JPH02115210A - ウレタン樹脂組成物、並びにその組成物を硬化してなる成形物、及びベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱性及び耐湿熱性に優れたウレタン樹脂組
成物と、この組成物を硬化して得られる成形物、及びベ
ルトに関する。

（従来の技術） ポリウレタンは、高分子ポリオールとポリイソシアネー
トを原料とし、これを硬化剤又は鎖伸長類等と呼ばれる
活性水素２個以上を分子中に有する低分子化合物で硬化
して製造される。

ポリウレタンエラストマーの中で、キャスタブルウレタ
ンエラストマーは、機械的特性、耐摩耗性、耐油性等が
優れているため、従来よりベルト類、ローラー類や、各
種成形体、シート等に広く使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これら従来技術によって製造されたウレ
タンエラストマーは、耐熱性、耐湿熱性等の特性が充分
とはいい難く、例えば、耐熱性を評価する尺度としての
粘弾性試験を行った場合、従来のウレタン樹脂組成物（
例えば、従来使用されている組成物の一つとして、タケ
ネートＬ−２７０５。

トリレンジイソシアネートとポリテトラメチレンエーテ
ルグリコールからなる、武田薬品工業■製）を硬化して
得られるウレタンエラストマーの軟化点は１８０〜２０
０°Ｃが限界であった。

従って、上記ウレタン樹脂組成物で平ベルト、■ベルト
、歯付きベルト等のベルトを製造した場合には、特にベ
ルトを高負加、高速運転で用いる場合、ベルト自体の温
度が上昇し、物性の低下が起こり、ウレタンベルトは室
温領域では使用されるが、高温領域下では現状では使用
されていないものである。

また、従来のウレタンエラストマーは温度変化に弱く、
温度が上昇するにつれて硬さや、弾性が低下するため、
上記ベルトの走行時間が著しく短くなる欠点があり、ま
た従来のウレタンゴムは、耐湿熱性が充分でないため、
高温高湿下の環境においては、加水分解が容易に起こり
、その結果諸物性が低下してベルトとしての機能を充分
に果たせないという欠点があった。

本発明は上記欠点を解決するものであり、その目的とす
るところは、耐熱性、耐湿熱性が顕著に改善されたベル
トを得ることができるウレタン樹脂組成物、並びにその
組成物を硬化してなる成形物、及びベルトを提供するこ
とにある。

（課題を解決するだめの手段） 本発明に係るウレタン樹脂組成物は、トランスシクロヘ
キサン−１，４−ジイソシアネートと、平均分子−１１
０００〜２０００のポリテトラメチレンエーテルグリコ
ールとを、ＮＣ０１０Ｈのモル比が１．８〜２．２の範
囲で配合して得られるウレタンプレポリマーと、（Ａ）
　ジエチルトルエンジアミンと、（Ｂ）３，３°−ジク
ロロ−４，４゛−ジアミノジフェニルメタンとが、当量
比で、（八’）　／（Ｂ）　−１／８〜１／２の割合で
配合される混合硬化剤とを有しており、そのことにより
上記目的が達成される。

また、本発明の成形物は、前記ウレタン樹脂組成物を硬
化してなり、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、本発明のヘルドは、前記成形物が、平ベルト、
歯付きヘルド、■ヘルドからなる群より選ばれた一種で
あり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明において用いられるポリテトラメチレンエーテル
グリコール（ＰＴ！’ＩＥＧ）は、平均分子量が１００
０〜２０００の範囲のものが使用される。ＰＴＭＥＧの
平均分子量が２０００を超えると、得られるウレタンプ
レポリマーの溶融時の粘度が高くなり過ぎて作業性が悪
くなり、ＰＴＭＥＧの平均分子量が１０００より小さい
と、得られるウレタンエラストマーの硬さが高くなり過
ぎる。すなわち、ウレタン樹脂組成物でヘルドを作製す
る場合において、ベルトの硬さはＪＩＳ　ＡＯ値で約８
０〜９５の範囲が好ましく、上記分子量のＰＴＭＥＧを
用いることにより、ベルトとして好適な硬さのウレタン
エラストマーが得られるのである。

また、上記ＰＴＭＥＧとトランス−シクロヘキサン１．
４−ジイソシアネート（ｔ−ＣＨＤＩ）とは、ＮＧＯｌ
ｏ）１のモル比が１．８〜２．２の範囲で配合されて混
合され、ウレタンプレポリマーが得られる。ここで、Ｎ
Ｃ０１０Ｈのモル比が上記範囲を外れる場合には、硬化
させて得られるウレタンエラストマーの硬さがＪＩＳ　
Ａの値で約８０〜９５を外れるようになり、ヘルドとし
て用いるのに好適でない。

このようにして得られるウレタンプレポリマーを硬化剤
で鎖伸長してポリウレタンエラスト、マーを製造するが
、その際、使用される硬化剤は分子内に活性水素含有基
を２個以上含む次の化合物である。

すなわち、（Ａ）ジエチルトルエンジアミンと、（Ｂ）
３．３’−ジクロロ−４，４゛−ジアミノジフェニルメ
タン（別称４．４”−メチレン−ビス（２−クロロアニ
リン）又はＭＯＣＡ　）の混合硬化剤を使用する。これ
らの混合硬化剤は、分子内に含有するアミン基（−ＮＨ
２）に関して、その当量比で（八）／（Ｂ）　−１／　
８〜１／２の割合で使用するものであり、この範囲で混
合硬化剤を使用することにより、ウレタン樹脂組成物の
ポットライフ　（ウレタンプレポリマーが流動性を有し
ており、作業可能な時間）が適正であって作業性がよく
、かつ物性的にもバランスのとれたウレタンエラストマ
ーが得られる。ここで、硬化剤がジエチルトルエンジア
ミン、又は３，３°−ジクロロ−４，４”−ジアミノジ
フェニルメタン単独では、組成物のポットライフが適正
でな（作業性に難点があり、実用に耐えない。

例えば、硬化剤がジエチルトルエンジアミン単独では、
ポットライフが数十秒と短く、上記ウレタンプレポリマ
ーと硬化剤とを混合すると、数十秒の間でポリウレタン
樹脂組成物の粘度が高くなり、注型が困難となる。一方
、硬化剤が３，３゛−ジクロロ−４，４゛−ジアミノジ
フェニルメタン単独では、組成物のポットライフが４０
分以上と長過ぎるために作業性に劣り、かつポリウレタ
ンエラストマーの引張り強度も低くなる。上記ウレタン
プレポリマーに対する混合された混合硬化剤の使用量は
、ＮＨｚ／ＮＣＯ＝０．８〜１．０が好ましい。硬化剤
の使用量が上記範囲を下回る場合には、組成物の硬化物
の引裂強度が低くなり、また上記範囲を上回る場合には
組成物の硬化物の永久伸びが太き（なる。

このようにして得られたウレタン樹脂組成物には、必要
に応じ充填剤、着色剤、溶剤、可塑剤及び老化防止剤、
安定剤等の添加剤が添加されても良い。この組成物を目
的に従って準備した成形型に注型して加熱、加圧するこ
とにより成形物が得られ、この成形物は平ベルト、歯付
きベルト、■ベルト等として使用される。

（実施例） 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

１．２　　び　　　　　ｌ〜４ 表１に示す分子量のポリテトラメチレンエーテルグリコ
ール（ＰＴＭＥＧ）　１００重量部に、表１に示す量の
トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート
（ｔ−ＣＩ（０１）を加えて、窒素気流下で１０５°Ｃ
１３時間撹拌下に反応させ、末端イソシアネート基を持
つウレタンプレポリマーを得た。

次に、得られたウレタンプレポリマー１００重量部に、
（Ａ）ジエチルトルエンジアミンと、溶融した（Ｂ）３
．３’−ジクロロ−４，４”−ジアミノジフェニルメタ
ンとを、ＮＯ，／ＮＣＯのモル比が０．９となるように
配合し、この組成物を１１０’Ｃに加熱したシート用金
型に注入し、１１０°ＣＸｌ０時間で硬化させ、シート
状成形物を得た。その成形物の硬さの評価を表１に示す
。

（以下余白） 実画Ｉ津１ 平均分子量２０００のポリテトラメチレンエーテルグリ
コール１００重量部に、トランス−シクロヘキサン−１
，４−ジイソシアネート１６重量部を加えて、窒素気流
下で１０５°Ｃ１３時間撹拌下に反応させてウレタンプ
レポリマーを得た（４．２５　ＮＣ０重量％、粘度１６
８０ｃｐｓ／８０°Ｃ）。

次に、得られたウレタンプレポリマーに、硬化剤として
、ジエチルトルエンジアミンと、３，３′ジクロロ−４
，４゛−ジアミノジフェニルメタンとの混合硬化剤（当
量比で１　：　２）９．３重量部を混合して反応させ、
得られたウレタン樹脂組成物を１１０°Ｃに加熱したベ
ルト用金型に流し込み、数時間加熱した後、金型より取
り出し、その後１１０“Ｃの加熱空気で１０時間二次硬
化させて平ベルトを得た。

第１図に平ベルトの製造に用いた円筒状金型１を示す。

この金型１は、外筒１２と内筒１１とを備え、外筒１２
及び内筒１１間に形成された空間部１３に連通ずる反応
器１８が連結されている。そして、筒状空間部１３の上
端部には脱気口１５が設けられ、この脱気口１５には脱
気弁１６が着脱自在に装着されている。

上記金型１を用いて平ベルトの製造方法を具体的に説明
すると、まず金型１の脱気弁１６を開き、反応器１８か
らウレタンプレポリマーと硬化剤との混合物（ウレタン
樹脂組成物）を注入口１４を経て金型１の空間部１３内
へ注入又は加圧注入する。組成物が脱気口１５より少量
漏れ出した時に脱気弁１６を閉じ、反応器１８の蓋体１
８ａを押さえることにより注入口１４に注入時より高い
圧力をさらに加え、この状態で所定温度、所定圧力下に
組成物を硬化させる。その後、外筒１２を外して金型１
の空間部１３から円筒状成形物を取り出し、この筒状成
形物を周方向に輪切りに切断して適宜目的とする幅のベ
ルトを得るのである。

なお、金型１の空間部１３の形状を変えることにより、
■ベルト、歯付きベルトを製造することができる。歯付
きベルトを製造するには、第２図に示す金型を使用し、
その他は第１図と同し装置を使用して作製することがで
きる。第２図に示す金型では、内筒１１の外周面に型軸
方向に平行な複数の突条１１１が設けられており、抗張
体１１２がこの突条１１１の外周に周方向に巻回される
。抗張体１１２としては、例えば合成繊維ロープ、スチ
ールワイヤ、ガラス繊維ローブなどの素状物あるいは、
繊状物などが用いられる。次いで、筒状の空間部１３内
に実施例３と同様な方法で組成物を注入し、その後成形
硬化させて溝歯付き円筒状硬化物を取り出し、幅６．４
皿に輪切りにし、第３図〜第５図に示す歯付きヘルドＡ
　（歯数５０）を得た。この歯付きベルトＡの寸法は、
第４図において、ａは２．３０ｍｌＴ１．、ｂは１．２
７ｍｍ、　　ｃは０．２５ｍｍ、、ｄは２．５７ｍｍ、
　　θは５０°である。

次に、このようにして得られた歯付きベルトの過負荷耐
久性試験を行った。回転数６５００ｒｐｍ、、負荷０．
３６８Ｋｗの条件で、歯付きヘルドの走行試験を行った
ところ、５００時間時間後も異常は認められなかった。

災施炎土 硬化剤として、ジエチルトルエンジアミンと、３．３“
−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンとの
混合硬化剤（当量比で１７８）１０．００重量部を用い
た以外は、実施例３と同様にして平ベルトを得た。

４ｂ較貰」工 硬化剤として、ジエチルトルエンジアミン７．０重量部
のみを用いた以外は、実施例３と同様にして平ベルトを
作製したが、この場合はポットライフが数十秒と短く注
型できなかった。

ル較促亙 硬化剤として、３．３゛−ジクロロ−４，４゛−ジアミ
ノジフェニルメタン１０．４重量部のみを用いた以外は
、実施例３と同様にして平ヘルドを得た。この場合は、
ポットライフが約１時間と長く、作業性が甚だ悪かった
。

ル較桝１ 硬化剤として、１．４−シクロヘキサンジメタツール３
．４重量部と、トリメチロールプロパン１．５重量部の
混合物を用い、触媒としてオクチル酸スズ０．０１重量
部を用いた以外は、実施例３と同様にして平ベルトを得
た。

此ＭＡＩＬ亀 汎用されているウレタンプレポリマーとしてタケネート
Ｌ−２７０５（武田薬品工業■製、トリレンジイソシア
ネートとポリテトラメチレンエーテルグリコールからな
り、イソシアネート含有量が２．８０％である）１００
重量部、硬化剤として３，３′−ジクロロ−４，４′−
ジアミノジフェニルメタン８．０重量部を用いた以外は
、実施例３と同様にして平ベルトを得た。

以上のようにして得られた平ベルトの物性を表２に示す
。

（以下余白） 実施例３．４に示すように、（Ａ）ジエチルトルエンジ
アミンと、（Ｂ）３．３”−ジクロロ−４，４”−ジア
ミノジフェニルメタンの二種類の硬化剤を使用し、かつ
硬化剤の当量比を、（Ａ）／（Ｂ）＝　１／８〜１／２
の割合とすることにより、比較例６．７と比較して、優
れた引張強度（Ｔｂ）を示すポリウレタンエラストマー
が得られた。

次に、実施例３及び比較例７．８で得られた組成物を使
用して作製したベルトの耐熱性及び耐湿熱性の経時変化
を測定した。

耐熱性試験は、試料を温度１００℃の条件下で保存した
時の破断強度の経時変化を、初期、２８日経過後及び５
６日経過後について調べた。

耐湿熱性は、試料を温度７０℃、相対湿度９５％の条件
下で保存した時の経時変化を上記と同様に測定した。そ
れらの結果表３及び表４に示す。

（以下余白） 表３ 耐熱性試験 表４ 耐湿熱性試験 表３、表４に示されるように、比較例７．８では、５６
日後の破断強度は大きく劣っており、耐熱性及び耐湿熱
性が著しく劣っているが、実施例３では強度低下は起こ
らなかった。

次に、耐熱性の評価として、実施例３及び比較例７．８
の組成物の成形物について、粘弾性試験（レスカ社；粘
弾性測定装置ＲＤ−１１００ＡＤ）を行った。

結果を第６図に示す。

第６図に示されるように、従来のポリウレタンヱラスト
マーの軟化点は、２００°Ｃ前後が限界であり２５０″
Ｃ以上を超えることは難しかったが、実施例３の成形物
の軟化点は３００°Ｃ付近であり、耐熱性が向上してい
ることが確認された。

（発明の効果） このように、本発明の組成物を硬化して得られる成形物
は、軟化点が２５０°Ｃ以上を有し、耐熱性、耐湿熱性
に優れており、高付加、高速運転で使用されるベルト用
の組成物として好適に用いることができる。しかも、上
記組成物は適正なポットライフを持ち、成形硬化工程の
作業性に優れている。

このようにして作製された各種ヘルドは耐熱性、耐湿熱
性に優れており、走行時間が長くなり、また高温高湿下
の環境下においても物性が低下することがない。

ま−１し江脣旧Ｅ覧疲匪 第１図は本発明一実施例の成形金型の断面図、第２図は
歯付きベルト製造用の金型の要部断面図、第３図は歯付
きベルトの一部切欠斜視図、第４図は歯付きベルトの一
部切欠側面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第６
図はウレタンエラストマーの温度と剛性率との関係を示
すグラフである。

１・・・金型、１１・・・内筒、１２外筒、１３空間部
。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネ
   ートと、平均分子量１０００〜２０００のポリテトラメ
   チレンエーテルグリコールとを、ＮＣＯ／ＯＨのモル比
   が１．８〜２．２の範囲で配合して得られるウレタンプ
   レポリマーと、 （Ａ）ジエチルトルエンジアミンと、（Ｂ）３，３′−
   ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンとが、
   当量比で、（Ａ）／（Ｂ）＝１／８〜１／２の割合で配
   合される混合硬化剤と、を有するウレタン樹脂組成物。 ２、請求項１記載のウレタン樹脂組成物を硬化してなる
   成形物。 ３、前記成形物が、平ベルト、歯付きベルト、Ｖベルト
   からなる群より選ばれた一種であるベルト。