JPH1081889A

JPH1081889A - 電気粘性流体用粉体

Info

Publication number: JPH1081889A
Application number: JP8236805A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Endo; 茂樹遠藤; Haward Shii; シー・ハワード; Tasuku Saito; 翼斎藤; Koji Sakata; 康二坂田; Kenji Fukuda; 憲二福田; Yoichiro Hara; 陽一郎原; Tatsuo Umeno; 達夫梅野
Original assignee: Bridgestone Corp; Mitsui Mining Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Corp; Mitsui Mining Co Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Also published as: US20020130429A1; US6797202B2

Abstract

(57)【要約】【目的】広い温度範囲にわたり、低い消費電力で、高
い電気粘性効果を示し、且つ、高強度で、応力の負荷に
よって粉体が破壊され難い、耐久性に優れた電気粘性流
体用粉体を提供する。【構成】実質的に芳香族スルホン酸又はそれらの塩の
メチレン型結合による縮合体と溶媒とを原料として得ら
れる炭素質粉体であって、真球状の形状をなすことを特
徴とし、好ましくは、真球状の形状が、粉体の最大直径
と最小直径の平均直径に対する偏差がそれぞれ平均直径
の３０％以内をなすものであり、圧壊強度が５ｋｇｆ／
ｍｍ²以上であり、且つ、最大変位量が３％以上である
電気粘性流体用粉体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気粘性流体用粉
体、詳しくは、真球状をなす高強度の炭素質粉体からな
る電気粘性流体用粉体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気粘性流体は、電気制御によりその粘
弾性特性を大きく、しかも、可逆的に変化させることが
できる流体で、電場の印加により流体の見掛けの粘度が
大きく変わる現象がウインズロー効果として古くから知
られており、クラッチ、バルブ、エンジンマウント、ア
クチュエーター、ロボットアーム等の装置や部品を電気
的に制御するための構成要素としての応用が検討されて
きた。しかしながら、初期の電気粘性流体は澱粉等の粉
体を鉱油や潤滑油に分散させたものであり、電気粘性効
果は発現されるものの、再現性に劣るという欠点があっ
た。

【０００３】このため、電気粘性効果が高く、再現性に
優れた流体を得ることを目的として、分散質として用い
る粉体を中心に多くの提案がなされている。例えば、特
開昭５３−９３１８６号にはポリアクリル酸の如き酸基
をもつ高吸水性樹脂が、特公昭６０−３１２１１号には
イオン交換樹脂が、特開昭６２−９５３９７号にはアル
ミナシリケートが記載されている。これらはいずれも親
水性の固体粉体であり、これらを含水させて絶縁性の油
状媒体中に分散させたものであり、外部から高電圧を印
加したときに水の作用により粉体を構成する粒子に分極
が生じ、この分極により粒子間に電場方向の架橋が生じ
るため粘度が増大するといわれている。

【０００４】しかしながら、前記含水粉体を用いた含水
系電気粘性流体は、広い温度範囲において充分な電気粘
性効果が得られず、水分の蒸発や凍結を招かないための
使用温度の制限、温度上昇による使用電流の増大、水分
の移行による不安定化、高電圧印加時の電極金属の腐食
等の多くの問題があり、実用化は困難であった。

【０００５】この問題点を改良するため、含水粒子を用
いない非水系電気粘性流体が提案されている。例えば、
特開昭６１−２１６２０２号には、ポリアセンキノン等
の有機半導体粒子が、特開昭６３−９７６９４号、特開
平１−１６４８２３号には、有機又は無機固体粒子表面
に導電性薄膜を形成し、更にその上に電気絶縁性薄膜を
形成した誘電体粒子、すなわち導電性／絶縁性の電気特
性を有する薄膜を必須とする薄膜被覆型複合粒子が記載
されている。更に、電気特性の制御された分散質粉体と
しては、表面処理金属粒子、金属被覆無機粉体等が知ら
れている。しかしながら、これらの粉体を用いた非水系
電気粘性流体は、いずれも低い消費電力において充分な
電気粘性効果が得られず、更に、工業的製造が困難であ
る、交流電場においてしか機能しない等種々の問題点を
有し、未だ実用化されていなかった。

【０００６】また、消費電力が低い非水系電気粘性流体
において、電気粘性効果を更に向上させるためには、分
散質粉末の充填率を高くすることが必要であるが、粉体
の充填率を上げると流体の初期粘度が向上し、結果的に
電流印加時の電気粘性効果が低くなるという問題があっ
た。

【０００７】この問題点を解決する方法として特開平７
−９０２８７号には、真球状の形状をなす炭素質粉体を
用いた電気粘性流体が提案されている。このように、電
気粘性流体用粉体として、均一で真球状の形状をなす炭
素質粉体を用いることが有利であるが、電気粘性流体を
エンジンマウント、アクチュエーター、クラッチなどに
応用した場合、振動や剪断応力の負荷によって粉体が破
壊され、無電場時の粘度が増大する等、粉体の強度に起
因する耐久性の不足が問題となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記電気粘
性流体用粉体の耐久性を向上させつつ、電気粘性効果を
一層向上すべく改良を加えたものである。すなわち、本
発明の目的は、広い温度範囲にわたり、低い消費電力
で、高い電気粘性効果を示し、且つ、強度が高く、応力
の負荷によって粉体が破壊され難い、耐久性に優れた電
気粘性流体用粉体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体用
粉体は、実質的に芳香族スルホン酸又はそれらの塩のメ
チレン型結合による縮合体と溶媒とを原料として得られ
る炭素質粉体であって、真球状の形状をなすことを特徴
とする。

【００１０】更に、本発明の電気粘性流体用粉体は、前
記真球状の形状において、前記炭素質粉体の最大直径と
最小直径の平均直径に対する偏差が、それぞれ平均直径
の３０％以内をなすものである前項記載の電気粘性流体
用粉体であることを特徴とする。

【００１１】更に、本発明の電気粘性流体用粉体は、圧
壊強度が５ｋｇｆ／ｍｍ²以上であり、且つ、最大変位
量が３％以上であること、灰分が０．１％以下であるこ
と、及び粉体の平均粒子径が０．１〜２０μｍであるこ
と等の物性を具備することが好ましい特徴として挙げら
れる。

【００１２】電気粘性流体においては、初期粘度を低く
し、電気粘性効果を高くすることが望まれるが、従来の
電気粘性流体用粉体は、電気粘性効果を向上させるため
粉体の充填率を高くすると、それにつれて、初期粘度も
向上し、結果的に、高い電気粘性効果が得難かったが、
本発明の特定原料より得られる真球状炭素質粉体を用い
て、電気粘性流体を得ることにより、粒子が真球状であ
り、充填率が向上しても、粘度の急激な上昇をもたらす
ことなく、且つ、高強度で応力により破壊され難いた
め、耐久性に優れ、効果的な電気粘性効果を得ることが
でき、更に、不定型微粒子に見られるような、粒子密度
の不均一に起因する局所的な電圧上昇による消費電流の
増加がみられないものと考えられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体例を挙げて詳
細に説明する。

【００１４】本発明の電気粘性流体用粉体は、実質的に
芳香族スルホン酸又はそれらの塩のメチレン型結合によ
る縮合体と溶媒とを原料として得られる炭素質粉体であ
って、真球状の形状をなすものであるが、好適な炭素質
粉体の原料について以下に述べる。

【００１５】本発明において用いられる芳香族スルホン
酸又はその塩としては、ナフタレンスルホン酸、メチル
ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、フェ
ナントレンスルホン酸、クレオソート油、アントラセン
油、タール、及びビッチ等の多環芳香族化合物の混合物
をスルホン化した物、若しくはその塩が例示できる。こ
れらのスルホン酸類はそれぞれ相当する芳香族化合物を
公知の方法でスルホン化することによって容易に製造す
ることができる。芳香族スルホン酸塩を構成する陽イオ
ンとしてはＮＨ₄ ⁺が例示できるが、微量のＮａ⁺等の
アルカリ金属、Ｃａ²⁺等のアルカリ土類金属イオンも混
入できる。

【００１６】芳香族スルホン類又はそれらの塩の縮合物
は公知の方法によって容易に製造することもできる。即
ち、一般的には、芳香族スルホン酸類又はそれらの塩を
ホルマリン、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテ
トラミン、あるいはその他のアルデヒド類を用いて縮合
させる。また、ポリスチレンスルホン酸のようにビニル
基を有する芳香族スルホン塩を重合させることにより得
られる。メチレン型結合を有する芳香族スルホン酸類の
重合体を使用してもよい。芳香族スルホン酸類を結合さ
せる連結基としては、その製造の簡単さ、入手の容易さ
からして、−ＣＨ₂−基が特に好ましい。しかし、−
（ＣＨ₂）_n−Ｔ_x−（ＣＨＲ−）_m−（但、Ｔはベン
ゼン環又はナフタレン環、Ｒは水素、低級アルキル基又
はベンゼン環、ｎ、ｍ、ｘはそれぞれ０又は１の整数を
示す。）で示される連結基を有する化合物も使用でき
る。またこれらの縮合物は、２種以上の縮合物の混合
物、或は共重合物であっても良い。

【００１７】本発明において用いる芳香族スルホン酸類
又はそれらの塩の縮合物の一例として、具体的には、β
−ナフタレンスルホン酸アンモニウムのホルムアルデヒ
ド縮合物が挙げられる。この縮合物は単量体から２００
量体程度までの縮合体から成る混合物で、その平均分子
量は２，０００〜５，０００程度である。このものは常
温で固体で、ベンゼン等の非極性溶剤にほとんど溶解し
ないが、アセトンやアセトニトリル等の極性有機溶剤に
は低濃度で溶解し、水系溶剤には易溶である。また、こ
の４０重量％の水溶液の２０℃における粘度は数１０〜
数１００センチボイズ程度であるが、同縮合物の縮合度
や溶液の濃度等を変化させて適当な粘度に調整すること
により球状に成型することができる。

【００１８】成型助剤としては、各種の水或は水性溶媒
に可溶ないしコロイド状に分散可能な高分子化合物が使
用できるが、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等
の縮合物あるいはこれらと各種アルコール、脂肪酸、ア
ルキルアミン、アルキルフェノール類との縮合物などの
ポリアルキレンオキシド化合物、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン等のポリビニル化合物、ポリ
アクリル酸、ポリアクリルアミド、アクリル酸−アクリ
ルアミドコポリマー等のポリアクリル酸化合物等の水溶
性高分子化合物を使用することができ、表面張力を下げ
るための界面活性剤や消泡剤を併用してその成形を容易
にすることができる。また、β−ナフタレンスルホン酸
アンモニウムのホルムアルデヒド縮合物を乾燥後、破砕
したものを用いて、適当な粘度に調整しても良い。な
お、本発明で使用する芳香族スルホン酸類、又はそれら
の塩の縮合物の一種であるポリスチレンスルホン酸類等
はここでいう水溶性高分子としても使用できる。

【００１９】芳香族スルホン酸類、又はその塩の縮合物
を微小球体にする方法としては特に限定されないが、例
えば芳香族スルホン酸類、又はその塩の縮合物を溶媒に
溶解した後、スプレードライ法、アンチソルベントを添
加する沈澱法等の公知の方法で微小球体に成形すること
ができる。これらの成形方法のうち、スプレードライ法
は、得られる粒子の粒径を小さくすることができ、形状
が真球状であり、更に製造装置が簡単であるなどの観点
から、本発明の芳香族スルホン酸類、又はその塩の縮合
物を微小球体にする方法として好適である。これらの方
法に用いる溶媒としては、水；メタノール等のアルコー
ル類；アセトニトリル等の極性溶媒が好適なものとして
挙げられ、特に水や水と他の水溶性溶媒とを混合した水
系溶媒が、安全性の観点から好適である。また、芳香族
スルホン酸塩の原料由来のスルホン化されていない芳香
族の縮合物が存在すると得られる炭素質粉体が不均一と
なるが、この縮合物は水に難溶であるため、水系溶媒を
使用するとこれらの不純物を容易に除去し得るという利
点も有する。

【００２０】本発明の電気粘性流体用粉体は真球状を示
すことが必要であるが、本発明において真球状とは、電
子顕微鏡で観察した粉体粒子が目視により真球状の形状
をなすことを意味し、好ましくは、１個の粉体粒子の最
大直径と最小直径の平均直径に対する偏差が、それぞれ
平均直径の３０％以内であり、更に好ましくは２０％以
内である。また、粉体粒子が理想的に滑らかな真球状を
なすと仮定したときに、その表面からのずれである凹凸
が、好ましくは、平均直径の１０％以内であり、平均直
径の５％以内であることが更に好ましい。最も好ましく
は、粉体粒子の最大直径と最小直径の平均直径に対する
偏差が、それぞれ平均直径の１０％以内であり、且つ、
理想的真球表面からのずれである凹凸が、平均直径の３
％以内の粉体粒子である。ここにおいて１個の粉体粒子
の平均直径とは、その粉体粒子の最大直径と最小直径の
平均値をさす。

【００２１】本発明に係る炭素質粉体としては、炭素含
有量８０〜９７重量％のものが好ましく、特に好ましく
は８５〜９５重量％である。また、炭素質粉体のＣ／Ｈ
比（炭素／水素原子比）は、１．２〜５のものが好まし
く、特に好ましくは２〜４である。

【００２２】一般に電気粘性流体の分散相の電気抵抗は
半導体領域にあることは古くから知られているが〔Ｗ．
Ｍ．Ｗｉｎｓｌｏｗ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ
第２０巻、第１１３７頁（１９４９年）〕、炭素含有量
が８０重量％未満で、且つ、Ｃ／Ｈ比が１．２未満の炭
素質粉体は絶縁体であり、電気粘性効果を示す液体は殆
ど得られない。一方、炭素含有量が９７重量％を超え、
且つ、Ｃ／Ｈ比が５を超えるものは導電体に近く、電圧
を印加しても過大電流を示し、電気粘性効果を示す流体
は得られない。

【００２３】真球状炭素質粉体の製造方法としては、前
記微小球体に成形した芳香族スルホン酸類、又はその塩
の縮合物を、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下
で、真球状の形状を保持するように熱処理により炭化す
る方法が一般的である。

【００２４】炭化処理条件は所望の粉体物性及び原料と
なる炭素質粉体の種類に依存するが、通常は、不活性ガ
ス雰囲気下、例えば、４５０〜５５０℃の温度範囲にお
いて２〜５時間にわたり炭化処理するような程度が好ま
しい。不活性ガスには特に制限はないが、通常は、例え
ば、窒素ガス、及び、アルゴン、ヘリウム、キセノン等
の希ガス類が用いられ、入手の容易性等から窒素ガス及
びアルゴンガスが好ましい。

【００２５】炭化処理工程における熱処理温度は、４０
０〜６００℃の範囲であることが必要であり、特に４５
０〜５５０℃が好ましく、この熱処理を２回以上行って
もよい。４００℃以下の温度では得られた炭素質粉体の
中にＳ、Ｏ、Ｎなどの不純物が多く残留するために、充
分な電気粘性特性が得難い。また、６００℃以上の温度
で処理した粉体は電気抵抗が低くなり、過大電流が流れ
るために消費電力が大きくなり、電圧印加時の発熱等の
問題が発生する虞があり、いずれも好ましくない。

【００２６】芳香族スルホン酸類のアンモニウム塩の縮
合物を炭化処理する際には、亜硫酸根及びアンモニウム
根の脱離が主に２５０〜３５０℃の範囲で行われるた
め、揮発成分の急激な離脱による強度低下を防止するた
め、２５０〜３５０℃の温度域における昇温を緩やかに
するか、この温度範囲での保持時間を設けることが好ま
しい。

【００２７】芳香族スルホン酸類、又はその塩の縮合物
を熱処理する際に、熱分解に伴い発生する亜流酸ガス、
水蒸気、低級炭化水素、硫化水素、水素、更にアンモニ
ウム塩の場合に発生するアンモニアガス等は不純物を含
むため、前記不活性ガスでパージすることが好ましい。

【００２８】粉体粒子の平均粒子径は、実施例に記載さ
れる如き、粒径測定装置（例えば、ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ
ＳＰＡ／ＭＫ−II型日機装株式会社製等）を用いて
測定することができる。炭化処理後に得られた電気粘性
流体用粉体の平均粒子径は、約０．１〜２０μｍが好ま
しく、０．５〜１５μｍであることが、更に好ましい。
０．１μｍ未満であると、得られる電気粘性流体の初期
粘度が高くなり、２０μｍを超えると粉体の分散安定性
が悪化し、いずれも好ましくない。

【００２９】また、この炭素質粉体は、圧壊強度が５ｋ
ｇｆ／ｍｍ²以上であり、且つ、最大変位量が３％以上
であることが好ましい。これらは、粒子１個毎の強度を
測定し得る実施例に記載される如き、微小圧縮試験機
（例えば、ＭＣＴＭシリーズ、島津製作所製）等を用い
て測定することができる。圧壊強度が５ｋｇｆ／ｍｍ²
未満であると粒子の破壊に対する強度が不足し、ダンパ
ーなどに用いて繰り返し剪断力が負荷される場合の耐久
性が低下する。好ましい圧壊強度の範囲は、１０ｋｇｆ
／ｍｍ²以上である。

【００３０】また、この炭素質粉体は灰分が０．１％以
下であることが好ましい。灰分が０．１％を超えると不
純物が多くなり、電気粘性特性が損なわれるため、好ま
しくない。灰分は常法により測定しうる。

【００３１】かくして得られた本発明の前記電気粘性流
体用粉体を、電気絶縁性を有する油状媒体中に分散させ
て、電気粘性流体を得るものである。電気粘性流体中
に、分散質である前記電気粘性流体用粉体は１〜６０重
量％、好ましくは２０〜５０重量％含有され、分散媒で
ある油状媒体は９９〜４０重量％、好ましくは８０〜５
０重量％含有される。分散質の量が１重量％未満である
と電気粘性効果が小さく、６０重量％を超えると電圧を
印加しないときの初期粘度が高くなり好ましくない。

【００３２】分散媒である電気絶縁性を有する油状媒体
としては、８０℃における体積抵抗率が１０¹¹Ω・ｍ以
上のものが好ましく、特に１０¹³Ω・ｍ以上のものが好
ましい。例えば、炭化水素油、エステル系油、芳香族系
油、シリコーン油等が挙げられ、具体的には、ネオカプ
リン酸等の脂肪族モノカルボン酸、安息香酸等の芳香族
モノカルボン酸、アジピン酸、グルタル酸、セバシン
酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、
イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の芳香族ジカル
ボン酸、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリ
シロキサン等が挙げられる。これらは単独で用いても、
二種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００３３】電気絶縁性を有する油状媒体は、その粘度
が２５℃において０．６５〜５００センチストークス、
好ましくは２〜２００センチストークス、更に好ましく
は５〜５０センチストークスのものが用いられる。好適
な粘度の分散媒を用いることにより、分散質である粉体
を効率よく安定に分散させることができる。油状媒体の
粘度が５００センチストークスを超えると電気粘性流体
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、０．６５センチストークス未満であ
ると、揮発しやすくなり、分散媒の安定性が悪化する。

【００３４】

【実施例】以下に具体例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものでは
ない。

【００３５】特性評価（１）粒径の測定電気粘性流体用粉体の粒径を日機装株式会社製、ＭＩＣ
ＲＯＴＲＡＣＳＰＡ／ＭＫ−II型装置を用いて、測定
した。

【００３６】（２）電気粘性流体の特性初期並びに２ｋＶ／ｍｍ電界印加時の電気粘性流体の粘
度、及び２ｋＶ／ｍｍ電界印加時の電気粘性流体の電流
密度をレオメトリックスファーイースト社製、ＲＤＳ−
II型装置を用いて、室温（約２５℃）で、剪断速度３６
６／秒の条件において測定した。

【００３７】（実施例１）炭素質粉体原料の調整純度９５重量％のナフタレン１２８０ｇに濃度９８重量
％の硫酸を１０５０ｇ加え、１６０℃で２時間スルホン
化した後、未反応のナフタレンと反応生成水を減圧下で
系外に留出させた。次いで、濃度３５重量％のホルマリ
ン８５７ｇを加え、１０５℃で５時間反応させ、β−ナ
フタレンスルホン酸のメチレン結合型の縮合物を得た。
更に、同縮合物をアンモニア水で中和後、東洋濾紙製Ｎ
ｏ．５Ｃ濾紙で濾過して濾液を得た。

【００３８】得られたβ−ナフタレンスルホン酸のメチ
レン結合型の縮合物の平均分子量は４３００であった。
この濾液に水を加え、β−ナフタレンスルホン酸アンモ
ニウム塩のメチレン結合物の濃度が２０重量％の水溶液
を調製した。

【００３９】この水溶液を、三井鉱山製ＳＤ−２５型ス
プレードライヤーにて、２流体ノズルを用いて空気圧５
ｋｇ／ｃｍ²で噴霧し、入口温度１８０℃、出口温度８
０℃の条件で乾燥用空気を導入して造粒・乾燥を行っ
た。このようにして得られたメチルナフタレン主体のス
ルホン酸のメチレン結合型縮合物の球状炭素質粒子の最
小粒子径は０．１μｍ、最大粒子径は１２μｍ、平均粒
子径（５０％体積平均径）は３μｍであった。

【００４０】電気粘性流体用粉体の調整得られた炭素質粉体を窒素ガス雰囲気中、４００℃で予
備加熱処理して、真球状粉体を得た。この粉体の炭素含
有量は９２．６％、炭素／水素原子比（以下、Ｃ／Ｈ比
と称する）は１．７、平均粒子径は３μｍであった。こ
の粉体を更に窒素ガス雰囲気中、５００℃で時間加熱
（炭化処理）して、真球状電気粘性流体用粉体を得た。
この粉体の炭素含有量は９４．３％、Ｃ／Ｈ比は２．
３、平均粒子径は３μｍであった。

【００４１】電気粘性流体の調整実施例１で得られた真球状炭素質粉体３５重量％を、分
散媒である２５℃における粘度１０センチストークスの
シリコーンオイル（東芝シリコーン社製：ＴＳＦ４５１
−１０）６５重量％によく分散し、電気粘性流体を得て
本発明品１とした。

【００４２】得られた電気粘性流体の初期粘度及び電界
２ｋＶ／ｍｍ印加時の粘度並びに電流密度を測定し、そ
の結果を表１に示した。

【００４３】（実施例２）炭化処理工程における熱処理
温度を４９０℃に変更した外は、実施例１と同様にして
電気粘性流体用粉体を得た。この粉体の炭素含有量は９
４．７％、Ｃ／Ｈ比は２．３、平均粒子径は３μｍであ
った。

【００４４】実施例２で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品２とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００４５】（実施例３）炭化処理工程における熱処理
温度を４８０℃に変更した外は、実施例１と同様にして
電気粘性流体用粉体を得た。この粉体の炭素含有量は９
４．８％、Ｃ／Ｈ比は２．２、平均粒子径は３μｍであ
った。

【００４６】実施例２で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品３とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００４７】（実施例４）炭化処理工程において、回転
型加熱炉を用いて、熱処理温度を５２０℃に設定し、４
時間加熱した外は、実施例１と同様にして電気粘性流体
用粉体を得た。この粉体の炭素含有量は９３．５％、Ｃ
／Ｈ比は２．２、平均粒子径は３μｍであった。

【００４８】実施例４で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品４とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００４９】（実施例５）実施例４と同様にして得られ
た真球状炭素質粉体を気流分級機で解砕・分級して電気
粘性流体用粉体を得た。この粉体の炭素含有量は９３．
５％、Ｃ／Ｈ比は２．２、平均粒子径は３μｍであっ
た。

【００５０】更に、これらの粉体の圧壊強度と最大変位
量を微小圧縮試験機（ＭＣＴＭ−５００、島津製作所
製）を用いて測定した。測定はサンプル１０点を用い、
平均値を算出した。その結果、実施例５の粉体は圧壊強
度が２１．０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、最大変位量が４０
％であった。

【００５１】実施例５で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品５とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００５２】図１は、実施例５で得られた電気粘性流体
用粉体の５０００倍の電子顕微鏡写真である。該粉体
は、滑らかな表面を有する真球状の粉体であることが確
認された。すなわち、得られた粉体の最大直径と最小直
径の平均直径に対する偏差は、それぞれ、１０％以内で
あり、表面の凹凸は平均直径の３％以内であった。

【００５３】（実施例６）実施例１と同様にして得られ
た炭素質粉体原料をスプレードライヤーにて造粒・分級
して、７．０μｍの炭素質粒子を得た。

【００５４】電気粘性流体用粉体の調整得られた炭素質粉体を窒素ガス雰囲気中、４００℃で予
備加熱処理して、真球状粉体を得た。この粉体の炭素含
有量は９０．８％、Ｃ／Ｈ比は２．０、平均粒子径は７
μｍであった。この粉体を更に実施例５と同様に、炭化
処理及び解砕・分級して、真球状電気粘性流体用粉体を
得た。この粉体の炭素含有量は９３．６％、Ｃ／Ｈ比は
２．４、平均粒子径は７μｍであった。

【００５５】更に、粉体の圧壊強度と最大変位量を実施
例５と同様にして測定したところ、圧壊強度が２３．１
ｋｇｆ／ｍｍ²であり、最大変位量が３３％であった。

【００５６】実施例６で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品６とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００５７】（実施例７）実施例１で得られたβ−ナフ
タレンスルホン酸アンモニウム塩の水溶液を、三井鉱山
製ＳＤ−２５型スプレードライヤーにて、ディスクアト
マザーを用いて２０，０００ｒｐｍで噴霧し、入口温度
１６０℃、出口温度８０℃の条件で乾燥用空気を導入し
て造粒・乾燥を行った。このようにして得られたβ−ナ
フタレンスルホン酸のメチレン結合型の縮合物の球状炭
素質粒子を気流式分級機にて最大粒径２０μｍで分級し
て、最小粒子径は０．５μｍ、最大粒子径は２２μｍ、
平均粒子径（５０％体積平均径）は７μｍの炭素質粒子
を得た。この粉体を更に実施例５と同様に、炭化処理及
び解砕・分級して、真球状電気粘性流体用粉体を得た。

【００５８】実施例７で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品７とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００５９】（実施例８）炭素質粉体原料の調整吸収油（メチルナフタレン、ジメチルナフタレンを主成
分とする油）１４２０ｇに９８重量％の硫酸を１０５０
ｇ加え、１４５℃で２時間加熱して吸収油をスルホン化
した後、未反応油分と反応生成水を減圧下で系外に留出
させた。次いで、濃度３５重量％のホルマリン８５７ｇ
を加え、１０５℃で５時間反応させ、メチルナフタレン
主体のスルホン酸のメチレン結合型縮合物を得た。更
に、グラスファイバーフィルターにて濾過して濾液を得
た。得られた縮合物の平均分子量は５０００であった。
この濾液に水を加え固形分濃度が１５重量％の水溶液を
調製した。

【００６０】この水溶液を、三井鉱山製ＳＤ−２５型ス
プレードライヤーにて、２流体ノズルを用いて空気圧５
ｋｇ／ｃｍ²で噴霧し、入口温度１８０℃、出口温度８
０℃の条件で乾燥用空気を導入して造粒・乾燥を行っ
た。このようにして得られたメチルナフタレン主体のス
ルホン酸のメチレン結合型縮合物の球状炭素質粒子の最
小粒子径は０．１μｍ、最大粒子径は１２μｍ、平均粒
子径（５０％体積平均径）は４μｍであった。

【００６１】電気粘性流体用粉体の調整得られた炭素質粉体を実施例１と同様に、予備加熱処理
及び炭化処理して電気粘性流体用粉体を得た。この粉体
の炭素含有量は９２．２％、Ｃ／Ｈ比は２．３、平均粒
子径は４μｍであった。

【００６２】実施例８で得られた真球状炭素質粉体を用
いて、実施例１と同様にして電気粘性流体を得て本発明
品８とした。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に
評価し、その結果を表１に示した。

【００６３】（比較例１）コールタールピッチを、窒素
ガス雰囲気中で４５０℃で熱処理して球晶を成長させた
後、タール油中で抽出、ろ別を繰り返してピッチ成分を
除去し、窒素還流中３５０℃で再度熱処理した後、粉砕
して不定形の粉体を得た。この粉体の炭素含有量は９
０．８％、Ｃ／Ｈ比は２．０であった。更に、窒素雰囲
気中で、回転型加熱炉を用いて、熱処理温度を５００℃
で、４時間加熱して電気粘性流体用粉体を得た。この粉
体の炭素含有量は９３．６％、Ｃ／Ｈ比は２．４であっ
た。

【００６４】比較例１で得られた炭素質粉体を用いて、
実施例１と同様にして電気粘性流体を得て比較品１とし
た。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に評価し、
その結果を表１に示した。

【００６５】（比較例２）コールタールピッチを、窒素
ガス雰囲気中で４５０℃で熱処理して球晶を成長させた
後、タール油中で抽出、ろ別を繰り返してピッチ成分を
除去し、窒素還流中３５０℃で再度熱処理して真球状粉
体を得た。この粉体の炭素含有量は９０．８％、Ｃ／Ｈ
比は２．０、平均粒子径は１５μｍであった。更に、窒
素雰囲気中で、回転型加熱炉を用いて、熱処理温度を５
００℃で、４時間加熱して電気粘性流体用粉体を得た。
この粉体の炭素含有量は９３．６％、Ｃ／Ｈ比は２．
４、平均粒子径は１５μｍであった。

【００６６】比較例２で得られた炭素質粉体を用いて、
実施例１と同様にして電気粘性流体を得て比較品２とし
た。得られた電気粘性流体を実施例１と同様に評価し、
その結果を表１に示した。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１の結果より明らかなごとく、本発明の
電気粘性流体用粉体を用いた本発明品１〜８の電気粘性
流体はいずれも、電圧印加時に充分な降伏応力が得ら
れ、初期粘度に比較して電圧印加時の粘度が高く、高い
電気粘性効果を示した。一方、コールタールピッチを原
料とした炭素質粉体を電気粘性流体用粉体として用いた
比較品１の電気粘性流体は、初期粘度と電圧印加時の粘
度の差が実施例に比較して小さく、充分な電気粘性効果
は得られなかった。また、本発明品１〜８は電気粘性効
果が向上しても、電圧印加時の電流密度が著しく上昇す
ることなく、低い消費電力で、高い電気粘性効果が得ら
れた。

【００６９】更に、前記実施例１〜８及び比較例１、２
にて得られた各電気粘性流体について、シリンダ外周部
に円環状流路を設けたダンパを用いて、１００ｍｍのス
トロークで毎秒１回計２０万回の加振実験を行い、試験
前後における流体の粘度増加の有無を調べた。結果を前
記表１に示す。その結果、比較例１及び２による電気粘
性流体では、試験後には粘度が約２０〜３０％増加した
のに対して、実施例１〜８による電気粘性流体では粘度
の増加が見られなかった。本発明の粉体は真球状の形状
をなすため剪断力に対する抵抗が大きく、また、圧壊強
度の測定結果より明らかなように高い耐破壊強度を有す
るため、繰り返し又は長時間にわたり高剪断速度での摺
動部を有する条件下に用いられた場合でも粒子破壊を生
ずることがなく、流体の粘度増加がみられないものであ
る。このため、本発明の粉体より得られる電気粘性流体
は高い耐久性を有する。

【００７０】

【発明の効果】本発明の電気粘性流体用粉体は、電気粘
性流体とした場合、初期粘度が低く、広い温度範囲にわ
たり、低い消費電力で、高い電気粘性効果を示す。更
に、デバイス中で高剪断速度条件下に長時間用いた場合
でも剪断力に対する抵抗が大きく、破壊に対する強度が
高いため、粉体の破壊を生じること及び無電場時の流体
の粘度が増加することなく、優れた耐久性を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例５の真球状電気粘性流体用粉体の粒子構
造を示す５０００倍の電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤翼東京都小平市小川東町３丁目１番１号株式会社ブリヂストン内 (72)発明者坂田康二東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号三井鉱山株式会社内 (72)発明者福田憲二福岡県北九州市若松区響町１丁目３番地三井鉱山株式会社総合研究所内 (72)発明者原陽一郎福岡県北九州市若松区響町１丁目３番地三井鉱山株式会社総合研究所内 (72)発明者梅野達夫福岡県北九州市若松区響町１丁目３番地三井鉱山株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に芳香族スルホン酸又はそれらの
塩のメチレン型結合による縮合体と溶媒とを原料として
得られる炭素質粉体であって、真球状の形状をなすこと
を特徴とする電気粘性流体用粉体。
【請求項２】前記真球状の形状が、前記炭素質粉体の
最大直径と最小直径の平均直径に対する偏差が、それぞ
れ平均直径の３０％以内をなすものであることを特徴と
する請求項１記載の電気粘性流体用粉体。
【請求項３】前記炭素質粉体の圧壊強度が５ｋｇｆ／
ｍｍ²以上であり、且つ、最大変位量が３％以上である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気粘性流体用
粉体。
【請求項４】前記炭素質粉体の灰分が０．１％以下で
あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の電気粘性流体用粉体。
【請求項５】前記炭素質粉体の平均粒子径が０．１〜
２０μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいず
れかに記載の電気粘性流体用粉体。