JPH03239738A - ゴム弾性体の形状記憶性付与方法及び形状記憶性ゴム弾性体 - Google Patents

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〕 この発明はゴム弾性体に形状記憶性を付与する方法と、
形状記憶性を付与されたゴム弾性体に関する。

〔従来の技術〕

従来、形状記憶性を有するゴム弾性体に関しては、たと
えば特開昭６１−２３１０５１号公報、特開昭６２−８
６０２５号公報、及び特開昭６４−６５１５３号公報に
記載の技術が知られている。

これらに係わる形状記憶性のゴム弾性体はいずれもガラ
ス転移点（以下、Ｔｇという。）を利用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記した従来の形状記憶性のゴム弾性体
はＴｇの温度を利用しているため、形状回復温度以下で
は物性がもろく、かつ形状回復温度以上ではゴム弾性を
有しない問題があった。

そこで本発明者はＴｇを利用しないで、ゴム弾性体に形
状記憶性を付与する研究において良好な成果を得て本発
明を達成したものである。

すなわち、本発明の課題は形状記憶性の付与処理が容易
に行うことができて実施し易く、かつ処理後のゴム弾性
体が低温の非ゴム質（剛性質）と所定温度以上でのゴム
質とを安定に具備させ得る、ゴム弾性体の形状記憶性付
与方法を提供することにある。

そして、本発明の他の課題は家屋等の低温での非ゴム質
と所定温度以上でのゴム質との両性質を備え、所定温度
以上においての変形形状が冷却により維持され、再び所
定温度以上に加熱することにより元の形状に戻る形状記
憶物性を有し、かつ該所定温度がＴｇには依存しない形
状記憶性ゴム弾性体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を達成するために、本発明の形状記憶性の付与
方法は、主鎖中の二重結合を水素添加したジエン系のゴ
ム弾性体中に、縮合芳香族環を有する化合物を分散剤と
して含ませることにより、非ゴム質の変形形状が所定温
度変化に対し、ゴム質の本来の形状に戻る物性を前記ゴ
ム弾性体に付与することとする。

ジエン系のゴム弾性体中に分散剤を含ませる手段は、分
散剤を溶解した有機溶剤中にゴム弾性体を浸漬し、しか
る後、含浸した有機溶剤を蒸発除去する工程、あるいは
ゴム弾性体を加硫成形する工程において分散剤を他の配
合原料とともに混合することにより行うことができる。

そして、本発明の形状記憶性のゴム弾性体は、主鎖中の
二重結合が水素添加されたジエン系のゴム弾性体であり
、かつ縮合芳香族環を有する化合物が分散剤として前記
ゴム弾性体の分子中に分散され、かつ前記形状記憶物性
を有するものとされる。

前記した両発明において、分散剤とする縮合芳香族環を
有する化合物は、ジベンゾフラン、ナフトール、フェナ
ントレン及びナフチルアミンなどが用いられる。また、
ジエン系のゴム弾性体は形状記憶物性の優れたものが得
られる点において、ＮＢＲゴム（ブタジェン・アクリロ
ニトリルゴム）、イソプレンゴム、シス・イソプレンゴ
ム、シス・ブタジエンゴムあるいはクロロプレンゴムが
特に好ましいものであるが、エチレン・プロピレンゴム
、ＳＢＲ（ブタジェン・スチレン）ゴム、ブタジェンゴ
ム、イソブチレン・イソプレンゴム、その他のゴム弾性
体であってもよい。

なお、本発明の形状記憶性ゴム弾性体は、可逆性フック
など建築用固定材、電気制御防振ゴム、形状記憶ストッ
パーなど防振ゴム部材、ギブスなど医療用部材、封止材
、自動車用衝撃吸収部材、玩具用部材等、使用に際して
弾性を適当に維持しながら、加温により容易に成形体の
当初の形状に復元して目的を達する分野に用い得る。

〔作　用〕

本発明の形状記憶性付与方性においては、分散剤かゴム
弾性体の分子中に分散される。水素添加されたゴム弾性
体の分子は分散剤の分散に都合がよい。分子中の分散剤
はゴム弾性体の物性を変化させる作用をなす。

本発明のゴム弾性体は、該分子中に分散させた分散剤に
より形状記憶特性が付与される。分散剤は分子レベルの
微粒子として該分子中に分散することより、低温（たと
えば室温）ではゴムポリマー主鎖との親和性によりゴム
弾性が拘束され、非ゴム質を呈する。このゴム弾性体を
分散剤の融点よりははるかに低い温度の所定温度まで昇
温すると分散剤の（固体）の微粒子とゴムポリマーとの
相対的な作用によりゴム弾性が回復するものと考えられ
る。所定温度以上の高温のゴム質の状態においては形状
変形自在である。ゴム質の状態において変形させた形状
は冷却するとそのままの形状を維持する。。そして加熱
により元の形状に復元する。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

まず、本例のゴム弾性体の各試料とするための水素添加
（水素添加率９５％）したＮＢＲゴムを用意する。この
ゴム弾性体の各試料は厚さｌ　ｍｍのシート状に加硫成
形したものから、１０１０Ｘ１０の正方形に裁断した大
きさのもの（第２図参照）であり、多数個用意した。

次いで、ゴム弾性体の各試料は各々ジベンゾフラン２ｇ
を溶解した有機溶剤（本例ではトルエン）各１〇−中に
各々浸漬する。浸漬温度は室温とした。浸漬時間を変え
ることによってジベンゾフランの含浸量の異なる各試料
が得られる。しかる後、所定時間後毎に、試料を取出し
、取出した各試料は５０℃の雰囲気に５時間放置して乾
燥し、各ゴム弾性体中に含浸させた有機溶剤を蒸発除去
してジベンゾフラン含有量の異なる各試料を得た。

各ゴム弾性体の試料における浸漬時間とジベンゾフラン
含有量の関係は第５図のグラフ■に示す通りである。グ
ラフＩにて明らかなように、浸漬時間の経過とともに試
料中のジベンゾフランの含有量が増すが、浸漬時間４．
００分以上では含有量がほぼ一定となる。

前述の如くして得た各ゴム弾性体の試料は、次の要領で
形状記憶性を調べた。即ち、第２図に示すように、１０
Ｘ１０Ｘ１＋ｎｍの大きさの各試料（板状試料ともいう
。）Ｓは約８０℃に加熱し、約８０℃において適宜手段
で外力を加え、第３図に示す変形した試料（以下、変形
試料という。）ＳＡの隙間りが１ｒｎｆｆ、のＵ字状に
変形させ、この状態を保持したまま、室温（約１０〜２
０’Ｃ）まで冷却し、非ゴム質の硬化した変形試料ＳＢ
とした。

次いでこの変形試料ＳＢは第４図に示す加熱装置１を用
いて徐々に昇温し、第２図に示す板状試料Ｓに回復する
温度を測定した。

なお、前記加熱装置１は水（純水）２を入れたビー力３
をウォータバス４中に配置し、ウォータバス４の水５を
加熱手段６にて昇温可能とした構造よりなり、ビー力３
の水２中に変形試料ＳＢを入れ、ビー力３の水温を温度
計７で見なからビー３の水温と変形試料ＳＢの形状変化
が測定できるようにされている。

しかして、変形試料ＳＢが板状試料Ｓに回復する形状回
復温度は（ジベンゾフラン含有量０．１　ｇ以上の試料
において）、４３〜５０℃であった。

これは繰り返し可能であり、この形状回復温度に変化は
なかった。

また、試料の硬度（ウォーレス硬度）を調べた結果は第
１表に示すようであり、形状回復温度以下では大幅に硬
度の上昇が認められた。

第１表 低温域での硬度はゴム弾性体中の分散剤（本例ではジベ
ンゾフラン）の量で央まり、この関係は第６図のグラフ
Ｈに示す通りであった。グラフＨにおいて、試料Ｓ中の
ジベンゾフラン量が多いもの程、硬度が大きいことが分
かる。ジベンゾフラン含有量０．２ｇでは硬度の差はほ
とんどない。

上記の結果より、形状記憶性能をもつためには試料（ゴ
ム弾性体）Ｓｌｃ＆に対して、ジベンゾフランＯ，ｌ　
ｇを必要とするが、安定な性能を得るためには０．２ｇ
以上含ませることが望ましい（第５図のグラフ■の矢印
範囲参照）。

第１図に示すように、本例により得た高温状態の板状試
料Ｓは外力を加えて変形試料ＳＡとし、この形状を保ち
つつ冷却して低温にすると、非ゴム質の変形試料ＳＢと
なる。この状態においては外力を負荷しないでも変形形
状が維持される。そして、これを徐々に加熱して所定の
高温とすると、形状が回復して板状の試料Ｓに戻る。そ
して板状試料Ｓ−ゴム質の変形試料ＳＡ−非ゴム質の変
形試料ＳＢ→板状試料Ｓの各変化は繰り返し行うことが
できた。

次に、ゴム弾性体に含有させる分散剤の種類を変えて、
前記した各試料Ｓの場合と同様に処理した際の、分散剤
と形状回復温度の関係を調べた結果は第２表の通りであ
った。

第２表 〔発明の効果〕 しかして、本発明の形状記憶性付与方法は水素添加した
ジエン系のゴム弾性体中に縮合芳香族環を有する化合物
を分散剤として含ませるようにしたので、ゴム弾性体に
低温における非ゴム質と、所定高温でのゴム質とを安定
に具備したゴム弾性体となし得る。このため、ゴム質に
おける変形形状は低温にすることにより、そのままの形
状を非ゴム質として維持でき、これを加熱するとゴム質
の変形前の形状に戻る形状記憶特性を与えることができ
る。

ゴム弾性体中の分散剤の分散は分散剤を溶かした有機溶
剤中にゴム弾性体を浸漬し、含浸させた後、含浸した有
機溶剤を蒸発除去するか、あるいはゴム弾性体の加硫成
形の際に分散剤を他の配合原料とともに混合する手段に
てなし得るので、本発明方法は容易に実施することがで
きるものである。

また、本発明の形状記憶性ゴム弾性体は主鎖の二重結合
が水素添加され、かつ縮合芳香族環を有する化合物が分
子中に分散されているので、前記した形状記憶特性を有
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係わるものであり、第１図は形
状記憶特性の説明図、第２図はゴム弾性体の試料形状を
示す斜視図、第３図はゴム弾性体の変形形状図、第４図
は加熱装置の構造図、第５図は浸漬時間とベンゾフラン
含有量の関係を示すグラフ、第６図はジベンゾフランの
含有量と試料（初期硬度５５）の硬度の関係を示すグラ
フである。 Ｓ・・・・試料（板状試料） ＳＡ、ＳＢ・−・°変形試料

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）主鎖中の二重結合を水素添加したジエン系のゴム
   弾性体中に、縮合芳香族環を有する化合物を分散剤とし
   て含ませることにより、非ゴム質の変形形状が所定温度
   変化に対し、ゴム質の本来の形状に戻る物性を前記ゴム
   弾性体に付与することを特徴としたゴム弾性体の形状記
   憶性付与方法。
2. （２）分散剤とする縮合芳香族環を有する化合物が、ジ
   ベンゾフラン、ナフトール、フェナントレン及びナフチ
   ルアミンの群中より選択した少なくとも一種よりなるも
   のである請求項１記載のゴム弾性体の形状記憶性付与方
   法。
3. （３）ジエン系のゴム弾性体がＮＢＲゴム、イソプレン
   ゴム、シス・イソプレンゴム、シス・ブタジエンゴム及
   びクロロプレンゴムの群中より選択した少なくとも一種
   よりなるものである請求項１記載のゴム弾性体の形状記
   憶性付与方法。
4. （４）ジエン系のゴム弾性体中に分散剤を含ませる手段
   が、分散剤を溶解した有機溶剤中にゴム弾性体を浸漬し
   、しかる後、含浸した有機溶剤を蒸発除去する工程より
   なる請求項１記載のゴム弾性体の形状記憶性付与方法。
5. （５）ジエン系のゴム弾性体中に分散剤を含ませる手段
   が、ゴム弾性体を加硫成形する工程において分散剤を他
   の配合原料とともに混合することにより行うものである
   請求項１記載のゴム弾性体の形状記憶性付与方法。
6. （６）主鎖中の二重結合が水素添加されたジエン系のゴ
   ム弾性体であり、かつ縮合芳香族環を有する化合物が分
   散剤として前記ゴム弾性体の分子中に分散され、かつ非
   ゴム質の変形形状が所定温度変化に対し、ゴム質の本来
   の形状に戻る物性を備えていることを特徴とした形状記
   憶性ゴム弾性体。
7. （７）分散剤とする縮合芳香族環を有する化合物が、ジ
   ベンゾフラン、ナフトール、フェナントレン及びナフチ
   ルアミンの群中より選択した少なくとも一種よりなるも
   のである請求項６記載の形状記憶性ゴム弾性体。
8. （８）ジエン系のゴム弾性体がＮＢＲゴム、イソプレン
   ゴム、シス・イソプレンゴム、シス・ブタジエンゴム及
   びクロロプレンゴムの群中より選択した少なくとも一種
   よりなるものである請求項６記載の形状記憶性ゴム弾性
   体。