JPH02124978A

JPH02124978A - 弾性記憶ポリマー粉体材料及びその使用方法

Info

Publication number: JPH02124978A
Application number: JP63277444A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Hayashi; 俊一林; Hiroshi Fujimura; 藤村　浩史
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-14
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0674311B2

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、弾性記憶ポリマー粉体材料及びその使用方法
に関する。

（従来の技術）従来、粉体材料として、無機、金属、ポリマー等の各種
パウダーが使用されている。これらのパウダーは鋳型、
耐火物、粉末冶金、プラスチックの粉末成形等の成形素
材として使用する方法と、摩擦材、研摩材、断熱材等の
粉末状態で使用する方法がある。粉末状態で使用するノ
くウダーは、通常、一定の形状を保持し、弾性率等の物
性も一定であることが好土しく、物性が変化するとして
も、温度変化に伴って僅かに変化する程度である。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、ある温度を境に立体形状と偏平形状とを採る
ことができ、弾性率を可逆的に太き（変化させることの
できる弾性記憶ポリマー粉体材料及びその使用方法を提
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）使用温度付近にガラス転移点を有する
弾性記憶機能を有するポリマーにより形成した粉体材料
であって、ガラス転移点の±１０℃における引張弾性率
の比を５０以上、好ましくは、１００以上とし、ガラス
転移点を境に可逆的に該弾性率を変化させることのでき
る弾性記憶ポリマー粉体材料、（２）磁性粉末を上記（
１）記載の粉体材料に配合したことを特徴とする弾性記
憶ポリマー粉体材料、及び、（３）上記（１）記載の粉
体材料を、接触する２つの部材の間に介在させることに
より、ガラス転移点より低い温度において、粉体材料が
高弾性率を有するために、立体形状が保持され、部材間
の摩擦抵抗を比較的小さくすることができ、また、ガラ
ス転移点より高い温度に移行するときに、部材の圧力で
粉体が容易に偏平化され、かつ、低弾性率に変化すると
ころから、大きな摩擦抵抗を発現させることができ、さ
らに、ガラス転移点より高い温度に加熱し、粉体に対す
る圧力を取り除いて、その状態を保持しながらガラス転
移点より低い温度まで冷却することにより、当初の立体
形状を回復固定化可能としたことを特徴とする弾性記憶
ポリマー粉体材料の使用方法である。

（作用）本発明に係る粉体材料は、使用温度付近にガラス転移点
を有する弾性記憶ポリマーを使用し、球体、多面体等の
立体形状の粉体を形成したもので、形成時の立体形状を
記憶している。この粉体材料は、ガラス転移点を境に可
逆的に太き（弾性率を変化させるとともに、ガラス転移
点より高い温度に加熱して粉体材料に圧力を加えて偏平
状態にし、そのままガラス転移点より低い温度に冷却す
ると偏平状態を固定化することができ、また、ガラス転
移点より高い温度に加熱すると、当初の記憶を回復して
偏平形状から立体形状へと変形させることのできる粉体
材料である。

このような粉体材料を摩擦材等に適用するときには、ガ
ラス転移点より低い温度において、粉体を構成するポリ
マーはガラス領域にあるために、応力に対して変形量が
少なく、球体、多面体等の立体形状が比較的保持され、
かつ、高弾性率であるため、摩擦係数を比較的低く抑え
ることができるのに対して、ガラス転移点より高い温度
においては、粉体を構成するポリマーはゴム領域に移行
して低弾性率となるために、小さな応力で偏平状となり
、摩擦係数が急激に大きくなる。

ガラス転移点を境にしたこの弾性率及び摩擦係数の変化
は相当に大きなものである。この特性を活用して、例え
ば、摩擦ブレーキ、パウダークラッチ、クツション材等
に適用することができる。

摩擦ブレーキは、ブレーキの作動開始点をガラス転移点
の温度に設定した本発明の粉体材料を、ブレーキ動作を
させる部材間に配置させることにより、容易に作成する
ことができる。

パウダークラッチは、クラッチ要素間の空間に本発明の
磁性粉末含有粉体材料を満たし、ガラス転移点より高い
温度に加熱するとともに、磁場をかけて該粉体を集合さ
せ、摩擦力を発生させるものである。

クツション材は、使用する温度により、緩衝力を変化さ
せることのできるものであり、例えば、椅子に適用する
場合、夏季においては、クツション材をガラス転移点よ
り低い温度に保持して使用することにより、堅い椅子と
して使用することができ、冬季においては、ガラス転移
点より高い温度に保温することにより、柔らで暖かな椅
子を提供することができる。

本発明で使用することのできる弾性記憶ポリマーとして
は、使用温度付近にガラス転移点を有し、そこを境に可
逆的に大きな弾性率の変化を示すことのできる弾性記憶
ポリマーであれば、その種類を問わない。弾性率の変化
は、ガラス転移点の±ｌＯ℃における引張弾性率の比が
５０以上、好ましくは、１００以上あることがよいが、
粉体材料の使用の態様に応じて適宜選定されるものであ
る。使用可能なポリマーとしては、ウレタン系ポリマー
　スチレン−ブタジェン系ポリマー、結晶性ジエン系ポ
リマー　ノルボルネン系ポリマー等を挙げることができ
る。

その中でも、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官能の鎖延長剤をモル比
で２．ＯＯ〜１．　ｌＯ：１．００：１．　ｏｏ〜０、
１０、好ましくは、！、８０〜！、　２０：１．　ＯＯ
：０．　ｓｏ〜０．２０で配合し、プレポリマー法によ
り合成したポリウレタンであって、ポリマーの末端に４
ｔ［＊ｃｏ３と［０■１をほぼ等量含有し、−５０〜６
０℃の範囲のガラス転移点及び３〜５０重量％の結晶化
度を有する弾性記憶ポリマーが成形性等に優れているた
めに、特に適している。

このポリマーは、末端に余剰の［ＮＧＯ］を実質的に含
有しないので、剛直な架橋を形成するアロファネート結
合を避けることができ、加工性の自由度を有する可塑性
鎖状ポリマーを得ることができる。また、適度の結晶化
度を付与することにより、この鎖状ポリマーに対して必
要とされる弾性率を付与することができる。

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（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
が高くなって、ガラス転移点前後±ｌＯ℃の温度での弾
性率の比が小さくなる。

このポリマーに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、一般式で
０ＣＮ−Ｒ−ＮＣＯと表記することができ、Ｈ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、具体的には、２．４−）
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、カルボジイミド変性の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、一般式でＩＴＯ−Ｒ
’−ＯＨと表記することができ　Ｒ／にはベンゼン環を
１．２個有するものと有しないもの、更には上記の２官
能のポリオールに対して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、■、
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、一般
式でＨＯ−Ｒ’−ＯＨで表記することができ、Ｒ′には
（ＣＵｔ）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−ブタングリフール、ビス（２−ハイドロ
キシエチル）ハイドロキノン、ビスフヱノールーへ十エ
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は、一般式で次
のように表記することができる。

■ＯＲ’　０ＣＯＮＩｌ　（ＲＮＨＣＯＯＲ’　０ＣＯ
Ｎ　＋１　’）　ｎＲＮＨ，Ｃ０ＯＲ’ＯＣＯＮｌｌ　
−（ＲＮＨＣＯＯＲＯＣＯＮＨ）　ＪＮＨＣＯＯピＯＨ
■＝１〜１６．　ｎ＝０〜１６゜これらのポリウレタン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、鎖延長剤を第１表の配合で添加し、１２０℃で１０
時間加熱することによりキユアリングを施し、弾性記憶
ポリウレタンを得た。このポリウレタンの基本的物性は
第１表の通りである。表中のＴｇはガラス転移点（’Ｃ
）であり、差動走査形熱量計により求めた。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
）／（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。

本発明で使用する弾性記憶ポリマー粒体材料は、通常の
ポリマーの成形法で作成することができる。例えば、こ
れらのポリマーを無酸素雰囲気中で衝撃粉砕したり、液
体窒素を用いて低温粉砕し、分級することにより、均一
粒径の粒体を得ることができる。球形粒体は、分級後の
粒体を相互に付着しないように、例えば、流動床中で１
８０℃以上に加熱して再溶融することにより、表面を球
形にすることができる。

（実施例１）第１表のサンプルＮｏ、４０の原料配合でプレポリマー
法により合成したポリマー（Ｔｇ・４８．　Ｅ／Ｅ’・
１５２）を用いて、直径約０．５ｍｍのほぼ球形粉体を
作成し、２枚の鉄板の間に０．５ｇ／ｃｍ”介在させ、
５０ｋｇ／ｃ■宜の負荷を加えて静摩擦係数を測定した
。

測定結果は、２０℃における静摩擦係数が０．０５であ
るのに対して、ガラス転移点を越える６０℃の静摩擦係
数は０．７であった。

（発明の効果）本発明は、上記の構成を採用することにより、粉体材料
を構成するポリマーのガラス転移点を境に弾性率を大き
く変化させることができるので、この特性を有効に活用
する、摩擦ブレーキ、パウダークラッチ、クツション材
を初めとする広い範囲に利用することのできるものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）使用温度付近にガラス転移点を有する弾性記憶機
能を有するポリマーにより形成した粉体材料であって、
ガラス転移点の±１０℃における引張弾性率の比を５０
以上、好ましくは、１００以上とし、ガラス転移点を境
に可逆的に該弾性率を変化させることのできる弾性記憶
ポリマー粉体材料。
（２）請求項（１）記載の粉体材料に磁性粉末を配合さ
せたことを特徴とする弾性記憶ポリマー粉体材料
（３）請求項（１）記載の粉体材料を、接触する２つの
部材の間に介在させることにより、ガラス転移点より低
い温度において、粉体材料が高弾性率を有するために、
立体形状が保持され、部材間の摩擦抵抗を比較的小さく
することができ、また、ガラス転移点より高い温度に移
行するときに、部材の圧力で粉体が容易に偏平化され、
かつ、低弾性率に変化するところから、大きな摩擦抵抗
を発現させることができ、さらに、ガラス転移点より高
い温度に加熱し、粉体に対する圧力を取り除いて、その
状態を保持しながらガラス転移点より低い温度まで冷却
することにより、当初の立体形状を回復固定化可能とし
たことを特徴とする弾性記憶ポリマー粉体材料の使用方
法。