(57)【要約】【課題】 耐酸化性を改善し、ゲル化が生ずるまでの時間を長くして、寿命の向上された磁性流体及び磁性流体の製造方法を提供する。【解決手段】 安定なコロイド懸濁液中のキャリア液体（分散媒）、磁性粒子、そして重量で５〜５０％の酸化防止剤で磁性流体を構成する。磁性流体の製造方法は、分散剤の酸化を防ぐために、磁性流体中に重量で５〜５０％の酸化防止剤を含有させるように酸化防止剤を磁性流体に添加することにより成り、それにより磁性流体のゲル化に要する時間を伸長する。キャリア液体としては、トリメリット酸トリエステル、磁性粒子としては、マグネタイト、酸化防止剤としては、アルキルジフェニルアミンを用いるのが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液体（分散媒）、安定なコロイド懸濁液中の磁性粒子、そして重量で５〜５０％（ただし、１０〜３０％の範囲を除く）の酸化防止剤を含有し、ゲル化抵抗を改善した磁性流体。
【請求項２】
酸化防止剤は、芳香族アミン類であることを特徴とする請求項１の磁性流体。
【請求項３】
酸化防止剤は、アルキルジフェニルアミンであることを特徴とする請求項２の磁性流体。
【請求項４】
キャリア液体（分散媒）は、極性キャリア液体（分散媒）であることを特徴とする請求項１の磁性流体。
【請求項５】
キャリア液体（分散媒）は、エステル系可塑剤であることを特徴とする請求項４の磁性流体。
【請求項６】
キャリア液体（分散媒）は、トリメリット酸トリエステルであることを特徴とする請求項５の磁性流体。
【請求項７】
キャリア液体（分散媒）は、無極性キャリア液体（分散媒）であることを特徴とする請求項１の磁性流体。
【請求項８】
キャリア液体（分散媒）は、炭化水素系油であることを特徴とする請求項７の磁性流体。
【請求項９】
キャリア液体（分散媒）は、ポリαオレフィン油であることを特徴とする請求項８の磁性流体。
【請求項１０】
磁性粒子は、マグネタイト粒子であることを特徴とする請求項１の磁性流体。
【請求項１１】
安定なコロイド状懸濁液で、キャリア液体（分散媒）と磁性粒子を含有する磁性流体の耐酸化劣化を向上するための磁性流体の製造方法であって、分散剤の酸化を防ぐために、磁性流体中に重量で５〜５０％（ただし、１０〜３０％の範囲を除く）の酸化防止剤を含有させるように酸化防止剤を磁性流体に添加することにより成り、それにより磁性流体のゲル化に要する時間を伸長することを特徴とする磁性流体の製造方法。
【請求項１２】
酸化防止剤は、アルキルジフェニルアミンであることを特徴とする請求項１１の磁性流体の製造方法。
【請求項１３】
キャリア液体（分散媒）は、トリメリット酸トリエステルであることを特徴とする請求項１１の磁性流体の製造方法。
【請求項１４】
磁性粒子は、マグネタイト粒子であることを特徴とする請求項１１の磁性流体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐酸化性を向上した磁性流体組成と磁性流体のゲル化時間を延ばす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に磁性流体といわれる超常磁性の流体は、液体中に磁性粒子を懸濁させたコロイド溶液である。磁性粒子は、その粒子表面に吸着し、物理的に個々の粒子を分離させる分散剤により、液体中に懸濁させられる。分散剤とは、磁性粒子に吸着する極性基”頭”と、粒子表面から外側に向けて伸長する”尻尾”を持つ分子である。
【０００３】
磁性流体は、当業者に知られるように広範囲な産業的、科学的応用を持っている。磁性流体は、磁場により位置決めされ、容器がなくても、空間に保持することができる。この珍しい特性は、通常のリップシールではできない、低トルクで、かつ作動中において粒子を発生しない液体シールとしての磁性流体の利用へとつながった。本発明とその効果で示される磁性流体の独特の利用は、コンピューターディスクドライブのための防塵シールの一部として、軸受け、耐圧あるいは真空シール、スピーカーにおける熱媒体やダンピング剤、そして、イナーシャダンパーのためのシール剤及び潤滑剤としての利用を含む。
【０００４】
磁性流体シール系を用いる多くのシールの応用において、摩擦熱を減少するために、できるだけ低い粘度の磁性流体を用いることは、特に有利である。そしてこのことは、シール部の磁性流体温度を下げ、それにより磁性流体のキャリアー液体（分散媒）の蒸発速度を低下させ、シールの長寿命化につながる。理想的には、コンピューターディスクドライブのシールに適する磁性流体は、低粘度かつ低蒸発性を備えている。
【０００５】
これら二つの磁性流体の物理特性は、主として磁性流体のキャリアー液体（分散媒）の物理化学的性質により決まる。アインシュタインの式によれば、理想的なコロイドの粘度は、次のように表される。
（Ｎ／Ｎ０）＝１＋αΦ
ここで、
Ｎは、コロイドの粘度、
Ｎ０は、キャリアー液体（分散媒）の粘度、
αは、常数、
そしてΦは、分散相の体積分率である。
【０００６】
磁性流体の飽和磁化は、磁性流体中の磁性物質の体積の関数である。磁性流体において、実際の分散相の体積は、磁性粒子の体積に、吸着した分散剤の相を含めたものに等しい。
【０００７】
磁性流体の粒径と粒径分布は、また分散剤の物理化学的特性と共に、磁性流体の粘度に影響を及ぼし、したがって磁性流体の蒸発速度に影響を及ぼす。
【０００８】
しかしながら磁性流体が、その効力を失うには、例えば磁性流体のキャリア液体（分散媒）の蒸発のように多くの要因がある。磁性流体が空気の存在下で加熱された時に起こる酸化劣化は、もう一つの問題である。
【０００９】
磁性粒子の酸化劣化は、粒子表面に、非磁性あるいは低磁性の酸化物層を形成することにより、粒子に磁気特性の消失を引きおこす。この問題を解決する、すなわち、磁性粒子の酸化を防止しようとする試みは特許文献１〜３に開示されている。
【特許文献１】アメリカ特許第４６０８１８６号
【特許文献２】アメリカ特許第４６２４７９７号
【特許文献３】アメリカ特許第４６２６３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
粒子の酸化劣化に加え、分散剤の酸化劣化も、磁性流体の効力を失うことに関する、もう一つの問題である。分散剤の酸化劣化は、コロイド中の粒子間の吸引作用を増加し、酸化劣化の無い場合に起こるよりも、はるかに急速に磁性流体のゲル化を起こさせる。したがって、磁性流体のゲル化が起こるまでの時間を延ばすために、磁性流体に耐酸化劣化を向上させる技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって本発明は、向上した耐酸化性を有する磁性流体組成に関する。
この発明の付加的な特徴と利点は、次の記述で説明されるであろう。そしてその一部は記述から明らかであろうし、またこの発明の実施例から学びとられるであろう。この発明の利点は、この記載と各請求項の記載において特に指摘されている組成により認識され、得られるであろう。
【００１２】
具体的にかつ広範囲に記述されるように、これら及びその他の利点を達成するために、また発明の目的に従い、この発明は、キャリア液体（分散媒）、安定なコロイド溶液中の磁性粒子、そして重量で約５〜５０％の酸化防止剤を含有する向上された耐酸化性を有する磁性流体組成を提供する。
【００１３】
また磁性流体のゲル化時間を延ばすため、磁性流体中に重量で約５〜５０％の酸化防止剤を含有させるように、酸化防止剤を磁性流体に添加することから成る製法も提供される。
【００１４】
前述の一般的な説明と、以下の詳細な説明の両方は、典型的な説明であり、クレームされている発明のさらなる説明を提供するものであることを理解されたい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、耐酸化性の改善された、つまりゲル化するのに長時間を要し、使用寿命の長い磁性流体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の第一の実施形態は、改善された耐酸化性を有する磁性流体組成に関する。詳細に言えば、この発明の第１実施形態は、安定なコロイド状懸濁液において、キャリア液体（分散媒）、磁性粒子、そして重量で約５〜５０％の酸化防止剤から成る磁性流体に関する。
【００１７】
磁性流体及びその製法は、一般的に技術的によく知られている。例えば、その全体が参考文献として本願に組込まれるアメリカ特許第４７０１２７６号は、磁性流体とその利用及び応用について記述している。
【００１８】
この発明の磁性流体に用いられるキャリア液体（分散媒）は、磁性流体に使用可能であると当業者に知られているいかなるキャリア液体（分散媒）でも良いであろう。キャリア液体（分散媒）は、極性キャリア液体であっても、無極性キャリア液体であってもよい。キャリア液体（分散媒）とその使用量は、磁性流体を用いようとする応用に依存し、最終的な磁性流体に望まれる固有の性質を基に、熟練した技術者により容易に決定される。適切なキャリア液体（分散媒）は、例えばその全体が参考文献として本願に組み込まれるアメリカ特許第４９３８８８６号及び第５０６４５５０号に開示されている。
【００１９】
磁性粒子の安定な懸濁液を形成するのに用いられる極性キャリア液体（分散媒）の実例は、塩化ビニル樹脂のようなポリマーのためのいかなるエステル系可塑剤を含む。そのような化合物は、商業的に容易に得られる。適切な極性キャリア液体（分散媒）は、Ｃ６からＣ１２の炭化水素系酸のような飽和脂肪酸のポリエステル類、ジオクチル、そしてその他のジアルキルフタル酸のようなフタル酸エステル類、そしてトリ（ｎ−オクチル／ｎ−デシル）トリエステルのようなトリメリット酸エステル類を含む。その他適切なキャリア液体（分散媒）は、ジアルキル及びアルキルベンゼンオルソフタル酸のようなフタル酸エステル誘導体、トリアリル、トリアルキル、あるいはアルキルアリルリン酸エステルのようなリン酸エステル類、そしてエポキシ化された大豆油のようなエポキシ誘導体を含む。
【００２０】
この発明の実施において有効な無極性キャリア液体（分散媒）は、炭化水素系油、特に低蒸発性かつ低粘度のポリαオレフィンを含む。例えば、ガルフオイル社（Ｇｕｌｆ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）により製造され、粘度グレードとして２，４，６，８または１０センチストークス（ｃＳｔ）のＳＹＮＴＨＡＮＥオイルは、この発明の無極性キャリア液体（分散媒）として有効である。
【００２１】
好ましくは、この発明に用いられるキャリア液体（分散媒）は、極性キャリア液体（分散媒）である。より好ましいものとして、キャリア液体（分散媒）はケーブル線産業において可塑剤として広く用いられているトリメリット酸トリエステルである。最も好ましいものとして、キャリア液体（分散媒）は、商品名ＰＸ−３３６として、アリステックケミカル社（Ａｒｉｓｔｅｃ ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）から入手可能なトリメリット酸トリエステルである。
【００２２】
この発明による磁性流体は、金属及び合金粒子を含め、磁性流体への利用に適するいかなる磁性粒子をも含むであろう。この発明において使用できる適切な磁性粒子は、マグネタイト、ガンマ（γ）酸化鉄、二酸化クロム、ＭｎＺｎフェライトを含むフェライト類、および種々の合金を含む。好ましいものとして、磁性粒子は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）又は７酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）である。より好ましいものとしては、磁性粒子は、マグネタイトである。当業者であれば、マグネタイトや、他の適する磁性粒子を製造する方法を完全に知っている。
【００２３】
この発明の磁性流体に用いられる磁性粒子の量は、磁性流体の意図される使用に依存し、最適量は、当業者により容易に決定されうる。より好ましいものとして、磁性粒子の量は、磁性流体の体積に対し約１〜２０％である。好ましいものとして、磁性粒子の量は、磁性流体の体積に対し約１〜１０％である。最も好ましいものとしては、磁性流体の体積に対し約３〜５％である。
【００２４】
磁性流体中のマグネタイトのような磁性粒子は、好ましいものとして、８０〜９０Åの平均磁気的粒径を持っているが、より大きい又は小さい磁気的粒径を有する磁性粒子も、適当なものとして用いられるであろう。当業者は、磁性流体の意図された応用及びその他の考慮を基に適切な粒径を決定するであろう。
【００２５】
この発明で用いられる磁性粒子は、比較的高分子量の無極性及びキャリア液体（分散媒）に、磁性粒子の安定なコロイド懸濁液を形成するために、分散剤で被覆される。
【００２６】
この発明の磁性流体に使用される適切な分散剤は、上述のように参考文献として組み込まれたアメリカ特許第４９３８８８６号や第５０６４５５０号において明らかにされている。当業者は、これら適切な分散剤と、それらを、磁性流体に適用する方法に精通している。好ましいものとして、分散剤は、その”頭”または官能基としてカルボキシル基をもっている。
【００２７】
この発明の磁性流体は、また、酸化防止剤を含有している。酸化防止剤は、当業者に知られている酸化防止剤であり、ヒンダードフェノールや含硫黄化合物を含んでいる。当業者は、酸化防止剤を単に磁性流体に添加し、磁性流体のゲル時間が、酸化防止剤を含まない磁性流体のそれと比較し、長くなっているかどうかをみることにより、与えられた酸化防止剤の適合性を容易に確認することができるであろう。
【００２８】
好ましいものとして、酸化防止剤は、芳香族アミン類である。より好ましいものとして、その酸化防止剤は、アルキルアリルアミン類である。最も好ましいものとして、その酸化防止剤は、チバガイギー社（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）から入手可能なＬ−５７、及びウィトコ社（Ｗｉｔｃｏ）から入手可能なＯＡ５０２のようなアルキルジフェニルアミン類である。
【００２９】
酸化防止剤は、酸化防止剤を含有しない磁性流体のゲル時間に対し、ゲル時間を伸長させるのに有効な、いかなる量でも、用いられるであろう。
【００３０】
一般的には、磁性流体中に含有させる酸化防止剤の量は、磁性流体の重量に対し、約２〜５０％である。好ましいものとして、磁性流体中に含有させる酸化防止剤の量は、磁性流体の重量に対し、約５〜５０％であり、より好ましいものとして、重量で約１０〜３０％である。最も好ましいものとして、用いられる酸化防止剤の量は、重量で約１０〜２０％である。
【００３１】
この発明の磁性流体は、磁性流体を作成するのに精通した技術者に知られるいかなる製法によっても作製されるであろう。好ましいものとして、用いられる酸化防止剤は、日本フェローフルイディクス（株）から提供される磁性流体、ＣＦＦ２００Ａのような既存の磁性流体に、その有効量、単に添加される。
【実施例】
【００３２】
この発明の組成の次の例は、この発明の単なる実施例にすぎず、それに限るものと解釈されるべきものではない。当業者は、多くの実験をなくして、種々の置換や、変更を行うことができるであろうし、また、同義により、同じような方法を行うことにより、本発明の教示と精神から離れることなく、同様な結果を得るであろう。
【００３３】
日本フェローフルイディクス（株）製、磁性流体ＣＦＦ２００Ａに酸化防止剤を添加することによるゲル時間への効果；所望量の酸化防止剤ＯＡ５０２を含有する磁性流体は、内径１１．８ｍｍ、外径１５．０ｍｍ、高さ８．３ｍｍのガラス製カップに入れられる。充分な量の磁性流体が用いられ、磁性流体のカップ内の厚みが３ｍｍになる。
【００３４】
そのカップは、１５．８ｍｍ×１５．８ｍｍ×４．０ｍｍのアルミ製板にカップがちょうどかくれる程度の穴をあけたものの、穴の中に置かれる。それからアルミ板は、１７５±２°Ｃに制御されたオープン（恒温槽）に入れられる。試料部分の温度は、１５６±５°Ｃであった。
【００３５】
磁性流体を含有するカップは、定期的にオーブン（恒温槽）から取り出され、急速に冷却され、ゲル化が起こったかどうか調べられた。小さな磁石がカップ内の磁性のメニスカス部に置かれた。磁性流体が、メニスカス上部に保持されたマグネットの部分に、もはや引きつけられなくなった時、磁性流体は、ゲル化したと判断された。
【００３６】
同様な磁性流体組成で同一温度での実験を繰り返した結果、ゲル化時間は±２０％の範囲内で再現された。その結果を、以下の表１に示す。
【００３７】
【表１】
2008306198.tif 000002
【００３８】
この発明の好ましい具体例は、ここに、詳細に記述されているけれども、当業者により、本発明の精神あるいは付加された請求項の範囲から離れることなく、本発明に変更が加えられることは、理解されるであろう。