JPS6310193B2 - - Google Patents
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- JPS6310193B2 JPS6310193B2 JP60254043A JP25404385A JPS6310193B2 JP S6310193 B2 JPS6310193 B2 JP S6310193B2 JP 60254043 A JP60254043 A JP 60254043A JP 25404385 A JP25404385 A JP 25404385A JP S6310193 B2 JPS6310193 B2 JP S6310193B2
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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］
後者は例えば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１Kg／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。
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１Kg／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。
また、従来知られたメカノケミカル高分子材料
は、環境が酸性のとき収縮するものはアルカリ性
または中性のときは膨潤し、環境がアルカリ性の
とき収縮するものは酸性または中性のときは膨潤
し、いずれも環境が酸性かアルカリ性で収縮して
強い状態となり、中性の環境においては膨潤し引
張り強さが低下した状態になる。
は、環境が酸性のとき収縮するものはアルカリ性
または中性のときは膨潤し、環境がアルカリ性の
とき収縮するものは酸性または中性のときは膨潤
し、いずれも環境が酸性かアルカリ性で収縮して
強い状態となり、中性の環境においては膨潤し引
張り強さが低下した状態になる。
更に、これら従来のメカノケミカル高分子材料
は膨潤系であつてクーロン力は拡がる方向の力だ
けであり、“収縮”はクーロン力によるのではな
く、単にポリビニルアルコール等、主たる網構造
を形成するポリマー自体がその網構造の弾性によ
り、膨潤していたものが元の状態に戻る、という
ことであり、いわば規準となる大きさに比べて伸
長した伸び率が１より大の状態から、伸び率１の
状態に戻ることを意味し、伸び率を１より小さく
する、クーロン力による能動的な収縮を意味する
ものではない。
は膨潤系であつてクーロン力は拡がる方向の力だ
けであり、“収縮”はクーロン力によるのではな
く、単にポリビニルアルコール等、主たる網構造
を形成するポリマー自体がその網構造の弾性によ
り、膨潤していたものが元の状態に戻る、という
ことであり、いわば規準となる大きさに比べて伸
長した伸び率が１より大の状態から、伸び率１の
状態に戻ることを意味し、伸び率を１より小さく
する、クーロン力による能動的な収縮を意味する
ものではない。
従つて、これらの材料を用いたメカノケミカル
アクチユエータの制御上、これらの材料と逆の特
性、即ち酸性及びアルカリ性の環境で膨潤し、中
性の環境においては収縮して引張り強さが最高の
状態となり、しかも、この収縮はクーロン力によ
り伸び率が１より小さくなる収縮であるという特
性を有するメカノケミカル高分子材料の開発は、
非常に重要であり、強く望まれている。
アクチユエータの制御上、これらの材料と逆の特
性、即ち酸性及びアルカリ性の環境で膨潤し、中
性の環境においては収縮して引張り強さが最高の
状態となり、しかも、この収縮はクーロン力によ
り伸び率が１より小さくなる収縮であるという特
性を有するメカノケミカル高分子材料の開発は、
非常に重要であり、強く望まれている。
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、応答速度が速く、メカ
ノケミカルアクチユエータの材料として使用可能
で、しかも、従来のメカノケミカル高分子材料と
逆の特性、即ち酸性かアルカリ性の環境で膨潤
し、中性の環境においては収縮し引張り強さが最
高の状態となる特異な特性を有し、種々のメカノ
ケミカルな自動制御回路の構成を可能とする画期
的な、しかも、この収縮はクーロン力により伸び
率が１より小さくなる能動的収縮であるといる特
性を有するメカノケミカルな収縮性高分子材料の
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、応答速度が速く、メカ
ノケミカルアクチユエータの材料として使用可能
で、しかも、従来のメカノケミカル高分子材料と
逆の特性、即ち酸性かアルカリ性の環境で膨潤
し、中性の環境においては収縮し引張り強さが最
高の状態となる特異な特性を有し、種々のメカノ
ケミカルな自動制御回路の構成を可能とする画期
的な、しかも、この収縮はクーロン力により伸び
率が１より小さくなる能動的収縮であるといる特
性を有するメカノケミカルな収縮性高分子材料の
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］
この目的に対して、この発明の収縮性高分子材
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の水溶液と、分子量
が５万以上の塩基性の電解質の水溶液とをモル比
で（７〜３）：（２〜0.5）：（２〜0.5）で混合した
後、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。
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の水溶液と、分子量
が５万以上の塩基性の電解質の水溶液とをモル比
で（７〜３）：（２〜0.5）：（２〜0.5）で混合した
後、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収縮性高
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。酸性高
分子電解質と塩基性電解質は共に分子量が５万以
上であるが、分子量がこれより小さいと得られる
収縮性高分子材料の強度は小さくなつて好ましく
ない。ポリビニルアルコールと両電解質との混合
モル比は（７〜３）：（２〜0.5）：（２〜0.5）であ
るが、ポリビニルアルコールの量がこれより小さ
いと得られる収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収縮性高
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。酸性高
分子電解質と塩基性電解質は共に分子量が５万以
上であるが、分子量がこれより小さいと得られる
収縮性高分子材料の強度は小さくなつて好ましく
ない。ポリビニルアルコールと両電解質との混合
モル比は（７〜３）：（２〜0.5）：（２〜0.5）であ
るが、ポリビニルアルコールの量がこれより小さ
いと得られる収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ついて説明す
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、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５：１：
１の比で混合し、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時間おいて凍結
するという繰作を繰返し10回行ない、収縮性高分
子材料を得た。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。
％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、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５：１：
１の比で混合し、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時間おいて凍結
するという繰作を繰返し10回行ない、収縮性高分
子材料を得た。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。
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、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。
の高分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収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とポリアリルアミン等の
塩基性の高分子電解質とが混合された混合系が形
成される。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く、メカノケ
ミカルアクチユエータの材料として使用可能であ
る。しかも、第１図に示す如く、得られた高分子
材料は中性の環境で収縮し、この収縮は電解質が
溶液中で電解することにより生ずる正・負のイオ
ンに起因するクーロン力による伸び率0.85程度の
能動的な収縮である。
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とポリアリルアミン等の
塩基性の高分子電解質とが混合された混合系が形
成される。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く、メカノケ
ミカルアクチユエータの材料として使用可能であ
る。しかも、第１図に示す如く、得られた高分子
材料は中性の環境で収縮し、この収縮は電解質が
溶液中で電解することにより生ずる正・負のイオ
ンに起因するクーロン力による伸び率0.85程度の
能動的な収縮である。
(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、応答速度が速く、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、しかもク
ーロン力により収縮力を発生するすぐれた収縮性
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、応答速度が速く、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、しかもク
ーロン力により収縮力を発生するすぐれた収縮性
高分子材料の製造法を得ることができる。
第１図はこの発明の収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の張力と
伸び率の関係を示すグラフである。
の一実施例によつて得られた高分子材料の張力と
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
性の高分子電解質の水溶液と、分子量が５万以上
の塩基性の電解質の水溶液とをモル比で（７〜
３）：（２〜0.5）：（２〜0.5）で混合した後、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
徴とする収縮性高分子材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404385A JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404385A JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115064A JPS62115064A (ja) | 1987-05-26 |
| JPS6310193B2 true JPS6310193B2 (ja) | 1988-03-04 |
Family
ID=17259440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25404385A Granted JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616030Y2 (ja) * | 1988-10-17 | 1994-04-27 | 日本建鐵株式会社 | ガラス障子の構造 |
Families Citing this family (4)
| 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 |
| DE68913602T2 (de) * | 1988-07-13 | 1994-06-16 | Collaborative Biomed Prod | Gewebe-Immobilisierungs- und Zellkultursystem und Verfahren zum Anbringen biologisch wirksamer Teile an einem Substrat. |
| JPH02154804A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-14 | Bridgestone Corp | メカノケミカル・アクチュエータ |
| CN101175571A (zh) * | 2005-08-05 | 2008-05-07 | 滋贺县 | 含有共混聚合物而成的液体中物质转移材料 |
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 JP25404385A patent/JPS62115064A/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 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616030Y2 (ja) * | 1988-10-17 | 1994-04-27 | 日本建鐵株式会社 | ガラス障子の構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62115064A (ja) | 1987-05-26 |
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