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Publication number: DEN0005976MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 22. August 1952 Bekanntgemacht am 23. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf besonders stabile magnetische Flüssigkeiten, welche für verschiedenartige Zwecke verwendet werden können, z. B. in hydraulischen Systemen, Stoßdämpfern und Kupplungen. Die Wirkungsweise einer magnetischen Flüssigkeit in einem Kupplungsmechanismus beruht auf folgenden physikalischen Grundlagen:

Wenn der Raum zwischen zwei parallelen magnetischen Platten mit feinverteilten magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen ausgefüllt und zwischen den beiden Platten ein magnetisches Feld erzeugt wird, so verbinden die magnetischen Teilchen die beiden Platten miteinander und verhindern so, daß diese parallel zu ihren Oberflächen bewegt werden. Die magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen können aus feinverteiltem Eisen bestehen, welches im allgemeinen mit einer Flüssigkeit, wie z. B. einem Öl, vermischt wird, um ein Festklemmen der Kupplung zu verhindern und ein weicheres Arbeiten zu ermöglichen. Wenn auf dieses flüssige Gemisch ein magnetisches Feld zur Einwirkung gebracht wird, werden die Eisenteilchen gegenseitig angezogen und verbinden sich in dem magnetischen Feld, so daß sich das Gemisch zu verfestigen scheint.

Die in Flüssigkeiten der beschriebenen Art suspendierten magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen,

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wie Eisen oder Eisenoxyd, haben die Neigung, sich abzusetzen und schwere Sedimente zu bilden, welche ein erneutes. Mischen der Flüssigkeit erfordern, bevor diese wieder verwendet werden kann. Zur Vermeidung

: 5 dieses Nachteils hat rnan versuchsweise hochviskose Flüssigkeiten als Suspendiermittel benutzt oder Zusätze, welche zur Bildung thixotroper Gemische neigen, usw., jedoch nur mit geringem Erfolg.
Es ist nun gefunden worden, daß das Absetzen bzw.

ίο die Sedimentation der magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen aus den in magnetischen Flüssigkeiten verwendeten Ölen verhindert werden kann, indem man diesen ein darin unlösliches, aber vorzugsweise flüssiges Material in geringen Mengen zusetzt, welches ein wasserlöslicher niedrigmolekularer Alkohol oder ein Mercaptan, Äther, Arnin oder .Amid ist.

Besonders geeignete Flüssigkeiten dieser Art zur Anwendung in den erfiridungsgemäßen magnetischen Flüssigkeiten sind beispielsweise Äthylalkohol, Propylalkohol, Isopropylalkohol, Allylalkohol, Mercaptoäthanol, Glyzerin, Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol; Propylenglykol, Dipropylenglykol, Thiodiglykol, Pentandiol-2, 4, Hexandiol-2, 5, Butandiol-i, 3, Methyläther von Äthylenglykol, Äthyl-

äther von Äthylenglykol, Butyläther von Äthylenglykol, Methyläther von Diäthylenglykol, Äthylendiamin, Diäthylentriamin, N-Oxyäthylpropylendiamin, Morpholin, N-Methylmorpholin, Triäthanolamin, Formamid und Acetamid.

Die Trägerflüssigkeit für die magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen kann aus einer großen Zahl von Stoffen mit ölartigem Charakter, wie natürlichen und synthetischen Schmiermitteln, ausgewählt werden.

Man kann Mineralöle mit jeder Viskosität aus dem Bereich zwischen etwa 40 und 2000 Saybolt-Sek. bei 37,7° verwenden, welche hohe Flamm- und Brennpunkte aufweisen sowie auch Mischungen solcher Stoffe. Bevorzugt werden raffinierte Mineralöle, z. B. Dampfzylinderöle, Bright-stock-Öle, Weißöle und leichte Maschinenöle mit einer Viskosität von 300 bis 700 Saybolt-Sek. bei 37,7°, einem Viskositätsindex von etwa 40 bis 70 und -einem durchschnittlichen Molgewicht von etwa 350 bis 550. Mischungen aus Mineralölen und mineralöllöslichen fetten Ölen, wie Ricinusöl und Specköl, können ebenso verwendet werden, wie synthetische Schmiermittel und Gemische aus solchen. Synthetische Schmiermittel, die in den erfindungsgemäßen magnetischen Flüssigkeiten verwendet werden, können beispielsweise nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren, dem Synthol-Verfahren oder dem Bergius-Verfahren in bekannter Weise hergestellt worden sein. Auch erhält man geeignete Schmiermittel durch Voltolisieren von fetten Ölen, Compound-Ölen oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen. Fluor und/oder Chlor enthaltende Kohlenwasserstofföle sind gleichfalls in Betracht zu ziehen.

Geeignete synthetische Schmiermittel auf der Basis organischer Ester sind beispielsweise Sebacinsäure- und Adipinsäurealkylester, sowie Alkyl- und Arylester von Säuren des Phosphors. Auch Polymerisate bzw. Mischpolymerisate von. Alkylenglykolen sowie gewissen Epoxyden und sauerstoffhaltigen heterocyclischen Verbindungen sind zur Verwendung geeignet.

Außerdem kann man als Trägerflüssigkeit schwefelhaltige Reaktionsprodukte verwenden, die aus geeigneten Substanzen, z. B. Allylalkohol, Divinyläther oder Glykolen, durch Einwirkung von H₂S in Anwesenheit eines Katalysators entstehen. Besonders bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung Siliciumverbindungen, wie ζ B " Arylsilicate und Siliconpolymere. ,'■"''■

Die magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen bzw. Pulver, die zur Herstellung der magnetischen Flüssigkeiten gemäß vorliegender Erfindung benutzt werden, können ein beliebiges Material darstellen, welches magnetische Eigenschaften und vorzugsweise Abmessungen zwischen 2 und 100 Mikron, insbesondere zwischen 5 und 30 Mikron, aufweist. Eisenpulver, das durch Zersetzung von Eisencarbonyl hergestellt worden ist, eignet sich besonders zur Anwendung in den erfindungsgemäßen magnetischen Flüssigkeiten, obwohl man auch Eisenpulver und bzw. oder Eisenoxyd verwenden kann, das auf irgendeine andere Weise hergestellt worden ist.

. Ein Gemisch, welches eine Trägerflüssigkeit und magnetisierbare oder magnetische Teilchen in einem Gewichtsverhältnis von 1: 6 und eine geringere Menge eines magnetophilen Stoffes enthält, stellt eine brauchbare magnetische Flüssigkeit dar.

Den erfindungsgemäßen Gemischen können untergeordnete Mengen anderer Stoffe, z. B. von Antioxydationsmitteln, Korrosionsverhinderern, Hochdruckzusätzen und die Abnutzung verhindernden Mitteln zugesetzt werden. Beispiele für solche Zusätze sind Alkylphenole, wie 2, 6-Ditert.-butyl-4-methylphenol; Amine, wie Phenylnaphthylamin; organische Phosphorverbindungen, wie Diloroiphosphat (Phosphorsäureester, der durch Hydrieren von Kokosnußöl erhaltenen aliphatischen Alkohole); Dilaurylphosphit, Tributylphosphat und Trikresylphosphat; Natriumnitrit und Lithiumnitrit.

Die vorzugsweise Zusammensetzung der erfindungsgemäßen magnetischen Flüssigkeiten ergibt sich aus der folgenden Tabelle.

	Menge in Gewichtsprozent	Enger
	Weiter	Bereich
	Bereich
Trägerflüssigkeit, z. B.
natürliches und bzw. oder
synthetisches Schmier		10 bis 40
mittel .	•p bis 70
Magnetische oder magneti
sierbare Teilchen, z.B.		60 bis 90
Eisenpulver	10 bis 97
Erfindungsgemäßer Zusatz		0,01 bis 5
stoff	0,001 bis 10
Zusätze nach Wahl, z. B.
Antioxydationsmittel,		0 bis 0,1
Korrosionsverhinderer..	obis 5

Beispiele für spezielle Gemische gemäß der Erfindung sind:

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Gemisch A

Gewichtsprozent

Leuchtöl 15,0

Eisenpulver (^₀ = 7 bis 10 μ) 84,9

Äthylenglykol .. 0,1

Gemisch B '

Dimethylsiloxanpolymerisat ........... 15,0

Eisenpulver (aus Eisencarbonyl)

__ {d₀ = 7 bis 10 μ) 84,9

Äthylenglykol 0,1

- Gemisch C

,: Mineralöl ;........ 15,00

. Eisenpulver 84,95

Propylenglykol. 0,05

Gemisch D ',-, ''^

Mineralöl 15,00 ■

Eisenpulver ....·.; 84,95

■ Glyzerin -.·...; 0,05

Gemisch E

Sebacinsäure-di(2-äthylhexyl)-ester .... 15,0

Eisenpulver 84,9

Äthylenglykol 0,1

Gemisch F

Mineralöl 15,0

Eisenpulver 84,9

Formamid , 0,1

Gemisch G

Tetraphenylsilicat 20,0

Eisenpulver 79,9

Äthylenglykol 0,1

Gemisch I ■·.■■■.

Trifluorchloräthylenpolymerisat 25,0

Eisenpulver 74,9

Äthylenglykol 0,1

Gemisch J

^₀ Fluoriertes Erdöl 27,00

Eisenpulver 7².95

Äthylenglykol 0,05

Gemisch K

^ Chloriertes Biphenyl 22,0

. Eisenpulver 77,9

Äthylenglykol 0,1

Gemisch L

Mineralöl 22,0

Eisenpulver 77,9

Methyläther des Äthylenglykols ■ 0,1

Gemisch M

Gewichtsprozent

Mineralöl 23,0

Eisenoxyd 76,5

Äthylenglykol s 0,5

Gemisch N

Mineralöl 39,9

Eisenpulver 60,0

Acetamid 0,1

Gemisch O ■■

. Mineralöl 30,0

Eisenpulver 69,0

Äthylendiamin 0,1

Äthylenglykol 0,9

Gemisch P

Mineralöl 20,0

Eisenpulver 75,0

Propylenglykol , .·.···. 0,5

2, 6-Ditert.-butyl-4-methylphenol 4,5

Gemisch Q . ...

Mineralöl . 25,0

Eisenpulver 74,0

Äthylenglykol 0,1

Phenyl-2-naphthylamin 0,9

Gemisch R

Mineralöl 20,0

Eisenpulver 79,8

Äthylenglykol 0,1

Natriumnitrit 0,1

Das in den Gemischen C, D, F und L bis R verwendete Mineralöl war ein Weißöl mit den folgenden * °5 Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht, ° API 30,2

Farbe, Saybolt +30

Stockpunkt , — 12,2°

Flammpunkt, COC 221,1

Brennpunkt 254,4°

Viskosität, SUS bei 98,9° 55,1

Anfangssiedepunkt , 292°

Um die starken suspendierenden Eigenschaften zu erläutern, welche die Zusätze gemäß Erfindung aufweisen, wenn sie zu magnetischen Flüssigkeiten zugesetzt werden, wurde die nachstehend beschriebene Prüfung durchgeführt. Entsprechende Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.

Die nachstehend angegebenen Gemische wurden in Flaschen von 2 Unzen (etwa 57 g) Inhalt gebracht und dann bei Zimmertemperatur 5 Tage ungestört stehengelassen, worauf die Menge des abgeschiedenen Öls festgestellt wurde.

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Ölabscheidung in Gewichtsprozenten

Gemisch A ο

- C ο

E ο,ΐ

G ο

X*) 4ο,ο

_ιο - Y**) 5ο,ο

*) Gemisch X=I Teil Mineralöl + 6 Teile Eisenpulver. **) Gemisch Y = Gemisch X + o,i Teil oleophiles oberflächenaktives Mittel (öllöslicher Ester).

***) Gemisch Z = Gemisch X + o,i Teil eines oleophilen oberflächenaktiven Mittels (öUösliche Fettsäure).

Aus den vorstehend wiedergegebenen Resultaten ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Gemische äußerst beständig sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Magnetische Flüssigkeit auf der Basis eines natürlichen und/oder synthetischen Öls und magnetischer bzw. magnetisierbarer Teilchen, wie

as Eisen- oder Eisenoxydteilchen, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt, vorzugsweise ο,οοι bis io Gewichtsprozent eines in der Ölbasis unlöslichen, aber in Wasser löslichen niedrigmolekularen Alkohols, Mercaptans, Äthers, Amins oder Amids.
2. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch i,

dadurch gekennzeichnet, daß sie als natürliches Öl ein Mineralöl oder ein Gemisch aus Mineralöl und einem mineralöllöslichen fetten Öl enthält.
3. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als synthetisches Öl ein Siliconpolymerisat oder ein organisches Silicat, insbesondere Tetraphenylsilicat, enthält.
4. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen oder magnetisierbaren Teilchen Abmessungen zwischen 2 und 100 Mikron, insbesondere zwischen 5 und 30 Mikron, aufweisen.
5. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserlösliche niedrigmolekulare Alkohol ein mehrwertiger Alkohol und insbesondere Athylenglykol ist.
6. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen dem natürlichen und/oder synthetischen Öl und den magnetisierbaren oder magnetischen Teilchen 1: 6 beträgt.
7. Magnetische Flüssigkeit nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine geringe Menge, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, eines Antioxydationsmittels, Korrosionsverhinderers, Hochdruckzusatzes oder eines die Abnutzung verringernden Mittels enthält.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 445 116;
USA.-Patentschrift Nr. 2 486 130;
Transactions of the American Institute of Electrical
Engineers, VoL 67 (1948), S. 5 und 6.

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