JPS6310192B2 - - Google Patents
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- JPS6310192B2 JPS6310192B2 JP60254042A JP25404285A JPS6310192B2 JP S6310192 B2 JPS6310192 B2 JP S6310192B2 JP 60254042 A JP60254042 A JP 60254042A JP 25404285 A JP25404285 A JP 25404285A JP S6310192 B2 JPS6310192 B2 JP S6310192B2
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- aqueous solution
- polyvinyl alcohol
- polymer
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- Expired
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は、ロボツトや医療福祉機器、義肢等
の駆動源に好適な小型高効率のアクチユエータ用
材料として使用し得る強度のある可逆伸縮性高分
子材料の製造法に関するものである。
の駆動源に好適な小型高効率のアクチユエータ用
材料として使用し得る強度のある可逆伸縮性高分
子材料の製造法に関するものである。
［従来の技術］
可逆伸縮性高分子材料はゴムのように引張り
力・圧縮力に対して伸縮し、力を除去すると形状
が復元するものであり、これらの中には化学的な
環境条件、例えばPH（水素イオン濃度）の変化に
より形態・構造が可逆的に変化して収縮或いは膨
潤するという性質を有するものがある。これらは
単に弾力・強度があるだけでなくPH等の化学エネ
ルギーから力学エネルギーへの変換機能を有する
ため、PH等の化学的信号により作動する駆動源、
いわゆるメカノケミカルアクチユエータとして用
い得ることが知られている。
力・圧縮力に対して伸縮し、力を除去すると形状
が復元するものであり、これらの中には化学的な
環境条件、例えばPH（水素イオン濃度）の変化に
より形態・構造が可逆的に変化して収縮或いは膨
潤するという性質を有するものがある。これらは
単に弾力・強度があるだけでなくPH等の化学エネ
ルギーから力学エネルギーへの変換機能を有する
ため、PH等の化学的信号により作動する駆動源、
いわゆるメカノケミカルアクチユエータとして用
い得ることが知られている。
従来知られたメカノケミカルアクチユエータの
主材料として用い得るメカノケミカル高分子材料
としては、複数ポリマーの高温加圧による合成法
やラジカル重合法が知られている。後者には、例
えば本件出願人の昭和60年特許願第68087号「可
逆伸縮性高分子膜の製造方法」に記載した技術が
ある。
主材料として用い得るメカノケミカル高分子材料
としては、複数ポリマーの高温加圧による合成法
やラジカル重合法が知られている。後者には、例
えば本件出願人の昭和60年特許願第68087号「可
逆伸縮性高分子膜の製造方法」に記載した技術が
ある。
［発明が解決しようとする問題点］
後者はメタクリル酸とビスアクリルアミドとを
用いラジカル重合法により製造するものであり、
環境のPHが低い（酸性）ときは収縮し、引張りに
強く、PHが高い（アルカリ性）ときは膨潤し引張
りに弱いという性質を有し、この強い状態では１
Kg／cm2の引張り力に耐えるが、弱い状態では数百
ｇ／cm2の引張り力で切断してしまうものであり、
また、前者によつて得られるものも強度の点では
十分ではないため、いずれも実用段階での用途が
限定され、かつ応答速度がいく分遅いという問題
があり、更に大きい引張り力に耐え、かつ応答速
度が速くロボツトや医療福祉機器、義肢等に使用
可能なメカノケミカル高分子材料の開発が望まれ
ている。
用いラジカル重合法により製造するものであり、
環境のPHが低い（酸性）ときは収縮し、引張りに
強く、PHが高い（アルカリ性）ときは膨潤し引張
りに弱いという性質を有し、この強い状態では１
Kg／cm2の引張り力に耐えるが、弱い状態では数百
ｇ／cm2の引張り力で切断してしまうものであり、
また、前者によつて得られるものも強度の点では
十分ではないため、いずれも実用段階での用途が
限定され、かつ応答速度がいく分遅いという問題
があり、更に大きい引張り力に耐え、かつ応答速
度が速くロボツトや医療福祉機器、義肢等に使用
可能なメカノケミカル高分子材料の開発が望まれ
ている。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、それ自身十分な引張り強度を有し、
かつPHの変化により伸縮する特性を有し、10Kg／
cm2以上の引張り力に耐え、応答速度の速い、メカ
ノケミカルアクチユエータの材料として使用可能
な、強度のある可逆伸縮性高分子材料の製造法を
提供することを目的としている。
のであつて、それ自身十分な引張り強度を有し、
かつPHの変化により伸縮する特性を有し、10Kg／
cm2以上の引張り力に耐え、応答速度の速い、メカ
ノケミカルアクチユエータの材料として使用可能
な、強度のある可逆伸縮性高分子材料の製造法を
提供することを目的としている。
(ロ) 発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の可逆伸縮性高
分子材料の製造法は、分子量が３万以上のポリビ
ニルアルコールの10乃至50重量％水溶液と、分子
量が５万以上の酸性の高分子電解質と分子量が５
万以上の塩基性の高分子電解質とのうちの一方の
水溶液と、をモル比で５：１乃至１：１の割合で
混合し、次に零下10℃乃至零下20℃の環境下で凍
結することと常温で解凍することとを２回乃至20
回繰返す、ことを特徴としている。
分子材料の製造法は、分子量が３万以上のポリビ
ニルアルコールの10乃至50重量％水溶液と、分子
量が５万以上の酸性の高分子電解質と分子量が５
万以上の塩基性の高分子電解質とのうちの一方の
水溶液と、をモル比で５：１乃至１：１の割合で
混合し、次に零下10℃乃至零下20℃の環境下で凍
結することと常温で解凍することとを２回乃至20
回繰返す、ことを特徴としている。
ポリビニルアルコールは分子量が３万以上であ
り、分子量がこれより小さいと得られる可逆伸縮
性高分子材料の強度が小さくなるので好ましくな
い。また、分子量の上限はないが、20万以上にな
ると溶解作業が困難になることが考えられる。ポ
リビニルアルコールと高分子電解質との混合モル
比は５：１〜１：１であるが、ポリビニルアルコ
ールの量がこれより小さいと得られる可逆伸縮性
高分子材料の強度が小さくなるので好ましくな
い。凍結温度は−10℃〜−20℃であり、これより
高い温度では実際には良好な凍結は起らない。凍
結・解凍回数は２〜20回であるがこれ以上では製
造に要する手間が多くなり、好ましくない。
り、分子量がこれより小さいと得られる可逆伸縮
性高分子材料の強度が小さくなるので好ましくな
い。また、分子量の上限はないが、20万以上にな
ると溶解作業が困難になることが考えられる。ポ
リビニルアルコールと高分子電解質との混合モル
比は５：１〜１：１であるが、ポリビニルアルコ
ールの量がこれより小さいと得られる可逆伸縮性
高分子材料の強度が小さくなるので好ましくな
い。凍結温度は−10℃〜−20℃であり、これより
高い温度では実際には良好な凍結は起らない。凍
結・解凍回数は２〜20回であるがこれ以上では製
造に要する手間が多くなり、好ましくない。
以下この発明の詳細を一実施例によつて説明す
る。
る。
分子量約４万のポリビニルアルコールの20重量
％水溶液と、分子量約17万のポリアクリル酸の37
重量％の水溶液とをモル比で３：１で混合し、次
に零下15℃の環境に２時間おいて凍結させた後常
温の環境に２時間おいて解凍するという操作を繰
返し10回行ない、高弾性高強度可逆伸縮性高分子
材料(A)を得た。この材料の張力（単位Kg／cm2）と
伸び率（単位％）の関係は第１図に示す通りであ
り、10Kg／cm2以上の引張り力に耐え得る。ポリア
クリル酸の代りにポリメタクリル酸を用いてもよ
く、またこれらと類似の酸性の高分子電解質を用
いることができる。
％水溶液と、分子量約17万のポリアクリル酸の37
重量％の水溶液とをモル比で３：１で混合し、次
に零下15℃の環境に２時間おいて凍結させた後常
温の環境に２時間おいて解凍するという操作を繰
返し10回行ない、高弾性高強度可逆伸縮性高分子
材料(A)を得た。この材料の張力（単位Kg／cm2）と
伸び率（単位％）の関係は第１図に示す通りであ
り、10Kg／cm2以上の引張り力に耐え得る。ポリア
クリル酸の代りにポリメタクリル酸を用いてもよ
く、またこれらと類似の酸性の高分子電解質を用
いることができる。
また、分子量約４万のポリビニルアルコールの
20重量％水溶液と、分子量約６万のポリアリルア
ミンの37重量％の水溶液とを、モル比で３：１の
割合で混合したのち、同様に、零下15℃の環境に
２時間おき凍結させた後常温の環境に２時間おい
て解凍する、という操作を繰返し10回行なつた場
合も、10Kg以上の引張り力に耐える可逆伸縮性高
分子材料が得られる。
20重量％水溶液と、分子量約６万のポリアリルア
ミンの37重量％の水溶液とを、モル比で３：１の
割合で混合したのち、同様に、零下15℃の環境に
２時間おき凍結させた後常温の環境に２時間おい
て解凍する、という操作を繰返し10回行なつた場
合も、10Kg以上の引張り力に耐える可逆伸縮性高
分子材料が得られる。
ポリアリルアミンの代りに類似の塩基性の高分
子電解質を用いることもできる。
子電解質を用いることもできる。
［作 用］
このように構成された可逆伸縮性高分子材料の
製造法によれば、高分子量のポリビニルアルコー
ルが主たる網状構造となり、その間にポリアクリ
ル酸等の酸性の高分子電解質或いはポリアリルア
ミン等の塩基性の高分子電解質が混合される。ポ
リビニルアルコール水溶液は低温により強固なヒ
ドロゲルとなる性質を有し、一方混合された材料
は水素結合により複合ポリマーを形成する。この
水素結合は凍結、解凍の繰返しにより密にかつ一
様に強固なヒドロゲルとなつた状態の複合ポリマ
ーに起こるため、得られた複合ポリマーは、前記
従来の「メカノケミカル高分子材料」の10倍以上
の強度を有し、10Kg／cm2の引張り力に耐えPH変化
による応答速度も速い。
製造法によれば、高分子量のポリビニルアルコー
ルが主たる網状構造となり、その間にポリアクリ
ル酸等の酸性の高分子電解質或いはポリアリルア
ミン等の塩基性の高分子電解質が混合される。ポ
リビニルアルコール水溶液は低温により強固なヒ
ドロゲルとなる性質を有し、一方混合された材料
は水素結合により複合ポリマーを形成する。この
水素結合は凍結、解凍の繰返しにより密にかつ一
様に強固なヒドロゲルとなつた状態の複合ポリマ
ーに起こるため、得られた複合ポリマーは、前記
従来の「メカノケミカル高分子材料」の10倍以上
の強度を有し、10Kg／cm2の引張り力に耐えPH変化
による応答速度も速い。
(ハ) 発明の効果
以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、それ自身十分な引張り強度を有し、かつPHの
変化により伸縮する特性を有し、10Kg／cm2の引張
り力に耐え、応答速度の速い、メカノケミカルア
クチユエータの材料として使用可能な、可逆伸縮
性高分子材料の製造法を得ることができる。
ば、それ自身十分な引張り強度を有し、かつPHの
変化により伸縮する特性を有し、10Kg／cm2の引張
り力に耐え、応答速度の速い、メカノケミカルア
クチユエータの材料として使用可能な、可逆伸縮
性高分子材料の製造法を得ることができる。
第１図はこの発明の可逆伸縮性高分子材料の製
造法の一実施例によつて得られた高分子材料(A)の
張力と伸び率の関係を示すグラフである。
造法の一実施例によつて得られた高分子材料(A)の
張力と伸び率の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- １ 分子量が３万以上のポリビニルアルコールの
10乃至50重量％水溶液と、分子量が５万以上の酸
性の高分子電解質と分子量が５万以上の塩基性の
高分子電解質とのうちの一方の水溶液と、をモル
比で５：１乃至１：１の割合で混合し、次に零下
10℃乃至零下20℃の環境下で凍結することと常温
で解凍することとを２回乃至20回繰返す、ことを
特徴とする可逆伸縮性高分子材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404285A JPS62115063A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 可逆伸縮性高分子材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404285A JPS62115063A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 可逆伸縮性高分子材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115063A JPS62115063A (ja) | 1987-05-26 |
| JPS6310192B2 true JPS6310192B2 (ja) | 1988-03-04 |
Family
ID=17259426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25404285A Granted JPS62115063A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 可逆伸縮性高分子材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115063A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196239A (ja) * | 1987-10-01 | 1989-04-14 | Dow Corning Corp | 膨張−収縮性ヒドロゲル組成物およびその製造方法 |
| JPH02154804A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-14 | Bridgestone Corp | メカノケミカル・アクチュエータ |
| JP4448552B1 (ja) * | 2009-03-09 | 2010-04-14 | 株式会社メニコン | ゲル状集合体中への物質の混合方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530358A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-04 | Battelle Development Corp | Method of directly forming filament from free supply portion of melting matter |
| JPS5625210A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Ulvac Corp | Recording and reproducing method of magnetic recording body |
| JPS5861744A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | 日石三菱株式会社 | 生体修復用埋入材 |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP25404285A patent/JPS62115063A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530358A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-04 | Battelle Development Corp | Method of directly forming filament from free supply portion of melting matter |
| JPS5625210A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Ulvac Corp | Recording and reproducing method of magnetic recording body |
| JPS5861744A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | 日石三菱株式会社 | 生体修復用埋入材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62115063A (ja) | 1987-05-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |