JPH01179401A - 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】 技術分野 本発明は磁性流体に関し、より詳しくは、実質的に粘着
性・を有さないが粘弾性を有する磁性流体に関する。

背景技術 従来、固体特有の強磁性と液体特有の流動性とを兼ね備
えた磁性流体としては、磁性粒子を界面活性剤の助けを
かりて溶媒（ベースオイル）中に分散してなるものが知
られ、磁性シール、磁気スイッチ等に利用されている。

しかしながら、これら従来公知の磁性流体においては、
界面活性剤の使用が必須であり、また低粘度（磁場無印
加時で、通常数百センチポイズ（ｃｐｓ）以下）のため
、紙、衣服等へ侵透し易く、この場合ふきとることが実
質上不可能であり、また金属表面等に付着した磁性流体
を除去することは著しく困難であった。また分散安定性
のため、磁性粒子として数十ｍμ（数百人）のコロイド
サイズの超微粒子を使用する必要があり、しかもその超
微粒子の表面を界面活性剤で強固に被覆する必要がある
ため、その製造には種々の困難が伴っていた。

λ１ＪとＩ煎 本発明の目的は、新規な磁性流体を提供することにある
。

更には、本発明の目的は、衣服や金属等に接触してもこ
れらを汚染せず、他の材料からの着脱が容易な磁性流体
を提供することにある。

本発明の目的は、更には、１ｍμ（ミリミクロン）〜１
００μｍの広い範囲の磁性粒子を使用可能とすることに
より、種々の目的に″適応可能とした磁性流体を提供す
ることにある。

及ｓ、ｑ　ａ口１厘 本発明者は鋭意研究の結果、従来法におけるようにコロ
イ、ド的な分散性を界面活性剤により強化して用いるの
ではなく、親水性高分子等からなる架橋構造中に、液体
分散媒とともに磁性体粒子を保持させることにより該粒
子の分散安定性を得ることが、上記目的の達成に極めて
効果的なことを見出した。

本発明の磁性流体は上記知見に基づくものであり、より
詳しくは、液体分散媒と、これを保持する架橋構造物質
と、磁性体とを含み、実質的に粘着性を有さないことを
特徴とするものである。

上記構成を有する本発明の磁性流体は、磁場、重力等に
対して磁性体粒子の分散性を安定に維持するのみならず
、実質的に粘着性を有さないため他の材料（例えば金属
表面）に接触させた場合の着脱が極めて容易である。

このような効果が得られる理由は必ずしも明確ではない
が、本発明者の知見によれば、磁性体粒子が液体分散媒
とともに架橋構造中に良好に保持されているためと推定
される。

本発明の磁性流体においては、従来の磁性流体と異なり
、コロイドサイズの磁性体超微粒子とを用いることは必
須ではなく、またこの超微粒子を界面活性剤で強固に被
覆する必要もないため、製造が容易である。

上記構成を有する本発明の磁性流体は、特に、その着脱
容易性を利用して、磁気シール・磁気スイッチ等に好適
に用いることができる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。以下の記載において、量比を表す１％」
および１部」は、特に断わらない限り重量基準とする。

発明の詳細な説明 本発明の磁性流体は、架橋構造物質と、液体分散媒と、
磁性体粒子とを含み、実質的に粘着性を有さないもので
ある。

上記ｂｉｉ性体粒体粒子均粒子径は１ｍμ（ミリミクロ
ン）〜１００μ（好ましくは・０．０１μ〜５０μ、更
に好ましくは０．１μ〜２０μ）であることが好ましい
。

上記磁性粒子の平均粒子径が１ｍμ未満では、磁性を発
現させるために多量の粒子が必要となって流動性保持が
困難となり、一方、該平均粒子径が１００μを越えると
、磁性粒子が磁場により離脱し易くなる。

なお、本発明において、磁性粒子の平均粒子径としては
、電子顕微鏡撮影法等によって、次式より求められる算
術平均粒子径を用いる。

ただし、ｎｌ＝粒子径ｄ、の粒子数である。

測定粒子個数としては、１０３個〜１０’個、もしくは
それ以上であることが好ましい。

（この測定法の詳細については、カーボンブラック便覧
、（株）図書出版社、Ｐ、１７６〜１７７を参照するこ
とができる。） 本発明において、上記したような磁性粒子は液体分散媒
１００部に対して、好ましくは１０〜１００部、更に好
ましくは３０〜８０部用いられる。

本発明のインクにおいては、上述したように、その粘着
性（ないし付着性）は抑制されているが、磁気的には十
分な磁化を有するため、磁気シール、磁気スイッチ等に
好ましく用いられる。

ここに、「粘着性」とは選択的な粘着性をいい、磁性流
体を金属板等の物体に接触させたとぎ、該磁性流体の一
部分が磁性流体全体から切れて（選択的に分離して）物
体に付着することを言う（磁性流体全体がベタベタして
いるか否かとは関係ない）。より詳細には、本発明の磁
性流体は以下に示すような特性を有する磁性流体である
ことが好ましい。

（１）流動性 回転粘度計、例えば芝浦システム株式会社製ビスメトロ
ンＶＳ−Ａｔ型等を用い、常温（２５℃）にて５ＵＳ２
７製の約３ｍｍΦのローターを用いた場合、本発明の磁
性流体の粘度は、ローター回転数０．３ｒｐｍのとき１
．’０Ｘ１０’〜２．０ｘｌＯ６ｃｐｓ）、（更には１
．０×１０５〜１．０ｘｌＯ６ｃｐｓ）、回転数１．５
ｒｐｍのとき５．０ＸＩＯ３ｃｐｓ以上（更には１．０
Ｘ１０’〜４．０ｘｌＯ’　ｃｐｓ）であることが好ま
しい。

なお、上記流動性は、磁場無印加時の値であり、一般に
磁場印加時には流動性が減少（粘度が上昇）する。

（２）非粘着性（ないし液体分散媒保持性）容器内に入
れた磁性流体の液面上に、５ｃｍｘ５ｃｍのアルミ箔を
（精秤した後）静かに乗せ、更にその上に表面磁束１０
００Ｇａｕｓｓ程度の磁石を乗せた後、そのまま温度２
５℃、湿度６０％の雰囲気中で１分間放置する。この後
、上記アルミ箔を流動性インク面から静かに剥離して、
該アルミ箔を迅速に精秤し、アルミ箔の重量増加量を求
めた場合に、本発明磁性流体は、固形成分（例えば架橋
構造物質）が上記アルミ箔片に実質的に転写せず、且つ
該アルミ箔の重量増加量が０〜１０００ｍｇ、更には１
〜１ｏｏｍｇの程度であることが好ましい（なお、容器
内の磁性流体全体とアルミ箔とを剥難する際に、必要に
応じて、ヘラ等で静かに剥離して精秤してもよい）。

このような好ましい態様における本発明の磁性流体は、
水等からなる液体分散媒（ないしビヒクル）を、水溶性
ないし親水性高分子等からなる架橋構造物質に保持させ
た広義のゲル状態を有し、平滑面等に対して非付着性を
有するが、流動性を有する磁性流体である。本発明の磁
性流体は、磁性粒子を含有するが、更には、ｐＨ安定化
剤（緩衝剤）、界面活性剤、防腐剤等を有していること
も好ましい。

ここに「架橋構造物質」とは、それ自体で架橋構造をと
ることが可能な物質、あるいは他の添加物（例えばホウ
酸イオン等の無機イオンを含む架橋剤）の添加により、
架橋構造をとることが可能となる物質をいう。

また、「架橋構造」とは、「橋かけ結合」を有する三次
元的な構造をいう。

本発明の磁性流体において、上記架橋構造物質としては
、例えば、グアーガム、ポリビニルアルコール等の水溶
性高分子が好ましく用いられる。

架橋構造物質は、液体分散媒１００部に対して、０．５
〜５０部程度、更には１〜２０部程度用いることが好ま
しい。

本発明において用いる架橋構造物質（例えば、グアーガ
ム、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子）は、それ
自体で架橋構造を形成し得るが、液体分散媒等の保持性
を改善する点から、該架橋構造物質をより積極的に架橋
する目的で、架橋剤（ないしゲル化剤）を使用してもよ
い。

この場合、イオン性架橋剤としては、ＣｕＳＯ４等の種
々の塩類；ホウ酸ナトリウム（Ｎ　８２Ｂ４０７　）　
、ホウ酸等のホウ酸源化合物（水中でホウ酸イオンを生
成可能な化合物）等が好適に使用し得る。

前述したような好ましい流動性、液体分散媒保持性が容
易に得られる点、更にはエネルギー付与による架橋構造
の制御が容易な点からは、各種の架橋構造物質の中でも
、カラギナン、カラヤガム、ローカストビーンガム、キ
サンタンガム、グアーガム等、あるいはこれらの話導体
等の親水性多糖類が好ましく用いられ、更には、カラギ
ナンとローカストビーンガムとの混合系、キサンタンガ
ムとローカストビーンガムとの混合系、あるいはグアー
ガム或いはローカストビーンガムといったガラクトマン
ナンと架橋剤たるホウ酸源化合物との混合系が特に好ま
しく用いられる。

ここに、グアーガムとは、グアープラント（ｇｕａｒ−
ｐｌａｎｔ）の種子から得られ、主としてマンノースと
ガラクトースとからなる多糖類であり、第１図（ａ）に
示すような部分化学構造を有するものである。架橋剤た
るホウ酸源化合物は、このグアーガム１００部に対して
、１〜２０部程度用いることが好ましい。この場合の架
橋構造は、例えば第１図（ｂ）のように推定される。

また、ローカストビーンガムとは、多年生の豆科植物イ
ナゴ豆から得られ、主としてマンノースとガラクトース
とからなる多糖類であり、第２図（ａ）に示すような部
分化学構造を有するものである。このローカストビーン
ガムは、そノ結合模式図を第２図（ｂ）に示すように、
ブロック的な構造を有するものである。

更に、キサンタンガムとは、ザントモナス属の細菌の分
泌物から得られる多糖類であり、第３図に示すような部
分化学構造を有するものである。

とのキサンタンガムは、上記ローカストビーンガム１０
０部に対して、５０〜２００部程度用いることが好まし
い。

また合成水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール
が特に好ましく用いられる。該ポリビニルアルコールと
は、一般式 の部分鹸化物、更にはこれらの構造を骨格とする高分子
である。ポリビニルアルコールは、鹸化度７０モル％以
上、で且つ平均重合度３００〜３０００が好ましい。

本発明の磁性流体においては、液体分散媒として水その
ものが好ましく使用されるが、必要に応じ、有機溶媒、
又は水と水溶性の有機溶媒との混合物も好ましく用いら
れる。

水溶性の有機溶剤としては、例えばメチルアルコール、
エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、５ｅｅ−ブチ
ルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチ
ルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類
；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のア
ミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトンま
たはケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン等のエーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１．
３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等の含窒素複素環
式ケトン類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ブチレンゲリコー
ル、トリエチレングリコール、１，２．６−ヘキサンド
リオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、
ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭
素原子を含むアルキレングリコール類；グリセリン；エ
チレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコ
ールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコ
ールの低級アルキルエーテル類；トリエタノールアミン
等のアミン類；等が挙げられる。

本発明において、磁性体としては、一般に強磁性体とし
て知られる材料が任意に用いられ、例えば鉄、コバルト
、ニッケル、マンガンなどの強磁性元素の金属、これら
を主成分とする合金あるいはマグネタイト、ヘマタイト
、フェライトなどのこれら元素の酸化物、更にはこれら
強磁性元素を含むその他の化合物が使用される。また、
市販される磁性流体（例えば、松本油脂製薬（株）製マ
ーボマグナ等）を使用して、磁性体と液体分散媒とを兼
用させても良い。この場合、水系の市販磁性流体が好ま
しく用いられる。また、ＭｎＢ１、ＥｕＯ，ＣｏＰ、Ｍ
ｎＰ、ＭｎＡｓ、ＭｎＳｂ。

ＣｒＴｅ、ＣｒＯ２、ＧｄＴｂ等の公知の磁性体も用い
られる。

本発明の磁性流体は例えば以下のようにして作製される
。

すなわち、ポリビニルアルコール等からなる水溶性高分
子を、水又は有機溶媒（又はこれらの混合液）からなる
液体分散媒に加熱・溶解させた後、放冷し、磁性体を分
散させる。この後、必要に応じ架橋剤を加えたり、ＰＨ
を調製してゲル化させて本発明の磁性流体とする。

磁性流体がゲル化すると、通常攪拌は困難となるので、
磁性体の６分散が悪いときには、例えば再加熱して粘度
を下げた状態で再び攪拌しても良い。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

ル中に加え、１５０℃で均一に混合し、室温まで放冷し
た後、水を加え、更に上記マグネタイトを加えて、プロ
ペラ型攪拌棒を用いて、６０分間回転攪拌した。次いで
室温で２０％ホウ砂水溶液を加え均一に混合した後、ｌ
Ｎ−ＮａＯＨ水溶液およびｐＨ１０緩衝液を加えてゲル
化し、本発明の磁性流体を得た。

上述した製法において、ポリビニルアルコールをエチレ
ングリコールに溶解する際に約１５０℃に加熱するため
、水は冷却後に加える方が好ましかった。また、上記ｒ
ｐＨ緩衝液」は若干の緩衝作用（ｐＨを酸性側にすると
ゾル化し易いので、これを防止する）の他に、磁性流体
の引っ張りに対する伸び性を良好にする作用を有してい
た。

この磁性流体の粘度は、芝浦システム（株）製ビスメト
ロンＶＳ−Ａｉ型で、２５℃に於いて直径３ｍｍの５Ｕ
Ｓ２７製ローターを用いた場合、ローター回転数０．３
ｒｐｍのとき約９Ｘ１０５ｃｐｓであった。またこの磁
性流体に表面磁束的１０００Ｇａｕｓｓのフェライト製
永久磁石（大きさ５ｍｍｘ　１４’ｍｍｘ　１２ｍｍ）
を近づけたところ、約１ｃｍ程度の距離から永久・磁石
に引きつけられ、約１０秒〜２０秒後に５００％伸びて
磁石に付着した。この磁石に付着した磁性流体は、手に
より容易にとり除くことができ、この除去の後、上記磁
石に付着物は認められなかった。

また室内（２５℃、ＲＨ６０％）に約５００ｈｒ開放放
置したところ、乾燥等の変化は何ら認められなかった。

に磁性流体を調製したところ、実施例１とほぼ同様の性
質を有する磁性流体が得られた。

但し、耐乾燥性に関しては、実施例１の磁性流体の方が
優れていた。

なお、上記マグネタイトに代えて鉄粉（粒径約１５０μ
ｍ）を用いて上記と同様にゲル状組成物を調製し、この
ゲル状組成物に磁石（表面磁束的１０００Ｇａｕｓｓ）
を近づけたところ、該磁石表面に鉄粉が磁性流体より分
離して付着する傾向があった。

夾３ｍ（吐ユ 様に磁性流体を調製したところ、実施例１．２とほぼ同
様の磁性流体が得られた。

実施例４ 実施例２に於いてホウ酸（ホウ酸ナトリウム）を０．１
部とし、且つグアーガムに代えてヒドロキシプロピル化
グアーガム１部（商品名：ＪＡグアー（ＪＡＧＵＡＲ）
ＨＰ−１１、スティンへ−ル社　（Ｓｔｅｉｎ　Ｈａｌ
ｌ　Ｃｏ、）製）を用いた以外は、実施例２と同様に磁
性流体を調製したところ、実施例２とほぼ同様の磁性流
体が得られた。

１１■至 実施例２に於いてホウ酸を０．１部とし、且つグアーガ
ムに代えてカルボキシメチル化グアーガム１部（商品名
メイブロガムＭＥＹＰＲＯＧｔ１Ｍ　ＣＲＮｅｕ）を用
いた以外は、実施例２と同様に磁性流体を調製したとこ
ろ、実施例２と同様の磁性流体が得られた。

実施例６ を室温で水に加え、更にマグネタイトを加えて、プロペ
ラ型攪拌棒で６０分間回転攪拌した。次いでホウ酸を加
えて、更に、ｌＮ−ＮａＯＨを加えたところ、ｐＨ約１
１付近でゲル化し、本発明の磁性流体が得られた。

なお、上記で用いた処方からホウ酸を除いた処方を用い
た以外は、上記と同様にして組成物を得たが、粘着性が
あるスラッジ状の組成物が得られたにすぎなかった。。

これは、高分子吸収体が互いにバラバラの状態で、高分
子吸収体粒子間の架橋がなかったためと推定される。

発明の効果 上述したように本発明によれば、架橋構造物質により、
磁性体を液体分散媒とともに保持した磁性流体が得られ
る。

本発明の磁性流体は、従来の磁性流体と異なり実質的に
粘着性を示さないため、容器等の他の材料からの着脱が
極めて容易であり、磁気シール等に好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

５１図ないし第３図は、本発明の磁性流体に好適に用い
られる親水性高分子の化学構造を説明するための図であ
る。 第１′ｇ５ （ｂ） 第２図 （ｂ） 一〇−１．６結合、α−Ｄ−ガラクトピラ／−ヌ処基第
３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体分散媒と、これを保持する架橋構造物質と、磁性体
   とを含み、実質的に粘着性を有さないことを特徴とする
   磁性流体。