JP7290129B2 - 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 - Google Patents
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Description
[1] 抄紙機に使用されるシュープレスベルトであって、
少なくとも1層の樹脂層を有し、
前記樹脂層は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを活性水素基を有する硬化剤により硬化させたポリウレタン樹脂を含み、
前記ウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリオール化合物と反応させることにより得られ、
前記硬化剤が、ポリカーボネートジオールを含む、シュープレスベルト。
[2] 前記硬化剤が、下記式(1):
R1は、炭素数が3以上20以下の分岐アルキレン基である、
で表される1種以上の単位Aを含むポリカーボネートジオールXを含む、[1]に記載のシュープレスベルト。
[3] R1が、3-メチルペンチレン基、2,2-ジメチルプロピレン基、2-メチルオクチレン基、2-ブチル-2-エチルプロピレン基および2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキシレン基からなる群から選択される、[2]に記載のシュープレスベルト。
[4] 前記ポリカーボネートジオールXは、さらに、下記式(2):
R2は、炭素数が1以上20以下の直鎖アルキレン基である、
で表される1種以上の単位Bを含む、[2]または[3]に記載のシュープレスベルト。
[5] 前記硬化剤が、下記式(3):
CおよびDは、互いに異なって、下記式(4):
R3は、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、
mおよびnは、互いに独立して、1以上46以下の整数であり、
式(4)中、R4は、炭素数1以上20以下の直鎖アルキレン基である、
で表される1種以上のポリカーボネートジオールYを含む、[1]~[4]のいずれか一項に記載のシュープレスベルト。
[6] CにおいてR4がn-プロピレン基であり、かつDにおいてR4がn-ブチレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ブチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基またはn-デシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ペンチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-へキシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ウンデシレン基またはn-ドデシレン基である、あるいは、
CにおいてR4がn-ウンデシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ドデシレン基である、[5]に記載のシュープレスベルト。
[7] 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し、前記ポリウレタン樹脂を含む層を有する、[1]~[6]のいずれか一項に記載のシュープレスベルト。
[8] 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し、前記ポリウレタン樹脂を含む層を有する、[1]~[7]のいずれか一項に記載のシュープレスベルト。
[9] イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを活性水素基を有する硬化剤により硬化させて樹脂層を形成する工程を有し、
前記ウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリオール化合物と反応させることにより得られ、
前記硬化剤が、ポリカーボネートジオールを含む、抄紙機に使用されるシュープレスベルトの製造方法。
まず、本発明の好適な実施形態に係る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、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを活性水素基を有する硬化剤により硬化させたポリウレタン樹脂Pを含む。そして、当該ポリウレタン樹脂Pの製造に使用されたウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリオール化合物と反応させることにより得られ、かつ、硬化剤は、ポリカーボネートジオールを含む。
また、特に、第1の樹脂層20は、シュープレスベルト1の外周面21を構成している。シュープレスベルト1において、外周面21は、シュープレスベルト1の使用時におけるフェルト等との接触・摩擦、これらに伴うシュープレスベルト1の摩耗や、シュープレスベルト1の屈曲疲労によってクラック等の損傷が生じやすい部位である。したがって、シュープレスベルト1の外周面21を構成する第1の樹脂層20がポリカーボネートジオールを含む硬化剤を用いて形成されたポリウレタン樹脂Pを含むことにより、シュープレスベルト1の耐久性が向上する。
R1は、炭素数が3以上20以下の分岐アルキレン基である。
このようなポリカーボネートジオールXは、分岐アルキレン基を含むことにより、結晶性が比較的低い。これにより、ポリウレタン組成物の粘度の上昇をより一層抑制することができ、シュープレスベルト1の各部位間の強度のばらつきをより一層抑制することができる。
R6は、Hまたは直鎖もしくは分岐アルキル基であり、
R7は、直鎖または分岐アルキレン基であり、
aは、0以上の整数である。
また、ポリカーボネートジオールXは、さらに、下記式(2):
R2は、炭素数が1以上20以下の直鎖アルキレン基である、
で表される1種以上の単位Bを含んでもよい。これにより、得られるポリウレタン組成物の粘度の上昇を抑え、シュープレスベルト1の部位間の強度のばらつきを抑制しつつ、シュープレスベルト1の強度をより一層向上させることができる。
特に好ましくは、R2は、n-ブチレン基、n-へキシレン基、n-ノニレン基、n-デシレン基、n-ウンデシレン基およびn-ドデシレン基からなる群から選択される。これにより、得られるウレタン組成物の粘度が過度に高くなることを抑制するとともに、得られるポリウレタン樹脂の強度をより一層向上させることができる。
また、kとlの比率は、A、Bの基の比率(数の比率)を表す。m/nは、特に限定されないが、例えば、0.01以上30以下、好ましくは0.02以上19以下、より好ましくは0.1以上10以下である。
(ポリカーボネートジオールXの水酸基価(mgKOH/g))=56110/(ポリカーボネートジオールXの数平均分子量)×(ポリカーボネートジオールXの1分子当たりの平均水酸基数) (I)
(ポリカーボネートジオールXの数平均分子量)=112,220/(ポリカーボネートジオールXの水酸基価(mgKOH/g)) (II)
R3は、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、
mおよびnは、互いに独立して、1以上46以下の整数であり、
式(4)中、R4は、炭素数1以上20以下の直鎖アルキレン基である。
CにおいてR4がn-プロピレン基であり、かつDにおいてR4がn-ブチレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ブチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基またはn-デシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ペンチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-へキシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ウンデシレン基またはn-ドデシレン基である、あるいは、
CにおいてR4がn-ウンデシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ドデシレン基である。
また、mとnの比率は、C、Dの基の比率を表す。m/nは、特に限定されないが、例えば、0.01以上30以下、好ましくは0.02以上19以下、より好ましくは0.1以上10以下である。
分岐アルキレン基としては、特に限定されないが、例えば1-メチルプロピレン基、2-メチルプロピレン基、1,1-ジメチルプロピレン基、1,2-ジメチルプロピレン基、1,3-ジメチルプロピレン基、2,2-ジメチルプロピレン基、1,2,3-トリメチルプロピレン基、1,1,2-トリメチルプロピレン基、1,2,2-トリメチルプロピレン基、1,1,3-トリメチルプロピレン基、1-メチルブチレン基、2-メチルブチレン基、1,1-ジメチルブチレン基、1,2-ジメチルブチレン基、1,3-ジメチルブチレン基、1,4-ジメチルブチレン基、2,2-ジメチルブチレン基、2,3-ジメチルブチレン基、1,2,3-トリメチルブチレン基、1,2,4-トリメチルブチレン基、1,1,2-トリメチルブチレン基、1,2,2-トリメチルブチレン基、1,3,3-トリメチルブチレン基、1-メチルペンチレン基、2-メチルペンチレン基、3-メチルペンチレン基、2-ブチル-2-エチルペンチレン基、1-メチルへキシレン基、2-メチルへキシレン基、3-メチルへキシレン基、1-メチルへプチレン基、2-メチルへプチレン基、3-メチルへプチレン基、4-メチルへプチレン基、1-メチルオクチレン基、2-メチルオクチレン基、3-メチルオクチレン基、4-メチルオクチレン基、1-メチルノニレン基、2-メチルノニレン基、3-メチルノニレン基、4-メチルノニレン基、5-メチルノニレン基、1-メチルデシレン基、2-メチルデシレン基、3-メチルデシレン基、4-メチルデシレン基、5-メチルデシレン基等が挙げられる。
芳香族ポリオール化合物としては、特に限定されず、例えば、ハイドロキノンビス-β-ヒドロキシエチルエーテル(HQEE)、ヒドロキシフェニルエーテルレゾルシノール(HER)、1,3-ビス(2-ヒドロキシエトキシベンゼン)、1,4-ビス(2-ヒドロキシエトキシベンゼン)、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールS、ビスフェノールSのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
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。
次に、本発明のシュープレスベルト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、シュープレスベルトの製造方法の好適な実施形態を説明する概略図である。
前記ウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリオール化合物と反応させることにより得られ、
前記硬化剤が、ポリカーボネートジオールを含む。
シュープレスベルトの製造に先立ち、まず、表1に示すポリカーボネートジオール、表2に示すポリテトラメチレンエーテルグリコールおよびこれらを用いて得られる、表3に示す実施例1~3および比較例1~4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。
次に、実施例1~3および比較例1~4の樹脂材料を用いてシュープレスベルトを以下の方法により製造した。
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 プレポリマー粘度
実施例1~3および比較例1~4の樹脂材料に用いたプレポリマーについて、粘度測定を行った。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)を用いて、温度が50℃と80℃の際のプレポリマーの粘度を測定した。なお、ローターとして、H3ローターを用い、回転数は200~2,000mPa・sの場合50rpm、2,000~20,000mPa・sの場合5rpmとして測定を行った。
実施例1~3および比較例1~4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、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 (9)
- 抄紙機に使用されるシュープレスベルトであって、
少なくとも1層の樹脂層を有し、
前記樹脂層は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを活性水素基を有する硬化剤により硬化させたポリウレタン樹脂を含み、
前記ウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリエーテルポリオールからなるポリオール化合物と反応させることにより得られ、
前記硬化剤が、ポリカーボネートジオールを含む、シュープレスベルト。 - R1が、3-メチルペンチレン基、2,2-ジメチルプロピレン基、2-メチルオクチレン基、2-ブチル-2-エチルプロピレン基および2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキシレン基からなる群から選択される、請求項2に記載のシュープレスベルト。
- CにおいてR4がn-プロピレン基であり、かつDにおいてR4がn-ブチレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ブチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基またはn-デシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-ペンチレン基であり、かつDにおいてR4がn-へキシレン基である、あるいは
CにおいてR4がn-へキシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ウンデシレン基またはn-ドデシレン基である、あるいは、
CにおいてR4がn-ウンデシレン基であり、かつDにおいてR4がn-ドデシレン基である、請求項5に記載のシュープレスベルト。 - 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し、前記ポリウレタン樹脂を含む層を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のシュープレスベルト。
- 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し、前記ポリウレタン樹脂を含む層を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のシュープレスベルト。
- イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを活性水素基を有する硬化剤により硬化させて樹脂層を形成する工程を有し、
前記ウレタンプレポリマーは、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)を含むポリイソシアネート化合物をポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むポリエーテルポリオールからなるポリオール化合物と反応させることにより得られ、
前記硬化剤が、ポリカーボネートジオールを含む、抄紙機に使用されるシュープレスベルトの製造方法。
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