JP2006144139A

JP2006144139A - シュープレス用ベルト

Info

Publication number: JP2006144139A
Application number: JP2004332179A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishino; 淳石野; Hiroyuki Takamura; 浩之高村
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08
Also published as: WO2006054498A1

Abstract

【課題】より一層優れた耐摩耗性、屈曲疲労性、耐クラック性、耐圧縮疲労性等を備えるシュープレス用ベルトを提供する。
【解決手段】ポリウレタンと基体とからなるシュープレス用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、かつ、ＪＩＳＡ硬度で９３°〜９６°であることを特徴とするシュープレス用ベルト。
【選択図】図２

Description

本発明は、抄紙用シュープレスに利用されるシュープレス用ベルト、特に、クローズドタイプのシュープレスに利用されるシュープレス用ベルトに関する。更に詳しくは、特定の組成及び硬度のポリウレタンからなる樹脂層を有し、耐クラック性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性等の物性に優れたシュープレス用ベルトである。

シュープレス工程では、図１に示すように、プレスロール１０１とシュー１０２との間に、ループ状のシュープレス用ベルト１を介在させたシュープレス機構１００を用い、プレスロール１０１とシュー１０２とで形成されるプレス部において、プレスロール１０１とシュープレス用ベルト１との間に湿紙（図示せず）を通過させて脱水を行なっている。

また、シュープレス用ベルト１は、図２に断面図にて示すように、基材３の両面に樹脂層５，６を一体に設けて構成され、更にプレスロール側の樹脂層５の表面には多数の凹溝７が形成されており、上記のプレス時に湿紙から絞り出された水を凹溝７に保持し、更には保持した水をベルト自身の回転によりプレス部の外に移送するようになっている。そのため、プレスロール側の樹脂層５に設けられた突部８は、プレスロール１０１による垂直方向の押圧力や、シュープレス領域におけるベルトの摩擦、屈曲疲労によって生ずる摩耗性、屈曲疲労性、クラック性、圧縮疲労性等の機械的特性を改善することが要求されている。

このような理由から、シュープレス用ベルト１の樹脂層５，６を形成する材料として、耐クラック性に優れるポリウレタンが広く使用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平１１−２４７０８６号公報特開平２００４−５２２０４号公報

しかし、近年、紙の生産性向上に起因した運転速度の高速化や、プレス部の高圧化等に伴い、シュープレス用ベルト１の使用環境は益々苛酷なものとなってきており、上記したような各種特性のより一層の改善が求められている。

従って、本発明は、より一層優れた耐摩耗性、屈曲疲労性、耐クラック性、耐圧縮疲労性等を備えるシュープレス用ベルトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のシュープレス用ベルトは、ポリウレタンと基体とからなるシュープレス用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、かつ、ＪＩＳＡ硬度で９３°〜９６°であることを特徴とする。

本発明のシュープレス用ベルトは、樹脂層を形成するポリウレタンが、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、かつ、ＪＩＳＡ硬度で９３°〜９６°であることから、耐摩耗性、屈曲疲労性、耐クラック性、耐圧縮疲労性等の機械的特性が従来よりも優れ、苛酷な条件での使用にも十分に耐え得る。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明のシュープレス用ベルトは、例えば図２に示すように、基材３の両面に樹脂層５，６を一体に形成し、更に、ロールプレス側の樹脂層５に多数の凹溝７を設けたものであり、樹脂層５，６を、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、ＪＩＳＡ硬度（以下「硬度」という）９３°〜９６°のポリウレタンで形成する。

非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有する硬度９３°〜９６°のポリウレタンとするには、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物とを、硬化時に硬度９３°〜９６°となるように配合比を調整したもの（以下「非反応性ポリジメチルシロキサン液状物含有硬度９３°〜９６°品」という）を用いる。また、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有せず、硬度９８°となるようにウレタンプレポリマーと硬化剤との配合比を調整したもの（以下「非反応性ポリジメチルシロキサン液状物未含有硬度９８°品」という）と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、非反応性のシリコーンオイル液状物とを、硬化時に硬度９０°〜９３°となるように配合比を調整したもの（以下「非反応性ポリジメチルシロキサン液状物含有硬度９０°〜９３°品」という）とを混合して用いることもできる。

ウレタンプレポリマーは、有機ジイソシアネートとポリオールとを、公知の方法を用いて反応させることによって調製することができる。好適な有機ジイソシアネートの例を挙げれば、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、トリデンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４'−メチレンビス（フェニルイソシアネート）（ＭＤＩ）、トルエン−２，４−ジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、トルエン−２，６−ジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート（ＮＤＩ）、ジフェニル−４，４'−ジイソシアネート、ジベンジル−４，４'−ジイソシアネート、スチルベン−４，４'−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−４，４'−ジイソシアネート、１，３−及び１，４−キシレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−シクロヘキシルジイソシアネート、１，４−シクロヘキシルジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、１，１'−メチレン−ビス（４−イソシアナトシクロヘキサン）の３つの幾何異性体（まとめて、Ｈ_１２ＭＤＩと省略される）、及びこれらの混合物等がある。

長鎖の高分子量ポリオール、例えば２５０を超える分子量（ＭＷ）を有するものは一般にプレポリマーを形成させるために使用される。長鎖の高分子量ポリオールが樹脂に可撓性とエラストマー的性質を与える。高分子量ポリオール、典型的にはポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、または炭化水素ポリオールで少なくとも２５０の数平均分子量を有するものが、プレポリマーを調製するのに使用されることが多い。約５００〜約６０００の分子量が好ましいが、分子量が約６５０〜約３０００の範囲にあれば、最も好ましい。しかしながら、高分子量ポリオールの分子量は、高い方では１０，０００程度、低い方では２５０程度のものでもよい。さらに、分子量が６０〜２５０の範囲の低分子量グリコール及びトリオールが含まれていてもよい。

好適なポリアルキレンエーテルポリオールは一般式「ＨＯ（ＲＯ）_ｎＨ」で表すことができるが、ここでＲはアルキレンラジカル、ｎはそのポリエーテルポリオールが少なくとも２５０の数平均分子量を有するような整数である。これらのポリアルキレンエーテルポリオールは、よく知られているポリウレタン製品成分であって、環状エーテル例えばアルキレンオキシドと、グリコール、ジヒドロキシエーテル等とを公知の方法で重合させることによって調製することができる。平均のヒドロキシル官能基数は、約２から約８まで、好ましくは約２から約３まで、より好ましくは約２から約２．５までの範囲である。

ポリエステルポリオールは典型的には、二塩基酸（通常はアジピン酸であるが、他の成分例えばグルタル酸、コハク酸、アゼライン酸、セバチン酸または無水フタル酸等が存在していてもよい）を、ジオール例えばエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等と反応させることによって調製される。鎖を分岐させたり、究極的に架橋させたりするつもりならば、ポリオール、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等も使用することができる。二塩基酸の代わりにジエステルを使用することも可能である。ポリエステルポリオールのいくつかでは、それを製造するのにカプロラクトンや、二量化不飽和脂肪酸を使用することもできる。

炭化水素ポリオールは、エチレン性不飽和モノマー、例えばエチレン、イソブチレン及び１，３−ブタジエン等から調製することができる。例を挙げれば、ポリブタジエンポリオールである、アトケム（Ａｔｏｃｈｅｍ）社製「ポリ−ｂｄＲ−４５ＨＴ（Ｐｏｌｙ−ｂｄＲ−４５ＨＴ）」及びアモコ社（ＡｍｏｃｏＣｏｒｐ．）社製「ダイフォール（ＤＩＦＯＬ）」；及びシェル・ケミカル（ＳｈｅｌｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．）社製「クレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）Ｌポリオール」等がある。

ポリカーボネートポリオールも使用可能であり、それらは、グリコール（例えば、１，６−ヘキシレングリコール）と有機カーボネート（例えば、ジフェニルカーボネート、ジエチルカーボネート、またはエチレンカーボネート）とを反応させることによって調製することができる。

プレポリマーと共に使用する硬化剤または鎖延長剤は、通常使用されよく知られている、幅広い各種の有機ジアミンまたはポリオール原料から選択することが可能である。好ましい原料は、低融点の固体または液体のいずれかである。特に好ましいのは、ジアミン、ポリオール、またはそれらのブレンド物で融点が１４０℃未満のものである。それらのジアミンまたはポリオールは一般に、当業界においてポリウレタンのための硬化剤として現在使用されているものである。硬化剤は一般に、必要とされる反応性、特定の用途で必要な性質、必要とされる加工条件、及び所望のポットライフ等を基準に選択される。硬化剤と組み合わせて公知の触媒を使用してもよい。

硬化剤としては水、脂肪族ジオール、芳香族ジアミン等が用いられる。脂肪族ジオールとしては、例えば１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が好適に用いられる。また、芳香族ジアミンとしては、例えばジメチルチオトルエンジアミン(DMTDA)、３，３´−ジクロロ４，４´−ジアミノジフェニルメタン(MBOCA)等が好適に用いられる。中でも、DMTDA、MBOCAが好ましい。また、DMTDAはジメチルチオ基及びアミノ基の置換位置による各種異性体が存在するが、これら異性体混合物の形で使用することができ、米国アルベマール(ＡｌｂｅｍａｒｌｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ)社製の「エタキュア（ＥＴＨＡＣＵＲＥ）３００」として入手可能である。

上記ウレタンプレポリマーと硬化剤との使用割合は、硬度に応じて調整されるが、硬化剤の活性水素基とウレタンプレポリマーのイソシアネート基との当量比が０．９〜１．１０となるようにすることが好ましい。

非反応性ポリジメチルシロキサン液状物としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のシロキサンを含む高分子化合物が好ましい。このようなシリコーン類は、ワッカー・シリコーンズ（ＷａｃｋｅｒＳｉｌｉｃｏｎｅｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社から「シリコーン・フルイズ（ＳｉｌｉｃｏｎｅＦｌｕｉｄｓ）ＳＷＳ−１０１」の商品名で市販されているシリコーン流体の系統に属しているもの、あるいは信越化学社製「ＫＦ９６」等が挙げられる。

上記非反応性ポリジメチルシロキサン液状物は、それらを含む物品の摩擦特性を大きく損なうことなく、その物品の耐摩耗性を改良するのに効果があるのならば、どのような粘度（本明細書では、鎖長の目安として採用する）のものであってもよい。従って、その粘度は２００，０００ｃｓｔ、またはそれ以上に高くてもよいが、５，０００〜１００，０００ｃｓｔの範囲にあるのが好ましい。

また、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物は、ウレタンプレポリマーと硬化剤との合計量に対し、０．５〜２５質量％の割合で配合される。

シュープレス用ベルトとするには、従来と同様に、上記の非反応性ポリジメチルシロキサン液状物含有硬度９３°〜９６°品、あるいは非反応性ポリジメチルシロキサン液状物含有硬度９３°品と非反応性ポリジメチルシロキサン液状物未含有硬度９８°品との混合物を基体に塗布、含浸させ、加熱して硬化させた後、表面を研磨して所定の厚さとし、その後、図２に示すように一方の表面に凹溝を形成すればよい。硬化条件は、使用する品種により適宜選択されるが、加熱温度は２０〜１５０℃、好ましくは９０〜１４０℃であり、３０分以上加熱すればよい。

尚、基材として、例えば、ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、高強度ポリエチレン等からなるフィルムや編物、狭い幅の帯状体をスパイラルに巻いたもの等を用いることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。

［実施例１〜８及び比較例１〜１２］
何れも市販品である、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有する硬度９３°品（ユニローヤル製アジプレンエクストリーム「E４９３」）、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有しない硬度９３°品（ユニローヤル製アジプレンＬＦ９３０Ａ）、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有しない硬度９５°品（ユニローヤル製アジプレンＬＦ９５０Ａ）、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有しない硬度９８°品（ユニローヤル製アジプレンＬＦ６００Ｄ）を用い、下記表に示す如く混合したものをポリエステル織物からなる基材の両面に塗布し、加熱硬化させた後、一方の表面に凹溝（幅０．５〜４ｍｍ、深さ０.５〜５ｍｍ）及び隣接する排水溝とのランド部間隔１〜４ｍｍ、好ましくは凹溝（幅１〜２ｍｍ、深さ１〜２ｍｍ）及び隣接する排水溝とのランド部間隔２〜３ｍｍ、を形成してベルトサンプルを作製した。尚、比較例１〜１２のポリウレタンは、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を全く含まない構成である。

そして、各ベルトサンプルについて（１）硬度、（２）クラック発生回数、（３）摩耗量及び（４）加圧下ＶＶ低下率を測定した。測定方法はそれぞれ以下のとおりであり、結果を同表に併記した。
・硬度
ＪＩＳＡデュロメータを用い、硬度を測定した。
（２）クラック発生回数
図３に示すように、ベルトサンプル５１の両端をクランプハンド５２，５２で挟持し、クランプハンド５２，５２を連動させて図中左右方向に往復移動させた。このとき、ベルトサンプル５１に加わる張力を３ｋｇ／ｃｍ、往復速度を４０ｃｍ／秒とした。また、ベルトサンプル５１を回転ロール５３とプレスシュー５４とにより挟持し、プレスシュー５４を回転ロール方向に移動させ、ベルトサンプル５１を３６ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。尚、往復運動中にプレスシュー側からベルトサンプル５１に潤滑油を散布し、発熱を抑えた。ベルトサンプル５１をこのように往復運動させ、ベルトサンプル５１の回転ロール側の面にクラックが生じるまでの往復回数を測定した。
（３）摩耗量
図４に示す装置を用い、ベルトサンプル５１をプレスボード５５の下部に取り付け、その下の面（測定対象面）に、外周に摩擦子５７を備える回転ロール５６を押し付けながら回転させた。このとき、回転ロール５７による圧力を３ｋｇ／ｃｍ、回転ロール５６の回転速度１００ｍ／分とし、１０分間回転させた。回転後に、ベルトサンプル５１の厚み減少量を測定した。
（４）加圧下ＶＶ低下率
ベルトサンプルを２本用意し、一方のベルトサンプルの凹溝に未硬化（硬化前）のシリコーン樹脂を充填し、ヘラでベルト溝側を平滑に掻き取った後、無加圧で硬硬化させる。別のベルトサンプルの凹溝にも未硬化（硬化前）のシリコーン樹脂を充填し、ヘラでベルト溝側を平滑に掻き取った後、４０ｋｇの平板で加圧したまま硬化させる。硬化後、各々のベルトサンプルの凹溝から樹脂を取り出し、溝寸法（溝部幅、溝高さ、溝長さ）を顕微鏡下で測定し、次式から加圧下ＶＶ低下率を算出する。
〔（無加圧時ＶＶ−加圧時ＶＶ）／無加圧時ＶＶ〕×１００％

表に示すように、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、硬度９３°〜９６°のポリウレタンからなるベルトサンプルは、他のベルトサンプルに比べて耐クラック性、耐摩耗性が良好で、凹溝の変形も少ないことがわかる。

シュープレス機構を示す概略構成図である。シュープレス用ベルトを示す断面図である。クラック発生回数の測定に用いた装置を示す概略図である。摩耗量の測定に用いた装置を示す概略図である。

符号の説明

１シュープレス用ベルト
３基材
５樹脂層
６樹脂層
７凹溝
８突部

Claims

ポリウレタンと基体とからなるシュープレス用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有し、かつ、ＪＩＳＡ硬度で９３°〜９６°であることを特徴とするシュープレス用ベルト。
前記ポリウレタンが、ＪＩＳＡ硬度９０°〜９３°で、かつ、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有するポリウレタンと、ＪＩＳＡ硬度９８°で、かつ、非反応性ポリジメチルシロキサン液状物を含有しないポリウレタンとの混合物であることを特徴とする請求項１記載のシュープレス用ベルト。