JPH07103391B2 - Electrorheological liquid - Google Patents

Electrorheological liquid

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JPH07103391B2
JPH07103391B2 JP63032517A JP3251788A JPH07103391B2 JP H07103391 B2 JPH07103391 B2 JP H07103391B2 JP 63032517 A JP63032517 A JP 63032517A JP 3251788 A JP3251788 A JP 3251788A JP H07103391 B2 JPH07103391 B2 JP H07103391B2
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viscosity
modified silicone
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電気粘性液体(EVF)に関する。電気粘性液
体とは、直流又は交流の電場の作用によっても粘性が速
やかに増大する(ウィンズロー効果)液体をいう。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrorheological liquid (EVF). The electrorheological liquid refers to a liquid whose viscosity rapidly increases (Winslow effect) even by the action of a DC or AC electric field.

電気粘性液体は、電力によって作動流体の粘性を大きく
変え、それにより作動流体の流動抵抗変化を利用する装
置、例えばクラッチ、ショックアブソーバ、エンジンマ
ウント、ポンプ、ダンパ、バルブ、アクチュエータ等に
利用できる。
The electrorheological liquid can be used for a device, such as a clutch, a shock absorber, an engine mount, a pump, a damper, a valve, an actuator, etc., which greatly changes the viscosity of a working fluid by electric power and thereby changes the flow resistance of the working fluid.

[従来の技術] 従来、次のような電気粘性液体が知られている。[Prior Art] Conventionally, the following electrorheological liquids are known.

(イ)分散媒としてのシリコンオイル、分散相としての
シリカゲルを主とする電気粘性液体(米国特許第304750
7号)。
(A) Silicone oil as a dispersion medium and an electrorheological liquid mainly containing silica gel as a dispersed phase (US Pat. No. 304750).
No. 7).

(ロ)分散媒としての流動パラフィン、分散相としての
結晶セルロースを主とし、水等を含有する電気粘性液体
(特公昭57−47234号)。
(B) An electrorheological liquid mainly containing liquid paraffin as a dispersion medium, crystalline cellulose as a dispersed phase, and water and the like (Japanese Patent Publication No. 57-47234).

(ハ)分散媒としてのシリコンオイル、分散相としての
シリカゲルを主とし、かつ分散剤としてのアミノ官能性
等のポリシロキサンを含有する電気粘性液体(特開昭61
−44998号)。
(C) An electrorheological liquid mainly containing silicon oil as a dispersion medium, silica gel as a dispersed phase, and polysiloxane having amino functionality etc. as a dispersant (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 61-61).
-44998).

(ニ)分散媒としてのシリコンオイル、分散相としての
珪酸アルミニウム、分散剤としてのアミノ官能性等のポ
リシロキサンを含有する電気粘性液体(特開昭62−9539
7号)。
(D) An electrorheological liquid containing silicon oil as a dispersion medium, aluminum silicate as a dispersed phase, and aminofunctional polysiloxane as a dispersant (Japanese Patent Laid-Open No. 62-9539).
No. 7).

[発明が解決しようとする課題] 前記(イ)の電気粘性液体は、シリカゲルを分散相とす
るため、電気粘性液体中のシリカゲルが使用される装置
の内部を摩耗し好ましくない。特に粘性を変化させるた
めの電極を摩耗し、装置自体の寿命を短かくしてしま
う。また、この電気粘性液体は導電性が高すぎるため、
消費電力が多い。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the electrorheological liquid of (a) has silica gel as a dispersed phase, it is not preferable because the silica gel in the electrorheological liquid is worn inside the device. In particular, the electrode for changing the viscosity is worn, and the life of the device itself is shortened. Also, because this electrorheological liquid is too conductive,
High power consumption.

また、前記(ロ)の電気粘性液体は、前記(イ)のよう
に摩耗の問題は生じないが、ウィンズロー効果が充分で
ない。すなわち、加熱処理前の当初に電圧を印加した時
の粘度(当初印加時粘度)が低く、かつ高温で長時間使
用した後に電圧を印加した時の粘度(加熱処理後印加時
粘度)が極端に低下してしまう。
Further, the electrorheological liquid of (b) does not cause the problem of wear as in the case of (a), but the Winslow effect is not sufficient. That is, the viscosity when the voltage is initially applied before the heat treatment (viscosity at the time of initial application) is low, and the viscosity when the voltage is applied after using for a long time at high temperature (viscosity after application after the heat treatment) is extremely high. Will fall.

なお、前記(ハ)および前記(ニ)の電気粘性液体にお
いても、分散相をそれぞれシリカゲル、珪酸アルミニウ
ムとしているため、前記(イ)と同様に摩耗の問題を有
する。
The electroviscous liquids of (c) and (d) also have the same wear problem as in (a) because the dispersed phases are silica gel and aluminum silicate, respectively.

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであ
って、電気粘性液体が使用される装置の摩耗が少ないこ
と、加熱処理前の当初において電圧を印加する前の粘度
(当初印加前粘度)が低くて当初印加時粘度が高いこ
と、および加熱処理後印加時粘度が低下しないこと、を
具備した摩耗性、増粘効果、耐熱性に優れた電気粘性液
体を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, the wear of the device in which the electrorheological liquid is used is small, the viscosity before the voltage is applied at the beginning before the heat treatment (the viscosity before the initial application). ) Is low and the viscosity at the time of initial application is high, and the viscosity at the time of application after heat treatment does not decrease, the object is to provide an electrorheological liquid excellent in abrasion resistance, thickening effect, and heat resistance. .

[課題を解決するための手段] 本発明の電気粘性液体は、アミノ変性シリコンオイルと
アルコール変性シリコンオイルとのうち少なくとも1種
を含有するシリコンオイルからなる分散媒と、結晶セル
ロースからなる分散相と、多官能アルコールからなる親
水剤と、からなるものである。
[Means for Solving the Problems] The electrorheological liquid of the present invention comprises a dispersion medium made of silicone oil containing at least one of amino-modified silicone oil and alcohol-modified silicone oil, and a dispersed phase made of crystalline cellulose. , And a hydrophilic agent composed of a polyfunctional alcohol.

分散媒は、アミノ変性シリコンオイルとアルコール変性
シルコンオイルとのうち少なくとも1種を含有するシリ
コンオイルからなる。
The dispersion medium is made of silicone oil containing at least one of amino-modified silicone oil and alcohol-modified silcon oil.

分散媒のシリコンオイルは、アミノ変性シリコンオイ
ル、アルコール変性シリコンオイルおよびそれらの混合
物の1からなることができ、また、アミノ変性シリコン
オイルとアルコール変性シリコンオイルとのうち少なく
とも1種と非変性シリコンオイル(以下、ストレートシ
リコンオイルという)とから構成することもできる。
The silicone oil of the dispersion medium can be composed of one of amino-modified silicone oil, alcohol-modified silicone oil and a mixture thereof, and at least one of amino-modified silicone oil and alcohol-modified silicone oil and non-modified silicone oil. (Hereinafter, referred to as straight silicone oil).

アミノ変性シリコンオイルは、例えば次のものを用いる
ことができる。ここでRは有機基、x、yは自然数を示
す。
As the amino-modified silicone oil, for example, the following can be used. Here, R is an organic group, and x and y are natural numbers.

また、アルコール変性シリコンオイルは、例えば次のも
のを用いることができる。ここで、R、R′は有機基、
x、yは自然数を示す。
Further, as the alcohol-modified silicone oil, for example, the following can be used. Here, R and R'are organic groups,
x and y are natural numbers.

ストレートシリコンオイルは、例えば次のものを用いる
ことができる。ここで、xは自然数を示す。
As the straight silicone oil, for example, the following can be used. Here, x represents a natural number.

分散相は、結晶セルロースからなる。この分散相は、比
表面積が大きいものが好ましい。
The dispersed phase consists of crystalline cellulose. The dispersed phase preferably has a large specific surface area.

結晶セルロースは、例えば次のものを用いることができ
る。ここで、xは自然数を示す。
As the crystalline cellulose, for example, the following can be used. Here, x represents a natural number.

メチルセルロース メチルヒドロキシエチルセルロース(化学式略) なお、結晶セルロースは吸着水を有することがあるた
め、注意を要する。
Methyl cellulose Methyl hydroxyethyl cellulose (chemical formula omitted) Since crystalline cellulose may have adsorbed water, caution is required.

親水剤は、多官能アルコールである。The hydrophilic agent is a polyfunctional alcohol.

多官能アルコールは、例えばエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ブタンジオール等若しくはこれらの
混合物を用いることができる。
As the polyfunctional alcohol, for example, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol or the like or a mixture thereof can be used.

なお、分散媒と分散相とは懸濁状態の安定性のため近い
比重をもつことが望ましい。
In addition, it is desirable that the dispersion medium and the dispersion phase have close specific gravities for the stability of the suspended state.

これら分散媒、分散相、親水剤の配合は、分散媒100重
量部に対して、分散相50〜200重量部、分散相100重量部
に対して親水剤5〜15重量部とすることが望ましい。分
散相が50重量部未満では増粘効果が低く、200重量部を
超えると電圧を印加する前の粘度が高すぎる。親水剤が
5重量部未満では増粘効果が小さく、15重量部を超える
と消費電力が多くなりすぎる。配合物をミキサー等で所
定時間攪拌すれば所望の電気粘性液体が得られる。配合
割合はこうして得られる電気粘性液体を使用する装置に
要求される粘性等の性能に応じて調整する。
The dispersion medium, the dispersed phase, and the hydrophilic agent are preferably mixed in an amount of 50 to 200 parts by weight of the dispersed phase with respect to 100 parts by weight of the dispersed medium, and 5 to 15 parts by weight of the hydrophilic agent with respect to 100 parts by weight of the dispersed phase. . When the dispersed phase is less than 50 parts by weight, the thickening effect is low, and when it exceeds 200 parts by weight, the viscosity before applying a voltage is too high. If the hydrophilic agent is less than 5 parts by weight, the thickening effect is small, and if it exceeds 15 parts by weight, the power consumption becomes too large. The desired electroviscous liquid can be obtained by stirring the mixture with a mixer or the like for a predetermined time. The mixing ratio is adjusted according to the performance such as viscosity required for an apparatus using the electrorheological liquid thus obtained.

なお、アミノ変性シリコンオイルおよびアルコール変性
シリコンオイルの各変性の度合いも、所望の性能より選
択できる。
The degree of denaturation of the amino-modified silicone oil and alcohol-modified silicone oil can be selected according to the desired performance.

[作用効果] 電気粘性液体中の各配合物等がどのようにしてウィンズ
ロー効果を発揮するかは明確でないが、一般的に次のよ
うに考えられる。すなわち、親水剤により分散媒中の分
散相粒子が界面に電気二重層を構成する。電圧を印加し
ていない時点では分散相粒子の表面に均一に電気二重層
が広がっているが、電圧を印加した時点では電気二重層
を構成する自由イオンが電荷の符号と逆の符号をもつ電
極の方向へ広がり、歪を形成する。そして、分散相粒子
の表面上の歪を受けた互いに隣接する電荷同志の静電気
的引力により分散相粒子の鎖が形成され、外部から見た
ときの粘性が増大する。
[Effect] It is not clear how each compound or the like in the electrorheological liquid exerts the Winslow effect, but it is generally considered as follows. That is, the hydrophilic agent causes the dispersed phase particles in the dispersion medium to form an electric double layer at the interface. The electric double layer spreads evenly on the surface of the dispersed phase particles when no voltage is applied, but when the voltage is applied, the free ions that make up the electric double layer have an opposite sign to the sign of the charge. Spreads in the direction of and forms strain. Then, the chains of the dispersed phase particles are formed by the electrostatic attraction of the charges adjacent to each other which are strained on the surface of the dispersed phase particles, and the viscosity when viewed from the outside increases.

[実施例] 次に、本発明を実施例とともに説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be described with examples.

第1表に示すように各試料毎に組成物を配合し、ミキサ
ーで数時間混合攪拌し、本発明の実施例(1〜13)およ
び比較例(14〜29)を得た。
As shown in Table 1, the composition was blended for each sample and mixed and stirred with a mixer for several hours to obtain Examples (1 to 13) and Comparative Examples (14 to 29) of the present invention.

表中、ストレートSO(I)はストレートシリコンオイル
(SH200、5cst、トーレ・シリコーン製)、ストレートS
O(II)はストレートシリコンオイル(SH200、1cst、ト
ーレ・シリコーン製)、ストレートSO(III)はストレ
ートシリコンオイル(SH200、20cs t、トーレ・シリコーン製)を示し、アミノSOはアミノ
変性シリコンオイル(SF8417、トーレ・シリコーン
製)、アルコールSO(I)はアルコール変性シリコンオ
イル(SF84283、OH1.4%、トーレ・シリコーン製)、ア
ルコールSO(II)はアルコール変性シリコンオイル(SF
8427、OH1.8%、トーレ・シリコーン製)を示す。ま
た、またエポキシSOはエポキシ変性シリコンオイル(SF
8411、トーレ・シリコーン製)、カルボキシルSOはカル
ボキシル変性シリコンオイル(SF8418、トーレ・シリコ
ーン製)、ポリエーテルSOはポリエーテル変性シリコン
オイル(SF3746、トーレ・シリコーン製)、メルカプト
SOはメルカプト変性シリコンオイル(X−22−980、信
越化学製)を示す。流動パラフィンはエッソ石油製クリ
ストール70、ケロシンは出光石油製IPソルベントを用い
た。また、結晶セルロース(I)はメチルセルロース
(アビセルPHM06、平均粒径約6μ、旭化成製)、結晶
セルロース(II)はメチルセルロース(アビセルPH10
1、平均粒径約40μ、旭化成製)、結晶セルロース(II
I)はメチルヒドロキシエチルセルロース(セスカMHEC
−25000PF、第1工業製薬製)を示す。
In the table, straight SO (I) is straight silicone oil (SH200, 5cst, made by Toray Silicone), straight S
O (II) is straight silicone oil (SH200, 1cst, made of Torre Silicone), straight SO (III) is straight silicone oil (SH200, 20cs) t, manufactured by Toray Silicone), amino SO is amino-modified silicone oil (SF8417, Torre Silicone), alcohol SO (I) is alcohol-modified silicone oil (SF84283, OH1.4%, Torre Silicone), Alcohol SO (II) is alcohol-modified silicone oil (SF
8427, OH1.8%, made by Toray Silicone). Also, epoxy SO is epoxy-modified silicone oil (SF
8411, Torre Silicone), carboxyl SO is carboxyl modified silicone oil (SF8418, Torre Silicone), polyether SO is polyether modified silicone oil (SF3746, Torre Silicone), mercapto
SO represents mercapto-modified silicone oil (X-22-980, manufactured by Shin-Etsu Chemical). Esso Petroleum Cristol 70 was used as liquid paraffin, and Idemitsu Petroleum IP solvent was used as kerosene. Also, crystalline cellulose (I) is methyl cellulose (Avicel PHM06, average particle size of about 6μ, manufactured by Asahi Kasei), crystalline cellulose (II) is methyl cellulose (Avicel PH10).
1, average particle size about 40μ, Asahi Kasei), crystalline cellulose (II
I) is methyl hydroxyethyl cellulose (Cesca MHEC
-25000PF, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).

なお、表中、組成物の後の( )内は、重量部を示す。
また、水は、9重量部の吸着水に調湿した各結晶セルロ
ース中の水を示す。エチレングリコール、プロピレング
リコールを添加するときには、この水が存在しないよう
に100℃×150分保持した後の各結晶セルロースを用い
た。
In addition, in the table, () after a composition shows a weight part.
Water refers to water in each crystalline cellulose whose humidity is adjusted to 9 parts by weight of adsorbed water. When ethylene glycol and propylene glycol were added, each crystalline cellulose after being kept at 100 ° C. for 150 minutes so that water did not exist was used.

実施例および比較例の特性は次のように測定した。The characteristics of the examples and comparative examples were measured as follows.

(ウィンズロー効果) 二重円筒型粘度計(電極間隔2mm)を用い、電界強度が0
kv/mmときの粘度と、電界強度が2.0kv/mmのときの粘度
とを、せん断速度63sec-1の条件下でモータに接続した
トルクメータから求め、当初印加前粘度(CP)と当初印
加時粘度(CP)とした。また、各試料(1〜29)を120
℃×168時間保持した後に、常温で同様に測定し、加熱
処理後印加前粘度(CP)と加熱処理後印加時粘度(CP)
とした。なお、加熱処理後印加前粘度は表示していな
い。
(Winslow effect) Using a double cylindrical viscometer (electrode spacing 2 mm), the electric field strength is 0
The viscosity at kv / mm and the viscosity at electric field strength of 2.0 kv / mm were obtained from the torque meter connected to the motor under the condition of shear rate 63 sec -1 , and the viscosity before initial application (CP) and the initial application The hourly viscosity (CP) was used. In addition, each sample (1-29) is 120
After holding at ℃ × 168 hours, measure it at room temperature in the same way, and measure viscosity after heat treatment (CP) and viscosity after heat treatment (CP).
And The viscosity after the heat treatment and before the application is not shown.

(導電性) 該二重円筒型粘度計の外筒と内筒間の電流値(μA/c
m2)を電界強度2.0kv/mm下で求めた。
(Conductivity) Current value (μA / c between the outer and inner cylinders of the double cylinder viscometer
m 2 ) was obtained under an electric field strength of 2.0 kv / mm.

(膨潤性) 各試料(1〜29)中にカーボン含有加硫天然(NR)ゴム
を室温で3日間浸漬し、膨潤状態を目視した。
(Swelling property) Carbon-containing vulcanized natural (NR) rubber was immersed in each sample (1-29) at room temperature for 3 days, and the swelling state was visually observed.

これらの結果も第1表に合わせて記載した。These results are also shown in Table 1.

第1表からわかるように、本発明の実施例(1〜13)
は、当初印加前粘度が小さく(60〜350CP)、当初印加
時粘度が非常に大きい(5000〜22000CP)ため、増粘効
果に優れる。また、本発明の実施例(1〜13)は、加熱
処理後印加時粘度が極端に減少することなく、中には増
大したものもあり、耐熱性がよい。
As can be seen from Table 1, Examples of the present invention (1 to 13)
Has a low viscosity before application (60 to 350 CP) and a very high viscosity at initial application (5000 to 22000 CP), so it has an excellent thickening effect. Further, in Examples (1 to 13) of the present invention, the viscosity upon application after heat treatment did not extremely decrease, but some of them increased, and the heat resistance was good.

ところが、従来の前記(ロ)に該当する分散媒に流動パ
ラフィン等、親水剤に水を用いた比較例(14〜16)は、
当初印加時粘度が小さすぎる(2000〜3600CP)。たしか
に、塩化アンモニウムを添加した比較例(15)は当初印
加時粘度が少し上がるが、増大効果は少ない。しかも、
比較例(14〜16)は、加熱処理後印加時粘度が悪いた
め、耐熱性がなく、かつ導電性が高すぎる(25〜94μA/
cm2)。
However, Comparative Examples (14 to 16) using water as a hydrophilic agent such as liquid paraffin as a conventional dispersion medium corresponding to (b) above are
Initially applied viscosity is too small (2000-3600CP). Certainly, in Comparative Example (15) to which ammonium chloride was added, the viscosity at initial application was slightly increased, but the increasing effect was small. Moreover,
In Comparative Examples (14 to 16), the viscosity after application of heat treatment is poor, so there is no heat resistance and the conductivity is too high (25 to 94 μA /
cm 2 ).

また、分散媒に流動パラフィン、親水剤にエチレングリ
コールを用いた比較例(17)は、当初印加時粘度が小さ
すぎるため、増粘効果に劣る。
In Comparative Example (17) using liquid paraffin as the dispersion medium and ethylene glycol as the hydrophilic agent, the viscosity at the time of initial application was too small, and the thickening effect was poor.

また、分散媒にストレートシリコンオイルのみ、親水剤
に水を用いた比較例(18、19)は、結晶セルロースの増
加によって、当初印加前粘度と当初印加時粘度がともに
上がってしまい、増粘効果に劣るとともに、加熱処理後
印加時粘度が低いため、耐熱性に劣る。
In addition, in Comparative Examples (18, 19) using only straight silicone oil as the dispersion medium and water as the hydrophilic agent, the viscosity before the initial application and the viscosity at the initial application both increased due to the increase in crystalline cellulose, and the thickening effect In addition, since the viscosity when applied after heat treatment is low, the heat resistance is poor.

さらに、実施例(1)と比較例(20)、実施例(4)と
比較例(21)、実施例(5)と比較例(22)、実施例
(6)と比較例(23)、実施例(7)と比較例(24)を
それぞれ比較すると、分散媒にストレートシリコンオイ
ルのみを用いた比較例より、本発明の実施例は増粘効果
が大きいことがわかる。
Furthermore, Example (1) and Comparative Example (20), Example (4) and Comparative Example (21), Example (5) and Comparative Example (22), Example (6) and Comparative Example (23), Comparison between Example (7) and Comparative Example (24) shows that the Example of the present invention has a greater thickening effect than the Comparative Example using only straight silicone oil as the dispersion medium.

また、比較例(25)は、増粘効果は満足できても、加熱
処理後印加時粘度が低いため、耐熱性に劣る。
In Comparative Example (25), even though the thickening effect is satisfied, the viscosity after application of the heat treatment is low and the heat resistance is poor.

また、ストレートシリコンオイルの他に、エポキシ変性
シリコンオイル等を用いて分散媒とした比較例(26〜2
9)は、当初印加前粘度が上がってしまったり、ゲル化
してしまい、好ましくない。
Also, in addition to straight silicone oil, a comparative example using epoxy modified silicone oil as a dispersion medium (26-2
In the case of 9), the viscosity before application is initially increased, or gelation occurs, which is not preferable.

なお、NRゴムと接触したときのNRゴムの状態を測定した
結果、分散媒に流動パラフィン又はケロシンを用いた比
較例(14〜17)は、膨潤性が大きく好ましくないことが
わかる。
As a result of measuring the state of the NR rubber when in contact with the NR rubber, it is understood that Comparative Examples (14 to 17) using liquid paraffin or kerosene as the dispersion medium have a large swelling property and are not preferable.

[発明の効果] 本発明の電気粘性液体は、使用される装置の内部を摩耗
しにくく、増粘効果が大きく、耐熱性がよく、かつゴム
を膨潤させることがない。
EFFECTS OF THE INVENTION The electrorheological liquid of the present invention does not easily wear the inside of the device used, has a large thickening effect, has good heat resistance, and does not swell rubber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 40:06 40:08 40:14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location C10N 40:06 40:08 40:14

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アミノ変性シリコンオイルとアルコール変
性シリコンオイルとのうち少なくとも1種を含有するシ
リコンオイルからなる分散媒と、 結晶セルロースからなる分散相と、 多官能アルコールからなる親水剤と、からなる電気粘性
液体。
1. A dispersion medium made of silicone oil containing at least one of amino-modified silicone oil and alcohol-modified silicone oil, a dispersed phase made of crystalline cellulose, and a hydrophilic agent made of polyfunctional alcohol. Electroviscous liquid.
JP63032517A 1988-02-15 1988-02-15 Electrorheological liquid Expired - Lifetime JPH07103391B2 (en)

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