JPH06234512A - Electroviscous fluid - Google Patents
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- JPH06234512A JPH06234512A JP5020198A JP2019893A JPH06234512A JP H06234512 A JPH06234512 A JP H06234512A JP 5020198 A JP5020198 A JP 5020198A JP 2019893 A JP2019893 A JP 2019893A JP H06234512 A JPH06234512 A JP H06234512A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電圧無印加時の粘度(初期粘度)を低下させた
電気粘性流体の提供。
【構成】電気絶縁性に優れた油状媒体に誘電体微粒子を
分散せしめることにより得られる電気粘性流体において
分散質として使用される粒子の比表面積が40m2/g以下
であることを特徴とする電気粘性流体。上記粒子の平均
粒径が0.5〜40μm、20μmを超える粒子の割合
が1重量%以下、粒径1.6μm未満の粒子の割合が3
0重量%以下であるのが好ましい。炭素質粉末のC/H
(原子数比)は2.00〜3.50とするのがよい。
(57) [Summary] [Purpose] To provide an electrorheological fluid with reduced viscosity (initial viscosity) when no voltage is applied. [Structure] Electric particles characterized by having a specific surface area of 40 m 2 / g or less used as a dispersoid in an electrorheological fluid obtained by dispersing fine dielectric particles in an oil medium having excellent electric insulation. Viscous fluid. The average particle size of the particles is 0.5 to 40 μm, the ratio of particles exceeding 20 μm is 1% by weight or less, and the ratio of particles having a particle size of less than 1.6 μm is 3%.
It is preferably 0% by weight or less. C / H of carbonaceous powder
The (atomic ratio) is preferably 2.00 to 3.50.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】電気粘性流体とは流体に電場を印
加することにより、流体の見掛け粘度が迅速かつ可逆的
に変化する現象を呈する流体であり、一般には電気絶縁
性の優れた油状媒体に誘電体である微粒子を分散させる
ことにより構成されている。この電気粘性流体の特徴は
古くから知られ、クラッチ、バルブ、衝撃吸収体等の低
い電気的出力により強力な力が必要な装置への応用が検
討されてきた。本発明はかかる電気粘性流体、特に優れ
た電気粘性効果を実現可能な誘電性を有する新規な微粒
子を用いた電気粘性流体に関するものである。[Industrial application] An electrorheological fluid is a fluid that exhibits a phenomenon in which the apparent viscosity of the fluid changes rapidly and reversibly when an electric field is applied to the fluid. Generally, it is an oily medium with excellent electrical insulation. It is constituted by dispersing fine particles which are a dielectric substance. The characteristics of this electrorheological fluid have been known for a long time, and its application to devices such as clutches, valves, and shock absorbers that require a strong force due to low electric output has been studied. The present invention relates to such an electrorheological fluid, in particular, an electrorheological fluid using novel fine particles having a dielectric property capable of realizing an excellent electrorheological effect.
【0002】[0002]
【従来の技術】これまでに検討された電気粘性流体とし
ては、例えば米国特許第2886151号、第3047
507号あるいは特開昭53−17585号、同53−
93186号、同61−44998号、同61−259
752号、同62−95397号、特開平1−2073
96号等に開示されており、それらはスピンドル油、ト
ランス油、塩化パラフィン等の電気絶縁性の高い油状媒
体中にシリカゲル、デンプン、セルロース等の吸水性固
体微粒子を分散させたものであり、これらは、微粒子本
体に吸着された水分子の分極によって上記の効果を発現
するものである。2. Description of the Related Art Electrorheological fluids that have been studied so far include, for example, U.S. Pat. Nos. 2,886,151 and 3,047.
No. 507 or JP-A Nos. 53-17585 and 53-
No. 93186, No. 61-44998, No. 61-259.
752, 62-95397, JP-A-1-2073.
No. 96 and the like, which are prepared by dispersing water-absorbing solid fine particles such as silica gel, starch, and cellulose in an oil medium having high electric insulation such as spindle oil, transformer oil, and chlorinated paraffin. Shows the above effect due to the polarization of water molecules adsorbed on the fine particle body.
【0003】しかしながらこれらの粉末体を用いた電気
粘性流体では、吸着水によって粒子の電導度が高くなっ
てしまい、電場を印加した際に電流が流れすぎてエネル
ギー効率が低いこと、長期使用時には固体微粒子からの
水の脱離による性能の経時変化が起きること、温度変化
に極めて不安定であること等、実用上の問題点が少なく
ない。However, in the electrorheological fluid using these powders, the electric conductivity of the particles is increased by the adsorbed water, and when the electric field is applied, the current flows too much and the energy efficiency is low. There are many problems in practical use, such as a change in performance over time due to desorption of water from fine particles, and extremely unstable temperature changes.
【0004】実用可能な電気粘性流体に必要とされる要
件には、(1)電圧印加時と無印加時の流体の粘度変化
が大きいこと、すなわち、流体の粘度が電圧印加時に高
く、無印加時に低いこと、(2)電圧印加時に流体に流
れる電流値が低いこと、(3)流体中での固体微粒子の
分散性がよく、沈降しにくいこと、(4)使用可能な温
度範囲が広いこと、(5)経時的な特性劣化が少ないこ
と、(6)電圧印加時における粘度変化の応答性がよい
こと等がある。The requirements for a practical electrorheological fluid are (1) a large change in the viscosity of the fluid when a voltage is applied and when it is not applied, that is, the viscosity of the fluid is high when a voltage is applied and is not applied. Sometimes low, (2) low current value flowing in the fluid when voltage is applied, (3) good dispersibility of solid fine particles in the fluid and difficult to settle, (4) wide temperature range , (5) little deterioration of characteristics with time, and (6) good response of viscosity change when voltage is applied.
【0005】こうした観点から鋭意検討した結果、本発
明者らは特開平3−279206号明細書において優れ
た性能を発揮できる電気粘性流体用固体粒子を提案し
た。すなわち、上記明細書で提案した炭素質粉末を使用
することにより、上記した要件を満足できる電気粘性流
体が得られる。As a result of earnest studies from such a viewpoint, the present inventors proposed solid particles for electrorheological fluid which can exhibit excellent performance in Japanese Patent Laid-Open No. 3-279206. That is, by using the carbonaceous powder proposed in the above specification, an electrorheological fluid satisfying the above requirements can be obtained.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
明細書で提案した炭素質粉末よりも改良された炭素質粉
末を用いることにより、絶縁性の油状媒体に炭素質粉末
を分散して電気粘性流体を調製したときに電圧無印加時
の粘度(初期粘度)がさらに低減した電気粘性流体を提
供することにある。The object of the present invention is to disperse a carbonaceous powder in an insulating oily medium by using a carbonaceous powder improved over the carbonaceous powder proposed in the above specification. An object of the present invention is to provide an electrorheological fluid whose viscosity (initial viscosity) when no voltage is applied is further reduced when the electrorheological fluid is prepared.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、当該炭素
質粉末に関して検討を進めた結果、電圧無印加時の粘度
(初期粘度)を低くするために必要な要件を見出し、本
発明に到った。すなわち、本発明は、電気絶縁性に優れ
た油状媒体に誘電体微粒子を分散せしめることにより得
られる電気粘性流体において分散質として使用される炭
素質粉末の比表面積が40m2/g以下であることを特徴と
する電気粘性流体を提供するものである。前記炭素質粉
末としては平均粒径が0.5〜40μmの範囲内で、2
0μmを超える粒子の割合が1重量%以下、粒径1.6
μm未満の粒子の割合が30重量%以下であることが好
ましい。前記炭素質粉末としては、石炭、石炭系ター
ル、ピッチ、石炭液化物、コークス類、石油、石油系タ
ール、ピッチ、縮合芳香環化合物を重合して得られるピ
ッチ、および樹脂類よりなる群より選ばれる有機化合物
を熱処理することで得られる炭素質粉末が好ましい。前
記炭素質粉末としては、炭素質粉末の元素分析による炭
素原子と水素原子の数の比である炭化度(C/H)が、
2.00〜3.50であるのが好ましい。Means for Solving the Problems As a result of further studies on the carbonaceous powder, the present inventors have found the requirements necessary for lowering the viscosity (initial viscosity) when no voltage is applied, and Arrived That is, in the present invention, the specific surface area of the carbonaceous powder used as the dispersoid in the electrorheological fluid obtained by dispersing the fine dielectric particles in an oil medium having excellent electrical insulation is 40 m 2 / g or less. To provide an electrorheological fluid. The carbonaceous powder has an average particle size of 0.5 to 40 μm within a range of 2
The proportion of particles exceeding 0 μm is 1% by weight or less, and the particle size is 1.6.
The proportion of particles smaller than μm is preferably 30% by weight or less. The carbonaceous powder is selected from the group consisting of coal, coal-based tar, pitch, coal liquefaction, cokes, petroleum, petroleum-based tar, pitch, pitch obtained by polymerizing condensed aromatic ring compounds, and resins. The carbonaceous powder obtained by heat-treating the obtained organic compound is preferable. The carbonaceous powder has a carbonization degree (C / H), which is the ratio of the number of carbon atoms and hydrogen atoms by elemental analysis of the carbonaceous powder,
It is preferably 2.00 to 3.50.
【0008】[0008]
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。一般に
電気粘性流体に要求される特性としては、外部電界下で
より大きな粘性変化を示すこと、エネルギー効率の関係
から流れる電流が可能な限り少ないこと、分散質粒子が
油状媒体中で沈降しないこと、更に長期的な使用や温度
に対して安定であること、電界の印加に対する応答性に
優れること等があげられる。また、電圧無印加時の流体
の粘度(初期粘度)が低いことも重要な要件である。す
なわち、初期粘度が低い流体を達成する炭素質粉末は、
所定の初期粘度が要求される流体において、初期粘度が
高い流体の炭素質粉末に比し、炭素質粉末の配合量を高
めることができ、その結果高い電気粘性変化が実現でき
る。The present invention will be described in more detail below. In general, the properties required for an electrorheological fluid are that it exhibits a larger viscosity change under an external electric field, that the current flowing is as small as possible in terms of energy efficiency, that dispersoid particles do not settle in an oily medium, Furthermore, it is stable to long-term use and temperature, and has excellent responsiveness to the application of an electric field. Moreover, it is also an important requirement that the viscosity (initial viscosity) of the fluid when no voltage is applied is low. That is, a carbonaceous powder that achieves a fluid with a low initial viscosity is
In a fluid that requires a predetermined initial viscosity, the blending amount of the carbonaceous powder can be increased as compared with the carbonaceous powder of the fluid having a high initial viscosity, and as a result, a high electroviscosity change can be realized.
【0009】こうした電気粘性流体に要求される特性を
満足するに必要な炭素質粉末の特性について詳細に検討
した結果、分散質の微粒子として使用する炭素質粉末の
比表面積と初期粘度との間に相関があり、比表面積が増
加するにつれて初期粘度が上昇することを見出した。As a result of detailed examination of the characteristics of the carbonaceous powder required to satisfy the characteristics required for such an electrorheological fluid, it was found that the specific surface area of the carbonaceous powder used as fine particles of the dispersoid and the initial viscosity were It was found that there is a correlation and that the initial viscosity increases as the specific surface area increases.
【0010】高比表面積をもった粒子を使用する場合に
かかる粒子を使用した流体の初期粘度を低下させるに
は、分散質として使用する炭素質粉末の含有率を下げる
か、粉末の粒径を増加させることが必要である。しかし
ながら、含有率を低下させた場合には電圧印加時の粘度
変化が低下し、特性そのものが低下する、粒径を増加し
た場合には流体中での粒子の沈降が早くなってしまい、
長期的な使用が不可能になる、といった不具合が生じ
る。このため、分散質粒子の比表面積はなるべく小さい
ことが望ましい。この場合の比表面積は40m2/g以下、
より好ましくは20m2/g以下、さらに好ましくは10m2
/g以下であることが望ましい。この場合の比表面積は窒
素吸着によるBET比表面積のことを言う。他の特性と
して炭素質粉末の平均粒径が0.5〜40μmの範囲内
であること、好ましくは0.5〜10μmの範囲内、特
に好ましくは0.5〜4μmの範囲内であることが望ま
しい。平均粒径が40μmを超える場合には流体中での
粉末の沈降が著しくなる。一方、平均粒径が0.5μm
より小さい場合には流体に電場を印加しないときの粘度
が著しく高くなって電気粘性効果が小さくなる。また、
20μmを超える粒子の割合が1重量%以下であること
が望ましい。粒径が20μmを超える粒子は流体中での
沈降が速く、静置した場合に速やかに油状媒体と分離
し、再分散の困難なケークを形成する。さらに、粒径
1.6μm未満の粒子の割合が30重量%以下であるこ
と、好ましくは20重量%以下であることが望ましい。
30重量%を超える場合には流体に電場を印加しないと
きの粘度が著しく高くなって電気粘性効果が小さくな
る。When the particles having a high specific surface area are used, the initial viscosity of the fluid using such particles can be lowered by lowering the content ratio of the carbonaceous powder used as the dispersoid or by changing the particle diameter of the powder. It is necessary to increase. However, when the content rate is reduced, the viscosity change upon voltage application is reduced, the characteristics themselves are reduced, and when the particle size is increased, the sedimentation of particles in the fluid becomes faster,
Problems such as long-term use become impossible. Therefore, it is desirable that the specific surface area of the dispersoid particles be as small as possible. The specific surface area in this case is 40 m 2 / g or less,
More preferably 20 m 2 / g or less, further preferably 10 m 2
It is preferably less than / g. The specific surface area in this case means the BET specific surface area by nitrogen adsorption. As another characteristic, the average particle diameter of the carbonaceous powder is in the range of 0.5 to 40 μm, preferably in the range of 0.5 to 10 μm, and particularly preferably in the range of 0.5 to 4 μm. desirable. When the average particle size exceeds 40 μm, the sedimentation of the powder in the fluid becomes remarkable. On the other hand, the average particle size is 0.5 μm
If it is smaller, the viscosity when an electric field is not applied to the fluid is significantly increased and the electrorheological effect is reduced. Also,
It is desirable that the proportion of particles exceeding 20 μm is 1% by weight or less. Particles having a particle size of more than 20 μm settle rapidly in a fluid, and when left to stand, they quickly separate from the oily medium and form a cake that is difficult to redisperse. Further, the proportion of particles having a particle size of less than 1.6 μm is 30% by weight or less, preferably 20% by weight or less.
If it exceeds 30% by weight, the viscosity when an electric field is not applied to the fluid is remarkably increased and the electrorheological effect is reduced.
【0011】電気粘性流体用の炭素質粉末の好ましい他
の特性として、炭素質粉末の炭素化の程度を表す、元素
分析による炭素原子と水素原子の数の比であるC/Hが
2.00〜3.50(より好ましくは2.20〜3.0
0)であることが望ましい。C/H値が2.00未満の
時には炭素質粉末は誘電体としての機能を果たせず、結
果として十分な電気粘性効果を得ることができない。一
方、C/H値が3.50を越える場合、電気粘性流体に
電流が流れ過ぎ、実用上エネルギー効率を低下させるば
かりでなく、ついには絶縁破壊をもたらす。Another preferable characteristic of the carbonaceous powder for electrorheological fluid is C / H, which is the ratio of the number of carbon atoms and hydrogen atoms by elemental analysis, which indicates the degree of carbonization of the carbonaceous powder, is 2.00. ~ 3.50 (more preferably 2.20-3.0
0) is desirable. When the C / H value is less than 2.00, the carbonaceous powder does not function as a dielectric, and as a result, a sufficient electrorheological effect cannot be obtained. On the other hand, when the C / H value exceeds 3.50, an excessive current flows in the electrorheological fluid, which not only lowers the energy efficiency in practical use but also causes dielectric breakdown.
【0012】また、電気粘性流体の高温時および長期的
な安定性を確保するために、炭素質粉末中の低沸点有機
成分をできる限り除去することが望ましい。特に、熱天
秤(TGA)により窒素流通下10℃/分で昇温した際
の室温〜200℃の重量減少量が0.5重量%以下、好
ましくは0.3重量%以下であることが望ましい。こう
した低沸点有機成分は繰り返しの使用と高温時に揮発す
るため、電気粘性流体の安定性を阻害すると考えられ
る。Further, in order to secure the stability of the electrorheological fluid at high temperature and in the long term, it is desirable to remove the low-boiling point organic components in the carbonaceous powder as much as possible. In particular, it is desirable that the amount of weight loss at room temperature to 200 ° C. when heated at 10 ° C./min under nitrogen flow by a thermobalance (TGA) is 0.5 wt% or less, preferably 0.3 wt% or less. . It is considered that such low boiling point organic components volatilize at repeated use and at high temperatures, and thus impair the stability of the electrorheological fluid.
【0013】さらに、炭素質粉末の組成はできるだけ均
質であることが必要である。例えば、通常炭素質粉末の
原料として使用されるコールタールピッチ類は、シリ
カ、アルミナ等の不純物を含有している。こうした不純
物は事前に除去するのが好ましいことは言うまでもない
が、この他に元来コールタールピッチ等に含まれるフリ
ーカーボン(別名、遊離炭素)も予め除去することが望
ましい。フリーカーボンはコークス炉において発生する
タールが1000℃以上に加熱され、気相熱分解をうけ
て生成すると言われている極めて炭素化の進んだ無定形
の微細炭素質粒子である。したがって、かかるフリーカ
ーボンが炭素質粉末中に含有されていると不均一性をも
たらし、期待される電気粘性効果を得ることができな
い。Furthermore, the composition of the carbonaceous powder must be as homogeneous as possible. For example, coal tar pitches that are usually used as raw materials for carbonaceous powders contain impurities such as silica and alumina. Needless to say, it is preferable to remove such impurities in advance, but it is also desirable to previously remove free carbon (also known as free carbon) originally contained in coal tar pitch or the like. Free carbon is amorphous carbon fine particles with extremely advanced carbonization, which is said to be generated by the thermal decomposition of tar generated in a coke oven to 1000 ° C. or higher and the vapor phase thermal decomposition. Therefore, when such free carbon is contained in the carbonaceous powder, non-uniformity is brought about and the expected electrorheological effect cannot be obtained.
【0014】以上に説明した特性を有する炭素質粉末
を、シリコンオイル、スピンドル油、塩化パラフィン、
トランス油等の電気絶縁性の油状媒体に分散することに
より、低い初期粘度を有し、低い電流値で優れた電気粘
性効果を示し、温度安定性および長期安定性を備える電
気粘性流体の製造が可能である。The carbonaceous powder having the characteristics described above is converted into silicon oil, spindle oil, chlorinated paraffin,
By dispersing in an electrically insulating oily medium such as transformer oil, it is possible to produce an electrorheological fluid having a low initial viscosity, an excellent electrorheological effect at a low current value, and temperature stability and long-term stability. It is possible.
【0015】次に炭素質粉末の具体的製造方法について
説明する。原料は石炭、石炭系タール、石炭系ピッチ、
石炭液化物、コークス類、石油、石油系タール、石油系
ピッチ、樹脂類あるいはアセナフチレン、ナフタレン、
メチルナフタレン、アントラセン等の縮合芳香環化合物
を重合して得られるピッチ、例えばナフタレンをHF−
BF3 等の酸触媒を用いて重合したナフタレンピッチが
使用される。ここで、タール、ピッチ中にフリーカーボ
ン、アッシュ(Ash)が含有される場合には必要に応
じてこれを除去することが好ましい。具体的には、遠心
分離法、各種の溶剤を添加することによる静置分離法
等、一般に工業的に実施されている方法が適用可能であ
る。さらに、これらの原料の選択にあたっては次工程で
ある熱処理において比表面積が増大しないような原料を
選ぶべきである。一般的には、熱処理時に溶融炭化する
ものを選ぶほうが望ましい。熱処理時には低分子量成分
の揮発により細孔が生成し、比表面積が増大するが、溶
融性の原料を使用することによってこれらの細孔は埋め
られ、比表面積の増大を避けることが可能である。熱処
理時に溶融しない原料ではこれらの細孔は埋まることな
く比表面積の増大をもたらす。ただし、比表面積の増大
した試料においても、熱処理時において原料タール・ピ
ッチおよび樹脂類の含浸・熱処理を繰り返し行うことに
より、細孔を埋めて比表面積を低下させることが可能で
ある。Next, a specific method for producing carbonaceous powder will be described. Raw materials are coal, coal tar, coal pitch,
Coal liquefaction, cokes, petroleum, petroleum tar, petroleum pitch, resins or acenaphthylene, naphthalene,
A pitch obtained by polymerizing a condensed aromatic ring compound such as methylnaphthalene or anthracene, for example, naphthalene is converted into HF-
A naphthalene pitch polymerized with an acid catalyst such as BF 3 is used. Here, when free carbon and ash are contained in the tar and pitch, it is preferable to remove them as necessary. Specifically, generally industrial methods such as a centrifugation method and a static separation method by adding various solvents can be applied. Further, when selecting these raw materials, it is necessary to select raw materials that do not increase the specific surface area in the subsequent heat treatment. Generally, it is desirable to select a material that melts and carbonizes during heat treatment. During the heat treatment, volatilization of the low molecular weight component produces pores, which increases the specific surface area. However, by using a meltable raw material, these pores are filled and it is possible to avoid an increase in the specific surface area. In the raw material which is not melted during the heat treatment, these pores are not filled and the specific surface area is increased. However, even in a sample having an increased specific surface area, it is possible to reduce the specific surface area by filling the pores by repeating impregnation of the raw material tar / pitch and the resins and the heat treatment during the heat treatment.
【0016】原料である石炭系、石油系タールあるいは
樹脂類は、熱処理、溶剤抽出等、一般にこうしたタール
・ピッチ類に適用される方法、またはこれらの方法の組
合せにより炭素化を進め、C/H値を制御することがで
きる。更に、炭素質粉末中の低沸点有機成分は熱処理・
溶剤抽出条件および乾燥工程等を新たに設けることによ
りC/H値の制御と別途に制御可能である。The raw material coal-based or petroleum-based tars or resins are carbonized by a method generally applied to such tars and pitches, such as heat treatment or solvent extraction, or a combination of these methods to promote C / H. You can control the value. Furthermore, the low boiling point organic components in the carbonaceous powder are heat treated.
It is possible to separately control the C / H value by newly providing solvent extraction conditions and a drying process.
【0017】次いで、粒子径の制御を行う。具体的に
は、目的とする粒子径より大きい粒子を粉砕、分級等に
よって除去することで粒子径を制御する。粒子径の制御
は、好ましくはジェット式粉砕機、より好ましくは粒子
間衝突タイプのジェット式粉砕機が本発明の電気粘性液
体に用いられる比表面積を有する粒子を得る上で好まし
い。粒子間衝突タイプのジェット式粉砕機としては、例
えば複数のノズルより噴出した空気、窒素等の気流ジェ
ットの交差部および/または空気、窒素等の気流ジェッ
トの対向部で粒子同士の衝突によって粉砕が行われる方
式が挙げられる。Next, the particle size is controlled. Specifically, the particle size is controlled by removing particles larger than the target particle size by crushing, classifying, or the like. The particle size is preferably controlled by a jet crusher, more preferably a jet crusher of interparticle collision type in order to obtain particles having a specific surface area used for the electrorheological liquid of the present invention. As an inter-particle collision type jet crusher, for example, crushing is performed by collision of particles at the intersection of air jets such as air and nitrogen ejected from a plurality of nozzles and / or the opposing portion of air jets such as air and nitrogen. The method used is given.
【0018】このようにして得られた炭素質粉末をトラ
ンス油、スピンドル油、塩化パラフィン、シリコンオイ
ルなどに配合することにより、高電圧の印加においても
粘度、電流が安定で、初期粘度が低く、電気粘性特性に
優れた極めて安定な流体を得ることができる。前記炭素
質粉末の含有量は1〜60重量%、好ましくは20〜5
0重量%であり、電気電気絶縁性油の含有量は99〜4
0重量%、好ましくは80〜50重量%である。炭素質
粉末の量が1重量%未満では電気粘性効果が小さく、6
0重量%を超えると電場がないときの初期粘度が著しく
大きくなり流動性が低下する。By mixing the carbonaceous powder thus obtained with transformer oil, spindle oil, chlorinated paraffin, silicone oil, etc., the viscosity and current are stable even when a high voltage is applied, and the initial viscosity is low. An extremely stable fluid having excellent electrorheological characteristics can be obtained. The content of the carbonaceous powder is 1 to 60% by weight, preferably 20 to 5
It is 0% by weight, and the content of electrically insulating oil is 99-4.
It is 0% by weight, preferably 80 to 50% by weight. If the amount of carbonaceous powder is less than 1% by weight, the electrorheological effect is small, and 6
If it exceeds 0% by weight, the initial viscosity in the absence of an electric field becomes remarkably large and the fluidity deteriorates.
【0019】[0019]
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。 (実施例1)フリーカーボンを含有しないコールタール
を20Lのオートクレーブを使用して510℃3時間で
窒素雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理物をタール
系中油(沸点範囲120〜250℃)を使用し抽出・濾
過した。かかる抽出・濾過残留物を内容積2Lのバッチ
型の回転反応炉を使用し、温度510℃、3L/分の窒
素気流中で3時間再熱処理して炭素化物を得た。かかる
炭素化物を粒子間衝突タイプのジェットミル(日清エン
ジニアリング(株)製、型式CJ−10)を用いて粉砕
した後、風力分級機(日清エンジニアリング(株)製、
型式TC−15M)を使用して平均粒径3.0μmに調
整した。この時、10μmを超える粒子は検出されず、
1.6μm未満の粒子の割合は4.9重量%であった。
こうして得られた炭素質粉末のC/H値は2.38、比
表面積は5.1m2/gであった。比表面積は、マイクロメ
リテックス社製フローソーブ2300を使用し、試料
0.2〜0.5gを200℃で10分程度乾燥させた後
に窒素ガスによるBET1点法で測定した。粒径の測定
はコールターカウンターを使用し、50μmのアパチャ
ーチューブを用いて行った。また、TGA(熱天秤)に
よる測定の結果、200℃以下の低沸点成分は0.22
重量%であった。かかる炭素質粉末36重量部を電気絶
縁性油状媒体である室温で0.1ポイズのシリコンオイ
ル64重量部と均一に分散し、電気粘性流体とした。こ
の電気粘性流体の粘度を二重円筒型回転粘度計を使用し
て測定した。これらの結果を他の例とともに表1に示
す。EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described based on examples. (Example 1) Coal tar containing no free carbon was heat-treated in a nitrogen atmosphere at 510 ° C for 3 hours using a 20 L autoclave. The resulting heat-treated product was extracted and filtered using tar-based medium oil (boiling range 120 to 250 ° C). The extraction / filtration residue was reheat-treated for 3 hours in a nitrogen gas stream at a temperature of 510 ° C. and 3 L / min for 3 hours using a batch type rotary reaction furnace having an internal volume of 2 L to obtain a carbonized product. After crushing such a carbonized product using an inter-particle collision type jet mill (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd., model CJ-10), an air classifier (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.,
The average particle size was adjusted to 3.0 μm using Model TC-15M). At this time, particles larger than 10 μm were not detected,
The proportion of particles smaller than 1.6 μm was 4.9% by weight.
The carbonaceous powder thus obtained had a C / H value of 2.38 and a specific surface area of 5.1 m 2 / g. The specific surface area was measured by a BET one-point method using nitrogen gas after drying 0.2 to 0.5 g of the sample at 200 ° C. for about 10 minutes using a flowsorb 2300 manufactured by Micromeritex. The particle size was measured by using a Coulter counter and an aperture tube of 50 μm. As a result of measurement by TGA (thermobalance), the low boiling point component of 200 ° C. or lower is 0.22.
% By weight. 36 parts by weight of the carbonaceous powder was uniformly dispersed with 64 parts by weight of 0.1 poise silicone oil at room temperature, which is an electrically insulating oily medium, to obtain an electrorheological fluid. The viscosity of this electrorheological fluid was measured using a double cylinder type rotational viscometer. The results are shown in Table 1 together with other examples.
【0020】(実施例2)風力分級機の条件を調整して
平均粒径を2.2μmとした他は実施例1と同様の方法
で調製した粉末を実施例1と同様に流体調製を行い粘度
を測定した。なおこの時、10μmを超える粒子は検出
されず、1.6μm未満の粒子の割合は17.0重量%
であり、BET比表面積は7.3m2/gであった。初期粘
度の値を表1に示す。Example 2 A fluid was prepared in the same manner as in Example 1 except that the powder prepared in the same manner as in Example 1 was adjusted except that the conditions of the air classifier were adjusted so that the average particle diameter was 2.2 μm. The viscosity was measured. At this time, particles larger than 10 μm were not detected, and the proportion of particles smaller than 1.6 μm was 17.0% by weight.
And the BET specific surface area was 7.3 m 2 / g. The values of the initial viscosity are shown in Table 1.
【0021】(実施例3)実施例1に使用したものとお
なじ炭素質粉末を再度、内容積2Lのバッチ型の回転反
応炉を使用し、温度600℃、3L/分の窒素気流中で
3時間再熱処理した炭素化物を得た。こうして得られた
炭素質粉末の平均粒径は3.2μm、10μmを超える
粒子は検出されず、1.6μm未満の粒子の割合は4.
0重量%であり、C/H値は2.60、BET比表面積
は36m2/gであった。これを実施例1と同様に流体調製
を行い粘度を測定した。結果を表1に示す。(Example 3) The same carbonaceous powder as that used in Example 1 was again used in a batch type rotary reactor having an internal volume of 2 L at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen stream of 3 L / min. A carbonized product that was reheat-treated for an hour was obtained. The carbonaceous powder thus obtained has an average particle size of 3.2 μm, particles having a particle size of more than 10 μm are not detected, and the ratio of particles having a particle size of less than 1.6 μm is 4.
The C / H value was 2.60, and the BET specific surface area was 36 m 2 / g. The fluid was prepared in the same manner as in Example 1 and the viscosity was measured. The results are shown in Table 1.
【0022】(比較例1)実施例1に使用したものとお
なじ炭素質粉末を再度、内容積2Lのバッチ型の回転反
応炉を使用し、温度700℃、3L/分の窒素気流中で
3時間再熱処理して炭素化物を得た。こうして得られた
炭素質粉末の平均粒径3.4μm、10μmを超える粒
子は検出されず、1.6μm未満の粒子の割合は3.9
重量%であり、C/H値は3.20、BET比表面積は
49m2/gであった。これを実施例1と同様に流体調製を
行い粘度を測定した。結果を表1に示す。(Comparative Example 1) The same carbonaceous powder as that used in Example 1 was again used in a batch type rotary reactor having an internal volume of 2 L at a temperature of 700 ° C. in a nitrogen stream of 3 L / min. It was reheat-treated for an hour to obtain a carbonized product. In the carbonaceous powder thus obtained, particles having an average particle size of 3.4 μm or more than 10 μm were not detected, and the ratio of particles having a particle size of less than 1.6 μm was 3.9.
% By weight, C / H value was 3.20, and BET specific surface area was 49 m 2 / g. The fluid was prepared in the same manner as in Example 1 and the viscosity was measured. The results are shown in Table 1.
【0023】 [0023]
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明は、従来ほとんど検討されていな
かった炭素質微粒子の電気粘性流体への適用を可能にし
たもので、本発明による炭素質微粒子を使用することに
より極めて優れた電気粘性効果を有する電気粘性流体を
製造可能とした。当該炭素質粉末を使用することによ
り、初期粘度のより低い電気粘性流体を得ることを可能
にした。本発明は、従来の電気粘性流体の問題点を解決
し、電気粘性流体のクラッチ、バルブ、衝撃吸収体等の
産業上の応用を可能にする道を開くものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has made it possible to apply carbonaceous fine particles, which have not been studied so far, to an electrorheological fluid. By using the carbonaceous fine particles according to the present invention, an extremely excellent electrorheological effect can be obtained. It has become possible to manufacture an electrorheological fluid having By using the carbonaceous powder, it became possible to obtain an electrorheological fluid having a lower initial viscosity. The present invention solves the problems of conventional electrorheological fluids and opens the way for industrial applications such as clutches, valves, and shock absorbers for electrorheological fluids.
【図1】炭素質粉末の比表面積と電気粘性流体の初期粘
度との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a specific surface area of carbonaceous powder and an initial viscosity of an electrorheological fluid.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木 香 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 羽多野 仁 美 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 福 田 典 良 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 丸 山 隆 之 東京都小平市小川東町3−1−1 (72)発明者 荻 野 隆 夫 東京都小平市小川東町3−1−1 (72)発明者 斎 藤 翼 東京都小平市小川東町3−1−1 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor ▲ Taka ▼ Ki 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba, Kawasaki Steel Corporation Technical Research Division (72) Inventor Hitomi Hitomi, Chiba-shi, Chiba 1 Kawasaki-cho, Kawasaki, Technical Research Division, Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Inventor Noriyoshi Fukuda, 1 Kawasaki-machi, Chuo-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Technical Research Division, Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Takashi Maruyama No 3-1-1 Ogawa Higashicho, Kodaira, Tokyo (72) Inventor Takao Ogino 3-1-1 Ogawa Higashi, Kodaira, Tokyo (72) Inventor Tsubasa Saito 3-1-Ogawa Higashi, Kodaira, Tokyo 1
Claims (4)
子を分散せしめることにより得られる電気粘性流体にお
いて分散質として使用される粒子の比表面積が40m2/g
以下であることを特徴とする電気粘性流体。1. A specific surface area of particles used as a dispersoid in an electrorheological fluid obtained by dispersing fine dielectric particles in an oil medium having excellent electric insulation is 40 m 2 / g.
An electrorheological fluid characterized by being:
あって20μmを超える粒子の割合が1重量%以下、粒
径1.6μm未満の粒子の割合が30重量%以下である
請求項1に記載の電気粘性流体。2. The average particle diameter of the particles is 0.5 to 40 μm, the proportion of particles exceeding 20 μm is 1% by weight or less, and the proportion of particles having a particle diameter of less than 1.6 μm is 30% by weight or less. Item 2. The electrorheological fluid according to Item 1.
石炭液化物、コークス類、石油、石油系タール、ピッ
チ、縮合芳香環化合物を重合して得られるピッチ、およ
び樹脂類よりなる群より選ばれる有機化合物を熱処理す
ることで得られる炭素質粉末である請求項1または2に
記載の電気粘性流体。3. The particles are coal, coal-based tar, pitch,
A carbonaceous powder obtained by heat-treating an organic compound selected from the group consisting of coal liquefaction, cokes, petroleum, petroleum tar, pitch, a pitch obtained by polymerizing a condensed aromatic ring compound, and resins. The electrorheological fluid according to claim 1.
原子の数の比である炭化度(C/H)が、2.00〜
3.50である請求項1〜3のいずれかに記載の電気粘
性流体。4. The degree of carbonization (C / H), which is the ratio of the number of carbon atoms and hydrogen atoms by elemental analysis of the particles, is 2.00 to
The electrorheological fluid according to any one of claims 1 to 3, which is 3.50.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020198A JPH06234512A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Electroviscous fluid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020198A JPH06234512A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Electroviscous fluid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234512A true JPH06234512A (en) | 1994-08-23 |
Family
ID=12020474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5020198A Pending JPH06234512A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Electroviscous fluid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06234512A (en) |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP5020198A patent/JPH06234512A/en active Pending
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