JP2000344851A - ベルト用ポリウレタン樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱硬化時間の短縮化により生産性が優れ、
かつ、硬度の調整が容易であるベルト用ポリウレタン樹
脂組成物の提供を目的とするものである。 【解決手段】 反応促進剤として有機カルボン酸化合物
とアミン系化合物との混合物が用いられているベルト用
ポリウレタン樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト用ポリウレ
タン樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】伝動用ベルト、搬送用ベルトなどのベル
トの素材としては、従来、ポリウレタン樹脂組成物が用
いられており、かかるポリウレタン樹脂製のベルトは、
高強度であること、精密な成形が可能であること、磨耗
によるゴム落ちが無いこと等の点で一般的なゴムベルト
よりも優れている。このため、高負荷条件の用途、小サ
イズの用途、搬送用途などに使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のポ
リウレタン樹脂製のベルトは、一般的なゴムベルトと比
較して、成形時間が長く、生産効率が低いという問題が
ある。そのため、ポリウレタン樹脂組成物に反応促進剤
を含有し、成形時間を短縮化することで、上記問題の解
決を図っている。かかる反応促進剤としては有機カルボ
ン酸化合物が一般的であるが、有機カルボン酸化合物は
ポリウレタンのウレタン結合、ウレア結合のような直鎖
状の反応を進行させるためポリウレタン樹脂の硬度が高
くなってしまうという不都合がある。

【０００４】また、上記反応促進剤として、３級アミン
や４級アンモニウム化合物のようなアミン系化合物も使
用されているが、これらの反応促進剤はアロハナート結
合やビューレツト反応のような三次元化反応を進行させ
るため低硬度のポリウレタン樹脂組成物が得られるが、
逆に、高硬度のポリウレタン樹脂組成物を得るためには
反応促進剤の添加量を低下させる必要があり、生産効率
を改善する効果は低いものである。

【０００５】ところで、ベルトは種類によってそれぞれ
適正な硬度に調整する必要がある。例えば、伝動ベルト
の場合は、硬度が低いと伝動容量が低下するため、ある
程度硬度の高いことが好まれる。これに対し、紙葉類搬
送用ベルトの場合は、対になったベルトで紙葉類を挟み
込んで搬送するため、ある程度低硬度であることが密着
性を増すため好ましい。硬度を調整する手段としては、
一般的に、可塑剤量を増減させる手段が用いられている
が、可塑剤を添加しすぎると可塑剤がブリードするた
め、硬度が経時的に変化し、かつ、搬送する物品を汚染
するという欠点がある。また、ジイソシアネートとポリ
オールから合成されるプレポリマーの分子量を増減する
ことでも硬度を調整できるが、硬度を低下させるために
分子量を大きくするとプレポリマーの粘度が増加し、加
工性が悪くなる。

【０００６】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、加熱硬化時間の短縮化により生産性が優
れ、かつ、硬度の調整が容易であるベルト用ポリウレタ
ン樹脂組成物の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ポリウレタン樹脂組成物
に配合する反応促進剤は、従来、上述のように有機カル
ボン酸化合物とアミン系化合物とが単独で、または、ア
ミン系化合物同士を複合して、若しくはアミン系化合物
と錫系反応促進剤と混合することにより使用されてお
り、有機カルボン酸化合物とアミン系化合物とは混合し
て用いられない。これはアミン系反化合物は塩基性化合
物であるため、有機カルボン酸化合物とアミン系化合物
とが反応して塩を形成し、反応促進の効果を低下させる
と解釈されてきたためである。かかる一般的な解釈に関
して検討を重ねることにより、両者を混合しても反応促
進の効果は維持されることを発見した。その結果なされ
た発明は、反応促進剤として有機カルボン酸化合物とア
ミン系化合物との混合物が用いられているベルト用ポリ
ウレタン樹脂組成物である。

【０００８】この手段によれば、有機カルボン酸化合物
がポリウレタン樹脂組成物の硬度を若干高め、反対に、
アミン系化合物がポリウレタン樹脂組成物の硬度を低下
させるという相反する特徴を有する。そのため、これら
の配合比率を調整することにより非常に容易にポリウレ
タン樹脂組成物の硬度を調整することが可能である。ま
た、配合比率を調整した混合反応促進剤の量を調整する
ことにより、硬化性を製造工程に合わせて調整すること
が可能である。

【０００９】上記アミン系化合物としては、３級アミン
化合物及び４級アンモニウム化合物が好ましい。これ
は、３級アミン化合物及び４級アンモニウム化合物は活
性水素を有さず、イソシアネート基と直接反応すること
がないことから、ポリウレタンの高分子量化を妨害する
ことなく触媒作用を発揮できるためである。

【００１０】上記有機カルボン酸化合物の混合率は、ア
ミン系化合物１重量部に対して７重量部以上１２０重量
部以下が好ましく、１０重量部以上６０重量部以下が特
に好ましい。この配合比率の範囲を外れて配合しても硬
度の調整と反応促進の効果を得ることは可能であるが、
有機カルボン酸化合物の混合率が上記範囲より小さいと
硬化速度が遅くなり、逆に、有機カルボン酸化合物の混
合率が上記範囲を超えると硬度の調整が困難になる。よ
って、硬化速度と硬度調整を両立させるためには上記範
囲の混合率が好ましい。

【００１１】上記ベルト用ポリウレタン樹脂組成物の主
ポリマーをポリウレタンウレアにするとよい。ここで、
「ポリウレタンウレア」とは、イソシアネート基とアミ
ン基及び水酸基の反応により形成され、主鎖中にウレア
結合（−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−）及びウレタン結合（−Ｎ
Ｈ−ＣＯ−Ｏ−）を有するポリマーをいう。ウレタン結
合のみを有するポリウレタンに対して上述のような有機
カルボン酸化合物とアミン系化合物との混合物からなる
反応促進剤を使用した場合でも、本発明と同様の上記作
用が期待できるが、有機カルボン酸を代表とする酸性反
応促進剤はウレタン化反応に対しては十分な反応促進効
果を示さない。これに対し、有機カルボン酸化合物とア
ミン系化合物との混合物からなる本発明の反応促進剤を
ポリウレタンウレアに対して使用することで、本発明の
上記作用をより明確に得ることができる。

【００１２】上述のようにベルト用ポリウレタン樹脂組
成物に上記反応促進剤として有機カルボン酸化合物とア
ミン系化合物との混合物を配合すると、反応促進剤が配
合されない場合と比較して、硬度をＪＩＳ−Ａ硬度で−
３度以上３０度以下の範囲で調整することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ベルト用ポリウレタン樹脂組成物について詳説する。当
該ベルト用ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネ
ートとポリオールとを主成分とし、これらの重付加反応
により主鎖中にウレタン結合を形成する点で、普通のウ
レタン樹脂組成物と同様である。但し、当該ベルト用ポ
リウレタン樹脂組成物は、ポリアミンをさらに配合する
ことで主鎖中にウレア結合を付加したポリウレタンウレ
アである点、及び有機カルボン酸化合物とアミン系化合
物との混合物からなる反応促進剤を含有する点で、一般
的なウレタン樹脂組成物と異なる。以下、ポリイソシア
ネート、ポリオール、硬化剤、反応促進剤等について順
に概説する。

【００１４】本発明に用いられるポリイソシアネートと
しては、分子末端にイソシアネート基（−ＮＣＯ）を含
有していれば特に限定されず、例えば、（ａ）トリレン
ジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソ
シアネート（ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート
（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）な
どの芳香族ポリイソシアネート、（ｂ）ヘキサメチレン
ジイソシアネート（ＨＤＩ）などの脂肪族ポリイソシア
ネート、（ｃ）イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤ
Ｉ）などの脂環式ポリイソシアネート、（ｄ）その他、
上記各ポリイソシアネートのカルボジイミド変性ポリイ
ソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネー
ト等がある。特に、ＴＤＩ、ＭＤＩなどが好ましい。

【００１５】また本発明に用いられるポリオールも、１
分子中に水素基（−ＯＨ）を含有すれば特に限定され
ず、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ル、その他のポリオール、及びこれらの混合ポリオール
に大別される。ポリエーテルポリオールとしては、ポリ
エチレンオキシドグリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレ
ンオキシドグリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレン
オキシドグリコール（ＰＴＭＧ）等がある。また、ポリ
エステルポリオールとしては、ポリエチレンアジペート
（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリ
ヘキサメチレンアジペート（ＰＨＡ）、ポリ−ε−カプ
ロラクトン（ＰＣＬ）等がある。さらに、その他のポリ
オールとしては、主鎖が炭素−炭素結合よりなるポリオ
ール、例えばアクリルポリオール、ポリブタジエンポリ
オールなどがある。

【００１６】ウレタンプレポリマーに添加する硬化剤と
しては、ジアミン化合物やポリオール化合物が一般的に
使用されるが、特に３，３’−ジクロロ−４，４’−ジ
アミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）が特に好ましい。

【００１７】当該ポリウレタン樹脂組成物は配合される
反応促進剤に特徴がある。当該反応促進剤は有機カルボ
ン酸化合物とアミン系化合物との混合物が用いられてい
る。この有機カルボン酸化合物としては、特に限定され
るものでなく、オレイン酸、セバシン酸、アジピン酸な
どの脂肪族カルボン酸化合物や、安息香酸やトルイル酸
などの芳香族カルボン酸化合物を使用することができ、
製造の設備や配合面から室温で液状であるオレイン酸が
特に好ましい。また、当該反応促進剤の他の一つである
アミン系化合物も、特に限定されるものでなく、３級ア
ミンや４級アンモニウム化合物が使用され、ポリウレタ
ン触媒として使用される触媒の中で、一般的に樹脂化触
媒として使用されるものが特に好ましく使用される。

【００１８】上記反応促進剤の有機カルボン酸化合物と
アミン系化合物との配合比率は、アミン系化合物１重量
部に対して有機カルボン酸化合物を７重量部以上１２０
重量部以下が好ましく、１０重量部以上６０重量部以下
が特に好ましい。かかる範囲で配合比率を変化させる
と、ポリウレタン樹脂組成物のＪＩＳ−Ａ硬度を反応促
進剤が配合されない場合に対して−３度以上３０度以下
の範囲で調整することができる。

【００１９】その他の添加剤としては、一般的に使用さ
れる可塑剤や顔料なども混合することができる。

【００２０】次に、本発明のベルト用ポリウレタン樹脂
組成物の成型法について説明する。当該ポリウレタン樹
脂組成物の成型法は、特に限定されるものでなく、一般
的なポリウレタンの成型法であるプレポリマー法、擬プ
レポリマー法、ワンショット法を用いることができる。
プレポリマー法による成型法としては、ａ）プレポリマ
ー側の液状混合原料の温度を６０から１００℃の範囲で
調整する工程、ｂ）硬化剤側の液状混合原料の温度を６
０から１２０℃の範囲で調整する工程、ｃ）これらの液
状原料を一般的な方法により撹拌・混合する工程、ｄ）
この混合物を１００℃から１５０℃の温度に調整された
金型に注型する工程、ｅ）１００℃から１５０℃に調整
された加熱炉内で１０分から９０分加熱し、成形する工
程からなる成型法が好ましい。

【００２１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、
この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈され
るべきものではないことはもちろんである。

【００２２】［実施例１］有機カルボン酸化合物として
オレイン酸（新日本理化（株）社製の商品名「オレイン
酸Ｄ−１００」）０．６重量部、アミン系化合物として
３級アミン（サンアプロ（株）社製の商品名「ＵーＣＡ
ＴｌｌＯ２」）０．００５重量部、可塑剤として２−エ
チルヘキシルアジペート（三建化工（株）社製の商品名
「ＤＯＡ」）２０重量部および硬化剤としてＭＯＣＡ
（イハラケミカル（株）社製の商品名「キュアミンＭ
Ｔ」）１１重量部を混合し、温度を１００℃に調整して
硬化剤側の液状混合原料を得た。一方、プレポリマー
（武田薬品工業（株）社製の商品名「タケネートＬ−２
６８８」）１００重量部を８０℃に調整してプレポリマ
ー側の液状混合原料を得た。この硬化剤側の液状混合原
料とプレポリマー側の液状混合原料とを撹拌・混合し、
１００℃に調整した金型に注型し、その後、１００℃の
加熱炉内で加熱硬化させることで実施例１のベルト用ポ
リウレタン樹脂組成物を得た。

【００２３】［実施例２］アミン系化合物を０．０２重
量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例２のベ
ルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００２４】［実施例３］アミン系化合物を０．０４重
量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例３のベ
ルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００２５】［実施例４］アミン系化合物を０．０６重
量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例４のベ
ルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００２６】［実施例５］アミン系化合物を０．０８重
量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例５のベ
ルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００２７】［実施例６］有機カルボン酸化合物として
セバシン酸（和光純薬（株）社製の商品名「セバシン
酸」）０．６重量部配合し、アミン系化合物を０．０４
重量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例６の
ベルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００２８】［実施例７］アミン系化合物として４級ア
ンモニウム化合物（サンアプロ（株）社製の商品名「Ｕ
−ＣＡＴＳＡ１０２」）を０．０４重量部配合した以外
は実施例１と同様にして実施例７のベルト用ポリウレタ
ン樹脂組成物を得た。

【００２９】［実施例８］アミン系化合物を０．００２
重量部配合した以外は実施例１と同様にして実施例８の
ベルト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００３０】［実施例９］アミン系化合物を０．１重量
部配合した以外は実施例１と同様にして実施例９のベル
ト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００３１】［比較例１］アミン系化合物を配合しない
こと以外は実施例１と同様にして比較例１のベルト用ポ
リウレタン樹脂を得た。

【００３２】［比較例２］有機カルボン酸化合物を配合
しないこと以外は実施例３と同様にして比較例２のベル
ト用ポリウレタン樹脂組成物を得た。

【００３３】［特性の評価］上記実施例１〜９および比
較例１、２のベルト用ポリウレタン樹脂組成物につい
て、ポットライフ、硬化時間および硬度を測定した。こ
こで「ポットライフ」とは、プレポリマー側混合原料と
硬化剤側混合原料を攪拌混合した後、混合液の粘度が容
易に注型できる限界粘度になるまでの時間であり、ＪＩ
Ｓに規定するＮｏ．３のローターを使用したＢ型粘度計
を用い、液状混合原料の混合物の粘度を３０秒毎に測定
し、粘度が２０００ｍＰａ・ｓに達した時間を測定し
た。また「硬化時間」とは、成型物が容易に取り出せる
程度に硬化するまでの時間であり、注型後、加熱炉内で
硬化させた成型物を５分毎に評価して十分に硬化した時
間を測定した。さらに「硬度」は、成型物を室温でＪＩ
Ｓ−Ａ硬度計にて測定した硬度である。その結果を下記
表１に示した。また、アミン系化合物の添加量と硬度と
の関係を図１に示し、アミン系化合物の添加量と硬化時
間との関係を図２に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１および図１、２より、以下のこと
がわかる。すなわち、 （１）実施例１から７のベルト用ポリウレタン樹脂組成
物は硬化時間が短く、かつ、反応促進剤におけるアミン
系化合物の添加量により硬度を調整することができる。

【００３６】（２）実施例６は有機カルボン酸化合物と
してセバシン酸を使用したが、この場合でも硬化時問が
短く、アミン系反応促進剤により硬度を低下させること
が可能である。また、実施例７はアミン系反応促進剤と
して４級アンモニウム化合物を使用しているが、この場
合でも硬化時間が短く、アミン系反応促進剤により硬度
を低下させることが可能である。

【００３７】（３）比較例１および実施例８のベルト用
ポリウレタン樹脂組成物のように、反応促進剤における
有機カルボン酸化合物配合量／アミン系化合物配合量の
比が１２０を越える場合は、アミン系化合物による硬度
低下の効果が小さくなる。逆に、実施例９および比較例
２のベルト用ポリウレタン樹脂組成物のように、有機カ
ルボン酸化合物配合量／アミン系化合物配合量の比が７
を下回る場合は、アミン系化合物による硬度低下の硬化
は期待できるが、硬化速度が遅くなる。

【００３８】（４）反応促進剤の混合物配合量全体を増
加させることで硬化速度は改良できるが、逆に、ポット
ライフが短くなることにより、作業性が悪くなる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のベルト用
ポリウレタン樹脂組成物によれば、有機カルボン酸化合
物およびアミン系化合物の各反応促進剤を混合して使用
することにより、硬化時間を短縮させて生産効率を上げ
るとと共に、アミン系化合物の配合量比を調整すること
により容易にポリウレタン組成物の硬度を調整すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例及び比較例のベルト用ポリウレ
タン樹脂組成物における、反応促進剤のアミン系化合物
配合量と硬度との関係を示すグラフである。

【図２】本発明の実施例及び比較例のベルト用ポリウレ
タン樹脂組成物における、反応促進剤のアミン系化合物
配合量と硬化時間との関係を示すグラフである。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J034 DA01 DB04 DF01 DF12 DF16 DF20 DG03 DG04 DG06 DP18 DP19 HA01 HA07 HB05 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC35 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 JA41 KB04 KD02 KD12 KD25 QD03 RA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応促進剤として、有機カルボン酸化合
   物とアミン系化合物との混合物が用いられているベルト
   用ポリウレタン樹脂組成物。
2. 【請求項２】 上記アミン系化合物が、３級アミン化合
   物である請求項１に記載のベルト用ポリウレタン樹脂組
   成物。
3. 【請求項３】 上記アミン系化合物が、４級アンモニウ
   ム化合物である請求項１に記載のベルト用ポリウレタン
   樹脂組成物。
4. 【請求項４】 上記有機カルボン酸化合物の混合率が、
   アミン系化合物１重量部に対して７重量部以上１２０重
   量部以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載
   のベルト用ポリウレタン樹脂組成物。
5. 【請求項５】 ポリウレタンウレアを主ポリマーとする
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベルト用
   ポリウレタン樹脂組成物。
6. 【請求項６】 上記反応促進剤が配合されない場合を基
   準とした硬度調整可能幅が、ＪＩＳ−Ａ硬度で−３度以
   上３０度以下である請求項１から請求項５のいずれか１
   項に記載のベルト用ポリウレタン樹脂組成物。