伏値を有する圧媒液まで広がっている 。 該生成物の鉱物ベースのために、慣用の証明された滑剤添加剤を利用すること ができる。これは、特に抗摩擦／抗摩耗特性の最適調節およびＭＲＦの腐食抑制 効果に関する技術的見地のもとで価値のある選択である。さらに、市販されてい る利用最適化潤滑油／材料が、追加的な特殊なＭＲＦ成分を配合することのでき るベース材料として用いてよい。具体例としてはセレクトグリース、減衰液およ び透過液が挙げられる。実施態様 シリーズ１〜９（表Ｉ）の例は、他の増粘剤と比較された場合に、（式Ｉにお いてｎが３に等しい）テトラポリ尿素化合物系のポリ尿素増粘剤（実施例９にお いて、その重量パーセントはＳＲＩ／２の添加を意味する）の驚くべき正の効果 を示す。特に、標準的なポリ尿素に対する優越性が示されている（実施例８、Ｂ ｅｃｈｅｍ Ｍ−０２ポリ尿素増粘剤）。該シリーズのすべての実施態様は下記 の組成を有する： ２０℃で６ｍＰａ．ｓの粘度を有するナフタレン鉱油留分６５重量％ ５μｍの平均粒子径を有するカルボニル鉄粉末２５重量％ 実施例による市販の増粘剤成分１０重量％。 配合すべき成分を手で混合し、次に強力ミキサーを用いて１０分間攪拌し、均 一な混合物を得る。この操作中、混合物の温度を約６０〜７０℃まで高めた。各 調製物の沈降挙動は、メスシリンダー中で相分離の時間を測定することにより評 価した（スクリーニング試験）。第二試験シリーズの配合物（表ＩＩ）は本発明 の増粘剤成分（実施例９）と、任意の界面活性剤およびポリマー添加剤との相互 関係を示している。 これらの実施態様において、カルボニル鉄粉末含量は５０重量％であった。追 加成分の比率が表ＩＩに示されている。残りの量は、シリーズ１によるナフタレ ン鉱油留分を示している。沈降挙動を評価するための試験は９０日まで延長され た。 さらに、それよりも高い量のカルボニル鉄粉末を有する組成物が可能であり、 有利でもある（実施例２２）： 重量％ ＤＥＳ ５９９９ベース油 １０ ＳＲＩ／２グリース ５ ＳＱ ６３９７カルボニル鉄粉末 ８５ 油中のＯＳ １０９９３９添加剤 １１ これらの表中に集められたデータは流動性を示すグラフによって完全なものと された。グラフＩは完全な流れ曲線を示している。生成物試料の流動性はＰｈｙ ｓｉｋａ社の流動計を用いて調べた。降伏値（Ｐａ。）、Ｄ＝１／１０００（Ｐ ａ１／１０００）でのせん断グラジエントのせん断応力、およびＤ＝１／５００ のせん断応力での動力学粘度（ｍＰａ．ｓ）も同じく記録された。成分Ｄおよび Ｅの添加後の流動性において驚くべき顕著な違いがグラフＩにプロットされた曲 線によって示されている（１５重量％の一定のＳＲＩ／２を有する液体組成物） 。 グラフＩＩは磁場における実施例２２の液体組成物の流動性を示す。測定は回 転粘度計を用いて行われた。磁場は、ベースプレートに合体させたコアを有する コイルにより発生させた。実際の磁場強度は測定せず、単にコイルにかけられた 電圧と比較した。 本発明によれば、非強磁性材料を永続的に分散することもできる。下記の表に 挙げる液体組成物（量は重量％で示す）を調べた。それらの沈降挙動は４２日の 間安定であり続けた（室温で測定）。せん断応力（τ：単位Ｐａ）をせん断グラ ジエントＤにより４０℃で測定した（表の右部分を参照されたい）。 表Ｉ 例示的ＭＲＦ配合物Ａ（２５重量％のカルボニル鉄粉末） 表ＩＩ 例示的なＭＲＦ配合物Ｂ（５０重量％のカルボニル鉄粉末）

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．２８） 【補正内容】 請求の範囲 １（補正無し）． ２（補正無し）． ３（補正無し）． ４（補正無し）． ５（補正無し）． ６（補正無し）． ７（補正無し）． ８（補正無し）． ９（補正無し）． １０（補正無し）． １１（補正無し）． １２（補正後）．該組成物が、成分Ａ以外に、 液体組成物に関して、 １〜９５重量％の成分Ｂ、 ０．０５〜４重量％の成分Ｃ、 ０〜６重量％の任意の成分Ｄ、および ０〜２０重量％の任意の成分Ｅ、を含有することを特徴とする前記請求項のい ずれか一項に記載の液体組成物。 １３（補正無し）． １４（補正無し）．

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 1/34 Ｈ０１Ｆ 1/34 Ｓ 1/44 1/28 // Ｃ１０Ｎ 10:16 20:06 40:14 50:10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ベース液体として一種類以上の炭化水素化合物（Ａ）と、 平均粒子径が５０μｍ未満である一種類以上の粒状固体（Ｂ）と、 少なくとも３個でかつ２０個を超えない−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−基を有す る一種類以上のポリ尿素化合物（Ｃ）、とを含む液体組成物。 ２．ベース液体の沸点が１００℃を超えることを特徴とする請求項１に記載の液 体組成物。 ３．粒子の平均直径が２０μｍ未満であることを特徴とする前記請求項のいずれ か一項に記載の液体組成物。 ４．粒子の平均直径が０．５μｍを超えることを特徴とする前記請求項のいずれ か一項に記載の液体組成物。 ５．ポリ尿素化合物が、 Ｒ¹−［−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｘ−］_n−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ” の形式の化合物であり、 ここで、 ｎは、２〜１９、最も好ましくは２〜７の整数であり、そして Ｘは、独立して、各ｎについて１〜２６炭素原子を有する二価の炭化水素であ り、そして Ｒ’、Ｒ”は、独立して水素であるか、または１〜３０炭素原子を有する炭化 水素である、ことを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物。 ６．該固体が、遷移金属および／または遷移金属化合物であることを特徴とする 前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物。 ７．該固体が、Ｆｅ、Ｃｏおよび／またはＮｉであるか、またはこれらを含有す ることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物。 ８．該固体が、鉄および／または酸化鉄であるか、またはこれらを含有すること を特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物。 ９．該固体が、カルボニル鉄／酸化鉄粉末の形の粒状固体であることを特徴とす る前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物。 １０．該組成物がさらに部分エステル化ポリオール系の非イオン性界面活性剤（ 成分Ｄ）を含有することを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の液体組 成物。 １１．該組成物がさらにアクリレートポリマーおよび／またはメタクリレートポ リマー（成分Ｅ）を含有することを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載 の液体組成物。 １２．該組成物が、成分Ａ以外に、 液体組成物に基づいて、 １〜９５重量％の成分B、 ０．０５〜４重量％の成分Ｃまたは 成分Ｃとしての０．５〜４０重量％のＳＲＩ／２グリース（Ｃｈｅｖｒｏｎ） 、 ０〜６重量％の任意の成分Ｄおよび ０〜２０重量％の任意の成分Ｅを含有することを特徴とする前記請求項のいず れか一項に記載の液体組成物。 １３．磁気流動学的液体としての前記請求項のいずれか一項に記載の液体組成物 の使用。 １４．請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体組成物の透過装置における使 用において、該装置内の該液体が、かけられる磁場にしたがって可変の流動学的 性質を有する液体組成物の使用。