JPS63175401A - 低温用磁性流体 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、−７０°Ｃの温度下でも好適に使用できる
低温用磁性流体に関する。

〔従来の技術〕

従来の磁性流体としては、例えば本出願人が先に提案し
たものがある（特開昭５９−１０５０９３号公報）。こ
れは炭素数が２５〜４５のオリゴマーを主成分とするポ
リアルファオレフィン油を分散媒とし、その中に分散せ
しめる強磁性体微粒子の表面には、炭素数１０以上の不
飽和脂肪酸塩を第１の表面活性剤として吸着させるとと
もに、更にその上を炭素数１８以上の飽和脂肪酸からな
る第２の表面活性剤で被覆したものである。このような
組成とすることにより、低揮発性、低粘度で、かつ強磁
性体微粒子が極めて安定に分散した磁性流体が得られた
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の磁性流体にあっては、例えば真空
回転装置などの回転軸のシール剤として使用する場合の
一般的な使用温度範囲は、０〜８０°Ｃである。したが
って、零下数十度の低温下では凝固して流動性を失うか
、あるいは粘度が非常に高くなって動トルクが急激に増
大してしまい、シール剤として使用することができない
というのが現状である。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、零下数十度の低温下でも十分に使用に耐え得
るシール剤としての磁性流体を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の磁性流体は、分散媒中に、界面活性剤を吸着
させた強磁性体微粒子を分散させてなる磁性流体におい
て、分散媒は、一般式 （ただし、Ｒ＋、　Ｒｚ、　Ｒｓ、　Ｒ４は炭化水素基
、またはシロキサン結合を介した炭化水素基）で示され
るシロキサン化合物であり、界面活性剤は、一般式　Ｒ
−Ｘ　　（ただし、Ｒは炭化水素基、Ｘはカルボキシル
基、スルホン基等の極性基）で示される炭化水素化合物
である第１の界面活性剤および、一般式 （ただし、Ｒ＋、Ｒｚ、Ｒ：＋、Ｒａ、Ｒｓ、Ｒｈは炭
化水素基、またはシロキサン結合を介した炭化水素基、
Ｘはカルボキシル基、スルホン基等の極性基）で示され
るシロキサン化合物である第２の界面活性剤からなるも
のである。

〔作用〕

この発明の低温用磁性流体において、ベースオルとして
用いるシロキサン化合物は、流動点が一８６°Ｃ以下で
あり、一般的に用いられるシール剤のベースオイルの流
動点に比べて極めて低い。そのため、この磁性流体の低
温側の可使温度範囲は零下７０°Ｃにも及ぶことができ
る。また、シロキサン化合物は、分子量が小さくてもそ
の蒸気圧は低いという特性を有することから、特に低温
環境下でのシールとして最適の作用効果を示すものであ
る。

以下、この発明の低温用磁性流体を詳細に説明する。

この発明の分散媒となるベースオイルは、良好な潤滑性
と共に耐寒性、低揮発性、科学的安定性等が必要である
。これらの要求を全て満たすことができるものとして、
次の一般式で表されるシロキサン化合物を用いる。

式中のＲ＋、　Ｒｚ、　Ｒ３，Ｒ４は脂肪族炭化水素基
、またはそれらにシロキサン結合ミ５ｉ−０−３ｉ＝ｉ
が含まれたものである。例えばｎ＝１のジメチルポリシ
ロキサン（メチルシリコーン油）などが好適に利用でき
る。ここに、ｎの値は１〜５０の範囲とする。ｎの値が
５０を越えると流動点が高くなり過ぎ（例えばｎ＝５０
のとき流動点は−４０〜−５０°Ｃ）、低温側の使用温
度範囲が狭くなるためである。

上記のような有機ケイ素化合物からなる分散媒中に強磁
性体微粒子を安定に分散させるための界面活性剤は、強
磁性体微粒子との結合力が強く、しかも上記分散媒との
親和性の大きいことが必要である。そこで、この発明の
界面活性剤は、強磁外体微粒子の表面に強く吸着する極
性基を有する第１の界面活性剤と、この第１の界面活性
剤および分散媒との親和力が共に大きい第２の界面活性
剤とを用いる。

第１の界面活性剤としては、例えばカルボキシル基−Ｃ
ＯＯＨや、スルホン基−３０３Ｈなどの極性基を有し、
一般式Ｒ−Ｘ　（Ｒは炭化水素基、Ｘは極性基）で示さ
れる不飽和脂肪酸またはその塩類を主成分とするもの、
その他周知の炭化水素化合物から選定すれば良い。

第２の界面活性剤としては、上記の第１の界面活性剤の
炭化水素基Ｒと結合し易い炭化水素基、並びにシロキサ
ン化合物からなる分散媒との親和力が大きいシロキサン
基とを有し、一般式（ただし、Ｒ＋、Ｒｚ、Ｒｓ、Ｒ４
，Ｒ５，Ｒａは炭化水素基、またはシロキサン結合を介
した炭化水素基、Ｘはカルボキシル基、スルホン基等の
極性基）で示されるシロキサン化合物から選定すれば良
く、例えばカルボキシル変性シリコン油その他である。

上記第１の界面活性剤（Ｒ−Ｘ）は、その極性基Ｘが強
磁性体微粒子の表面に吸着し炭化水素基Ｒが外に向く。

この第１の界面活性剤に対して第２の界面活性剤が炭化
水素基を介して強く結合し、シロキサン基を外に向けて
磁性粒子の表面を被覆する。このため、強磁性体微粒子
は極めて安定した状態で分散媒中に懸垂することができ
る。

この発明の強磁性体微粒子としては、公知の湿式法によ
り得られるマグネタイトコロイドを用い得る。また、水
中でマグネタイト粉末をボールミルにより粉砕する、い
わゆる湿式粉砕法で得られるものでもよい。

また、マグネタイト以外のマンガンフェライト。

コバルトフェライトもしくはこれらと亜鉛、ニッケルと
の複合フェライトやバリウムフェライトなどの強磁性酸
化物または鉄、コバルト、希土類などの強磁性金属を用
いることもできる。

この発明の強磁性体微粒子の粒径は、一般の磁性流体に
用いられる０、１μｍ〜２０人の範囲であればよい。も
っとも、強磁性体微粒子の粒径が小さい程、寿命の長い
安定した分散状態となり、シールも向上するから、必要
に応じて微細粒子とすることが好ましい。

この発明の強磁性体微粒子の含有量は、従来一般的に用
いられている体積比で１〜２０％の範囲は勿論のこと、
後述する中間媒体を利用して製造することで、更に高濃
度のものとすることも極めて容易である。

ところで、磁性流体をシーリング剤として用いる場合、
シール機構を構成する磁石の磁束に拘束された磁性流体
によりシール作用がなされるから、磁性流体の磁化は強
いほど強固なシールが可能となる。その磁化の強さは、
流体中に含まれる磁性粒子の濃度に左右される。

したがって、磁性粒子濃度の高い磁性流体を得ることは
重要な課題である。しかし一般には、粒子濃度が高いほ
ど粒子同志の間隔が小さくなって凝集し易くなるから、
濃度の向上には限界が生じてしまう。ことに、流体中に
分散性の悪い大きな粒子があると、これが周囲の安定性
のよい微粒子までも同伴して沈降するから、高濃度の磁
性流体が得られない。

そこで、この発明の低温用磁性流体は、強磁性体微粒子
に第１の界面活性剤とヘキサンなどの低沸点溶媒とを加
え、表面を第１の界面活性剤で被覆した強磁性体微粒子
が低沸点溶媒中に分散された中間媒体を得る工程を経て
製造するのが良い。

その中間媒体を例えば遠心分離機にかければ、溶媒が低
粘度であるから、その中の分散性の悪い粒子は容易に分
離することができる。

その後、シロキサン化合物からなる分散媒と第２の界面
活性剤とを中間媒体に加えて混合物とする工程と、その
混合物を加熱して低沸点溶媒を蒸発させる工程を経て、
極めて安定に磁性粒子が分散した低温用磁性流体を得る
ことが可能である。

上記の工程は、中間媒体から分散性の悪い粒子を分離し
た後、先にその中間媒体を加熱し、低沸点溶媒を蒸発さ
せて強磁性体微粒子の粉末とし、しかる後この強磁性体
微粒子に分散媒と第２の界面活性剤とを加えるようにし
ても良い。

また、上記の工程において、シロキサン化合物からなる
分散媒と第２の界面活性剤とを中間媒体に加えて混合物
とし、その混合物を加熱して低沸点溶媒を蒸発させた後
、更に他の中間媒体を加えては低沸点溶媒を蒸発させて
濃縮することを繰り返せば、極めて濃度が高くしかも安
定した分散性を有する低温用磁性流体が容易に得られる
。

以下に、この発明の低温用磁性流体の実施例をその製造
工程とともに説明する。

〔実施例〕

まず、硫酸第１鉄と硫酸第２鉄の各１モルを含む水溶液
１）に、６ＮのＮ　ａ　ＯＨａ　ｑを加えてｐトＩを１
）以上にした後、６０″Ｃで３０分間熟成してマグネタ
イトコロイドスラリーを得た（湿式法）。その後、６０
°Ｃに保ったままこのマグネタイトスラリーに３ＮのＨ
ＣＩを加えてｐ　Ｈを２〜３の間に調整する０次いでこ
のマグネタイトスラリーに、コロイド粒子を安定に分散
させる第１の界面活性剤として、石油スルホン酸ナトリ
ウムを７０ｇ加え、３０分間撹拌する。

これを静置し、マグネタイト粒子が凝！！１し沈降した
ら、その上澄を捨てて水を注ぎ、更に水洗する操作を数
回繰り返して、電解質を除去する。水洗が終わればその
液を分液ロートに移す。次に、このロート内の液に低沸
点溶媒としてヘキサンを加え、十分に振とうしてから静
置し、水とヘキサンとを分離させる。

これにより、マグネタイト粒子はへ車サン中に移行し、
表面を第１の界面活性剤で被覆した強Ｆｉｆ性体微粒子
が低沸点溶媒中に分１）シされた中間媒体が得られる。

次にこの中間媒体液を、８０００Ｇの遠心力で２０分間
遠心分暉し、大きなマグネタイト粒子を沈降分離せしめ
た。上澄み内に残った強６１）性体微粒子の粒子径は１
００〜１５０人であった。

このように、いったん低粘度の中間媒体を形成して遠心
骨＾１ｆすれば、強磁性体微粒子の粒度分布を任意に調
整することが可能であり、特に微細粒子の濃度を高め得
るという利点がある。

その後、その上澄ろを取り出してロータリーエバポレー
タに移し、９０°Ｃに保ってヘキサンを蒸発除去した。

こうして得られた粉末状のマグネタイト微粒子のｌＯｇ
をとり、再びヘキサン１００ｍｆｆ１中に分散させた後
、分散媒としてのジメチルポリシロキサンを２０ｇを加
え、更に第２の界面活性剤としてカルボキシル変性シリ
コン（東しシリコン（＋′１製。

サンプル５５５）を、ジメチルポリシロキサンに対して
３０％重量比で加えた。

その後、この混合液をエバポレータで処理して、沸点の
低いヘキサンを蒸発させた。

かくして、シロキサン化合物からなる分散媒中に、弾性
体微粒子のマグネタイトを、界面活性剤を介して極めて
安定に分散させてなる低温用磁性流体が得られた。

第１表に、この実施例の低温用磁性流体と一般市販の磁
性流体との粘度の比較を、第２表に流動点の比較を示す
。

第１表 第２表 〔発明の効果〕 この発明によれば、滓υ１点が１）−常に低く　′品「
τによる粘度の変化もきわめて小さいシロキサン化合物
を分散媒とし、この分散媒と親和性の大きいシロキサン
結合を有する界面活性剤で被覆した強Ｉｆｉ性体微粒子
を安定に分散せしめたものとしたため、零下数十度の低
ｄｌｎ域でも十分に使用に耐え得る低温用磁性流体を提
供できるという効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分散媒中に、界面活性剤を吸着させた強磁性体微
   粒子を分散させてなる磁性流体において、分散媒は、一
   般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４は炭化水素
   基、またはシロキサン結合を介した炭化水素基）で示さ
   れるシロキサン化合物であり、界面活性剤は、一般式Ｒ
   −Ｘ（ただし、Ｒは炭化水素基、Ｘはカルボキシル基、
   スルホン基等の極性基）で示される炭化水素化合物であ
   る第１の界面活性剤および、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５、
   Ｒ＿６は炭化水素基、またはシロキサン結合を介した炭
   化水素基、Ｘはカルボキシル基、スルホン基等の極性基
   ）で示されるシロキサン化合物である第２の界面活性剤
   からなることを特徴とする低温用磁性流体。