JPS61293214A - 高分子エラストマ−成形体及びその使用方法 - 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） 本発明は高分子エラストマー成形体及びその使用方法に
関するものでアシ、更に詳しくは概略室温付近にそのガ
ラス転移点を設定した高分子エラストマー及び高分子エ
ラストマー成形体のガラス転移点前後における物性の急
激な変化を利用した使用方法に関するものである。

（従来の技術） 高分子エラストマーには縦弾性係数等の物性が数倍〜数
百倍に変化するガラス転移点温度（以下Ｔｇ　と略す）
が存在することが知られ、通常使用温度領域にて７ｇ前
後の物性変化を避ける手段として約−４０℃前後の極低
温にＴｇを設定して低温時にも通常の天然ゴムや合成ゴ
ムのような低弾性率な特性を生かすようにした靴底、動
力伝達ベルト、タイヤ等に利用したシ、また約１００〜
１１０℃の極高温にＴｇ　を設定して高温時にも高弾性
率、耐摩耗等の特性を生かすようにした人工木材、食器
等に利用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、高分子ウレタンエラストマーのガ２ス転移点
温度及び物性は例えばウレタンエラストマーの場合、構
成するイソシアネートの種類、ポリオールの種類、鎖延
長剤の種類、配合比、アニーリング等によ）自由に設定
できることが知られている。そこで本発明者らは従来試
みられることのなかった高分子エラストマーの通常使用
温度前後にＴｇを設定し、上記温度前後での物性変化を
利用し九使用方法を開発すべく研究した結果、本発明に
達したものである。

（問題点を解決する丸めの手段） 本発明は高分子ウレタンエラス）−ｒ−に、その成形温
度未満かつガラス転移点以上の温度で低弾性率な物性を
利用して小さな外力で変形を加え次いで該高分子エラス
トマーをガラス転移点温度よシ低温に冷却することによ
シ変形を固定させ、高弾性率な物性を利用する使用方法
に関するものである。

すなわち本発明はガラス転移点が使用温度付近であるよ
う設定し、インシアネート、ポリオール及び鎖延長剤を
グレボリマー法により合成して得られた高分子エラスト
マー成形体及び上記ガラス転移点以上成形温度未満の温
度で変形を加え、次いでガラス転移点温度より低温に冷
却して該変形を固定し、使用に際し該エラストマー成形
体をガラス転移点以上成形温度未満に加熱して再び元の
形状に回復させることを特徴とする高分子エンストマー
の使用方法である２゜本発明は高分子エラストマー成形
体を一旦実際の使用に必要な形状に成形したのち該高分
子エラストマーのガラス転移点温度以上成形温度未満で
変形を加え、その後上記ガラス転移点温度より低温にて
変形を冷却固定すればガラス転移点温度よシ低温の領域
では高分子エラストマーの高弾性・耐摩耗等の特性を生
かせると共に再度ガラス転移点温度以上の温度に加熱す
ることにより変形は自動的に取９除かれ成形当初の形状
あるいはそれに近い形状に回復させることができかつガ
ラス転移点以上の温度領域ではエラストマーの低弾性率
な特性を生かすことができる。したがって使用温度領域
にて異種の物性を備えた成形体及び使用方法にて形状変
化を要するような機能が要求される分野で種々の利用が
考えられる。

本発明の成形体を構成する高分子エラストマーとしては
、目的とする設定温度の近傍にＴｇを有するエラストマ
ーであれば、いかなる物質でもよいが、該Ｔｇの前後に
おける弾性率変化の大なるエラストマーが好ましく、通
常、ポリウレタンエラストマー、スチレン−ブタジェン
エラストマー、ニトリル−ブタジェノエラストマー等が
用いられる。

次に各種のＴｇを有するポリウレタンエラストマーの製
造例について説明する。ポリウレタンエラストマーを製
造するのに使用されるイソシアネート成分としては、通
常ボリクレタンに使用されるものであれば特に制限はな
く例えばジフェニルメタンジイソシアネート、２．４−
又は、λ６−ドリレンジイノシアネート、ｍ−又はｐ−
フェニレンジイソシアネート、インホロンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート及びこれらの組
成分あるいは混合物が使用される。

またポリオール成分としては、１分子中に少なくとも２
個以上の水酸基を有するものが用いられ、例えばジオー
ルやトリオールなどの多価アルコール、脂肪族アミン、
芳香族アオン等を開始剤とし、これにアルキレンオキサ
イドを付加して製造されるポリオキシアルキレンポリオ
ール、酸とアルコールの縮合により製造されるポリエス
テルポリオール、あるいはポリテトラメチレングリコー
ル、ポリブタジェンポリオールなどが使用される。

鎖延長剤や架橋剤としては、エチレングリコール、フタ
ンジオール、ジエチレンクリコールなどのグリコール、
ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、トリレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアミン類、ト
リメチロールプロパンのＴＤ工（トリレンジイソシアネ
ート）アダクト、トリフェニルメタントリイソシアネー
トなどのポリインシアネートなどが挙げられる。

また必要に応じて反応を促進する為に触媒が使用される
。

触媒としてはトリエチルアミン、テトラメチルプロピレ
ンジアミン、テトラメチルへキサメチレンジアミン、ト
リレンジアミンなどの第３級アミン類又はスタナスオク
トエート、スタナスオエート、ジプチル錫ジラウレート
の如き錫系触媒に代表される金属触媒があシ、これらは
おのおの単独にあるいは混合して使用される。

上記イソシアネート、ポリオール、′鎖延長剤、及び必
要に応じて触媒を用いてプレポリマー法によりウレタン
エラストマーの合成を行う。

次にプレポリマー法によるウレタンエラストマーの合成
方法を説明する。

まず、ジイソシアネートとポリオールを特定の配合比Ａ
　＝　（ＮＯＤ　）　／　（ＯＨ］　　モに比で反応さ
せ、プレポリマーを合成する。反応終了後、希望する配
合比Ｂ＝（鎖延長剤〕／〔プレポリマー３モル比になる
よう鎖延長剤を添加し、その後脱泡し型に流し込み、恒
温乾燥器にて温度８０℃で１日から２日間架橋反応を行
なわせウレタンエラストマーを合成する。以上の合成は
溶媒系非溶媒系のいずれでも可能である。

Ｔｇや物性に及ぼす要因としては１）イソシアネートの
種類、２）ポリオールの種類、５）鎖延長剤の種類、４
）配合比Ａ１５）配合比Ｂ１６）アニーリングなどが考
えられるが、これら１）から６）の要因を変えることに
よシ希望するＴｇ物性をもつウレタンエラストマーヲ自
由に合成することが可能である。

以下本発明で用いられるウレタンエラストマーについて
、本発明者らが作成した実例を挙げて説明するが、勿論
これに限定されるものではない。

例 インシアネート成分として２．４７Ｄ工〔三菱化成（株
）製、商品名ＴＤ工１００〕とボ、リオールとして三洋
化成（株）製、商品名ＰＰ−１００００ｔ−１配合比ム
（１０Ｈモル比）ｉ（１６にて無触媒にて反応させプレ
ポリマーを合成した。反応終了後、鎖延長剤として′Ｌ
４ブタンジオールを配合比Ｂ　［ｏＨ／Ｎｏｏ　（プレ
ポリマ）モル比〕α６２となるように加え、真空下撹拌
して反応させる。

その後置に流し込み温度８０℃にて１日間キュアして成
形体を得た。該成形体のＴｇは一５〜０℃であった（例
４２−４　）。

組成と配合比を変えて同様に合成し次ポリウレタンエラ
ストマーとそのＴｇ　ｔ−表１及び表２にまとめて示す
。

表１及び表２から明らかなようにポリウレタンエラスト
マーのハードセグメント（インシアネート、鎖延長′剤
）とソフトセグメント（ポリオール）の組み合わせによ
シ自由ＫＴｇを選択することができる。同様にしてスチ
レン−ブタジェンエラストマー、ニトリル−ブタジェン
エラストマーにおいてもハードセグメント（スチレンあ
るいはニトリル）とソフトセグメント（ブタジェン）の
割合を変えることによりｓＴｇを自由に選択できる。

次に上記のようにして得られた高分子エラストマー成形
体の使用方法を具体的に示す。

本発明の方法における高分子エラストマーに変形を与え
る温度は該高分子エラストマーのガラス転移点温度〜成
形温度未満であるが、ガラス転移点温度以下では変形が
即座に回復し、また成形温度以上では成形体に新たな形
状を与えることになシ好ましくない。

変形の与え方については特に制限はなく、成形体をガラ
ス転移点温度以上の雰囲気（例えば加熱空気中、加熱液
体中、水蒸気中など）に置き、適歯な道具もしくは素手
で変形を与えることができる。

変形を固定するには、変形を与えた直後にガラス転移点
以下の温度に冷却するだけで良いがガラス転移点温度以
下でクリープ変形を与えることも可能である。

本発明の成形体から変形を取除き、所定の形状もしくは
物性に変化させるにはガラス転移点温度以上、成形温度
未満の温度に成形体を加熱すれば良く、変形は自動的に
除去され形状が回復すると共に物性もエンストマーとし
ての物性を示す。

また、形状を回復させる九めの加熱の時間当シ熱量を多
くする程、また単に温度を高くする程形状を回復する時
間は短かくなる。

（実施例） 実施例１ 本発明の成形体の使用方法を第１図のギプスに説明する
。

先ず１ｇを４８℃に設定した表１の１−５に、　示した
ポリウレタンエラストマーからなる成形板１〔第１図（
ａ）成形段階〕を５０℃の温水に数分浸した後、第１図
（１））のように変形を加え１′のようにする（加熱変
形・冷却固定段階）。変形を加える力はごくわずかで良
いから保持形状（同図中では腕部２）に密着させること
は容易である。密着後変形を保持したｉま室温（約３５
℃以下）に放置しておけば、成形板１′は冷却され密着
形状にて固定される。固定後Ｔｇ以下の温度では該成形
板の縦弾性係数は７８以上の縦弾性係数に比して充分大
きく高弾性となるため容易には変形せず該部位はしつか
シと固定される。

更に該成形板によるギプスを脱着するときはへヤードラ
イヤー等でギプスを加熱し、７８以上の温度にすること
によシ成形板は低弾性になると共に成形時の形状１に回
復するため〔第１図（ｃ）加熱、変形解放段階〕容易に
脱着できると共に、成形板１は繰り返し使用可能な状態
となる。

実施例２ 通常使用温度前後の６８℃にＴｇ　を設定した表１の１
−７に示したウレタンエラストマーの成形体を用いて、
第２図（ａ）〜（０）に示す構造の工作物固定材料３を
作成した。

第２図（ａ）は成形特形状を示し実際の使用形状に成形
しである。

次にガラス転移点以上の温度に加熱して、加熱した構造
物を保管運搬等に便利な所望形状３′に変形させ冷却固
定する〔第２図（ｂ）〕。使用に際しては再度加熱し成
形時の使用形状まで回復させる。

実施例３ 通常使用温度前後の９２℃にＴｇ　を設定した表１の１
−６に示し次ウレタンエラストマーを用いて第５図（ａ
）及び（ｂ）に示す食器４を作成した。

第５図（ａ）は成形及び使用形状を示し、これを加熱変
形したのち冷却して変形を固定したものが第３図（ｂ）
に示す未、使用時の形状４′である。

再び加熱して変形解放すれば、第３図（ａ）の４の形状
に戻れる。

このような食器は未使用時に保管場所が小さくてすむ利
点がある。

なお、第４図に本発明における高分子エラストマーの温
度（℃）−縦弾性係数（Ｋ）曲線の例を示す。Ｔｇ　と
変形を加えるに好ましい温度域及び成形温度Ｔ３　　の
関係を示している。

（発明の効果） 本発明の高分子エラストマー成形体及びその使用方法は
、従来のようにＴｇ　を極低温や極高温に設定するので
はなく、通常使用温度前後に設定し、Ｔｇ前後での高分
子エラストマー成形体の急激な物性変化を利用すること
によシ、使用温度領域にて異種物性を備えた機能をもつ
材料を要する種々の分野において、有利に用いることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　〜（Ｑ）　、第２図（ａ）　〜（０）、
第５図（ａ）及び（１））はいずれも本発明の実施態様
を説明する図である。 第１図（ａ）〜（ｃ）はギブスであり第１図（、）は成
形段階、第１図（ｂ）は加熱変形、冷却固定段階へ、第
１図（、）は加熱変形解放段階を示す。 第２図（ａ）〜（０）は工作物固定材料であり、第２図
（ａ）は成形詩形状、第２図（１））は保管運搬時形状
、第２図（０）は使用時形状を示す。 第３図（ａ）及び（ｂ）は食器であって、第３図（ａ）
は成形時又は使用時形状を第５図（１））は未使用時形
状を示す。 第４図は本発明における高分子エラストマーの温度−縦
弾性係数（Ｅ）曲線と、ガラス転移点温度Ｔｇｓ成形温
度Ｔ３　　の関係を示すグラフである。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　葦　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫 第２図　　　　　（Ｃ） 温　度 手続補正書 昭和６０年１２月２／）日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子エラストマー成形体にガラス転移点以上成
   形温度未満の温度にて変形を加え、次いで該高分子エラ
   ストマーのガラス転移点以下の温度に冷却して上記変形
   を固定し、使用に際し該高分子エラストマーのガラス転
   移点以上成形温度未満に加熱して再び元の形状に回復さ
   せることを特徴とする高分子エラストマー成形体の使用
   方法。
2. （２）ガラス転移点を室温付近に設定して、イソシアネ
   ート、ポリオール及び鎖延長剤をプレポリマー法にてウ
   レタンエラストマー合成してなる高分子エラストマー成
   形体。