JP2799605B2 - 電気粘性流体 - Google Patents
電気粘性流体Info
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- JP2799605B2 JP2799605B2 JP1275926A JP27592689A JP2799605B2 JP 2799605 B2 JP2799605 B2 JP 2799605B2 JP 1275926 A JP1275926 A JP 1275926A JP 27592689 A JP27592689 A JP 27592689A JP 2799605 B2 JP2799605 B2 JP 2799605B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
- C10M171/001—Electrorheological fluids; smart fluids
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電圧制御により、その粘弾性特性を大きく
しかも可逆的に変えることが可能な電気粘性(Electro
Rheological)流体に関するもので、エンジンマウン
ト、ショックアブソーバー、バルブ、アクチュエータ
ー、クラッチなどの機械装置の電気制御に利用される。
しかも可逆的に変えることが可能な電気粘性(Electro
Rheological)流体に関するもので、エンジンマウン
ト、ショックアブソーバー、バルブ、アクチュエータ
ー、クラッチなどの機械装置の電気制御に利用される。
[従来の技術] 電場の印加により見かけの粘度が大きく変わる現象は
ウィンズロー効果として古くから知られている。初期の
流体はデンプンやスターチなどを鉱油や潤滑油に分散さ
せたものであり、その電気粘性効果の重要性を認識する
上では十分であったが再現性が欠如していた。
ウィンズロー効果として古くから知られている。初期の
流体はデンプンやスターチなどを鉱油や潤滑油に分散さ
せたものであり、その電気粘性効果の重要性を認識する
上では十分であったが再現性が欠如していた。
電気粘性効果が高く再現性の良い流体を得るため、こ
れまで微粉体を中心に多くの提案がなされている。例え
ばポリアクリル酸のような酸基をもつ高吸水性樹脂微粒
子(特開昭53−93186)、イオン交換樹脂(特公昭60−3
1211)、アルミナシリケート(特開昭62−95397)等が
知られていた。
れまで微粉体を中心に多くの提案がなされている。例え
ばポリアクリル酸のような酸基をもつ高吸水性樹脂微粒
子(特開昭53−93186)、イオン交換樹脂(特公昭60−3
1211)、アルミナシリケート(特開昭62−95397)等が
知られていた。
これらの電気粘性流体はいずれも親水性の固体微粉体
に含水させ、絶縁性の油状媒体中に分散させたものであ
り、外部から高電圧を印加時、水の作用により微粉体に
分極を生じる。この分極による粒子間に電場方向の架橋
が生じるため粘度が増大すると言われている。
に含水させ、絶縁性の油状媒体中に分散させたものであ
り、外部から高電圧を印加時、水の作用により微粉体に
分極を生じる。この分極による粒子間に電場方向の架橋
が生じるため粘度が増大すると言われている。
しかし電気粘性効果を向上させるために水を吸収させ
た分散相を用いた電気粘性流体は、分散相粒子間を流れ
る電流の増加に伴う特に高温における消費電力の増大、
水の蒸発又は凍結を避けるための使用温度の制限、長期
間使用した場合に水の蒸発による組成及び性能の変化と
いった欠点を有している。
た分散相を用いた電気粘性流体は、分散相粒子間を流れ
る電流の増加に伴う特に高温における消費電力の増大、
水の蒸発又は凍結を避けるための使用温度の制限、長期
間使用した場合に水の蒸発による組成及び性能の変化と
いった欠点を有している。
近年強誘電体物質や半導体粒子を用いた水分を含まな
い非水系電気粘性流体が提案されている。例えばポリア
センキノンなどの有機半導体微粒子を用いる流体(特開
昭61−216202)、有機固体粒子の表面に導電性薄膜層を
形成した上にさらに電気絶縁性薄膜層を形成した誘電体
微粒子(特開昭63−97694)などが提案されている。
い非水系電気粘性流体が提案されている。例えばポリア
センキノンなどの有機半導体微粒子を用いる流体(特開
昭61−216202)、有機固体粒子の表面に導電性薄膜層を
形成した上にさらに電気絶縁性薄膜層を形成した誘電体
微粒子(特開昭63−97694)などが提案されている。
非水系電気粘性流体は従来の水の存在による種々の欠
陥を克服する可能性がきく期待され、多くの研究が進め
られている。本発明者らもこの方向で研究を進めた結
果、光学的異方性を有するカーボン微粉体が優れた電気
粘性効果を示すことを発見した(特願昭63−212615)。
陥を克服する可能性がきく期待され、多くの研究が進め
られている。本発明者らもこの方向で研究を進めた結
果、光学的異方性を有するカーボン微粉体が優れた電気
粘性効果を示すことを発見した(特願昭63−212615)。
電気粘性効果は用いた粉体と油状媒体との組合せによ
ってもその特性は異なる故に、電圧印加時により高い粘
性変化を示す組合せの提案がなされている。例えば特開
平1−198696にはポリフルオロアルキルメチルシロキサ
ンとポリメタクリル酸との組み合せにより従来開示され
た英国特許(GB−A)1570234に用いられた塩素化パラ
フィンよりも高い粘性効果の示されることが記されてい
る。また米国特許3047507及び米国特許4645614にはシリ
コーン油を用いた例が記載されている。
ってもその特性は異なる故に、電圧印加時により高い粘
性変化を示す組合せの提案がなされている。例えば特開
平1−198696にはポリフルオロアルキルメチルシロキサ
ンとポリメタクリル酸との組み合せにより従来開示され
た英国特許(GB−A)1570234に用いられた塩素化パラ
フィンよりも高い粘性効果の示されることが記されてい
る。また米国特許3047507及び米国特許4645614にはシリ
コーン油を用いた例が記載されている。
これら従来技術は多くが水系の電気粘性流体において
検討されてきたために、油の電気粘性効果へ及ぼす影響
が明確に示されておらず、それぞれの組み合せにおいて
電気粘性効果の上昇は認められるものの、実用化を前提
としたときに十分な電気粘性効果とはいえず、また電気
粘性効果の上昇とひきかえに電流値の増加、或は油と粉
体の組み合せが電気粘性効果を得るのに適していても、
比重差のために生じる分散不良という問題が発生してい
た。
検討されてきたために、油の電気粘性効果へ及ぼす影響
が明確に示されておらず、それぞれの組み合せにおいて
電気粘性効果の上昇は認められるものの、実用化を前提
としたときに十分な電気粘性効果とはいえず、また電気
粘性効果の上昇とひきかえに電流値の増加、或は油と粉
体の組み合せが電気粘性効果を得るのに適していても、
比重差のために生じる分散不良という問題が発生してい
た。
[発明が解決しようとする課題] 即ちシリコーン油の場合には、誘電率が2前後である
ので、水系電気粘性流体に用いても過剰な水を加えない
限り室温で電流値の大きな上昇にはならないが、電気粘
性効果はあまり大きくない。また粉体として有機高分子
を主成分とした粉体、例えばポリアクリル酸のような酸
基をもつ高吸水性樹脂微粒子(特開昭53−93186)を用
いたときには耐久性に問題がある。耐久性を考慮し無機
質粉体、たとえばゼオライトのように比重が1.2以上の
粉体を用いた場合には沈降速度をおさえる工夫をしなけ
れなならない。
ので、水系電気粘性流体に用いても過剰な水を加えない
限り室温で電流値の大きな上昇にはならないが、電気粘
性効果はあまり大きくない。また粉体として有機高分子
を主成分とした粉体、例えばポリアクリル酸のような酸
基をもつ高吸水性樹脂微粒子(特開昭53−93186)を用
いたときには耐久性に問題がある。耐久性を考慮し無機
質粉体、たとえばゼオライトのように比重が1.2以上の
粉体を用いた場合には沈降速度をおさえる工夫をしなけ
れなならない。
このように従来開示されている方法には、実用化を考
えたときに、粉体の沈降に見られるような分散性の問
題、あるいは耐久性の問題、適切な電流値で電気粘性効
果が得られるかどうかなどさまざまな問題点がある。
えたときに、粉体の沈降に見られるような分散性の問
題、あるいは耐久性の問題、適切な電流値で電気粘性効
果が得られるかどうかなどさまざまな問題点がある。
[課題を解決するための手段] 発明者らは、電気粘性流体を構成する基本成分である
油と粉体との関係を鋭意検討した結果、電気粘性流体系
内の水分量、粉体の比重、油の誘電率、油の比重を選択
すれば、大きな電気粘性効果の得られることを発見し、
本発明に至った。#本発明に係わる電気粘性流体は、電
気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分散させてなる電
気粘性流体において、油状媒体としてP=N結合を含む
化合物を用い、粉体として炭素質微粉末を用いたもので
ある。
油と粉体との関係を鋭意検討した結果、電気粘性流体系
内の水分量、粉体の比重、油の誘電率、油の比重を選択
すれば、大きな電気粘性効果の得られることを発見し、
本発明に至った。#本発明に係わる電気粘性流体は、電
気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分散させてなる電
気粘性流体において、油状媒体としてP=N結合を含む
化合物を用い、粉体として炭素質微粉末を用いたもので
ある。
本発明を完成するに至った基本的知見は下記のような
ものである。
ものである。
(1)一般に有機質粉体に比較して無機質粉体は耐久性
が高いが比重が大きくなる。比重が大きくなると沈降速
度が問題なるので、粉体の粒径を小さくするか、比重の
大きい油を用いて改善しなければならない。
が高いが比重が大きくなる。比重が大きくなると沈降速
度が問題なるので、粉体の粒径を小さくするか、比重の
大きい油を用いて改善しなければならない。
(2)電気粘性効果を高めるには誘電率の大きい油を用
いると良い。しかし油の誘電率が高くなると水系電気粘
性流体の場合には遊離した水のイオン化を促し電流値が
増加傾向になる。
いると良い。しかし油の誘電率が高くなると水系電気粘
性流体の場合には遊離した水のイオン化を促し電流値が
増加傾向になる。
(3)非水系電気粘性流体の場合には、油の誘電率が高
くなっても、電気粘性効果の上昇に比較し電流値の増加
はわずかである。
くなっても、電気粘性効果の上昇に比較し電流値の増加
はわずかである。
この3つの知見より、油として−P=N−骨格をもつ
ホスファゼン誘導体を用い(2)(3)より、電気粘性
効果を得るのに水を必要としないシステムである非水系
電気粘性流体に用いられる粉体を選択し、この粉体とホ
スファゼン油とを組み合せれば、従来開示されている組
み合せには見られない高い電気粘性効果を、電流値の大
きな増加を伴わずに発生することが可能である。
ホスファゼン誘導体を用い(2)(3)より、電気粘性
効果を得るのに水を必要としないシステムである非水系
電気粘性流体に用いられる粉体を選択し、この粉体とホ
スファゼン油とを組み合せれば、従来開示されている組
み合せには見られない高い電気粘性効果を、電流値の大
きな増加を伴わずに発生することが可能である。
こうした知見以外に、ホスファゼン誘導体を油として
用いたときには、シリコーン油や鉱物油と比較し絶縁抵
抗が少し低いために、電流の流れやすい水系の電気粘性
流体への応用は不利となる。以下に本発明の詳細を述べ
る。
用いたときには、シリコーン油や鉱物油と比較し絶縁抵
抗が少し低いために、電流の流れやすい水系の電気粘性
流体への応用は不利となる。以下に本発明の詳細を述べ
る。
本発明において用いられるP=N結合を含む化合物と
は、一般にはホスファゼンと呼ばれる化合物群であり、
大別すれば下記3種類の構造が知られている。
は、一般にはホスファゼンと呼ばれる化合物群であり、
大別すれば下記3種類の構造が知られている。
P=N結合を3単位以上分子の中に持ち環状構造を有
する化合物群 P=N結合が連続して繰り返し鎖状構造を有する化合
物群 P=N結合により3次元網目構造を有する化合物群 の化合物群に属する化合物の例をあげれば(PNF2)
3、(PNF2)4、(PNF2)n[n<14]等の側鎖基がF
原子の三量体、四量体、n量体の化合物(PNCl2)3、
(PNCl2)4、(PNCl2)n[n<14]等の側鎖基がCl原
子の三量体、四量体、n量体の化合物、(PNBr2)3、
(PNBr2)4、(PNBr2)n[n<14]等の側鎖基がBr原
子の三量体、四量体、n量体の化合物、(PNI2)3、
(PNI2)4、(PNI2)n[n<14]等の側鎖基がI原子
の三量体、四量体、n量体の化合物、或はこれらのハロ
ゲン原子を側鎖に持つ化合物の側鎖基の一部或はすべて
が有機化合物で置換された化合物を挙げることができ
る。
する化合物群 P=N結合が連続して繰り返し鎖状構造を有する化合
物群 P=N結合により3次元網目構造を有する化合物群 の化合物群に属する化合物の例をあげれば(PNF2)
3、(PNF2)4、(PNF2)n[n<14]等の側鎖基がF
原子の三量体、四量体、n量体の化合物(PNCl2)3、
(PNCl2)4、(PNCl2)n[n<14]等の側鎖基がCl原
子の三量体、四量体、n量体の化合物、(PNBr2)3、
(PNBr2)4、(PNBr2)n[n<14]等の側鎖基がBr原
子の三量体、四量体、n量体の化合物、(PNI2)3、
(PNI2)4、(PNI2)n[n<14]等の側鎖基がI原子
の三量体、四量体、n量体の化合物、或はこれらのハロ
ゲン原子を側鎖に持つ化合物の側鎖基の一部或はすべて
が有機化合物で置換された化合物を挙げることができ
る。
この有機化合物を側鎖に持つ化合物はハロゲン原子を
含む三量体、四量体、n量体の化合物を、例えばCF3CH2
ONa、C6H5Onaのような求核試薬で置換して得ることがで
きる。
含む三量体、四量体、n量体の化合物を、例えばCF3CH2
ONa、C6H5Onaのような求核試薬で置換して得ることがで
きる。
の化合物群に属する化合物の例をあげれば、(PN
F2)n[n>2]、(PNCl2)n[n>2]、(PNBr2)
n[n>2]、(PNI2)n[n>2]等の側鎖基がハロ
ゲン原子で主鎖がP=Nで構成された鎖状型分子、これ
らハロゲン原子を側鎖に持つ鎖状型分子の側鎖基の一部
或はすべてが有機化合物で置換された主鎖がP=Nで構
成された鎖状型の化合物あるいは高分子をあげることが
できる。
F2)n[n>2]、(PNCl2)n[n>2]、(PNBr2)
n[n>2]、(PNI2)n[n>2]等の側鎖基がハロ
ゲン原子で主鎖がP=Nで構成された鎖状型分子、これ
らハロゲン原子を側鎖に持つ鎖状型分子の側鎖基の一部
或はすべてが有機化合物で置換された主鎖がP=Nで構
成された鎖状型の化合物あるいは高分子をあげることが
できる。
この有機化合物を側鎖に持つ鎖状型の化合物或は高分
子は、ハロゲン原子を含む高分子を例えばCF3CH2ONa、C
6H5ONaのような求核試薬で置換して得ることができる。
子は、ハロゲン原子を含む高分子を例えばCF3CH2ONa、C
6H5ONaのような求核試薬で置換して得ることができる。
の化合物群は、P=Nを含む化合物群、の合成
過程もしくは窒化リン化合物の合成過程で得られる、一
般には各種溶媒に不溶の化合物で固体である。合成過程
にも依存するが、元素としてP,Nが主成分であるり、そ
の他は合成原料に含まれていた元素の一部である。
過程もしくは窒化リン化合物の合成過程で得られる、一
般には各種溶媒に不溶の化合物で固体である。合成過程
にも依存するが、元素としてP,Nが主成分であるり、そ
の他は合成原料に含まれていた元素の一部である。
これら、、の化合物群の中でに属する化合物
群は固体で得られることが多く本発明の目的には適さな
い。
群は固体で得られることが多く本発明の目的には適さな
い。
、の化合物群の中でも、Pに直接連結したF,Cl,B
r,Iなどのハロゲン原子を1%以上含む化合物、水中に
これらの化合物を添加した時イオン化する原子を分子構
造の中に10%以上含む場合、−P=N−骨格に含まれる
P原子に直接結合する原子がO,N,C以外の化合物を10%
以上、更に厳しく言えば1%以上含む場合、或は融点が
40℃以上の化合物も本発明の目的には適さない。
r,Iなどのハロゲン原子を1%以上含む化合物、水中に
これらの化合物を添加した時イオン化する原子を分子構
造の中に10%以上含む場合、−P=N−骨格に含まれる
P原子に直接結合する原子がO,N,C以外の化合物を10%
以上、更に厳しく言えば1%以上含む場合、或は融点が
40℃以上の化合物も本発明の目的には適さない。
即ち本発明においては、、、のホスファゼン化
合物の中でも、及びの化合物群から選ばれる化合物
で、化学的安定性が高く、電気絶縁性にも優れ、融点が
40℃未満の化合物が好ましい。この、の化合物群か
ら選ばれる化合物の例を具体的に列挙すると次のように
なるが、これらの化合物は油状媒体の分子構造例を示す
だけであり、本発明で使用される油状媒体はこれらに限
定されるものではない。
合物の中でも、及びの化合物群から選ばれる化合物
で、化学的安定性が高く、電気絶縁性にも優れ、融点が
40℃未満の化合物が好ましい。この、の化合物群か
ら選ばれる化合物の例を具体的に列挙すると次のように
なるが、これらの化合物は油状媒体の分子構造例を示す
だけであり、本発明で使用される油状媒体はこれらに限
定されるものではない。
タイプ1.−P=N−骨格に含まれるP原子に直接結合
する原子がO,N又はCで、環状構造を有する場合、即ち
一例を挙げれば、 (PNR1R2)n[n<14] R1:−OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−N(CH3)2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物 このタイプ1に属する他の化合物として、同一分子内
のP原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
する原子がO,N又はCで、環状構造を有する場合、即ち
一例を挙げれば、 (PNR1R2)n[n<14] R1:−OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−N(CH3)2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物 このタイプ1に属する他の化合物として、同一分子内
のP原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
しかし、このタイプ1に属する化合物の中で、(NP
(NHC6H5)2)3,(NP(NHCH2CHCH2)2)3,(NP(OCH2
CF3)2)3,(NP(OC6H5)2)3,(NP(OCH(CH3)2)
2)3等の化合物は融点が高いか、或は耐久性が乏しい
のでこれらのが大半をしめる場合は好ましくないが、30
%以下、好ましくは10%以下含まれるのであれば油の性
質を損なわない限り差し支えない。タイプ2.−P=N−
骨格に含まれるP原子に直接結合する原子が、O,N又は
Cで、環状構造を有する場合、即ち一例を挙げれば、 (PNR1R2)n[n>2] R1:OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−N(CH3)2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物。
(NHC6H5)2)3,(NP(NHCH2CHCH2)2)3,(NP(OCH2
CF3)2)3,(NP(OC6H5)2)3,(NP(OCH(CH3)2)
2)3等の化合物は融点が高いか、或は耐久性が乏しい
のでこれらのが大半をしめる場合は好ましくないが、30
%以下、好ましくは10%以下含まれるのであれば油の性
質を損なわない限り差し支えない。タイプ2.−P=N−
骨格に含まれるP原子に直接結合する原子が、O,N又は
Cで、環状構造を有する場合、即ち一例を挙げれば、 (PNR1R2)n[n>2] R1:OCH2CF3,−OCH2CF2CF3,−N(CH3)2, −C6H5,−OC6H5,−NHC6H5等のアルコキシ基、ア
ミノ基、フェノキシ基、フェニル基などの脂肪族側鎖
基、芳香族側鎖基 R2:R1と等しいか、R1から選ばれる異なる化合物、或
は−CH2CH3,−NH2などのR1に含まれていない化合物。
このタイプ2に属する他の化合物として、同一分子内
のP原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
のP原子上の側鎖基がすべて異なる場合、或は数種の側
鎖基で構成される場合も含む。
しかし、このタイプ2に属する化合物の中で、(NP
(NHCH2CHCH2)2)n,(NP(OCH(CH3)2)2)n等の
ハロゲンを含まない脂肪族側鎖基を同一P原子上に2つ
結合している化合物は耐久性が乏しいので好ましくな
い。また、分子量が数万を越えるような化合物も、油状
とすることが困難であるので好ましくない。
(NHCH2CHCH2)2)n,(NP(OCH(CH3)2)2)n等の
ハロゲンを含まない脂肪族側鎖基を同一P原子上に2つ
結合している化合物は耐久性が乏しいので好ましくな
い。また、分子量が数万を越えるような化合物も、油状
とすることが困難であるので好ましくない。
本発明で用いることのできるホスファゼン化合物は、
ここに述べたタイプ1又はタイプ2に属するもの、或は
タイプ1とタイプ2とから選ばれる2種以上の混合物に
限られる。
ここに述べたタイプ1又はタイプ2に属するもの、或は
タイプ1とタイプ2とから選ばれる2種以上の混合物に
限られる。
本発明で用いられる粉体としては、一般の非水系電気
粘性流体に用いることのできる粉体で比重が1.2以上で
水分含有率が4重量%以下の粉体を用いる。
粘性流体に用いることのできる粉体で比重が1.2以上で
水分含有率が4重量%以下の粉体を用いる。
比重が1.2以下の、例えばガラスバルーンのような粉
体は、比重が軽いため、先に記述したホスファゼン油と
組み合わせたときに粉体を油中へ均一に分散することが
難しく好ましくない。
体は、比重が軽いため、先に記述したホスファゼン油と
組み合わせたときに粉体を油中へ均一に分散することが
難しく好ましくない。
ここで粉体の水分含有率と言うのは、100℃から150℃
の温度で粉体表面から散逸する水分含有率のことで、例
えばモンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物に
含まれる構造水又は結晶水のように150℃以上で安定な
水は水分含有率に含めない。
の温度で粉体表面から散逸する水分含有率のことで、例
えばモンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物に
含まれる構造水又は結晶水のように150℃以上で安定な
水は水分含有率に含めない。
即ち本発明で言う水分含有率とは、主に物理的に粉体
表面に吸着している水の含有率であり、カールフィッシ
ャー法又は赤外線水分計を利用して計測される水分含有
率である。
表面に吸着している水の含有率であり、カールフィッシ
ャー法又は赤外線水分計を利用して計測される水分含有
率である。
この水分含有率は粉体の粒度にも依存し、同一化学式
の粉体でも粒径が小さくなると表面積が増加するため吸
着能力が増し水分含有率が大きくなる。粉体に特別に水
を添加することなく4%以上の水分含有率を示す粉体は
1μm以下の粒径が多いか、あるいは粉体の高次構造の
ために水分を多く含んでいる場合がある。このような水
は、ホスファゼン油と4%以上の水分を含む粉体とを混
合し電気粘性流体を作製し電圧を印加した時に電流値を
大きくさせる傾向にあり好ましくない。
の粉体でも粒径が小さくなると表面積が増加するため吸
着能力が増し水分含有率が大きくなる。粉体に特別に水
を添加することなく4%以上の水分含有率を示す粉体は
1μm以下の粒径が多いか、あるいは粉体の高次構造の
ために水分を多く含んでいる場合がある。このような水
は、ホスファゼン油と4%以上の水分を含む粉体とを混
合し電気粘性流体を作製し電圧を印加した時に電流値を
大きくさせる傾向にあり好ましくない。
本発明の電気粘性流体の分散相として好適な炭素質微
粉末について更に説明すると、炭素含有量80〜97重量%
のものが好ましく、特に好ましくは90〜95重量%であ
る。また炭素質微粉末のC/H比(炭素/水素原子比)は
1.2〜5のものが好ましく、特に好ましくは2〜4のも
のである。
粉末について更に説明すると、炭素含有量80〜97重量%
のものが好ましく、特に好ましくは90〜95重量%であ
る。また炭素質微粉末のC/H比(炭素/水素原子比)は
1.2〜5のものが好ましく、特に好ましくは2〜4のも
のである。
前記のC/H比を持つ炭素質微粉末を具体的に示すと、
コールタールピッチ、石油系ピッチ、ポリ塩化ビニルを
熱分解して得られるピッチなどを微粉砕したもの、それ
らピッチ又はタール成分を加熱処理して得られる各種メ
ソフェーズからなる微粉末、即ち加熱により形成される
光学的異方性小球体(球晶またはメソフェーズ小球体)
を溶剤でピッチ成分を溶解し分別することによって得ら
れる微粉末、さらにそれを微粉砕したもの、ピッチ原料
を加熱処理によりバルクメソフェーズ(例えば特開昭59
−30887号参照)とし、それを微粉砕したもの、また一
部晶質化したピッチを微粉砕したもの、フェノール樹脂
などの熱効果性樹脂を低温で炭化したものなど、いわゆ
る低温処理炭素微粉末が例示され、さらに無煙炭、瀝青
炭などの石炭類及びその熱処理物を微粉砕したもの、ポ
リエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどの
炭化水素系ビニル系高分子とポリ塩化ビニルまたはポリ
塩化ビニリデンなどの塩素含有高分子との混合物を加圧
下で加熱することによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものなどが例示される。
コールタールピッチ、石油系ピッチ、ポリ塩化ビニルを
熱分解して得られるピッチなどを微粉砕したもの、それ
らピッチ又はタール成分を加熱処理して得られる各種メ
ソフェーズからなる微粉末、即ち加熱により形成される
光学的異方性小球体(球晶またはメソフェーズ小球体)
を溶剤でピッチ成分を溶解し分別することによって得ら
れる微粉末、さらにそれを微粉砕したもの、ピッチ原料
を加熱処理によりバルクメソフェーズ(例えば特開昭59
−30887号参照)とし、それを微粉砕したもの、また一
部晶質化したピッチを微粉砕したもの、フェノール樹脂
などの熱効果性樹脂を低温で炭化したものなど、いわゆ
る低温処理炭素微粉末が例示され、さらに無煙炭、瀝青
炭などの石炭類及びその熱処理物を微粉砕したもの、ポ
リエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどの
炭化水素系ビニル系高分子とポリ塩化ビニルまたはポリ
塩化ビニリデンなどの塩素含有高分子との混合物を加圧
下で加熱することによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものによって得られる炭素球、またはそれ
を微粉砕したものなどが例示される。
水系の電気粘性流体では、このような水を吸着しやす
い粉体が大きい電気粘性効果を期待できるために好んで
用いられるが、本発明では、このような粉体の場合には
真空乾燥して水分を除去し用いる。
い粉体が大きい電気粘性効果を期待できるために好んで
用いられるが、本発明では、このような粉体の場合には
真空乾燥して水分を除去し用いる。
本発明では、このように水分を除去し4%以下、好ま
しくは2%以下、さらに好ましくは1%以下の水分含有
率にした粉体とホスファゼン油とを混合し電気粘性流体
を作成する。
しくは2%以下、さらに好ましくは1%以下の水分含有
率にした粉体とホスファゼン油とを混合し電気粘性流体
を作成する。
[実施例1] 非水系粉体として、コールタールピッチを原料とした
メソフェーズカーボンを窒素気流中で熱処理して製造し
た平均粒径3ミクロンの炭素質粉末(炭素含有量93.78
重量%、C/H比2.35、水分0.2重量%)10gを、ホスファ
ゼン油(P3N3(OCH2CF2CF2CF2CF2H)n(OCH2CF2CF3)
6-n:n=1から6の混合物)34gに分散させて流体を製造
した。電気粘性効果は、2重円筒型回転粘度計を使用し
て、内外円筒間に0又は2kV/mmの電圧を印加したときの
剪断速度366sec-1、温度25℃における粘度で評価した。
メソフェーズカーボンを窒素気流中で熱処理して製造し
た平均粒径3ミクロンの炭素質粉末(炭素含有量93.78
重量%、C/H比2.35、水分0.2重量%)10gを、ホスファ
ゼン油(P3N3(OCH2CF2CF2CF2CF2H)n(OCH2CF2CF3)
6-n:n=1から6の混合物)34gに分散させて流体を製造
した。電気粘性効果は、2重円筒型回転粘度計を使用し
て、内外円筒間に0又は2kV/mmの電圧を印加したときの
剪断速度366sec-1、温度25℃における粘度で評価した。
電圧を印加しないときの粘度は5.8P(ポイズ)で、2k
V/mm印加時の粘度は37.4Pで、その差は31.6Pであった。
また2kV/mm印加時の電流値は、0.385mAであった。
V/mm印加時の粘度は37.4Pで、その差は31.6Pであった。
また2kV/mm印加時の電流値は、0.385mAであった。
[比較例1] 実施例1と同一の炭素質粉末10gを、シリコーン油
(東芝シリコーン(株)製:TSF451−10)19gに分散させ
て流体を製造した。この流体を実施例1と同様な方法で
電気粘性効果を測定したところ、電圧を印加しないとき
の粘度は5.9P、2kV/mm印加時の粘度は13.4Pで、その差
は7.5Pであった。また2kV/mm印加時の電流値は0.39mAで
あった。
(東芝シリコーン(株)製:TSF451−10)19gに分散させ
て流体を製造した。この流体を実施例1と同様な方法で
電気粘性効果を測定したところ、電圧を印加しないとき
の粘度は5.9P、2kV/mm印加時の粘度は13.4Pで、その差
は7.5Pであった。また2kV/mm印加時の電流値は0.39mAで
あった。
この結果から明らかなように、ホスファゼン油を用い
た電気粘性流体は、高い電気粘性効果をしめす。
た電気粘性流体は、高い電気粘性効果をしめす。
[発明の効果] 少ない消費電力で高い電気粘性効果を示す電気粘性流
体が得られる。
体が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−196892(JP,A) 特開 平2−202594(JP,A) 特開 平3−139597(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 169/04 C10M 105/74 C10M 137/16 C10N 40:14
Claims (1)
- 【請求項1】電気絶縁性に優れた油状媒体中に粉体を分
散させてなる電気粘性流体において、油状媒体としてP
=N結合を含む化合物を用い、粉体として炭素質微粉末
を用いた電気粘性流体。
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---|---|---|---|
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US07/603,007 US5130042A (en) | 1989-10-25 | 1990-10-25 | Electrorheological fluids comprising carbonaceous particulates dispersed in electrical insulating oily medium having P═N bonds in the molecule |
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GB2259918B (en) * | 1991-09-28 | 1995-09-27 | Marconi Gec Ltd | Electro-rheological fluid materials |
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CN101979481B (zh) * | 2010-10-18 | 2012-11-21 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种凹凸棒和钛氧基化合物复合材料电流变液 |
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US3047507A (en) * | 1960-04-04 | 1962-07-31 | Wefco Inc | Field responsive force transmitting compositions |
US3291865A (en) * | 1963-09-06 | 1966-12-13 | Olin Mathieson | Cyclic polymeric phosphonitrilate compositions |
US3280223A (en) * | 1965-11-15 | 1966-10-18 | Olin Mathieson | Polyfluoroalkoxy phenylamino phosphonitriles |
US3280222A (en) * | 1965-11-15 | 1966-10-18 | Olin Mathieson | Aminophenoxy and nitrophenoxy phosphonitriles |
US4687589A (en) * | 1985-02-06 | 1987-08-18 | Hermann Block | Electronheological fluids |
US4601843A (en) * | 1985-04-02 | 1986-07-22 | Borg-Warner Chemicals, Inc. | Phosphazene based functional fluid compositions |
JPS646285A (en) * | 1987-02-18 | 1989-01-10 | Nippon Soda Co | Production of aryloxy-substituted phosphazene derivative |
JP2780022B2 (ja) * | 1988-04-25 | 1998-07-23 | カヤバ工業株式会社 | 油圧緩衝器 |
EP0361106B1 (en) * | 1988-08-29 | 1992-12-23 | Bridgestone Corporation | Electroviscous fluid |
JPH02150494A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-08 | Bridgestone Corp | 電気粘性液体 |
JPH02164438A (ja) * | 1988-12-17 | 1990-06-25 | Bridgestone Corp | 電気粘性液体 |
JP2657542B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1997-09-24 | 大塚化学株式会社 | 電界応答性流体 |
JP2862548B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1999-03-03 | 大塚化学株式会社 | 電界応答性流体組成物 |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1275926A patent/JP2799605B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-10-22 EP EP90120203A patent/EP0424840B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-22 DE DE69009930T patent/DE69009930T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 US US07/603,007 patent/US5130042A/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
EP0424840A1 (en) | 1991-05-02 |
JPH03139599A (ja) | 1991-06-13 |
US5130042A (en) | 1992-07-14 |
EP0424840B1 (en) | 1994-06-15 |
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DE69009930D1 (de) | 1994-07-21 |
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