JP2001524172A - 伸び改良樹脂からなる抄紙用ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良された伸びを有する樹脂状高分子重合体を含有する製紙用ベルト。本発明の製紙用ベルトは強化用構成要素と樹脂状高分子重合体を含有し、又樹脂状高分子重合体は、耐クリープ性を保持しながら又いかなる過度の引張強さ減少も伴わずに、常温及びより高い温度で改良された伸びを発揮する。製紙用ベルトに加えて、本発明の樹脂状高分子重合体は又他の利用法に使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 伸び改良樹脂からなる抄紙用ベルト 発明の分野 本出願は米国仮特許出願第６０／０４５，９８３号明細書の利益を援用する。 本発明は、改良特性を発揮する樹脂状高分子重合体からなる抄紙用ベルトに関す る。 発明の背景 抄紙用ベルトは、当該技術によく知られるように、型に基づいて造る紙の製造 に使用される。本発明に開示する抄紙用ベルトの類型を使用して造る紙は、１９ ８５年７月９日発行のトロクハンの米国特許第４，５２８，２３９号明細書、１ ９９６年５月７日発行のトロクハン等の米国特許第５，５１４，５２３号明細書 、１９９６年４月２日発行のトロクハン等の米国特許第５，５０３，７１５号明 細書、１９９４年８月２日発行のトロクハン等の米国特許第５，３３４，２８９ 号明細書、１９９６年９月１０日発行のトロクハン等の米国特許第５，５５４， ４６７号明細書、１９８５年４月３０日発行のジョンソン等の米国特許第４，５ １４，３４５号明細書、１９９６年７月９日発行のトロクハン等の米国特許第５ ，５３４，３２６号明細書、１９９６年９月１７日発行のトロクハン等の米国特 許第５，５５６，５０９号明細書、及び１９９７年５月１３日発行のエイヤース 等の米国特許第５，６２８，８７６号明細書に記述されており、これらの開示事 項は参考文献として本明細書に組込まれている。 抄紙用ベルトは、二つの主要構成要素、すなわち強化構成要素とトロクハンの ４，５２８，２３９号明細書及びジョンソン等の４，５１４，３４５号 明細書から教示される樹脂状高分子重合体とを典型的に有する。これら教示の抄 紙用ベルトの製造に使用される樹脂は、樹脂が抄紙に使用される間に老化するに 従い、脆弱化、ひび割れ及び樹脂減量が発生し、その結果ベルト使用可能期間が 限られるという、一般的な障害を受ける。樹脂の伸びは老化が起きるに従い失わ れる主要特性である。 本発明の目的は、破断時の伸びとして定義された伸びが改良された樹脂状硬化 高分子重合体を有する抄紙用ベルトを提供することである。本発明の他の目的は 、従来技術と比較して、より高い温度で耐クリープ性、引張強さ及び／又は硬さ の過度の減少を伴わずに、より高い温度での伸び改良樹脂からなる抄紙用ベルト を提供することにより抄紙用ベルトの使用可能期間を改良することである。 発明の要約 本発明は抄紙用ベルトを含み、このベルトは樹脂状高分子重合体からなる。樹 脂状高分子重合体は枠組みに配置される。硬化後で、樹脂状高分子重合体は２２ ℃で少くても約１００％の伸びと室温で少くても約１８２．８ｋｇ／ｃｍ²（２ ６００ポンド／平方インチ）の引張強さとを有する。 硬化後で、同一の樹脂状高分子重合体は、いずれも９０℃の温度で測定して少 くても約４５％の伸びと少くても約４９．２ｋｇ／ｃｍ²（７００ポンド／平方 インチ）の引張強さを有する。 対流乾燥器中、温度１４０℃で２４時間老化した後の樹脂状硬化高分子重合体 は、２２℃で測定して少くても約７０％の伸びと少くても約１４０．６ｋｇ／ｃ ｍ²（２０００ポンド／平方インチ）の引張強さを有する。 図面の簡単な説明 図１は、抄紙用ベルトの完全集合体の実施例の平面図である。発明の詳細な説明 図１を参照すると、本発明は枠組み中に配置された樹脂状高分子重合体２０を 有する抄紙用ベルト１０に関する。硬化後の樹脂状高分子重合体２０は、硬さ又 は耐クリープ性を犠牲にせずに改良された伸びを発揮する。最も好ましくは、本 発明の樹脂状高分子重合体２０は完全に硬化される。樹脂状高分子重合体２０は 、試料を照射し続けたときに重合によるいかなる追加の熱も発生しない時点で、 完全に硬化されたと考えられる。当業者によく知られるように、熱量計をこの測 定に使用できる。まさに上記のように完全硬化では、重合可能な基が高分子ネッ トワーク内に捕捉されており、それゆえに更なる重合反応を受付けないであろう ということに注目すべきである。 本発明の抄紙用ベルト１０は、１９９４年８月２日発行のトロクハン等の米国 特許第５，３３４，２８９号明細書、１９８５年４月３０日発行のジョンソン等 の米国特許第４，５１４，３４５号明細書、１９９６年６月１８日発行のトロク ハン等の米国特許第５，５２７，４２８号明細書、及び１９８５年７月１６日発 行のトロクハン等の米国特許第４，５２９，４８０号明細書に従って造られるが 、これらの開示事項は、本発明で使用のために抄紙用ベルト１０をいかにして造 るかを示す目的で、参考文献としてここに組入れてある。抄紙用ベルト１０を造 る好ましい方法には、必要とする四つの主要材料が含まれる。すなわち、織り網 のような強化構成要素３０、熱可塑性シートのような防壁フィルム、不透明部分 が枠組み中における事前に選択された全体的孔のパターンを決定するところの枠 組みの透明及び不透明な部分からなる保護用覆い、及び樹脂状高分子重合体２０ を形成するためにベルト製造工程で硬化される液状感光性樹脂が含まれる。 強化構成要素３０は、１９９６年３月１９日発行のトロクハン等の米国特許第 ５，５００，２７７号明細書、又は１９９６年３月５日発行のステルジェス・ジ ュニア等の米国特許第５，４９６，６２４号明細書に従って造られる。又これら の明細書は本明細書に参考文献として組入れてある。適当な強化構成要素３０に は、紙層形成用ファブリック、ウェット・プレス用フェルト、及びドライヤー・ ファブリックのような抄紙機用織物が含まれる。あるいは、ジャカ一ド織り強化 構成要素３０を、本発明による樹脂状高分子重合体２０から造られた枠組みを有 する抄紙用ベルト１０に使用してもよい。 抄紙用ベルト１０を製造する方法には、ベルト形成のための用具の機能表面に 防壁フィルムを使用すること、防壁フィルムが強化構成要素３０とベルト形成の ための用具との間に挿入されるように強化構成要素３０を防壁フィルムに対し並 置すること、強化構成要素３０の表面に液状感光性樹脂の塗料を塗布すること、 塗料の厚さを事前に選ばれた値に制御すること、枠組みの不透明及び透明な部分 を有する保護用覆いを液状感光性樹脂の塗料と接触させて並置すること、保護用 覆いを通して活性化波長を持つ光に液状感光性樹脂を露出し、それにより保護用 覆いの透明部分と合致して正しく重なっている部分において液状感光性樹脂の硬 化を引起こすこと、及び未硬化液状感光性樹脂の全てを強化構成要素３０から実 質的に除去することが含まれる。本発明の実施に使用される精密な装置又は設備 は、要するにそれが使用されて本発明が実施できる限り、格別重要ではない。 抄紙用ベルト１０の使用可能期間に重要と考えられる樹脂状高分子重合体２０ の特性には、室温及びより高い温度での伸び、引張強さ、硬さ及び耐クリープ性 が含まれる。抄紙用ベルト１０の使用可能期間を最長にするためには、樹脂状高 分子重合体２０が、抄紙用ベルト１０が使用期間中にさらされる温度も含めより 高い温度において、従来技術に比較して耐クリープ性、引張強さ又は硬さを過度 に犠牲にすることなく伸びを発揮することは、特に望ましい。本発明の樹脂状高 分子重合体２０は少くても約１００％、より好ましくは約１１０％、さらに一層 好ましくは１２５％の、２２℃で測定された、室温伸びを有する。本発明の樹脂 状高分子重合体２０は、従来技術に比較しクリープに耐えながら又引張強さ及び 硬さの過度の減少なしに、改良された伸びを発揮する。 本発明の好ましい液状感光性樹脂組成には、主要四種類の成分、すなわちプレ ポリマー、単量体、光重合開始剤及び酸化防止剤が含まれる。好ましい液状感光 性樹脂は、マクダミド・イメイジング・テクノロジ社（MacDermid Imaging Tech nology Inc.,デラウエア州、ウイルミントン）から得られるMerigraph L-５５で ある。この液状感光性樹脂のプレポリマーは、ポリエーテルから形成されるメタ クリル酸エステル化又はアクリル酸エステル化ポリウレタンから造られ、実質的 にポリエステルを含まない。好ましくはプレポリマーは、ジイソシアナート化合 物と多価アルコール類又は多価フェノール類との反応から誘導されるポリウレタ ンである。多価アルコール類又は多価フェノール類には、好ましくは、実質的に ポリエステルを含まない、水酸基で反応を停止したポリエーテル化合物が含まれ る。エステル・セグメントはトランスエステル化反応の可能性を増加すると思わ れているので、実質的に全てのポリエーテルを含む多価アルコール類又は多価フ ェノール類は、全てのポリエステル又はポリエーテルとポリエステルの混合物を 含む多価アルコール類又は多価フェノール類よりも好ましい。トランスエステル 化反応は、プレポリマーの分子量減少の結果となり得る作用である。プレポリマ ーの分子量減少は、同様に樹脂状高分子重合物２０の伸び減少の結果となり得る 。さらに、理論によって拘束されることなく、ポリエーテルはポリエステル又は ポリエステルとエーテルの混合物よりも大きな加水分解安定性を提供する。好ま しいポリウレタンは、メタクリル酸エステル基又はアクリル酸エステル基で末端 が覆われているか、官能基化している。ポリウレタンを基本にしたプレポリマー には好ましくは主にポリエーテルが含まれ、かつ実質的にポリエステルは含まな い。ポリエーテルには好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド及びブ チレンオキシドが含まれる。 ポリウレタンを基本にしたプレポリマーに加えて、本発明の液状感光性樹脂に は、またアクリル酸エステル基又はメタクリル酸エステル基を含む単官能基、二 官能基及び三官能基単量体を含めて単量体混合物が含まれる。好ましい単官能基 単量体はヒドロキシアルキルアクリル酸エステル又はヒドロキシアルキルメタク リル酸エステルである。 光重合開始剤は、最も好ましくは２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフ ェノンを含むものが用いられる。光重合開始剤は、好ましくは液状感光性樹脂製 剤に対しこの樹脂製剤の全重量の約０．０５％−１．０％の量で添加される。紫 外線光に露出されたとき、光重合開始剤は順番に重合反応を開始するフリー・ラ ジカルを生成する。適した光重合開始剤が、チバ・ガイギ社（Ciba Geigy Corp. ニューヨーク州、ホーソン）からIrgacure６５１として入手できる。 液状感光性樹脂高分子重合体の酸化防止剤成分は、１９９１年１０月２２日発 行のフード等の米国特許第５，０５９，２８３号明細書及び１９９１年１２月１ ７日発行のトロクハンの米国特許第５，０５７３，２３５号明細書に従い実施さ れる、又これらの明細書は参考文献として本明細書に組入れてある。酸化防止剤 は、樹脂状高分子重合体２０が酸化され、そして抄紙用ベルト１０の強度を低下 し抄紙用ベルト１０の早すぎる損傷の結果となることを防止するために、液状感 光性樹脂製剤に添加される。酸化防止剤として使用される適切な化学薬品には、 高分子量束縛フェノール、第２アミン、リン酸塩、亜リン酸塩、チオエステル、 硫黄含有化合物、及び第２チオエーテルが含まれるが、これらに限定されない。 本発明に使用される好ましい酸化防止剤には、チバ・ガイギ社(Ciba Geigy Corp .ニューヨーク州、ホーソン)により市販のIrganox１０１０及びサイテックス社 （Cytec Industries Inc.,ニュージャージー州、ウエストパタ−ソン）により市 販のCyanox１７９０が含まれる。酸化防止剤は好ましくは重量基準で約０．００ １％から５．０％までの濃度で添加される。 本発明に記載された型式の抄紙用ベルト１０は、長網抄紙部、ツインワイヤ抄 紙部、クレセント抄紙部、通気空気乾燥システム、及び従来型プレス部を含むが これに限定されない、当該技術によく知られた、種々の異なる型式の抄紙機の系 統及び形態と結合して使用される。 樹脂状高分子重合体２０の引張強さ、伸び、硬さ及び耐クリープ性を含む特性 は樹脂状硬化高分子重合体の切取り試料を用い測定される。樹脂状高分子重合体 の切取り試料は、マクダミッド・イメイジング・テクノロジ社(MacDermid Imagi ng Technologyデラウエア州、ウイルミントン)から入手できるMerigraph２２２ ８感光性高分子重合体露光装置を用い０．００２５ｃｍ（１ミル）厚さのポリプ ロピレン・フィルム上に０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）層の液状感光性樹 脂を流込み、かつそれを０．０１０ｃｍ（０．００４インチ）の厚さのポリエス テル・フィルムで覆うことにより準備する。試料は始めに上部光源に３０秒露光 する、そして次に下部光源に４００秒露光する。いずれのフィルムも硬化後に除 去する。 引張強さと伸びの試験の目的で、樹脂状高分子重合体の切取り試料はアメリカ 試験材料学会試験法Ｄ−６３８に従い試験する。各切取り試料は標準IV型亜鈴金 型を用いて型抜きする。樹脂状高分子重合体の切取り試料は金型を槌で打つこと により切取る。切取り試料は、全長１１．４ｃｍ(４．５インチ)、最狭部幅０． ６４ｃｍ（０．２５インチ）及び全幅１．９１ｃｍ（０．７５インチ）を有する ように切取る。適切な金型がテスティング・マシン社（Testing Machines Inc., ニューヨーク州、アミテビレ）から入手できる。 引張強さと伸びの測定には、樹脂状高分子重合体の切取り試料が，インストロ ン社（Instron Corp.,マサチューセッツ州、カントン）製インストロン引張試験 機モデルＮｏ．１１２２のような引張試験機に挿入される。５．０８ｃｍ（２イ ンチ）のクロスヘッド分離速度と６．３５ｃｍ（２．５インチ）のゲージ長を選 択する。切取り試料を引張試験機に装着し、切取り試料を破断点に到達するまで 引張ることにより破断試験を行う。破断点での伸びは、伸びとして定義されるが 、引張試験機から直接測定するか、または代わりに、既存技術によく知られるよ うに、チャート記録計を用いて測定してもよい。 樹脂状高分子重合体の切取り試料の硬さは、ショア・インスツルメント・アン ド・マニュファクチャリング社（Shore Instrument and Manufactunng Co.,ニュ ーヨーク州、フリーポート）から入手できるショアＤジュロメーター計器と梃（ てこ）荷重付与スタンドとを用いて、アメリカ試験材料学会試験法Ｄ−２２４０ に従い測定する。硬さ試験に用いる樹脂状高分子重合体の切取り試料は直径２． ５４ｃｍ（１インチ）の円形金型により切取る。円形の切取り試料は、試験に先 立ち積み重ね、少なくても０．６４ｃｍ（０．２５０インチ）の全試料厚さとす る。 ２２℃で測定した本発明及び既存技術の特性を以下の表Ｉに示す。 樹脂状高分子重合体２０の引張強さ、伸び、クリープ及びショアＤ硬度を含む 特性はより高い温度でも測定する。引張強さ及び伸びは、インストロンの両クロ スヘッドつかみ部を９０±１℃に加熱した環境試験室に封入するインストロン引 張試験機を用い９０℃で測定する。適切な環境試験室がインストロン社（Instro n Corp.,マサチューセッツ州、カントン）から入手できる。試験に供する樹脂状 高分子重合体の切取り試料も、また試験室に３分間置き、そして直ちにインスト ロンを用い試験する。 ９０℃の温度で行われる硬さ測定では、てこ荷重付与スタンド及び樹脂状高分 子重合体の切取り試料は、実験用強制通気乾燥機中３０分間９０℃に予熱し、次 に上記の手順に従い乾燥機中で試験する。 耐クリープ性は、ボーリン社（BohhnCo.，ニュージャージー州、クランバリ） により製造されたボーリンＣＶＯ制御応カレオメーターを用い測定する。９０℃ でのクリープ試験では、樹脂状高分子重合体の切取り試料はレオメーター中１０ 分間９０℃に加熱し、次に試験する。クリープ測定は、初期加重を加えた後２５ ％歪み及び１００秒で行った。９０℃及び２５％歪みでの本発明の樹脂状高分子 重合体２０は、約２×１０⁷ダイン（ｄｙｎ）／ｃｍ²より大きなクリープ係数を 示し、ここではその係数の減少は応力が加えられた後最初１００秒で１０％未満 である。９０℃で試験された本発明及び既存技術による樹脂状高分子重合体２０ の特性を以下の表IIに示す。 本発明の他の重要な特性については、上述の手順に従い造られた樹脂状高分子 重合体の切取り試料は対流乾燥器中１４０±２℃の温度で２４時間老化する。こ の切取り試料を２４時間後に取り出し、この切取り試料を２２℃に冷却した後実 際的に無理無く直ちに上述のように試験する。これと同一の試験を９６時間老化 した切取り試料につき繰り返す。より高い温度で老化した、本発明及び既存技術 による樹脂状高分子重合体２０の特性を以下の表IIIに示す。 表II1及び表IIIは、従来の常識に反して、引張強さはベルト１０の使用可能期 間を改良するための決定力のある特性ではないということを示している。上述の 樹脂は本明細書に記載の製紙用ベルトのみならず他の利用法にも使用できる。本 発明の特定の実施例が例証され又説明されているけれども、種々の他の変化及び 変更が本発明の範囲及び趣旨を外れずに可能であるということは当業者に明白で ある。それ故、本発明の範囲内にあるそのような全ての変化及び変更を添付した クレームに含むことが意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／８５３，５６１ (32)優先日 平成９年５月８日(1997．5．8) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ステルジェス・マイケル・ゴマー・ジュニ ア アメリカ合衆国 オハイオ州，ウエスト・ チェスター，アッシュレイ・ホール・コー ト，8354

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 製紙用ベルトであって、前記ベルトが樹脂状高分子重合体からなり、前 記樹脂状高分子重合体が型に基づき造られた枠組みに配置され又硬化後の前記樹 脂状高分子重合体が少なくても約１００％の伸びと少なくても約１８２．８ｋｇ ／ｃｍ²（２６００ポンド／平方インチ）の引張強さとを有し、前記伸びと引張 強さが摂氏２２度の温度で測定される製紙用ベルト。 ２． 製紙用ベルトであって、前記ベルトが樹脂状高分子重合体からなり、前 記樹脂状高分子重合体が型に基づき造られた枠組みに配置され又硬化後の前記樹 脂状高分子重合体が少なくても約４５％、好ましくは少なくても約５０％、更に 好ましくは少なくても約５５％の伸びと、少なくても約４９．２ｋｇ／ｃｍ²(７ ００ポンド／平方インチ)、好ましくは少なくても約６３．３（９００ポンド／ 平方インチ）の引張強さとを有し、前記伸びと引張強さが摂氏９０度の温度で測 定される製紙用ベルト。 ３． 製紙用ベルトであって、前記ベルトが樹脂状高分子重合体からなり前記 樹脂状高分子重合体が型に基づき造られた枠組みに配置され又老化が摂氏約１４ ０度の温度で２４時間行われた後の前記樹脂状高分子重合体が少なくても約７０ ％、好ましくは少なくても約８０％、更に好ましくは少なくても約８５％の伸び と少なくても約１４０．６ｋｇ／ｃｍ²(２０００ポンド／平方インチ)、好まし くは少なくても約１７５．８（２５００ポンド／平方インチ）の引張強さとを有 し前記伸びと引張強さが摂氏２２度の温度で測定される製紙用ベルト。 ４． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約２１０．９ｋｇ／ｃｍ²(３００ ０ポンド／平方インチ)、好ましくは少なくても約２４６．１ｋｇ／ｃｍ²（３５ ００ポンド／平方インチ）の引張強さと少なくても約１１０％、好ましくは少な くても約１２５％の伸びとを有する請求の範囲第１項記載の製紙用ベルト。 ５． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約６３．３ｋｇ／ｃｍ²（９００ポ ンド／平方インチ）の引張強さを有する請求の範囲第２項記載の製紙用ベルト。 ６． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約１７５．８ｋｇ／ｃｍ²（２５０ ０ポンド／平方インチ）の引張強さを有する請求の範囲第３項記載の製紙用ベル ト。 ７． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約２４のショアＤ硬度を有し、又 ２５％歪みで約２×１０⁷ダイン／ｃｍ²より大きいクリープ係数を有し前記クリ ープ係数が荷重が加えられる最初の１００秒で１０％未満減少する請求の範囲第 ２項記載の製紙用ベルト。 ８． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約４０のショアＤ硬度を有する請 求の範囲第１項記載の製紙用ベルト。 ９． 前記樹脂状高分子重合体が少なくても約２０のショアＤ硬度を有する請 求の範囲第２項記載の製紙用ベルト。 １０．前記樹脂状高分子重合体が少なくても約４４のショアＤ硬度を有する請 求の範囲第４項記載の製紙用ベルト。