(57)【要約】      （修正有）【課題】磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体及び長期間の安定駆動並びに機構信頼性に優れた装置を提供する。【解決手段】磁性粒子と、樹脂粒子と、分散媒と、を含む磁気粘弾性流体であって、磁気粘弾性流体の合計質量に対する、磁性粒子の質量の割合が、３５〜９５質量％であり、磁気粘弾性流体の合計質量に対する、樹脂粒子の質量の割合が、０．３〜２０質量％であり、樹脂粒子の平均粒子径が、２０〜１５００ｎｍである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子と、
樹脂粒子と、
分散媒と、
を含む磁気粘弾性流体であって、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記磁性粒子の質量の割合が、３５〜９５質量％であり、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記樹脂粒子の質量の割合が、０．３〜２０質量％であり、
前記樹脂粒子の平均粒子径が、２０〜１５００ｎｍである、磁気粘弾性流体。
【請求項２】
前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である、請求項１に記載の磁気粘弾性流体。
【請求項３】
前記樹脂粒子が、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、およびこれらの変性体からなる群より選択される１種以上である、請求項１または２に記載の磁気粘弾性流体。
【請求項４】
前記分散媒が、前記磁性粒子と相互作用する基を１分子中に２種以上有する化合物を含み、
前記分散媒の合計質量に対する、前記化合物の質量の割合が、５０質量％以上であり、
前記磁性粒子の質量と前記樹脂粒子の質量と前記分散媒の質量との合計質量に対する、前記分散媒の質量の割合が、５〜４５質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気粘弾性流体。
【請求項５】
ロボット、ブレーキ、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバー、制震装置、ハプティクス、力触覚提示装置、医療機器、福祉機器および吸着装置からなる群より選択される装置に、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気粘弾性流体を用いた、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気粘弾性流体および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気粘性流体（Magneto Rheological Fluid、以下、「ＭＲ流体」ともいう）は、鉄などの磁性粒子を分散媒であるシリコーンオイルなどの基油に分散させた流体である。ＭＲ流体は、ＭＲ流体に外部から磁場を印加していない状態では、分散媒中に磁性粒子がランダムに浮遊し、一方、ＭＲ流体に外部から磁場を印加した状態では、磁場の方向に沿って磁性粒子が鎖状に連結した多数のクラスタを形成する性質を有する。これにより、ＭＲ流体は、磁場の印加と非印加によってクラスタの形成と解除を制御することができ、クラスタが形成されるとＭＲ流体の見かけ上の粘度が変化し、降伏応力が増大する。ＭＲ流体は磁場の印加によって力およびトルクを伝達したり、減衰させることができる。そのため、ＭＲ流体は、ダンパなどへの応用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＭＲ流体は、通常、ある一定の応力を発生させるために粒径が数μｍ〜数十μｍの大きな磁性粒子を用いることから、ＭＲ流体を放置しておくと磁性粒子が沈降して分散媒から分離してしまう問題がある。磁性粒子が沈降して固まった状態でＭＲ流体を用いた装置を作動させようとすると、装置が作動しないおそれまたは装置の機構を損傷してしまうおそれがある。
【０００４】
磁性粒子の分散安定性を向上するために、通常、磁性粒子の表面をシランカップリング処理したり、ＭＲ流体にヒマシ油や粘土鉱物モンモリロナイトなどの分散助剤を添加したりする手法（例えば、特許文献２参照）があるが、シランカップリング処理では処理の手間やコストがかかり、分散助剤を添加する手法でも磁性粒子の十分な分散安定性が得られないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０６９９９５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ＭＲ流体には、磁性粒子の長期間の分散安定性と、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きいことが求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の別の目的は、長期間の安定駆動並びに機構信頼性に優れた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る磁気粘弾性流体は、
磁性粒子と、
樹脂粒子と、
分散媒と、
を含む磁気粘弾性流体であって、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記磁性粒子の質量の割合が、３５〜９５質量％であり、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記樹脂粒子の質量の割合が、０．３〜２０質量％であり、
前記樹脂粒子の平均粒子径が、２０〜１５００ｎｍである、磁気粘弾性流体である。これにより、磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体を提供することができる。
【００１０】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である。
【００１１】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記樹脂粒子が、アクリル樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、およびこれらの変性体からなる群より選択される１種以上である。
【００１２】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記分散媒が、前記磁性粒子と相互作用する基を１分子中に２種以上有する化合物を含み、
前記分散媒の合計質量に対する、前記化合物の質量の割合が、５０質量％以上であり、
前記磁性粒子の質量と前記樹脂粒子の質量と前記分散媒の質量との合計質量に対する、前記分散媒の質量の割合が、５〜４５質量％である。
【００１３】
本発明に係る装置は、ロボット、ブレーキ、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバー、制震装置、ハプティクス、力触覚提示装置、医療機器、福祉機器および吸着装置からなる群より選択される装置に、上記いずれかに記載の磁気粘弾性流体を用いた、装置である。これにより、長期間の安定駆動並びに機構信頼性に優れた装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体を提供することができる。また、本発明によれば、長期間の安定駆動並びに機構信頼性に優れた装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【００１６】
本発明において、２以上の実施形態を任意に組み合わせることができる。
【００１７】
本発明において、平均粒子径とは、粒子径分布の中央値（メジアン径）を意味する。平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて測定する。
【００１８】
（磁気粘弾性流体）
本発明に係る磁気粘弾性流体は、
磁性粒子と、
樹脂粒子と、
分散媒と、
を含む磁気粘弾性流体であって、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記磁性粒子の質量の割合が、３５〜９５質量％であり、
前記磁気粘弾性流体の合計質量に対する、前記樹脂粒子の質量の割合が、０．３〜２０質量％であり、
前記樹脂粒子の平均粒子径が、２０〜１５００ｎｍである、磁気粘弾性流体である。
【００１９】
以下、本発明に係る磁気粘弾性流体に含まれる磁性粒子と樹脂粒子と分散媒について例示説明する。
【００２０】
＜磁性粒子＞
磁性粒子としては、磁場印加条件下で降伏応力が変化する磁性粒子であればよく、公知の磁性粒子を用いることができる。磁性粒子は、１種単独で用いてもよいし、材料および／または平均粒子径の異なるものを２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
磁性粒子の材料としては、例えば、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、二酸化クロム、低炭素鋼、ニッケル、コバルト；アルミニウム含有鉄合金、ケイ素含有鉄合金、コバルト含有鉄合金、ニッケル含有鉄合金、バナジウム含有鉄合金、モリブデン含有鉄合金、クロム含有鉄合金、タングステン含有鉄合金、マンガン含有鉄合金、銅含有鉄合金などの鉄合金および上記材料の酸化物；ガドリニウム、ガドリニウム有機誘導体からなる常磁性、超常磁性、強磁性化合物粒子などが挙げられる。
【００２２】
磁性粒子としては、カルボニル鉄が好ましい。
【００２３】
磁性粒子の平均粒子径は、例えば、１〜５０μｍであり、降伏応力と沈降抑制の観点から、３〜２０μｍが好ましく、４〜１０μｍがより好ましい。
【００２４】
磁性粒子は、上記磁性粒子（大磁性粒子）に加えて、より小さい平均粒子径の小磁性粒子を用いてもよいし、用いなくてもよい。
【００２５】
小磁性粒子の材料としては、例えば、鉄、フェライト（Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｚｎ（ＩＩ）などの鉄（ＩＩＩ）酸塩）、マグネタイト（Ｆｅ（ＩＩ）の鉄（ＩＩＩ）酸塩）などが挙げられる。フェライトとしては、例えば、Ｍｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト、Ｍｇフェライト；アルカリ金属、アルカリ土類金属、軽金属類を含有する上記フェライトなどが挙げられる。この他、前述の材料も挙げられる。
【００２６】
小磁性粒子としては、マグネタイトおよびフェライトからなる群より選択される１種以上が好ましい。
【００２７】
一実施形態では、小磁性粒子は、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライトである。
【００２８】
小磁性粒子の平均粒子径は、例えば、２０〜３００ｎｍである。小磁性粒子の平均粒子径は、降伏応力と沈降抑制の観点から、４０〜２００ｎｍが好ましい。
【００２９】
磁性粒子が小磁性粒子を含む場合、小磁性粒子の割合は、磁性粒子の合計質量に対して、例えば、５〜４０質量％である。
【００３０】
本発明に係る磁気粘弾性流体では、磁性粒子は、分散性を高めるためのシランカップリング剤などによる表面処理をしてもよいし、表面処理をしなくてもよい。本発明に係る磁気粘弾性流体では、後述する樹脂粒子を用いることにより、磁性粒子の表面処理をしなくとも、磁性粒子の長期の優れた分散安定性が得られる。
【００３１】
一実施形態では、磁性粒子は、分散性を高めるためのシランカップリング剤などによる表面処理をされていない。
【００３２】
磁性粒子の質量の割合は、磁気粘弾性流体の合計質量に対して、３５〜９５質量％である。磁性粒子の割合が、３５質量％未満では、十分な降伏応力と十分な分散安定性が得られず、９５質量％を超えると、分散不良となる。一実施形態では、当該割合は、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、または９０質量％以上である。また、一実施形態では、当該割合は、９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、６０質量％以下、５０質量％以下、または４０質量％以下である。磁性粒子の割合は、磁気粘弾性流体の磁場応答速度と降伏応力との観点から、５０〜９０質量％が好ましく、６０〜９０質量％がより好ましい。
【００３３】
＜樹脂粒子＞
本発明に係る磁気粘弾性流体における樹脂粒子は、樹脂製の粒子であり、磁性粒子の分散安定性に寄与する。樹脂粒子は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
樹脂粒子としては、平均粒子径が２０〜１５００ｎｍであれば、特に限定されず、公知の樹脂粒子を用いることができる。
【００３５】
樹脂粒子の材料としては、特に限定されず、公知の樹脂を適宜選択して用いればよい。樹脂粒子の材料としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂、セルロース樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂などを挙げることができる。
【００３６】
アクリル樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのモノマーの単独重合体または共重合体であってもよいし、これらのモノマーの１種以上と、エチレン、スチレンなどのモノマーとの共重合体（例えば、エチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体など）であってもよいし、これらの重合体または共重合体の変性体（例えば、フッ素置換アクリル樹脂）であってもよい。
【００３７】
樹脂粒子は、コア−シェル粒子であって、コアおよびシェルが、それぞれ、上述した材料の１種または２種以上からなるコア−シェル粒子であってもよい。
【００３８】
樹脂粒子は、例えば、樹脂中のポリマー同士が架橋されていない非架橋樹脂粒子でもよいし、樹脂中のポリマー同士が架橋されている架橋樹脂粒子でもよい。架橋樹脂粒子は、非架橋樹脂粒子よりも耐熱性や耐溶剤性に優れることから、磁気粘弾性流体を適用した装置の摺動などによる熱や分散媒体そのものによって溶融し難く、より安定した磁場発生応力が得られるため好ましい。
【００３９】
架橋樹脂粒子は、特に限定されず、公知の架橋樹脂粒子を用いることができる。架橋樹脂粒子としては、例えば、国際公開第２０１５／１５２１８７号に記載の有機樹脂粒子（Ａ）；特開２０１０−０２４２８９号公報に記載の架橋樹脂粒子；特開２００９−２３５３５１号公報に記載のエチレン性不飽和モノマーを主体として得られた架橋構造を有する樹脂からなる樹脂粒子、内部架橋したウレタン樹脂からなる樹脂粒子、内部架橋したメラミン樹脂からなる架橋樹脂粒子などの架橋樹脂粒子；特開２００９−１１４３９２号公報に記載のカルボキシル基含有アクリル樹脂である架橋樹脂粒子；特開平６−０２５５６７号公報に記載の内部架橋構造を持つ、アクリル系樹脂微粒子などが挙げられる。
【００４０】
架橋樹脂粒子は、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂、セルロース樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、共重合体などの樹脂の水分散液に、国際公開第２０１５／１５２１８７号に記載のように、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤と、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテルなどの多官能エポキシ基含有化合物とを加えて、８５℃で２時間反応させることによって得ることができる。
【００４１】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である。
【００４２】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記樹脂粒子が、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、およびこれらの変性体からなる群より選択される１種以上である。別の実施形態では、樹脂粒子は、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、およびこれらの変性体からなる群より選択される１種以上の架橋樹脂粒子である。
【００４３】
一実施形態では、アクリル樹脂は、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、およびこれらの変性体からなる群より選択される１種以上である。
【００４４】
樹脂粒子の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されず、適宜調節することができる。一実施形態では、樹脂粒子のＭｗは、１，０００以上、５，０００以上、６，０００以上、１０，０００以上、５０，０００以上、１００，０００以上、５００，０００以上、または１，０００，０００以上である。また、一実施形態では、樹脂粒子のＭｗは、１０，０００，０００以下、５，０００，０００以下、３，０００，０００以下、１，０００，０００以下、５００，０００以下、３００，０００以下、１００，０００以下、または５０，０００以下である。
【００４５】
樹脂粒子の平均粒子径は、２０〜１５００ｎｍであればよい。一実施形態では、樹脂粒子の平均粒子径は、５０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、１５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以上、８００ｎｍ以上、９００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以上、１３００ｎｍ以上、または１４００ｎｍ以上である。また、一実施形態では、樹脂粒子の平均粒子径は、１４００ｎｍ以下、１３００ｎｍ以下、１２００ｎｍ以下、１１００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、または１５０ｎｍ以下である。
【００４６】
樹脂粒子の平均粒子径は、２０〜１５００ｎｍの範囲内であればよく、平均粒子径の異なる樹脂粒子を２種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、平均粒子径２０〜２００ｎｍの第１の樹脂粒子と、平均粒子径２００ｎｍより大きく１５００ｎｍ以下の第２の樹脂粒子とを組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
樹脂粒子の平均粒子径は、２０〜１５００ｎｍであればよく、国際公開第２０１５／１５２１８７号に記載の有機樹脂粒子（Ａ）のように、樹脂粒子の調製時に２０〜１５００ｎｍの平均粒子径を有する樹脂粒子を得て、磁気粘弾性流体に配合してもよいし、原料樹脂を粉砕して２０〜１５００ｎｍの平均粒子径を有する樹脂粒子を得て、磁気粘弾性流体に配合してもよい。
【００４８】
樹脂粒子の質量の割合は、磁気粘弾性流体の合計質量に対して、０．３〜２０質量％である。樹脂粒子の割合が、０．３質量％未満では、十分な分散安定性が得られず、２０質量％を超えると、十分な降伏応力が得られない。一実施形態では、当該割合は、０．５質量％以上、１質量％以上、２質量％以上、３質量％以上、４質量％以上、５質量％以上、６質量％以上、７質量％以上、８質量％以上、９質量％以上、１０質量％以上、または１５質量％以上である。また、一実施形態では、当該割合は、１９質量％以下、１５質量％以下、１０質量％以下、９質量％以下、８質量％以下、７質量％以下、６質量％以下、５質量％以下、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下である。
【００４９】
樹脂粒子に対する磁性粒子の質量比は、例えば、１．７５〜３２０であり、より長期間の分散安定性に優れることから、５〜２００が好ましい。
【００５０】
＜分散媒＞
分散媒としては、特に限定されず、公知のＭＲ流体の分散媒を用いることができる。分散媒としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素オイル、ポリアルファオレフィン、パラフィン、エーテル油、エステル油、鉱物油、植物性油、動物性油などが挙げられる。分散媒は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
本発明に係る磁気粘弾性流体の分散媒は、磁性粒子と相互作用する基を１分子中に２種以上有する化合物（以下、単に「分散媒化合物」ということがある）を含んでいてもよい。
【００５２】
分散媒化合物が有する、磁性粒子と相互作用する基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エーテル基、ニトリル基、アミノ基、アミド基、イミド基、スルホン酸基、チオール基、スルフィド基、リン酸基、これらの金属塩、金属錯体；Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｓｅなどのヘテロ原子を有する基；ポリオキシアルキレン基などが挙げられる。一実施形態では、磁性粒子と相互作用する基は、分極能が大きい基である。
【００５３】
分散媒化合物は、ノニオン性、カチオン性、アニオン性のいずれでもよい。一実施形態では、分散媒化合物は、ノニオン性である。
【００５４】
分散媒化合物が有する、磁性粒子と相互作用する基は、アミド基、ポリオキシアルキレン基およびリン酸基からなる群より選択されることが好ましい。
【００５５】
アミド基としては、例えば、−ＣＯＮＨ2、−ＣＯＮＲ−で表される基が挙げられる。ここで、Ｒは、水素または一価の有機基である。一実施形態では、一価の有機基は、炭素数１〜６のアルキル基であり、別の実施形態では、一価の有機基は、メチル基またはエチル基であり、さらに別の実施形態では、一価の有機基は、メチル基である。
【００５６】
ポリオキシアルキレン基としては、例えば、−（ＡＯ）x−で表される基が挙げられ、ここで、Ａは、直鎖、分岐鎖または環状の二価の炭化水素基であり、ｘは、１〜３０の実数である。ポリオキシアルキレン基の例としては、ポリエチレンオキシド基、ポリプロプレンオキシド基、ポリブチレンオキシド基など、繰返し単位中のアルキレン基の炭素数が２〜５であるポリアルキレンオキシド基およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００５７】
リン酸基としては、例えば、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）2および−ＯＰ（Ｏ）（ＯＹ）（ＯＨ）で表される基が挙げられ、ここで、Ｙは、アルコール残基である。
【００５８】
分散媒化合物としては、例えば、カルボン酸アミドのポリオキシアルキレン付加物などが挙げられる。
【００５９】
カルボン酸アミドを形成するカルボン酸は、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸などカルボキシ基を１または２以上有するカルボン酸が挙げられる。カルボン酸アミドを形成するカルボン酸が、カルボキシ基を複数有する場合、その複数のカルボキシ基のうちの少なくとも１つが、アミド化されてカルボン酸アミドを形成すればよく、残りのカルボキシ基は、アミド基以外のカルボキシ基などとして存在していてもよい。また、カルボン酸アミドを形成するカルボン酸が、カルボキシ基を複数有する場合、全てのカルボキシ基がアミド化されてカルボン酸アミドを形成してもよい。カルボン酸アミドを形成するカルボン酸のカルボキシ基以外の部分の構造は、例えば、直鎖、分岐鎖または環状の、飽和または不飽和の炭素数１〜３０の炭化水素などが挙げられる。
【００６０】
また、カルボン酸アミドのポリオキシアルキレン付加物は、アミド基にポリオキシアルキレン基が付加した構造を少なくとも１つ有すればよい。カルボン酸アミドが、複数のアミド基を有する場合、その複数のアミド基のうちの少なくとも１つにポリオキシアルキレン基が付加した構造を有すればよく、残りのアミド基は、ポリオキシアルキレン基が付加していないアミド基として存在していてもよい。また、カルボン酸アミドが、複数のアミド基を有する場合、全てのアミド基にポリオキシアルキレン基が付加していてもよい。
【００６１】
一実施形態では、分散媒化合物が、カルボン酸アミドのポリオキシアルキレン付加物である。
【００６２】
カルボン酸アミドのポリオキシアルキレン付加物としては、例えば、脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物などが挙げられる。
【００６３】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物の脂肪酸部分は、不飽和脂肪酸由来（すなわち、不飽和炭化水素）でもよいし、飽和脂肪酸由来（すなわち、飽和炭化水素）でもよい。
【００６４】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物の脂肪酸部分が不飽和脂肪酸由来の場合、脂肪酸部分は、二重結合、三重結合などの不飽和の炭素結合を１個または２個以上有していてもよい。
【００６５】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物の脂肪酸部分が二重結合を有する不飽和脂肪酸由来の場合、脂肪酸部分の構造は、シス型でもよいし、トランス型でもよい。
【００６６】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物の脂肪酸の炭化水素部分は、直鎖、分岐鎖、環状のいずれでもよい。
【００６７】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物のポリオキシアルキレン部分は、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロプレンオキシド、ポリブチレンオキシドなど炭素数２〜５のポリアルキレンオキシドおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６８】
脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物は、例えば、一般式ＲＣＯＮＨ（ＣnＨ2nＯ）xＨを有する化合物などが挙げられる。式中、Ｒは、直鎖、分岐鎖または環状の、飽和または不飽和の炭素数８〜３０の炭化水素であり；ｎは、２〜５の整数であり；ｘは、１〜３０の実数である。
【００６９】
一実施形態では、脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物は、Ｃ17Ｈ33ＣＯＮＨ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）ｘＨおよびＣ17Ｈ33ＣＯＮＨ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）ｘＨからなる群より選択される１種以上である。式中、ｘは、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９または２０である。別の実施形態では、脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物は、Ｃ17Ｈ33ＣＯＮＨ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）ｘＨからなる群より選択される１種以上であり、式中、ｘは、４〜１２である。
【００７０】
一実施形態では、脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物は、ノニオン性である。
【００７１】
一実施形態では、分散媒化合物が、脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物である。
【００７２】
分散媒の合計質量に対する、分散媒化合物の質量の割合は、特に限定されず、適宜調節すればよい。一実施形態では、当該割合は、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上、または１００質量％である。また、一実施形態では、当該割合は、１００質量％以下、９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、または６０質量％以下である。当該割合は、好ましくは、６０〜１００質量％である。
【００７３】
分散媒化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７４】
一実施形態では、本発明に係る磁気粘弾性流体は、脂肪酸エステル、シリコーンオイル、フッ素オイルおよびパラフィンからなる群より選択される基油の含有量が、分散媒の合計質量に対して、５０質量％以下、４０質量％以下、３０質量％以下、２０質量％以下、１０質量％以下、または５質量％以下である。別の実施形態では、本発明に係る磁気粘弾性流体は、脂肪酸エステル、シリコーンオイル、フッ素オイルおよびパラフィンからなる群より選択される基油を実質的に含まない。さらに別の実施形態では、本発明に係る磁気粘弾性流体は、脂肪酸エステル、シリコーンオイル、フッ素オイルおよびパラフィンからなる群より選択される基油を含まない。本段落のシリコーンオイルなどの基油を「実質的に含まない」とは、磁気粘弾性流体に本段落の基油が意図的に添加されていないこと、あるいは、不可避的な量を超えて含まないことを意味する。
【００７５】
分散媒の割合は、適宜調節すればよく、例えば、磁性粒子の質量と樹脂粒子の質量と分散媒の質量との合計質量に対して、５〜４５質量％である。当該割合は、好ましくは、１０〜４０質量％であり、より好ましくは、１０〜３０質量％である。
【００７６】
本発明に係る磁気粘弾性流体の一実施形態では、前記分散媒が、前記磁性粒子と相互作用する基を１分子中に２種以上有する化合物を含み、
前記分散媒の合計質量に対する、前記化合物の質量の割合が、５０質量％以上であり、
前記磁性粒子の質量と前記樹脂粒子の質量と前記分散媒の質量との合計質量に対する、前記分散媒の質量の割合が、５〜４５質量％である。
【００７７】
分散媒は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７８】
＜その他の添加剤＞
本発明に係る磁気粘弾性流体には、上述した成分以外に、分散助剤、レオロジーコントロール剤、金属型清浄分散剤、無灰型清浄分散剤、油性剤、摩耗防止剤、極圧剤、さび止め剤、摩擦調整剤、固体潤滑剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、消泡剤、着色剤、粘度指数向上剤及び流動点降下剤などのその他の添加剤を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。これらその他の添加剤はそれぞれ、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７９】
・分散助剤
分散助剤は、一般に用いられる非水性または水性の湿潤分散剤を用いることができる。分散助剤が有する磁性体吸着に寄与する官能基は酸性、塩基性、塩のいずれでもよいが、一部の材質の磁性粒子との相互作用が少ないことから、塩基性または塩が好ましい。分散助剤の分子量は、低分子量のものから高分子量のものまで、分散媒との組合せから適切なものを選択すればよい。
【００８０】
分散助剤を用いる場合、その量は適宜調節すればよく、例えば、分散助剤の割合は、磁性粒子の質量と分散媒の質量と分散助剤の質量との合計質量に対して、０．５〜１０質量％である。
【００８１】
一実施形態では、本発明に係る磁気粘弾性流体は、分散助剤を含まない。別の実施形態では、本発明に係る磁気粘弾性流体は、分散助剤を含む。
【００８２】
＜磁気粘弾性流体の調製方法＞
磁気粘弾性流体の調製方法は特に限定されず、磁性粒子と、樹脂粒子と、分散媒と、必要に応じてその他の添加剤とを任意の順序で混合して調製することができる。例えば、磁気粘弾性流体の調製方法は、磁性粒子と樹脂粒子と分散媒とを準備し、磁性粒子と樹脂粒子に、分散媒を添加して撹拌し、次いで、任意に、分散助剤などのその他の添加剤を添加して撹拌する。
【００８３】
本発明に係る磁気粘弾性流体の用途は、特に限定されず、公知のＭＲ流体の用途に使用することができる。磁気粘弾性流体の用途としては、例えば、ロボット、ブレーキ、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバー、制震装置、ハプティクス、力触覚提示装置、医療機器、福祉機器、吸着装置などが挙げられる。
【００８４】
本発明に係る装置は、ロボット、ブレーキ、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバー、制震装置、ハプティクス、力触覚提示装置、医療機器、福祉機器および吸着装置からなる群より選択される装置に、上記いずれかに記載の磁気粘弾性流体を用いた、装置である。これにより、長期間の安定駆動並びに機構信頼性に優れた装置を提供することができる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。以下の実施例では特に断らない限り、配合量は、質量部を意味する。
【００８６】
実施例で用いた材料の詳細は以下のとおりである。
・磁性粒子
磁性粒子（大磁性粒子）：カルボニル鉄粉、ＢＡＳＦ社製の商品名「ＣＩＰ−ＳＱ」、平均粒子径４．５μｍ、表３では、大磁性粒子と表記する。
小磁性粒子：Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト、パウダーテック社製の商品名「Ｅ−００１」、平均粒子径４０ｎｍ
・樹脂粒子
樹脂粒子Ａ：スチレン−アクリル酸共重合体微粒子（架橋樹脂粒子）、日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製の商品名「ＭＧ−４５１」、平均粒子径１００ｎｍ
樹脂粒子Ｂ：スチレン−アクリル酸共重合体微粒子(架橋樹脂子)、日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製の商品名「ＭＧ−３５１」、平均粒子径１０００ｎｍ
比較粒子Ｃ：日本アエロジル社製の商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」、平均粒子径１０ｎｍ
比較樹脂粒子Ｄ：日本触媒社製の商品名「エポスターＭＡ１００２」、平均粒子径２０００ｎｍ（アクリル系およびアクリルスチレン系架橋物）
・分散媒
分散媒１：Ｃ８・Ｃ１０−トリメチロールプロパンエステル、当栄ケミカル社製の商品名「ＴＯＥＮＯＬ  ＃８３０９」
分散媒２：磁性粒子と相互作用する基を１分子中に２種以上有する化合物（脂肪酸アミドのポリオキシアルキレン付加物）、青木油脂工業社製の商品名「ブラウノン（登録商標）Ｏ−１５―ＰＯ−２０」、ポリオキシプロピレンオレイルアミド、化学式Ｃ17Ｈ33ＣＯＮＨ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）20Ｈ
分散媒３：流動パラフィン、三光化学工業社製の商品名「８０−Ｓ」
【００８７】
実施例で用いた装置は以下のとおりである。
３本ロール分散機：ＥＸＡＫＴ社製の商品名「５０Ｉ」
レオメータ：アントンパール社製の商品名「ＭＣＲ  ３０２」、ダブルギャップ構造ＭＲＤセル（磁場測定ユニット）を搭載
【００８８】
（実施例１〜１９および比較例１〜６）
表１〜３に示す配合で各成分を準備した。あらかじめ容器に磁性粒子と樹脂粒子を充填し、均一になるまで混合したのち、分散媒および分散助剤を添加して、均一になるまで簡易に撹拌した。その後、その混合物を３本ロール分散機を用いて、最も開度を狭めた条件で、５回通して分散させて、磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体を調製した。表１〜３中、「分散媒割合」は、磁性粒子の質量と樹脂粒子の質量と分散媒の質量との合計質量に対する、分散媒の質量の割合を表す。
【００８９】
【表１】
2020088169.tif 000002
【００９０】
【表２】
2020088169.tif 000003
【００９１】
【表３】
2020088169.tif 000004
【００９２】
調製した各磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体について、以下のように、分散安定性と、降伏応力の最大変化量とを測定した。
【００９３】
（分散安定性）
磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体を調製後、直ちに３０ｍＬサンプル管の肩部まで磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体を充填し、２５℃で静置して貯蔵した。貯蔵後１４日と６０日における磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体について、サンプル管の肩部から、分散媒と磁性粒子とが分離した界面までの距離（分離幅、単位ｍｍ）を測定し、以下の基準で分散安定性を評価した。その結果を表１〜３に合わせて示す。分離幅が小さいほど、分散安定性に優れる。貯蔵後１４日時点で基準ＡまたはＢである場合、合格である。また、貯蔵後６０日時点で基準ＡまたはＢであることがより好ましい。
・基準
Ａ：分離は見られない
Ｂ：分離幅が３ｍｍ未満
Ｃ：分離幅が３ｍｍ以上８ｍｍ未満
Ｄ：分離幅が８ｍｍ以上１５ｍｍ未満
Ｅ：分離幅が１５ｍｍ以上
【００９４】
（降伏応力の最大変化量）
レオメータに０．６ｍＬの磁気粘弾性流体または比較ＭＲ流体を充填し、磁束密度１．５Ｔ（テスラ）における飽和磁場印加条件で、歪み１０％、１０Ｈｚ周波数振動解析を実施した。その磁場印加条件下で発生したせん断降伏応力（Ｐａ）を測定した。その結果を表１〜３に合わせて示す。せん断降伏応力５０００Ｐａ以上が合格である。
【００９５】
表１〜３に示すように、実施例では、磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体を提供することができた。比較例６では、比較ＭＲ流体が高粘度で分散不能となり、分散安定性と降伏応力の最大変化量を測定することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によれば、磁性粒子の長期間の分散安定性に優れ、磁場印加条件下での降伏応力の最大変化量が大きい磁気粘弾性流体を提供することができる。