JPH02107431A - 形状記憶性管体及びその施工方法 - Google Patents

形状記憶性管体及びその施工方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、形状記憶機能を有する熱可塑性ポリウレタン
エラストマーで形成した管体及びその管体の施工方法に
関する。
(従来の技術) 一般に、ポリウレタンは、極低温にガラス転移点を設定
して、低温時においても通常の天然ゴムや合成ゴムのよ
うな低弾性率を有するものか、約100〜■0℃という
極高温にガラス転移点を設定して、高温時においても高
弾性率、耐摩耗性等の特性を生かした人工木材等に利用
されてきた。
本発明者等は、先に形状記憶性ポリウレタンエラストマ
ーを提案した(特開昭61−293214号公報)。
形状記憶性ポリマー成形体とは、成形温度未満の温度で
変形を与え、そのままガラス転移点以下まで冷却して変
形を固定し、また、ガラス転移点以上で成形温度未満の
温度に加熱して、再び元の形状に復帰させるもので、温
度操作により変形形状と元の成形形状を使い分けること
のできるポリマー成形体である。
上記の形状記憶性ポリウレタンエラストマーとしては、
インフォロン系インシアネート、ポリオール及び鎖延長
剤としてトリメチロールプロパンのトリレンジイソシア
ネートアダクトを配合したもの、及び、2.4−トリレ
ンジイソシアネート、ポリオール及び鎖延長剤として1
.4−ブタンジオールを配合したものの、2種のポリウ
レタンエラストマーが記載されている。これらのポリウ
レタンエラストマーは、ガラス転移点以上でゴム弾性を
発現させるために、いずれも末端に余剰の[NCO]を
多量に保有させ、前者の配合においては更に3官能の鎖
延長剤を用いることにより、積極的に分子間を架橋させ
ている。
このように分子間架橋が進むと熱硬化性ポリマーとなり
、その加工性の自由度は極めて小さくなる。具体的には
、射出成形、押出成形、吹き込み成形等の成形法を適用
することは、極めて困難であった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、熱可塑性を有し、室温前後のガラス転移点以
上でゴム弾性を保持し、射出成形、押出成形等の溶融成
形を可能とする形状記憶性ポリウレタンエラストマーで
成形した管体及びその施工方法を提供しようとするもの
である。
(課題を解決するための手段) 本発明は、(1)2官能のジイソシアネート、2官能の
ポリオール及び活性水素基を含む2官能の鎖延長剤を原
料とし、モル比で、ジイソシアネート:ポリオール:鎖
延長剤=2.00〜1.10:1.00: 1.00〜
0.10と配合してプレポリマー法により重合したポリ
ウレタンエラストマーで、ポリマーの末端には[N G
 O,]と[OH]をほぼ等量含有し、−50〜60℃
の範囲のガラス転移点及び3〜50重1%の結晶化度を
有する形状記憶性ポリウレタンエラストマーを用い、管
状に成形して基本形状を記憶させ、ポリマーのガラス転
移点より高く、成形温度より低い温度で上記管体に変形
を加え、そのままの状態でガラス転移点より低い温度に
冷却することにより固定化した第2の形状を採ることの
できる形状記憶性管体、及び(2)上記(1)記載の基
本形状を記憶する管体をガラス転移点より高(、成形温
度より低い温度で変形を加えて、そのままの状態でガラ
ス転移点より低い温度に冷却して第2の形状を固定化し
、該管体を他の部材と組み合わせた後、ガラス転移点よ
り高い温度に加熱することにより、基本形状を回復させ
、管体と部材とを強固に接合することを特徴とする形状
記憶性管体の施工方法である。
(作用) 従来の形状記憶ポリウレタンエラストマー成形体が、ガ
ラス転移点以上でゴム弾性を発現するために、ポリマー
の末端に余剰の[FICO]を多ii【に保有させ、末
端[NCO]とウレタン結合部とを反応させて分子間架
橋を積極的に進行させ、剛直なアロファネート結合を形
成するのに対して、本発明では、2官能のインシアネー
ト、ポリオール及び鎖延長剤を用い、一定の原料配合を
行い、特に、ポリマーの末端に余剰の[NCO]を保有
させず、また、所定の結晶化度を付与することにより、
室温前後でガラス転移点を有し、該ガラス転移点前後で
一定の弾性率比を示し、かつ、熱可塑性の鎖状ポリマー
である形状記憶ポリウレタンエラストマーを得ることが
できるのである。かかるポリウレタンエラストマーは、
分子間架橋を抑制する代わりに部分結晶を保持すること
により、鎖状高分子で熱可塑性ポリマーではあるが、ガ
ラス転移点以上でゴム弾性を保持し、かつ、ガラス転移
点前後で成形体を変形影状と成形形状の間を移行させる
ことのできる形状記憶性を有するものである。このよう
に、熱可塑性を有するこのポリウレタンエラストマーは
、射出成形、押出成形等の溶融成形が可能となり、管体
製品を容易に形成することができるようになった。
ここで、結晶化度は3〜50重量%の範囲にあることが
好ましい。結晶化度が3重量%以下とするとガラス転移
点以上の温度でゴム弾性が小さくなり、結晶化度が50
重量%以上とするとガラス転移点以上の温度でゴム弾性
が高くなり、ガラス転移点前後±10℃での弾性率の比
が小さくなる。
本発明で使用可能な原料を次に例示するが、これに限定
されるものではない。
まず、2官能のインシアネートの例としては、−殺減で
0CN−R−NCOと表記することができ、Rにはベン
ゼン環を1.2個有するものと全く有しないものがある
が、いずれも使用可能であり、具体的ニは、2.4−ト
ルエンジイソシアネート、4゜4′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、カルボジイミド変成の4.4′−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート等を挙げることができる。
2官能のポリオールの例としては、−殺減で011−R
’−011と表記することができ R1にはベンゼン環
をl、2個有するものと全く有しないもの、史には上記
の2官能のポリオールに2官能のカルボン酸若しくは環
状エーテルを反応させた生成物など、いずれも使用可能
であり、具体的には、ポリプロピレングリコール、1.
4−ブタングリコールアジペート、ポリテトラメチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ビスフェノール
−A+プロピレンオキサイド等を挙げることができる。
活性水素基を含む2官能の鎖延長剤の例としては、−殺
減で0H−R’−ORと表記することができ、R′には
(CIip)n基、ベンゼン環を1.2個有する基など
、いずれも使用可能であり、具体的には、エチレングリ
コール、1.4−ブタングリコール、ビス(2−ハイド
ロキシエチル)ハイドロキノン、ビスフェノール−人士
エチレンオキサイド、ビスフェノール−A+プロピレン
オキサイド等を挙げることができる。
これらの原料から合成したポリウレタンエラストマーは
、−殺減で次のように表記することができる。
floR“0COIIH(RNHCOOR’0CON■
)llR旧IC0OR’0CONH−(RNIICOO
R’0CONH)JNIICOOR’ORm=1〜IL
 n;o〜16゜ これらの形状記憶性ポリウレタンエラストマーの製造例
を以下に示す。インシアネート成分とポリオール成分を
第1表に記載のように配合し、無触媒で反応させてプレ
ポリマーを合成し、次いで、鎖延長剤を第1表の配合で
添加し、加熱することによりキユアリングを施し、形状
記憶性を有するポリウレタンエラストマーを得た。
このポリウレタンエラストマーの基本的物性は第1表の
通りである。
表中のTgはガラス転移点(’C)を、E /E ’は
(ガラス転移点より10℃低い温度における引張弾性率
)バガラス転移点より10℃高い温度における引張弾性
率)を示す。また、結晶化度(重量%)はX線回折法に
より測定した。
本発明の管体は、このような形状記憶性ポリウレタンエ
ラストマーを用い、その成形の際に基本形状を記憶させ
たもので、その管体をガラス転移点より高く、成形温度
より低い温度で変形を加えて、そのままの状態でガラス
転移点より低い温度に冷却して第2の形状を固定化し、
該管体を他の部材と組み合わせた後、ガラス転移点より
高い温度に加熱することにより、基本形状を回復させ、
管体と部材とを強固に接合させることができるものであ
る。
(実施例1) 第1図に示す手順で配管内に形状記憶性ポリウレタンエ
ラストマーの内管を装着させた。
図(a)は内径10cmの鋼管であり、図(b)は第1
表のサンプルNo、40の原料配合によりプレポリマー
法で合成したポリマー(Tg・48℃)を用いて押出成
形法で作った、外径10.4c■で肉厚5−の円筒形管
体である。この管体を約65℃に加熱して側面から加圧
して図(c)のように圧し潰し、そのまま約40℃まで
冷却してこの形状を固定化した。そして、この管体を鋼
管内に挿入した状態を示したのが図(c)である。その
後、内管内に約65℃の加熱空気を送って、内管の形状
を当初の円筒形に回復させて、鋼管内に密着させて一体
化させた。
従来は、このように内径の小さな鋼管の内面にポリウレ
タンエラストマーをコーティングすることは、極めて困
難であったが、上記のように形状記憶機能を活用するこ
とにより、容易にポリウレタンエラストマー内管を装着
することができた。
(実施例2) 第2図に示すように、形状記憶性管体を用・いて配管を
接続した。第1表のサンプルNo、 39の原料配合に
よりプレポリマー法で合成したポリマー(Tg・40℃
)を用い、外径5c−1肉厚3■の直胴管体を形成し、
直胴形状を記憶させた。この管体の端部を約60℃に加
熱し、端部3cmを外径4C@まで絞り込み、その状態
を保持して約35℃まで冷却し固定化して、図に示した
管体lを得た。
次いで、内径4.5cmの配管2内に上記の管体lの端
部を挿入し、約60℃に加熱することにより、管体は直
胴形状の記憶を回復して配管に強固に密着して結合する
ことができた。
これは形状記憶性管体と配管との接続の例であるが、エ
ルボを形状記憶性ポリマーで形成して、鋼管の接続に使
用することもできる。
(発明の効果) 本発明は、上記の構成を採用することにより、形状記憶
機能を有する熱可塑性のポリウレタンエラストマーを用
いて管体を形成することができ、射出成形、押出成形、
吹き込み成形等の溶融成形が可能となり、成形体の形状
に制約されることなく自由に製作することができるよう
になった。また、管体の基本形状を記憶させることがで
きるので、該管体を一度別の形状、例えば、管径を小さ
くしたり、拡大したり、折り曲げたりして第2の形状を
付与し、管体を他の部材と組み合わす過程で、基本形状
の記憶を回復させて強固な結合を可能とした。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。 第1図 (b) 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2官能のジイソシアネート、2官能のポリオール
    及び活性水素基を含む2官能の鎖延長剤を原料とし、モ
    ル比で、ジイソシアネート:ポリオール:鎖延長剤=2
    .00〜1.10:1.00:1.00〜0.10と配
    合してプレポリマー法により重合したポリウレタンエラ
    ストマーで、ポリマーの末端には[NCO]と[OH]
    をほぼ等量含有し、−50〜60℃の範囲のガラス転移
    点及び3〜50重量%の結晶化度を有する形状記憶性ポ
    リウレタンエラストマーを用い、管状に成形して基本形
    状を記憶させ、ポリマーのガラス転移点より高く、成形
    温度より低い温度で上記管体に変形を加え、そのままの
    状態でガラス転移点より低い温度に冷却することにより
    固定化した第2の形状を採ることのできる形状記憶性管
    体。
  2. (2)請求項(1)記載の基本形状を記憶する管体をガ
    ラス転移点より高く、成形温度より低い温度で変形を加
    えて、そのままの状態でガラス転移点より低い温度に冷
    却して第2の形状を固定化し、該管体を他の部材と組み
    合わせた後、ガラス転移点より高い温度に加熱すること
    により、基本形状を回復させ、管体と部材とを強固に接
    合することを特徴とする形状記憶性管体の施工方法。
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