JPH0685339A - Polyurethane elastomer actuator - Google Patents

Polyurethane elastomer actuator

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JPH0685339A
JPH0685339A JP4236175A JP23617592A JPH0685339A JP H0685339 A JPH0685339 A JP H0685339A JP 4236175 A JP4236175 A JP 4236175A JP 23617592 A JP23617592 A JP 23617592A JP H0685339 A JPH0685339 A JP H0685339A
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JP
Japan
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polyol
weight
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polyurethane elastomer
diisocyanate
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JP4236175A
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Toshihiro Hirai
利博 平井
Takeshi Sugino
毅 杉野
Toshiaki Kasazaki
敏明 笠崎
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Nitta Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide an actuator which does not need so high voltage and hardly causes electrolysis or heat generation. CONSTITUTION:This is a polyurethane elastomer which has an inductive poIyol or a polyol which has a substituent having relatively strong bipolar moment, and polyol are oriented in the direction of an electric field by applying an DC electric field to the polyurethane elastomer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ポリウレタン・エラ
ストマー材料の誘電体の電場配向を利用したポリウレタ
ンエラストマー・アクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyurethane elastomer actuator utilizing the electric field orientation of a dielectric material of polyurethane elastomer material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より圧電材料として次のようなもの
が知られている。チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系に
代表される圧電セラミックスや、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)に代表される圧電性高分子、或いはこれら
を複合化したものである。これらのものは実際にスピー
カーやヘッドホン材料として使用されており、特定の用
途に対しては優れた性能を見せている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the following piezoelectric materials have been known. A piezoelectric ceramic typified by lead zirconate titanate (PZT) system, a piezoelectric polymer typified by polyvinylidene fluoride (PVDF), or a composite of these. These are actually used as materials for speakers and headphones and have shown excellent performance for specific applications.

【0003】ところが、前記の圧電材料は通常約10k
Vもの高電圧を必要とするとともに、駆動される電歪量
があまり大きくないのでアクチュエータとしての用途に
は不向きである。一方、最近は特定の荷電性ゲルを利用
したアクチュエータ材料も開発されている。しかし、こ
の種の材料は化学反応を伴うので電気分解や発熱が起こ
るという問題がある。
However, the piezoelectric material is usually about 10 k.
Since it requires a high voltage of V and the amount of electrostriction to be driven is not so large, it is not suitable for use as an actuator. On the other hand, recently, actuator materials using a specific chargeable gel have also been developed. However, this kind of material involves a chemical reaction, so that there is a problem that electrolysis and heat generation occur.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとした課題】そこで、この発明はそ
れ程高電圧を必要としないとともに電気分解や発熱を殆
ど伴わないアクチュエータを提供することを課題とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an actuator which does not require such high voltage and hardly causes electrolysis or heat generation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明のポリウレタンエラストマー・アクチュエ
ータは、誘電性のポリオール又は比較的強い双極子モー
メントを有する置換基を持つポリオールを有するポリウ
レタン・エラストマーであって、前記ポリウレタン・エ
ラストマーに直流電場を印加することによって、前記ポ
リオールが電場方向に配向することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a polyurethane elastomer actuator of the present invention is a polyurethane elastomer having a dielectric polyol or a polyol having a substituent having a relatively strong dipole moment. By applying a DC electric field to the polyurethane elastomer, the polyol is oriented in the direction of the electric field.

【0006】[0006]

【作用】この発明のポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータに直流電場を印加すると、ポリウレタン・エラ
ストマーの有する誘電性のポリオール又は比較的強い双
極子モーメントを有する置換基を持つポリオールが電場
方向に配向する。すると、ポリウレタン・エラストマー
を構成する高分子のコンフォメーションの変化が誘起さ
れる。
When a DC electric field is applied to the polyurethane elastomer actuator of the present invention, the dielectric polyol of the polyurethane elastomer or the polyol having a substituent having a relatively strong dipole moment is oriented in the electric field direction. Then, the conformational change of the polymer constituting the polyurethane elastomer is induced.

【0007】この発明のものは前記ポリオールを電場方
向に配向させるために直流電場を印加する必要がある
が、そのための電圧として従来の圧電材料(圧電セラミ
ックス等)が必要とする程の高電圧は必要としない。ま
た、ポリオールを電場方向に配向させる際に化学反応は
伴わないので電気分解や発熱は殆ど伴わない。この発明
の構成によると、異方的な力が極めて高速で発生しこれ
を用いて有為な仕事を行うことができ、アクチュエーシ
ョンに利用することができる。この発明に於ける変形或
いはアクチュエーションが生じる機構は、誘電性のポリ
オールの電場による配向とそれによって誘起される高分
子のコンフォメーションの変化に基づくものである。
In the present invention, it is necessary to apply a DC electric field in order to orient the above-mentioned polyol in the electric field direction, but as a voltage therefor, a voltage as high as that required by a conventional piezoelectric material (piezoelectric ceramics, etc.) is not obtained. do not need. Further, when the polyol is oriented in the direction of the electric field, no chemical reaction accompanies the electrolysis and heat generation. According to the configuration of the present invention, an anisotropic force is generated at an extremely high speed, which can be used for useful work and can be used for actuation. The mechanism of deformation or actuation in the present invention is based on the electric field orientation of the dielectric polyol and the change in the conformation of the polymer induced thereby.

【0008】従って、ポリウレタン・エラストマーを構
成する高分子鎖の集合状態の異方性などの高次構造がア
クチュエーションの大きさを決める要因の一つとなる。
構造変化は電場によって連続的且つ線型に起こり、従っ
て、発生する力や変形量は電場によって線型に制御でき
る。このことは、系に電流を通じる条件下で測定した場
合でもアクションが電流に依存せず一定となることを意
味している。
Therefore, the higher-order structure such as anisotropy of the aggregated state of the polymer chains constituting the polyurethane elastomer is one of the factors that determine the magnitude of actuation.
The structural change occurs continuously and linearly by the electric field, and therefore the generated force and the amount of deformation can be linearly controlled by the electric field. This means that the action is constant, independent of the current, even when measured under conditions where a current is passed through the system.

【0009】事実上電流が流れない条件下(例えば1m
A程度)でアクチュエーションが行なえることは、熱的
にエネルギーが散逸することが避けられ電気エネルギー
を高効率で機械エネルギーに変換できることを示唆して
いる。つまり、実効電流が事実上ゼロに近い状態で分子
配向のみによってポリウレタン・エラストマーの形状を
変化させることが可能であり、この形状変化の際に生じ
る機械的変形エネルギーをアクチュエーションに利用す
る。
Conditions under which virtually no current flows (eg 1 m
The fact that actuation can be performed at (about A) suggests that heat dissipation can be avoided and electrical energy can be converted into mechanical energy with high efficiency. That is, it is possible to change the shape of the polyurethane elastomer by only the molecular orientation with the effective current being practically close to zero, and the mechanical deformation energy generated during this shape change is used for actuation.

【0010】一方、ゲル状の材料の場合に必要とする溶
媒を全く含まない状態においてポリマー構造の制御だけ
で駆動性能を引き出せるということは、ポリウレタン・
エラストマー材料が汎用性の材料であることを考えると
非常に大きな利点である。
On the other hand, the fact that the driving performance can be brought out only by controlling the polymer structure in the state where the solvent required in the case of a gel material is not contained at all is
Considering that the elastomer material is a versatile material, this is a great advantage.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明を実施例により更に具体的に
説明する。尚、この発明は下記の実施例に限定されな
い。作用の欄に記載のように、この発明のポリウレタン
エラストマー・アクチュエータの機構は高分子鎖のコン
フォメーション変化に起因するもので、従来の荷電性ゲ
ルのように化学反応を伴うものと比較すると応答性が極
めて速い。応答速度はポリウレタン・エラストマーの誘
導性などによるが、概ねミリ秒から10ミリ秒のオーダ
ーである。変化量はポリウレタン・エラストマー固有の
架橋度などに起因する構造と物性に最も大きく依存して
いる。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The present invention is not limited to the following embodiments. As described in the section of action, the mechanism of the polyurethane elastomer actuator of the present invention is due to the conformational change of the polymer chain, and it is more responsive than the conventional charged gel which involves a chemical reaction. Is extremely fast. Although the response speed depends on the inductive property of the polyurethane elastomer, it is generally on the order of milliseconds to 10 milliseconds. The amount of change depends most on the structure and physical properties due to the degree of crosslinking inherent to polyurethane / elastomer.

【0012】ポリウレタン・エラストマーに起因する弾
性機能をアクチュエータに利用すべく更にその化学構造
を探索した。ポリウレタン・エラストマーの構造上の必
要成分はソフト・セグメントとハード・セグメントとを
構成する成分と物理強度の改変に必要な硬化剤との三成
分である。従って、各種の関連化合物及びそれらの組合
せについて電場による駆動性能の検討を行った。
The chemical structure of the polyurethane elastomer was further sought in order to utilize the elastic function of the elastomer in the actuator. The structurally necessary components of the polyurethane elastomer are three components, a component constituting the soft segment and the hard segment, and a curing agent necessary for modifying the physical strength. Therefore, we investigated the driving performance of various related compounds and their combinations under an electric field.

【0013】ポリウレタン・エラストマーは次に示すよ
うな方法で得ることが出来る。即ち、高分子ポリオール
及び有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を用いて、従
来公知の方法により反応を行う。例えば、この高分子ポ
リオールと有機ポリイソシアネートとを反応させてウレ
タンプレポリマーを得て、次いでこれに鎖伸長剤を反応
せしめる方法、或いは、前記三成分を所定の割合で同時
に反応せしめる所謂ワンショット法等が有る。高分子ポ
リオールと有機ポリイソシアネートとのNCO/OHモ
ル比は1.5〜9の範囲が好ましい。
The polyurethane elastomer can be obtained by the following method. That is, the reaction is carried out by a conventionally known method using the polymer polyol, the organic polyisocyanate and the chain extender. For example, a method of reacting the polymer polyol with an organic polyisocyanate to obtain a urethane prepolymer and then reacting it with a chain extender, or a so-called one-shot method in which the three components are simultaneously reacted in a predetermined ratio And so on. The NCO / OH molar ratio of the polymer polyol and the organic polyisocyanate is preferably in the range of 1.5-9.

【0014】ポリイソシアネートとしては、分子内に2
個以上のイソシアネート基を有するものであればよく、
例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレ
ンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−ト
リメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4
−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカ
メチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジ
イソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネ
ート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,
4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネー
ト)、1−メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシア
ネート、1−メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシ
アネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シク
ロヘキサン、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シ
クロヘキサン、m−フェニレンジイソシアネート、p−
フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイ
ソシアネート、4,4’−ジフェニメタンジイソシアネ
ート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−ト
リレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソ
シアネート、ジアニジンジイソシアネート、4,4’−
ジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3−キシリ
レンジイソシアネート、ω,ω’−ジイソシアネート−
1,4−ジエチルベンゼン、ポリメチレンポリフェルニ
ルポリイソシアネート、及びこれらのポリイソシアネー
ト類のイソシアヌレート化変性品、カルボジイミド化変
性品、ビュレット化変性品等が挙げられる。これらは1
種のみを用いてもよいし或いは2種以上を併用してもよ
い。
As the polyisocyanate, 2 in the molecule
As long as it has more than one isocyanate group,
For example, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,2,4
-Trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,
4'-methylenebis (cyclohexylisocyanate), 1-methyl-2,4-cyclohexanediisocyanate, 1-methyl-2,6-cyclohexanediisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) ) Cyclohexane, m-phenylene diisocyanate, p-
Phenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-toluidine diisocyanate, dianidine diisocyanate, 4, 4'-
Diphenyl ether diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, ω, ω'-diisocyanate-
Examples thereof include 1,4-diethylbenzene, polymethylene polyfernyl polyisocyanate, and isocyanurate-modified products, carbodiimide-modified products, and burette-modified products of these polyisocyanates. These are 1
Only one species may be used, or two or more species may be used in combination.

【0015】ポリオールとしてはポリエステル系ポリオ
ール、ポリエーテル系ポリオール、ポリカーボネート系
ポリオール、ポリブタジエン系ポリオールの1種又は2
種以上からなるもの、又は前記ポリオールにポリオレフ
ィン系ポリオールを適宜ブレンドしたもの等を使用する
ことができる。ポリエステル系ポリオールとしては、例
えばポリカルボン酸と低分子ポリオールとの縮合物で、
分子量500〜10000のものがある。具体的には、
ポリ(エチレンアジペート)(「PEA」)、ポリ(ジ
エチレンアジペート)(「PDA」)、ポリ(プロピレ
ンアジペート)(「PPA」)、ポリ(テトラメチレン
アジペート)(「PBA」)、ポリ(ヘキサメチレンア
ジペート)(「PHA」)、ポリ(ネオペンチレンアジ
ペート)(「PNA」)、3−メチル−1,5−ペンタ
ンジオールとアジピン酸からなるポリオール、PEAと
PDAのランダム共重合体、PEAとPPAのランダム
共重合体、PEAとPBAのランダム共重合体、PHA
とPNAのランダム共重合体、又はε−カプロラクトン
を開環重合して得たカプロラクトンポリオール、β−メ
チル−δ−バレロラクトンをエチレングリコールで開環
することにより得られたポリオールなど(これらはいず
れも分子量500〜10000であることが好ましい)
が挙げられ、それぞれ単独で使用し又は複数併用したり
できる。更に、ポリエステル系ポリオールとしては例え
ば下記の酸の少なくとも1つとグリコールの少なくとも
1つとの共重合体が挙げられる。
As the polyol, one type or two types of polyester type polyol, polyether type polyol, polycarbonate type polyol and polybutadiene type polyol are used.
It is possible to use one composed of one or more kinds, or one obtained by appropriately blending the polyol with a polyolefin polyol. As the polyester-based polyol, for example, a condensate of a polycarboxylic acid and a low-molecular polyol,
Some have a molecular weight of 500 to 10,000. In particular,
Poly (ethylene adipate) (“PEA”), Poly (diethylene adipate) (“PDA”), Poly (propylene adipate) (“PPA”), Poly (tetramethylene adipate) (“PBA”), Poly (hexamethylene adipate) ) (“PHA”), poly (neopentylene adipate) (“PNA”), polyol consisting of 3-methyl-1,5-pentanediol and adipic acid, random copolymer of PEA and PDA, PEA and PPA. Random copolymer, random copolymer of PEA and PBA, PHA
And PNA random copolymers, or caprolactone polyols obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone, polyols obtained by ring-opening β-methyl-δ-valerolactone with ethylene glycol, etc. (Molecular weight is preferably 500 to 10,000)
These may be used alone or in combination of two or more. Further, examples of the polyester-based polyol include a copolymer of at least one of the following acids and at least one of glycols.

【0016】酸:テレフタル酸、イソフタル酸、無水フ
タル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、ドデカン2酸、ダイマー酸(混合物)、パラオキ
シ安息香酸、無水トリメリット酸、ε−カプロラクト
ン、β−メチル−δバレロラクトン。 グリコール:エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリ
コール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ペンタ
エリスリトール、3−メチル−1,5−ペンタンジオー
ル。
Acids: terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid (mixture), paraoxybenzoic acid, trimellitic anhydride, ε-caprolactone, β-methyl-δ valerolactone. Glycol: ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, penta Erythritol, 3-methyl-1,5-pentanediol.

【0017】ポリエーテル系ポリオールとしては、例え
ばアルキレンオキシド(例えばエチレンオキサイド、プ
ロピレンオキサイド)を活性水素化合物である多価アル
コール(例えばジエチレングリコール)を開始剤として
開環付加重合により与えられるもの、具体的にはポリプ
ロピレングリコール(「PPG」)、ポリエチレングリ
コール(「PEG」)、プロピレンオキサイドとエチレ
ンオキサイドとの共重合体などが挙げられる。また、テ
トラヒドロフランのカチオン重合により与えられ、分子
量500〜5000のものがある。具体的には、ポリテ
トラメチレンエーテルグリコール(「PTMG」)であ
り、また、テトラヒドロフランは他のアルキレンオキシ
ドとの共重合体があり、具体的にはテトラヒドロフラン
とプロピレンオキサイドとの共重合体、テトラヒドロフ
ランとエチレンオキサイドとの共重合体など(これらは
いずれも分子量500〜10000であることが好まし
い)が挙げられそれぞれ単独で使用し又は複数併用した
りできる。
Examples of the polyether-based polyols include those obtained by ring-opening addition polymerization using an alkylene oxide (eg, ethylene oxide or propylene oxide) as an initiator with a polyhydric alcohol (eg, diethylene glycol) which is an active hydrogen compound, specifically Examples include polypropylene glycol (“PPG”), polyethylene glycol (“PEG”), and a copolymer of propylene oxide and ethylene oxide. Further, there are those having a molecular weight of 500 to 5,000, which are provided by cationic polymerization of tetrahydrofuran. Specifically, it is polytetramethylene ether glycol (“PTMG”), and tetrahydrofuran is a copolymer with another alkylene oxide. Specifically, it is a copolymer of tetrahydrofuran and propylene oxide, or tetrahydrofuran. Examples thereof include copolymers with ethylene oxide (all of which preferably have a molecular weight of 500 to 10,000), and they can be used alone or in combination.

【0018】ポリカーボネート系ポリオールとしては従
来公知のポリオール(多価アルコール)とホスゲン、ク
ロル蟻酸エステル、ジアルキルカーボネート又はジアリ
ルカーボネートとの縮合によって得られ、種々の分子量
のものが知られている。このようなポリカーボネート系
ポリオールとして特に好ましいものはポリオールとし
て、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、又は1,5−ペンタンジオールを使用したものであ
り、その分子量が約500〜10000の範囲のもので
ある。それぞれ単独で使用し又は複数併用したりでき
る。
Polycarbonate polyols are obtained by condensation of conventionally known polyols (polyhydric alcohols) with phosgene, chloroformic acid esters, dialkyl carbonates or diallyl carbonates, and various molecular weights are known. Particularly preferred as such a polycarbonate-based polyol is one using 1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, or 1,5-pentanediol as the polyol. And its molecular weight is in the range of about 500 to 10,000. Each can be used alone or in combination.

【0019】ポリブタジエン系ポリオールとしては次の
ようなものを使用することが出来る。水酸基含有液状ジ
エン系重合体としては分子量600〜3000、平均官
能基数1.7〜3.0であり、炭素数4〜12のジエン
重合体、ジエン共重合体、更にはこれらジエンモノマー
と炭素数2〜2.2のα−オレフィン性付加重合性モノ
マーとの共重合体などがある。具体的にはブタジエンホ
モポリマー、イソプレンホモポリマー、ブタジエン−ス
チレンコポリマー、ブタジエン−イソプレンコポリマ
ー、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ブタジ
エン−2−エチルヘキシルアクリレートコポリマー、ブ
タジエン−n−オクタデシルアクリレートコポリマーな
どを例示することが出来る。これらの液状ジエン系重合
体は、例えば液状反応媒体中で共役ジエンモノマーを過
酸化水素の存在下で加熱反応させることにより製造する
ことが出来る。
The following can be used as the polybutadiene-based polyol. The hydroxyl group-containing liquid diene polymer has a molecular weight of 600 to 3000, an average number of functional groups of 1.7 to 3.0, a diene polymer having 4 to 12 carbon atoms, a diene copolymer, and further, these diene monomer and carbon number. There are copolymers with 2 to 2.2 α-olefin addition polymerizable monomers. Specific examples thereof include butadiene homopolymer, isoprene homopolymer, butadiene-styrene copolymer, butadiene-isoprene copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, butadiene-2-ethylhexyl acrylate copolymer, butadiene-n-octadecyl acrylate copolymer and the like. These liquid diene-based polymers can be produced, for example, by reacting a conjugated diene monomer in a liquid reaction medium by heating in the presence of hydrogen peroxide.

【0020】また、ポリオール成分に、前記の液状ジエ
ン系重合体の二重結合を飽和したポリオレフィン系ポリ
オールをブレンドして用いても良い。硬化剤としては、
ウレタンプレポリマーを硬化してポリウレタン・エラス
トマーを生成させる際に一般的に用いられているもので
よい。例えばポリオール化合物、ポリアミン化合物等が
挙げられる。ポリオール化合物としては、1級ポリオー
ル、2級ポリオール、3級ポリオールのいずれを用いて
もよい。具体的には、トリメチロールプロパン(「TM
P」)、エチレングリコール、1,3−プロパンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペカタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、プロピレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオー
ル、1,2−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオ
ール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘキサンジ
オール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シク
ロヘキサンジオール、2−エチル−2−(ヒドロキシメ
チル)−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。ポ
リアミン化合物としてはジアミン、トリアミン、テトラ
アミン等、1級アミン、2級アミン、3級アミンのいず
れも用いることができる。具体的にはヘキサメチレンジ
アミン等の脂肪族アミン、3,3’−ジメチル−4,
4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン等の脂環族アミ
ン、4,4’−メチレンビス−2−クロロアニリン、
2,2’3,3’−テトラクロロ−4,4’−ジアミノ
フェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニル等の芳
香族アミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチ
ル)フェノール等が挙げられる。これらの硬化剤は1種
のみを用いてもよいし複数種を併用してもよい。
Further, the polyol component may be used by blending the above-mentioned polyolefin polyol in which the double bond of the liquid diene polymer is saturated. As a curing agent,
It may be one that is commonly used in curing a urethane prepolymer to produce a polyurethane elastomer. Examples thereof include polyol compounds and polyamine compounds. As the polyol compound, any of primary polyol, secondary polyol, and tertiary polyol may be used. Specifically, trimethylolpropane (“TM
P "), ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pecatanediol, 1,6-hexanediol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,2-pentanediol, 2,3-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-hexanediol, 2-ethyl-1,3- Hexanediol, cyclohexanediol, 2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol and the like can be mentioned. As the polyamine compound, any of primary amines, secondary amines, and tertiary amines such as diamine, triamine, and tetraamine can be used. Specifically, an aliphatic amine such as hexamethylenediamine, 3,3′-dimethyl-4,
Alicyclic amines such as 4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-methylenebis-2-chloroaniline,
Aromatic amines such as 2,2'3,3'-tetrachloro-4,4'-diaminophenylmethane and 4,4'-diaminodiphenyl, and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol. To be These curing agents may be used alone or in combination of two or more.

【0021】上記の硬化剤と前記の組成から得られたウ
レタンプレポリマーとを混合し同ウレタンプレポリマー
を硬化させるための方法として、ウレタンプレポリマー
に対する硬化剤の混合割合、硬化温度、硬化時間等を含
めて公知の方法で行うことができる。この発明に用いる
ポリウレタン・エラストマーは添加剤等を含有するもの
としてもよい。添加剤として例えば非イオン性の可塑
剤、難燃剤、充填剤、安定剤、着色剤等がある。
As a method for mixing the above-mentioned curing agent and the urethane prepolymer obtained from the above composition to cure the urethane prepolymer, the mixing ratio of the curing agent to the urethane prepolymer, the curing temperature, the curing time, etc. Can be carried out by known methods. The polyurethane elastomer used in the present invention may contain additives and the like. Examples of additives include nonionic plasticizers, flame retardants, fillers, stabilizers, colorants, and the like.

【0022】可塑剤としては、例えばフタル酸ジオクチ
ル(「DOP」)、フタル酸ジブチル(「DBP」)、
アジピン酸ジオクチル(「DOA」)、トリエチレング
リコールジベンゾエート、トリクレジルホスフェート、
フタル酸ジオクチル、ペンタエリストールの脂肪酸エス
テル、セバシン酸ジオクチル、アゼライン酸ジイソオク
チル、アジピン酸ジブトキシエトキシエチルなどを利用
できる。
Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate (“DOP”), dibutyl phthalate (“DBP”),
Dioctyl adipate (“DOA”), triethylene glycol dibenzoate, tricresyl phosphate,
Dioctyl phthalate, fatty acid ester of pentaerythritol, dioctyl sebacate, diisooctyl azelate, dibutoxyethoxyethyl adipate and the like can be used.

【0023】前記組成の組合せによる多数のポリウレタ
ン・エラストマーを厚さ2mmのプレート状に成型した
後、これらについて直流電場を印加しその機械的応答性
を歪みセンサーを用いて計測した。即ち、プレート状に
成型したポリウレタン・エラストマーの上下面を電極板
で挟み電圧を印加した。ポリウレタン・エラストマーの
厚さ変化を歪みセンサーで観測し、電位、電流の影響な
どを測定した。
A large number of polyurethane elastomers having a combination of the above compositions were molded into a plate having a thickness of 2 mm, and a DC electric field was applied to them to measure their mechanical response using a strain sensor. That is, the upper and lower surfaces of a polyurethane elastomer molded in a plate shape were sandwiched between electrode plates and a voltage was applied. The strain sensor was used to observe the thickness change of the polyurethane / elastomer, and the effects of potential and current were measured.

【0024】以下、具体的実施例を示す。各実施例は次
のような手順により行った。ポリオール成分100重量
部(以下(1)に示す)にポリイソシアネート成分(以
下(2)に示す)を加え、窒素気流下において85℃で
1時間反応させて末端イソシアネート基を有するウレタ
ンプレポリマーを得る。得られたウレタンプレポリマー
のイソシアネート基(「NCO」)含有量、及び80℃
における粘度を測定した(表1及び表2に示す)。ウレ
タンプレポリマーの粘度はハーケ回転粘度計・ロトビス
コRV−12を用いて求めた。
Specific examples will be shown below. Each example was performed by the following procedure. A polyisocyanate component (shown below in (2)) is added to 100 parts by weight of a polyol component (shown below in (1)) and reacted at 85 ° C. for 1 hour under a nitrogen stream to obtain a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group. . Isocyanate group (“NCO”) content of the obtained urethane prepolymer, and 80 ° C.
Was measured (shown in Table 1 and Table 2). The viscosity of the urethane prepolymer was determined by using a Haake rotary viscometer, Rotovisco RV-12.

【0025】上記のようにして得たウレタンプレポリマ
ー100重量部を80℃に保温し、硬化剤(以下(3)
に示す)を溶融させて混合し、予め110℃に保温して
おいた厚み2mmの金型に注ぎ込んで110℃で16時
間オーブン中に放置し硬化反応を完成させた。そして硬
さ(JIS−A)を測定した(表1及び表2に示す)。
ここで、硬化剤として4,4’−メチレンビス(ジクロ
ロアニリン)を用いた場合の溶融温度は140℃、これ
以外の硬化剤を使用した場合の溶融温度は80℃とし
た。実施例1 (1) 平均分子量(数平均分子量を指す。以下同じ)
が1.979のポリエチレングリコール(三洋化成工業
株式会社製、商品名PEG−2000)と平均分子量が
2.007のポリプロピレングリコール(三洋化成工業
株式会社製、商品名サニックスPP2000)とを7:
3でブレンド。 (2) パラフェニレンジイソシアネート(デュポン社
製、以下同様)…16.1重量部。 (3) 4,4’−メチレンビス(ジクロロアニリン)
(イハラケミカル工業株式会社製、商品名TCDAM、
以下同様)…12.7重量部。実施例2 (1) 平均分子量が1.042のポリ−β−メチル−
δ−バレロラクトンポリオール(クラレ株式会社製、商
品名クラポールL1010)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…30.7重
量部。 (3) 1,4−ブタンジオール(関東化学株式会社
製、以下同様)…5.8重量部。実施例3 (1) 平均分子量が1.510のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール(クラレ株式会
社製、商品名クラポールP1510)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…21.2重
量部。 (3) 1,4−ブタンジオール…1.5重量部と、ト
リメチロールプロパン(関東化学株式会社製、以下同
様)…2.9重量部。実施例4 (1) 平均分子量が2.945のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール(クラレ株式会
社製、商品名クラポールP3010、以下同様)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…10.9重
量部。 (3) 1,2−プロパンジオール(関東化学株式会社
製、以下同様)…1.0重量部と、トリメチロールプロ
パン…1.4重量部。実施例5 (1) 平均分子量が10.389であり、エチレンオ
キサイドがキャップされたポリプロピレングリコール
(旭硝子株式会社製、商品名X8202D、以下同
様)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…3.1重量
部。 (3) 1,4−ブタンジオール…0.2重量部と、ト
リメチロールプロパン…0.5重量部。実施例6 (1) 平均分子量が10.389であり、エチレンオ
キサイドがキャップされたポリプロピレングリコール。 (2) 4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名ミリオネー
トMT、以下同様)…4.8重量部。 (3) 1,4−ブタンジオール…0.2重量部と、ト
リメチロールプロパン…0.4重量部。実施例7 (1) 平均分子量が2.945のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…10.9重
量部。 (3) トリメチロールプロパン…2.8重量部。実施例8 (1) 平均分子量が2.945のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール。 (2) 4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
…17.0重量部。 (3) トリメチロールプロパン…2.8重量部。実施例9 (1) 平均分子量が2.945のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール(クラレ株式会
社製、商品名クラポールP3010)。 (2) 4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
…17.0重量部。 (3) 平均分子量が993のポリエチレンアジペート
ポリオール(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名
ニッポラン4002)…29.2重量部。実施例10 (1) 平均分子量が1.948のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール(クラレ株式会
社製、商品名クラポールP2010、以下同様)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.4重
量部。 (3) 1,2−プロパンジオール…3.2重量部。実施例11 (1) 平均分子量が1.948のポリ−3−メチル−
1,5−ペンタンアジペートポリオール。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.4重
量部。 (3) 4,4’−メチレンビス(ジクロロアニリン)
…10.3重量部と、トリイソプロパノールアミン(関
東化学株式会社製)…1.1重量部。実施例12 (1) 平均分子量が2.055のポリブチレンアジペ
ートポリオール(日本ポリウレタン工業株式会社製、商
品名ニッポラン4010)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…15.6重
量部。 (3) 1,4−ブタンジオール…0.8重量部と、ト
リメチロールプロパン…3.0重量部。実施例13 (1) 平均分子量が2.477のポリブチレンアジペ
ートポリオール(日本ポリウレタン工業株式会社製、商
品名ニッポラン3027)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…12.9重
量部。 (3) 1,4−ブタンジオール…0.8重量部と、ト
リメチロールプロパン…3.0重量部。実施例14 (1) 平均分子量が1.996のポリカプロラクトン
ポリオール(ダイセル化学工業株式会社製、商品名プラ
クセル220、以下同様)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.0重
量部。 (3) 1,3−ブタンジオール(関東化学株式会社
製、以下同様)…3.8重量部。実施例15 (1) 平均分子量が1.996のポリカプロラクトン
ポリオール。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.0重
量部。 (3) 1,3−ブタンジオール…2.8重量部と、
1,4−ブタンジオール…1.0重量部。実施例16 (1) 平均分子量が1.993のエチレングリコール
とブチレングリコール及びアジピン酸から成るポリオー
ル(三洋化成工業株式会社製、商品名サンエスター24
620)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.1重
量部。 (3) 1,4−ブタンジオール…2.5重量部と、ト
リメチロールプロパン…1.4重量部。実施例17 (1) 平均分子量が1.986のポリテトラメチレン
エーテルグリコール(保土谷株式会社製、商品名PTG
2000SN)。 (2) パラフェニレンジイソシアネート…16.1重
量部。 (3) トリメチロールプロパン…3.6重量部。実施例18 (1) 平均分子量が2.022のポリエチレンアジペ
ートポリオール(日本ポリウレタン工業株式会社製、商
品名ニッポラン4040)。 (2) トリレンジイソシアネート…17.2重量部。 (3) トリメチロールプロパン…3.6重量部。
100 parts by weight of the urethane prepolymer obtained as described above was kept warm at 80 ° C. to obtain a curing agent (hereinafter (3)).
Was melted and mixed, poured into a mold having a thickness of 2 mm and kept at 110 ° C. in advance, and left in an oven at 110 ° C. for 16 hours to complete the curing reaction. And hardness (JIS-A) was measured (shown in Table 1 and Table 2).
Here, the melting temperature when using 4,4′-methylenebis (dichloroaniline) as the curing agent was 140 ° C., and the melting temperature when other curing agents were used was 80 ° C. Example 1 (1) Average molecular weight (refers to the number average molecular weight; the same applies hereinafter)
Is 1.979 polyethylene glycol (manufactured by Sanyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name PEG-2000) and polypropylene glycol having an average molecular weight of 2.007 (Sanyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name Sanix PP2000) are 7:
Blend with 3. (2) Paraphenylene diisocyanate (manufactured by DuPont, the same applies below) ... 16.1 parts by weight. (3) 4,4'-methylenebis (dichloroaniline)
(Ihara Chemical Industry Co., Ltd., trade name TCDAM,
The same shall apply hereinafter) ... 12.7 parts by weight. Example 2 (1) Poly-β-methyl- having an average molecular weight of 1.042
δ-valerolactone polyol (Kuraray Co., Ltd., trade name Clapol L1010). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 30.7 parts by weight. (3) 1,4-butanediol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., the same applies below) ... 5.8 parts by weight. Example 3 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 1.510
1,5-Pentane adipate polyol (Kuraray Co., Ltd., trade name CLAPOL P1510). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 21.2 parts by weight. (3) 1,4-butanediol ... 1.5 parts by weight and trimethylolpropane (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd .; hereinafter the same) ... 2.9 parts by weight. Example 4 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 2.945
1,5-Pentane adipate polyol (Kuraray Co., Ltd., trade name CLAPOL P3010, the same applies hereinafter). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 10.9 parts by weight. (3) 1,2-propanediol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., the same applies hereinafter) ... 1.0 part by weight and trimethylolpropane ... 1.4 parts by weight. Example 5 (1) A polypropylene glycol having an average molecular weight of 10.389 and capped with ethylene oxide (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., trade name X8202D, the same applies hereinafter). (2) Para-phenylene diisocyanate ... 3.1 parts by weight. (3) 0.2 parts by weight of 1,4-butanediol and 0.5 parts by weight of trimethylolpropane. Example 6 (1) A polypropylene glycol having an average molecular weight of 10.389 and capped with ethylene oxide. (2) 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Millionate MT, the same applies hereinafter) ... 4.8 parts by weight. (3) 0.2 parts by weight of 1,4-butanediol and 0.4 parts by weight of trimethylolpropane. Example 7 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 2.945
1,5-Pentane adipate polyol. (2) Paraphenylene diisocyanate ... 10.9 parts by weight. (3) Trimethylolpropane ... 2.8 parts by weight. Example 8 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 2.945
1,5-Pentane adipate polyol. (2) 4,4′-diphenylmethane diisocyanate ... 17.0 parts by weight. (3) Trimethylolpropane ... 2.8 parts by weight. Example 9 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 2.945
1,5-Pentane adipate polyol (Kuraray P3010, manufactured by Kuraray Co., Ltd.). (2) 4,4′-diphenylmethane diisocyanate ... 17.0 parts by weight. (3) Polyethylene adipate polyol having an average molecular weight of 993 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Nipporan 4002) ... 29.2 parts by weight. Example 10 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 1.948
1,5-Pentane adipate polyol (Kuraray Co., Ltd., trade name CLAPOL P2010, the same applies hereinafter). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.4 parts by weight. (3) 1,2-Propanediol ... 3.2 parts by weight. Example 11 (1) Poly-3-methyl- having an average molecular weight of 1.948
1,5-Pentane adipate polyol. (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.4 parts by weight. (3) 4,4'-methylenebis (dichloroaniline)
... 10.3 parts by weight and triisopropanolamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) ... 1.1 parts by weight Example 12 (1) Polybutylene adipate polyol having an average molecular weight of 2.055 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Nipporan 4010). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 15.6 parts by weight. (3) 0.8 parts by weight of 1,4-butanediol and 3.0 parts by weight of trimethylolpropane. Example 13 (1) Polybutylene adipate polyol having an average molecular weight of 2.477 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Nipporan 3027). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 12.9 parts by weight. (3) 0.8 parts by weight of 1,4-butanediol and 3.0 parts by weight of trimethylolpropane. Example 14 (1) Polycaprolactone polyol having an average molecular weight of 1.996 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., trade name Praxel 220, and so on). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.0 parts by weight. (3) 1,3-butanediol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., the same applies hereinafter) ... 3.8 parts by weight. Example 15 (1) Polycaprolactone polyol having an average molecular weight of 1.996. (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.0 parts by weight. (3) 1,3-butanediol ... 2.8 parts by weight,
1,4-butanediol ... 1.0 part by weight. Example 16 (1) Polyol consisting of ethylene glycol having an average molecular weight of 1.993, butylene glycol, and adipic acid (manufactured by Sanyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name Sun Ester 24)
620). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.1 parts by weight. (3) 1,4-butanediol ... 2.5 parts by weight and trimethylolpropane ... 1.4 parts by weight. Example 17 (1) Polytetramethylene ether glycol having an average molecular weight of 1.986 (produced by Hodogaya Co., Ltd., trade name PTG)
2000SN). (2) Paraphenylene diisocyanate ... 16.1 parts by weight. (3) Trimethylolpropane ... 3.6 parts by weight. Example 18 (1) Polyethylene adipate polyol having an average molecular weight of 2.022 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Nipporan 4040). (2) Tolylene diisocyanate ... 17.2 parts by weight. (3) Trimethylolpropane ... 3.6 parts by weight.

【0026】上記のようにして成型したエラストマーの
寸法、形状、測定条件は下記の通りである。 エラストマーの寸法:縦25mm×横25mm×厚
さ2mmである。 エラストマーの形状:偏平な厚みのある板状で、ゴ
ム状の弾性を持つ。 印加電圧:100V〜1000V、変化させた電流
値:1mA〜10mA。印加電圧が100V未満ではエ
ラストマーの変形は観測できなかった。電圧を100V
以上にして観察された電場方向のエラストマーの変化量
は、電圧の増加に伴って単調に増加した。 電場方向のエラストマーの最大変化量は、実施例4
に於ける電圧500V、電流1mAの条件下の23.2
μm(1.16%)であった。発熱は各実施例を通して
3mA以下の条件では観測できなかった。尚、エラスト
マーの温度はエラストマー中に刺し込んだ熱電対によっ
て測定した。
The dimensions, shape and measurement conditions of the elastomer molded as described above are as follows. Elastomer dimensions: length 25 mm x width 25 mm x thickness 2 mm. Elastomer shape: A flat plate with a thickness and rubber-like elasticity. Applied voltage: 100 V to 1000 V, changed current value: 1 mA to 10 mA. When the applied voltage was less than 100V, the deformation of the elastomer could not be observed. The voltage is 100V
The amount of change in the elastomer in the direction of the electric field observed above increased monotonically with increasing voltage. The maximum change amount of the elastomer in the direction of the electric field is the same as in Example 4.
At a voltage of 500 V and a current of 1 mA at 23.2
It was μm (1.16%). Exotherm could not be observed under the conditions of 3 mA or less throughout the examples. The temperature of the elastomer was measured by a thermocouple inserted into the elastomer.

【0027】表1及び表2に各実施例に於けるポリウレ
タンエラストマー・アクチュエータの測定結果等を示
す。
Tables 1 and 2 show the measurement results and the like of the polyurethane elastomer actuator in each example.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】次に、各測定結果を評価する。 (評価1)実施例4では500Vの電場印加で電場方向
に1.16%の速やかな収縮を観察した。これは圧電材
料であるポリフッ化ビニリデン・フィルムの同等条件下
に於ける0.1%以下という駆動量と比較して100倍
以上に達する。応答速度はポリフッ化ビニリデン・フィ
ルムの数倍と若干遅いが、硬度がJIS−A値で65の
弾性体であることを考慮に入れると大変速いと考えられ
る。因みに、電歪材料として用いられるPZT固定化エ
ポキシ樹脂と同程度の駆動量に於いて応答速度を比較す
ると2〜3分の1であり速い。
Next, each measurement result is evaluated. (Evaluation 1) In Example 4, a rapid contraction of 1.16% in the electric field direction was observed when an electric field of 500 V was applied. This is 100 times or more as compared with the driving amount of 0.1% or less under the equivalent condition of the polyvinylidene fluoride film which is a piezoelectric material. Although the response speed is slightly slower than the polyvinylidene fluoride film by several times, it is considered to be very fast considering that it is an elastic body having a hardness of JIS-A value of 65. By the way, when the response speed is compared with a PZT-fixed epoxy resin used as an electrostrictive material at the same driving amount, it is two to one third, which is fast.

【0031】この実施例のものは前記のような低電場の
印加で、従って絶縁破壊の生じない殆ど電流値の観測さ
れない条件下で大きな駆動量を得られる。 (評価2)実施例10、実施例14、実施例16などの
場合も同様に電場による大きい駆動が観察される。これ
らは前記測定結果4と同様にいずれもエステルなど比較
的強い双極子モーメントをソフト・セグメントに持つか
らではないかと推測される。
In this embodiment, a large driving amount can be obtained by applying a low electric field as described above, and therefore under the condition that a dielectric breakdown does not occur and almost no current value is observed. (Evaluation 2) In Examples 10, 14 and 16 as well, large driving by the electric field is similarly observed. It is speculated that all of these have a relatively strong dipole moment in the soft segment, such as ester, as in the measurement result 4.

【0032】ポリオールの種類としてはエステル系のも
のの変化量が最も大きく、エーテル系のものがこれに続
いた。尚、双極子モーメントの大きさの影響を調べるた
めに、双極子モーメントが弱いオレフィン系のみ用いた
ものも実験したが殆ど変化しなかった。 (評価3)ポリウレタン・エラストマーの構造上の必要
成分はハード・セグメントとソフト・セグメントとを構
成する成分と物理強度の改変に必要な硬化剤との三成分
である。より大きな駆動を生じさせるためにはハード・
セグメントの生成を阻害しやすい硬化剤が好ましいと考
えられる。その一つの態様としては側鎖を有する硬化剤
を用いることが望ましい。側鎖があると水素結合が形成
されにくく従ってハード・セグメントが生成しにくいの
で、直流電場の印加時の構造変化に対するハード・セグ
メントによる規制を緩和しうるからである。
As for the type of polyol, the change amount of the ester type was the largest, followed by that of the ether type. In addition, in order to investigate the influence of the magnitude of the dipole moment, an experiment was conducted using only an olefin system having a weak dipole moment, but there was almost no change. (Evaluation 3) The structurally necessary components of the polyurethane elastomer are three components, that is, a component that constitutes the hard segment and the soft segment, and a curing agent that is necessary for modifying the physical strength. Harder to produce greater drive
It is considered that a curing agent that easily inhibits the formation of segments is preferable. As one of the embodiments, it is desirable to use a curing agent having a side chain. This is because the presence of the side chain makes it difficult for hydrogen bonds to be formed and therefore hard segments to be generated, so that the restriction by the hard segment on the structural change upon application of a DC electric field can be relaxed.

【0033】この実施例のポリウレタンエラストマー・
アクチュエータは圧電セラミックスのように結晶粒界に
よって駆動されるのではなく、本質的に原理が異なり、
ポリウレタン・エラストマーの非晶領域を構成している
ソフト・セグメント双極子の電場配向に起因する。従っ
て、低電圧で駆動することが出来る。つまり、このもの
の駆動原理は従来より知られている配向結晶化PVDF
や結晶粒界の電場による歪みの現象等とは全く異なる新
規な駆動原理に拠るものと考えられる。
Polyurethane elastomer of this example
Actuators are not driven by grain boundaries like piezoceramics, but their principles are different,
This is due to the electric field orientation of the soft segment dipoles that make up the amorphous regions of the polyurethane elastomer. Therefore, it can be driven at a low voltage. In other words, the driving principle of this is the conventionally known oriented crystallized PVDF.
It is considered that this is based on a novel driving principle that is completely different from the phenomenon of distortion due to the electric field at the grain boundaries and the like.

【0034】また、ソフト・セグメント個々の挙動がポ
リウレタンエラストマー・アクチュエータ全体の歪とな
るので、大きな力を発生することが出来る。更に、低電
圧即ち、低エネルギーで駆動可能であり、且つポリウレ
タン・エラストマーは弾性体でありソフトであるので加
工性に富むアクチュエータを得ることが出来る。また、
ポリウレタン・エラストマーを用いると、その化学組成
の組合せを変えることで極めて大きな駆動量を有するア
クチュエータを作製しうる。
Further, since the behavior of each soft segment becomes a strain of the entire polyurethane elastomer actuator, a large force can be generated. Furthermore, since it can be driven at a low voltage, that is, at a low energy, and the polyurethane elastomer is an elastic body and is soft, it is possible to obtain an actuator having excellent processability. Also,
When a polyurethane elastomer is used, an actuator having an extremely large driving amount can be manufactured by changing the combination of its chemical composition.

【0035】上述のようにして得られるポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータは微細加工によってマイク
ロマシン化できるため高精度でソフト、かつ微細なアク
ションを求められるマイクロサージュリーなどにも利用
されるマニピュレータなどへの適用が可能である。
Since the polyurethane elastomer actuator obtained as described above can be micromachined by microfabrication, it can be applied to manipulators and the like used for microsurgery which requires high precision, softness and fine action. Is.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明した通り、この発明によれば直
流電場を印加することによって誘電性のポリオール成分
が電場方向に配向し、エラストマーの構造が異方的に変
化することを利用して、実効電流が事実上ゼロに近い状
態(即ち、発熱を最小限に抑えながら)で分子配向のみ
によってエラストマーの形状を変化させることができ、
更に、この形状変化の際に生じる機械的変形エネルギー
をアクチュエーションに有効に応用することが出来る。
As described above, according to the present invention, by utilizing the fact that the dielectric polyol component is oriented in the direction of the electric field by applying a DC electric field and the structure of the elastomer is anisotropically changed, It is possible to change the shape of the elastomer only by the molecular orientation with the effective current being practically close to zero (that is, while minimizing heat generation),
Furthermore, the mechanical deformation energy generated during this shape change can be effectively applied to actuation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08J 7/00 7310−4F H01L 41/193 (72)発明者 笠崎 敏明 奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式 会社奈良工場内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location C08J 7/00 7310-4F H01L 41/193 (72) Inventor Toshiaki Kasasaki Ikezawa Town, Yamatokoriyama City, Nara Prefecture 172 Nitta Stock Company Nara Factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電性のポリオール又は比較的強い双極
子モーメントを有する置換基を持つポリオールを有する
ポリウレタン・エラストマーであって、 前記ポリウレタン・エラストマーに直流電場を印加する
ことによって、前記ポリオールが電場方向に配向するこ
とを特徴とするポリウレタンエラストマー・アクチュエ
ータ。
1. A polyurethane elastomer having a dielectric polyol or a polyol having a substituent having a relatively strong dipole moment, wherein the polyol has an electric field direction by applying a direct electric field to the polyurethane elastomer. A polyurethane elastomer actuator characterized by being oriented in the direction of.
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