JPH07118549A - 弾性率不変材料 - Google Patents
弾性率不変材料Info
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- JPH07118549A JPH07118549A JP28601693A JP28601693A JPH07118549A JP H07118549 A JPH07118549 A JP H07118549A JP 28601693 A JP28601693 A JP 28601693A JP 28601693 A JP28601693 A JP 28601693A JP H07118549 A JPH07118549 A JP H07118549A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 温度上昇に対して負の弾性率変化を示す弾性
率可変材料に、水中において温度変化による体積相転移
を示す高分子ゲルを含水量３５重量％以下まで脱水して
なる温度上昇に対して正の弾性率変化を示す弾性率可変
材料を混合してなる弾性率不変材料。 【効果】 本発明によれば、温度変化に対して弾性率が
ほとんど変化しない弾性率不変材料が提供される。本発
明の弾性率不変材料は、高分子ゲルと弾性材料との混合
体であり、製造も簡単であって、加工性・経済性に優れ
ている。さらに、形状記憶金属のような高価な金属を使
用しないため、振動の繰返しよる疲労もなく耐久性にも
優れている。このため、ダンパ、ショックアブソーバ、
エンジンマウント等のエネルギー吸収、防振用の自動車
部品等において特に有用である。
率可変材料に、水中において温度変化による体積相転移
を示す高分子ゲルを含水量３５重量％以下まで脱水して
なる温度上昇に対して正の弾性率変化を示す弾性率可変
材料を混合してなる弾性率不変材料。 【効果】 本発明によれば、温度変化に対して弾性率が
ほとんど変化しない弾性率不変材料が提供される。本発
明の弾性率不変材料は、高分子ゲルと弾性材料との混合
体であり、製造も簡単であって、加工性・経済性に優れ
ている。さらに、形状記憶金属のような高価な金属を使
用しないため、振動の繰返しよる疲労もなく耐久性にも
優れている。このため、ダンパ、ショックアブソーバ、
エンジンマウント等のエネルギー吸収、防振用の自動車
部品等において特に有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性率不変材料、さらに
詳しく言えば、温度によらず材料の弾性率が一定である
弾性率不変材料に関する。本発明の弾性率不変材料は、
例えば、自動車のダンパ、ショックアブソーバ等の力学
的エネルギー吸収装置において特に有用である。
詳しく言えば、温度によらず材料の弾性率が一定である
弾性率不変材料に関する。本発明の弾性率不変材料は、
例えば、自動車のダンパ、ショックアブソーバ等の力学
的エネルギー吸収装置において特に有用である。
【０００２】
【従来の技術】自動車をはじめとする輸送装置等におい
ては、ダンパ、ショックアブソーバ、エンジンマウント
等に振動吸収を効率的に行ない得る材料が必要である。
典型的には弾性材料が用いられ、粘弾性変形によって振
動を吸収する。もっとも、振動の周波数が弾性材料の固
有振動数に近いと振動幅はむしろ共振によって拡大し、
最悪の場合には弾性材料自体が破壊される。このため、
使用される状況において生じ得る振動の周波数からある
程度の隔たりを持った固有振動数を有する材料を選択す
る必要がある。しかし、振動の振幅が大きい場合には、
粘性作用により熱が発生して材料の温度が上昇する。同
様の事態は振動が長期にわたって継続し、かつ弾性材料
が熱を散逸しにくい構造中に置かれている場合にも生じ
得る。一般に材料の固有振動数と減衰係数はその弾性率
の関数であり、弾性率は温度に依存して変化するため、
材料温度の上昇は固有振動数と減衰係数の遷移をもたら
し、設計通りの振動の吸収や材料寿命が達成できなくな
る。
ては、ダンパ、ショックアブソーバ、エンジンマウント
等に振動吸収を効率的に行ない得る材料が必要である。
典型的には弾性材料が用いられ、粘弾性変形によって振
動を吸収する。もっとも、振動の周波数が弾性材料の固
有振動数に近いと振動幅はむしろ共振によって拡大し、
最悪の場合には弾性材料自体が破壊される。このため、
使用される状況において生じ得る振動の周波数からある
程度の隔たりを持った固有振動数を有する材料を選択す
る必要がある。しかし、振動の振幅が大きい場合には、
粘性作用により熱が発生して材料の温度が上昇する。同
様の事態は振動が長期にわたって継続し、かつ弾性材料
が熱を散逸しにくい構造中に置かれている場合にも生じ
得る。一般に材料の固有振動数と減衰係数はその弾性率
の関数であり、弾性率は温度に依存して変化するため、
材料温度の上昇は固有振動数と減衰係数の遷移をもたら
し、設計通りの振動の吸収や材料寿命が達成できなくな
る。
【０００３】温度上昇に伴なう弾性率の増大を防止する
方法としては、温度上昇に応じて弾性体を圧縮すること
によりその弾性率を調整する方法が提案されている。例
えば、実開平2-84034 号公報には、形状記憶合金をゴム
に圧接してなるダンパーが記載されており、また、実開
昭58-176206 号公報には同じく形状記憶合金による形状
記憶効果を利用してゴムダンパーの圧縮率を変化させた
ことを特徴とするピックアップカートリッジが記載され
ている。しかし、これらの装置は、形状記憶合金との組
合わせを本質的要素としているため、装置構成が複雑で
あり、加工性及び経済性にも問題がある。
方法としては、温度上昇に応じて弾性体を圧縮すること
によりその弾性率を調整する方法が提案されている。例
えば、実開平2-84034 号公報には、形状記憶合金をゴム
に圧接してなるダンパーが記載されており、また、実開
昭58-176206 号公報には同じく形状記憶合金による形状
記憶効果を利用してゴムダンパーの圧縮率を変化させた
ことを特徴とするピックアップカートリッジが記載され
ている。しかし、これらの装置は、形状記憶合金との組
合わせを本質的要素としているため、装置構成が複雑で
あり、加工性及び経済性にも問題がある。
【０００４】一方、近年、電気あるいは磁気等の刺激に
応じて弾性率が変化し得る機能性高分子材料が開発され
ている。例えば、電気的刺激により感応する材料として
電場の作用で電気分極をする材料を絶縁性可撓性高分子
材料に分散してなるもの（特開平 3-91541号公報）、磁
気的刺激に感応する材料として磁場の作用で磁気分極を
する材料を可撓性高分子材料に分散してなるもの（特開
平4-266970号公報、同特開平 5-25316号公報）などが知
られている。
応じて弾性率が変化し得る機能性高分子材料が開発され
ている。例えば、電気的刺激により感応する材料として
電場の作用で電気分極をする材料を絶縁性可撓性高分子
材料に分散してなるもの（特開平 3-91541号公報）、磁
気的刺激に感応する材料として磁場の作用で磁気分極を
する材料を可撓性高分子材料に分散してなるもの（特開
平4-266970号公報、同特開平 5-25316号公報）などが知
られている。
【０００５】上記のうち、特開平 3-91541号と特開平4-
266970号および特開平 5-25316号記載の高分子材料は、
電気分極あるいは磁気分極する粒子が不可欠であり、ま
たこれら粒子を高分子材料に分散させる工程や電磁場を
印加する工程等も必要となるため、コストが高くなる。
さらに、特開平 3-91541号の電場応答性弾性率可変材料
においては、そのマトリックス高分子が電気絶縁性でな
ければならないという制約があり、高電場を印加する
時、安全性の配慮も必要になる。
266970号および特開平 5-25316号記載の高分子材料は、
電気分極あるいは磁気分極する粒子が不可欠であり、ま
たこれら粒子を高分子材料に分散させる工程や電磁場を
印加する工程等も必要となるため、コストが高くなる。
さらに、特開平 3-91541号の電場応答性弾性率可変材料
においては、そのマトリックス高分子が電気絶縁性でな
ければならないという制約があり、高電場を印加する
時、安全性の配慮も必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、経済
性に優れ、製造および加工が容易な、弾性率が温度によ
らず一定である弾性率不変材料を提供することにある。
性に優れ、製造および加工が容易な、弾性率が温度によ
らず一定である弾性率不変材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水中にお
いて体積相転移を示すことからメカノケミカル材料とし
て注目されているＮ−イソプロピルアクリルアミド（Ｎ
ＩＰＡ）−水系ゲル等一連のゲルに着目し、これら温度
により不連続的な体積変化を示す高分子ゲルを様々な条
件下においてその挙動を注意深く観察した。その結果、
含水量を特定の値以下に低減した収縮相にあるゲルは、
気体中（すなわち水中から取り出した状態）で、温度に
よらず体積が一定であること、および体積相転移温度以
上の温度領域で、温度上昇に対して正の弾性率変化を示
すこと、さらにこの弾性率変化は温度変化に対して可逆
的であることを見出し、該弾性材料を対象とした特許出
願を行なった。本願は、該弾性材料を従来知られている
温度上昇に対して負の弾性率変化を示す高分子材料に混
合することにより、弾性率が温度によらず一定である弾
性率不変材料を提供するものである。
いて体積相転移を示すことからメカノケミカル材料とし
て注目されているＮ−イソプロピルアクリルアミド（Ｎ
ＩＰＡ）−水系ゲル等一連のゲルに着目し、これら温度
により不連続的な体積変化を示す高分子ゲルを様々な条
件下においてその挙動を注意深く観察した。その結果、
含水量を特定の値以下に低減した収縮相にあるゲルは、
気体中（すなわち水中から取り出した状態）で、温度に
よらず体積が一定であること、および体積相転移温度以
上の温度領域で、温度上昇に対して正の弾性率変化を示
すこと、さらにこの弾性率変化は温度変化に対して可逆
的であることを見出し、該弾性材料を対象とした特許出
願を行なった。本願は、該弾性材料を従来知られている
温度上昇に対して負の弾性率変化を示す高分子材料に混
合することにより、弾性率が温度によらず一定である弾
性率不変材料を提供するものである。
【０００８】
【発明の構成】すなわち、本発明は以下の弾性率不変材
料を提供する。 （１）温度上昇に対して負の弾性率変化を示す高分子材
料に、水中において温度変化による体積相転移を示す高
分子ゲルを含水量３５重量％以下まで脱水してなる温度
上昇に対して正の弾性率変化を示す弾性率可変材料を混
合してなる弾性率不変材料。 （２）高分子ゲルが、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリ
ルアミド、その誘導体及びこれらの共重合体、ポリビニ
ルメチルエーテル、ポリ酢酸ビニルの部分けん化物、メ
チルセルロース、並びにアリル酢酸ナトリウムとアクリ
ルアミドの共重合体から選択される上記（１）に記載の
弾性率不変材料。
料を提供する。 （１）温度上昇に対して負の弾性率変化を示す高分子材
料に、水中において温度変化による体積相転移を示す高
分子ゲルを含水量３５重量％以下まで脱水してなる温度
上昇に対して正の弾性率変化を示す弾性率可変材料を混
合してなる弾性率不変材料。 （２）高分子ゲルが、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリ
ルアミド、その誘導体及びこれらの共重合体、ポリビニ
ルメチルエーテル、ポリ酢酸ビニルの部分けん化物、メ
チルセルロース、並びにアリル酢酸ナトリウムとアクリ
ルアミドの共重合体から選択される上記（１）に記載の
弾性率不変材料。
【０００９】本発明において使用される温度上昇に対し
て負の弾性率変化を示す高分子材料は、温度が上昇する
に伴ない弾性率が減少し、温度が低下するに伴ない弾性
率が増加するものであって、その変化が可逆性を有する
ものをいう。かかる材料として通常の高分子材料が使用
できる。具体例として、低、中及び高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸
エステル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン三元共重合体、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジ
エンゴム、シリコーンゴム、熱可塑性ポリウレタン、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、
ポリ塩化ビニル、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。
中でもシリコーンゴムのような弾性率が下記高分子ゲル
に近いゴム材料が好ましく使用できる。
て負の弾性率変化を示す高分子材料は、温度が上昇する
に伴ない弾性率が減少し、温度が低下するに伴ない弾性
率が増加するものであって、その変化が可逆性を有する
ものをいう。かかる材料として通常の高分子材料が使用
できる。具体例として、低、中及び高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸
エステル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン三元共重合体、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジ
エンゴム、シリコーンゴム、熱可塑性ポリウレタン、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、
ポリ塩化ビニル、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。
中でもシリコーンゴムのような弾性率が下記高分子ゲル
に近いゴム材料が好ましく使用できる。
【００１０】一方、本発明において使用される温度上昇
に対して正の弾性率変化を示す高分子ゲルは、温度が上
昇するに伴ない弾性率が増加し、温度が低下するに伴な
い弾性率が減少するものであって、かつ、その変化が可
逆性を有するものをいう。構造的には、親水部と疎水部
とを併せ持った分子鎖が部分的に架橋された高分子であ
り、その材料固有の相転移温度で水の吸収・放出による
体積相転移を示すものである。これらの高分子材料は、
水の存在下において、相転移温度より低い温度では、そ
の親水部は水素結合により水に溶解し、疎水部も疎水性
水和により水に溶解しているため膨潤状態にある。とこ
ろが、これを相転移温度以上に昇温すると、水素結合が
破壊されて脱水和し疎水部同士の会合が優勢となって収
縮状態になる。
に対して正の弾性率変化を示す高分子ゲルは、温度が上
昇するに伴ない弾性率が増加し、温度が低下するに伴な
い弾性率が減少するものであって、かつ、その変化が可
逆性を有するものをいう。構造的には、親水部と疎水部
とを併せ持った分子鎖が部分的に架橋された高分子であ
り、その材料固有の相転移温度で水の吸収・放出による
体積相転移を示すものである。これらの高分子材料は、
水の存在下において、相転移温度より低い温度では、そ
の親水部は水素結合により水に溶解し、疎水部も疎水性
水和により水に溶解しているため膨潤状態にある。とこ
ろが、これを相転移温度以上に昇温すると、水素結合が
破壊されて脱水和し疎水部同士の会合が優勢となって収
縮状態になる。
【００１１】かかる性質を有する材料としては、例え
ば、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリルアミド、その誘
導体及びこれらの共重合体、ポリ酢酸ビニルの部分けん
化物、メチルセルロース、ポリビニルメチルエーテル並
びにアリル酢酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合体
等のゲルが挙げられる。こうしたゲルは、対応するモノ
マーを既知の方法にしたがって重合または共重合させ、
架橋することによって製造される。架橋は、通常、Ｎ，
Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドやジビニルベンゼン
等の分子架橋剤により行なわれる。ポリマーの種類によ
っては、金属イオンによるイオン架橋またはガンマ線あ
るいは紫外線等の電磁波による架橋も可能である。
ば、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリルアミド、その誘
導体及びこれらの共重合体、ポリ酢酸ビニルの部分けん
化物、メチルセルロース、ポリビニルメチルエーテル並
びにアリル酢酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合体
等のゲルが挙げられる。こうしたゲルは、対応するモノ
マーを既知の方法にしたがって重合または共重合させ、
架橋することによって製造される。架橋は、通常、Ｎ，
Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドやジビニルベンゼン
等の分子架橋剤により行なわれる。ポリマーの種類によ
っては、金属イオンによるイオン架橋またはガンマ線あ
るいは紫外線等の電磁波による架橋も可能である。
【００１２】上記高分子ゲルにおいては、その含水率を
３５重量％以下とすることが必要である。３５重量％以
下の含水率とすることにより、相転移温度以上十〜数十
℃の範囲内で弾性率が可逆的に、しかも、温度上昇に従
い弾性率が増加するように変化するという特異な性質が
発現する。
３５重量％以下とすることが必要である。３５重量％以
下の含水率とすることにより、相転移温度以上十〜数十
℃の範囲内で弾性率が可逆的に、しかも、温度上昇に従
い弾性率が増加するように変化するという特異な性質が
発現する。
【００１３】高分子ゲルの含水量はゲルの架橋密度及び
脱水時の放置時間によって調整することができ、本発明
の範囲内の含水量とすることができる。架橋密度の調整
は、既知の方法に従い、架橋剤およびその添加量の調整
等により行なう。脱水は、好ましくは、各ゲルを体積相
転移温度付近に置くことにより行なう。体積相転移温度
付近から大きく外れるとゲル収縮速度が速くなるため、
脱水・収縮がゲル表面でのみ進行し、ゲル内部にわたっ
て均一かつ十分な脱水を行なうことが困難である。ま
た、表面と内部の収縮速度の違いから形状に歪みが生じ
る場合がある。材料の含水率、架橋密度を適宜選ぶこと
により、高分子ゲルの弾性率及びその変化の度合がコン
トロールできる。基本的には架橋密度が低いほど弾性率
は小さくなるが、反面で弾性率変化の度合は大きくな
る。架橋密度は架橋剤の選択等、既知の方法にしたがっ
て調整することができる。
脱水時の放置時間によって調整することができ、本発明
の範囲内の含水量とすることができる。架橋密度の調整
は、既知の方法に従い、架橋剤およびその添加量の調整
等により行なう。脱水は、好ましくは、各ゲルを体積相
転移温度付近に置くことにより行なう。体積相転移温度
付近から大きく外れるとゲル収縮速度が速くなるため、
脱水・収縮がゲル表面でのみ進行し、ゲル内部にわたっ
て均一かつ十分な脱水を行なうことが困難である。ま
た、表面と内部の収縮速度の違いから形状に歪みが生じ
る場合がある。材料の含水率、架橋密度を適宜選ぶこと
により、高分子ゲルの弾性率及びその変化の度合がコン
トロールできる。基本的には架橋密度が低いほど弾性率
は小さくなるが、反面で弾性率変化の度合は大きくな
る。架橋密度は架橋剤の選択等、既知の方法にしたがっ
て調整することができる。
【００１４】かかる高分子ゲルは空気中など水との接触
を断った状態で使用される。水中においては相転移温度
以下において水を吸収するため含水率を上記の範囲とす
ることができないためである。また、水中では相転移温
度の付近で水分の放出や吸収に伴ないゲルの体積が変化
する。従って、本発明の弾性率不変材料においては、全
体を空気中など水との接触を断った状態で使用するか、
ゲルを不透水性の高分子材料中に封入するなどしてゲル
が水と接触しないようにする。なお、上記ゲルの弾性率
変化は相転移温度以上でのみ発現するが、気体中で使用
する限り、相転移温度以下にあっても吸水が起こらない
だけで特に使用に支障はない。一旦、相転移温度以下に
おかれても相転移温度以上に昇温すれば、再び弾性率変
化が発現する。
を断った状態で使用される。水中においては相転移温度
以下において水を吸収するため含水率を上記の範囲とす
ることができないためである。また、水中では相転移温
度の付近で水分の放出や吸収に伴ないゲルの体積が変化
する。従って、本発明の弾性率不変材料においては、全
体を空気中など水との接触を断った状態で使用するか、
ゲルを不透水性の高分子材料中に封入するなどしてゲル
が水と接触しないようにする。なお、上記ゲルの弾性率
変化は相転移温度以上でのみ発現するが、気体中で使用
する限り、相転移温度以下にあっても吸水が起こらない
だけで特に使用に支障はない。一旦、相転移温度以下に
おかれても相転移温度以上に昇温すれば、再び弾性率変
化が発現する。
【００１５】高分子ゲルの体積相転移温度は、通常０〜
８０℃の範囲である。相転移温度の調整は既知の方法に
より行なうことができる。例えば、(i) 材料を構成して
いる高分子の化学構造の設計、(ii)有機または無機塩、
界面活性剤等の助剤等の添加により該温度は変化する。
(i) の例としては、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリル
アミドにおいてそのアルキル置換基の形状や長さを変化
させる、ポリ酢酸ビニルにおいてそのけん化度を変化さ
せる、共重合体ゲルにおいてその共重合組成比を変化さ
せる等の手法が考えられる。(ii)については、ＮＩＰＡ
ゲルの場合、アルカリ金属やアルカリ土類金属のハロゲ
ン化物等を添加すると一般的には相転移温度が上昇し、
ドデシル硫酸ナトリウムのような界面活性剤を添加する
と添加量に応じて相転移温度は複雑な変化を示すことが
知られている（高分子加工，３９巻，５８０〜５８４，
1990年）。また、ポリビニルメチルエーテルの場合、そ
の相転移温度は通常３２〜４０℃の範囲内であるが、こ
の水溶液に、例えば塩化ナトリウムや塩化カルシウム等
の無機塩類、酢酸ナトリウムやクエン酸ナトリウム等の
有機塩類、アルギン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナト
リウム等の高分子電解質等を添加することにより、相転
移温度を低下させることができ、また、メタノール、エ
タノール、エチレングリコール、グリセリン等の水溶性
アルコール類やアセトン等の水溶性ケトン類を添加する
ことによって、相転移温度を上昇させることもできる。
８０℃の範囲である。相転移温度の調整は既知の方法に
より行なうことができる。例えば、(i) 材料を構成して
いる高分子の化学構造の設計、(ii)有機または無機塩、
界面活性剤等の助剤等の添加により該温度は変化する。
(i) の例としては、Ｎ−置換アルキル（メタ）アクリル
アミドにおいてそのアルキル置換基の形状や長さを変化
させる、ポリ酢酸ビニルにおいてそのけん化度を変化さ
せる、共重合体ゲルにおいてその共重合組成比を変化さ
せる等の手法が考えられる。(ii)については、ＮＩＰＡ
ゲルの場合、アルカリ金属やアルカリ土類金属のハロゲ
ン化物等を添加すると一般的には相転移温度が上昇し、
ドデシル硫酸ナトリウムのような界面活性剤を添加する
と添加量に応じて相転移温度は複雑な変化を示すことが
知られている（高分子加工，３９巻，５８０〜５８４，
1990年）。また、ポリビニルメチルエーテルの場合、そ
の相転移温度は通常３２〜４０℃の範囲内であるが、こ
の水溶液に、例えば塩化ナトリウムや塩化カルシウム等
の無機塩類、酢酸ナトリウムやクエン酸ナトリウム等の
有機塩類、アルギン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナト
リウム等の高分子電解質等を添加することにより、相転
移温度を低下させることができ、また、メタノール、エ
タノール、エチレングリコール、グリセリン等の水溶性
アルコール類やアセトン等の水溶性ケトン類を添加する
ことによって、相転移温度を上昇させることもできる。
【００１６】本発明の弾性率不変材料は、温度上昇に対
して負の弾性率変化を示す上記弾性体と正の弾性率変化
を示す上記高分子ゲルとを、それぞれの弾性率変化が互
いに相殺し合う量で混合することにより製造される。混
合は既知の方法にて行なうことが可能であるが、例え
ば、上記高分子材料中に高分子ゲル粒子を練り込む等の
方法によって製造される。高分子ゲル粒子は、溶液重合
等によって得た塊状の高分子ゲルを粉砕して製造する
か、あるいは、モノマーを非相溶性の液体中で分散・懸
濁重合させて粒状の高分子ゲルを製造する方法（例え
ば、特開平３−７０１号公報参照）によって得られる。
粉砕法では0.1 〜数十ｍｍ程度の範囲のゲル粒子が得ら
れ、懸濁重合法では0.1 〜100 μｍ程度の範囲のゲル粒
子が得られる。いずれも本発明で使用することができ
る。
して負の弾性率変化を示す上記弾性体と正の弾性率変化
を示す上記高分子ゲルとを、それぞれの弾性率変化が互
いに相殺し合う量で混合することにより製造される。混
合は既知の方法にて行なうことが可能であるが、例え
ば、上記高分子材料中に高分子ゲル粒子を練り込む等の
方法によって製造される。高分子ゲル粒子は、溶液重合
等によって得た塊状の高分子ゲルを粉砕して製造する
か、あるいは、モノマーを非相溶性の液体中で分散・懸
濁重合させて粒状の高分子ゲルを製造する方法（例え
ば、特開平３−７０１号公報参照）によって得られる。
粉砕法では0.1 〜数十ｍｍ程度の範囲のゲル粒子が得ら
れ、懸濁重合法では0.1 〜100 μｍ程度の範囲のゲル粒
子が得られる。いずれも本発明で使用することができ
る。
【００１７】一般に、弾性材料の混合体の弾性率は、最
も簡単には構成成分をそれぞれ直列および並列に接続し
た系として解析される。例えば２種類の連続相ａおよび
分散相ｂからなる混合体の場合、図１に示す高柳モデル
に従い次式により計算される。
も簡単には構成成分をそれぞれ直列および並列に接続し
た系として解析される。例えば２種類の連続相ａおよび
分散相ｂからなる混合体の場合、図１に示す高柳モデル
に従い次式により計算される。
【００１８】
【数１】
【００１９】上式および図１において、Ｅ、Ｅa および
Ｅb は、それぞれ、混合体、連続相ａ（マトリックス）
および分散相ｂの弾性率を表わし、それぞれ温度および
振動周波数の関数である。φとλとは、混合物の比およ
び混合状態に関係するパラメーターであり、φb は分散
相ｂの体積分率を表わし、φとλとの積である。Ｅが与
えられた周波数範囲で概ね一定であるという条件からパ
ラメーターφとλが決定され、これからφb が決定され
る。
Ｅb は、それぞれ、混合体、連続相ａ（マトリックス）
および分散相ｂの弾性率を表わし、それぞれ温度および
振動周波数の関数である。φとλとは、混合物の比およ
び混合状態に関係するパラメーターであり、φb は分散
相ｂの体積分率を表わし、φとλとの積である。Ｅが与
えられた周波数範囲で概ね一定であるという条件からパ
ラメーターφとλが決定され、これからφb が決定され
る。
【００２０】本発明の弾性率不変体（混合体）中におけ
るゲルと上記高分子材料それぞれの体積分率は、各材料
の弾性率（上記式中のＥa とＥb に相当）の温度変化を
予め測定しておき、混合体に加えられる振動の周波数帯
域において混合体全体の弾性率（上記式中のＥ）が温度
変化に対して概ね一定となるようにゲルの体積分率（上
記式中のφb に相当）を求めることにより決定される。
必要に応じて、シミュレーションの上、混合体の弾性率
実測によって確認する。ゲルまたは上記高分子材料のい
ずれかを２種類以上用いる混合体についても原理的には
同様であり、近似モデルやシミュレーション結果を基に
して各材料の体積分率が算出される。
るゲルと上記高分子材料それぞれの体積分率は、各材料
の弾性率（上記式中のＥa とＥb に相当）の温度変化を
予め測定しておき、混合体に加えられる振動の周波数帯
域において混合体全体の弾性率（上記式中のＥ）が温度
変化に対して概ね一定となるようにゲルの体積分率（上
記式中のφb に相当）を求めることにより決定される。
必要に応じて、シミュレーションの上、混合体の弾性率
実測によって確認する。ゲルまたは上記高分子材料のい
ずれかを２種類以上用いる混合体についても原理的には
同様であり、近似モデルやシミュレーション結果を基に
して各材料の体積分率が算出される。
【００２１】なお、弾性材料又は高分子ゲルにはその弾
性率のほかに、強度、熱あるいは電気伝導性など性能を
向上させるためには所望により既知の各種添加剤、例え
ば、金属粉末、酸化鉄、カーボンブラック、繊維などの
フィラーを添加することもできる。
性率のほかに、強度、熱あるいは電気伝導性など性能を
向上させるためには所望により既知の各種添加剤、例え
ば、金属粉末、酸化鉄、カーボンブラック、繊維などの
フィラーを添加することもできる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、以
下は例示であって、本発明の範囲を限定するものではな
い。なお、実施例において弾性率の評価にあたっては、
動的粘弾性測定装置レオスペクトラーＤＶＥ−４
（（株）レオロジ社製）を用いて下記の条件で弾性率の
変化を測定した。 測定条件： 温度範囲 ４０〜６０℃ 昇温速度 0.5℃／ｍｉｎ 測定モード 圧縮 測定周波数 １０Hz 振幅 ２０〜４０μ 静荷重 ２０〜４０ｇ 試料のサイズ 円盤状（直径13.0ｍｍ，厚み 4.1ｍ
ｍ）
下は例示であって、本発明の範囲を限定するものではな
い。なお、実施例において弾性率の評価にあたっては、
動的粘弾性測定装置レオスペクトラーＤＶＥ−４
（（株）レオロジ社製）を用いて下記の条件で弾性率の
変化を測定した。 測定条件： 温度範囲 ４０〜６０℃ 昇温速度 0.5℃／ｍｉｎ 測定モード 圧縮 測定周波数 １０Hz 振幅 ２０〜４０μ 静荷重 ２０〜４０ｇ 試料のサイズ 円盤状（直径13.0ｍｍ，厚み 4.1ｍ
ｍ）
【００２３】実施例１ ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドの 0.69mol/lの水
溶液にＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（架橋
剤）0.00862mol/l、過硫酸アンモニウム（反応開始剤）
0.00175mol/l、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチレンジ
アミン（反応促進剤）0.008mol/lを加え、重合温度２０
℃、時間１６ｈの条件下で膨潤状態のゲルを製造した。
得られた材料を34.0℃の恒温水中で数日放置することに
より、等方的な体積収縮を起こさせた。収縮状態の材料
を水中から取り出し、余分な水分をさらに除去して、水
分含有量が２５重量％の感温性弾性率可変材料を作製し
た。得られた板状ゲルは、機械的に粉砕し、粒径１ｍｍ
程度のゲル粒子とした。
溶液にＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（架橋
剤）0.00862mol/l、過硫酸アンモニウム（反応開始剤）
0.00175mol/l、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチレンジ
アミン（反応促進剤）0.008mol/lを加え、重合温度２０
℃、時間１６ｈの条件下で膨潤状態のゲルを製造した。
得られた材料を34.0℃の恒温水中で数日放置することに
より、等方的な体積収縮を起こさせた。収縮状態の材料
を水中から取り出し、余分な水分をさらに除去して、水
分含有量が２５重量％の感温性弾性率可変材料を作製し
た。得られた板状ゲルは、機械的に粉砕し、粒径１ｍｍ
程度のゲル粒子とした。
【００２４】上記ゲル粒子を、100 重量部あたりジクミ
ルペルオキシド2.0 重量％を含有するシリコーンゴム
（信越化学工業株式会社製ＫＥ１３６）中に練り込み混
合体を製造した。混合体中のゲル粒子の体積分率は３０
％とした。混合前のゴムおよび高分子ゲル並びに混合体
の弾性率Ｅ′（ＭＰａ）の温度依存性を上記測定方法に
より測定した。図１にｌｏｇＥ′と温度との関係を示
す。
ルペルオキシド2.0 重量％を含有するシリコーンゴム
（信越化学工業株式会社製ＫＥ１３６）中に練り込み混
合体を製造した。混合体中のゲル粒子の体積分率は３０
％とした。混合前のゴムおよび高分子ゲル並びに混合体
の弾性率Ｅ′（ＭＰａ）の温度依存性を上記測定方法に
より測定した。図１にｌｏｇＥ′と温度との関係を示
す。
【００２５】実施例２ ゲルを練り込む高分子材料として、アクリロニトリル−
ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）を使用した。ＮＢＲ中のア
クリロニトリル含有量は３２重量％であり、ＮＢＲ100
重量部に対して、ＦＥＦ(fast extrusion furnace)カー
ボンブラック６０重量部を充填剤として使用した。加硫
剤を含めた全配合量は下表に示す通りである。ゲル粒子
は実施例１で用いたのと同様のものを使用し混合体中の
体積分率は５０％とした。
ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）を使用した。ＮＢＲ中のア
クリロニトリル含有量は３２重量％であり、ＮＢＲ100
重量部に対して、ＦＥＦ(fast extrusion furnace)カー
ボンブラック６０重量部を充填剤として使用した。加硫
剤を含めた全配合量は下表に示す通りである。ゲル粒子
は実施例１で用いたのと同様のものを使用し混合体中の
体積分率は５０％とした。
【００２６】
【表１】
【００２７】混合前のゴムおよび高分子ゲル並びに混合
体の弾性率Ｅ′（ＭＰａ）の温度依存性を上記測定方法
により測定した。図２にｌｏｇＥ′と温度との関係を示
す。図１および図２に示される通り、ゴム単独では温度
が上昇するに伴ない弾性率が減少している。これに対し
て、高分子ゲルでは相転移温度以上十数℃の領域で弾性
率が急激に上昇していることがわかる。また、ゲルとゴ
ムからなる混合体では、弾性率の値はゴムに比べて若干
低いものの温度変化に関わらずほぼ一定している。
体の弾性率Ｅ′（ＭＰａ）の温度依存性を上記測定方法
により測定した。図２にｌｏｇＥ′と温度との関係を示
す。図１および図２に示される通り、ゴム単独では温度
が上昇するに伴ない弾性率が減少している。これに対し
て、高分子ゲルでは相転移温度以上十数℃の領域で弾性
率が急激に上昇していることがわかる。また、ゲルとゴ
ムからなる混合体では、弾性率の値はゴムに比べて若干
低いものの温度変化に関わらずほぼ一定している。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、温度変化に対して弾性
率がほとんど変化しない弾性率不変材料が提供される。
本発明の弾性率不変材料は、高分子ゲルと弾性材料との
混合体であり、製造も簡単であって、加工性・経済性に
優れている。さらに、形状記憶金属のような高価な金属
を使用しないため、振動の繰返しよる疲労もなく耐久性
にも優れている。
率がほとんど変化しない弾性率不変材料が提供される。
本発明の弾性率不変材料は、高分子ゲルと弾性材料との
混合体であり、製造も簡単であって、加工性・経済性に
優れている。さらに、形状記憶金属のような高価な金属
を使用しないため、振動の繰返しよる疲労もなく耐久性
にも優れている。
【図１】 弾性体混合体の弾性率を構成成分の弾性率か
ら算出するために用いる力学モデルの一例を示した説明
図。
ら算出するために用いる力学モデルの一例を示した説明
図。
【図２】 本発明の実施例１によって得られた混合体、
それを構成するゴムおよび高分子ゲルの温度と弾性率
（Ｅ′）との関係を表わすグラフである。
それを構成するゴムおよび高分子ゲルの温度と弾性率
（Ｅ′）との関係を表わすグラフである。
【図３】 本発明の実施例２によって得られた混合体、
それを構成するゴムおよび高分子ゲルの温度と弾性率
（Ｅ′）との関係を表わすグラフである。
それを構成するゴムおよび高分子ゲルの温度と弾性率
（Ｅ′）との関係を表わすグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 33/26 ＬＪＶ 101/14 ＬＳＹ 7242−4Ｊ
Claims (2)
- 【請求項１】 温度上昇に対して負の弾性率変化を示す
高分子材料に、水中において温度変化による体積相転移
を示す高分子ゲルを含水量３５重量％以下まで脱水して
なる温度上昇に対して正の弾性率変化を示す弾性率可変
材料を混合してなる弾性率不変材料。 - 【請求項２】 高分子ゲルが、Ｎ−置換アルキル（メ
タ）アクリルアミド、その誘導体及びこれらの共重合
体、ポリビニルメチルエーテル、ポリ酢酸ビニルの部分
けん化物、メチルセルロース、並びにアリル酢酸ナトリ
ウムとアクリルアミドの共重合体から選択される請求項
１に記載の弾性率不変材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28601693A JPH07118549A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 弾性率不変材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28601693A JPH07118549A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 弾性率不変材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118549A true JPH07118549A (ja) | 1995-05-09 |
Family
ID=17698896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28601693A Pending JPH07118549A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 弾性率不変材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118549A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050950A1 (fr) * | 1997-05-07 | 1998-11-12 | Hitachi, Ltd. | Dispositif semi-conducteur et production de ce dispositif |
| KR20010098764A (ko) * | 2000-04-25 | 2001-11-08 | 스미도모 고무 고교 가부시기가이샤 | 방현재 및 그 제조 방법 |
| WO2014057740A1 (ja) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | Dic株式会社 | バンプクッション |
| CN108047628A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-18 | 西南石油大学 | 一种宽温域阻尼减振弹性体复合材料及其制备方法 |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP28601693A patent/JPH07118549A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050950A1 (fr) * | 1997-05-07 | 1998-11-12 | Hitachi, Ltd. | Dispositif semi-conducteur et production de ce dispositif |
| KR20010098764A (ko) * | 2000-04-25 | 2001-11-08 | 스미도모 고무 고교 가부시기가이샤 | 방현재 및 그 제조 방법 |
| WO2014057740A1 (ja) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | Dic株式会社 | バンプクッション |
| JP5565645B1 (ja) * | 2012-10-09 | 2014-08-06 | Ｄｉｃ株式会社 | バンプクッション |
| CN108047628A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-18 | 西南石油大学 | 一种宽温域阻尼减振弹性体复合材料及其制备方法 |
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