JP2004530772A - エチレン−α−オレフィンコポリマーを用いたモノリシック・ベルト - Google Patents
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Abstract
この発明は、重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比が5.0:1〜1.5:1の範囲であるコポリマーを含む熱可塑性材料によって形成されるモノリシック・ベルト(即ち、挿入された材料を有していないベルト)、特にモノリシックなコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトに関する。そのようなベルトは、著しく低い材料コストを有する一方で、向上したクリープ耐性有している。コポリマーは、特に、メタロセン・シングルサイト触媒を用いて製造することができる。
Description
【0001】
この発明は、モノリシック・ベルト(monolithic belt)、特にモノリシックなコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトに関する。
【0002】
ベルトは、機械的な力を吸収して、物品の運搬を容易にしたり、又はシャフト若しくはホイール(輪)を動かし(駆動させ)たりする等の種々の機能を同時に果たすことができる。また、ベルトは、特定の要求(例えば、摩擦係数、耐磨耗性、テクスチャー(表面模様(texture)等)を満足する表面を有する必要がある。ベルトの異なる層によって異なる機能が果たされることがしばしばある。例えば、繊維織物(woven fabrics)は力の伝達を確実に行い、プラスチック被覆された層は必要とされる表面特性を確保する。
ベルトの例には、コンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトがある。
【0003】
特定の種類のベルト又はコンベヤー・ベルトには、1つの材料層によって多様な機能を具備するものがある。この場合に、「モノリシック・ベルト」又はコンベヤー・ベルトと称されている。必要とされる特性を達成することができるように、非常に高い品質及び高価な熱可塑性エラストマーが用いられている。これらは、特に低いクリープ傾向を有する必要があって、一定の張力負荷(tension load)の下にある場合に、高いクリープ速度(creep rate)を有する材料から形成されるベルト又はコンベヤー・ベルトが伸びることを防止するために、高いクリープ速度(creep rate)を有する材料には繊維織物(又は織布(woven fabric))を用いることが求められる。材料の剛性が高過ぎる場合には、できあがったベルト又はコンベヤー・ベルトに割れ(cracking)を生じる傾向がもたらされ得る。
【0004】
一般に、モノリシック・ベルト又はコンベヤー・ベルトには、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE−U)及び熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPE−E)が用いられている。特定の態様のそのようなコンベヤー・ベルトは、背面側に、ラミネートされた繊維織物、不織布繊維織物又はベルトの長手方向の一方向性繊維束(unidirectional fibre bundles)による補強材料を有することがある。
【0005】
ドライブ・ベルトについても同様の事実が存在する。この場合にも、トラクション層(繊維織物又は剛性の高いプラスチックバンド)によって力が伝達され、表面特性は(多くの場合にゴムである)フリクション層によって達成されることが多い。
【0006】
円形若しくは四角形又は多角形の形状の断面領域を有するドライブ・ベルトはいずれも、プロファイル化ベルト(profiled belt)という用語に含まれる。これらの種類のドライブ・ベルトについては多くの場合に、上述の例と同様に、1種の材料によって種々の機能が提供される。これが「モノリシック」なプロファイル化ベルトである。この場合にも、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE−U)又は熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPE−E)を用いることができる。一方向繊維束による補強材料を有する特定の態様も存在する。
【0007】
上記の熱可塑性エラストマーTPE−U及びTPE−Eは、比較的高価なプラスチックである。更に、これらは、特定の種類のものだけが食品に接触する用途に用いることが許容されているという問題点を有している。エンド・ツー・エンド(end-to-end)の接続を形成するためには、高い結合温度(joining temperature)(>180℃)が必要とされる。更に、TPE−Uエラストマーは、高温にて多少なりとも加水分解され得るという問題点を有することが時々ある。
【0008】
国際公開WO−A−00/26268には、エチレン/α−オレフィン/任意のジエンからのインターポリマーが開示されており、それには、2成分のエチレン−α−オレフィンコポリマー、例えばMw/Mn比が少なくとも2.3であるエチレン−α−オクテンコポリマーが含まれている。多種の物品、中でもベルトを製造するためのこれらのインターポリマーの好適性について記載されている。しかしながら、これらインターポリマーのモノリシック・ベルトへの好適性については、開示も示唆もされていない。
【0009】
オレフィンを重合するための触媒は、欧州特許出願公開EP−A−0922711に開示されており、そこには、助触媒としてアルミノキサン(aluminoxane)を用いるものが開示されている。触媒は、特に、2〜4.6、好ましくは2.6〜4.2のMw/Mn比を有するエチレン/α−オレフィンコポリマーを製造するために好適なものとして記載されている。これらの触媒によって製造されるポリマーは、例えばベルト及びタイヤの構成要素(タイヤベルトを含む)の製造に好適である。しかしながら、これらのコポリマーがモノリシック・ベルトに好適であるかについては、開示も示唆もされていない。
【0010】
ポリオレフィンエラストマーは、エチレン−α−オレフィンコポリマー、並びに、その製造のための触媒及び助触媒を含めて、国際公開WO−A−97/38019に開示されている。これらのエラストマーは、多数の物品の製造、特に、ベルト、例えば、動力伝達用ベルト、V−ベルト、タイミングベルト、コンベヤー・ベルト及び工業用の平ベルト等の製造に有用であると考えられている。
【0011】
日本国特許出願公開(JP−A−)09/176402号の要約には、エチレン−α−オレフィンコポリマーゴムから形成されたベルトが開示されている。そのベルトは、異なる粘度を有する2種のコポリマーゴムを含むことが好ましい。
【0012】
本発明の目的は、上述したような問題点を有さないモノリシック・ベルト、特にモノリシック・コンベヤー・ベルト及びプロファイル化ベルトを開発することである。
【0013】
この目的は、特許請求の範囲における請求項1の発明によるベルトによって達成される。請求項1〜3に記載するMw:Mnのパラメータの範囲(以下の記載を参照のこと)は、「シングルサイト(single-site)」触媒を用いてコポリマーを製造することによって達成することができる。
【0014】
エチレン及びα−オレフィンからのこれらのコポリマーを用いて、モノリシック・ベルト、特に、モノリシック・コンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトを製造することができるが、それらはTPE−U又はTPE−Eを用いて製造されるベルトに匹敵する機械的特性を有するということが見出された。モノリシック・ベルトに関して、材料のクリープ特性及び貯蔵弾性率(storage modulus)E’に関する要求は非常に高く、一般的なポリオレフィンの大部分のものは、知られているように、これらの要求を満足しないので、このことは驚くべきことである。本発明に従って用いられるエチレン−α−オレフィンコポリマーについて、クリープ速度及び貯蔵弾性率E’は、出願人が知る範囲において、今日まで測定されていないし、また、適当な特定の測定を採用することなしに観察することもできない。この発明の発明者らのみが、本発明のエチレン−α−オレフィンコポリマーが低いクリープ速度及び低い貯蔵弾性率E’を有しており、それによってこの材料からモノリシック・ベルト、例えばコンベヤー・ベルト又はモノリシック・ドライブ・ベルトを製造することができることを見出したのである。本発明に用いるエチレン−α−オレフィンコポリマーは架橋されておらず、従って、エラストマーでもゴムでもない。
【0015】
「モノリシック(monolithic)」という用語は、本発明に関して、ベルトが繊維織物を含まないということを意味する。しかしながら、好ましい態様において,本発明のコンベヤー・ベルトは、片側に追加的に繊維織物、不織布繊維又はスクリムを有することもできる。本発明に関して「モノリシック」とは、ベルトの長手方向に、1つの補強繊維が埋設(embed)されていることを意味する場合もある。その結果として、本発明のモノリシック・ドライブ・ベルトの中央部には、補強繊維、例えば、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド6、ポリアミド66、又は芳香族系ポリアミド等を含むこともできる。プロファイル化ベルトの形態である本発明のドライブ・ベルトの例についての断面を示している図1において、補強繊維は、断面のほぼ中央部において、図の紙面の平面に対して垂直方向に配されることになる。
【0016】
「ベルト」という用語は、本発明に関して、ドライブシャフト、ホイール又はレバーの引っ張る力(tractive force)を伝達したり、物品を移送したりするという機能を提供する。ベルトの例には、トランスミッション・ベルト、プロファイル化ベルト(例えば、V−ベルト)及びコンベヤー・ベルトがある。
【0017】
「α−オレフィン」という用語は、ポリオレフィンの分野において通常は、好ましくは、末端にC=C二重結合を有し、分枝を有さない炭化水素化合物を意味する。この出願の発明に関して、「α−オレフィン」という用語には、3〜12個の炭素原子、好ましくは5〜10個の炭素原子、特に好ましくは8個の炭素原子を有する炭化水素化合物が含まれる。そのようなα−オレフィンの例には、1−プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン及び1−オクテン等があり、特に最も好ましいものは1−オクテンである。
【0018】
「重量平均分子量(weight average molecular weight)」Mw及び「数平均分子量(number average molecular weight)」Mnという用語は、ポリオレフィンの分野において通常は、以下のような式の意味を有している(例えば、Saechtling, "Kunststofftaschenbuch" 27th edition、Carl Hanser Verlag(ミュンヘン)、第17頁を参照されたい)。
【数1】
Mw及びMnは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によってコポリマーの試料をクロマトグラフ法により分離し、同時に、それによって得られるフラクションi(Mi、ni)を散乱光光度測定法(scattered light photometry)によって分析することによって行い得るポリマーの特徴決定法(characterization)の技術に従って、通常は測定することができる。これらのパラメータを測定することができる測定装置の完全な一式の例には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィシステムであって、Merck L6000ポンプ、106Åの排除限界を有するPolymer Laboratoriesからの分離カラム、Wyattからの散乱光フォトメータDAWN DSP、632.8nmのHe/Neレーザー光源を備えた装置がある。
【0019】
この発明のベルトに用いられるコポリマーは、上述の方法によって測定したMw:Mn比について、約5.0:1〜約1.5:1の範囲の比を有する。本発明のベルトにおけるコポリマーについて、好ましくはこの値は約3.5:1〜約1.5:1であり、特に好ましくは約2.5:1〜約1.5:1である。
【0020】
この発明に用いることができるコポリマーは、一般に、30℃にて、約0.002〜約0.005、好ましくは約0.0025〜約0.0035、特に好ましくは約0.003からのクリープ速度Vk(1/log(分)からの単位で測定)を有することができ、クリープ速度Vkの定義及び測定方法は実施例1において説明する通りである。このクリープ速度は、一般に、40℃にて、約0.004〜約0.008、好ましくは約0.005〜約0.007、特に好ましくは約0.006であってよく、50℃にて、約0.005〜約0.02、好ましくは約0.0075〜約0.015、特に好ましくは約0.012であってよい。
【0021】
この発明に用いることができるコポリマーは、一般に、30℃にて、約50MPa〜約200MPa、好ましくは約75MPa〜約125MPa、特に好ましくは約100MPaの貯蔵弾性率E’を有することができ、貯蔵弾性率E’の定義及び測定方法は実施例2において説明する通りである。この貯蔵弾性率は、一般に、40℃にて、約40MPa〜約120MPa、好ましくは約60MPa〜約100MPa、特に好ましくは約80MPaであってよく、50℃にて、約30MPa〜約100MPa、好ましくは約40MPa〜約80MPa、特に好ましくは約60MPaであってよい。
【0022】
このコポリマーは、「シングルサイト(single-site)」触媒によって製造することができる。「シングルサイト」触媒は、約10年間、ポリオレフィンの分野において一般的に使用されてきた触媒であって、遷移元素の第IVa族の金属のメタロセン[例えばビス(シクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム、但しシクロペンタジエニル配位子を1つだけ有するメタロセンであって、必要な場合には、更なる配位子を有することもあり得る]及び助触媒の混合物を含んでなる。助触媒の機能は、重合反応の間にメタロセン触媒を1つの正電荷を帯びた状態へ転化させることである。従って、助触媒は、求核性ではなく、メタロセンに配位していない対イオンを形成する。助触媒の例には、例えば、高分子メチルアルミノキサン[MAO、―(Me−Al−O)n―]があって、Al:メタロセンモル比で、約100:1〜約10000:1の結果の量で用いられる。助触媒のその他の例には、電気的に陰性の置換基、例えば、ポリフッ化芳香族炭化水素化合物と組み合わされたボランがある。
【0023】
「シングルサイト」触媒の例には、米国特許(US−A)第5026798号に記載されているモノシクロペンタジエニル金属触媒、米国特許(US−A)第5132380号に記載されているモノシクロペンタジエニル金属触媒、及び欧州特許(EP−A)第0416815号に記載されている「拘束ジオメトリー(constrained geometry)」触媒等があり、助触媒と共に開示されている。これらの刊行物は引用することによって本明細書に含めることとする。
【0024】
そのような触媒の好ましい例には、「INSITE(登録商標)」の名称で知られているDow Chemicals社からの「シングルサイト」触媒、及び「EXXPOL(登録商標)」の名称で知られているExxon Mobil Chemicals社からの「シングルサイト」触媒等がある。そのような触媒の特に好ましい例には、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランチタニウムジメチル及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを、この場合では、Ti:Bのモル比で1:1で組み合わせた触媒がある。
【0025】
「シングルサイト」触媒によってエチレン及びα−オレフィンからコポリマーを製造することは、ポリオレフィンの技術分野において既に知られている。例えば、「Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry」第6版、1999年電子版(英語)における「Aluminium Compounds、Organic」の章のセクション3.3.3、並びにそこに引用されている文献を参照することができる。本発明のベルトに用いることができるエチレン−α−オレフィンコポリマーを製造する代表的な実施例は、欧州特許(EP−A)第0416815号の実施例4、5及び11〜77、並びに米国特許(US−A)第5272236号の実施例1〜4等がある。
【0026】
市場において一般的なエチレン及びα−オレフィンからのコポリマーの例であって、メタロセン「シングルサイト」触媒によって合成されて、本発明のベルトに用いることができるものの例には、Du Pont-Dow Elastomersからの「Affinity(登録商標)」及び「Engage(登録商標)」並びにDEX-Plastomersからの「Exact(登録商標)」及び「Exceed(登録商標)」等がある。
【0027】
本発明のベルトは、少なくとも70重量%のエチレン−α−オレフィンコポリマーを含む熱可塑性材料からなる。この熱可塑性材料は少なくとも90重量%のコポリマーを含むことが好ましく、熱可塑性材料が100重量%のコポリマーを含むことが特に好ましい。
【0028】
コポリマー以外の熱可塑性材料の他の成分には、他の熱可塑性ポリマー、例えば、TPE−O、例えばEVA、EEA、EBA及びEMA、並びにPPなどがある。
【0029】
所望する場合には、コポリマー及び場合によって用いる他の熱可塑性ポリマーに加えて、添加物質を熱可塑性材料に混合することができる。添加物質には、例えば、
a)加工助剤、例えば、潤滑剤、粘着防止剤、分離剤(separation agent)、静電防止剤、発泡剤、核剤;
b)最終的生成物の特性を向上させるための補助剤(adjuvants)、例えば紫外線安定剤及び温度安定剤、難燃剤(fireproofing agent)、着色剤、定着剤、抗菌剤若しくは殺菌剤;並びに
c)プラスチック材料を減量し、それによってコストを低下させ、並びに/又は、加工容易性及び特性、例えば、剛性、耐衝撃性、熱安定性、電気伝導性及び寸法安定性を向上させ、並びに/又は熱膨張を低減させるための希釈剤((dilutant)又は増量剤(extender))としての充填剤
を含むことができる。特に、細長い又は繊維状の添加物質によって、強度を向上させることができる。
【0030】
本発明のベルト、例えばコンベヤー・ベルト又はドライブ・ベルトは、既知の熱可塑性材料を含むベルトであるコンベヤー・ベルト又はドライブ・ベルトと同様の方法で、熱可塑性材料を用いて製造することができる。Saechtling、「KunststoffTaschenbuch」第27版、Carl Hanser Verlag、ミュンヘンの3.2.4、3.2.5及び3.2.6の各章を参照することができる。
【0031】
材料及び加工の仕方を適切に選択することによって、織られた表面を形成することができる。上述したコポリマーを用いて、本発明のドライブ・ベルトのために注意深く形成されたメルトフラクチャー(melt fracture)によって、テクスチャー化された(表面模様が付された)表面を形成することもできる。メルトフラクチャーは、比較的低いノズルの温度、十分に高い量のスループットを維持すること、並びにシャープなエッジのアウトフロー開口部を有するノズルを用いることによってもたらされる。本発明のドライブ・ベルトのベルト表面のテクスチャー(粗さ(roughness))は、DIN4762による最大プロファイル高さRyによって特徴付けられる。表面のプロファイルの測定は、本発明のベルトのサンプルを切断し、顕微鏡を用いて既知の拡大倍率にて断面プロファイルを写真撮影することによって、簡便に行うことができる。写真から測定し、拡大倍率に基づいて換算すると、上述の表面のパラメータ及び標準的に必要とされる寸法(最小の四角形が適合することによって得られる中心線、プロファイルの最も高い点の中心線からの距離Rp、及び最も低い点の中心線からの距離Rm)を求めることができる。本発明のベルトは、20〜250μmの最大プロファイル高さRyを有することが好ましく、70〜140μmの最大プロファイル高さRyを有することが特に好ましい。
【0032】
本発明のベルトに用いられるコポリマー、特に、商業的に入手できる前述の生成物は、場合によっては、FDA21 CFR177.1520「オレフィン・ポリマーズ(Olefin Polymers)」、パラグラフc)3.1bに従って、食品に接触する用途に認可されている。従って、そのようなコポリマーの本発明のコンベヤー・ベルトは、食品工業の分野において用いることができる。
【0033】
クリープ速度及び貯蔵弾性率E’について好適な上述の値を有するエチレン−α−オレフィンコポリマーを用いるため、本発明のモノリシック・ベルト、特にコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、可撓性及び引張荷重下での安定性に関して、従来知られている同様のモノリシック・ベルトに匹敵するものとなる。従って、比較的小さいディスク直径でも、クラッキングは生じにくい。
【0034】
本発明のコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトでは、約120℃の温度にて、エンド・ツー・エンド接続を行うことができる。従って、多層の構造を有するコンベヤー・ベルトについてのエンド・ツー・エンド接続の形成においても採用されている標準的なプレス装置を用いることができる。得られるベルト及びバンドは、加水分解に対して高い耐性を有する。
【0035】
本発明のモノリシック・ベルト、特にコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、材料コストが低い点で、対応する従来知られているベルトから識別することができ、原材料コストは少なくとも50%低くなっている。
【0036】
本発明のコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、5.0:1より大きいMw:Mn比を有するコポリマーによるコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトと比べて、より少量の抽出し得るフラクション(fraction)を有しており、従って本発明のベルトはより高い熱安定性を達成するという点で有利である。
【0037】
以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。これらの実施例は、説明のためのものであって、本発明の保護の範囲を限定するものではない。
【0038】
実施例1
本発明に用いることができるエチレン−α−オレフィンコポリマー(Exact 0203、Dex Plastomers、6401Heerlen、オランダ)のクリープ速度Vkと、比較のために、低密度ポリエチレン(ポリエチレン410R、Dow Plastics、CH-8810、Horgen、スイス)、及び熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(Milastomer 9020N、Mitsui Petrochemical Industries(三井石油化学)、東京、日本)のクリープ速度Vkを測定した。いずれの場合にも、6.0×2.0×255mmの試験試料を用いて測定を行った。3種の材料のいずれも、30℃、40℃及び50℃にて測定を行い、各測定について新たな試料を用いた。
【0039】
測定を行うため、試料を、測定装置(TA Instruments Dynamics Mechanical Analyser 2980)の張力試験用の試料ホルダに入れた。試料は、選択した試験温度にて、10分間、測定装置の閉じた測定チャンバー内でサーモスタットにより調温した。サーモスタット調温と実際の測定における温度を±0.1℃の精度で維持した。サーモスタット調温後、測定装置の可能な最高速度にて、1.20MPaの引張応力に付した。この引張応力を100分間、一定に維持した。試験時間の全体の間で、試料の長さを10−5mmの精度にて記録した。その後、試料を急速に解放し(引張応力0.01MPa)、更に10分間、温度を一定に維持した。
【0040】
分析のため、試料の長さを、時間の常用対数に対してプロットした。得られた曲線の直線に近い範囲において、クリープ速度Vk:
【数2】
は、曲線の傾きとして規定した。上の式において、t0は曲線においてほぼ直線状の範囲の始まりの時間を意味し、t1は100分であり、ε0はt0の時点における試料の伸びであり、ε1はt1の時点における試料の伸びである。
【0041】
Vk(1/log(分))について以下の測定結果が得られた。
【表1】
【0042】
エチレン−α−オレフィンコポリマーのExact 0203のクリープ速度は、エラストマー9020Nのクリープ速度よりも20倍までの範囲で低く、ポリエチレンPE 410Rのクリープ速度とほぼ同じ範囲である。しかしながら、ポリエチレンPE 410Rは、モノリシック・ベルトを製造するには剛性が高過ぎる。
【0043】
実施例2
実施例1と同じポリマーについて貯蔵弾性率E’を測定した。この貯蔵弾性率E’は、式:
(数3)
E*=E’+i・E”
[式中、E”は損失弾性率(loss modulus)である。]
によって、複素弾性率E*に関係付けられている。従って、E’及びE”はそれぞれ、複素弾性率E*の実数部分及び虚数部分である。
【0044】
E’の測定について、それぞれの場合に、実施例1と同じ寸法の試験試料を用いた。試験のため、試料を、測定装置(TA Instruments Dynamics Mechanical Analyser 2980)の張力試験用の試料ホルダに入れた。試験試料は、最初に、室温から−50℃へ3℃/分の割合にて冷却し、この温度で一定に10分間維持した。その後、試料を2℃/分の割合で+80℃へ加温した。試料は、測定の間、5μmの振幅及び10Hzの振動数にて、周期的な正弦波形状の伸張に付され、貯蔵弾性率E’を定常的に測定した。
【0045】
加温(warming up)の期間からの3つの例示する温度(30℃、40℃及び50℃)について、以下の値の貯蔵弾性率E’(MPa単位)が得られた:
【表2】
【0046】
エチレン−α−オレフィンコポリマーのExact 0203は、ポリエチレンPE 410Rと比較して、4〜5倍低い貯蔵弾性率E’を有している。エラストマー9020Nの貯蔵弾性率は本発明のコポリマーの貯蔵弾性率に匹敵するが、そのエラストマーはエチレン−α−オレフィンコポリマーと比べて実質的により低いクリープ速度Vkを有している(実施例1参照)。
【0047】
実施例3
バリア・スクリュー(barrier screw)及び内側直径7.0mmの丸いノズルを備えた一軸式押出機(製造業者:Maillefer)を用いて、エチレン及び1−オクテンのコポリマーの丸いベルトをこの時点の技術水準に基づいて製造した。コポリマー(Exact(登録商標)0203型、製造業者:DEX-plastomers)は、メタロセン触媒を用いて合成したものであって、0.902g/m3の密度を有していた。押出機内の固体物質の温度は190℃であった。ノズルを178℃へ冷却し、非常にシャープなエッジのホール型ノズルを用いることによって、意図したメルトフラクチャーを形成した。従って、DIN4762に基づいて約140μmの最大プロファイル高さRyを有する粗い表面が得られた。
【0048】
ベルトは、7.0mmの直径を有しており、以下の特性:
1%伸びの力:26.4N
1%伸びにおける張力:0.68MPa
1.12MPaの引張応力で48時間後の伸び:2.6%
1.12MPaで48時間後の永久伸び:0.2%
を有していた。
永久伸び及び引張負荷下で48時間後の伸びの両者とも、TPE−Uからなる対応する丸いベルトと比べて、同等又はそれ以下だった。
【0049】
実施例4
バリア・スクリュー及びスリット・ノズルを備えた常套の一軸式押出機(製造業者:Maillefer)を用いて、エチレン及び1−オクテンのコポリマーからこの時点の技術水準に基づいてモノリシック・ベルトを製造した。コポリマー(Exact(登録商標)0203型、製造業者:DEX-plastomers)は、メタロセン触媒を用いて合成したものであって、0.902g/m3の密度を有していた。ベルトは、2.0mmの厚さを有していた。また、ベルトは、以下の特性:
1%伸びの力:1.63N/mm
1%伸び緩和での力(EN1723):1.20N/mm
永久伸び(EN1723):0.20%
を有していた。
ベルトの端部は、常套の技術によって120℃でつなぐことができた。FDA21 CFR177.1520「オレフィン・ポリマーズ」パラグラフc)3.1bによれば、これは65℃までの温度にてあらゆる種類の食品に接触する用途に認可されている。ベルトは、90℃までの熱水に対して耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】図1は、プロファイル化された形態の本発明のドライブ・ベルトに採用し得る種々の断面を有するベルト、即ち、a)丸ベルト、b)Vベルト、c)ダブルVベルト、d)リッジトップ(ridge top)ベルト、e)フラット・ベルトを示している。
この発明は、モノリシック・ベルト(monolithic belt)、特にモノリシックなコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトに関する。
【0002】
ベルトは、機械的な力を吸収して、物品の運搬を容易にしたり、又はシャフト若しくはホイール(輪)を動かし(駆動させ)たりする等の種々の機能を同時に果たすことができる。また、ベルトは、特定の要求(例えば、摩擦係数、耐磨耗性、テクスチャー(表面模様(texture)等)を満足する表面を有する必要がある。ベルトの異なる層によって異なる機能が果たされることがしばしばある。例えば、繊維織物(woven fabrics)は力の伝達を確実に行い、プラスチック被覆された層は必要とされる表面特性を確保する。
ベルトの例には、コンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトがある。
【0003】
特定の種類のベルト又はコンベヤー・ベルトには、1つの材料層によって多様な機能を具備するものがある。この場合に、「モノリシック・ベルト」又はコンベヤー・ベルトと称されている。必要とされる特性を達成することができるように、非常に高い品質及び高価な熱可塑性エラストマーが用いられている。これらは、特に低いクリープ傾向を有する必要があって、一定の張力負荷(tension load)の下にある場合に、高いクリープ速度(creep rate)を有する材料から形成されるベルト又はコンベヤー・ベルトが伸びることを防止するために、高いクリープ速度(creep rate)を有する材料には繊維織物(又は織布(woven fabric))を用いることが求められる。材料の剛性が高過ぎる場合には、できあがったベルト又はコンベヤー・ベルトに割れ(cracking)を生じる傾向がもたらされ得る。
【0004】
一般に、モノリシック・ベルト又はコンベヤー・ベルトには、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE−U)及び熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPE−E)が用いられている。特定の態様のそのようなコンベヤー・ベルトは、背面側に、ラミネートされた繊維織物、不織布繊維織物又はベルトの長手方向の一方向性繊維束(unidirectional fibre bundles)による補強材料を有することがある。
【0005】
ドライブ・ベルトについても同様の事実が存在する。この場合にも、トラクション層(繊維織物又は剛性の高いプラスチックバンド)によって力が伝達され、表面特性は(多くの場合にゴムである)フリクション層によって達成されることが多い。
【0006】
円形若しくは四角形又は多角形の形状の断面領域を有するドライブ・ベルトはいずれも、プロファイル化ベルト(profiled belt)という用語に含まれる。これらの種類のドライブ・ベルトについては多くの場合に、上述の例と同様に、1種の材料によって種々の機能が提供される。これが「モノリシック」なプロファイル化ベルトである。この場合にも、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE−U)又は熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPE−E)を用いることができる。一方向繊維束による補強材料を有する特定の態様も存在する。
【0007】
上記の熱可塑性エラストマーTPE−U及びTPE−Eは、比較的高価なプラスチックである。更に、これらは、特定の種類のものだけが食品に接触する用途に用いることが許容されているという問題点を有している。エンド・ツー・エンド(end-to-end)の接続を形成するためには、高い結合温度(joining temperature)(>180℃)が必要とされる。更に、TPE−Uエラストマーは、高温にて多少なりとも加水分解され得るという問題点を有することが時々ある。
【0008】
国際公開WO−A−00/26268には、エチレン/α−オレフィン/任意のジエンからのインターポリマーが開示されており、それには、2成分のエチレン−α−オレフィンコポリマー、例えばMw/Mn比が少なくとも2.3であるエチレン−α−オクテンコポリマーが含まれている。多種の物品、中でもベルトを製造するためのこれらのインターポリマーの好適性について記載されている。しかしながら、これらインターポリマーのモノリシック・ベルトへの好適性については、開示も示唆もされていない。
【0009】
オレフィンを重合するための触媒は、欧州特許出願公開EP−A−0922711に開示されており、そこには、助触媒としてアルミノキサン(aluminoxane)を用いるものが開示されている。触媒は、特に、2〜4.6、好ましくは2.6〜4.2のMw/Mn比を有するエチレン/α−オレフィンコポリマーを製造するために好適なものとして記載されている。これらの触媒によって製造されるポリマーは、例えばベルト及びタイヤの構成要素(タイヤベルトを含む)の製造に好適である。しかしながら、これらのコポリマーがモノリシック・ベルトに好適であるかについては、開示も示唆もされていない。
【0010】
ポリオレフィンエラストマーは、エチレン−α−オレフィンコポリマー、並びに、その製造のための触媒及び助触媒を含めて、国際公開WO−A−97/38019に開示されている。これらのエラストマーは、多数の物品の製造、特に、ベルト、例えば、動力伝達用ベルト、V−ベルト、タイミングベルト、コンベヤー・ベルト及び工業用の平ベルト等の製造に有用であると考えられている。
【0011】
日本国特許出願公開(JP−A−)09/176402号の要約には、エチレン−α−オレフィンコポリマーゴムから形成されたベルトが開示されている。そのベルトは、異なる粘度を有する2種のコポリマーゴムを含むことが好ましい。
【0012】
本発明の目的は、上述したような問題点を有さないモノリシック・ベルト、特にモノリシック・コンベヤー・ベルト及びプロファイル化ベルトを開発することである。
【0013】
この目的は、特許請求の範囲における請求項1の発明によるベルトによって達成される。請求項1〜3に記載するMw:Mnのパラメータの範囲(以下の記載を参照のこと)は、「シングルサイト(single-site)」触媒を用いてコポリマーを製造することによって達成することができる。
【0014】
エチレン及びα−オレフィンからのこれらのコポリマーを用いて、モノリシック・ベルト、特に、モノリシック・コンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトを製造することができるが、それらはTPE−U又はTPE−Eを用いて製造されるベルトに匹敵する機械的特性を有するということが見出された。モノリシック・ベルトに関して、材料のクリープ特性及び貯蔵弾性率(storage modulus)E’に関する要求は非常に高く、一般的なポリオレフィンの大部分のものは、知られているように、これらの要求を満足しないので、このことは驚くべきことである。本発明に従って用いられるエチレン−α−オレフィンコポリマーについて、クリープ速度及び貯蔵弾性率E’は、出願人が知る範囲において、今日まで測定されていないし、また、適当な特定の測定を採用することなしに観察することもできない。この発明の発明者らのみが、本発明のエチレン−α−オレフィンコポリマーが低いクリープ速度及び低い貯蔵弾性率E’を有しており、それによってこの材料からモノリシック・ベルト、例えばコンベヤー・ベルト又はモノリシック・ドライブ・ベルトを製造することができることを見出したのである。本発明に用いるエチレン−α−オレフィンコポリマーは架橋されておらず、従って、エラストマーでもゴムでもない。
【0015】
「モノリシック(monolithic)」という用語は、本発明に関して、ベルトが繊維織物を含まないということを意味する。しかしながら、好ましい態様において,本発明のコンベヤー・ベルトは、片側に追加的に繊維織物、不織布繊維又はスクリムを有することもできる。本発明に関して「モノリシック」とは、ベルトの長手方向に、1つの補強繊維が埋設(embed)されていることを意味する場合もある。その結果として、本発明のモノリシック・ドライブ・ベルトの中央部には、補強繊維、例えば、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド6、ポリアミド66、又は芳香族系ポリアミド等を含むこともできる。プロファイル化ベルトの形態である本発明のドライブ・ベルトの例についての断面を示している図1において、補強繊維は、断面のほぼ中央部において、図の紙面の平面に対して垂直方向に配されることになる。
【0016】
「ベルト」という用語は、本発明に関して、ドライブシャフト、ホイール又はレバーの引っ張る力(tractive force)を伝達したり、物品を移送したりするという機能を提供する。ベルトの例には、トランスミッション・ベルト、プロファイル化ベルト(例えば、V−ベルト)及びコンベヤー・ベルトがある。
【0017】
「α−オレフィン」という用語は、ポリオレフィンの分野において通常は、好ましくは、末端にC=C二重結合を有し、分枝を有さない炭化水素化合物を意味する。この出願の発明に関して、「α−オレフィン」という用語には、3〜12個の炭素原子、好ましくは5〜10個の炭素原子、特に好ましくは8個の炭素原子を有する炭化水素化合物が含まれる。そのようなα−オレフィンの例には、1−プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン及び1−オクテン等があり、特に最も好ましいものは1−オクテンである。
【0018】
「重量平均分子量(weight average molecular weight)」Mw及び「数平均分子量(number average molecular weight)」Mnという用語は、ポリオレフィンの分野において通常は、以下のような式の意味を有している(例えば、Saechtling, "Kunststofftaschenbuch" 27th edition、Carl Hanser Verlag(ミュンヘン)、第17頁を参照されたい)。
【数1】
Mw及びMnは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によってコポリマーの試料をクロマトグラフ法により分離し、同時に、それによって得られるフラクションi(Mi、ni)を散乱光光度測定法(scattered light photometry)によって分析することによって行い得るポリマーの特徴決定法(characterization)の技術に従って、通常は測定することができる。これらのパラメータを測定することができる測定装置の完全な一式の例には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィシステムであって、Merck L6000ポンプ、106Åの排除限界を有するPolymer Laboratoriesからの分離カラム、Wyattからの散乱光フォトメータDAWN DSP、632.8nmのHe/Neレーザー光源を備えた装置がある。
【0019】
この発明のベルトに用いられるコポリマーは、上述の方法によって測定したMw:Mn比について、約5.0:1〜約1.5:1の範囲の比を有する。本発明のベルトにおけるコポリマーについて、好ましくはこの値は約3.5:1〜約1.5:1であり、特に好ましくは約2.5:1〜約1.5:1である。
【0020】
この発明に用いることができるコポリマーは、一般に、30℃にて、約0.002〜約0.005、好ましくは約0.0025〜約0.0035、特に好ましくは約0.003からのクリープ速度Vk(1/log(分)からの単位で測定)を有することができ、クリープ速度Vkの定義及び測定方法は実施例1において説明する通りである。このクリープ速度は、一般に、40℃にて、約0.004〜約0.008、好ましくは約0.005〜約0.007、特に好ましくは約0.006であってよく、50℃にて、約0.005〜約0.02、好ましくは約0.0075〜約0.015、特に好ましくは約0.012であってよい。
【0021】
この発明に用いることができるコポリマーは、一般に、30℃にて、約50MPa〜約200MPa、好ましくは約75MPa〜約125MPa、特に好ましくは約100MPaの貯蔵弾性率E’を有することができ、貯蔵弾性率E’の定義及び測定方法は実施例2において説明する通りである。この貯蔵弾性率は、一般に、40℃にて、約40MPa〜約120MPa、好ましくは約60MPa〜約100MPa、特に好ましくは約80MPaであってよく、50℃にて、約30MPa〜約100MPa、好ましくは約40MPa〜約80MPa、特に好ましくは約60MPaであってよい。
【0022】
このコポリマーは、「シングルサイト(single-site)」触媒によって製造することができる。「シングルサイト」触媒は、約10年間、ポリオレフィンの分野において一般的に使用されてきた触媒であって、遷移元素の第IVa族の金属のメタロセン[例えばビス(シクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム、但しシクロペンタジエニル配位子を1つだけ有するメタロセンであって、必要な場合には、更なる配位子を有することもあり得る]及び助触媒の混合物を含んでなる。助触媒の機能は、重合反応の間にメタロセン触媒を1つの正電荷を帯びた状態へ転化させることである。従って、助触媒は、求核性ではなく、メタロセンに配位していない対イオンを形成する。助触媒の例には、例えば、高分子メチルアルミノキサン[MAO、―(Me−Al−O)n―]があって、Al:メタロセンモル比で、約100:1〜約10000:1の結果の量で用いられる。助触媒のその他の例には、電気的に陰性の置換基、例えば、ポリフッ化芳香族炭化水素化合物と組み合わされたボランがある。
【0023】
「シングルサイト」触媒の例には、米国特許(US−A)第5026798号に記載されているモノシクロペンタジエニル金属触媒、米国特許(US−A)第5132380号に記載されているモノシクロペンタジエニル金属触媒、及び欧州特許(EP−A)第0416815号に記載されている「拘束ジオメトリー(constrained geometry)」触媒等があり、助触媒と共に開示されている。これらの刊行物は引用することによって本明細書に含めることとする。
【0024】
そのような触媒の好ましい例には、「INSITE(登録商標)」の名称で知られているDow Chemicals社からの「シングルサイト」触媒、及び「EXXPOL(登録商標)」の名称で知られているExxon Mobil Chemicals社からの「シングルサイト」触媒等がある。そのような触媒の特に好ましい例には、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランチタニウムジメチル及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを、この場合では、Ti:Bのモル比で1:1で組み合わせた触媒がある。
【0025】
「シングルサイト」触媒によってエチレン及びα−オレフィンからコポリマーを製造することは、ポリオレフィンの技術分野において既に知られている。例えば、「Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry」第6版、1999年電子版(英語)における「Aluminium Compounds、Organic」の章のセクション3.3.3、並びにそこに引用されている文献を参照することができる。本発明のベルトに用いることができるエチレン−α−オレフィンコポリマーを製造する代表的な実施例は、欧州特許(EP−A)第0416815号の実施例4、5及び11〜77、並びに米国特許(US−A)第5272236号の実施例1〜4等がある。
【0026】
市場において一般的なエチレン及びα−オレフィンからのコポリマーの例であって、メタロセン「シングルサイト」触媒によって合成されて、本発明のベルトに用いることができるものの例には、Du Pont-Dow Elastomersからの「Affinity(登録商標)」及び「Engage(登録商標)」並びにDEX-Plastomersからの「Exact(登録商標)」及び「Exceed(登録商標)」等がある。
【0027】
本発明のベルトは、少なくとも70重量%のエチレン−α−オレフィンコポリマーを含む熱可塑性材料からなる。この熱可塑性材料は少なくとも90重量%のコポリマーを含むことが好ましく、熱可塑性材料が100重量%のコポリマーを含むことが特に好ましい。
【0028】
コポリマー以外の熱可塑性材料の他の成分には、他の熱可塑性ポリマー、例えば、TPE−O、例えばEVA、EEA、EBA及びEMA、並びにPPなどがある。
【0029】
所望する場合には、コポリマー及び場合によって用いる他の熱可塑性ポリマーに加えて、添加物質を熱可塑性材料に混合することができる。添加物質には、例えば、
a)加工助剤、例えば、潤滑剤、粘着防止剤、分離剤(separation agent)、静電防止剤、発泡剤、核剤;
b)最終的生成物の特性を向上させるための補助剤(adjuvants)、例えば紫外線安定剤及び温度安定剤、難燃剤(fireproofing agent)、着色剤、定着剤、抗菌剤若しくは殺菌剤;並びに
c)プラスチック材料を減量し、それによってコストを低下させ、並びに/又は、加工容易性及び特性、例えば、剛性、耐衝撃性、熱安定性、電気伝導性及び寸法安定性を向上させ、並びに/又は熱膨張を低減させるための希釈剤((dilutant)又は増量剤(extender))としての充填剤
を含むことができる。特に、細長い又は繊維状の添加物質によって、強度を向上させることができる。
【0030】
本発明のベルト、例えばコンベヤー・ベルト又はドライブ・ベルトは、既知の熱可塑性材料を含むベルトであるコンベヤー・ベルト又はドライブ・ベルトと同様の方法で、熱可塑性材料を用いて製造することができる。Saechtling、「KunststoffTaschenbuch」第27版、Carl Hanser Verlag、ミュンヘンの3.2.4、3.2.5及び3.2.6の各章を参照することができる。
【0031】
材料及び加工の仕方を適切に選択することによって、織られた表面を形成することができる。上述したコポリマーを用いて、本発明のドライブ・ベルトのために注意深く形成されたメルトフラクチャー(melt fracture)によって、テクスチャー化された(表面模様が付された)表面を形成することもできる。メルトフラクチャーは、比較的低いノズルの温度、十分に高い量のスループットを維持すること、並びにシャープなエッジのアウトフロー開口部を有するノズルを用いることによってもたらされる。本発明のドライブ・ベルトのベルト表面のテクスチャー(粗さ(roughness))は、DIN4762による最大プロファイル高さRyによって特徴付けられる。表面のプロファイルの測定は、本発明のベルトのサンプルを切断し、顕微鏡を用いて既知の拡大倍率にて断面プロファイルを写真撮影することによって、簡便に行うことができる。写真から測定し、拡大倍率に基づいて換算すると、上述の表面のパラメータ及び標準的に必要とされる寸法(最小の四角形が適合することによって得られる中心線、プロファイルの最も高い点の中心線からの距離Rp、及び最も低い点の中心線からの距離Rm)を求めることができる。本発明のベルトは、20〜250μmの最大プロファイル高さRyを有することが好ましく、70〜140μmの最大プロファイル高さRyを有することが特に好ましい。
【0032】
本発明のベルトに用いられるコポリマー、特に、商業的に入手できる前述の生成物は、場合によっては、FDA21 CFR177.1520「オレフィン・ポリマーズ(Olefin Polymers)」、パラグラフc)3.1bに従って、食品に接触する用途に認可されている。従って、そのようなコポリマーの本発明のコンベヤー・ベルトは、食品工業の分野において用いることができる。
【0033】
クリープ速度及び貯蔵弾性率E’について好適な上述の値を有するエチレン−α−オレフィンコポリマーを用いるため、本発明のモノリシック・ベルト、特にコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、可撓性及び引張荷重下での安定性に関して、従来知られている同様のモノリシック・ベルトに匹敵するものとなる。従って、比較的小さいディスク直径でも、クラッキングは生じにくい。
【0034】
本発明のコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトでは、約120℃の温度にて、エンド・ツー・エンド接続を行うことができる。従って、多層の構造を有するコンベヤー・ベルトについてのエンド・ツー・エンド接続の形成においても採用されている標準的なプレス装置を用いることができる。得られるベルト及びバンドは、加水分解に対して高い耐性を有する。
【0035】
本発明のモノリシック・ベルト、特にコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、材料コストが低い点で、対応する従来知られているベルトから識別することができ、原材料コストは少なくとも50%低くなっている。
【0036】
本発明のコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトは、5.0:1より大きいMw:Mn比を有するコポリマーによるコンベヤー・ベルト及びドライブ・ベルトと比べて、より少量の抽出し得るフラクション(fraction)を有しており、従って本発明のベルトはより高い熱安定性を達成するという点で有利である。
【0037】
以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。これらの実施例は、説明のためのものであって、本発明の保護の範囲を限定するものではない。
【0038】
実施例1
本発明に用いることができるエチレン−α−オレフィンコポリマー(Exact 0203、Dex Plastomers、6401Heerlen、オランダ)のクリープ速度Vkと、比較のために、低密度ポリエチレン(ポリエチレン410R、Dow Plastics、CH-8810、Horgen、スイス)、及び熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(Milastomer 9020N、Mitsui Petrochemical Industries(三井石油化学)、東京、日本)のクリープ速度Vkを測定した。いずれの場合にも、6.0×2.0×255mmの試験試料を用いて測定を行った。3種の材料のいずれも、30℃、40℃及び50℃にて測定を行い、各測定について新たな試料を用いた。
【0039】
測定を行うため、試料を、測定装置(TA Instruments Dynamics Mechanical Analyser 2980)の張力試験用の試料ホルダに入れた。試料は、選択した試験温度にて、10分間、測定装置の閉じた測定チャンバー内でサーモスタットにより調温した。サーモスタット調温と実際の測定における温度を±0.1℃の精度で維持した。サーモスタット調温後、測定装置の可能な最高速度にて、1.20MPaの引張応力に付した。この引張応力を100分間、一定に維持した。試験時間の全体の間で、試料の長さを10−5mmの精度にて記録した。その後、試料を急速に解放し(引張応力0.01MPa)、更に10分間、温度を一定に維持した。
【0040】
分析のため、試料の長さを、時間の常用対数に対してプロットした。得られた曲線の直線に近い範囲において、クリープ速度Vk:
【数2】
は、曲線の傾きとして規定した。上の式において、t0は曲線においてほぼ直線状の範囲の始まりの時間を意味し、t1は100分であり、ε0はt0の時点における試料の伸びであり、ε1はt1の時点における試料の伸びである。
【0041】
Vk(1/log(分))について以下の測定結果が得られた。
【表1】
【0042】
エチレン−α−オレフィンコポリマーのExact 0203のクリープ速度は、エラストマー9020Nのクリープ速度よりも20倍までの範囲で低く、ポリエチレンPE 410Rのクリープ速度とほぼ同じ範囲である。しかしながら、ポリエチレンPE 410Rは、モノリシック・ベルトを製造するには剛性が高過ぎる。
【0043】
実施例2
実施例1と同じポリマーについて貯蔵弾性率E’を測定した。この貯蔵弾性率E’は、式:
(数3)
E*=E’+i・E”
[式中、E”は損失弾性率(loss modulus)である。]
によって、複素弾性率E*に関係付けられている。従って、E’及びE”はそれぞれ、複素弾性率E*の実数部分及び虚数部分である。
【0044】
E’の測定について、それぞれの場合に、実施例1と同じ寸法の試験試料を用いた。試験のため、試料を、測定装置(TA Instruments Dynamics Mechanical Analyser 2980)の張力試験用の試料ホルダに入れた。試験試料は、最初に、室温から−50℃へ3℃/分の割合にて冷却し、この温度で一定に10分間維持した。その後、試料を2℃/分の割合で+80℃へ加温した。試料は、測定の間、5μmの振幅及び10Hzの振動数にて、周期的な正弦波形状の伸張に付され、貯蔵弾性率E’を定常的に測定した。
【0045】
加温(warming up)の期間からの3つの例示する温度(30℃、40℃及び50℃)について、以下の値の貯蔵弾性率E’(MPa単位)が得られた:
【表2】
【0046】
エチレン−α−オレフィンコポリマーのExact 0203は、ポリエチレンPE 410Rと比較して、4〜5倍低い貯蔵弾性率E’を有している。エラストマー9020Nの貯蔵弾性率は本発明のコポリマーの貯蔵弾性率に匹敵するが、そのエラストマーはエチレン−α−オレフィンコポリマーと比べて実質的により低いクリープ速度Vkを有している(実施例1参照)。
【0047】
実施例3
バリア・スクリュー(barrier screw)及び内側直径7.0mmの丸いノズルを備えた一軸式押出機(製造業者:Maillefer)を用いて、エチレン及び1−オクテンのコポリマーの丸いベルトをこの時点の技術水準に基づいて製造した。コポリマー(Exact(登録商標)0203型、製造業者:DEX-plastomers)は、メタロセン触媒を用いて合成したものであって、0.902g/m3の密度を有していた。押出機内の固体物質の温度は190℃であった。ノズルを178℃へ冷却し、非常にシャープなエッジのホール型ノズルを用いることによって、意図したメルトフラクチャーを形成した。従って、DIN4762に基づいて約140μmの最大プロファイル高さRyを有する粗い表面が得られた。
【0048】
ベルトは、7.0mmの直径を有しており、以下の特性:
1%伸びの力:26.4N
1%伸びにおける張力:0.68MPa
1.12MPaの引張応力で48時間後の伸び:2.6%
1.12MPaで48時間後の永久伸び:0.2%
を有していた。
永久伸び及び引張負荷下で48時間後の伸びの両者とも、TPE−Uからなる対応する丸いベルトと比べて、同等又はそれ以下だった。
【0049】
実施例4
バリア・スクリュー及びスリット・ノズルを備えた常套の一軸式押出機(製造業者:Maillefer)を用いて、エチレン及び1−オクテンのコポリマーからこの時点の技術水準に基づいてモノリシック・ベルトを製造した。コポリマー(Exact(登録商標)0203型、製造業者:DEX-plastomers)は、メタロセン触媒を用いて合成したものであって、0.902g/m3の密度を有していた。ベルトは、2.0mmの厚さを有していた。また、ベルトは、以下の特性:
1%伸びの力:1.63N/mm
1%伸び緩和での力(EN1723):1.20N/mm
永久伸び(EN1723):0.20%
を有していた。
ベルトの端部は、常套の技術によって120℃でつなぐことができた。FDA21 CFR177.1520「オレフィン・ポリマーズ」パラグラフc)3.1bによれば、これは65℃までの温度にてあらゆる種類の食品に接触する用途に認可されている。ベルトは、90℃までの熱水に対して耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】図1は、プロファイル化された形態の本発明のドライブ・ベルトに採用し得る種々の断面を有するベルト、即ち、a)丸ベルト、b)Vベルト、c)ダブルVベルト、d)リッジトップ(ridge top)ベルト、e)フラット・ベルトを示している。
【0015】
「モノリシック(monolithic)」という用語は、本発明に関して、ベルトが繊維織物を含まないということを意味する。しかしながら、好ましい態様において,本発明のコンベヤー・ベルトは、片側に追加的に繊維織物、不織布繊維又はスクリムを有することもできる。
「モノリシック(monolithic)」という用語は、本発明に関して、ベルトが繊維織物を含まないということを意味する。しかしながら、好ましい態様において,本発明のコンベヤー・ベルトは、片側に追加的に繊維織物、不織布繊維又はスクリムを有することもできる。
Claims (17)
- 重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比が5.0:1〜1.5:1の範囲であるエチレン及びα−オレフィンのコポリマーを少なくとも70重量%含んでなる熱可塑性材料によって形成されることを特徴とするモノリシック・ベルト。
- コポリマーが3.5:1〜1.5:1の範囲のMw:Mn比を有することを特徴とする請求項1記載のベルト。
- コポリマーが2.5:1〜1.5:1の範囲のMw:Mn比を有することを特徴とする請求項2記載のベルト。
- コポリマーが、シングルサイト触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のベルト。
- シングルサイト触媒は、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランチタニウムジメチル及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランをTi:Bのモル比で1:1で組み合わせた触媒であることを特徴とする請求項4記載のベルト。
- 熱可塑性材料は、前記コポリマーを少なくとも90重量%含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のベルト。
- 熱可塑性材料は、前記コポリマーを100重量%含むことを特徴とする請求項6記載のベルト。
- α−オレフィンは5〜10個の炭素原子を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のベルト。
- α−オレフィンは1−オクテンであることを特徴とする請求項8記載のベルト。
- 食品に接触する用途に用いることが認可されているコポリマーを含む熱可塑性材料によって形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のベルト。
- ドライブ・ベルト又はコンベヤー・ベルトの形態であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のベルト。
- 一方の側が繊維織物又は不織布によって覆われていることを特徴とする請求項11記載のコンベヤー・ベルト。
- 丸ベルト、Vベルト、ダブルVベルト、リッジトップ・ベルト、又はフラット・ベルトの形態を有するプロファイル化されたベルトであることを特徴とする請求項11記載のドライブ・ベルト。
- 繊維によって補強されていることを特徴とする請求項11又は13記載のドライブ・ベルト。
- DIN4762に基づいて最大プロファイル高さRyが20〜250μmである表面を有することを特徴とする請求項11、13又は14記載のドライブ・ベルト。
- 重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比が5.0:1〜1.5:1の範囲であるエチレン及びα−オレフィンのコポリマーの、モノリシック・ベルトを製造するための使用。
- コポリマーがシングルサイト触媒によって製造されたものである請求項16記載の使用。
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