JPH01264829A - ポリウレタンエラストマー成形体の使用方法 - 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】 １産業−１；の利用分野］ 本発明は、高分子エラストマー成形体の使用方法に関し
、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。

［従来の技術］ 高分子エラストマーは、周知の通り、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）が存在する。

この高分子エラストマーは、通常、使用温度領域にて７
８前後の物性変化を避けるため、約−４０℃前後の極低
温にＴｇを設定し、低温時にも通常の天然ゴトや合成ゴ
ムのような低弾性率な特性を生かすようにして、靴底、
動力伝達べ°ルト、タイヤ等に利用したり、また約１０
０〜１１０℃の極高温にＴｇを設定し、高温時にも高弾
性率、耐摩耗等の特性を生かすようにして、人工木材、
食器等に利用している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、高分子エラストマーのＴｇ及び物性は、例え
ばウレタンエラスマーの場合、構成するインシアネート
の種類、ポリオールの種類、鎖延長剤の種類、配合比、
アニーリング等を考慮することにより、自由に設定でき
ることが知られている。

そこで、本発明は、従来試みられることのなかった高分
子エラストマーの７８前後での物性変化を利用する使用
方法を提案することを目的とする。

Ｉ゛課題解決するための手段］ 本発明は、高分子エラストマーがその成形温度未満かつ
７８以上の温度で低弾性率な物性を示すことを利用して
、該温度領域で該高分子エラストマーに小さい外力で変
形を加え、次いで該高分子エラストマーをＴｇより低温
に冷却することにより、この変形を、固定させて高弾性
率な物性を利用する使用方法に関する。

すなわち、本発明は、高分子エラストマー成形体に上記
Ｔｇ以」―成形温度未満の温度にて変形を加え、次いで
Ｔｇ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Ｔｇ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である。

［作用］ 本発明では、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後、該高分子エラストマーの
Ｔｇ以−１−成形温度未満で変形を加え、その後」二記
Ｔｇより低温に冷却して該変形を固定する。

これにより、Ｔｇより低温領域では、高分子エラストマ
ーの高弾性・耐摩耗等の特性を生かした使用ができる。

また、Ｉ”Ｊ　＆、Ｔｇ以」−の温度に加熱することに
より、」：記の変形は自動的に取り除かれ、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
る。

しかも、Ｔｇ以」二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。

従って、本発明方法は、成形体を形状変化させて使用す
る必要のある分野で種々の利用が考えられる。

以−１ユのような作用をなす本発明方法において、高分
子エラストマーとしては、目的とする設定温度近傍に丁
ｇを有するエラストマーであれば、どのようなものでも
良いが、該７ｇ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
ェンエラストマー等を使用することができる。

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
ンシアネート成分としては、通常ポリウレタンに使用さ
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２．６−）リレン
ジイソシアネート、量−又はｐ−フ二二レンジイソシア
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相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」二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等の多価アルコールに脂肪族アミン
や芳香族アミン等を開始剤として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、あるいは酸とアルコールの綜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等が使用される。

鎖延長剤や架橋剤としては、エチレングリコール、ブタ
ンジオール、ジエチレングリコール等のクリコール、ジ
ェタノールアミン、トリエ９／−ルアミン、トリレンジ
アミン、ヘキサメチルジアミン等のアミン類、トリメチ
ロールプロパンの１゛Ｄｌ　（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ンシアネート
等のポリイソシアネート等が挙げられる。

また、必要に応じて反応を促進するために、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、
トリレンジアミン等の第３級アミン類、又はスタナスオ
クトエート、スタナスオレエート、ジブチル錫ラウレー
トのような錫系触媒に代表される金属触媒があり、これ
らは各々単独にあるいは混合して使用される。

」二記イソシアネート、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リウレタンエ
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
＝　［ＮＣＤ］　／　［０１（］モル比で反応させ、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１モル比になるように
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１１コから２日間架橋反応を行
わせウレタンエラストマーを合成する。以」ユの合成は
、溶媒系、非溶媒系のいずれでも可能である。

Ｔｇに及ぼす要因としては、１）インシアネートの種類
、２）ポリオールの種類、３）鎖延長剤の種類、４）配
合比Ａ１５）配合比Ｂ、６）アニーリング等が考えられ
、これら】）〜６）の要因を変えることにより希望する
Ｔｇや物性を持つウレタンエラストマーを自由に合１戊
することができる。

［実施例］ まず、本発明方法で使用することのできるウレタンエラ
ストマーについ′Ｃ１本発明者らが作成した実例を挙げ
て説明する。

Ｉｌｌ、ウレタンエラストマーの作成例イソシアネート
成分として２．４ＴＩ）　（（三菱化成（株）製、商品
名１゛Ｉ）　＋　１００］とポリオールとして三洋化成
（株）製、商品名１）　Ｐ　−１０００を、配合比へ（
ＮＣ０１０１１モル比）３’、０６で、無触媒にて反応
させ、プレポリマーを合１戊した。

反応終了後、鎖延長剤として１．４−ブタンジオールを
、配合比ＨＩＯＩ〜Ｉ／ＮＣＯ（プレポリマー）モル比
］０．６２となるように加え、真空下撹拌して反応させ
た。

その後、型に流し込み、８０℃で１日間キュアして成形
体を得た。

この成形体のｌ’ｇは、−５〜０°Ｃであった（表１中
の例ＮＯ，２−４）。

組成と配合比を変えて同様に合成したポリウレタンエラ
ストマーと、そのＴｇを表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
り自由にＴｇ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、Ｔｇを自由
に選択することができる。

次に、」二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。

」−記の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Ｔｇ〜成形温度未満である。但し
、７ｇ以下では、変形が新たに形状を与えることになり
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７
８以上の雰囲気（例えば、加熱空気中、加熱液体中、水
蒸気中等）に置き、適当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７ｇ以下の温
度に冷却するだけで良い。７ｇ以下でクリープ変形を与
えることもできる。

上記の変形を取除き、所定の形状もしくは物性に変化さ
せるには、７８以上で成形温度未満の温度に成形体を加
熱すれば良く、この加熱により変形は自動的に、除去さ
れ、形状が回復すると共に、物性もエラストマーとして
の物性を示すようになる。

［２］、成形体の使用例 例１ 成形体として第１図に示すギブスを用い、本発明方法の
一例を説明する。

先ず、Ｔｇを４８℃に設定した表１の１−５に示すポリ
ウレタンエラストマーからなる成形板】［第１図（ａ）
成形段階］を５０℃の温水に数分浸した後、第１図（ｂ
）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）。

変形を加える力は極く僅かで良いため、保持形状（同図
中では腕部２）に密管させることは容易である。

密着後、変形を保持したまま室温（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、１ｇ以下の温度では、該成形板の縦弾性係数は
Ｔｇ以」−の縦弾性係数に比して充分大きく、高’ｚＱ
Ｉ性となるため、容易には変形せず、鎖部はしっかりと
固定される。

更に、該成形板によるギブスを脱着する時は、ヘヤード
ライヤー等でギブスを加熱してＴｇ以」―の温度にする
ことにより、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１１：ＸＪ（ｃ）加熱、変形解
放段階］、容易に脱ｊ７でき、しかも成形板ｌは繰り返
し使用可能な状態となる。

例２ 通常使用温度前後の６８℃にＴｇを設定した表１の１−
７に示したポリウレタンエラストマーの成形体を用いて
、第２図（ａ）〜（ｃ）に示す構造の］二作物固定材料
を作成した。

第２図（ａ）は、成形時の形状を示しており、実際の使
用形状に成形し°Ｃある。

次に、７ｇ以上の温度に加熱し、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１第２図（１３）
］。

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、第２図中２点鎖線で示すような工作物を同定し
得る形状３にする。

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

第３図（ａ）は成形及び使用形状を示し、これを加熱変
形した後、冷却して変形を固定したものが第３図（１＋
）に示す使用していない時の形状４′である。

再び加熱して変形を解放すれば、第３図（ａ）の４の形
状に戻る。

このような食器は、使用していない時に保管場所が小さ
くてすむ利点がある。

なお、第４図に本発明方法に使用される高分子エラスト
マーの温度（”Ｃ）−Ｍ弾性係数（Ｅ　）　曲線の例を
示す。この曲線は、Ｔｇと変形を加えるのに好ましい温
度域及び成形及びＴ、の関係を示すものである。

１発明の効果］ 本発明方法は、従来のようにＴｇを極低温や極高温に設
定するのではな（、通常使用温度前後に設定し、７ｇ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
用することにより、使用温度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）〜（ｃ）、第２図（ａ）〜（ｃ）及び第３
図（ａ）〜（１））はいずれも本発明方法の実施態様を
示す図である。 第１図（ａ）〜（ｃ）はギブスであり、第１図（ａ）は
成形段階、第１図（ｂ）は加熱変形・冷却固定段階、第
１図（ｃ）は加熱変形解放段階を示す。 第２図（ａ）〜（ｃ）は工作物固定材料であり、第２図
（ａ）は成形特形状、第２図（ｂ）は保管運搬時形状、
第２図（ｃ）は使用時形状を示す。 第３図（ａ）〜（ｂ）は食器であって、第３図（ａ）は
成形時又は使用時の形状を、第３図（ｂ）は使用してい
ない時の形状を示す。 第４図は本発明方法における高分子エラスｉ・マーの温
度−縦弾性係数（Ｅ）曲線と、Ｔｇ湯温度成形温度Ｔ３
の関係を示すグラフである。 第２図　　　　　（Ｃ） 第３図 温　度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。