JP5157443B2 - 液晶を用いた刺激変形体 - Google Patents
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Description
本発明に係る刺激変形体は、高分子からなり、空隙を有する多孔質材料において、その多孔質材料の空隙以外の骨格中に変形源となる液晶が含まれることを特徴とする。
高分子材料の骨格中に液晶を含ませる方法としては、あらかじめ発泡体を形成する前のモノマー中に液晶を混合、分散させておき、発泡、ポリマー化させる際に骨格中に取り込ませる方法や、発泡させた後、含浸により、液晶を骨格中に含ませる方法などが挙げられる。液晶は、一般的に不揮発性なので、これらの骨格中に留まる。ここで、骨格に含ませる液晶の量は、骨格材料の質量の数%から50%程度が、実際に変形が起きる骨格強度を維持するなどの点で好ましいが、ここでは特に限定を行わない。
液晶エラストマーを用いる場合でも、その多孔質材料が高分子ゲルであることが好ましい。上述の高分子ゲルを、構成するポリマーの直鎖及び/又は側鎖に含むことで、適当なクッション性を有しながら、容易に変形させることができることからより好適である。
本発明は、これらの多孔質材料と液晶とを組み合わせることで、従来の材料では成し得なかった溶媒の放出を伴わない体積変化のくり返しを可逆的に行うことが可能となる。以下、この原理を説明する。
本発明の刺激変形体は、車両用部品として用いることが好ましい。得られた刺激変形体を、車両の内装材に用いられるクッション材料と置換することで、乗員の座り心地や、クッションの動きによる乗り心地の改善、車両から乗員へ信号を伝達する手段などに用いることが可能である。先述の課題を解決する手段の中では、本発明の刺激変形体は、従来にない機能を付与する技術であるため、新たなスペースや質量の増加を伴わず、大変好適である。
架橋材としての N,N'-メチレンビスアクリルアミドと、モノマーとしてアクリルアミド、開始材として過硫酸カリウムを含む水溶液に、発泡材として、熱分解型の炭酸水素ナトリウムを用い、50℃環境下で緩やかに発泡させつつ架橋を行い、多孔質材料(高分子ゲル)を得た。空隙の大きさは概ね500μm、発泡倍率は20倍程度になった。
参考例1と同様にlcm角の刺激変形体を得て、これの1対の向かい合う面に電極として銀ペーストを塗布し、電線として0.05mm径の銅線を合わせて接着した。
30倍発泡のウレタンクッションをlcm角のサイコロ状に切り出し、4-ペンチル-4'-シアノビフェニル(5CB)中に10日間浸漬した。含浸前に0.040gであった質量は、0.049gと
なった。
参考例3と同様にlcm角の刺激変形体を得て、これの1対の向かい合う面に電極として銀ペーストを塗布し、電線として0.05mm径の銅線を合わせて接着した。
参考例1と同様の発泡前の材料に、5CBを質量比で10%混合し、50℃で発泡、架橋を行った。次に、この多孔質材料を乾燥し、水分を取り除いた後、lcm角のサイコロ状に切り出した。
ウレタン樹脂の発泡前に、5CBを質量比で10%混合し、10kVの電界をかけながら型内で発泡させた。得られたウレタンは25倍程度の発泡倍率で、lcm角に切り出すと質量は0.048gであった。
エラストマーの骨格材料として、ポリ(メチルヒドロゲンシロキサン)[poly(methylhydrogensiloxane)]、側鎖の液晶分子として、4−ブテ−3−ニルオキシ安息香酸4−メトキシフェニルエステル[4−but−3−enyloxybenzoic acid 4−methoxyphenyl ester]、直鎖成分として、1−(4−ヒドロキシ−4’−ビフェニル)−2−[4−(10−ウンデセニルオキシ)フェニル]ブタン[1−(4−hydroxy−4‘−biphenyl)−2−[4−(10−undecenyloxy)phenyl]butane]を用い、発泡材として、熱分解型の炭酸水素ナトリウムを用い、50℃の環境下で緩やかに発泡させつつ架橋を行い、多孔質材料を得た。得られた多孔質材料の、骨格材料は80質量%、側鎖は10質量%、直鎖は10質量%であった。
架橋材としてのN,N’−メチレンビスアクリルアミドと、モノマーとしてアクリルアミド、開始材として過硫酸カリウムを含む水溶液に、独立気泡を得るためのマイクロカプセル(松本油脂製マイクロスフィアーF−80ED)を体積比で1900%、5CBを質量比で10%混合し、50℃の環境下で架橋を行い、多孔質材料(高分子ゲル)を得た。得られた多孔質材料の骨格材料は90質量%、液晶は10質量%であった。
30倍発泡のウレタンを1cm角に切り出し、これの1対の向かい合う面に電極として銀ペーストを塗布し、電線として0.05mm径の銅線を合わせて接着した。
架橋材としてのN,N’−メチレンビスアクリルアミドと、モノマーとしてアクリルアミド、開始材として過硫酸カリウムを含む水溶液に、発泡材として、熱分解型の炭酸水素ナトリウムを用い、50℃の環境下で緩やかに発泡させつつ架橋を行い、多孔質材料を得た。
参考例1〜6、実施例7および8、並びに比較例1〜3によって得られた刺激変形体、従来品に対して、レーザー変位計(キーエンス製 LB-5000)を用い、恒温槽中で温度条件を適宜設定して評価した(図17)。
Claims (9)
- 骨格と空隙とを有する高分子材料の前記骨格を成す材料の高分子鎖中に、変形源となる液晶単体が主鎖および/または側鎖として含まれ、前記高分子材料は、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリル酸エチル、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルホルマール、エポキシ、フェノール、及びシリコン、並びに高分子ゲルからなる群から選択される1種または2種以上であり、外部刺激に応答した前記液晶単体の配向により変形することを特徴とする刺激変形体。
- 前記外部刺激が温度刺激または電気刺激である、請求項1に記載の刺激変形体。
- 前記高分子材料がポリシロキサンエラストマーまたはポリアクリルアミドである、請求項1または2に記載の刺激変形体。
- 前記高分子材料の前記骨格中に、液晶単体またはその混合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の刺激変形体。
- 前記高分子材料は、多孔質材料であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の刺激変形体。
- 前記多孔質材料は、高分子ゲルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の刺激変形体。
- 前記空隙は、連続した空隙であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の刺激変形体。
- 両面に、少なくとも一対の電極が設置されてなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の刺激変形体。
- 前記高分子材料は、発泡体であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の刺激変形体。
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