(57)【要約】スパイク現象に起因する微妙な形状を視認でき、黒色以外の色彩を呈することが可能な展示用磁性流体コンポジット及び磁性流体コンポジット展示装置を提供すること。  展示用磁性流体コンポジット１は、水１０と油性磁性流体２０と難磁性遮光片３０を含有する。遮光片３０は、薄片状をなし、親水層３１と遮光層３３と親水層３５をこの順で積層して形成される。遮光片３０は、水１０と油性磁性流体２０との界面１ｉに沿って配列し、水１０と油性磁性流体２０との界面１ｉを多数の遮光片３０で覆う。  磁性流体コンポジット展示装置２は、ガラス製の容器本体４１と樹脂製の蓋４２を有する透明容器４０と、その内部に収容された磁性流体コンポジット１と、この磁性流体コンポジット１に磁力を及ぼす永久磁石５０を備える。
2016027535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、油性磁性流体と、親水性部位を有する難磁性遮光片を含有することを特徴とする展示用磁性流体コンポジット。
【請求項２】
上記難磁性遮光片の親水性部位と水との接触角が１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の展示用磁性流体コンポジット。
【請求項３】
磁性流体のスパイク現象を利用した磁性流体コンポジットの展示装置であって、
請求項１又は２に記載の展示用磁性流体コンポジットと、内部を観察できる観察部位を有する容器と、磁場発生部材を備え、
上記磁場発生部材は、上記容器に収容された上記展示用磁性流体コンポジットに磁力を及ぼす、ことを特徴とする磁性流体コンポジット展示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展示用磁性流体コンポジット及び磁性流体コンポジット展示装置に係り、更に詳細には、磁性流体がスパイク現象に起因して呈する種々の形状を観察・鑑賞するのに適した展示を実現し得る展示用磁性流体コンポジット、及びこれを用いた磁性流体コンポジット展示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性流体の界面現象として、以下のようなスパイク現象が知られている。
即ち、磁石に吸引された磁性流体に於いて界面に微小な擾乱が生じると、磁場の強さにも変動が生じ、磁力線は波面の頂上部分により多く集中する。磁力の増大は頂上部の磁化の増大と谷部の磁化の減少をもたらし、結局磁気圧力と重力、表面張力が釣り合う位置まで変形が進み、最終的には規則正しく配列された正六角形錐体（スパイク）を形成して安定化する（例えば、非特許文献１参照。）。【０００３】
特に、油性磁性流体を水中に配置すると、空気中に配置した場合に比べてスパイク現象が顕著になって視覚的鑑賞効果が高くなるため、前者の組み合わせで磁性流体を利用した展示物が広く製作されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】神山新一著  「磁性流体入門」  ７５頁  産業図書  １９８９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、磁性流体はマグネタイトに代表されるフェライトの超微粒子をキャリア液体中に高濃度で分散させた液体であるために、その色調は真っ黒で可視光をほぼ全て吸収してしまい、強い照明を施してもコントラストが得られず、微妙な形状の視認が困難であった。
また、染料又は顔料を磁性流体に混合することにより着色し、磁性流体の視認性を高めることも考えられるが、視認や鑑賞に応えうる十分な着色を行うと磁気特性が著しく低下してしまうため適当ではなかった。【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スパイク現象に起因する微妙な形状を視認でき、黒色以外の色彩を呈することが可能な展示用磁性流体コンポジット及び磁性流体コンポジット展示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、所定の難磁性遮光片を用いると、この遮光片が水と油性磁性流体との界面に配列することを知見し、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】
即ち、本発明の展示用磁性流体コンポジットは、水と、油性磁性流体と、親水性部位を有する難磁性遮光片を含有することを特徴とする。【０００９】
また、本発明の磁性流体コンポジット展示装置は、磁性流体のスパイク現象を利用した磁性流体コンポジットの展示装置であって、
上述のような展示用磁性流体コンポジットと、内部を観察できる観察部位を有する容器と、磁場発生部材を備え、
上記磁場発生部材は、上記容器に収容された上記展示用磁性流体コンポジットに磁力を及ぼす、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所定の難磁性遮光片を用いることとしたため、スパイク現象に起因する微妙な形状を視認でき、黒色以外の色彩を呈することが可能な展示用磁性流体コンポジット及び磁性流体コンポジット展示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の展示用磁性流体コンポジットの一実施形態の一部を拡大して模式的に示す部分拡大断面図である。
【図２】スパイク現象を生じた際の展示用磁性流体コンポジットの一部を拡大して模式的に示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明の磁性流体コンポジット展示装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の展示用磁性流体コンポジットがスパイクを形成した状態を示す写真である。
【図５】本発明の展示用磁性流体コンポジットがスパイクを形成した状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜磁性流体コンポジット＞
以下、本発明の展示用磁性流体コンポジットについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の展示用磁性流体コンポジットの一実施形態の一部を拡大して模式的に示す部分拡大断面図である。
同図において、この展示用磁性流体コンポジット１は、磁性流体と水その他の材料を含む複合体（コンポジット）であって、水１０と、油性磁性流体２０と、難磁性遮光片３０を含有している。また、遮光片３０は、薄片状をなしており、親水層３１と、遮光層３３と、親水層３５をこの順で積層して形成されている。
【００１３】
なお、本実施形態においては、親水層３１及び親水層３５が親水性部位として機能し、両層は同等の親水性を有している。
これらの層の親水性の程度は、使用する油性磁性流体２０の分散媒の種類などに応じて適宜変更でき、水との接触角が１０°以下のいわゆる超親水性であってもよい。但し、油との親和力もある程度は必要であり、油性磁性流体２０と接して少なくとも一時的に安定な界面を形成できるとともに、難磁性遮光片３０自体が油性磁性流体２０の内部に取り込まれない程度の油親和力も必要とされる。
【００１４】
ここで、遮光片３０は、磁性流体コンポジット１において、水１０と油性磁性流体２０との界面１ｉに沿って配列しており、親水層３１及び親水層３５のいずれか一方を水１０に配向させ、且つ他方を油性磁性流体２０に配向させる。
図１においては、代表的に、親水層３５が水１０に配向し、且つ親水層３１が油性磁性流体２０に配向した状態を示している。なお、親水層３１及び３５のいずれか一方は必ずしも必須の要素ではなく、遮光層３３が上記親水層のような親水性と油親和力を有する場合、いずれか一方の親水層が存在すれば、当該親水層と水１０との親和力により、遮光片３０は上述のように配列する。
このように、この磁性流体コンポジット１においては、水１０と油性磁性流体２０との界面１ｉを多数の遮光片３０であたかも覆っているような状態になっている。
【００１５】
よって、この磁性流体コンポジット１では、水１０を介して油性磁性流体２０へ入射しようとする可視光は遮光片３０の遮光層３３によって遮られ、看者が油性磁性流体２０の色彩（通常はフェライトに起因する黒色）を視認することはできず、視認できるのは遮光片３０の色彩、典型的には遮光層３３の色彩ということになる。
この場合、遮光片３０、典型的には遮光層３３が光反射性の高い金属被膜などであれば、遮光片３０の視認性は極めて良好であり、よって、看者は界面１ｉの全体形状を遮光片３０からの反射光によって明確に視認できることになる。
【００１６】
以上に説明したような磁性流体コンポジットの構成により、所定の遮光片３０が界面１ｉに沿って配列してこの界面全体を覆い、油性磁性流体２０の色彩を遮蔽するとともに、界面１ｉの全体形状を明確化できることは、本発明者が見出した現象である。
また、遮光片３０は、全体として上述のような親水性と油親和力を併有し、親水層３５及び３１の配向性も良好であるため、界面１ｉの形状がスパイク現象などによって変化した場合でも良好な形状追従性を発揮する点（図２参照）も、本発明者が見出した現象である。
なお、遮光片３０は、難磁性、即ち強磁性ではない性質を有するため、磁場下におかれも上述の配列性や配向性、形状追従性に対する悪影響は殆どない。
【００１７】
次に、本発明の磁性流体コンポジットの構成成分について説明する。
まず、水としては、通常の水でよく、水道水、イオン交換水、いわゆる純水などを使用できる。
また、油性磁性流体としては、従来公知の油性磁性流体を用いることができる。かかる油性磁性流体は、典型的には、Ｆｅフェライト（即ちマグネタイト）、Ｍｎフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライト、Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｃｏフェライト、Ｍｏ−Ｎｉフェライト及びＭｏ−Ｚｎフェライトなどのフェライト系の磁性粒子を、オレイン酸などの界面活性剤の存在下でケロシンなどの油系分散媒に微分散したものである。
【００１８】
親水性部位及び油親和力を有する難磁性遮光片としては、親水性、上記油親和力、難磁性及び遮光性を有する薄い微小フィルム状のものであれば特に限定されるものではなく、金属薄片であってもよいが、代表的には、微小な薄い樹脂フィルムに難磁性の金属被膜を蒸着し、さらに界面活性剤などで親水処理したものや、上記樹脂フィルムへの金属被膜の蒸着後にエポキシ樹脂などをコートし、さらに放電処理を施したものを挙げることができる。
また、難磁性遮光片としては、樹脂フィルムを基材とするもの以外にも、ガラスやマイカなどの微小な板状無機物を基材とするものを用いることができる。さらに、遮光層としては、上記の金属被膜のみならず、酸化チタン（ＴｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）に代表される金属酸化物の被膜を利用することも可能である、
【００１９】
ここで、樹脂フィルムを構成する樹脂としては、従来公知の熱可塑性プラスチックを挙げることができるが、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネート、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）及びポリエチレンテレフタレートを好適に用いることができる。
また、金属被膜を構成する金属としては、難磁性の金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）及び銅（Ｃｕ）を挙げることができる。
【００２０】
上記の遮光片の代表例としては、ラメ材の名称で化粧品の光沢材として市販されているものがあり、これはポリエチレンテレフタレートなどのプラスチックフィルムにアルミニウムなどの金属を蒸着した後に微細に裁断したものであるが、このラメ材に親水処理を施したものを挙げることができる。
ラメ材は親油性の強いプラスチック表面を有するため、無処理のまま油性磁性流体と水の混合体に添加すると、磁性流体のみに選択的に濡らされてしまって磁性流体内部に取り込まれ、上述のような界面に沿った配列を実現できなくなるので、視覚的効果を発揮することはない。
また、着色又は非着色樹脂フィルムにアルミニウムなどの金属蒸着を施し、さらに同種の樹脂フィルムを被着させた積層フィルムを凍結乾燥して得られる、メタリックパウダー等と称される素材もラメ材と同様に使用することができる。
【００２１】
親水性について、遮光片は、その親水性部位、代表的には親水層と水との接触角が１５°以下となる親水性を有することが好ましく、１５°を超えると、遮光片が油性磁性流体の内部に取り込まれてしまうことがある。
なお、遮光片における親水性の調整については、使用する油性磁性流体の内部に遮光片が取り込まれてしまわずに水と油性磁性流体の界面に沿って配列できるか否かの観点から、実際に予備試験を行って決定すればよく、この場合の親水処理は上述のように界面活性剤や放電処理によって行うことができる。
【００２２】
遮光片の形状や大きさ、厚さは、用いる油性磁性流体の種類や意図する展示性によっても適宜変更することができ、三角形や多角形、円や楕円形であってもよいが、代表的には、０．０１〜２ｍｍ×０．０１〜２ｍｍの矩形ないし正方形で、厚さは０．５〜５０μｍである。
これらの数値範囲を逸脱すると、所期の展示効果が得られないことがある。
なお、形状としては、例えばガラス薄板を微粉砕して得られるような不定形でもよい。
【００２３】
＜磁性流体コンポジット展示装置＞
次に、本発明の磁性流体コンポジット展示装置について図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の磁性流体コンポジット展示装置の一実施形態を示す概略断面図である。なお、上記の部材・要素等と実施的に同一の部材・要素等には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図３において、この磁性流体コンポジット展示装置２は、上述の展示用磁性流体コンポジットにおける磁性流体のスパイク現象を利用した展示装置であって、ガラス製の容器本体４１と樹脂製の蓋４２を有する透明容器４０と、その内部に収容された磁性流体コンポジット１と、この磁性流体コンポジット１に磁力を及ぼす磁場発生部材の一例である永久磁石５０を備える。
また、透明容器４０の蓋４２には孔部４２ｈが穿設されており、この孔部４２を介して、リベット形状を有する強磁性体である鋼製の捕集部材が透明容器４０の内部に突設されている。
【００２５】
以上のような構成を有する展示装置２において、永久磁石５０で磁性流体コンポジット１に磁力を及ぼすと、当初は容器４０の底部に沈殿していた油性磁性流体２０及び遮光片３０はスパイク現象を起こしつつ、容器４０の頂部近傍に配置された永久磁石５０の方向に移動（上昇）し、捕集部材６０に付着してユニークな形状を採る（図３参照）。
【００２６】
この際、従来は、水と相溶しない真っ黒な液体である油性磁性流体が水中で呈する形状を視認性の低い状態でしか見ることができなかったが、本発明によれば、上述の界面に沿った遮光片の配列によって、極めて明瞭に油性磁性流体の呈する形状を視認することができるのである。
【００２７】
なお、油溶性磁性流体はフェライト濃度を変えることで比重を自由に設定できるため、磁性流体が水に浮いた状態、水中に浮遊している状態及び磁性流体が水の底に沈んでいる三つの状態を実現することが可能である。本発明は、何れの状態にある油性磁性流体を有するコンポジットにおいても実施可能である。
【００２８】
また、図３に示した実施形態においては、透明容器４０を用いているので、容器のほぼ全方向から磁性流体コンポジットの観察が可能であるが、一部に観察窓を有するような容器であっても使用できる。
さらに、捕集部材６０としては、リベット状の鋼製部材を用いたが、永久磁石５０からの磁力を伝えることができる限り、鋼以外の他の強磁性体材料を用いることができる。その形状も柱状のみならず、錐状、亜鈴状、十字架状、球状、楕円球状及び星形状など各種の形状を採ることができ、これに応じて付着する磁性流体も種々の形状を採るので、観賞性を向上させることができる。
なお、捕集部材は必須の部材ではなく、コンポジットが小型である場合は、捕集部材なしでも十分な形状変化を実現することができる。
【００２９】
さらにまた、捕集部材６０や永久磁石５０は、それぞれ複数個配置することが可能であり、これに応じて、磁性流体の付着形状を変化させることができる。
また、磁場発生手段の一例として永久磁石を用いたが、電磁石とすることが可能であり、電流制御手段などの磁力制御手段と組み合わせて、磁性流体コンポジットにかかる磁力をオン・オフしたり、周期的又はランダムに変化させることも可能であり、これに応じて磁性流体の形状を変化させ、観賞性をさらに向上できることも言うまでもない。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【００３１】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ２０μｍ）にアルミニウムを蒸着した後、エポキシ樹脂でコーティングした。このフィルムＡに対する水の接触角を測定したところ７０°を示した。
次に、上記フィルムＡを高周波コロナ処理装置で処理してフィルムＢを得た。このフィルムＢにつき上記同様に水の接触角を測定したところ１０°であった。【００３２】
上述のようにして得られたフィルムＢを０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方形に裁断し、０．２ｇを秤取して油性磁性流体（沸点範囲２００℃〜２５０℃のイソパラフィンにマグネタイト超微粒子を分散させたもの、比重１．０５）１０ｍｌと純水９０ｍｌを入れたガラス容器に添加したところ、フィルム裁断物は水中に沈み、さらにゆっくりと撹拌したところ、フィルム裁断物は磁性流体と純水の界面に吸着され、磁性流体内部に取り込まれることがなかった。
磁石を接近させスパイクを形成させたところ、磁性流体の変形に応じて全ての界面を被覆し、それぞれのスパイクが金属光沢を放つのが観察された。この様子を図４及び図５に示す。【００３３】
（比較例１）
実施例１におけるフィルムＡを上記同様に裁断し、０．２ｇを秤取し、上記油性磁性流体１０ｍｌと純水９０ｍｌを入れたガラス容器に添加したところ、水面に浮いて沈むことがなかった。
このフィルム裁断物を磁性流体と接触させるため容器に蓋をして転倒撹拌をしたところ、フィルム裁断物は全て磁性流体に取り込まれてしまい、目視確認できない状態となった。【００３４】
（実施例２）
超親水コート剤（大阪有機化学工業製、ＬＡＭＢＩＣ−５００ＷＰ）１ｇを純水１００ｇに溶解した液をバットに注入し、これに実施例１のフィルムＡを浸した。
次いで、バットを１０５℃に調節した乾燥機に入れて水分を完全に蒸発させた。室温まで冷却後に得られたフィルムＣに対する水の接触角を測定したところ５°であった。
上記フィルムＣを０．１ｍｍ×０．１ｍｍに裁断し、その０．２ｇを実施例１と同様に磁性流体と純水の入った容器に添加しゆっくりと撹拌したところ、フィルム裁断物は磁性流体と純水の界面に吸着され、磁性流体内部に取り込まれることがなかった。
磁石を接近させスパイクを形成させたところ磁性流体の変形に応じて全ての界面を被覆し、それぞれのスパイクが金属光沢を放つのが観察された。【００３５】
（実施例３）
実施例２の超親水コート剤溶液を純水で１０倍に希釈したものに代え、その他は全く同様の操作を行い、超親水コート処理フィルム（フィルムＤ）を得た。
上記フィルムＤに対する水の接触角を測定したところ１５°であった。実施例２と同様の操作を行い、フィルム裁断物を磁性流体と純水の入った容器に添加しゆっくりと撹拌したところ、多くは磁性流体と水の界面に吸着されたが一部磁性流体内部に取り込まれてしまうものがあり、視覚的効果が若干劣る結果となった。【００３６】
（実施例４）
市販ラメ材（藤倉応用化学製、赤金ラメ０．１φ）０．２ｇを実施例２で作成した超親水コート剤溶液１０ｍｌに添加し、１０５℃に調節した乾燥器中で水分を完全に蒸発させた。室温まで冷却した後、ラメ材全量を実施例１と同様に準備した磁性流体と純水を入れたガラス容器に添加したところ、ラメ材は水中に沈み、ゆっくりと撹拌したところ磁性流体と水の界面に吸着した。
容器下方より磁石を近づけスパイクを形成させたところ、スパイク全体が金色光沢を呈した。【００３７】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、遮光片３０については、当該遮光片が油性磁性流体の内部に取り込まれない限り、親水性部位を全表面に設ける必要はなく、表面及び裏面の少なくとも一方でもよいし、さらには、表面又は裏面の一部に設けてもよい。
また、遮光片として樹脂フィルムを基材とする例を示したが、遮光性と油性磁性流体内部に取り込まれない程度の親水性を有すれば、金属薄膜自体を遮光片とすることも可能である。
さらに、遮光片３０の親水層３１と３５の親水性の度合いは、必ずしも同等にする必要はなく異ならせてもよい。親水性の度合いを異ならせることにより、親水性の度合いの強い層を優先的に水１０側に配向させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の展示用磁性流体コンポジット及び磁性流体コンポジット展示装置は、玩具業界で好適に使用されるのみならず、各種の表示デバイスないしディスプレイ装置などにも応用が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    展示用磁性流体コンポジット
１ｓ  界面
２    磁性流体コンポジット展示装置
１０    水
２０    油性磁性流体
３０    遮光片
３１    親水層
３３    遮光層
３５    親水層
４０    透明容器
４１    容器本体
４２    蓋
４２ｈ  孔部
５０    永久磁石
６０    捕集部材
【図１】
2016027535.tif 000003
【図２】
2016027535.tif 000004
【図３】
2016027535.tif 000005
【図４】
2016027535.tif 000006
【図５】
2016027535.tif 000007
【国際調査報告】
2016027535.tif 000008
2016027535.tif 000009
2016027535.tif 000010
2016027535.tif 000011