JP2009536111A - Ｐｕローラー - Google Patents

Abstract

本発明は、ＰＰＤＩベースのポリウレタンプラスチックから成る、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造方法に関する。この際、応力亀裂の回避のために生強度の脆弱性を可能な限り迅速に克服することが望ましく、このことはポリウレタンに添加された硬化剤が可使時間を５〜６０秒に短縮することによって達成される。本発明はまた、ＰＰＤＩのプレポリマーと１の硬化剤との混合物によって形成される、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造のため、とりわけ本方法の実施のためのＰＰＤＩ系ポリウレタンに関し、この際、硬化剤が６０〜９９％の１，４−ブタンジオール、最大４０％のジアミン、ならびに最高１％の触媒から成ることが重要である。

Description

本発明は、ＰＰＤＩベースのポリウレタンプラスチックから成る、ローラーのローラージャケット、またはローラーライニングを製造するための方法に関する。

本発明は同様に、ＰＰＤＩのプレポリマーと硬化剤との混合物により形成される、ローラーのローラージャケット、またはローラーライニングを製造するためのＰＰＤＩ系ポリウレタンに関する。

ＰＰＤＩ（ｐ−フェニレンジイソシアナート）と、ポリオール、ジオール、およびジアミンの混合物との一工程の、または多工程の反応により生成する、ポリウレタンエラストマーは、何十年も前から公知である。

ＰＰＤＩ系ポリウレタンエラストマーは、高い引張強さ、および高い引裂強さ、高い耐摩耗性、高い加水分解抵抗、および高い弾性によって特徴付けられる。

しかしながら硬化の際には、激しい収縮と不良な生強度につながる。

従って本発明の課題は、プラスチックの使用可能性を広げるために、この収縮を低減させ、かつ生強度を向上することである。

本発明によればこの課題は、ポリウレタンに添加される硬化剤が可使時間を５〜６０秒に短縮することによって解決された。

低減された可使時間は生強度の脆弱性の迅速な克服につながり、このことがプラスチックの硬化の間の応力亀裂の危険性を著しく低減させる。

この際、可使時間を８〜２０秒、とりわけ８〜１２秒に短縮すれば有利である。

硬化剤の適切な選択により、ＰＰＤＩベースのプレポリマーと硬化剤との間の架橋反応の過程における反応速度と粘度上昇を、ローラージャケット、またはローラーライニングの製造が回転式注型により可能になるように制御することができる。

このことはさらに、材料が固体ではあるが本質的な機械的強度と弾性を有さない、可使の材料粘稠度である時間を、促進された架橋反応により素早く経過させることによって支持される。

その際このプラスチックを、円筒形の、回転可能に設置された注型体上に、注型体の軸と並行に移動可能な注型ノズルを用いて塗布し、その際塗布されるプラスチックの温度は、７０〜１１０℃であるのが望ましい。

硬化の間の、塗布されるプラスチックの応力亀裂傾向を低減させるために、このプラスチックは、好適にはＰＵ重合触媒の群から選択される１の触媒を含むのが望ましい。この群に属するのは、非常に様々な有機金属化合物、およびＺｎ、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｋの、およびその他多数の塩、例えば
ジラウリン酸ジブチルスズ、スズオクトアート、二酢酸ジオクチルスズ、ジブチルスズメルカプチド、酸化ジブチルスズ、ジメチルスズメルカプチド、ジオクチルスズメルカプチド、カルボン酸ジメチルスズであり、
さらにすべての第三級アミン、例えば：
ビス−（２−ジメチルアミノエチル）−エーテル、アルキルモルホリン、１，４−ジアザビシクロオクタン、Ｎ，Ｎ−アルキルベンジルアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンである。

とりわけ大きな中空円筒形の構成部材の注型の場合、例えばプレスジャケット（Ｐｒｅｓｓｍａｎｔｅｌ）、またはローラーライニングの注型の場合、注型体の周速度が１５〜８０ｍ／分であり、かつ注型ノズルを５〜１０ｍｍ／Ｕの間の速度で軸方向に移動させれば、有利であると実証されている。

成分の良好な混合を達成するために、硬化剤との混合を、混合チャンバ内でローター／ステーター原理によって行うのが望ましい。

以下の条件が満たされているように、ローターとステーターが構成的に実施されていることが有利である。

反応混合物のできる限り均一な剪断負荷を達成するため、およびそのことによって僅少な剪断速度を有する領域で混合チャンバが詰まるのを防止するために、構成的な実施により生じるローターとステーターとの間のギャップ幅の配置（Ｓｐｌａｔｂｒｅｉｔｅｎｖｅｒｔｅｉｌｕｎｇ）は、１〜５ｍｍの範囲であるのが望ましく、可能な限り狭いのが望ましい。

混合チャンバのデッドボリュームは、可能な限り僅少であるのが望ましい。０．５〜１０ｌ／分の材料体積流量の混合に対して、５〜５０ｍｌのデッドボリュームを有する混合チャンバが、特に有利であると実証されている。

そこから生じる短い滞留時間は、非常に効果的な混合を要求し、該混合は一方は１０００〜５０００Ｕ／分の範囲の高いローター回転数によって、かつ他方では混合チャンバの直線的な貫流を妨げる、流れを分割するローターとステーターのエレメントによって達成される。

ＰＰＤＩ系ポリウレタンに関しては、硬化剤が６０〜９９％の１，４−ブタンジオール、最大４０％のジアミン、ならびに最高１％の触媒から成ることが本発明では重要である。

この種類の硬化剤組成物によって、架橋反応の過程における反応速度、および粘度上昇への所望の影響を、特に良好に達成することができる。

この際、硬化剤が少なくとも１％のジアミン、および／または少なくとも０．０１％の触媒を含めば、有利である。

硬化剤混合物におけるジアミンは、有利には以下の群から選択するのが望ましい：
ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、エチレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート、１，２−ビス−（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−ジシクロヘキシルメタン。

ＰＰＤＩのプレポリマーは、有利にはＣｒｏｍｐｔｏｎ社の以下の製品群、または他の製造業者の同等の製品から選択する：
Ａｄｉｐｒｅｎｅ ＬＦＰ ５９０Ｄ、 Ａｄｉｐｒｅｎｅ ＬＦＰ ９５０Ａ、Ａｄｉｐｒｅｎｅ ＬＦＰ ８５０Ａ、Ａｄｉｐｒｅｎｅ ＬＦＰ １９５０Ａ、Ａｄｉｐｒｅｎｅ ＬＦＰ ２９５０Ａ。

最適に均衡のとれた材料特性スペクトルを得るために、混合物の化学量論、つまりイソシアナート含有量と反応性の水素との含有量のモル比は、０．８５〜１．１５であるのが望ましい。

このように製造されたローラージャケット、またはローラーライニングは非常に耐摩耗性であり、高負荷に耐えることができ、かつ寿命が長く、そして高度な要求のために、帯状の紙、帯状のボール紙、帯状の薄い織物、または他の帯状の繊維の製造、および／または加工のための機械でのローラーにおける適用にとりわけ適している。

この際、ＰＰＤＩ系ポリウレタンの硬度は、８０ショアＡ、および７５ショアＤであることが望ましい。

以下、本発明を実施例によってより詳しく説明する。添付の図面において、図は注型装置の断面図を示す。

この際、ローラーライニング１の形成のために、円筒形のローラー基体の形態の、回転可能に設置された注型体２上に、回転式注型法でプラスチックを塗布する。

液体状のプラスチックを７０〜９０℃の温度で混合チャンバ４から受け取る、幅広のスリットノズルとして形成された注型ノズル３によって、この塗布を行う。

動的な混合チャンバ４は、ローター／ステーター原理により稼働する。

塗布の間、注型体２が好適には一定の、１５〜８０ｍ／分の周速度で回転する。注型体２の回転軸５と並行に移動可能な注型ノズル３を、２〜１５ｍｍ／回転、通常５〜１０ｍｍ／回転の速度で稼働させ、その結果、均一な厚みのライニングが注型体２上に塗布される。

注型ノズル３の噴射量は、５００〜１００００ｇ／分である。

可能な限り抵抗性のあるローラーライニング１の製造のために、ＰＰＤＩのプレポリマーと硬化剤との混合によって混合チャンバ４内で生成する、ＰＰＤＩ系ポリウレタンによってこのプラスチックを形成する。

その際、硬化剤が可使時間を８〜１２秒の値に短縮するのが望ましい。この促進された架橋が、回転式注型法の適用を初めて可能にする。

ここでは、９２％の１，４−ブタンジオール、７．９５％のｐ−フェニレンジアミン、および０．０５％のジオクチルスズメルカプチドから成る硬化剤によって、そのことが達成される。

ジアミン成分はその非常に速い反応速度によって、注型ノズル３からの射出の時点での、およびその後の最初の２〜５秒間のプラスチック混合物の流動性を決定づける。この流動性は、充分な成果の工程実施のためには決定的である。あまりにも低い粘度は、回転する注型体２の回転数と直径次第で、塗布される材料の急速な滴下、もしくは飛散（Ａｂｓｃｈｌｅｕｄｅｒｎ）につながり、ひいては達成可能な層厚を限定する。あまりにも高い粘度は、プラスチックの均一な流れを妨げ、このことが望ましくない荒れた表面構造（ひだ状）、および空気の取り込みにつながる。

触媒は、引き続いてブタンジオール−イソシアナートの架橋反応を急速にもたらす。これによって触媒は、製品が致命的な応力亀裂の出現に対して非常に抵抗力のない可使の材料粘稠度（チーズ状の状態／不良な生強度）である時間の非常に急速な経過に対して責任を持つ。

両方の硬化剤成分を組み合わせた適用だけが、回転式注型工程に要求されるプラスチック混合物の流動性を調節することを可能にし、かつまた応力亀裂の無い最終製品を保証することを可能にする。

混合物の化学量論は９５％である（イソシアナート過剰）。

この適用は、帯状の紙、帯状のボール紙、帯状の薄い織物、または他の帯状の繊維の製造、および／または加工のための機械における使用のためのローラーの製造において、特に有利である。このようなローラーは、非常に高い負荷にさらされており、かつ最大１０ｍの長さと最大２ｍの直径を有する。

この方法ならびにこのプラスチックは、柔軟性のあるローラージャケットの製造に同様に適している。これらのジャケットはたいてい、プラスチックに埋め込まれた繊維、糸などによって強化されており、かつとりわけ帯状の繊維の脱水または平滑化において使用される。

この場合ローラージャケットを、円筒形の注型体２上へのプラスチックの塗布によって同様の方法で製造するが、ただし完成したローラージャケットを注型体２から取り去るか、注型体２を注型されたローラージャケットから取り外す。

このように製造されたローラーライニング１、またはローラージャケットは、ライン負荷（Ｌｉｎｉｅｎｌａｓｔ）と機械速度の点での連続負荷耐性の向上によって、ならびにジャケット表面の加工のための、あり得る研磨間隔（Ｓｃｈｌｅｉｆｉｎｔｅｒｖａｌｌｅ）の延長によって特徴付けられる。

本発明による注型装置の断面図である。

符号の説明

１ ローラーライニング、 ２ 注型体、 ３ 注型ノズル、 ４ 混合チャンバ、 ５ 軸

Claims (17)

1. ＰＰＤＩベースのポリウレタンプラスチックから成る、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造方法において、ポリウレタンに添加される硬化剤が可使時間を５〜６０秒に短縮することを特徴とする、ＰＰＤＩベースのポリウレタンプラスチックから成る、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造方法。
2. 前記可使時間を８〜１２秒に短縮することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記製造を回転式注型によって行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記プラスチックを、円筒形の、回転可能に設置された注型体（２）上に注型体（２）の軸（５）と並行に移動可能な注型ノズル（３）を用いて塗布することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 塗布される前記プラスチックの温度が、７０〜１１０℃であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記硬化剤が、好適にはＰＵ重合触媒の群に由来し、かつとりわけ有機金属化合物、塩、または第三級アミンから形成される１の触媒を含むことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記注型体（２）の周速度が、１５〜８０ｍ／分であることを特徴とする、請求項４から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記注型ノズル（３）を、２〜１５ｍｍ／Ｕの速度、とりわけ５〜１０ｍｍ／Ｕの速度で軸方向に移動させることを特徴とする、請求項４から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 前記硬化剤との混合を混合チャンバ（４）内でローター／ステーター原理により行うことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. ＰＰＤＩのプレポリマーと、１の硬化剤との混合によって形成される、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造のため、とりわけ請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法の実施のためのＰＰＤＩ系ポリウレタンにおいて、前記硬化剤が６０〜９９％の１，４−ブタンジオール、最大４０％のジアミン、ならびに最高１％の触媒から成ることを特徴とする、１の硬化剤、とりわけ請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法の実施のための１の硬化剤との混合物によって形成される、ローラーのローラージャケットまたはローラーライニング（１）の製造のためのＰＰＤＩ系ポリウレタン。
11. 前記硬化剤が少なくとも１％のジアミンを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
12. 前記硬化剤が少なくとも０．０１％の触媒を含むことを特徴とする、請求項１０または１１に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
13. 前記ジアミンが以下の群：
    ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、エチレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート、１，２−ビス−（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−ジシクロヘキシルメタン
    に由来することを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
14. 前記触媒がＰＵ重合触媒の群に由来し、かつ好適には有機金属化合物、塩、または第三級アミンから形成されることを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか１項に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
15. 前記プレポリマーと前記硬化剤との混合比が８５〜１１５％の化学量論に相応することを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか１項に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
16. 硬度が８０ショアＡ、および７５ショアＤであることを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか１項に記載のＰＰＤＩ系ポリウレタン。
17. 帯状の紙、帯状のボール紙、帯状の薄い織物、または他の帯状の繊維の製造、および／または加工のための機械における、請求項１から９までのいずれか１項に記載のローラーの適用。

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