JP2019116703A - シュープレス用ベルト - Google Patents

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Abstract

【課題】亀裂の発生および進展が抑制されたシュープレス用ベルトを提供する。【解決手段】シュープレス用ベルトは、ポリウレタンに補強基材が埋設され、ポリウレタンと補強基材とが一体化されて構成されている。シュープレス用ベルトの少なくとも外周面を構成するポリウレタンは、ウレタンプレポリマー成分として、脂肪族ポリカーボネートジオール成分と芳香族ジイソシアネート成分とを含み、硬化剤成分として、炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分と2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分とを含む。脂肪族ジオール成分および芳香族ジオール成分に対する芳香族ジオール成分の含有量は10質量%以上50質量%以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、シュープレス用ベルトに関し、特にシュープレス用ベルトの少なくとも外周面を構成するポリウレタンに関する。
近年、抄紙工程のプレスパートにおいて、湿紙の脱水効果を高めるために、高速で走行するフェルトに載置された湿紙の一方の面をプレスロールで押さえ、他方の面をエンドレスベルトを介して加圧シューで加圧して湿紙の脱水を行なう工法(いわゆるシュープレス)が普及している。シュープレスでは、補強基材と熱硬化性ポリウレタンとを一体化し、エンドレスに形成したベルト(以下では「弾性ベルト」と記すことがある)が従来から使用されている。プレスパート用弾性ベルトでは、通常、外周面に、周方向に沿って多数の排水溝が形成されている。また、近年、紙の表面を平滑化し、光沢を付与するカレンダー工程でも、シュープレスおよび弾性ベルトの使用が検討されている。さらには、特に高速で抄紙する場合、紙切れを防止し且つ安定して湿紙を搬送するためのシートトランスファー用弾性ベルトもシュープレスでニップされる場合がある。
シュープレスにおいては、プレスロールと加圧シューとの間でベルトに対し過酷な屈曲および加圧が繰り返される。このような弾性ベルトの交換理由としては、亀裂の発生と加水分解などによる排水溝の容積すなわちVV(void volume)の減少とが挙げられていた。このため、特開2016−199813号公報(特許文献1)は、耐加水分解性が高くかつ亀裂の発生および進展が抑制されたシュープレス用ベルトを提供するために、シュープレス用ベルトの少なくとも外周面を構成するポリウレタンは、ウレタンプレポリマーを硬化剤で硬化させることにより得られた熱硬化性ポリウレタンであり、ウレタンプレポリマーは、所定の化学構造を有する脂肪族ポリカーボネートジオールを含有するポリオール成分と芳香族ジイソシアネートとの反応により得られた第1ウレタンプレポリマーを含むシュープレス用ベルトを開示する。
また、特開2008−111220号公報(特許文献2)および特開2009−185427号公報(特許文献3)は、優れた耐クラック性、耐屈曲疲労性、および耐摩耗性を備えるシュープレス用ベルトを提供するために、ウレタンプレポリマーと、脂肪族ジオール化合物、ハイドロキノンビス−βヒドロキシルエチルエーテルおよび有機ポリアミン化合物より選ばれた化合物と、が混合された組成物を硬化させて得られるポリウレタン層を含有するシュープレス用ベルトを開示する。
特開2016−199813号公報 特開2008−111220号公報 特開2009−185427号公報
特開2016−199813号公報(特許文献1)、特開2008−111220号公報(特許文献2)および特開2009−185427号公報(特許文献3)に開示されたシュープレス用ベルトは、高い耐加水分解および耐摩耗性を備えるものの、寿命をさらに長くする観点から、亀裂の発生および進展の抑制などの耐クラック性については更なる向上が望まれている。
本発明は、上記状況に鑑みて、亀裂の発生および進展が抑制されたシュープレス用ベルトを提供することを目的とする。
本発明の一態様であるシュープレス用ベルトは、ポリウレタンに補強基材が埋設され、ポリウレタンと補強基材とが一体化されて構成されている。シュープレス用ベルトの少なくとも外周面を構成するポリウレタンは、ウレタンプレポリマー成分として、脂肪族ポリカーボネートジオール成分と芳香族ジイソシアネート成分とを含み、硬化剤成分として、炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分と2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分とを含む。脂肪族ジオール成分および芳香族ジオール成分に対する芳香族ジオール成分の含有量は10質量%以上50質量%以下である。
上記シュープレス用ベルトにおいて、芳香族ジオール成分は、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンおよび1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンの少なくとも1つとすることができる。
上記シュープレス用ベルトにおいて、脂肪族ジオール成分は、1,4−ブタンジオール成分とすることができる。
上記シュープレス用ベルトにおいて、脂肪族ポリカーボネートジオール成分は、1,5−ペンタンジオール成分と1,6−ヘキサンジオール成分と炭酸エステル成分とを含むことができる。
上記シュープレス用ベルトにおいて、芳香族ジイソシアネート成分は、ジフェニルメタンジイソシアネート成分とすることができる。
上記によれば、亀裂の発生および進展が抑制されたシュープレス用ベルトを提供することができる。
図1は、シュープレス装置を示す説明図である。 図2は、本発明の一態様であるシュープレス用ベルトの一例を示す部分断面図である。 図3は、亀裂発生の評価のための繰り返し引張試験に用いるアングル形試験片の形状を示す概略平面図である。 図4は、亀裂発生の評価のための繰り返し引張試験におけるアングル形試験片の設置状態および引張要領を示す概略平面図である。
以下、本発明について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
[シュープレス装置]
図1に、抄紙工程のプレスパートに使用されるシュープレス装置の一例を示す。図1において、プレスロール1の下方には、可撓性のある円筒状のシュープレス用ベルト2が設けられている。シュープレス用ベルト2とプレスロール1との間には、フェルト3および湿紙4が通されている。シュープレス用ベルト2の外周面とフェルト3とは直接接触している。シュープレス用ベルト2の内周面には、プレスロール1側に向けて加圧シュー5が押し付けられている。加圧シュー5とシュープレス用ベルト2との間には、シュープレス用ベルト2を滑らかに走行させるために潤滑油が供給されている。シュープレス用ベルト2は、フェルト3との摩擦によって加圧シュー5の上を滑りながら走行する。加圧シュー5の表面は、プレスロール1の表面に対応した凹状となっている。プレスロール1と加圧シュー5との間には、広い幅の加圧脱水部Pが形成されている。この加圧脱水部Pで、湿紙4が脱水される。
[シュープレス用ベルト]
図2に、シュープレス用ベルト2の一例を示す。図2に示したシュープレス用ベルト2は、多重織された織布からなる基布21(補強基材の一例)と、基布21に含浸された中間ポリウレタン層25と、中間ポリウレタン層25の内側に設けられた内側ポリウレタン層23と、中間ポリウレタン層25の外側に設けられ、シュープレス用ベルト2の外周面を構成するポリウレタン層(以下では「最外周ポリウレタン層」と記す)27とを有する。
内側ポリウレタン層23と、基布21を含む中間ポリウレタン層25とは、その界面で接合されて一体化している。また、基布21を含む中間ポリウレタン層25と、最外周ポリウレタン層27とは、その界面で接合され一体化している。すなわち、シュープレス用ベルト2は、内側ポリウレタン層23と、基布21を含む中間ポリウレタン層25と、最外周ポリウレタン層27とは、この順に、それぞれの界面で接合されて、一体化している。また、最外周ポリウレタン層27の表面には、走行方向に沿って多数の排水溝29が形成されており、これにより、脱水効率を高めることができる。
本発明のシュープレス用ベルトの構成は図2に示すシュープレス用ベルト2に限定されない。たとえば、中間ポリウレタン層25と最外周ポリウレタン層27との間には、さらに1層以上のポリウレタン層が設けられていても良い。また、内側ポリウレタン層23と中間ポリウレタン層25との界面の位置および中間ポリウレタン層25と最外周ポリウレタン層27との界面の位置は、図2では基布21の裏および表(おもて)の表面とそれぞれ一致しているが、基布21の表面よりも内側ポリウレタン層23側または最外周ポリウレタン層27側のいずれかにずれていても良い。
また、本発明のシュープレス用ベルトは、基布21が単一層からなるポリウレタン層によって含浸および被覆されて構成されていても良いし、基布21が2層のポリウレタン層によって含浸および被覆されて構成されていても良い。いずれの場合であっても、基布21とポリウレタン層とが一体化されてシュープレス用ベルトが構成されている。
また、シュープレス用ベルト2の補強基材としては、基布21に限定されず、基布、補強糸、網状物、または、それらの組み合わせであっても良い。補強基材の構成および素材については、従来のシュープレス用ベルトに補強基材として含まれている部材の構成および素材を特に限定されることなく使用できる。
[ポリウレタン]
このようなシュープレス用ベルト2の少なくとも外周面を構成するポリウレタンは、脂肪族ポリカーボネートジオールおよび芳香族ジイソシアネートを含むウレタンプレポリマーと炭素数が6以下の脂肪族ジオールおよび2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオールを含む硬化剤との反応物であることから、ウレタンプレポリマー成分として、脂肪族ポリカーボネートジオール成分と芳香族ジイソシアネート成分とを含み、硬化剤成分として、炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分と2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分とを含む。脂肪族ジオール成分および芳香族ジオール成分に対する芳香族ジオール成分の含有量は10質量%以上50質量%以下である。かかるポリウレタンは、亀裂の発生および進展が抑制される。このため、かかるポリウレタンで外周面が構成されているシュープレス用ベルト2は、亀裂の発生および進展が抑制される。
上記ポリウレタンは、好ましくは91以上97以下のショアA硬度を有する。ショアA硬度の下限値は、より好ましくは93であり、ショアA硬度の上限値は、より好ましくは96であり、さらに好ましくは95である。本発明の熱硬化性ポリウレタンのショアA硬度が90以下である場合には、耐圧縮永久歪みが悪化する可能性がある。また、本発明の熱硬化性ポリウレタンのショアA硬度が98以上である場合には、耐クラック性の悪化が懸念される。本発明の熱硬化性ポリウレタンのショアA硬度が91以上(より好ましくは93以上)であれば、耐圧縮永久歪みに優れ、且つ、排水溝のVVの保持率を十分に確保できる。本発明の熱硬化性ポリウレタンのショアA硬度が97以下(より好ましくは96以下、さらに好ましくは95以下)であれば、亀裂の発生および亀裂の進展を防止する性能が特に良好となる。本明細書では、ショアA硬度はJIS K6253−3:2012に記載の方法に準拠して測定された硬度を意味する。
上記ポリウレタンは、ウレタンプレポリマーとを硬化剤とを反応させるプレポリマー法により硬化させて合成したものであるため、ワンショット法により硬化させたポリウレタンに比べて、シュープレス用ベルトのような大型な樹脂成型品を安定して製造できる。上記ポリウレタンの合成方法は、上記プレポリマー法により硬化させて合成する方法として従来公知の方法を特に限定なく使用できる。
上記ポリウレタンにおいて、ウレタンプレポリマー成分として含まれる脂肪族ポリカーボネートジオール成分および芳香族ジイソシアネート成分、ならびに、硬化剤成分として含まれる炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分および2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分の分析は、特に制限はなく、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法(PyGC−MS)などの分析方法を用いることができる。ここで、各成分は、用いた分析方法および分析条件により対応する原料あるいはその酸化物、その還元物またはその誘導体などの対応物となる場合もあるが、用いた分析方法により各成分に対応する原料を特定できる。また、各成分の含有量は、各成分をそれが対応する原料に換算したときの質量割合を意味しており、ポリウレタンの各成分の種類および含有量から、ポリウレタン原料の対応する各成分の種類および含有量を特定できる。
<ウレタンプレポリマー成分>
ウレタンプレポリマー成分は、脂肪族ポリカーボネートジオールと芳香族ジイソシアネートとを含むウレタンプレポリマーに由来する成分であることから、脂肪族ポリカーボネートジオール成分と芳香族ジイソシアネート成分とを含む。ウレタンプレポリマー成分は、同じ種類の脂肪族ポリカーボネートジオール成分と同じ種類の芳香族ジイソシアネート成分とを含む同じ種類のウレタンプレポリマー成分のみであってもよいし、これと種類の異なるウレタンプレポリマー成分とを併用してもよい。
(脂肪族ポリカーボネートジオール成分)
脂肪族ポリカーボネートジオール成分は、炭素数が2以上12以下が好適である。脂肪族ポリカーボネートジオール成分は、ポリウレタンの耐加水分解性を高めるが、その高い結晶性のため、亀裂を発生および進展させ得る。したがって、脂肪族ポリカーボネートジオール成分は、ポリウレタンの結晶性を低下させるために、ヘテロタイプの共重合系の脂肪族ポリカーボネートジオール成分であることが好ましく、1,5−ペンタンジオール成分と1,6−ヘキサンジオール成分と炭酸エステル成分とを含む脂肪族C5/C6共重合系ポリカーボネートジオール成分がより好ましい。
脂肪族ポリカーボネートジオール成分の対応する脂肪族ポリカーボネートジオールに換算した数分子量は、ポリウレタンの亀裂を発生および進展を抑制する観点から、1000以上3000以下が好ましく、1000以上2000以下がより好ましい。
脂肪族ポリカーボネートジオール成分に対応する脂肪族ポリカーボネートジオールは、炭素数が2以上12以下であり且つ炭素数が互いに異なる2種類以上の炭化水素ジオールの混合物と炭酸エステルとをエステル化反応させて得られたものである。かかる脂肪族ポリカーボネートジオールの合成方法としては、脂肪族ポリカーボネートジオールの合成方法として従来公知の方法を特に限定されることなく使用できる。
炭素数が互いに異なる2種類以上の炭化水素ジオールの混合物は、好ましくは炭素数が2以上12以下の鎖式炭化水素ジオールのうちの2種類以上の鎖式炭化水素ジオールを含み、より好ましくは炭素数が2以上6以下の鎖式炭化水素ジオールのうちの2種類以上の鎖式炭化水素ジオールを含み、さらに好ましくは炭素数が5および6の鎖式炭化水素ジオールを含む。例えば、炭素数が互いに異なる2種類以上の炭化水素ジオールの混合物は1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物であることが好ましい。炭素数が互いに異なる2種類以上の炭化水素ジオールの混合物として1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を用いた場合には、C5/C6共重合系ポリカーボネートジオールが得られることとなる。
炭素数が互いに異なる2種類以上の炭化水素ジオールの混合物における各炭化水素ジオールの配合比率は特に限定されない。炭素数が互いに異なる2種類の炭化水素ジオールの混合物では、炭化水素ジオールは、モル比で1:9〜9:1の範囲で配合されることが好ましく、モル比で4:6〜6:4の範囲で配合されることがより好ましい。最も好ましいのは、炭化水素ジオールが1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物であり、その配合比率がモル比で4:6〜6:4である。
炭酸エステルは、分子内にエステル結合を有するのであれば特に限定されないが、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートまたはジフェニルカーボネートなどであることが好ましい。
(芳香族ジイソシアネート成分)
芳香族ジイソシアネート成分は、その対応する芳香族ジイソシアネートが、分子内に芳香環と2つのNCO基とを有するのであれば限定されないが、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI(methylene diphenyl diisocyanete))、1,4−フェニレンジイソシアネート(PPDI(p−phenylene diisocyanete))などが好ましい。
<硬化剤成分>
硬化剤成分は、炭素数が6以下の脂肪族ジオールと2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオールとを含む硬化剤に由来する成分であることから、炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分と2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分とを含む。ここで、ポリウレタンの柔軟性を高めて亀裂の発生および進展を抑制する観点から、脂肪族ジオール成分および芳香族ジオール成分に対する芳香族ジオール成分の含有量は10質量%以上50質量%以下であり、10質量%以上20質量%以下が好ましい。
(脂肪族ジオール成分)
脂肪族ジオール成分およびそれに対応する脂肪族ジオールは、ポリウレタンの柔軟性を高めて亀裂の発生および進展を抑制する観点から、炭素数が、6以下であり、4以上が好ましい。脂肪族ジオール成分は、たとえば、1,4−ブタンジオール成分であることが好ましい。
(芳香族ジオール成分)
芳香族ジオール成分は、ポリウレタンの柔軟性を高めて亀裂の発生および進展を抑制する観点から、2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分であり、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン成分および1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン成分の少なくとも1つが好ましく、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン成分がより好ましい。
以下、実験例A〜Cにおいて、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下に限定されない。
<実験例A>
(最外周ポリウレタン層となる材料の準備)
最外周ポリウレタン層の製造のためのウレタンプレポリマーを調製するために、表1に示す性質を有する第1ウレタンプレポリマーおよび第2ウレタンプレポリマーを準備した。また、硬化剤として、商品名「1,4−ブタンジオール」(三菱化学(株)製。以下、明細書および表中で「1,4−BD」と表記)、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンである商品名「DER」(三井化学ファイン株式会社製。以下、明細書および表中で「DER」と表記)、および1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンである商品名「BHEB(登録商標)」(三井化学ファイン株式会社製。以下、明細書および表中で「BHEB」と表記)を準備した。
Figure 2019116703
(シュープレス用ベルトの製造)
まず、表2に示す構成の縦4重横2重織りの織布からなる厚さ2.5mmの基布を配置した準備した。
Figure 2019116703
次に、中間ポリウレタン層の一部および内側ポリウレタン層を作製した。具体的には、商品名「ハイプレンL−100」(三井化学株式会社製ウレタンプレポリマー:NCO%=4.2。以下、明細書および表中で「L−100」と表記)と商品名「ハイプレンL−167」(三井化学株式会社製ウレタンプレポリマー:NCO%=6.4。以下、明細書および表中で「L−167」と表記)とを30:70の質量比で混合してウレタンプレポリマーを準備した。なお、「ハイプレンL−100」および「ハイプレンL−167」は、いずれも、ポリオール成分としてポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)を含み、芳香族ジイソシアネートとしてTDIを含んでいた。このウレタンプレポリマー(NCO%=5.74)100質量部と硬化剤としてのジメチルチオトルエンジアミン(アルベマール社製の商品名「ETHACURE 300」。以下、明細書および表中で「DMTDA」と表記)15.9質量部とを個別に脱泡した後、混合した。このようにして、中間ポリウレタン層および内側ポリウレタン層となる材料が調製された。
調製された材料を、基布の表面(図2に示す基布21の下側の表面)から、基布の厚さの約50%まで含浸させ(中間ポリウレタン層の一部に相当)、更にその上から、同じ材料を1.0mm以上の厚さにコーティング(内側ポリウレタン層に相当)した。120℃の温度条件下で8時間の加熱を行なった。さらに、基布にコーティングされたポリウレタンに対し、切削および研磨を行った。これにより、基布の表面からのポリウレタンの厚さ(内側ポリウレタン層の厚さに相当)が1.0mmとなった。続いて、ポリウレタンがコーティングされた面が内側となるように基布の表裏を反転させた。
次に、中間ポリウレタン層となる材料を基布の表面(図2に示す基布21の上側の表面、内側ポリウレタン層と反対側に位置する表面)から、既に中間ポリウレタン層の一部が含浸された面まで含浸させながら、基布の表面に亘ってコーティングした。その後、ドクターブレードを用いて、基布にコーティングされたポリウレタンの表面が基布の表(おもて)面の位置とほぼ一致するようにポリウレタンの当該表面を平滑にした。このようにして、基布の裏面から表(おもて)面までの全体に亘って含浸された中間ポリウレタン層を作製した。中間ポリウレタン層の厚さは2.5mmであった。
次に、中間ポリウレタン層の表面上に、最外周ポリウレタン層となる材料を調製してコーティングし、た。ここで、最外周ポリウレタン層となる材料の調製は、上記で準備した第1ウレタンプレポリマーおよび第2ウレタンプレポリマーを表3に示す質量比で混合したウレタンプレポリマーと、上記で準備した1,4−BDおよびDERもしくはBHEBを表3に示す質量比で混合した硬化剤とを表3に示す配合量で混合することにより行った。続いて、130℃の温度条件で12時間の加熱を行った。さらに、最外周ポリウレタン層の厚さが2.0mmとなるように、最外周ポリウレタン層の表面に対し、切削および研磨を行った。その後、最外周ポリウレタン層の表面に、円周方向に沿って多数の排水溝(幅:0.9mm、深さ:1.0mm、ピッチ:2.54mm)を形成した。
これにより、内側ポリウレタン層(厚さ:1.0mm、ショアA硬度:93)、中間ポリウレタン層(厚さ:2.5mm、ショアA硬度:93)、最外周ポリウレタン層(厚さ2.0mm、ショアA硬度は表3を参照)および基布が互いに接着されて一体化されたシュープレス用ベルトが得られた(例A1〜A25)。例A1〜A25について、実施例および比較例の区分を表3に示した。
Figure 2019116703
<実験例B>
最外周ポリウレタン層となる材料の調製を、上記で準備した第1ウレタンプレポリマーおよび第2ウレタンプレポリマーを表4に示す質量比で混合したウレタンプレポリマーと、上記で準備した1,4−BD(硬化剤)とを表4に示す配合量で混合することにより行ったこと以外は、実験例Aと同様にして、シュープレス用ベルトを製造した(例B1〜B4)。例B1〜B4は、最外周ポリウレタン層に硬化剤成分としてのDERおよびBHEBのいずれもが含まれていないため、比較例に区分された。
Figure 2019116703
<実験例C>
最外周ポリウレタン層となる材料の調製を、L100およびL167を表5に示す質量比で混合したウレタンプレポリマーと、DMTDA(硬化剤)とを表5に示す配合量で混合することにより行ったこと以外は、実験例Aと同様にして、シュープレス用ベルトを製造した(例C1〜C2)。例C1〜C2は、最外周ポリウレタン層のウレタンプレポリマー成分に脂肪族ポリカーボネートジオール成分が含まれておらず、また、最外周ポリウレタン層に硬化剤成分としてのDERおよびBHEBのいずれもが含まれていないため、比較例に区分された。
Figure 2019116703
<耐加水分解性の評価:引張試験>
実験例A〜Cにおいて得られたシュープレス用ベルトの最外周ポリウレタン層を構成するポリウレタンの耐加水分解性を評価した。
外周面に排水溝が形成されていないシュープレス用ベルトから最外周ポリウレタン層のみをサンプリングし、JIS K6251:2017(加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方)に記載のダンベル状試験片(3号形ダンベル打ち抜き片(厚さ:1mm))を複数個、作製した。JIS K6251:2017に記載の方法に準拠して、ダンベル状試験片の引張強度(処理時間:0時間)を測定した。
次に、複数個のダンベル状試験片のうちの数個を飽和型超加速寿命試験装置(株式会社平山製作所製の商品名「PC−305III」)に入れ、飽和蒸気温度105℃で24時間、放置した。ダンベル状試験片を、飽和型超加速寿命試験装置から取り出した後、室内で7日間、自然乾燥させた。その後、上述の方法にしたがってダンベル状試験片の引張強度(処理時間:24時間)を測定し、下記式
[破断強度の保持率(処理時間:24時間)](%)=[引張強度(処理時間:24時間)]÷[引張強度(処理時間:0時間)]×100
にしたがって破断強度の保持率(処理時間:24時間)を算出した。結果を表3〜5にまとめた。
<亀裂発生の評価>
実験例A〜Cにおいて得られたシュープレス用ベルトの最外周ポリウレタン層の亀裂発生の有無を評価した。
外周面に排水溝が形成されていないシュープレス用ベルトから最外周ポリウレタン層のみをサンプリングし、図3に示すJIS K6252−1:2015に記載の切り込みなしアングル形試験片2s(打ち抜き片)(厚さ:1.0mm)を複数個、作製した。このアングル形試験片を用いて繰り返し引張試験を行った。かかる引張試験には、JIS K6260:2017(加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−耐屈曲き裂性及び耐屈曲き裂成長性の求め方(デマチャ式))に記載されたデマチャ式屈曲試験機を用いた。図4を参照して、デマチャ式屈曲試験機の固定部分である上部つかみ具101と移動部分である下部つかみ具102との間の距離が最小距離となる位置でアングル形試験片2sを上部つかみ具101および下部つかみ具102に設置して、繰り返し引張試験を行なった。繰り返し引張のための往復運動は、最小距離50.0mm(伸長0%)、最大距離57.5mm(伸長15%)、運動距離7.5mmとした。この条件で、切り込みなしアングル形試験片の内角部に亀裂が発生するまで、伸長0%から伸長15%までの引張を繰り返した。結果を表3〜5に示した。表3において「>40」とは、切り込みなしアングル形試験片の引張を40万回繰り返しても亀裂が発生しなかったことを意味する。本試験において、引張回数>30万回であれば、シュープレス用ベルトの最外周ポリウレタン層には亀裂が発生しにくいことが判る。
<亀裂進展の評価>
実験例A〜Cにおいて得られたシュープレス用ベルトの最外周ポリウレタン層の亀裂進展を評価した。
外周面に排水溝が形成されていないシュープレス用ベルトをカットし、短冊試験片(長さ:150mm、幅:20mm、厚さ:5.5mm)を作製した。短冊試験片の長さ方向の中央であって幅方向一端部外面(最外周ポリウレタン層)に、長さ3.5mm、深さ2.0mmの切り込みを入れた。上記デマチャ式屈曲試験機を用いて、次の条件で亀裂の進展を評価した。往復運動は、最大距離80.5mm、最小距離38.5mm、運動距離42.0mmとした。この条件で、亀裂の先端が短冊試験片の幅方向中央付近に達するまで短冊試験片を屈曲させた後、亀裂の大きさおよび屈曲回数を測定した。測定された亀裂の大きさを屈曲回数(1000回)で除して亀裂進展速度を求めた。結果を表3〜5に示した。本試験において、亀裂進展速度が遅ければ、シュープレス用ベルトにおいて亀裂の進展が防止されていることが判る。
表3を参照して、硬化剤成分として炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分である1,4−ブタンジオール成分と、2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分である1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン(商品名「DER」)成分または1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン(商品名「BHEB(登録商標)」)成分とを含み、脂肪族ジオール成分および芳香族ジオール成分に対する芳香族ジオール成分の含有量が10質量%以上50質量%以下であるポリウレタンは、耐加水分解性が高く維持されたとともに、亀裂発生までの屈曲回数が多く亀裂進展速度が遅かった。このことから、高い耐クラック性が期待できる。これに対して、表4および表5を参照して、硬化剤成分として2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分を含まないウレタンは、亀裂発生までの屈曲回数が少なく亀裂進展速度が速かった。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 プレスロール、2 シュープレス用ベルト、2s アングル形試験片、3 フェルト、4 湿紙、5 加圧シュー、21 基布、23 内側ポリウレタン層、25 中間ポリウレタン層、27 最外周ポリウレタン層、29 排水溝、101 上部つかみ具、102 下部つかみ具。

Claims (5)

  1. ポリウレタンに補強基材が埋設され、前記ポリウレタンと前記補強基材とが一体化されて構成されたシュープレス用ベルトであって、
    前記シュープレス用ベルトの少なくとも外周面を構成するポリウレタンは、ウレタンプレポリマー成分として、脂肪族ポリカーボネートジオール成分と芳香族ジイソシアネート成分とを含み、硬化剤成分として、炭素数が6以下の脂肪族ジオール成分と2つのヒドロキシエトキシ基を有する芳香族ジオール成分とを含み、
    前記脂肪族ジオール成分および前記芳香族ジオール成分に対する前記芳香族ジオール成分の含有量は10質量%以上50質量%以下である、シュープレス用ベルト。
  2. 前記芳香族ジオール成分は、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン成分および1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン成分の少なくとも1つである、請求項1に記載のシュープレス用ベルト。
  3. 前記脂肪族ジオール成分は、1,4−ブタンジオール成分である請求項1または請求項2に記載のシュープレス用ベルト。
  4. 前記脂肪族ポリカーボネートジオール成分は、1,5−ペンタンジオール成分と1,6−ヘキサンジオール成分と炭酸エステル成分とを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシュープレス用ベルト。
  5. 前記芳香族ジイソシアネート成分は、ジフェニルメタンジイソシアネート成分である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシュープレス用ベルト。
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