自作スーパーボールの保存 9班 1. 中村信之はじめに子どもなら誰しも一度は遊んだ事があるスーパで弾性を測定した。ハ) 水分含有量の測定ーボール。そんな沢山の人に馴染み深い玩具であ作製したスーパーボールの重さを十日目まで測るスーパーボールを自作することができるのを私定し、水分のとび方を観測した。が知ったのは最近である。科学教室などの催し物ニ) 粘弾性(弾性率)の測定などに行くと作ることができる。私はこのような催し物で何かを作っても、保存方法がずさんであ作製してから十日間保存したものの弾性率を測定した。ったため長く遊べなかった。そこで自作したスーパーボールをいい状態で遊べるように保存方法を 4. 実験結果探そうと思い立ち、この件を研究することにした。 (イ)の結果弾性の測定結果を保存方法の 5 種について図 2 2. 作製原理と目的本研究では材料に生ゴムであるラテックスを使に載せる。 (ロ)の結果用する。ラテックスにクエン酸水溶液を加えるこ 25 ℃で保存したクエン酸の量が異なる 3 種のとでスーパーボールを作製する。ラテックスはイものの弾性についての測定結果を図 3 に載せる。ソプレンが重合してできた液体であり、そこに酸 (本研究ではクエン酸)を加えることでさらに重合が起こり固体として固まりスーパーボールとなる。本研究は前述の方法でスーパーボールを自作し、弾性を考慮してスーパーボールの作製における最適なクエン酸の量と保存方法を提示することが目図 1.作製したスーパーボール的である。 3. 実験方法使用するスーパーボールの作製方法はラテックス 6 g に 70 g の水に溶かしたクエン酸水溶液を混ぜて成形して 1 日乾燥させた。クエン酸の量は基本的に 2 g である。図 2.作製からの経過日数と跳ねた高さの関係本実験における保存方法は 37 ℃、25 ℃、13 ℃ （11 月の平均気温）、3 ℃(冷蔵庫)、-18 ℃(冷凍庫)の実用性のある温度帯から選択した。イ) 弾性の測定実験 5 種の保存方法で保存したものを高さ 100 cm からアクリル板に落とし、跳ね返った高さを調べた。ロ) クエン酸の量による弾性への影響特別にクエン酸の量を 0.1 g と 10 g にして作製したものを 25 ℃で保存し、実験(イ)と同じ方法図 3.クエン酸の量と跳ねた高さの関係図 4 から-18 ℃,3 ℃の場合は他の保存方法と比べ 1 g 以上重い。これはこの 2 種が他と比べ水分が失われていないことを示す。また、図 5 を見ると-18 ℃,3 ℃の場合は弾性率が他の 3 つの保存方法の半分程度しかないことが分かる。以上の実験結果から分かったことをまとめると、水分を失ってないものほど弾性率が低いことが分かる。この事実は水分を多く含んでいる作製直後の弾性図 4.保存方法と質量変化の関係率の値からも明らかである。 -18 ℃ ,3 ℃ で水分が失われにくい原因は、 -18 ℃ではゴム内の水分が凍り蒸発することがなかったため、3 ℃では凍りはしないものの温度が極端に低かったため蒸発が起こりにくかったためである。以上の考察から 13 ℃,25 ℃,37 ℃の場合は特に弾性率への大きな影響はないことが分かるが、図 5.弾性率と保存方法の関係 25 ℃,37 ℃の場合はカビが生えやすい条件で衛生的によくないと考えられる。一方-18 ℃,3 ℃の (ハ)の結果測定した重さの変化のグラフを図 4 に載せる。場合は水分が飛びにくいため良い保存条件ではないと言える。 (ニ)の結果測定した弾性率のグラフを図 5 に載せる。ただし、作製時とは測定直前に作製したものである。 6. おわりにクエン酸の量はラテックスの質量に対して 30% 以下の質量で作製し、スーパーボールが乾燥しや 5. 保存条件の弾性率への影響と考察始めに 25 ℃,37 ℃で保存した場合、測定開始すい 20～10 ℃あたりで保存することが良い事が分かった。から 2 週間後にカビが生えていたが、実験(イ)に本研究では水の含有量が質量の 23%程度であるおいて特に弾性への影響は見られなかった。カビ時の弾性率は乾燥しきったものの弾性率の 50%程が生えた原因は保管温度高めであり水分が多く存度になり、それよりも水の含有量が減っていくと在していて、カビが増殖しやすい条件が揃ってい弾性率の値が大きく上昇する結果となる。つまりたためである。水の含有量とスーパーボールの弾性率の値は反比図 2 を見ると特に 3 ℃,-18 ℃で保存していた例の関係にあると分かった。ものは跳ね返った高さが大きく減少している。こ一方で、温度と弾性率の関係性は今回の実験でのことから低温で保存すると弾性に影響を与えるは示すまでに至らなかったため、改めて測定する可能性が考えられる。必要がある。一方、図 3 を見るとクエン酸が 2 g と 0.1 g の場合は大きな差は無いが、10 g の時は跳ね返った参考文献高さが他の 2 種よりも低くなるのでクエン酸の量 ●「はじめての高分子化学」が多いと弾性率が良くない事が分かる。理由として考えられるのは、スーパーボール内でポリマー分子の架橋が多くなり大きく固体化したためである。 (株)化学同人井上祥平