JPH08170235A - 延伸仮撚機用ポリウレタン製ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油剤に対する膨潤性が低く機械的物性の低下
が少なく、かつディスク成形が容易な延伸仮撚機用フリ
クションディスクを提供すること。 【構成】 芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸と
ジオールとからなるポリエステルポリオールとイソシア
ネート成分とを反応させて得られるポリウレタンから形
成される延伸仮撚機用ディスク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、延伸仮撚機で使用され
る仮撚ユニット用フリクションディスクに関し、より詳
しくは、糸状体を直接ディスク外周面に接触させること
により、その糸状体に捻りをかけることが可能なポリウ
レタン製ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、糸状体に捻りをかけるため
に、糸状体を回転している複数のフリクションディスク
と接触させる方法が知られている。この方法の代表的な
ものとして、回転可能な複数のフリクションディスクを
一つのユニットとして複数のユニットを配置し、糸状体
はこの装置内を高速で走行し、仮撚ユニット内の回転す
るフリクションディスク表面と接触し、回転され、仮撚
されるものである。

【０００３】このような延伸仮撚機において、糸状体の
加工の際、糸状体に付着している油剤とディスクとが接
触するため、ディスクは油剤により膨潤して耐摩耗性の
低下を来す。また、機械的物性の低下によって耐久性も
低下する。ディスクと糸状体との接触面が一定でないと
糸状体に対する捻り特性が変わるために糸品質が変化す
るという欠点がある。このため、ディスク材料として耐
油剤性が従来から要求されている。

【０００４】油剤に対する膨潤が少ない材料として、例
えば実公昭５７−３１１７０号公報においてポリエステ
ル系ウレタンゴムが知られている。この公報において
は、アジピン酸とエチレングリコールまたはプロピレン
グリコールとから生成した鎖状ポリエステルと、１、５
−ナフタレンジイソシアネートを主原料としたポリエス
テル系ポリウレタンにて形成されたディスクが開示され
ており、このディスクは、摩耗が少ないために寿命が長
いとされている。しかし、必ずしも十分な耐油剤性を有
しているとは言えない。

【０００５】また、耐油剤性に優れた材料として芳香族
ジカルボン酸を使用したポリエステルポリオールを構成
成分とするポリウレタンが知られているが、このものは
ポリウレタンを合成する時に高粘度になるので加工性に
大きく劣るものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消するためになされたものであって、その目的とする
ところは、油剤に対する膨潤性が低く、従って、機械的
物性の低下が少なく、かつディスク成形が容易な延伸仮
撚機用フリクションディスクを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の延伸仮撚機用ポ
リウレタン製ディスクは、該ポリウレタンが、芳香族ジ
カルボン酸と脂肪族ジカルボン酸とジオールとからなる
ポリエステルポリオールを主成分とするポリオール成分
と、イソシアネート成分とを反応させて得られることを
特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。

【０００８】上記イソシアネート成分としては、パラフ
ェニレンジイソシアネートを使用するのが好ましい。

【０００９】本発明のディスクを形成するポリウレタン
の原料として使用されるポリエステルポリオールは、酸
成分として芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸を
使用し、これらとジオールとを反応させて得られるもの
である。

【００１０】該芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン
酸と、該ジオールとの反応において、添加順序は、同時
でもよくあるいはジオールと一方のジカルボン酸とを反
応させた後、他方のジカルボン酸を添加して反応させて
もよい。通常は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボ
ン酸と、ジオールとを同時に混合して反応に供する。

【００１１】該芳香族ジカルボン酸としては、例えば、
テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸等が挙げら
れ、脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン
酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸等が挙げられ
る。

【００１２】また、ジオールとしては、例えば、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、１，３−プロパ
ンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグ
リコール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−
１，５−ペンタンジオール等か挙げられる。これらのポ
リエステルポリオールの構成成分である芳香族ジカルボ
ン酸、脂肪族ジカルボン酸およびジオールの中から選ば
れたそれぞれ１種または２種以上が選択される。

【００１３】芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸
との割合は、重量比で芳香族ジカルボン酸：脂肪族ジカ
ルボン酸が２０〜８０：８０〜２０が好ましく、特に４
０〜６０：６０〜４０が好ましい。芳香族ジカルボン酸
の配合割合が多すぎると、高粘度になり、加工性に劣
り、逆に脂肪族ジカルボン酸の配合割合が多すぎると、
耐油剤性に劣る傾向にある。該ポリエステルポリオール
の数平均分子量は５００〜３,０００が好ましく、特に
２,０００が好ましい。

【００１４】また、上記ジイソシアネート成分として
は、パラフェニレンジイソシアネート、トリレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフ
タレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート等が挙げられる。特に、パラフェニレンジイソシア
ネート（ＰＰＤＩ）が好ましく使用される。

【００１５】通常は、該ポリエステルポリオールと、ジ
イソシアネートとを反応させてウレタンプレポリマーを
製造し、これに硬化剤を加えて反応させて、ポリウレタ
ンが得られる。ウレタンプレポリマーを製造する際に
は、ＮＣＯ／ＯＨのモル比が、１．６〜３．１の範囲で
配合してウレタンプレポリマーを得ることが好ましい。
特に好ましいＮＣＯ／ＯＨのモル比は１．８〜２．５で
あり、さらに好ましいＮＣＯ／ＯＨのモル比は１．８〜
２．２である。

【００１６】該ＮＣＯ／ＯＨのモル比が１．６より小さ
いと、得られるウレタンプレポリマーの粘度が高くなり
すぎ、作業性が悪くなる。ＮＣＯ／ＯＨのモル比が３．
１より大きいと硬化物（ディスク）のゴム硬度が９８
（ＪＩＳ−Ａ）より高くなり、フリクションディスク用
の材料としては使用でき難い。

【００１７】また、ウレタンプレポリマーの粘度は２
０，０００ｃｐｓ（８０℃で測定）以下が好ましく、特
に１４，０００ｃｐｓ（８０℃で測定）以下が好まし
い。

【００１８】ウレタンプレポリマーの製造において、上
記ポリエステルポリオールに加えて、ポリカーボネート
ポリオール又はカプロラクトンポリオール等を添加して
もよい。ポリエステルポリオールに対するポリカーボネ
ートポリオール又はカプロラクトンポリオールの添加量
は、５０重量％以下が好ましい。使用する該ポリカーボ
ネートポリオールまたはカプロラクトンポリオールの数
平均分子量は５００〜３,０００が好ましく、特に約
２，０００が好ましい。

【００１９】使用できる硬化剤としては、従来、ウレタ
ンポリマーを硬化してウレタンエラストマーを生成させ
る際に一般的に用いられているもので構わない。たとえ
ば、ポリオール化合物、ポリアミン化合物が挙げられ
る。

【００２０】ポリオール化合物としては、特に限定され
ず、１級ポリオール、２級ポリオール、３級ポリオール
のいずれを用いてもよい。具体的には、エチレングリコ
ール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオ
ール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジ
オール、ジプロピレングリコール、１，２−ブタンジオ
ール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオー
ル、１，２−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオ
ール、２，５−ヘキサンジオール、２，４−ヘキサンジ
オール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、シク
ロヘキサンジオール、ハイドロキノン−ジ（２−ヒドロ
キシエチル）エーテル（以下、ＨＱＥＥともいう）等が
例示される。

【００２１】ポリアミン化合物としては、ジアミン、ト
リアミン、テトラアミン等、１級アミン、２級アミン、
３級アミンのいずれも用いることができる。具体的に
は、２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジ
アミノフェニルメタン等の芳香族アミンが例示される。
これらの硬化剤は、１種のみを用いてもよいし、あるい
は、複数種を併用しても良い。特にＨＱＥＥを用いるこ
とが、芳香族ポリエステルに対する相溶性がよいので望
ましい。

【００２２】また、ウレタンプレポリマーと硬化剤とか
らなる樹脂組成物には、着色剤、充填剤、補強剤、可塑
剤、難燃剤、消泡剤、老化防止剤、滑剤等の添加剤を使
用してもよい。

【００２３】該樹脂組成物を硬化させるための方法とし
ては、特に限定されず、ウレタンプレポリマーに対する
硬化剤の混合割合、硬化温度、硬化時間等を含めて通常
の方法で行うこともできる。例えば、通常の注型成型に
よってディスクを成型することができ、アジター等の攪
拌機によりプレポリマーと硬化剤の混合を行い、所定の
金型に混合物を注入し、必要に応じて加圧して本発明の
ディスクを得ることができる。

【００２４】ディスクはその外周部が上記ウレタン樹脂
組成物から形成されるものであり、内部に芯材を配置し
て、糸状体と接する表面のみをウレタン樹脂組成物で形
成している。ディスクの中央部に芯材を挿入する場合に
は、あらかじめ製造しておいた樹脂製のボスと平板から
なる成形体を全型内にインサートしておき、次いで金型
内に上記ウレタン樹脂組成物を注入し、加圧成型すれば
よい。その後、外周部は平滑な面に仕上げられる。成形
体の外側に形成された外周部が上記ウレタン樹脂組成物
で形成される。

【００２５】このようにして得られたウレタン樹脂組成
物の硬化物（外周部）の硬さは、通常ＪＩＳ−Ａの値で
８０〜９７である。

【００２６】

【作用】本発明においては、酸成分として芳香族ジカル
ボン酸と脂肪族ジカルボン酸とを用いたポリエステルポ
リオールを主成分とするポリオール成分とイソシアネー
ト成分とからポリウレタン製のディスクを形成すること
により、耐油剤性を満足させて膨潤による摩耗を防止し
耐久性を向上できると共に、ウレタンプレポリマーと高
粘度化が抑えられて支障なくディスクを注型成形するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００２８】実施例１ ３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、アジピン酸
とテレフタル酸とを反応させて得られたポリエステルポ
リオール（クラポールＰ２０１１、株式会社クラレ製）
１００重量部に対して、ＰＰＤＩ（デュポン株式会社
製）を１６．４重量部添加して８５℃で２時間反応させ
ウレタンプレポリマーを得た。

【００２９】このプレポリマーに対して硬化剤ＨＱＥＥ
（サンテクノケミカル株式会社製）９．５重量部を添
加、攪拌した後、金型に注型して１１０℃で１時間硬化
させた後に脱型し、その後１１０℃で１０時間アフター
キュアさせてポリウレタンエラストマーを得た。

【００３０】実施例２ ３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、アジピン酸
と、イソフタル酸とを反応させて得られたポリエステル
ポリオール（クラポールＰ２０１２、株式会社クラレ
製）１００重量部に対して、ＰＰＤＩを１５．９重量部
使用し、ＨＱＥＥを９．２重量部使用したこと以外は、
実施例１と同様にしてポリウレタンエラストマーを得
た。

【００３１】実施例３ １，６−ヘキサンジオールと、アジピン酸と、イソフタ
ル酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール
（アデカニューエースＦ１２１２−２９、旭電化工業株
式会社製）１００重量部に対して、ＰＰＤＩを１８．３
重量部使用し、ＨＱＥＥを１０．８重量部使用したこと
以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンエラストマ
ーを得た。

【００３２】実施例４ ３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、アジピン酸
と、テレフタル酸とを反応させて得られたポリエステル
ポリオール（Ｐ２０１１）７０重量部、ポリカーボネー
トジオール（ニッポランＮ９８０Ｒ、日本ポリウレタン
工業株式会社製）３０重量部に対して、ＰＰＤＩを１
６．３重量部使用し、ＨＱＥＥを９．４重量部使用した
こと以外は、実施例１と同様にして、ポリウレタンエラ
ストマーを得た。

【００３３】実施例５ ３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、アジピン酸
と、テレフタン酸とを反応させて得られたポリエステル
ポリオール（Ｐ２０１１）５０重量部、ポリカーボネー
トジオール（ニッポランＮ９８０Ｒ）５０重量部に対し
て、ＰＰＤＩを１６．２重量部使用し、ＨＱＥＥを９．
２重量部使用したこと以外は実施例１と同様にしてポリ
ウレタンエラストマーを得た。

【００３４】比較例１ ネオペンチルグリコールと１，６−ヘキサンジオールと
アジピン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオ
ール（ニッポランＮ４０７０、日本ポリウレタン工業株
式会社製）１００重量部に対して、ＰＰＤＩを１５．９
重量部使用し、ＨＱＥＥを９．４重量部使用したこと以
外は、実施例１と同様にしてポリウレタンエラストマー
を得た。

【００３５】比較例２ ポリエステルポリオールとしてカプロラクトンポリオー
ル（プラクセル２２０Ｎ、ダイセル化学工業株式会社
製）１００重量部に対して、ＰＰＤＩを１６．１重量部
使用し、１，４−ブタンジオールを４．３重量部使用し
たこと以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンエラ
ストマーを得た。

【００３６】比較例３ 硬化剤としてＨＱＥＥを９．４重量部使用したこと以外
は、比較例２と同様にしてポリウレタンエラストマーを
得た。

【００３７】比較例４ エチレングリコールと１，４−ブタンジオールとアジピ
ン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール
（ニッポランＮ１４７、日本ポリウレタン工業株式会社
製）１００重量部に対して、ＰＰＤＩを１５．７重量部
使用し、１，４−ブタンジオールを４．４重量部使用し
たこと以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンエラ
ストマーを得た。

【００３８】比較例５ エチレングリコールと１，４−ブタンジオールとアジピ
ン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール
（ニッポランＮ１４７）１００重量部に対して、ＮＤＩ
（デスモジール１５、住友バイエルウレタン株式会社
製）２０．６重量部を添加して１３０℃で１０分間攪拌
し反応させた後、硬化剤として１，４−ブタンジオール
を４．３重量部を添加し攪拌した後金形に注型して１１
０℃で１時間後に脱形した。その後、１１０℃で１６時
間硬化させてポリウレタンエラストマーを得た。

【００３９】比較例６ ポリエステル成分として、テレフタル酸エステル（ニッ
ポランＮ２００６、日本ポリウレタン工業株式会社製）
１００重量部に対してＰＰＤＩを１１２．０重量部添加
したところ、高粘度となり合成は不可能であった。

【００４０】次に、上記各実施例および比較例で得られ
たウレタンプレポリマーの粘度を測定し、またウレタン
プレポリマーに硬化剤を添加したもののポットライフを
測定し、さらに、得られたウレタンエラストマーの機械
的物性を測定した。

【００４１】なお、粘度は、ハ−ケ回転粘度計ロトビス
コＲＶ−１２を使用して測定した。

【００４２】ポットライフは、上記粘度計を使用して、
ＪＩＳ Ｋ７３０１に準じて測定した。

【００４３】機械的物性は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じ
て油浸漬前と油浸漬後についてそれぞれ測定した。油浸
漬は１００℃の紡糸油に３日間浸漬した。

【００４４】それらの結果を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１の結果から、以下のことがわかる。

【００４７】比較例１〜４で得られたエラストマーは、
膨潤（体積変化）が大きく、比較例４および５のエラス
トマーは、膨潤後の強度低下および硬度低下が大きく、
さらに比較例４で使用するプレポリマーと硬化剤との混
合物のポットライフは短く、成型が難しい。

【００４８】これに対し、実施例１〜５で得られたエラ
ストマーは、膨潤（体積変化）が少さいこと、強度低下
および硬度低下が小さいこと、および実施例１〜５で使
用するプレポリマーと硬化剤との混合物の粘度は加工可
能な範囲にあり、かつそのポットライフも成型可能な時
間であることにおいて満足していた。

【００４９】表１において、略記は以下の通りである。

【００５０】ＡＡ …アジピン酸 ＴＰＡ …テレフタル酸 ＩＰＡ …イソフタル酸 ＭＰＤ …３−メチル−１，５−ペンタンジオール ＮＰ…ネオペンチルグリコール １，６ＨＤ…１，６−ヘキサンジオール ＨＱＥＥ…ハイドロキノン−ジ（２−ヒドロキシエチ
ル）エーテル

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、芳香族ジカルボン酸お
よび脂肪族酸ジカルボン酸とジオールとの反応物である
ポリエステルポリオールをポリウレタンの成分として用
いることで、油剤に対する膨潤が少なく耐久性がよく、
かつ脂肪族酸が含まれることによってポリウレタンエラ
ストマー合成時の高粘度化が抑えられて加工性のよいデ
ィスクが提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 康弘 奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式 会社奈良工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延伸仮撚機の仮撚ユニット用ポリウレタ
   ン製ディスクにおいて、 該ポリウレタンが、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカル
   ボン酸とジオールとからなるポリエステルポリオールを
   主成分とするポリオール成分と、イソシアネート成分と
   を反応させて得られることを特徴とする延伸仮撚機用ポ
   リウレタン製ディスク。
2. 【請求項２】 前記イソシアネート成分が、パラフェニ
   レンジイソシアネートである請求項１記載の延伸仮撚機
   用ポリウレタン製ディスク。