JPH07190099A - Electrode - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide an electrode for electroviscous fluid excellent in durability and thickening effect which is useful to the electric control of a mechanical device such as a clutch, valve, shock absorber or engine mount. CONSTITUTION:This electrode is an electrode used for the voltage application to an electroviscous fluid having a solid particle dispersed in the fluid, and an insulator layer having a thickness of the ratio of 0.001-0.1 to an electrode space distance 1 and a specific dielectric ratio lower than two times a dispersing medium is laminated on the contact surface with the electroviscous fluid of one or both electrodes in the electrode, and the insulator layer surface is roughed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電圧印加により粘度を
制御しうる電気粘性流体への電圧印加用電極に関し、ク
ラッチ、バルブ、ショックアブソーバー、エンジンマウ
ント等の機械装置の電気的制御に利用できる電極に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for applying a voltage to an electrorheological fluid whose viscosity can be controlled by applying a voltage, and can be used for electrical control of mechanical devices such as clutches, valves, shock absorbers and engine mounts. Regarding electrodes.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電圧の印加により流体の粘度が変化する
電気粘性流体（ Electro-RheologicalFluid、Electrovi
scous Fluid、）は古くから知られている（Duff，A.W.P
hysical Review Vol ，4 ，No.1(1896)23）。電気粘性
流体に関する当初の研究は、液体のみの系に注目したも
のであり、効果も不充分なものであるが、その後固体分
散系の電気粘性流体の研究に移り、かなりの電気粘性効
果が得られるようになった。例えば、Winslow は、パラ
フィンとシリカゲル粉末、それに系を僅かに電導性にす
るために水を使用した電気粘性流体を提案した（ Winsl
ow，W.M.，J.of Applied Physics，Vol.20(1949)113
7）。この Winslowの研究により電気粘性流体のもつ電
気粘性効果は、ＥＲ効果又は Winslow効果と呼ばれてい
る。2. Description of the Related Art Electro-Rheological Fluid, Electro-Viscous Fluid whose viscosity changes with the application of voltage
scous Fluid,) has been known for a long time (Duff, AWP
hysical Review Vol, 4, No.1 (1896) 23). Initial research on electrorheological fluids focused on liquid-only systems, and the effect was inadequate, but after that, we moved to research on electrorheological fluids in solid dispersion systems, and obtained considerable electrorheological effects. Came to be. For example, Winslow proposed an electrorheological fluid that uses paraffin and silica gel powder and water to make the system slightly conductive (Winsl
ow, WM, J. of Applied Physics, Vol.20 (1949) 113
7). According to this Winslow study, the electrorheological effect of the electrorheological fluid is called the ER effect or Winslow effect.

【０００３】一方、電気粘性流体における増粘効果（Ｅ
Ｒ効果）の発現メカニズムの解明も進み、例えば Klass
は電気粘性流体中の分散質である各粒子は、電場内で二
層構造の誘電分極（Induced Polarization of the Doub
le Layer）を生じ、これが主因であるとしている（ Kla
ss，D.L.，et al.，J.of Applied Physics，Vol.38，No
1(1967) 67）。これを電気二重層（electric double la
yer ）から説明すると、分散質（シリカゲル等の固体粒
子）の周囲に吸着したイオンは、Ｅ（電場）＝０の時は
分散質の外表面に均一に配置しているが、Ｅ（電場）＝
有限値の時はイオン分布に片寄りが生じ、各粒子は電場
内で相互に静電気作用を及ぼし合うようになる。このよ
うにして電極間において各粒子がブリッジ（架橋）を形
成し、応力に対して剪断抵抗力を発現、即ち増粘効果を
発現するようになる。On the other hand, the thickening effect (E
Elucidation of the mechanism of expression of the R effect), such as Klass
Is a dispersoid in an electrorheological fluid.Each particle has an induced polarization of the Doubly polarization in the electric field.
le Layer), which is the main cause (Kla
ss, DL, et al., J. of Applied Physics, Vol.38, No
1 (1967) 67). This is an electric double layer
yer), the ions adsorbed around the dispersoid (solid particles such as silica gel) are uniformly arranged on the outer surface of the dispersoid when E (electric field) = 0. =
When the value is finite, the ion distribution is biased and each particle exerts an electrostatic action on each other in the electric field. In this way, each particle forms a bridge (crosslink) between the electrodes, and shear resistance against stress is exhibited, that is, a thickening effect is exhibited.

【０００４】このような電気粘性流体への電圧印加用電
極においては、銅等の金属板電極が使用されているが、
電気粘性流体に電圧を印加すると、電気粘性流体は電気
絶縁性流体からなるとしても、分散質粒子の双極子形成
に伴うブリッジ形成等により一定の電流が流れ電気化学
反応が必然的に生じる。そのため、従来の電気粘性流体
装置は電圧を印加しつづけると、（１）分極促進剤とし
て使用されている水、多価アルコール等の電気化学的消
耗等により、電気粘性流体が電気化学的劣化を受けて増
粘効果が減少する、（２）電気化学反応等により金属電
極の溶出、また腐蝕が生じ、電気粘性流体装置の耐久性
を悪くする等、耐久性に大きな問題があり、電気粘性流
体装置への銅等の金属板電極の使用には大きな制約とな
っている。In such an electrode for applying a voltage to an electrorheological fluid, a metal plate electrode such as copper is used.
When a voltage is applied to the electrorheological fluid, even if the electrorheological fluid is composed of an electrically insulating fluid, a constant current flows due to a bridge formation accompanying the dipole formation of dispersoid particles, and an electrochemical reaction is inevitably caused. Therefore, when a voltage is continuously applied to the conventional electrorheological fluid device, (1) the electrorheological fluid undergoes electrochemical deterioration due to electrochemical consumption of water, polyhydric alcohol, etc. used as a polarization accelerator. Therefore, the viscosity increasing effect decreases, and (2) there is a big problem in durability such as the electrolysis of the metal electrode due to the electrochemical reaction and the corrosion of the metal electrode, which deteriorates the durability of the electrorheological fluid device. The use of metal plate electrodes, such as copper, in devices is a major limitation.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するこ
とを目的に、本発明者等は、先に、特願平２−７９７４
２号として電気粘性流体との接触面に絶縁層を積層した
電極を提案し、耐久性に優れた電極となしうることを示
したが、本発明は、耐久性と同時に、電気粘性流体に対
してより高いＥＲ効果を発現させる電極の提供を課題と
する。SUMMARY OF THE INVENTION For the purpose of solving this problem, the present inventors have previously proposed Japanese Patent Application No. 2-7974.
No. 2 proposed an electrode in which an insulating layer was laminated on the contact surface with an electrorheological fluid, and showed that it can be an electrode with excellent durability. It is an object to provide an electrode that exhibits a higher ER effect.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の電極は、固体粒
子を流体中に分散させた電気粘性流体への電圧印加に使
用される電極であって、該電極における一方又は両方の
電極の電気粘性流体との接触面に、電極間隔距離１に対
して０．００１〜０．１の割合の膜厚であって、比誘電
率が分散媒の２倍以下の絶縁体層が積層されると共に、
該絶縁体層表面が粗面化されたことを特徴とする。The electrode of the present invention is an electrode used for applying a voltage to an electrorheological fluid in which solid particles are dispersed in a fluid. On the contact surface with the viscous fluid, an insulator layer having a film thickness of 0.001 to 0.1 with respect to the electrode gap distance 1 and having a relative dielectric constant not more than twice that of the dispersion medium is laminated. ,
The surface of the insulator layer is roughened.

【０００７】電極形成材料としては、銅、アルミニウ
ム、金、白金、銀、鉄、亜鉛、パラジウム、オスミウ
ム、イリジウム、ニッケル、鉛、タンタル等の金属電極
を使用することができる。電極は、電気粘性流体装置用
電極としての一定の剛性を有することが必要であり、プ
レート状の平板電極でもよく、また、曲面等を有する電
極であってもよい。As the electrode forming material, metal electrodes such as copper, aluminum, gold, platinum, silver, iron, zinc, palladium, osmium, iridium, nickel, lead and tantalum can be used. The electrode needs to have a certain rigidity as an electrode for an electrorheological fluid device, and may be a plate-shaped plate electrode or an electrode having a curved surface or the like.

【０００８】電極上に被覆される絶縁体における比誘電
率は、液体の場合は室温、低周波数の測定条件下、固体
の場合には室温、高周波数の測定条件下で得られるもの
であり、分散媒の２倍以下、好ましくは分散媒の比誘電
率以下とするとよく、また、絶縁体における比誘電率は
低い程、電気粘性効果が急増する。The relative permittivity of the insulator coated on the electrode is obtained at room temperature and low frequency measurement conditions for liquids, and at room temperature and high frequency measurement conditions for solids. It is preferable that the dispersion medium is not more than twice, preferably the relative permittivity of the dispersion medium or less, and the lower the relative permittivity of the insulator is, the more rapidly the electrorheological effect is obtained.

【０００９】無機絶縁体材料として、酸化ジルコニウム
／酸化イットリウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、二酸化珪素、シランカップリング
剤、アルミナ、酸化トリウム等の酸化物、炭化珪素、炭
化チタン、炭化タングステン、炭化硼素（B₄C)、炭化ジ
ルコニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル等の炭化
物、窒化珪素、窒化ホウ素等の窒化物、その外ダイアモ
ンド、i-Ｃ（ａ−Diamond ）等を使用することができ
る。これら無機絶縁体材料は、ＣＶＤ（ ChemicalVapor
Deposition )法、プラズマＣＶＤ法、イオンビームＣ
ＶＤ法、スラリー塗布法、スピンキャスト法、ＬＰＤ
（ Liquid Phase Deposition）法等により電極上に積層
することができる。As the inorganic insulating material, zirconium oxide / yttrium oxide, beryllium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, silicon dioxide, silane coupling agent, oxides such as alumina and thorium oxide, silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide, Carbides such as boron carbide (B ₄ C), zirconium carbide, vanadium carbide, and tantalum carbide, nitrides such as silicon nitride and boron nitride, diamond, i-C (a-Diamond), and the like can be used. These inorganic insulator materials can be used in CVD (Chemical Vapor
Deposition) method, plasma CVD method, ion beam C
VD method, slurry coating method, spin casting method, LPD method
(Liquid Phase Deposition) method etc. can be laminated on the electrode.

【００１０】有機絶縁体材料としては、高密度ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩
素化ポリエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、
ナイロン６６、ポリカーボネート等の他に、１５０℃で
の高温で作動される場合には、例えばポリアミド、ポリ
アセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンテレフタレート、強化型ポリエチレンテレフタレート
等の熱可塑性エンジニアリングプラスティック、ポリエ
ーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリア
リレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン等の非架橋型熱可塑性エンジ
ニアリングプラスティック、ポリイミド、ポリアリレー
ト、フッ素樹脂等の非架橋型圧縮成形エンジニアリング
プラスティック、更にポリアミノビスマレイミド、ポリ
トリアジン、架橋ポリアミドイミド、ポリビニルフェノ
ール／エポキシ、フリーデルクラフト樹脂／エポキシ、
耐熱エポキシ等の架橋型エンジニアリングプラスティッ
ク、またこれらプラスティックのブレンド体（例えばポ
リマーアロイ、また共重合体）、更にグラスファイバー
や無機物質のウィスカー（例えばカーボンファイバー）
で強化したものを形成材料として使用することができ
る。As the organic insulator material, high density polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, chlorinated polyether, polychlorotrifluoroethylene,
In addition to nylon 66, polycarbonate, etc., when it is operated at a high temperature of 150 ° C., for example, thermoplastic engineering plastics such as polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, reinforced polyethylene terephthalate, polyether sulfone, Polyphenylene sulfide, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, non-crosslinking type thermoplastic engineering plastics such as polyetheretherketone, polyimide, polyarylate, non-crosslinking type compression molding engineering plastics such as fluororesin, and further polyaminobismaleimide, poly Triazine, crosslinked polyamideimide, polyvinylphenol / epoxy, Friedel-Crafts resin / epoxy,
Cross-linking engineering plastics such as heat-resistant epoxy, blends of these plastics (eg polymer alloys, copolymers), glass fibers and whiskers of inorganic substances (eg carbon fibers)
It is possible to use a material reinforced by the above as a forming material.

【００１１】これらの有機絶縁体材料は、ＣＶＤ法、Ｐ
ＶＤ法、蒸着法、スプレー塗布法、スピンキャスト法、
静電塗布法、ディップ法、刷毛塗布法により形成するこ
とができる。また、プラスチックフィルムを接着剤を使
用して貼着しても層形成される。また、乾性油をコーテ
ィングして焼き付けて形成される、所謂エナメル被覆、
ポリビニルホルマールをコーティングして焼き付けたホ
ルマール被覆等の絶縁体層としてもよい。These organic insulator materials are formed by the CVD method, P
VD method, vapor deposition method, spray coating method, spin casting method,
It can be formed by an electrostatic coating method, a dipping method, or a brush coating method. Also, a layer is formed by sticking a plastic film using an adhesive. Also, so-called enamel coating, which is formed by coating and baking a drying oil,
An insulating layer such as a formal coating obtained by coating and baking polyvinyl formal may be used.

【００１２】電極が平板型であって、絶縁体材料として
アルミナ、シリカ又はアルミナ−シリカを使用する場合
にはＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スピンキ
ャスト、スプレー塗布法、刷毛塗布法、浸漬法等を使用
して絶縁体層を形成するとよい。また、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ＰＰＡ（ポリパラバン酸）ワニス等の
エンジニアリングプラスティックを使用する場合にはス
ピンキャスト、スプレー塗布法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法に
より、またフッ素樹脂塗料、エポキシ−フェノール樹脂
塗料等の耐熱、耐候、電気絶縁性塗料を使用する場合に
はスピンキャスト、スプレー塗布、また静電塗布法を使
用して絶縁体層を形成するとよい。When the electrode is a flat plate type and alumina, silica or alumina-silica is used as an insulator material, a CVD method, a plasma CVD method, a PVD method, a spin cast method, a spray coating method, a brush coating method, and a dipping method are used. The insulator layer may be formed by using a method or the like. When engineering plastics such as polyimide, polyamide-imide, PPA (polyparabanic acid) varnish are used, spin cast, spray coating method, CVD method, PVD method, heat resistance of fluororesin paint, epoxy-phenol resin paint, etc. In the case of using a weather-resistant and electrically insulating coating, it is preferable to form the insulating layer by spin casting, spray coating, or electrostatic coating.

【００１３】電極が、曲面等を有する複雑な形状を有す
る場合には、特にポリイミド、ＰＰＡワニス等のエンジ
ニアリングプラスティックをスプレー塗布法、ディップ
法等により積層するか、又はフッ素樹脂塗料、エポキシ
−フェノール樹脂塗料等を静電塗布法、スプレー塗布
法、ディップ法等により積層するとよい。When the electrode has a complicated shape such as a curved surface, an engineering plastic such as polyimide or PPA varnish is laminated by a spray coating method, a dipping method or the like, or a fluororesin coating or an epoxy-phenol resin is used. A paint or the like may be laminated by an electrostatic coating method, a spray coating method, a dipping method, or the like.

【００１４】無機絶縁体層、有機絶縁体層共に、電極間
隔距離１に対して片極に０．００１〜０．１、好ましく
は０．００５〜０．０５の割合の膜厚であることが必要
であり、その膜厚が薄いと製膜時にピンホールやクラッ
クが生じ、絶縁効果がなくなる。また、膜厚が厚いと電
気粘性流体にかかる印加電圧を低下させるため、電気粘
性効果への寄与が低下する。また、絶縁体層の膜厚は、
電気粘性流体のパラメータに応じて最適値があり、固体
粒子の比誘電率が高いと、一般に絶縁体層の膜厚を薄く
するとよく、また、比誘電率が低いと絶縁体層の膜厚は
厚くするとよい。Both the inorganic insulator layer and the organic insulator layer have a thickness of 0.001 to 0.1, preferably 0.005 to 0.05, for one electrode per electrode distance 1. It is necessary, and if the film thickness is thin, pinholes and cracks occur during film formation, and the insulating effect is lost. Further, when the film thickness is large, the applied voltage applied to the electrorheological fluid is reduced, and thus the contribution to the electrorheological effect is reduced. Also, the film thickness of the insulator layer is
There is an optimum value depending on the parameters of the electrorheological fluid, and it is generally better to reduce the film thickness of the insulator layer when the relative permittivity of the solid particles is high. It should be thick.

【００１５】また、本発明の電極においては、この絶縁
体層の表面が粗面化されており、電気粘性流体に含有さ
れる固体粒子に対して滑り摩擦を生じさせるものとされ
る。絶縁体層表面の粗面化は、電極表面を粗面化した
後、絶縁体層を被覆しても、または絶縁体層表面を粗面
化することにより達成される。粗面化の程度は、電極平
面の平均の高さからの平均変位である表面粗さにより示
されるが、好ましくは、後述する電気粘性流体中の固体
粒子の粒子径と同等またはそれ以上とするとよく、例え
ば、１０ｎｍ〜４００μｍとするとよい。粒子径には、
分布があり、表面粗さはその最小粒子径より大きく、好
ましくは平均粒子径（ｘ_av）よりも大きく、最も好まし
くは最大粒子径よりも大きいものとするとよい。また、
粗面における凹凸ピッチは、固体粒子の粒子径以上で１
００倍以内、好ましくは５０倍以内、更に好ましくは１
０倍以内とするとよい。Further, in the electrode of the present invention, the surface of the insulator layer is roughened so that sliding friction is caused to the solid particles contained in the electrorheological fluid. The roughening of the surface of the insulating layer can be achieved by roughening the surface of the electrode and then coating the insulating layer, or by roughening the surface of the insulating layer. The degree of roughening is indicated by the surface roughness which is the average displacement from the average height of the electrode plane, but preferably, it is equal to or more than the particle diameter of the solid particles in the electrorheological fluid described later. Good, for example, 10 nm to 400 μm. The particle size is
There is a distribution, and the surface roughness is larger than the minimum particle diameter, preferably larger than the average particle diameter (x _av ), and most preferably larger than the maximum particle diameter. Also,
The uneven pitch on the rough surface is 1 when the particle size of the solid particles is equal to or larger than 1
00 times or less, preferably 50 times or less, more preferably 1
It should be within 0 times.

【００１６】また、粒径分布と電極表面における粗さと
の関係は、固体粒子の体積分率での粒径分布において、
その平均粒子径（ｘ_av）の２倍以上の粒子径を持つ粒子
の割合が３０％をこえると増粘効果が低下するので、好
ましくはその平均粒子径（ｘ_av）の２倍以上の粒子径を
持つ粒子の割合を３０％以下、好ましくは１０％以下の
ものとすることにより、電極表面における粗さを固体粒
子の平均粒子径（ｘ_ａｖ）の大きさと同程度に仕上げた
場合に相当する増粘効果が得られる。The relationship between the particle size distribution and the roughness on the electrode surface is as follows in the particle size distribution at the volume fraction of solid particles:
If the proportion of particles having a particle diameter of 2 times or more of the average particle diameter (x _av ) exceeds 30%, the thickening effect decreases, so particles having a particle diameter of 2 times or more of the average particle diameter (x _av ) are preferable. By setting the proportion of particles having a diameter of 30% or less, preferably 10% or less, it is equivalent to the case where the roughness on the electrode surface is finished to the same extent as the average particle diameter (x _av ) of solid particles. A thickening effect can be obtained.

【００１７】電極表面を粗面化するには、電極表面の研
磨をコントロールして行なうとよく、また、エッチング
手段、機械加工手段によってもよく、更に、電極を焼結
金属の如く表面に凹凸を有する素材を使用してもよい。
なお、粗面の状態が溝状の電極を使用する場合には、そ
の溝の方向が流体の動きまたは電極の動きに対して直交
する方向となるようにして取り付ける必要がある。In order to roughen the surface of the electrode, it is advisable to control the polishing of the surface of the electrode, and it is also possible to use an etching means or a machining means. You may use the material which has.
When using an electrode having a groove-like rough surface, it is necessary to mount the electrode so that the direction of the groove is orthogonal to the movement of the fluid or the movement of the electrode.

【００１８】また、粗面の状態は、表面粗さ計（例え
ば、小坂研究所（株）製、ＳＥＦ−３０Ｄ）により計測
することができ、固体粒子における粒径分布は（株）島
津製作所製、ＳＡＬＤ−１１００等を使用して容易に計
測することができる。The state of the rough surface can be measured by a surface roughness meter (for example, SEF-30D manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.), and the particle size distribution of solid particles is manufactured by Shimadzu Corporation. , SALD-1100 etc. can be used for easy measurement.

【００１９】電気粘性流体は、分散媒、固体粒子、分散
剤、多価アルコール成分、及び必要に応じて酸、塩、又
は塩基成分、更に各種添加剤からなる。分散媒として
は、電気絶縁性が要求され、例えば鉱油、合成潤滑油が
あり、具体的にはパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、
ポリ− α- オレフィン、ポリアルキレングリコール、
シリコーン油、ジエステル、ポリオールエステル、燐酸
エステル、珪素化合物、弗素化合物、ポリフェニルエー
テル、合成炭化水素等のオイルが挙げられる。これらの
電気絶縁性流体の粘度範囲は４０℃において１〜５００
ｃＳｔ、好ましくは３ｃＳｔ〜１００ｃＳｔであり、ま
た、比誘電率は１．５〜４０、好ましくは２〜５のもの
である。The electrorheological fluid comprises a dispersion medium, solid particles, a dispersant, a polyhydric alcohol component, and, if necessary, an acid, salt or base component, and various additives. The dispersion medium is required to have electrical insulation, and examples thereof include mineral oil and synthetic lubricating oil, and specifically, paraffinic mineral oil, naphthenic mineral oil,
Poly-α-olefin, polyalkylene glycol,
Examples include oils such as silicone oils, diesters, polyol esters, phosphoric acid esters, silicon compounds, fluorine compounds, polyphenyl ethers and synthetic hydrocarbons. The viscosity range of these electrically insulating fluids is 1 to 500 at 40 ° C.
cSt, preferably 3 cSt to 100 cSt, and having a relative dielectric constant of 1.5 to 40, preferably 2 to 5.

【００２０】また、分散質としての固体粒子は慣用のも
のが使用され、例えばシリカゲル、含水性樹脂、ケイソ
ウ土、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、イオ
ン交換樹脂、セルロース等を使用できる。これら固体粒
子は、通常粒径１０ｎｍ〜２００μｍのものが、０．１
重量％〜５０重量％の割合で使用される。０．１重量％
より少ないとＥＲ効果が少なく、また５０重量％を越え
ると分散性が悪くなるので好ましくない。Conventional solid particles are used as the dispersoid, and for example, silica gel, hydrous resin, diatomaceous earth, alumina, silica-alumina, zeolite, ion exchange resin, cellulose and the like can be used. These solid particles usually have a particle size of 10 nm to 200 μm and are 0.1
It is used in a proportion of 50% by weight to 50% by weight. 0.1% by weight
If the amount is less than 50%, the ER effect is small, and if it exceeds 50% by weight, the dispersibility is deteriorated.

【００２１】電気粘性流体においては、電気絶縁性流体
中に固体粒子を均一かつ安定して分散させるために分散
剤を使用してもよい。分散剤は慣用のものが使用される
が、例えばスルホネート類、フェネート類、ホスホネー
ト類、コハク酸イミド類、変性シリコーン類、アミン
類、非イオン系分散剤等が使用され、具体的にはマグネ
シウムスルホネート、カルシウムスルホネート、カルシ
ウムホスホネート、ポリブテニルコハク酸イミド、アミ
ノ変性シリコーン、ソルビタンモノオレート、ソルビタ
ンセスキオレート等がある。これらは通常、０．１重量
％〜３０重量％が使用されるが、固体粒子の分散性がよ
い場合には使用しなくてもよい。In the electrorheological fluid, a dispersant may be used in order to uniformly and stably disperse solid particles in the electrically insulating fluid. Conventional dispersants are used, for example, sulfonates, phenates, phosphonates, succinimides, modified silicones, amines, nonionic dispersants, and the like, and specifically magnesium sulfonate. , Calcium sulfonate, calcium phosphonate, polybutenyl succinimide, amino-modified silicone, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate and the like. These are usually used in an amount of 0.1% by weight to 30% by weight, but they may not be used if the dispersibility of solid particles is good.

【００２２】多価アルコールとしては二価アルコール、
三価アルコールが有効であり、エチレングリコール、ト
リエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グ
リセリン、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサ
ンジオール等を使用するとよい。The polyhydric alcohol is a dihydric alcohol,
Trihydric alcohols are effective, and ethylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin, propanediol, butanediol, hexanediol and the like may be used.

【００２３】また、必要に応じて酸、塩基、塩類を添加
してもよい。酸成分としては硫酸、塩酸、硝酸、過塩素
酸、クロム酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸、或は酢酸、
ギ酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、シュウ
酸、マロン酸等の有機酸が使用される。塩としては、金
属または塩基性基（ＮＨ₄ ⁺ 、Ｎ₂ Ｈ₅ ⁺ 等）と酸基か
らなる化合物であり、これらはいずれでも使用すること
ができる。なかでも多価アルコールに溶解して解離する
もの、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属のハロ
ゲン化物などの典型的なイオン結晶を形成するもの、あ
るいは有機酸のアルカリ金属塩などが好ましい。この種
の塩として、ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＭｇＣ
ｌ₂ ，ＣａＣｌ₂ ，ＢａＣｌ₂ ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，
ＫＢｒ，ＭｇＢｒ₂ ，ＬｉＩ，ＮａＩ，ＫＩ，ＡｇＮＯ
₃ ，Ｃａ( ＮＯ₃ )₂ ，ＮａＮＯ₂ ，ＮＨ₄ ＮＯ₃ ，Ｋ
₂ ＳＯ₄ ，Ｎａ₂ ＳＯ_4, ＮａＨＳＯ₄ ，（ＮＨ₄ ）₂
ＳＯ₄あるいはギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸などの
アルカリ酸金属塩がある。If desired, acids, bases and salts may be added. As the acid component, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid, chromic acid, phosphoric acid and boric acid, or acetic acid,
Organic acids such as formic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, oxalic acid and malonic acid are used. The salt is a compound composed of a metal or a basic group (NH ₄ ⁺ , N ₂ H ₅ ^+, etc.) and an acid group, and any of these can be used. Of these, those which are dissolved in a polyhydric alcohol to dissociate, for example, those which form typical ionic crystals such as halides of alkali metals and alkaline earth metals, and alkali metal salts of organic acids are preferable. As this kind of salt, LiCl, NaCl, KCl, MgC
l ₂ , CaCl ₂ , BaCl ₂ , LiBr, NaBr,
KBr, MgBr ₂ , LiI, NaI, KI, AgNO
_{3, Ca (NO 3) 2} , NaNO 2, NH 4 NO 3, K
₂ SO ₄ , Na ₂ SO _4, NaHSO ₄ , (NH ₄ ) ₂
There are SO ₄ or alkali metal salts of formic acid, acetic acid, oxalic acid, succinic acid and the like.

【００２４】塩基は、アルカリ金属あるいはアルカリ土
類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アミン類な
どであり、多価アルコール、あるいは多価アルコールと
水の系に溶解して解離するものが好ましい。この種の塩
基として、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）₂ ，Ｎａ₂
ＣＯ₃ ，ＮａＨＣＯ₃ ，Ｋ₃ ＰＯ₄ ，Ｎａ₃ ＰＯ₄ ，ア
ニリン、アルキルアミン、エタノールアミンなどがあ
る。なお、前記した塩と塩基を併用することができる。
酸、塩、塩基類は、通常電気粘性流体全体に対して、５
重量％以下の割合で使用するとよい。５重量％を越える
と通電しやすくなり、消費電力が増大するので好ましく
ない。The base is a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, a carbonate of an alkali metal, an amine, etc., and is one which is dissolved in a polyhydric alcohol or a system of a polyhydric alcohol and water to dissociate. preferable. As this kind of base, NaOH, KOH, Ca (OH) ₂ , Na _{2
CO 3, NaHCO 3, K 3} PO 4, Na 3 PO 4, aniline, alkyl amines, such as ethanol amine. The above-mentioned salt and base can be used in combination.
Acids, salts and bases are usually added to the electrorheological fluid in an amount of 5
It is advisable to use it in a proportion of not more than wt%. If it exceeds 5% by weight, it becomes undesirably easy to energize and power consumption increases.

【００２５】尚、多価アルコール成分、酸、塩、又は塩
基成分を添加する場合には、絶縁層としては耐アルコー
ル性、耐酸性を有するものを使用するとよい。多価アル
コール成分と酸、塩、又は塩基成分は、それぞれ単独に
使用してもＥＲ効果を改善することができるが、多価ア
ルコール成分は高温領域でのＥＲ効果を向上させること
ができ、また酸成分は分極効果を増大させることできる
ものである。またこの二成分を併用することができ、高
温領域でのＥＲ効果と共に、分極効果を増大させるとい
う相乗効果を奏するものである。When a polyhydric alcohol component, an acid, a salt or a base component is added, it is preferable to use an insulating layer having alcohol resistance and acid resistance. The polyhydric alcohol component and the acid, salt, or base component can improve the ER effect even when used alone, but the polyhydric alcohol component can improve the ER effect in a high temperature range, and The acid component is capable of increasing the polarization effect. Further, these two components can be used in combination, and a synergistic effect of increasing the polarization effect as well as the ER effect in the high temperature region is exhibited.

【００２６】また、添加剤として酸化防止剤を添加して
もよい。酸化防止剤は電気絶縁性液体の酸化防止と共
に、分極剤である多価アルコールの酸化を防止すること
を目的とするものである。Further, an antioxidant may be added as an additive. The antioxidant is intended to prevent the oxidation of the polyhydric alcohol, which is a polarizing agent, as well as the oxidation of the electrically insulating liquid.

【００２７】酸化防止剤としては、分極剤、固体粒子に
不活性なものを使用するとよく、慣用されるフェノール
系、アミン系酸化防止剤を使用することができ、具体的
にはフェノール系としては２・６−ジ−ｔ−ブチルパラ
クレゾール、４・４’−メチレンビス（２・６−ジ−ｔ
−ブチルフェノール）、２・６−ジ−ｔ−ブチルフェノ
ール等、またアミン系としてはジオクチルジフェニルア
ミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフェ
ニルアミン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン等を使用す
ることができる。As the antioxidant, a polarizing agent or a substance inert to solid particles may be used, and a conventional phenol-based or amine-based antioxidant may be used. 2,6-di-t-butylparacresol, 4,4'-methylenebis (2.6-di-t
-Butylphenol), 2,6-di-t-butylphenol and the like, and as the amine type, dioctyldiphenylamine, phenyl-α-naphthylamine, alkyldiphenylamine, N-nitrosodiphenylamine and the like can be used.

【００２８】尚、電気粘性流体系においてＥＲ効果を阻
害しない程度に水を使用してもよいことは勿論である。Of course, water may be used in the electrorheological fluid system to the extent that the ER effect is not impaired.

【００２９】[0029]

【作用及び発明の効果】電気粘性流体適用装置において
は、例えば、２枚の電極間に固体粒子を含む電気粘性流
体が入れられており、両電極間に電圧を印加すると、電
極間に固体粒子による鎖が形成される。この状態で、一
方の電極をずらして電気粘性流体に歪みを与えると、応
力が電気粘性流体を通してもう一方の電極に伝達される
が、この際、電極表面に接している粒子が応力の伝達を
最終的に行なっているものと考えられ、電極表面と電気
粘性流体との相互作用が重要な要素と考えられる。In the electrorheological fluid application device, for example, an electrorheological fluid containing solid particles is put between two electrodes, and when a voltage is applied between both electrodes, the solid particles are applied between the electrodes. A chain is formed. In this state, if one electrode is displaced and strain is applied to the electrorheological fluid, the stress is transmitted to the other electrode through the electrorheological fluid. At this time, the particles in contact with the electrode surface transmit the stress. It is considered that this is finally done, and the interaction between the electrode surface and the electrorheological fluid is considered to be an important factor.

【００３０】従って、電極表面に対する固体粒子の摩擦
力を大きくしておけば、固体粒子が電極表面を滑ること
なく、固体粒子により伝達される全ての力がもう一方の
電極に伝達されることとなる。即ち、電極表面が固体粒
子の平均粒子径より大きく粗面化されているか、又、粒
径分布と電極の表面粗さとの関係として、電気粘性流体
における固体粒子の体積分率での粒径分布において、そ
の平均粒子径（ｘ_av）の２倍以上の粒子径を持つ粒子の
割合が３０％以下の場合に、電極表面における粗さを固
体粒子の平均粒子径（ｘ_av）の大きさと同程度に仕上げ
た場合に相当する増粘効果を得ることができる。Therefore, if the frictional force of the solid particles with respect to the electrode surface is increased, all the forces transmitted by the solid particles are transmitted to the other electrode without the solid particles sliding on the electrode surface. Become. That is, whether the electrode surface is roughened to be larger than the average particle size of the solid particles, or the relationship between the particle size distribution and the surface roughness of the electrode is the particle size distribution of the solid particles in the electrorheological fluid at the volume fraction. In the case where the ratio of particles having a particle size that is at least twice the average particle size (x _av ) is 30% or less, the roughness on the electrode surface is the same as the average particle size (x _av ) of solid particles. It is possible to obtain a thickening effect corresponding to finishing to a certain degree.

【００３１】また、電極表面と電気粘性流体との電気的
な相互作用も重要な要素であり、両電極間に電界を印加
し、一方の電極をずらして電気粘性流体に歪みを与える
場合に生じるマックスウエルの応力の横成分がその相互
作用に大きな影響を与えるものと考えられる。本発明に
おいては、電極を被覆する絶縁体層として、電極間隔距
離１に対して片極に０．００１〜０．１の割合の膜厚で
あって、比誘電率が分散媒の２倍以下とする場合に、電
気粘性流体と電極との相互作用が大きく、増粘効果が極
めて大きくなることを見出したものである。以下、本発
明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施
例に限定されるものではない。なお、下記の実施例、比
較例における電極間隔は、すべて１ｍｍである。The electrical interaction between the electrode surface and the electrorheological fluid is also an important factor, and occurs when an electric field is applied between both electrodes and one electrode is displaced to give strain to the electrorheological fluid. It is considered that the lateral component of Maxwell's stress has a great influence on the interaction. In the present invention, the insulating layer that covers the electrodes has a thickness of 0.001 to 0.1 per electrode with respect to the electrode spacing distance 1 and has a relative dielectric constant of 2 times or less that of the dispersion medium. In this case, it was discovered that the interaction between the electrorheological fluid and the electrode is large and the thickening effect is extremely large. Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the electrode intervals in the following examples and comparative examples are all 1 mm.

【００３２】[0032]

【実施例１】電気粘性流体の組成を示す。Example 1 The composition of an electrorheological fluid is shown.

【００３３】 ・アルキルベンゼン（４０℃、１７ｃＳｔ、比誘電率２．２） ８３重量％ ・シリカゲル（平均粒子径１．４μｍ、体積分率での粒径分布における、粒径が ２．８μｍ以上の粒子の割合が１０％のもの） ７重量％ ・トリエチレングリコール ２重量％ ・ポリブテニルコハク酸イミド ８重量％ 得られる電気粘性流体の粘度は、４０℃で３０ｃＳｔで
ある。Alkylbenzene (40 ° C., 17 cSt, relative permittivity 2.2) 83% by weight Silica gel (average particle size 1.4 μm, particles having a particle size distribution in volume fraction of 2.8 μm or more) 7% by weight-triethylene glycol 2% by weight-polybutenyl succinimide 8% by weight The viscosity of the obtained electrorheological fluid is 30 cSt at 40 ° C.

【００３４】電極材料としては、ＳＵＳ（番号３０４、
表面粗さ＝０．１μｍ）を使用し、電極の大きさを巾２
０ｍｍ×長さ５０ｍｍとした。電極表面に、ポリテトラ
フルオロエチレンを１，１，１−トリクロロエタンと
１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエ
タンの混合液に溶解し、その溶液をスプレー塗布法によ
り塗布し、３５０℃で溶融させ、片極に３０μｍずつの
膜厚で絶縁体層（比誘電率２．１）を形成した後、その
表面を機械加工により平均粗さが１０μｍのものとし、
本発明の電極を作製した。As the electrode material, SUS (No. 304,
Surface roughness = 0.1 μm) and the electrode size is 2
The length was 0 mm and the length was 50 mm. On the electrode surface, polytetrafluoroethylene was dissolved in a mixed solution of 1,1,1-trichloroethane and 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane, and the solution was applied by a spray coating method. After melting at 350 ° C. and forming an insulating layer (relative permittivity of 2.1) with a film thickness of 30 μm on each electrode, the surface is machined to have an average roughness of 10 μm,
An electrode of the present invention was produced.

【００３５】このようにして得られた、表面が同一処理
の電極を２枚対向させて電気粘性流体適用装置とした。Two electrodes having the same surface treatment thus obtained were opposed to each other to obtain an electrorheological fluid application device.

【００３６】この装置において、両電極間に一定流量
（９０ｍｌ／ｍｉｎ．）の電気粘性流体を流しつつ、２
ＫＶ／ｍｍ（交流ＡＣ５０ＨＺ）の電場を印加し、電気
粘性流体の流量を上記の値に保持するために必要な電気
粘性流体への差圧（Ｋｇ／ｃｍ² ）を測定した。その結
果を下記表１に示す。In this device, while a constant flow rate (90 ml / min.) Of electrorheological fluid is flown between both electrodes, 2
An electric field of KV / mm (AC AC50HZ) was applied, and the differential pressure (Kg / cm ² ) to the electrorheological fluid required to maintain the flow rate of the electrorheological fluid at the above value was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００３７】[0037]

【実施例２】実施例１における電気粘性流体適用装置と
して、電極表面の表面粗さが１．５μｍのものを使用し
た以外は、同様にして一定流量の電気粘性流体を流すた
めに必要な流体圧を測定した。結果を下記表１に示す。[Embodiment 2] A fluid necessary for flowing a constant flow rate of electrorheological fluid, except that the electrorheological fluid applying apparatus in Example 1 having a surface roughness of the electrode surface of 1.5 μm was used. The pressure was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００３８】[0038]

【実施例３】ＳＵＳ電極表面にシリカをＣＶＤ法により
被覆し、片極の膜厚が３０μｍの絶縁体層（比誘電率
３．８）を形成した後、その表面を機械加工により、平
均粗さが１０μｍとしたものを本発明の電極とした。こ
の電極を使用した以外は実施例１同様にして電気粘性流
体適用装置を作製し、同様に一定流量の電気粘性流体を
流すために必要な流体圧を測定した。結果を下記表１に
示す。Example 3 Silica was coated on the surface of a SUS electrode by the CVD method to form an insulating layer (relative permittivity 3.8) having a thickness of 30 μm on one electrode, and then the surface was machined to obtain an average roughness. The electrode of the present invention had a thickness of 10 μm. An electrorheological fluid application device was prepared in the same manner as in Example 1 except that this electrode was used, and the fluid pressure required to flow a constant flow rate of the electrorheological fluid was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００３９】[0039]

【実施例４】実施例３における電気粘性流体適用装置と
して、電極表面の表面粗さが５μｍとしたものを使用し
た以外は同様にして電気粘性流体適用装置を作製し、同
様に一定流量の電気粘性流体を流すために必要な流体圧
を測定した。結果を下記表１に示す。[Embodiment 4] An electrorheological fluid applying apparatus in Example 3 was manufactured in the same manner except that an electrode surface having a surface roughness of 5 μm was used. The fluid pressure required to flow the viscous fluid was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００４０】[0040]

【比較例１】実施例１において、電極表面の平均粗さを
１．０μｍとした以外は、実施例１同様にして電気粘性
流体適用装置を作製し、同様に一定流量の電気粘性流体
を流すために必要な流体圧を測定した。結果を下記表１
に示す。Comparative Example 1 An electrorheological fluid application device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average roughness of the electrode surface was 1.0 μm. The fluid pressure required for this was measured. The results are shown in Table 1 below.
Shown in.

【００４１】[0041]

【比較例２】実施例１の電気粘性流体におけるシリカゲ
ルとして、体積分率での粒径分布における、粒径が２．
８μｍ以上の粒子の割合が４０％のものを同量使用した
以外は、実施例１同様にして電気粘性流体適用装置を作
製し、同様に一定流量の電気粘性流体を流すために必要
な流体圧を測定した。結果を下記表１に示す。Comparative Example 2 The silica gel in the electrorheological fluid of Example 1 has a particle size of 2. in the particle size distribution in volume fraction.
An electrorheological fluid application device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the same amount of particles having a proportion of particles of 8 μm or more was 40% was used. Was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００４２】[0042]

【比較例３】実施例３において、電極における絶縁層の
膜厚を２００μｍとした以外は、実施例３同様にして電
気粘性流体適用装置を作製し、同様に一定流量の電気粘
性流体を流すために必要な流体圧を測定した。結果を下
記表１に示す。COMPARATIVE EXAMPLE 3 An electrorheological fluid application device was prepared in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the insulating layer in the electrode was 200 μm. The fluid pressure required for the measurement was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００４３】[0043]

【比較例４】実施例１において、その絶縁体層に代え
て、アルミナをＣＶＤ法により被覆し、片極の膜厚が３
０μｍの絶縁体層（比誘電率９）を形成し、その表面を
機械加工により平均粗さが１０μｍのものとしたものを
電極として使用した。それ以外は、実施例１同様にして
電気粘性流体適用装置を作製し、同様に一定流量の電気
粘性流体を流すために必要な流体圧を測定した。結果を
下記表１に示す。[Comparative Example 4] In Example 1, instead of the insulator layer, alumina was coated by a CVD method and the thickness of one electrode was 3
An 0 μm insulating layer (relative permittivity 9) was formed, and the surface of which was machined to have an average roughness of 10 μm was used as an electrode. Other than that, an electrorheological fluid application device was manufactured in the same manner as in Example 1, and similarly, the fluid pressure required to flow a constant flow rate of the electrorheological fluid was measured. The results are shown in Table 1 below.

【００４４】[0044]

【比較例５】実施例１における電気粘性流体適用装置に
おいて、電極表面を粗面化せず、また、絶縁層も被覆し
ないで電極とした以外は、実施例１同様にして電気粘性
流体適用装置を作製し、同様に一定流量の電気粘性流体
を流すために必要な流体圧を測定した。結果を下記表１
に示す。COMPARATIVE EXAMPLE 5 The electrorheological fluid application device in Example 1 is the same as Example 1 except that the electrode surface is not roughened and the insulating layer is not covered. Was prepared, and the fluid pressure required to flow a constant flow rate of the electrorheological fluid was measured in the same manner. The results are shown in Table 1 below.
Shown in.

【００４５】[0045]

【表１】 [Table 1]

【００４６】[0046]

【表２】 [Table 2]

【００４７】表１からわかるように、本発明の電極を使
用すると増粘効果が増大することがわかる。As can be seen from Table 1, the thickening effect is increased by using the electrode of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ１０Ｍ 105:06 125:26 129:16 133:56） Ｃ１０Ｎ 40:14 (72)発明者 太田 元規 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification number Internal reference number FI Technical indication C10M 105: 06 125: 26 129: 16 133: 56) C10N 40:14 (72) Inventor Gen Ota No. 1-3-1 Nishitsurugaoka, Oi-cho, Iruma-gun, Saitama Prefecture Tonen Corporation Research Institute

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体粒子を流体中に分散させた電気粘性
流体への電圧印加に使用される電極であって、該電極に
おける一方又は両方の電極の電気粘性流体との接触面
に、電極間隔距離１に対して０．００１〜０．１の割合
の膜厚であって、比誘電率が分散媒の２倍以下の絶縁体
層が積層されると共に、該絶縁体層表面が粗面化された
ことを特徴とする電極。1. An electrode used for applying a voltage to an electrorheological fluid in which solid particles are dispersed in a fluid, wherein one or both electrodes of the electrode have contact surfaces with the electrorheological fluid. An insulating layer having a film thickness of 0.001 to 0.1 with respect to the distance 1 and having a relative dielectric constant of 2 times or less that of the dispersion medium is laminated and the surface of the insulating layer is roughened. An electrode characterized by being formed.