JPH047396A

JPH047396A - 電気粘性流体

Info

Publication number: JPH047396A
Application number: JP10918990A
Authority: JP
Inventors: Koyo Murakami; 村上　公洋; Kiyoshi Kato; 清加藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-01-10

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】（技術分野）本発明は、印加される電界強度に応じて、見掛は粘度が
上昇し、液体状から半固体状に変化する電気粘性流体に
係り、特に、かかる流体を構成する油状物質（分散媒）
と固体微粒子との懸濁状態が安定して保持され、その相
分離が効果的に抑制乃至は阻止され得る電気粘性流体に
関するものである。

（背景技術）電気絶縁性の油状物質中に吸水性または親水性の微粒子
等を分散させて得られる流体（電気粘性流体）に、外部
より高電界を印加すると、ウィンズロ効果として一般に
知られている現象が生し、流体は、見掛は粘度が上昇し
、液体状から半固体状へと変化する。近年、このような
電気粘性流体の特性が着目され、電子制御により特性を
可変となし得る作動流体として、各種防振装置、ショッ
クアブソーバ−１更にはクラッチ、バルブ等への応用が
期待され、今日まで、多くの研究開発が行なわれている
。

ところで、かかる電気粘性流体は含水系と無水系に大別
され、前者は、シリカゲル、デンプン、セルロース、酸
基含有ポリマーの金属塩等の吸水性または親水性の固体
微粒子を電気絶縁性の高い油状物質に分散させたもので
あり、後者は、ポリアセンキノン等の半導電性の微粒子
を同様に油状物質に分散させたものである。しかしなが
ら、それら何れの電気粘性流体においても、未だ幾多の
問題を有しているため、工業的に実用化されるには至っ
ていない。

具体的に、含水系・無水系の電気粘性流体に共通する問
題点の一つとして、流体中で固体微粒子が沈降して、分
散媒相（油状物質のみの相）と分散相（油状物質と固体
微粒子とが懸濁状態にある相）に相分離する点が挙げら
れる。即ち、電気粘性流体は、上述の如く、油状物質中
に固体微粒子を分散させた不均一な混合系であるところ
から、油状物質と固体微粒子との比重差に起因して、長
期間静止状態に置かれると、それらが相分離して、電気
粘性流体としての機能が次第に低下してしまうこととな
るのである。

例えば、一般に電気粘性流体に用いられる油状物質とし
ては、シリコーンオイル、パラフィン油、スピンドル油
等が知られているが、これらの比重は何れも１．０以下
である。これに対して、固体微粒子は、有機、無機化合
物を問わず、殆どが１．０以上の比重を有しているので
ある。そのために、両者の混合系からなる電気粘性流体
においては、一般に固体粒子が沈陳し、堆積してしまう
のであり、場合によっては、容易に再分散することが困
難なハードケーキングを生成することもある。そして、
そのような相分離により、電気粘性効果が長期に亘って
安定的に得られないといった問題を内在するものであり
、また貯蔵安定性にも劣るものであった。

また、現状の電気粘性流体においては、電界印加時の見
掛は粘度の増加が充分でなく、該流体を適用した装置に
おいて、大きな剪断応力を発揮させるためには、非常に
高い電界（４〜５ｋＶ／ｍｍ以上）を印加する必要があ
り、電源容量や安全性等が問題とされている。それ故、
より低い電界強度でより大きな剪断応力を発揮する、電
気粘性効果の高い流体の開発が望まれている。

（解決課題）かかる状況下において、本発明は為されたものであって
、その解決課題とするところは、電気粘性流体中におけ
る固体微粒子の沈降を抑制し、電気粘性効果の長期安定
性を図ることにあり、また、低い電界強度で大きな粘度
増加が発揮され得る、電気粘性効果の高い電気粘性流体
を提供することにある。

（解決手段）そして、上記課題を解決するため、本発明者らが、油状
物質の比重を可及的に固体微粒子に近づけるべく、電気
絶縁性が高く且つ比重の大なる油状物質について種々検
討した結果、フルオロホスファゼンオイルがこれらの要
求を満たし得るという知見を得て、本発明を完成させる
に至ったものである。

即ち、本発明は、含水系又は無水系の電気粘性流体にお
いて、固体微粒子を分散せしめる分散媒として、フルオ
ロホスファゼンオイルを用いることを、その要旨とする
ものである。

また、本発明は、含水系又は無水系の電気粘性流体にお
いて、固体微粒子を分散せしめる分散媒として、フルオ
ロホスファゼンオイルと該フルオロホスファゼンオイル
と相溶性があり、且つ該フルオロホスファゼンオイルと
比重差を有するエステル油とを混合させて得られる油状
物質を用いることをも、その要旨とするものである。

（作用・効果）要するに、本発明に係る電気粘性流体は、比重が１．８
前後と高いフルオロホスファゼンオイルを分散媒として
用いるものであるところから、分散媒が、一般に使用さ
れている種々の固体微粒子と比較して、より大なる比重
を有することとなり、固体微粒子の沈降、堆積が効果的
に抑制され、ハードケーキングを生じることが良好に防
止され得るのであり、その結果、電気粘性効果が長期に
亘って良好に維持され得るのである。

また、本発明に従う電気粘性流体にあっては、フルオロ
ホスファゼンオイルとエステル油との混合割合を調整す
ることにより、得られる油状物質（分散媒）の比重を、
両者の比重差の範囲内で任意に制御することが出来ると
ころから、種々の固体微粒子のそれぞれに異なる比重に
応じて、分散媒の比重を良好に一致せしめることが出来
るのである。従って、種々の固体微粒子を対象として、
分散安定性及び貯蔵安定性に優れた電気粘性流体を得る
ことが出来るのである。

加えて、フルオロホスファゼンオイルを分散媒体とする
本発明に従う電気粘性流体は、低い電界で高い電気粘性
効果を発現せしめ得るのであり、一定の剪断応力を得る
場合に、従来に比較して、より低い電界で達成すること
が出来る。それ故、電源装置の小型化及び安全性の向上
が有利に図られ、実用的価値の高い電気粘性流体が得ら
れるのである。

（具体的構成）ところで、本発明に係る電気粘性流体において、分散媒
として使用されるフルオロホスファゼンオイルは、ホス
ファゼン環を構成するＰに結合するアルコキシ基に弗素
が導入されてなるホスファゼン誘導体であって、下記−
数式：（但し、Ｒ，−Ｒ６は、それぞれ同−又は別個の弗素含
有アルコキシ基であり、例えば−〇ＣＨ２ＣＦ、ＣＦ、
、−ＯＣＨ，ＣＦ、ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈなどである）にて示されるものであり、一般に比重が１．８前後であ
る合成油状物質である。この比重は、通常使用されてい
る固体微粒子の比重よりも大きく、それ故、それら固体
粒子の沈澱を生じることがなく、高い分散安定性と貯蔵
安定性を有する電気粘性流体を得ることが出来るのであ
る。加えて、フルオロホスファゼンオイルは、シリコー
ンオイル等に比較して、優れた電気粘性効果を発揮する
ことが出来るのである。なお、かかるフルオロホスファ
ゼンオイルは、モレスコホスファロール（商品名：株式
会社松村石油研究所製）等として市販されており、容易
に入手することが出来る。

また、本発明において、前記フルオロホスファゼンオイ
ルに混合されるエステル油は、フルオロホスファゼンオ
イルと相溶性のあるもので、且つフルオロホスファゼン
オイルとの間に比重差を有している。それ故、それらの
混合割合に応じて、得られる混合油（分散媒）の比重が
、両者の比重差の範囲内で任意に制御されることとなる
のである。

そして、かかるエステル油の具体例としては、トリオク
チルホスフェートやジオクチルセバケート等を挙げるこ
とが出来る。なお、これらを含み、一般にエステル油の
比重は０．９〜１．０であるから、得られる混合油の比
重は、０．９〜１．８の範囲内で任意に制御されること
となる。従って、そのような比重を有する種々の固体微
粒子に対して、分散媒の比重を一致させることが出来る
のであり、得られる電気粘性流体の分散安定性が有利に
確保され得るのである。

なお、本発明に係る電気粘性流体に使用され得る固体微
粒子には、特に限定はなく、従来から使用されているも
のが、含水系・無水系の別なく、何れも使用され得るも
のである。

なお、セルロース等の含水系の粒子には、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の多
官能アルコールや水、或いはこれらの混合物からなる親
水剤が、従来と同様に、粒子１００重量部に対して５〜
１５重量部の割合で添加される。その添加方法は、固体
微粒子と油状物質の混合時に添加する他、予め粒子に吸
着せしめて、親水剤吸着粒子を油状物質に混合せしめる
ようにしてもよい。

また、電気粘性流体を構成する固体微粒子は、通常、２
０〜６０容量％程度の割合で混合されることとなる。２
０容量％未満では充分な電気粘性効果が得られないため
であり、また６０容量％を越える量で混合すると、無電
界時の粘度が高くなり過ぎるからである。

その他、本発明に係る電気粘性流体において、分散安定
性の向上や、無電界時の粘度調整等のために、界面活性
剤やカップリング剤、沈降防止剤等を適宜に添加するこ
とは、何等差支えない。

そして、上記の各配合物が、所定時間ミキサー等の撹拌
機で混合せしめられることにより、所望の電気粘性流体
が得られるのである。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。

先ず、下記第１表に示される如き組成にて、５種類の油
状物質（Ａ−Ｅ）を調製した。なお、フルオロホスファ
ゼンオイルには、モレスコホスファロールＮＦ−４６（
株式会社松村石油研究所製）、エステル油にはジオクチ
ルモノ１′ケートを使用し、またシリコーンオイルには
、５Ｈ−２００（トーレ・ダウコーニング・シリコーン
株式会社製）を使用した。また、得られた各油状物質（
Ａ〜Ｅ）の比重並びに粘度を、第１表に併せて示した。

そして、上記油状物質Ａに対して固体微粒子をＡを得、
以下同様にして、上記油状物質Ｂ−Ｅに対して、固体微
粒子をそれぞれ３２容量％の割合で混合せしめて、電気
粘性流体Ｂ−Ｅを得た。

なお、使用した固体微粒子は、市販の結晶セルロース（
旭化成工業株式会社製アビセルＰＨＭＯ６、比重１．５
５　）を１００°ＣＸ４時間の条件下で乾燥せしめた後
、この乾燥結晶セルロースの７０重量部に対して、親水
側としてエチレングリコールを７重量部の割合で吸着せ
しめたものである。

また、流体Ｅには、分散安定性を図るため、シリコーン
オイルの７０重量部に対して、アルコール変性シリコー
ンオイルを１７．５重量部の割合で添加した。

〔分散安定性の比較〕

かくして得られた各電気粘性流体Ａ−Ｈについて、分散
安定性を比較するべく、内径：４０ａｎφ×深さ：１２
１）ａのガラス製のサンプル瓶に、各々の流体を１００
ｍの深さに注入し、２０日間程度装置した。

その結果、シリコーンオイルを分散媒とする流体Ｅでは
、分散媒の比重が粒子の比重よりかなり小さいため、粒
子が沈降して、該粒子がハードケーキングを生成した。

これに対して、流体Ａ及びＢでは、底３Ｂ程に分散媒相
（油状物質のみの相）が形成され、分散相（油状物質と
固体微粒子が混合状態を保っている相）と区別すること
が出来たが、ハードケーキングは生じなかった。また、
流体りでは、上部５０程度に分散媒相が形成されたが、
この場合もハードケーキングは生じなかった。更に、流
体Ｃでは、２０日間経過後も相分離がなく、極めて良好
な分散安定性が認められた。

また、流体Ｃ及び流体Ｅについて、それらの分散相体積
率の経時変化を、第１図に示した。なお、分散相体積率
は、前記ガラス製サンプル瓶に注入した状態における、
流体の全体の高さ（ｈｏ）に対する分散相の高さ（ｈ）
の割合であり、下式にて表されるものである。

かかる第１図より明らかなように、流体Ｅは、静置状態
に置かれた当初から粒子の沈降が始まり、分散相体積率
が低下しており、静置後１０時間程度で、既に粒子の沈
降が著しく、分散相体積率が７５％程度にまで下降して
しまうのである。それに対して、流体Ｃは、２０日間経
過後も分散相体積率が１００％を保ち、極めて安定な分
散状態を維持していることが判る。

［電気粘性効果の比較］次に、上記で得られた各電気粘性流体Ａ−Ｅについて、
印加する電界を変化させて、得られる剪断応力を測定し
、電界強度と剪断応力の関係を調べ、その結果を第２図
に示した。なお、剪断応力はＢ型粘度計を使用して測定
した。

かかる第２図の結果より明らかなように、流体Ａ−Ｄで
は、２ｋＶ／■程度の電界によって２０ｇｆ／ｃｎｌ程
度の剪断応力が発揮されるが、流体Ｅで、同程度の剪断
応力を得るためには、３．５　ｋ　Ｖ　／　ｍｍ程度の
電界を印加する必要があるのである。

すなわち、フルオロホスファゼンオイルを使用乃至は配
合する流体は、より低い電界でより高い剪断応力を得る
ことが出来るのであり、電気粘性効果が高いことが判る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において得られた流体Ｃ及びＥについ
て、その分散状態の経時的変化を示すグラフであり、第
２図は、実施例において得られた流体Ａ−Ｅの電界強度
と剪断応力の関係を示すグラフである。出願人　　東海ゴム工業株式会社外敢朝４積帯（％）手続補正書（自発）平成２年６月１８日 ■。事件の表示平成２年特許願第１０９１８９号２゜発明の名称電気粘性流体３゜補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）含水系又は無水系の電気粘性流体において、固体
微粒子を分散せしめる分散媒として、フルオロホスファ
ゼンオイルを用いたことを特徴とする電気粘性流体。
（２）含水系又は無水系の電気粘性流体において、固体
微粒子を分散せしめる分散媒として、フルオロホスファ
ゼンオイルと、該フルオロホスファゼンオイルと相溶性
があり且つ該フルオロホスファゼンオイルと比重差を有
するエステル油とを混合して得られる油状物質を用いた
ことを特徴とする電気粘性流体。