JPH0280827A

JPH0280827A - 弾性構造体

Info

Publication number: JPH0280827A
Application number: JP23088488A
Authority: JP
Inventors: Gensaku Iwama; 岩間　源作
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1990-03-20

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）この発明は、弾性構造体に関する。

さらに詳しくは、軟化点４０〜１００°Ｃを有する低温
熱可塑性樹脂、具体的にはラクトン樹脂またはトランス
ポリイソプレン樹脂を主成分とする組成物またはそれら
の混合物または低融点合金と弾性体か内部に封入された
弾性構造体に関する。

本発明の弾性構造体は感熱インターロック機構。

感熱作動弁、感熱作動シリンター、Ｍ速作動タンパ−な
どとして使用される。

（従来技術）一例として感熱インターロックＩｌ！禍について述べる
。従来、感熱インターロックｉ′！ｆ４と呼ばれるもの
はたとえば、液体の容器に設置する場合には熱電対など
の感熱センサー、電気的な変換器、電磁弁または油圧ま
たは空圧によって作動するオイルシリンターまたはエア
ーシリンターまたは電動シリンダーなどと組み合わせた
ものか用いられていた。しかしながら、」１記のような
従来型の感熱インターロック機構は以下のような問題を
有していた。

（発明か解決しようとする課題）その問題とは以下のようなものである。

すなわち、前記のような感熱インターロック機構は精度
は高く、コントロール範囲は広いが、メカニズムが複雑
で故障などの原因となり問題かあった。また、当然のこ
となから価格も高くなる。

したかって、単なる温水タンクに取り付ける場合などは
上記のような高級な機器を１■リイ−１りる必要はなく
何等かの代替機器か待ち望まれていた。

このような状況に鑑み１本発明者は鋭意検討した結果１
本発明を完成させた。

（発明の構成）すなわち１本発明は「■少なくとも１ケ所に内部から外部へまたは外部から
内部へ貫通した貫通孔を有し、該貫通孔以外は気密横道
または水蜜′ＷＪ造を有する密閉容器 ■該密閉容器中の空間に内蔵され２本体か該密閉容器中
で伸縮し、その一部か」１記貫通孔を貫通して外部に露
出し、他の一部か該密閉容器の一部に固定された弾性体 ■該密閉容器中の空間と該弾性体本体との間に形成され
た空間に充填された低温熱可塑性樹組成物または低融点
合金からなることを特徴とする弾性構造体」である。

以下に第１図〜第２図を用いて本発明の詳細な説明する
。

第１図は本発明の弾性構造体の１実施態様を示した外観
透視図であり、１−１が空間に充填された低温熱可塑性
樹脂を主成分とする組成物または低融点合金であり、２
−２か弾性体本体、３−３が密閉容器、４−４は弾性体
の一方の端部でこれは密閉容器の外側に露出した部分で
あり弾性体の構造によって直線方向に往復運動したりま
た。軸方向に往復回転運動したりする。

５−５は密閉容器の少なくとも１ケ所に穿たれた貫通孔
でその内面は弾性体の一方の端部４−４の外周面との間
に水密または気密の摺動部を形成する。

第２図は本発明の１実施態様を示した弾性構造体の密閉
容器中の弾性体が押し縮められた状態である。　本発明
の弾性構造体の密閉容器３−３内において弾性体２−２
が占有している以外の空間に充填されるものとして一つ
は低温熱可塑性樹脂があり、他の一つとして低融点合金
がある。

まず、低温熱可塑性樹脂について述べる。

低温熱可塑性樹脂とは熱水または温水の温度すなわち、
４０〜１００℃で軟化する樹脂であって、室温では固化
してそれ以」二は変形しない樹脂である。

すなわち、従来から一般的に用いられていた２００〜３
００℃程度の比較的高い温度で成型加工されていたよう
な熱可塑性樹脂は含まない。

本発明で述べる低温熱可塑性樹脂とは公知のもので、既
に市販されており、スプリント材料、かつらの型取り材
料などとして一般的なラクトン樹脂またはトランスポリ
イソプレン樹脂であり、各種の用途に用いられている。

例えば、倍力操作用物体（特開昭６Ｏ−２４０６９２）
　、プラスチック粘土（特開昭６ｌ−４２６７９）　、
医療用ギプス（特開昭５８−８１０４２）、スプリント
材、放射線照射用フェイスマスタ、かつらの型取材（特
開昭６０−２１５０１８＞などがある。

本発明でいう低温熱可塑性樹脂を主成分とする組成物と
いうのは樹脂材料に加工上必要な可塑剤、安定剤、熱伝
達材その他必要に応じて添加される改質剤を含有したも
のを含むものとする。

本発明の主要な構成材料となる低温熱可塑性樹脂の一つ
であるラフ１〜ン樹脂について述べる。

本発明で述べるラクトン樹脂とはラクトンモノマー、例
えば、ε−カブロラク１〜ン、δ−バレロラクトン、ト
リメチルカプロラフ１〜ンなどを開始剤を用いて開環重
合させて製造したものであり、常温では固体状態である
が、加熱すると軟化する熱可塑性樹脂である。

以上の各種ラクトンモノマーの中でも量産されているε
−カプロラク１〜ンか特に好適である。

本発明の弾性ｍ遺体に用いられる低温熱可塑性樹脂は以
下のような方法で製造される。

このラフ）ヘン樹脂は常温で液体のものから固体状のも
の迄種々の分子量を有するものがあり、各種の用途に用
いられているか１本発明の弾性梢遺体の内部に充填され
所期の目的を達成するためには１０，０００〜１００，
０００程度の分子量を有するものか好ましい。

分子量か１０，０００未満では常温で液体またはワック
ス状であるため本発明の使用目的に合致しない。

反対に分子ｊｉｌｏｏ、０００以上を有するものでは軟
化点か高くなるわけではないが、溶融時の粘度が高く、
封入加工かやりにくいたけでなく弾性体２−２が溶融し
た樹脂中で伸縮するのに長時間を要するので好ましくな
い。

次にラクトン樹脂を上記のような分子量範囲、すなわち
、軟化点範囲を有するフレニドのものに設定するための
条件について記述する。

前記のようにラクトンモノマーを開始剤と触媒の存在下
で開環重合させるわけであるが、本発明に用いるような
分子量グレードの樹脂を製造するにはラクトンモノマー
中に通常は必ず含まれている微量の水分、具体的には０
，０５％程度のものを開始剤として利用する。

分子量を設定するにはラクトンモノマーと開始剤とのモ
ル比を以下の関係式にしたかって計算して決定する。

ｅｘ、分子量４０．０００のものを製造する場合には４０．０ＯＯ＝Ａ＋ｎＸ（ラクトンモノマーの分子量）［ただし、Ａは開始剤として用いられる水の分子量、ｎ
は水１モルに対して加えられるラクトンモノマーのモル
数］また、製造されたラクトン樹脂の分子量を測定するには
その樹脂の水酸基価および酸価を測定して以下の計算式
にしたかって計算ずれは目安となる分子量か算出される
。

分子量５６．１１　　ｘ２　　ｘ１０００水酸基価士酸価上記のような４０〜１００℃という軟化点範囲を有する
ラクトン樹脂の分子量は１０．０００〜１００．０００
のものであり、中でも４０．０００〜７０．０００のも
のか好ましい。

また、以下のように相対粘度を求めて分子量を把握する
方法もある。

分子量１０．０００〜１００．０００のものというのは
相対粘度１．１５〜２．２８を有するものに相当する。

なお、本発明で述べる相対粘度とは毛細管粘度計（ウベ
ローデ粘度計）を用いて測定した値とする。測定法はＪ
ＩＳ　　Ｋ６７２６に準じて行なった。ただし、溶剤と
してトルエン濃度１％、温度２７°Ｃ±０．０５°Ｃで
測定した値とする。

ラクトンモノマーを微量の水分、具体的には００５％程
度のものを開始剤として上記のように開環重合させて分
子量１０．０００〜１００．０００程度のラクトン樹脂
を製造する場合に用いる触媒としては有機スズ化合物、
有機チタン化合物、有機ハロゲン化スズ化合物などが好
適であり、中でも塩化第一スズ（ＳｎＣ１２）を用いる
のが好ましい。

触媒の使用量はラクトンモノマーに対して０゜１〜５、
ＯＯＯｐｐｍが好適である。

以」二のような本発明に用いる分子量１０．０００〜１
００．０００程度のラクトン樹脂を製造する方法は特開
昭５６−１４９４４２号公報などに詳細に開示されてい
る。

また、ラフ１〜ン樹脂は単独のグレードのものでも良い
が、グレードの異なるしのを複数種類ブレンドしたもの
を用いても良い。

グレードの異なるものの一例としては例えば、相対粘度
１．１５〜１，５を有するものと１．５〜２．２８を有
するものとの組み合わせかある。

グレードの異なるものを複数種類ブレンドされた樹脂の
特性は相当する単独のグレードのものより同じ軟化温度
でも曲げ強度などが向上する。

たたし１本発明の場合には曲げ強度を向上させる必要は
ない。

以上のようにして製造された低温熱可塑性樹脂であるラ
クトン樹脂は単独で用いても良いし、アクリロニトリル
ースチレン樹脂、その他の熱可塑性樹脂をブレンドして
用いても良い。

アクリロニトリル−スチレン樹脂としては乳化重合また
は懸濁重合で製造されたアクリロニ１〜リル２５％−ス
チレン７５％の汎用グレードのもの、または、相当品を
用いれば問題はない。

その他、ブレンドし得る樹脂としてはエチレン酢ビ樹脂
、ラフ１〜ン以外の熱可塑性樹脂のポリエステル樹脂な
どがある。

また、ラクトン樹脂はポリエステル樹脂の一種であり、
加水分解作用を受けて劣化するのでそれを防止するため
にエポキシ樹脂を少量添加して重合させるのが特に好適
である。

次に低温熱可塑性樹脂のもう一つの例であるトランスポ
リイソプレンについてｉｔ￥細に説明する。

本発明において、用いられる低温熱可塑性樹脂であるト
ランスポリイソプレンは以下のようにして製造される。

すなわち、有機アルミニウム化合物と三塩化ヴアナジウ
ムとチタン化合物からなる触媒などを用いてイソプレン
モノマーを重合させることにより得られる。

反応温度は１０〜１００°Ｃが適当であり、ベンゼンな
どの溶媒中で行っても良い。

また、インプレンモノマーに他の共役ジエン系のモノマ
ーなどを共重合させても良い。

低温熱可塑性樹脂である１〜ランスポリイソプレン樹脂
は種々のグレードのものがあり、各種の用途に用いられ
ている力釈本発明の弾性構造体に用いる材料としては少
なくとも８５％の１〜ランス−１，４体を含有し、Ｘ線
回折で測定された結晶性が１５％・〜４０％、ムーニー
粘度が５〜５０（Ｍｌ、−４，１００℃）を有するグレ
ードのものが望ましい。

このようなＩ・ランス−１，４−ポリイソプレンを主成
物とする樹脂組成物の結晶融点は３５〜１００℃である
。

前記の物性範囲を外れるものは本発明の使用目的には合
致しない。結晶性か４０％を越えるものでは溶融時の粘
度か高ずき゛るため好ましくない。その理由は前記ラク
トン樹脂の場合と同じである。

以−Ｆのようなグレードのトランス−１，４−ポリイソ
プレンを製造するための方法は例えば特開昭５０−１．
２２５８６、特開昭５１−５３５４５号公報などに詳細
に開示されている。

次に密閉容器３−３内に充填される別の材料である低融
点合金について述べる。

それらの中で１例えは、ローゼ合金およびニュトン合金
というのは１３ｉ（５０％）−Ｐｂ（３３１％）−８ｎ
（１９％）の３成分共融混合物付近の組成を有し、９５
℃付近で溶融する。

リボヴイッツ合金、およびウッド合金は１３ｊ（５０％
）−Ｐｂ（２４％）−８ｎ（１４％）の３成分共融混合
物付近の組成を有し、７０°Ｃ付近で溶融する。

インジウムまたは水銀を含有するものはさらに低温で融
解する。

しかしながら、低融点合金は有毒な金属を含有している
ので使用目的によっては好ましくない場合がある。

特に貫通孔５−５と弾性体の一方の端部４−４の外周面
との間の水密または気密の摺動面にガスケットなどを用
いずに作製した場合には温水または熱水中に微量ながら
金属成分か溶解するので好ましくない。たたし、融解時
の粘度は樹脂の場合より低いので弾性体本体２−２の伸
縮速度は速いという利点かある。

本発明の弾性構造体のように従来から用いられている熱
可塑性樹脂を用いずに低温熱可塑性樹脂を主成分とする
組成物または低融点合金を用いるのが有効であるのは以
下の理由による。

すなわち、従来から用いられていた熱可塑性樹脂ではた
とえ軟化点または融点の低いポリエチレンのようなもの
でも軟化させるには２００°Ｃ程度の高温にする必要が
あり、使用範囲が限定されるからである。

次に、低温熱可塑性樹脂を主成分とする組成物または低
融点合金を密閉容器３＝３中の空間に充填する方法を記
述する。

最も簡単な方式は低温熱可塑性樹脂を主成分とする組成
物または低融点合金を融解して流動状態にして空間に流
し込む方法などがある。

弾性体の一方の端部は密閉容器中の一部に固定されてい
る必要かあるか、固定の方式は限定されることはなく溶
接方式でもネジ込み方式でも構わない。弾性体の具体的
な構造はヘリカル構造のスプリング式バネでも　また、
板バネ構造のものでも良い。

弾性Ｍ／４遺体を構成する弾性体のもう一方の端部につ
いて述べる。

すなわち、固定されていない方は密閉容器に穿たれた貫
通孔を貫通して外部に露出している訳であるか９例えば
、常時収縮型の場合には露出部分の長さは当然のことな
がら縮んでいる時にも密閉容器内に引き込まれない程度
に設定しなければならない。逆に常時伸長型の場合には
押し縮めた場合でも他の機器との連結か可能な程度に露
出部分の長さを有してなければならない。

先端部の形状は組み合わせて用いられる他の機器との関
係で決めれば良いか、汎用性を持なぜるためにはネジ込
み穴か（−Ｊ与された形状にしておくのか望ましい。

以」二のようにして作製された本発明の弾性構造体が他
の機器と組み合わせられて具体的に用いられる用途とし
ては感熱インターロックｉ構、感熱作動弁、感熱作動シ
リンター、緩速作動タンパなどがある。

以下に本発明の具体的な実施態様を列挙するか。

本発明が本実施態様に限定される訳ではない。

（１）低温熱可塑性樹脂が熱可塑性ラフ１〜ン樹脂組成
物である特許請求の範囲第（１）項記載の弾性４１！造
体。

（２）低温熱可塑性樹脂が１〜ランスポリイソプレン樹
脂である特許請求の範囲第（１）項記載の弾性Ｓ遺体。

（３）ラフＩ・ン樹脂組成物かエポキシ樹脂を含有する
樹脂である特許請求の範囲第（１）項記載の弾性構造体
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弾性構造体の１実７１１ｉｉ態様を示
したものであり、１−１か空間に充填された低温熱可塑
性樹脂を主成分とする組成物または低融点合金であり、
２−２か弾性体本体、３−３か密閉容器である。第２図は本発明の弾性構造体中の弾性体か押し縮められ
た状態を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１ケ所に内部から外部へまたは外部か
ら内部へ貫通した貫通孔を有し、該貫通孔以外は気密構
造または水密構造を有する密閉容器
（２）該密閉容器中の空間に内蔵され、本体が該密閉容
器中で伸縮し、その一部が上記貫通孔を貫通して外部に
露出し、他の一部が該密閉容器中の一部に固定された弾
性体
（３）該密閉容器中の空間と該弾性体本体との間に形成
された空間に充填された低温熱可塑性樹脂組成物または
低融点合金からなることを特徴とする弾性構造体。