JPH0234691A - 電気粘性液体 - Google Patents
電気粘性液体Info
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- JPH0234691A JPH0234691A JP18356288A JP18356288A JPH0234691A JP H0234691 A JPH0234691 A JP H0234691A JP 18356288 A JP18356288 A JP 18356288A JP 18356288 A JP18356288 A JP 18356288A JP H0234691 A JPH0234691 A JP H0234691A
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- Japan
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- liquid
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- oil
- electrorheological
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ１発明の目的
の１
本発明は電圧の印加によって粘性を増大する電気粘性液
体に関するものである。
体に関するものである。
１米坐且Ｉ
電気粘性液体は、疎水性で非導電性の油の中に微細に分
割した親水性の固体が分散している懸濁液で、充分に強
い電場の作用の下で極めて速やかに、しかも可逆的に液
体の粘度が増加し、プラスチックまたは固体の状態にな
るものである。
割した親水性の固体が分散している懸濁液で、充分に強
い電場の作用の下で極めて速やかに、しかも可逆的に液
体の粘度が増加し、プラスチックまたは固体の状態にな
るものである。
粘度を変化させるためには直流の電場だけでなく交流の
電場も使用することができ、必要な電流は非常に小さく
、少ない電力によって強力な力を与えるので、例えば、
クラッチ、水圧弁、ショックアブソーバ−、パイブレー
ク、防振ゴム、或はワークピースを正常な位置に保持す
るシステムを制御するための電気−機械のインターフェ
イス等における構成要素として使用することができる。
電場も使用することができ、必要な電流は非常に小さく
、少ない電力によって強力な力を与えるので、例えば、
クラッチ、水圧弁、ショックアブソーバ−、パイブレー
ク、防振ゴム、或はワークピースを正常な位置に保持す
るシステムを制御するための電気−機械のインターフェ
イス等における構成要素として使用することができる。
電気粘性液体の分散相としてはＵＳＰ３．０４７．５０
７号明細書の多くの物質が提案されており、その中で好
適な物質としてシリカゲルが挙げられている。
７号明細書の多くの物質が提案されており、その中で好
適な物質としてシリカゲルが挙げられている。
又分散媒体としてはシリコーンオイルのような電気絶縁
油が用いられる。しかしこのような分散媒体にシリカゲ
ルのような無機微粉末を効率良（分散させ低い粘度を得
るにはソルビタンセスキオレエートのような界面活性剤
、炭素官能基含有ポリシロキサン（特開昭６１−４４９
９２号公報参照）などの分散剤を必要とする。
油が用いられる。しかしこのような分散媒体にシリカゲ
ルのような無機微粉末を効率良（分散させ低い粘度を得
るにはソルビタンセスキオレエートのような界面活性剤
、炭素官能基含有ポリシロキサン（特開昭６１−４４９
９２号公報参照）などの分散剤を必要とする。
このような系の電気粘性液体は、一般にまず分散媒体及
び分散剤の一部又は全部を容器中に導入し、ついでこれ
を定常的な撹拌を行いながら分散相を導入することによ
って調製される。
び分散剤の一部又は全部を容器中に導入し、ついでこれ
を定常的な撹拌を行いながら分散相を導入することによ
って調製される。
この時、電気粘性液体中には、分散相に吸着していない
分散剤が残る。特に電気粘性液体を高電圧にさらすと分
散相からの分散剤の脱離が起こりやすく、フリーな分散
剤が多く存在する要因となる。
分散剤が残る。特に電気粘性液体を高電圧にさらすと分
散相からの分散剤の脱離が起こりやすく、フリーな分散
剤が多く存在する要因となる。
このような分散剤が流体中に存在すると、過度の導電性
を生じたり、電気粘性効果を阻害する為電気粘性液体と
しては不十分なものであった。
を生じたり、電気粘性効果を阻害する為電気粘性液体と
しては不十分なものであった。
また市販されているニブシルＶＮ−３（日本シリカ■製
）やアエロジル２００（日本アエロジル■製）等のシリ
カゲル微粒子は一次粒子径が数１０ｎｍで、かつ複雑な
二次凝集を形成している。
）やアエロジル２００（日本アエロジル■製）等のシリ
カゲル微粒子は一次粒子径が数１０ｎｍで、かつ複雑な
二次凝集を形成している。
電気粘性液体に高電圧を印加すると、分散相粒子が分極
のため連結した構造となるが、複雑な二次凝集があると
、該連結構造の再配列が起こり、電圧印加時の粘度が安
定するのに数分を要し、電気粘性効果の特徴であるミリ
秒以下の速やかな応答性が得られない。
のため連結した構造となるが、複雑な二次凝集があると
、該連結構造の再配列が起こり、電圧印加時の粘度が安
定するのに数分を要し、電気粘性効果の特徴であるミリ
秒以下の速やかな応答性が得られない。
が しよ と る 古本発明は極めて
速やかに応答し、大きな電気粘性効果を示すが、電力消
費は小さく、かつ電場が取り除かれた時には小さい粘性
を持つ電気粘性液体の開発を目的としたものである。
速やかに応答し、大きな電気粘性効果を示すが、電力消
費は小さく、かつ電場が取り除かれた時には小さい粘性
を持つ電気粘性液体の開発を目的としたものである。
口１発明の構成
を るための
本発明の電気粘性液体は、平均粒子径０．１〜２０μｍ
、平均細孔容積０．１〜１．０ｃｃ／ｇの多孔性球状無
機酸化物１〜６０重量％の分散相と室温における粘度０
．６５〜５００センチストークス（ｃＳｔ）の電気絶縁
油９９〜４０重１％の液相とから構成されることを特徴
とする。
、平均細孔容積０．１〜１．０ｃｃ／ｇの多孔性球状無
機酸化物１〜６０重量％の分散相と室温における粘度０
．６５〜５００センチストークス（ｃＳｔ）の電気絶縁
油９９〜４０重１％の液相とから構成されることを特徴
とする。
分散相として用いられる多孔性球状無機酸化物がコロイ
ド液などの噴霧乾燥法によって得られることは古くから
知られており、さらに真球度が高い粒子を製造する方法
も特開昭６１−１７１５３３に開示されている。
ド液などの噴霧乾燥法によって得られることは古くから
知られており、さらに真球度が高い粒子を製造する方法
も特開昭６１−１７１５３３に開示されている。
原料としてはシリカゾル、アルミナゾル、チタニアゾル
などが使用可能で、これらから得られる球状粒子の粒径
や細孔の大きさも製造方法によりコントロール可能であ
る。
などが使用可能で、これらから得られる球状粒子の粒径
や細孔の大きさも製造方法によりコントロール可能であ
る。
このような多孔性球状無機酸化物を電気粘性液体の分散
相として使用した場合、分散相が球状であり、複雑な二
次凝集構造を持たないため、極めて速やかな電気応答性
を示す。また該球状無機酸化物は多孔性であるため同一
粒子径の表面の平滑な粒子に比べ極めて大きな比表面積
を持ち、電気粘性効果に必要な水分の吸着、イオンの移
動が効率的に行われる。一方、該球状無機酸化物は市販
のシリカゲル微粒子に比べ大きな粒子径を持つため電圧
を印加した場合の粒子間の接触点が少（、電流量が少く
ても大きな電気粘性効果を示す。また粒子が複雑な二次
凝集を持たないことは分散相への混入を容易にするので
分散剤を必要とせず、かつ電圧を印加しない場合の粘度
を下げることを可能にする。
相として使用した場合、分散相が球状であり、複雑な二
次凝集構造を持たないため、極めて速やかな電気応答性
を示す。また該球状無機酸化物は多孔性であるため同一
粒子径の表面の平滑な粒子に比べ極めて大きな比表面積
を持ち、電気粘性効果に必要な水分の吸着、イオンの移
動が効率的に行われる。一方、該球状無機酸化物は市販
のシリカゲル微粒子に比べ大きな粒子径を持つため電圧
を印加した場合の粒子間の接触点が少（、電流量が少く
ても大きな電気粘性効果を示す。また粒子が複雑な二次
凝集を持たないことは分散相への混入を容易にするので
分散剤を必要とせず、かつ電圧を印加しない場合の粘度
を下げることを可能にする。
このように多孔性球状無機酸化物を電気粘性液体の分散
相として使用した場合、極めて速やかに応答し、大きな
電気粘性効果を示すが、電力消費は小さく、かつ電場が
ない時には小さい粘性を持つ電気粘性液体を開発するこ
とができた。
相として使用した場合、極めて速やかに応答し、大きな
電気粘性効果を示すが、電力消費は小さく、かつ電場が
ない時には小さい粘性を持つ電気粘性液体を開発するこ
とができた。
該球状無機酸化物の電気粘性液体の分散相として好まし
い平均粒子径は０．１〜２０μｍの範囲で、更に好まし
くは１〜１５μｍの範囲である。
い平均粒子径は０．１〜２０μｍの範囲で、更に好まし
くは１〜１５μｍの範囲である。
０．１μｍ未満では電場のない状態で初期粘度が著しく
大きくなって電気粘性効果による粘度変化が小さ（、ま
た２０ｕｍを超えると液体の分散相として十分な安定性
が得られない。
大きくなって電気粘性効果による粘度変化が小さ（、ま
た２０ｕｍを超えると液体の分散相として十分な安定性
が得られない。
また該球状無機酸化物の細孔容積は０，１〜１ｃ ｃ
／ ｇの範囲が好ましい。ｉｃｅ／ｇ以上では電場のか
からない状態での初期粘度が著しく大きくなり、０．１
ｃｃ／ｇ未満では分散相が速やかに沈降し液相と分離し
てしまう。
／ ｇの範囲が好ましい。ｉｃｅ／ｇ以上では電場のか
からない状態での初期粘度が著しく大きくなり、０．１
ｃｃ／ｇ未満では分散相が速やかに沈降し液相と分離し
てしまう。
液相を構成する電気絶縁油としては、炭化水素油、エス
テル系油、芳香族系油やシリコーン油などを例示するこ
とができる。これらは単独で用いることができ、また２
種以上を併用することもできる。これらの電気絶縁油の
なかでもボリジメチルシロキサンやポリメチルフェニル
シロキサンなどのシリコーン油が、ゴム状の弾性を有す
る材料と直接接触する状態でも使用できるという点で優
れている。
テル系油、芳香族系油やシリコーン油などを例示するこ
とができる。これらは単独で用いることができ、また２
種以上を併用することもできる。これらの電気絶縁油の
なかでもボリジメチルシロキサンやポリメチルフェニル
シロキサンなどのシリコーン油が、ゴム状の弾性を有す
る材料と直接接触する状態でも使用できるという点で優
れている。
電気絶縁油の粘度は２５℃において０．６５〜５００セ
ンチストークス（ｃ Ｓ ｔ）であり、好ましくは１０
〜５０ｃＳｔの粘度を有するものを用いる。液相の粘度
が低すぎると揮発分が多くなり液相の安定性が悪くなる
。液相の粘度が高すぎると電場のないときの初期粘度が
高くなり電気粘性効果による粘度変化が小さくなる。ま
た適度に低粘度の電気絶縁油を液相とすることによって
分散相を効率良（懸濁させることができる。
ンチストークス（ｃ Ｓ ｔ）であり、好ましくは１０
〜５０ｃＳｔの粘度を有するものを用いる。液相の粘度
が低すぎると揮発分が多くなり液相の安定性が悪くなる
。液相の粘度が高すぎると電場のないときの初期粘度が
高くなり電気粘性効果による粘度変化が小さくなる。ま
た適度に低粘度の電気絶縁油を液相とすることによって
分散相を効率良（懸濁させることができる。
本発明の電気粘性液体を構成する分散相と液相の割合は
、前記多孔性球状無機酸化物から成る分散相の含有量が
１〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％で、前記
電気絶縁油からなる液相の含有量が４０〜９９重量％、
好ましくは５０〜８０重量％である０分散相の量が１重
量％未満では電気粘性効果が小さく、６０重量％を越え
ると電場がないときの初期粘度が著しく大きくなる。
、前記多孔性球状無機酸化物から成る分散相の含有量が
１〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％で、前記
電気絶縁油からなる液相の含有量が４０〜９９重量％、
好ましくは５０〜８０重量％である０分散相の量が１重
量％未満では電気粘性効果が小さく、６０重量％を越え
ると電場がないときの初期粘度が著しく大きくなる。
以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
塞」Ｌ刑」。
シリカゾルより噴霧乾燥法によって得られた平均粒子径
１０μｍ、平均細孔径０．３ｃｃ／ｇの多孔性真球状シ
リカ微粒子４０重量％を、液相成分である２５度におけ
る粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン■製
ＴＳＦ４５１−２０） ６０重量％に良く分散し、懸濁
液として電気粘性液体を得た。
１０μｍ、平均細孔径０．３ｃｃ／ｇの多孔性真球状シ
リカ微粒子４０重量％を、液相成分である２５度におけ
る粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン■製
ＴＳＦ４５１−２０） ６０重量％に良く分散し、懸濁
液として電気粘性液体を得た。
及立困ユ
チタニアゾルより噴霧乾燥法によって得られた平均粒子
径７μｍ、平均細孔径０．４５ｃｃ／ｇの多孔性真球状
チタニア微粒子３０重量％を、液相成分である２５℃に
おける粘度２０〜５０ｃＳｔの３フツ化ｌ塩化工チレン
低重合物（ダイキン工業■製ダイフロイル＃３）６０重
量％に良く分散し、懸濁液として電気粘性液体を得た。
径７μｍ、平均細孔径０．４５ｃｃ／ｇの多孔性真球状
チタニア微粒子３０重量％を、液相成分である２５℃に
おける粘度２０〜５０ｃＳｔの３フツ化ｌ塩化工チレン
低重合物（ダイキン工業■製ダイフロイル＃３）６０重
量％に良く分散し、懸濁液として電気粘性液体を得た。
Ｌ狡五ユ
市販のシリカゲル（日本シリカ■製／ニブシルＶＮ−３
）ｌ ０重量％を、室温における粘度２゜ｃＳｔのシリ
コーン油（東芝シリコーン■製ＴＳＦ４５１−２０）９
０重量％に良く分散し懸濁液とした。
）ｌ ０重量％を、室温における粘度２゜ｃＳｔのシリ
コーン油（東芝シリコーン■製ＴＳＦ４５１−２０）９
０重量％に良く分散し懸濁液とした。
血校亘ユ
比較例１と同様のシリカゲル２５重量％を室温における
粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン■製Ｔ
ＳＦ４５１−２０） ７５重量％に良く分散し懸濁ｌ夜
とした。
粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シリコーン■製Ｔ
ＳＦ４５１−２０） ７５重量％に良く分散し懸濁ｌ夜
とした。
嵐狡±ユ
平均粒子径１０〜２０ｎｍのチタニア微粒子２０重量％
を室温における粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シ
リコーン■製ＴＳＦ４５１−２０） ８’Ｏ重量％に良
く分散し懸濁液とした。
を室温における粘度２０ｃＳｔのシリコーン油（東芝シ
リコーン■製ＴＳＦ４５１−２０） ８’Ｏ重量％に良
く分散し懸濁液とした。
実施例１〜２及び比較例１〜３で得られた各電気粘性液
体について、電気粘性効果の測定を行った。
体について、電気粘性効果の測定を行った。
電気粘性効果は二重円筒回転粘度計を使用し、内外円筒
間に電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加した時の剪断速度３７５
ｓｅｃ−’、温度２５℃の剪断力で評価し、同時に内外
円筒間に流れる電流を測定した。
間に電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加した時の剪断速度３７５
ｓｅｃ−’、温度２５℃の剪断力で評価し、同時に内外
円筒間に流れる電流を測定した。
第１表に電圧をかけない場合の剪断力Ｔ０、電圧１．５
ＫＶ／ｍｍ印加した時の剪断力Ｔ、その差Ｔ −Ｔ ｏ
、及び電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加した時の電流密度を
示す。
ＫＶ／ｍｍ印加した時の剪断力Ｔ、その差Ｔ −Ｔ ｏ
、及び電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加した時の電流密度を
示す。
また電気応答性に関しては実施例１と比較例１について
電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加時及び電圧を切った時の回転
粘度計の剪断力の変化を第１図に示す。
電圧１．５ＫＶ／ｍｍ印加時及び電圧を切った時の回転
粘度計の剪断力の変化を第１図に示す。
第１表
組」
第１表において、回転粘度計の剪断力Ｔ０は電圧を印加
しない場合の初期粘度に対応し、Ｔは電圧を印加した時
の粘度、またＴ −Ｔ ｏは電圧を印加した時の粘度変
化を示す。
しない場合の初期粘度に対応し、Ｔは電圧を印加した時
の粘度、またＴ −Ｔ ｏは電圧を印加した時の粘度変
化を示す。
第１表に示すように、実施例１〜２の電圧印加しない場
合の初期粘度は比較例１〜３に比べいずれも低く、電圧
を印加した場合の粘度変化は実施例１〜２が比較例１〜
３に比べいずれも高くなっている。
合の初期粘度は比較例１〜３に比べいずれも低く、電圧
を印加した場合の粘度変化は実施例１〜２が比較例１〜
３に比べいずれも高くなっている。
一方、実施例１〜２の電流密度は比較例１〜３に比べい
ずれも低い値を示し、実施例１〜２は電力消費量の小さ
い電気粘性液体である。
ずれも低い値を示し、実施例１〜２は電力消費量の小さ
い電気粘性液体である。
第１図は電気粘性液体の応答性を示すもので、横軸は時
間（分）、縦軸は回転粘度計のトルクを示す、電圧は１
．５ＫＶ／ｍｍ、１分間印加されている。
間（分）、縦軸は回転粘度計のトルクを示す、電圧は１
．５ＫＶ／ｍｍ、１分間印加されている。
実施例１（第１図Ａ）では電圧印加後瞬時に最終到達ト
ルクに達するのに対し、比較例１（第１図Ｂ）では電圧
印加後最終到達トルクに達するのに数分要する。また電
圧を切った後も比較例Ｉでは瞬時に元のトルクにもどら
ず、漸時トルクが減少するのに対し、実施例１では瞬時
に元のトルクにもどる。
ルクに達するのに対し、比較例１（第１図Ｂ）では電圧
印加後最終到達トルクに達するのに数分要する。また電
圧を切った後も比較例Ｉでは瞬時に元のトルクにもどら
ず、漸時トルクが減少するのに対し、実施例１では瞬時
に元のトルクにもどる。
ハ０発明の効果
極めて速やかに応答し、大きな電気粘性効果を示すが、
電力消費は小さく、かつ電場がない時には小さい粘性を
持つ電気粘性液体が得られる。
電力消費は小さく、かつ電場がない時には小さい粘性を
持つ電気粘性液体が得られる。
第１図は電気粘性液体の応答性を示すチャートで、横軸
は時間（分）、縦軸は回転粘度計のトルクを示し、第１
図Ａは実施例１、第１図Ｂは比較例１に対応するもので
ある。
は時間（分）、縦軸は回転粘度計のトルクを示し、第１
図Ａは実施例１、第１図Ｂは比較例１に対応するもので
ある。
Claims (1)
- 平均粒子径０．１〜２０μｍ、平均細孔容積０．１〜１
．０ｃｃ／ｇの多孔性球状無機酸化物１〜６０重量％の
分散相と室温における粘度０．６５〜５００センチスト
ークス（ｃＳｔ）の電気絶縁油９９〜４０重量％の液相
とから構成されることを特徴とする電気粘性液体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18356288A JPH0234691A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 電気粘性液体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18356288A JPH0234691A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 電気粘性液体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234691A true JPH0234691A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=16137975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18356288A Pending JPH0234691A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 電気粘性液体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0234691A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291194A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Tonen Corp | 非水系電気粘性流体 |
| US5294426A (en) * | 1990-08-02 | 1994-03-15 | Colloid Research Institute | Electrorheological fluid compositions |
| EP0727478A3 (en) * | 1995-02-14 | 1997-06-25 | Toyota Motor Co Ltd | Dilatant composition |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP18356288A patent/JPH0234691A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291194A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Tonen Corp | 非水系電気粘性流体 |
| US5294426A (en) * | 1990-08-02 | 1994-03-15 | Colloid Research Institute | Electrorheological fluid compositions |
| EP0727478A3 (en) * | 1995-02-14 | 1997-06-25 | Toyota Motor Co Ltd | Dilatant composition |
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