JP2023020767A - 抄紙器具および抄紙器具の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 抄紙機に使用される抄紙器具であって、
ポリウレタン樹脂を含む少なくとも1層の樹脂層を有し、
前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られ、
前記ウレタンプレポリマーは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる、抄紙器具。
[2] 前記ポリイソシアネート化合物中における2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートの合計の含有量が、50質量%以上である、[1]に記載の抄紙器具。
[3] 前記ポリイソシアネート化合物は、さらに、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、ジメチルビフェネレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよび1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンからなる群から選択される1種以上を含む、[1]または[2]に記載の抄紙器具。
[4] 前記ポリオール化合物中における1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールの含有量が50質量%以上である、[1]~[3]のいずれか一項に記載の記載の抄紙器具。
[5] 前記硬化剤が、ポリアミンを含む、[1]~[4]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[6] 前記ウレタンプレポリマーは、脂肪族ポリオールおよび/または脂肪族ポリイソシアネートを構成成分として含む、[1]~[5]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[7] 前記脂肪族ポリオールは、直鎖アルキレングリコールを含む、[6]に記載の抄紙器具。
[8] 前記脂肪族ポリイソシアネートは、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよび/または1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンを含む、[6]または[7]に記載の抄紙器具。
[9] 前記プレポリマー中における未反応の2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび2,6-トリレン-ジイソシアネートの合計の含有量が、前記ウレタンプレポリマー中において1.0質量%以下である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[10] シュープレスベルトである、[1]~[9]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[11] 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの外周面を構成する第1の層を有し、
前記第1の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、[10]に記載の抄紙器具。
[12] 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの内周面を構成する第2の層を有し、
前記第2の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、[10]または[11]に記載の抄紙器具。
[13] ポリウレタン原料を硬化させることによりポリウレタン樹脂を含む樹脂層を形成する工程を有し、
前記ポリウレタン原料が、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを含み、
前記ウレタンプレポリマーは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる、抄紙機に使用される抄紙器具の製造方法。
まず、本発明の好適な実施形態に係る抄紙器具の一例としてのシュープレスベルトについて説明する。
図1は、本発明の好適な実施形態に係る抄紙器具(シュープレスベルト)の一例を示す機械横断方向断面図である。なお、図中、各部材は、説明の容易化のため適宜大きさが強調されており、実際の各部材の比率及び大きさが示されているものではない。ここで、上記機械横断方向(Cross Machine Direction)については、「CMD」ともいい、また、機械方向(Machine Direction)については、「MD」ともいう。
補強繊維基材11を構成する繊維の繊度は、特に限定されないが、例えば300~10000dtex、好ましくは、500~6000dtexとすることができる。
また、補強繊維基材11を構成する繊維の繊度は、その繊維を用いる部位によって異なっていてもよい。例えば、補強繊維基材11の経糸と緯糸とでそれらの繊度が異なっていてもよい。
なお、樹脂13については後述する。
また、本実施形態において、シュープレスベルト1の補強繊維基材層10、第1の樹脂層20および第2の樹脂層30のうち少なくとも1層の樹脂層は、ポリウレタン樹脂Xを含む。そして、ポリウレタン樹脂Xは、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーYと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られ、かつ、ウレタンプレポリマーYは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる。
ウレタンプレポリマーYは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる。
上述したように、ウレタンプレポリマーYを構成するポリオール化合物は、ポリエーテルポリカーボネートジオールを含む。上述したように、ポリエーテルポリカーボネートジオールをウレタンプレポリマーYのポリオール化合物として用いた場合、第1の樹脂層20自体の強度は優れたものとなる。一方で、単純にウレタンプレポリマーを構成するポリオール化合物としてポリエーテルポリカーボネートジオールを用いた場合、ウレタンプレポリマーYひいてはポリウレタン樹脂Xを形成するためのウレタン組成物の粘度が上昇し、得られる樹脂層に強度のむらが生じてしまう。しかしながら、本実施形態においては、ポリエーテルポリカーボネートジオールとともに2,4-トリレン-ジイソシアネート(2,4-TDI)および/または2,6-トリレン-ジイソシアネート(2,6-TDI)を用いることにより、ウレタンプレポリマーYおよびひいてはポリウレタン樹脂Xを形成するためのウレタン組成物の粘度の上昇が抑制される。そして、樹脂23により構成される第1の樹脂層20において強度のばらつきが抑制されるとともに、ポリエーテルポリカーボネートポリオールの性能が十分に引き出され、第1の樹脂層20の強度が向上する。
R1は、ポリエーテルポリオール由来の2価の基である、で表される1種以上の単位Aを含むポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含むポリエーテルポリカーボネートポリオールが挙げられる。
R2は、出現毎に独立して、互いに同一または異なって、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキレン基であり、
nは、2以上42以下の整数である、
で表される基であることができる。
(ポリエーテルポリカーボネートジオールの水酸基価(mgKOH/g))=56110/(ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量)×(ポリエーテルポリカーボネートジオールの1分子当たりの平均水酸基数) (I)
(ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量)=112,220/(ポリエーテルポリカーボネートジオールの水酸基価(mgKOH/g)) (II)
脂環式ポリオール化合物としては、特に限定されず、例えば、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。
上述したように、ウレタンプレポリマーYを構成するポリイソシアネート化合物は、2,4-トリレン-ジイソシアネート(2,4-TDI)および/または2,6-トリレン-ジイソシアネート(2,6-TDI)を含む。以下、2,4-トリレン-ジイソシアネート(2,4-TDI)および2,6-トリレン-ジイソシアネート(2,6-TDI)を総称して、単に「TDI」ともいう。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)、p-フェニレン-ジイソシアネート(PPDI)、ジメチルビフェネレンジイソシアネート(TODI)、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート(NDI)、4,4-ジベンジルジイソシアネート(DBDI)、1-イソシアネート-3-イソシアネートメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレン-ジイソシアネート(TMXDI)、およびポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)等が挙げられる。
また、ウレタンプレポリマーYに上記TDI以外のポリイソシアネート化合物が含まれる場合、ウレタンプレポリマーY中の全ポリイソシアネート化合物におけるTDIの比率(2,4-TDIと2,6-TDIの合計の含有量)は、例えば10質量%以上、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。特に、TDIの比率が、50質量%以上であることにより、得られる第1の樹脂層20において、TDIの特性が十分に発揮される。
活性水素基を有する硬化剤としては、特に限定されず、ポリオール化合物およびポリアミンからなる群から選択された1種または2種以上の化合物を含む硬化剤を使用することができる。
上述した成分の他、樹脂23に、酸化チタン、カオリン、クレー、タルク、珪藻土、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シリカ、マイカなどの、無機充填剤を1種又は2種以上を組み合わせて含有させてもよい。
例えば、シュープレスベルト1の巾は、特に限定されないが、700mm~13500mm、好ましくは2500mm~12500mmとすることができる。
また例えば、シュープレスベルト1の長さ(周長)は、特に限定されないが150cm~1500cm、好ましくは、200cm~1100cmとすることができる。
また、シュープレスベルト1は、部位ごとにそれぞれ厚さが異なっていてもよいし、同一であってもよい。
また、プレスロール等の製紙用ロールも、その周側表面を樹脂層により構成する場合がある。この場合において、製紙用ロールの樹脂層についてポリウレタン樹脂Xを用いることにより、部位間での強度のばらつきが抑制され、かつ強度に優れた樹脂層を有する製紙用ロールとすることができる。
次に、本発明の抄紙器具の製造方法の好適な実施形態について説明する。図3~図5は、抄紙器具の製造方法の好適な実施形態を説明する概略図である。
前記ポリウレタン原料が、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを含み、
前記ウレタンプレポリマーは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる。
シュープレスベルトの製造に先立ち、まず、表1に示すポリオール化合物としてのポリエーテルポリカーボネートジオールおよびポリカーボネートジオール、これらを用いて得られる表2、表3に示す実施例1~7および比較例1~5の組成の樹脂材料(ウレタン組成物)を用意した。なお、すべての樹脂材料について、ウレタンプレポリマーと硬化剤とは、配合割合が[H]/[NCO]比で、0.95となるように配合を行った。
適宜駆動手段により回転可能な直径1500mmのマンドレルの表面に、マンドレルを回転させながら、実施例1~7および比較例1~5の樹脂材料を、マンドレルの回転軸に対して平行に移動可能な注入成形用ノズルによって1.4mm厚に塗布し、未硬化のシュー側樹脂層(第2の樹脂層)を形成した。その後マンドレルを回転させたまま室温で10分間放置し、マンドレルに付属している加熱装置によって140℃に加熱し、140℃で1時間かけてシュー側樹脂層を前硬化させた。
次いで、マンドレルを回転させたまま室温で40分間放置し、更にマンドレルに付属している加熱装置によって140℃に加熱し、140℃で4時間かけて、各樹脂層を加熱硬化させた。これにより、フェルト側樹脂層と補強繊維基材層とシュー側樹脂層とが一体化された積層体を形成した。
その後、全厚が5.2mmとなるように、フェルト側樹脂層のフェルト接触表面を研磨し、積層体を得た。
2.1 プレポリマーの流動性
実施例1~7および比較例1~5の樹脂材料に用いたプレポリマーについて、塗布に適切な粘度である10Pa・sとなる温度を測定した。具体的には、用いたプレポリマーを徐々に加熱しながら、粘度測定を行い、粘度が10Pa・sとなった時点での温度を求めた。プレポリマーの粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製、製品名:TVB-10H)を用いた。また、ローターとしてH3ローターを用い、回転数を5rpmとして測定を行った。
実施例1~7および比較例1~5の樹脂材料について、プレポリマーの粘度が10Pa・sとなる温度での硬化時間を測定した。予めプレポリマーおよび硬化剤を上記温度になるよう加温した。次に、混合・攪拌を行い、攪拌開始時点を測定開始時間とし、粘度が100Pa・sになる時点を硬化時間とした。また、ローターとしてH6ローターを用い、回転数を5rpmとして測定を行った。
実施例1~7および比較例1~5の樹脂材料に用いたプレポリマーについて、残存するイソシアネート化合物のモノマー、特にTDIのモノマーの含有量を上述したガスクロマトグラフィー法により測定した。
実施例1~7および比較例1~5に係るシュープレスベルトの外周面について、硬度測定を行った。具体的には、JIS K 6301:1995に準拠し、スプリング式硬さ試験機A型を用いて、22℃におけるフェルト側樹脂層の表面の硬度測定を行った。
破断強度は、試験機に万能引張試験機、サンプル形状にJIS K 6251に規定されるダンベル3号形試験片を用いて、引張速度500mm/分の速度で測定を行い、試験片破断時の応力(MPa)で評価した。各実施例、比較例につき、20回測定を行い平均値で表した。
破断強度のばらつきは、引張試験の破断強度の20回の測定値について、標準偏差を求めて評価を行った。
10 補強繊維基材層
11 補強繊維基材
13 樹脂
20、20A 第1の樹脂層
21 外周面
23 樹脂
25 排水溝
30 第2の樹脂層
31 内周面
33 樹脂
Claims (13)
- 抄紙機に使用される抄紙器具であって、
ポリウレタン樹脂を含む少なくとも1層の樹脂層を有し、
前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られ、
前記ウレタンプレポリマーは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる、抄紙器具。 - 前記ポリイソシアネート化合物中における2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートの合計の含有量が、50質量%以上である、請求項1に記載の抄紙器具。
- 前記ポリイソシアネート化合物は、さらに、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、ジメチルビフェネレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよび1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンからなる群から選択される1種以上を含む、請求項1または2に記載の抄紙器具。
- 前記ポリオール化合物中における1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールの含有量が50質量%以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の記載の抄紙器具。
- 前記硬化剤が、ポリアミンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記ウレタンプレポリマーは、脂肪族ポリオールおよび/または脂肪族ポリイソシアネートを構成成分として含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記脂肪族ポリオールは、直鎖アルキレングリコールを含む、請求項6に記載の抄紙器具。
- 前記脂肪族ポリイソシアネートは、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよび/または1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンを含む、請求項6または7に記載の抄紙器具。
- 前記プレポリマー中における未反応の2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび2,6-トリレン-ジイソシアネートの合計の含有量が、前記ウレタンプレポリマー中において1.0質量%以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- シュープレスベルトである、請求項1~9のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの外周面を構成する第1の層を有し、
前記第1の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、請求項10に記載の抄紙器具。 - 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの内周面を構成する第2の層を有し、
前記第2の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、請求項10または11に記載の抄紙器具。 - ポリウレタン原料を硬化させることによりポリウレタン樹脂を含む樹脂層を形成する工程を有し、
前記ポリウレタン原料が、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを含み、
前記ウレタンプレポリマーは、2,4-トリレン-ジイソシアネートおよび/または2,6-トリレン-ジイソシアネートを含むポリイソシアネート化合物と、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物とを反応させることにより得られる、抄紙機に使用される抄紙器具の製造方法。
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JP7290129B2 (ja) | シュープレスベルトおよびシュープレスベルトの製造方法 |
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