JPH02206626A

JPH02206626A - 形状記憶性ポリマーによる焼結成型品

Info

Publication number: JPH02206626A
Application number: JP2569089A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kobayashi; 和之小林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1990-08-16

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】１産業上の利用分野］本発明は、形状記憶性ポリマーによる焼結成型品に関す
るものである。

［従来の技術］従来、プラスチック粉体を原料とし、これを焼結して成
型品を得るには、次ぎのようにして行われていた。

先ず、ポリアミド、ポリエチレン等の種々の樹脂を低九
−粉砕等して粉体にする。

次いで、該粉体を所望の形状を有する成形型内に装填し
、該粉体樹脂の融点近傍に加熱し焼結させる。

これにより、所望形状を有するプラスチック焼結成型品
となる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記の焼結成型品は、−回の焼結成型工程で、
単一の形状を有するものしか得ることができないため、
複雑形状の成型品を成形するには、成形型をこれらの複
雑形状に適合させて造形しておく必要があり、成形型の
造形コストが高額になる欠点があった。

そこで、従来は、焼結成型品が例えばフィルターの場合
、第８図に示すような単純な形状の焼結フィルター１０
を成形し、これを第９図（＾）と第９図（Ａ）の平面図
である第９図（Ｂ）に示すような特別の工夫を施して、
所定の容器２に設置していた。

すなわち、第９図（＾）、　（ｎ）において、焼結フィ
ルター１０を、容器２の出口部３に、保持部材４及びビ
ス５で保持して取り付けていた。

この場合、第９を閃（Ｂ）から明らかなように、フィル
ター１０は、保持部材４で広い面積を覆われることにな
るため、濾過のための圧力Ｐを加えても、効率良い濾過
を行うことが困難になる。

また、例えば、第９図（＾）の空圧、水圧、油圧■）等
に対し、作動流体の温度により通過圧力損失を積極的に
変化させるようなフィルター専の焼結成型品は、製作不
可能であった。

このようなフィルターを必要とする場合には、温度セン
サー、及び温度により通過抵抗値が変化するフィルター
等のアクチュエーターが別途必要であった。

本発明は、複雑形状の焼結成型品であっても複雑な成形
型を用いることなく成形でき、また使用中に焼結成型品
の周囲の温度変化に応じて所望の作用をなし得る焼結成
型品を提供することをＬＪ的とするものである。

し課題を解決するため・の手段］本発明は、」−記目的を、ガラス転移点前後における弾
性率変化の大きい形状記憶性ポリマーの粉体又は粒体を
焼結成形してなる焼結成型品により、達成するものであ
る。

本発明において、上記の形状記憶性ポリマーとして、異
なるガラス転移点を有する少なくとも２種の形状記憶性
ポリマーを用いることもできる。

また、本発明において、上記の形状記憶性ポリマーとし
て、２官能ジイソシアナート、２官能ポリオール、及び
活性水素基を含む２官能鎖延長剤を、モル比で、ジイソ
シアナート：ポリオール：鎖延長剤＝　２．００〜１．
１０：　ＣＯＯ：　１．００〜０゜１０となるように配
合し、プレポリマー法により重合したポリウレタンであ
って、末端にＮＣＯ基とＯＨ基を略等ｎ１含有し、ガラ
ス転移点が一５０〜６０℃、結晶化度が３〜５０市喧％
であるものが好ましく使用される。

［作用］本発明焼結成型品は、該焼結成型品を構成している形状
記憶性ポリマーのガラス転移点（以下、Ｔｇ）以にに加
熱することにより、該成型品自体が軟化する。

この軟化した状態で所望形状に変形を加え、この変形を
加えたままＴｇ以下゛に冷却することにより、該変形が
固定される。

この後、再びＴｇ以」二に加熱すれば、この固定された
変形は固定から解放され、元の形状に戻る。

従って、本発明焼結成型品では、加熱、変形、冷却の操
作を加えるだけで、複雑形状あるいは単純形状等の所望
の形状に容易に加工することができる。

また、異なるＴｇを有する少なくとも２種の形状記憶性
ポリマーを用いた本発明焼結成型品の場合は、加熱によ
り最もＴｇの低い形状記憶性ボデマーの該Ｔｇにな−）
た時点で、本発明焼結成型品の該形状記憶性ポリマーが
存在する部分が先ず軟化する。

この状態で所望形状に変形を加えれば、該形状記憶性ポ
リマーの存在量の多少により、この変形に要する力の大
小が異なる。

すなわち、最もＴｇの低い形状記憶性ポリマーの存在量
が少なければ、この変形を加える際に相当大きい力が必
要で、該ポリマーの／、：在量が多ければ、それほど大
きな力でなくとも容易に変形を加えることができる。

但し、更に温度を」ユげて行けば、次のｌ’ｇを有する
形状記憶性ポリマーのＴｇになる。この時点では、本発
明焼結成型品の軟化状態が〜・層進行しているため、よ
り小さい力で変形を加えることができる。

このように、Ｔｇの異なる２種以」−の形状記憶性ポリ
マーを用いた本発明焼結成型品の場合は、該形状記憶性
ポリマーの配合割合あるいは配合状態（例えば、複層に
配合させたり、アトランダムに混合させたり等）を適宜
調節することにより、成型品全体の硬度を温度により段
階的に又は連続的に変化させることができる。

以−Ｌのような作用を利用して、本発明焼結成型品では
、例えば単純な形状の焼結成型品を成形し、該成型品を
使用現場で使用したい形状に変形させ゛（使用すること
ができる。

また、使用途上で別の形状にしたい場合にも、その使用
現場で所望の形状に容易に変形することができる。

本発明で使用することのできる形状記憶性ポリマーとし
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
ー等の透明体を挙げることができる。

中でも、２官能ジイソシアナート、２官能ポリオール、
及び活性水素基を含む２官能鎖延長剤を、モル比で、ジ
インシアナート：ポリオール：鎖延長剤−２，００〜１
．１０：　１．００：　１．００〜０．１０となるよう
に配合し、プレポリマー法により重合したポリウレタン
で、末端にＮＣＯ基と０■基を略等量含有し、Ｔｇが一
５０〜６０℃、結晶化度が３〜５０重重％、のものが好
ましい。

このポリウレタンは、分子の末端に余剰のＮｃ。

基を有していないため、架橋反応が進行せず、鎖状の分
子となっており、加えて」二足結晶化度を有するため、
熱ＱＪ　Ｑｐ性を示し、粉体化、粒体化を容易、かつ良
好に行うことができる。

また、Ｔｇが一５０〜６０℃を有しているため、本発明
焼結成型品は、極寒地から熱帯地方迄広い地域で、上記
のような使用ができる。

なお、本発明のポリウレタンの原料である２官能インシ
アナートとしては、一般式が０ＣＮ−Ｒ−ＮＣＯで示さ
れ、Ｒはｌ又は２個のフェニレン基を意味するが、Ｒが
ないものであっても良く、具体的には、２．４−トルエ
ンジイソシアナート、４．４’−ジフェニルメタンジイ
ソシアナート、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ナート、ヘキサメチレンジイソン
アナート等が使用できる。

また、２官能ポリオールとしては、一般式がｏＩＩＲ’
−ＯＨで示され　ｌ／は１又は２個のフェニレン基を意
味するが、Ｒ′がないものであっても良く、更には２官
能ポリオールと２官能カルボン酸又は環状エーテルとの
反応生成物等があり、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ベート、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とプロピレンオキサイドとの反応生成物
等が使用できる。

活性水素基を含む２官能鎖延長剤としては、−般式が０
）１−Ｒ’−ＯＨで示され、Ｒ′は（ＣＩ！、）ｎ基、
１又４Ｊ　２個のフェニレン基を意味し、更には該鎖延
長剤と２官能カルボン酸又は環状エーテルとの反応生成
物等があり、具体的には、エチレングリフール、１．４
−ブタングリフール、ビスス２−ハイドロキミノエナル
）ハイドロキノン、ビスフェノール八とエチレンオ牛サ
イドとの反応生成物、ビスフェノール八とプロピレンオ
キサイドとの反応生成物等が使用できる。

これらの原料から合成された本発明ポリウレタンは、次
の一般式で示すことができる。

＋１ＯＲ’０ｃＯＮＩｌ（ＲＮＨＣＯＯＲ’０ＣＯＮＩ
Ｉ）　ｎＲ旧１ｃＯＯ）ｌ’０ｃＯＮＩ＋（ＲＮＩＩＣ
ＯＯＲ’　０ＣＯ）ｉｌ＋）＊ＲＮＨＣＯＯＲ’ＯＨｓ
＝１〜１６　　　　ｎ＝０”１６本発明焼結成型品は、」二足の形状記憶性ポリマーを、
先ず、常法により粉体又は粒体にする。

すなわち、該ポリマーを例えばベレット化し、液体窒素
等を用いて極く低温に保持し、機械的外力を加えて粉砕
する等の方法が好ましく採用される。

次いで、該粉体又は粒体を成形型に装填する。

この時の装填は、１種の形状記憶性ポリマーの時は所定
量を装填するだけで良い。

２種以上の形状記憶性ポリマーの時は、配合割合や配合
状態（層状配合、ランダム配合等）を考慮して装填する
。

その後、加熱焼結する。

この加熱焼結時の温度は、使用する形状記憶性ポリマー
により異なるが、該ポリマーの融点近傍とし、該ポリマ
ーの粉体又は粒体同士が融杵し合う程度とする。

なお、異なるＴｇを有する２種以上の形状記憶性ポリマ
ーを使用する場合には、例えば成形型内に２層に分けて
装填し、加熱焼結すれば良い。

［実施例］［１１形状記憶性ポリマーの調製例第１表に示すインシアナートとポリオールとを同表の割
合となるように配合させて反応させ、先ず、プレポリマ
ーを合Ｉ戊した。

次いで、これらのプレポリマーに第１表に示す鎖延長剤
を同表の割合となるように配合させ、加熱してペレタイ
ザーに供給し、形状記憶性ポリウレタンのベレットを調
製した。

更に、このポリウレタンベレットを液体窒素を用いて一
■５０℃以Ｆに保持し、機械的外力を加えて粉体化した
。

なお、このポリウレタンペレットの基本的物性は第１表
に示す通りであり、いずれも透明である。

であり、結晶化度はＸ線回折法によるものである。

［２１焼結成型品の調製及び使用例（１）［＋１で得られた粉体［第１表中Ｎｏ、　３９の
ポリウレタン（Ｔｇ４０℃）を使用したもの」を１戊形
型に装填し、１５０℃に加熱し、２分間保持して焼結し
、第１図に示すように径１）の張出部１ａを有する焼結
成１１す品（フィルター）１をｔｉノる。

この焼結成！（１！品１を、６０°Ｃに加熱軟化させ、
第２図（＾）に示すように、１１に出品１ａの周囲から
変形を加えて冷却し、同図に示すような径Ｄ′の張出部
１’ａを有する焼結成ノ１ツ品ｌ′とする。

次に、焼結成型品１′を、第２図（＋３）に示すように
、容器２の出ｌ］部３に挿入する。この焼結成型品１′
の張出部１’ａの径Ｄ′は、出［コ部３の径ｄより小さ
いため、挿入操作は極めて容易に行うことができる。

この後、焼結成型品１′を加熱し、上記の張出部１’ａ
の変形を解放し元の張出部１ａとする。この元の’ｊｌ
’＜出品１ａの径■）は、出口部３の径ｄより大きいた
め、焼結成ノ１す品（フィルター）ｌは出口部３に密に
取イ・目ブられる。

また、第３図に示すような形状の出口部３′を自゛する
容器２′に、本発明焼結成型品（フィルター）ＩＡを挿
入する場合には、張出部１＾ａのエンボスあるいはカー
リング加工により、又は本発明焼結成型品ＩＡをこのよ
うな形状の成形型を用いて成形することにより成形した
ものを用い、これを上記第２図の場合と同様に加熱軟化
、変形、冷却、加熱の各操作により挿入、取付けを行え
ば良い。

（２）　［＋、　］で得られた第１表中Ｎｏ、　３９の
ポリウレタン（Ｔｇ４０°Ｃ）粉体とＮｏ、　３６のポ
リウレタン（Ｔｇｌｌ’Ｃ）粉体を等１ｊｔ混合する。

次に、第４図（Ａ）に示すように、ダイ１００に挿入し
たコアロッド１０１とロアパンチ１０２で構成される空
間にこの混合粉体ｉｉを装填し、該混合粉体１．１の上
部にアッパーパンチ１０３を挿入する。

そして、第４図（Ｂ）において、ロアパンチ１０２とア
ッパーパンチ１０３を押付は合い、」−記の混合粉体！
ｌを圧縮し、１５０℃に加熱し、２分間保持して焼結成
形する。

しかる後、第４図（Ｃ）において、アッパーバン＋　１
０３を引抜き、ロアパンチ１０２を押上げ、本発明焼結
成型品（フィルター）　１Ｂを得る。

このフィルターＩＢを、第５図に示すように、配管６内
に配置し、流体を矢印方向に流す。

この流体がフィルター１１３の流抵抗を受けて、フィル
ター１８前後において、その圧力がフィルター１Ｂ前の
Ｐｏからフィルター１Ｂ前のＰ、へ変化する。

この圧力差によりフィルターＩＢそのものが圧縮力を受
けるため、流体の温度が変化し該フィルターＩｔｓの構
成粒子のＴｇ以上の温度になると、該構成粒子が軟化し
、圧縮変形してフィルターとしての開孔面積、が変化す
る。

例えば、第６図（Ａ）において、低いＴｇを有する粒子
ｉ＋ｂが軟化し、圧縮変形して潰れると、該粒子１１ｂ
により構成されていた空隙がなくなり、第６図（Ｂ）に
示すように、開孔１２面積が小さくなる。

更に、流体の温度が上昇すると、高いＴｇを有する粒子
１１ａも軟化し、一部が圧縮変形して潰れ、該粒子１１
ａにより構成されていた空隙も少なくなり、開孔１２面
積はより一層小さ（なる。

（３）上記（２）と同じ２種のポリウレタンを成形型内
に２層に分けて装填し、第７図に示す形状の焼結成型品
（フィルター）　１Ｇを得る。

すなわち、該フィルターＩＣの張出部ＩＣａが第１表の
Ｎｏ、　３９の高いＴｇ、のポリウレタンで構成され、
他の部分をＮｏ、　３６の低いＴｇｒのポリウレタンで
構成されるように成形する。

このフィルターＩＣをＴｇｒ以上に加熱軟化し、張出部
１ｃａの径を、第２図（Ｃ）に示す形状の容器２の出口
部３の径より小さくなるよう変形し、冷却して、この変
形を固定した後、該出口部３に仲人する。

挿入後、フィルターＩＣをＴｇｙ以」−に再度加熱すれ
ば、上記の張出部ＩＣａの変形が元に戻り、フィルター
ＩＣは出口部３に密に取付けられる。

このフィルターＩＣは、Ｔｇ＋前後の温度の流体に対し
ては圧力損失がな（該流体を大ｍに通過させる。

この温度からＴ訃前後の温度に流体の温度が一ヒ昇する
と、Ｔｇｒの粒子が軟化して一部潰れるため、圧力損失
が若干大きくなり、やや通過し難い状況となる。

そして、Ｔｇｔ以上の温度の流体を流すと、Ｔｇｒ−゛
「ｇ、の両方の粒子が潰れるため、フィルターＩＣを安
定した取付は態様で維持することができなくなる。

［発明の効果］以」〕の本発明焼結成型品によれば、次のような効果を
奏することができる。

■）従来の焼結成型品、例えば焼結フィルターにおいて
は、該フィルターの保持方法や取付方法がかなり困難で
、該フィルターの取付箇所には大きな制限があったが、
本発明焼結成型品によれば、複雑形状のフィルターであ
っても容易に提供することができるため、このような制
限を大幅に低減することができる。

２）空圧、水圧、油圧等に対して、作動流体の温度によ
り通過圧力損失が変化するフィルターを提供することが
できる。

４）異なるＴｇを有する２種以上の形状記憶性ポリマー
を用いた本発明焼結成型品によれば、該成？１！品全体
の硬度を温度により段階的又は連続的に変化させること
ができ、従来の焼結成型品では不可能な使用の仕方を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明焼結成型品の一例を示す図、第２図（Ａ
）〜（Ｃ）は第１図に示す本発明焼結酸！１′！品の一
使用例を示す図、第３図は本発明焼結成型品の他の使用
例を示す図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明焼結成型品
の成形例を示す図、第５図は第４図でｔノられた本発明
焼結成型品の使用例を示す図、第６図（＾）、　（Ｂ）
は第５図の使用中に本発明焼結成型品を構成する形状記
憶性ポリマー粒子が温度による変化を受けた状態を模式
的に示す図、第７図は本発明焼結成型品の他の成形例を
示す図、第８図は従来の焼結成型品を示す図、第９図（
Ａ）、（１３）は第８図に示す焼結成型品の保持方法を
示す図である。１、　ＩＡ、　ＩＢ、　ＩＣ：本発明焼結成型品１′：
変形冷却後の本発明焼結成型品第１図（Ａ）（Ｃ）第３図（Ａ）第４図旧）（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス転移点前後における弾性率変化の大きい形
状記憶性ポリマーの粉体又は粒体を焼結成形してなる焼
結成型品。
（２）異なるガラス転移点を有する少なくとも２種の形
状記憶性ポリマーの粉体又は粒体を用いた請求項（１）
記載の焼結成型品。
（３）形状記憶性ポリマーが、２官能ジイソシアナート
、２官能ポリオール、及び活性水素基を含む２官能鎖延
長剤を、モル比で、ジイソシアナート：ポリオール：鎖
延長剤＝２．００〜１．１０：１．００：１．００〜０
．１０となるように配合し、プレポリマー法により重合
したポリウレタンで、末端にＮＣＯ基とＯＨ基を略等量
含有し、ガラス転移点が−５０〜６０℃、結晶化度が３
〜５０重量％である請求項（１）及び（２）記載の焼結
成型品。