JPH03255196A - 電気粘性流体 - Google Patents

電気粘性流体

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JPH03255196A
JPH03255196A JP5297790A JP5297790A JPH03255196A JP H03255196 A JPH03255196 A JP H03255196A JP 5297790 A JP5297790 A JP 5297790A JP 5297790 A JP5297790 A JP 5297790A JP H03255196 A JPH03255196 A JP H03255196A
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Takao Sugiura
杉浦 孝夫
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Sumitomo Riko Co Ltd
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Tokai Rubber Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/001Electrorheological fluids; smart fluids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、電界の印加によって、その粘度が速やかに増
大する特徴を有し、例えばエンジンマウント、ショック
アブソーバ、ダンパ、クラッチ、バルブ等の作動流体と
して利用可能な、電気粘性流体(エレクトロレオロジー
流体)に関するものである。
(背景技術) 従来から知られている電気粘性流体は、米国特許第30
47507号明細書等に開示されているような、電気絶
縁性の高い油状物質中に、吸水性若しくは親水性の固体
微粒子に水若しくは親水剤を付着・吸着せしめた粒子(
誘電体)を分散させた含水系の電気粘性流体と、特開昭
6に216202号公報に明らかにされている如き、半
導電性の微粒子を同様に油状物質に分散させた無水系の
電気粘性流体とに、大きく分類することが出来る。
而して、これら電気粘性流体のうち、含水系のものは、
一般に、電界の印加による粘性の変化が大きい長所を有
する反面、100″C以上の高温では水分が蒸発してし
まうことから、使用不可となる問題を内在すると共に、
電流密度の温度依存性が大きいといった問題があること
が認められている。
この電流密度の温度依存性は、誘電体粒子表面の水分が
温度上昇に伴ってイオン化することに起因すると考えら
れており、実際の機械装置の一般的な環境条件である一
20°C〜100°Cの温度下において、高温側の消費
電流が、低温側の消費電流の100倍から1000倍に
もなり、指数関数的に増加することとなるのである。
これに対して、無水系の電気粘性流体は、水分の介在を
排除し、半導電性の微粒子を使用して、電気粘性効果を
得るものであるため、高温でも使用可能であり、また、
電流密度の温度依存性が小さく、温度変化に対して流体
性能が良好に維持される長所を有するものである。しか
しながら、電界の印加によって作動せしめられる粒子が
半導体であるが故に、含水系の電気粘性流体に比較して
、絶対的な電流量が大きく、常温域での消費電流の低減
が課題とされている。加えて、無水系の電気粘性流体は
、電界の印加による粘性の変化が小さい問題も内在して
いるのである。
このように、従来の電気粘性流体は、含水系・無水系共
に、一長一短があり、その実用化を図る上において、未
だ解決されるべき幾つかの問題を有しているのが実状で
ある。
(解決課題) ここにおいて、本発明の解決課題とするところは、電流
密度の温度依存性が小さく、高温でも使用可能であると
共に、電界を印加していない時の初期粘度が低く、それ
によって電界の印カロ時における粘性変化が大きい、実
用的な電気粘性流体を提供することにあり、また、それ
に加えて、従来の無水系の電気粘性流体に比して、消費
電流量が効果的に抑制される、実用的な電気粘性流体を
提供することにある。
(解決手段) そして、上記課題を解決するため、本発明にあっては、
シリコーンオイルの35〜55重量%と、導電率が10
−1〜10−1〜10−5S/cmである有機半導体粒
子の45〜65重量%とを混合して、該シリコーンオイ
ル中に該有機半導体粒子を分散せしめてなる無水系の電
気粘性流体にして、かかるシリコーンオイルと有機半導
体粒子の合計量の100重景重量対して、燐を結合金有
するチタネート系カップリング剤を、5重量部以下の割
合で、更に含有している電気粘性流体を、その要旨とす
るものである。
また、このような本発明にあっては、有利には、前記チ
クネート系カップリング剤において、そのTi原子の配
位数が、6となるように、その構造が選定されることと
なる。
(具体的構成) 要するに、本発明に従う電気粘性流体は、半導電性の固
体微粒子を用いた無水系の電気粘性流体であって、分散
媒としてのシリコーンオイルと、分散相としての有機半
導体粒子とが、均一に混合せしめられ、且つその混合流
体に対して、更に、添加剤として、燐を結合金有するチ
タネート系カップリング剤が含有せしめられている、三
成分系の電気粘性流体として構成されるものである。
より具体的には、本発明に従う電気粘性流体において、
分散相として使用される有機半導体粒子は、電界の印加
時に、良好な電気粘性効果が得られるように、導電率が
10−−〜10−1〜10−5S/cmに制御される必
要がある。そして、そのような粒子としては、従来から
公知の各種の半導電性有機材料からなる粒子の中から適
宜に選択されたものが使用されるが、一般に縮を多環式
系のものが有利に用いられ、特にボリアセン系粒子は好
ましい例である。このポリアセン系粒子は、例えばフェ
ノール樹脂等の、焼成温度によって導電率が変化する素
材からなる粒子を、適当な温度条件にて焼成することに
よって、有利に得ることが出来る。このような有機半導
体粒子は、また、ヘルパールC600(商品名;鐘紡株
式会社製)等としても市販されている。この他、特開昭
61−216202号公報に開示の如きポリ(アセン−
キノン)ポリマ等も使用することが出来ることは言うま
でもないところである。
そして、かかる有機半導体粒子は、45〜65重量%の
高い配合量において、分散媒としてのシリコーンオイル
に混合されるのであるが、このように高濃度で有機半導
体粒子を配合せしめることにより、無水系の電気粘性流
体でありながら、電界の印加による粘度変化が大きな電
気粘性流体が得られるのである。因みに、第1図は、有
機半導体粒子(ヘルパールC−600)を、シリコーン
オイル中に20〜60重量%の割合で分散せしめた流体
について、無電界時及び電界(2にν/ ma+ )印
加時の粘度変化を測定した結果を示すものであるが、有
機半導体粒子を高濃度で配合することにより、電界印加
時の粘度が著しく向上することが認められる。
しかしながら、シリコーンオイルと有機半導体粒子との
二成分系の流体では、該粒子を高濃度で配合する場合、
かかる第1図からも明らかなように、無電界時の粘度(
初期粘度)も上昇することは避けられず、甚だしい場合
には、流動性自体が得られずに、使用不可となることが
あり、また使用不可とならない場合でも、該電気粘性流
体を利用する装置の組立加工等が困難となる問題を惹起
する。加えて、かかる高濃度で半導電性の粒子を使用す
ることにより、電流密度が高くなり過ぎる問題も生じる
のである。
このため、本発明の電気粘性流体にあっては、上記のシ
リコーンオイルと有機半導体粒子の組合せに、更に、燐
を結合含有するチタネート系力・ノブリング剤を含有せ
しめた、二成分系として構成されるものであり、これに
より、電界印加時の粘度は該カップリング剤の添加前と
略同程度に高く維持されつつ、該電気粘性流体の初期粘
度は、添加前に比較して、1/3〜1/4程度にまで低
下せしめられ得るのである。加えて、かかるカップリン
グ剤の添加により、電流密度も効果的に低下せしめられ
ることとなったのである。なお、そのメカニズムは、明
らかではないが、燐を結合含有するチタネート系カップ
リング剤の添加により、有機半導体粒子の分散性が向上
せしめられることによるものと考えられる。また、該カ
ップリング剤が燐を結合含有するものでない場合には、
逆に、初期粘度が上昇する等の問題を惹起することとな
るため、使用することは出来ないのである。
かかるカップリング剤の具体例としては、イソプロピル
トリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、
ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテー
トチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)
エチレンチタネート、テトライソプロピルビス(ジオク
チルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(
ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,
2ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデ
シル)ホスファイトチタネート等を挙げることが出来る
また、このようなカップリング剤の中でも、そのTi原
子の配位数が6であるものを使用する場合には、得られ
る電気粘性流体の電流密度が安定して低下され得て、消
費電流を低下せしめる効果も得ることが出来るところか
ら、本発明では有利に用いられるのである。
さらに、かかるカップリング剤は、少量で効果を発揮す
るものであり、シリコーンオイルと有機半導体粒子との
合計量の100重量部に対して、5重量部以下の割合で
配合されることとなる。その使用量が5重量部を越える
と、本発明の効果を充分に達成し得なくなったり、或い
は電界印加時の粘度が減少する等の問題を惹起する。
なお、本発明において、分散媒としてのシリコーンオイ
ルは、特に限定されるものではなく、公知のものの中か
ら適宜に決定されることとなるが、安定した悲濁状態を
保つ上で、用いられる有機半導体粒子に対して、その比
重を可及的に近づ番することが望ましい。
(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。
先ず、有機半導体粒子として、導電率が10−”〜10
−1〜10−5S/cmのポリアセン粒子:ベルパール
C600(8!紡株式会社製)を用意し、その60重量
%とシリコーンオイルの40重量%とを混合して得られ
た電気粘性流体の100重量部に対して、下記第1表に
示す各種チタネート系カップリング剤、或いはアルミニ
ウム系カップリング剤を添加、配合して、電気粘性流体
A−Jを作製した。
なお、カップリング剤の配合量は、0.5重量部、第 
 1  表 ※ 味の素株式会社製、商品名;プレンアクト338X
得られた各電気粘性流体について、その初期粘度(無電
界時の粘度)を測定し、その結果を第2図及び第3図に
示した。なお、流体Hは、カンプリング剤を3重量部の
割合で配合した時点で、また流体1及びJについては、
カップリング剤を1重量部の割合で配合した時点で、何
れも流動性が著しく悪化したため、初期粘度の測定を実
施することが出来なかった。
かかる第2図より明らかなように、チタネート系のカッ
プリング剤であっても、燐を結合含有していないカップ
リング剤を配合した流体Hは、かかるカップリング剤の
配合量が0.5重量部の場合には、初期粘度低下の効果
が得られるものの、1重量部の割合で配合する場合には
、急激に粘度が上昇しており、該カップリング剤の配合
量の僅かな加減によって、流体粘度が大きく左右される
ことが分かる。
一方、燐を結合含有するチタネート系カップリング剤を
配合した流体、即ち、第2図に示される流体B、F及び
第3図に示される各流体は、何れも、その初期粘度が5
00cP程度にまで低下せしめられており、且つカンプ
リング剤の配合量との関係において、安定して粘度低下
の効果が得られていることが分かる。
次に、流体A〜■4及び流体jについて、電界印加時の
電流密度を測定し、その結果を第4図に示した。なお、
この測定は、電気粘性流体を封入した円筒・外筒間に2
KV/Mの電界強度をかけて行なったものであり、また
、カンプリング剤の配合量は、0.5w量部、1重量部
、3重量部の各割合とした。
かかる第4図によって、燐を結合含有してなるチタネー
ト系カンプリング剤を配合した電気粘性流体(流体A−
G)のうち、該カップリング剤中のTi原子の配位数が
4である流体A−Dについては、電流密度低下の効果が
、カップリング剤の配合量に大きく依存していることが
分かる。一方、燐を結合含有し且つTi原子の配位数が
6であるカンプリング剤を配合した流体E−Gにあって
は、カンプリング剤の配合量に拘わらず、安定して電流
密度低下の効果が得られており、Ti原子の配位数が6
であるカンプリング剤が、消費電流の低減を達成する上
で、より好ましいものであることが分かる。
なお、燐を結合含有しないチタネート系カップリング剤
を配合した流体Hは、該カップリング剤を3重量部添加
した時点で流動性が著しく悪化したため、測定を実施す
ることが出来なかった。また、アルミニウム系カップリ
ング剤を添加した流体、Jも、該カップリング剤を1重
量部の割合で配合した時点で同様の状態となった。
(発明の効果) 以上述べたところから明らかなように、本発明に従う電
気粘性流体にあっては、電流密度の温度依存性が低く、
高温でも使用可能であると共に、初期粘度が効果的に低
下せしめられ得、以て電界の印加前後で大きな粘度変化
が発揮されるものである。また、配合されるチタネート
系カップリング剤として、Ti原子の配位数が6のもの
を使用すれば、前記の特徴に加えて、更に消費電流低減
の効果も得られるのである。
このように、本発明に従う電気粘性流体は、従来の電気
粘性流体の問題を有利に解消するものであって、実使用
可能な電気粘性流体として大いに利用が期待されるもの
である。
【図面の簡単な説明】
21図は、シリコーンオイルと有機半導体粒子の二成分
系の電気粘性流体における、粒子配合量と粘度との関係
を示すグラフであり、第2図及び第3図は、それぞれ、
実施例で得られた各電気粘性流体における、カップリン
グ剤の配合量と初期粘度との関係を示すグラフであり、
第4図は、実施例で得られた電気粘性流体A−H及び流
体jに関し、カップリング剤の配合量と電界印加時の電
流密度との関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコーンオイルの35〜55重量%と、導電率
    が10^−^1〜10^−^5S/cmである有機半導
    体粒子の45〜65重量%とを混合して、該シリコーン
    オイル中に該有機半導体粒子を分散せしめてなる無水系
    の電気粘性流体にして、かかるシリコーンオイルと有機
    半導体粒子の合計量の100重量部に対して、燐を結合
    含有するチタネート系カップリング剤を、5重量部以下
    の割合で、更に含有していることを特徴とする電気粘性
    流体。
  2. (2)前記チタネート系カップリング剤において、その
    Ti原子の配位数が、6であることを特徴とする請求項
    (1)記載の電気粘性流体。
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