JPS59210927A - 動的発熱の少ないロ−ル材料 - 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】 本発明は動的発熱の少ないロール材料 ≠字！杏看按に関する。

ポリウレタンエラストマーは、その優れた物性をタトか
して建築、車輛、航空機、機械部品および道路舗装等の
各種用途に使用されているが、とりわけ機械部品、例え
は印刷用または製紙用ロール、ローラー゛等において、
ポリウレタンエラストマーの広域の硬度、高弾性および
高強度等の特性を生がしゴムＨ料として使用されている
。

この用途に使用されるポリウレタンエラストマーは、ポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等によ
って作られるポリウレタンエクス１−マーが一般的に使
用さＪしている。

ポリウレタンエクス１ヘマーを上記機械部品のゴム材料
として使用する個所は、一般的に繰返し・荷重がかかる
ため発熱する傾向にある。

発熱の結果、 （１）ポリウレタンエクス１ヘマーの内部が溶融する。

（２）ポリウレタンエラス１へマーが膨張してτ１゛法
の変化を生しる。

（３）ポリウレタンエクス１−マーの温度が上昇し、機
械強度が変化すると同時に、酸化劣化等が生じやずい。

等の欠点が生しる。

本発明者等は、叙１−のどどき従来の欠点に鑑み、鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。すなわち、 （イ）分子中にＥ−カプロラフ１−ン鎖を０・〜９５重
景顕官有し、分子量Ｍｌｔ１．か５００以りで、がっ水
酸・籾数または平均水酸基数１・１が２以上のポリオー
ル（以ドポリオール（イ）という）Ｖ１重量部と、イン
シアネ−１・基数または平均イソシネ−１−基数１・°
２が２以上の有機ポリイソシアネー１−Ｗ２重量部を反
応させて得られる末端イソシアネー１−基き有ウレタン
プレポリと、 （ロ）分子中に１−カプロラクトン鎖を（〕〜９５重景
％含顕官、分子量ＭＷ３が５０　（１０以ドで、かつ水
酸基数または平均水酸基数ト）が２．２以上のポリオー
ル（以ドポリオール（ロ）という）ｗ３重量部 とを反応させて得られるポリウレタンエクス１−マーで
あって、ポリオール（イ）どポリオール（ロ）どの組み
合せが、両者のいずｊしか一方または双方が分子中にト
ーカブロラク１−ン鎖を含有するものであって、かつ下
記式で求めらＪしるポリウレタンエクス１−マーの架橋
密度ＣＤが０．（１１１５以上であるポリウレタンエク
ス１−マーを主材とすることを特徴どする動的発熱の少
ないロール＋、Ｉ利である。

ＩＪ　１　Ｘ（１’　＋　−２）÷Ｍｌ　、　＋ｕ２Ｘ
（Ｆ２−２）÷ＭＩ１１２　＋’Ｊ　：＋　Ｘ　（Ｆ　
３−２）　：　Ｗ　：＋ＣＩ）＝□ １＋’ｌ＋駿１２−ＩＪ３ １００Ｏ ［Ｍｕ２は有機ポリイソシアネ−１−の分子量である。

〕 ポリオール（イ）としては、ポリテ１−ラメチレンクリ
コール、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキラプ
ロピレンポリオール、ポリオキンエチレンオキシプロピ
レンボリオール等のポリ工−テルボリール、ポリエチレ
ンアジベー１へ、ポリブチレンアジペー１〜、ポリ／＼
キサメチレンアジペー１−、ヒマシ油等のポリエステル
ポリオール、ポリブタジェンポリオール等のポリオレフ
ィンポリオール、または前記ポリオールの混合物、また
は面舵ポリオールの分子中にＦ−カプロラフ１−ン鎖が
９５重量％以ドとなるように、前記ポリオールにＦ−カ
プロラクトンを付加したポリオール、または前記ポリオ
ールとの混合物等であって、分子量Ｍｕ＋が５００以」
二で、かつ水酸基数または平均水酸基数１・′１が２以
−Ｉ−１好ましくは２以上、４以ドであるものかあげら
れる。

その中でも、水酸基数または平均水酸基数１７１か３の
場合、分子中にＥ−力ブロラク１−ン鎖をＯ・〜９５重
量％含有し、分子景肛、が２５００以上のものが好まし
い。イソシアネー１−基数または平均イソシアネート基
数Ｆ２か２以−Ｊ−の有機ポリイソシ）′ネー１−（以
ド有機ポリイソシアネー１〜という）としては、１−リ
レンジイソシアネ−１へ（Ｔｌ）、ジフェニルメタンジ
イソシアネ−１〜（ＭＩＪＬ）、１．５ナフタレンジイ
ソシアネー１−（Ｎ旧）、キシリレンジイソシアネー１
−（ＸＩＪＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネー１−　
（ＨＩＪｉ、）、水素添力旧’１１１、水素添加Ｍｌ）
Ｊ、（Ｉｔ　ｌ　２　ＭＵＪ、）、水素添加ＸＩＪＩ、
イソホロンジイソシアネー１−１もしくはそれらの変性
物、またはそれらの混合物等であって、かつイソシアネ
ー１−基数または平均イソシアネート基数Ｆ２が２以」
−１好ましくは２以上、３以［：のちのがあげられる。

ポリオール（ロ）としては、 （］）ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロ
ピレンポリオール、ポリオキシエチレンオキシプロピレ
ンポリオール等のポリエーテルポリオール、ヒマシ油等
のポリエステルポリオール、ポリブタジェンポリオール
等のポリオレフィンポリオールまたは前記ポリオールの
混合物または前記ポリオールの分子中に、Ｅ−カブロラ
ン１−ン鎖が９５重量％以ドどなるように前配己ポリオ
ールにε−カプロラク１ヘンを付加したポリオール、ま
たは前記ポリオールとの混合物等であって、分子量Ｍｌ
ｌ：＋が５０００以ドで、かつ水酸基数または平均水酸
基数が２．２以上のポリオール、 Ｃ２）１−リメチロールプロパン、グリセリン、ペンタ
エリスリ１−−ル等のポリオール ＋３）　（Ａ）ポリオキシエチレンポリオール、ポリオ
キシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレンオキシ
プロピレンポリオール等のポリエーテルポリオール、ヒ
マシ油等のポリエステルポリオール、ポリブタンジエン
ポリオール等のポリオレフィンポリオール、または前記
ポリオールの混合物、または前記ポリオールの分子中に
、Ｉ：一力ブロラク１−ン鎖か９５重量％以ドどなるよ
うに、前記ポリオールにε−カプロラク！−ンを付加し
。

たポリオール、前記（２）のポリオール、またはそれら
の混合物等で、水酸基数または平均水酸基数が２．２以
−Ｌのポリオールと、 （１３）ポリテトラメチレングリコール、ポリオキシエ
チレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、
ポリオキシエチレンオキシプロピレンポリオール等のポ
リエーテルポリオール、ポリエチレンアシペー１−、ポ
リブチレンアジパー１−等のポリスチルポリオール、ポ
リブタジェンポリオール等のポリオレフ、ｒンボ゛リオ
ール、エチレングラ５イコール、プロピレングライコー
ル、ブチレングライコール、ネオペンチルクライコール
等のポリオール、または前記ポリオールの分子中に１−
カプロラクＩ−ン鎖が１］５重皿％以ドとなるように前
記ポリオールにＦ−カブロラン１−ンを付加したポリオ
ール、またはそれらの混合物等で、水酸基数または平均
水酸基数が２．２未満のポリオールどを？ｆ２合した混
合ポリオールであって、分子中にｔ−カプロラフ１−ン
鎖を０〜９５重量％含イ］し、分子量１’１Ｉｌ１３か
５　、０００以ドで、かつ平均水酸基数が２．２以」−
の混合ポリオール等があげられる。その中でも、ポリオ
ール（ロ）の分子量■３は３００　（ｌ以ドが好ましい
。

ポリオール（イ）、およびポリオール（ロ）において、
名種ポリオールにε−カブロラク１〜ンを（＝１加する
場合、公知方法に従って、例えば有機チタン化合物、有
機錫化合物等の有機金属化合物を触媒どして、温度目Ｏ
・〜１６（１’Ｃで行う。

〔−力プロラクｌ−ンとしては、通常使用をされている
ものかあげられる。

次にポリオール（イ）およびポリオール（ロ）の組み合
せどしては、いずれか一方または双方が分子中にと＝カ
ブロラン１−ン鎖を含有するものかあげられる。

ポリオール（イ）、ポリオール（ロ）のいずれか一方ま
たは双方が分子中にＥ−力ブロラク１〜ン鎖を所定量台
イ１しない場合、本発明の目的か達成さＡ（、ない。

ポリオール（イ）、有機ポリイソシアネ−１−およびポ
リオール（ロ）において、２挿具−４二からなる混合ポ
リオール（イ）、混合有機ポリイソシア不−１・および
混合物ポリオール（ロ）を使用した場合、分子量、平均
水酸基数、または平均イソシアネー１〜基数は、下記の
ようにして求める。

−例どじでポリオール（イ）について記載する。

ポリオール（イ）の種類　重量部　水酸基数　　分子量
ポリオール（１）　　　　　’Ａ　ｓ　（Ｊ）　　　Ｆ
　］　（］、）　　　　ＭＷ　＋　（１，）ポリオ−／
Ｌ／（２）　　　　　　１１１　（２）　　　１・’　
ｔ　（２）　　　　Ｍｗ　＋　（２）［１１ １１１ｊ ＋　　　　　　　　１　　　　　　　　　１」 ポリオール（ｎ）　　　　　’Ｊ　Ｉ（ｒ＋）　　　Ｉ
’　１（ｎ）　　　　ト１ｕ　ｒ　（ｎ）２種類混合の
場合； ｌ１ｌＩ（１）＋Ｗ　１（２） Ｗｒ（１）／トＩＷ　Ｉ（１）　＋Ｗ　＋　（２）／Ｍ
ＩＮ　＋　（２）ｕｔ（＋）／Ｍθｔ　ｔ　（１）　　
＋Ｉｉ　＋　（２）／？イＷ＋（２）ポリオール（イ）
、有機ポリイソシアネ〜１−およヒポリオール（ロ）の
配合量、すなわちＪ重量部、１ｌＩ２重景部およびＷ３
重量部は、上記式で求めら九るポリウレタンの架橋密度
Ｃ［ＪがＯ０υ８５以」二となる量である。

架橋密度ＣＶか０．０８５未満どなるような各々の配合
量の場合、本発明の目的が達成されない。

次に本発明の末端インシアネー１−基含有ウレタ〉プレ
ポリマー（以ドウレタンプレポリマーという）は、ポリ
オール（イ）Ｗ＋重蛋部ど有機ポリイソシアネー１−扉
２市量部を均一に混合して、４０〜１５０℃で１０分〜
１０時間反応させて得られる。

この場合、上記式で求められるインテックスＩＰか小さ
いｌｆ寺、ｔＨらイしたウレタン・プレポリマーの粘度
が高く、ケル化する＠今もある。また、ｉｐか２を超え
た時、ｊ分離のインシアネー１−千ノマーがウレタンプ
レポリマー中に存在するので作業環境の点で好ましくな
い。

したがって、ｆｌｐは１１以Ｊ−１２，υ以ｆ：が好ま
しいが特に限定するものではない。

ＡｌＣ０基の数　リ２　／Ｍｌｌ１２Ｘ　Ｉ−’　２■
ｐ””　　　　　＝−一−−−−− ０１１基の数　Ｗｒ　／ＭＩＩＩＩＸ）；’。

次に、ポリウレタンエラス１〜マーは、上記で得ら九た
ウレタンプレポリマー（ｌ１１＋＋Ｗ２）重量部　゛と
ポリオール（ロ）ｂ’３重量部、さらに必要に応して触
媒、ｉｉＪ塑剤、消泡剤および着色剤等の添加剤を添加
して均一に混合し２、反応させて得ら４し　る　。

この場合、ウレタンプレポリマーとポリオール（ロ）の
０１４／ＮｃＯの比は０．５・〜１．３とするのが好ま
しい。

また、反応進行すなわち硬化促進のため、好ましくは温
度８０・〜１４０°Ｃに加熱する。

温度が低いど硬化が遅くなり、温度が高いと硬化１１目
こ副反応が起ったり、ポリウレタンエラスＩ・マーの劣
化等が生じる。得られるポリウレタン上ラス１−マーは
」二記式で求められ架橋密度しｌ）がｆ、ｌ　、　１１
８５以にとなるものであり、好ましくは０、（１９〜０
．３５である。架橋密度仁１〕が０，０８５未満の場Ｃ
ｊ　、（ｊｊｌ’ｌ返し荷重において、ポリウレタンエ
ラス；・マーの発熱が大きい。また０、３５を超えた場
合、ポリウレタン上ラス１−マーに脆さが現れる場合か
ある。

本発明のポリウレタン上ラス１−マーが繰返し荷重にお
いて発熱が少ないことについては定かではないが、上記
の如く考えられる。

ポリウレタンエクス１ヘマーは、−・般に水素結合によ
る架橋と化学架橋からなっている。水素結合による架橋
は、高温になると解離しやすい傾向にあるが、化学架橋
は解離しない。繰返し荷重によって発熱し、た場合、水
素結合による架橋は解離するので、ますまず変形批が大
きくなり、発熱も大きくなる１、化学架橋は）６．１度
が上昇しても解離しないのでこのような悪影響は受けに
くし）１、 さらに、エステル基はウレタン」ｋの水素と水素結合を
起しやすく、発熱は多くなるか、反面耐溶剤性が向−１
ニし、同一分子内に；１＆反にエステル基が存在し、た
場合、耐溶剤性と発熱が好適なバランスとなる。

本発明のポリウレタンエラスＩ−マーは化学架橋すなわ
ち架橋密度ＣＩ）が０．０８５以上となるものであり、
発熱が少なく適度のエステル坊が存在するため、耐溶剤
性にも優れている。

本発明のポリウレタン上ラス１−マーは繰返し荷市がか
かった場合、非常に発熱が少ない。すなわち、動的発熱
が少ないために、ポリウレタンエラス１〜マーの熱膨張
かなく、ロールにした時の寸法が安定しているばかりで
なく、発熱によるエラストーマーの劣化が少ないので部
品の寿命が長く信頼性が高（なる。

さらに、回転数−を高くできるので生産性の向上にもつ
ながる。

従って、各種ロール、ローラーとりわけ印刷用ロール等
のゴム４料とし７て最適である。

以ドに本発明の実施例を詳細に記載する。

製造例−Ｉ ポリオキシプロピレングリコール（分子量１０００）５
００重量部と０．２重量部のジブチルチンジラウレ−１
〜をＩＱのフラスコに仕込んで１４０℃まで加温する５
　Ｆ−力ブロラントン５００重量部を１時間かけて滴ド
した後、ＭＯ−１５０℃で５時間反応させる。反応後室
温で白色ワックス状のポリオールを得た。

このポリオールの水酸裁価は５６．９ｍ１ｌ（叶／ｇ（
分子量２ｆＪ（ＪＯ）であり、Ｅ−カプロラフ１−ン鎖
は５０重量ヅ、であった。

製造例−２ 製造例−１のポリオキシプロピレングリコール（分子量
１０００）５００重量部をポリオキンプロピレン１−リ
オール（分子量Ｌ５００　）　５００重置部に代えて、
その他は製造例−１と同法に行った。

得られたポリオールの水酸基価は５６　、２ｍｇＫＯＮ
／ｇ（分子量３０００）であり、Ｅ−カブロラン１−ン
鎖は５０重量％であった。

製造例−３ 製造例−１のポリオキシプロピレングリコール（分子量
１０００）５００重量部をボリテ１へラメチレンヅリコ
ール（４）子量１００ｒＪ）５００重量部に代えて、そ
の他は製造例＝１と同様に行った。

得られたポリオールの水酸基価は５４　、６　ｏ＋　に
　Ｋ　０１１　／ｇ（分子量２０００）であり、Ｅ−カ
ブロラクトシ鎖は５０重量％であった。

実施例−１ （１）ポリウレタンエラス１〜マーの製造法ポリオール
（イ）Ｗ＋重量部と有機ポリイソシアネー１−’ｕ２重
量部を８０〜１００℃で所定の遊離イソシアネート濃度
になるまで反応させてウレタンプレポリマーを得た。

このウレタンプレポリマー（Ｉｌ１１＋Ｗ２）重」部と
ポリオール（ロ）Ｗ３重量部とを非反応性可塑剤す４重
基部を脱泡、混合して予めｎ１型剤を塗布したモールド
に流し込み１３０℃で３時間硬化させた。

硬化線ｒ後、ポリウレタンエラストマーを得た。

（２）ポリウレタンエラストマーの発熱および物性試験 上記で得たポリウレタンエラストーマーについて発熱（
発熱量）および物性（硬度、引張強さおよび伸びン試験
を行った。

なお、発熱試験ばＡＳｉ’肘＋６２３の）〜法（クツ１
−リッチフレキソメーター）および物性試験はＪＪ、Ｓ
Ｋ６’、＋Ｃ１１に従って行った。結果を第１表に示す
。

実施例−２ 直径１０ｃｍ、長さ３０　ｃ　ｍの鉄心の１−に、厚さ
５、　Ｏｃｍ　ＬＳなるように実施例１のポリウレタン
エラス１ヘマーを被覆したロールを２本作った。２本の
ロールを４００　ｋ　（、の力で締めつけた時の両ロー
ル間の接触幅を測定した。次に、この状態で１５００１
・因１１でロールを３時間回転させた。この時のロール
間の接触幅およびロール表面の湿度上昇を８１！ｌ定し
、た 結果を第２表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （イ）分子中にＥ−カプロラフ１ヘン鎖をυ〜９５重皿
   ％含有し、分子量ＭＷ、が５００以」二で、かつ水酸基
   数または平均水酸基数１”　Ｉが２以りのポリオール（
   以ドポリオール（イ）という）Ｗ＋重量部と、イソシア
   ネー１〜ｌ！ｌ（数または平均インシアネー１−基数１
   ・“２か２以」二の有機ポリイソシアネー１−リ２重量
   部を反応させて得られる末端イソシアホー１〜基含有ウ
   レタンプレポリマーと、 （ロ）分子中にε−カプロラクトン鎖をＩ）　−！Ｊ　
   ５　重量％含有し５、分子ｉＭＷ３が５０００以［；で
   、かつ水酸基数または平均水酸基数Ｆ３が２．２以［４
   のポリオール（以ドポリオール（ロ）という）１１１３
   重量部 とを反応させて得られるポリウレタンエラストマーであ
   って、ポリオール（イ）どボ゛リオ〜ル（ロ）どの組み
   合せが５両者のいずれが一方または双方が分子中にＥ−
   カブロラク１−ン鎖を含有するものであって、Ｆ記式で
   求められるポリウレタンエクス１−マーの架橋密度ＣＤ
   が０．０８５以りであるポリウレタンエラストマーを主
   材とすることを特徴とする動的発熱の少ないロール材料 ＩＩ　ＩＸ（？’　ｉ　−２）　：　ＭｌｌＩ＋−Ｈ２
   Ｘ（ｌ’２−２）　：Ｗａ　＋Ｉｒｌ：＋　Ｘ（Ｆ：＋
   　−２）　：ＭＬＪ：＋ＣＤ＝　−一□−□−一一一−
   −−−−一−−−一一一−−−−−−−−−−−−−−
   −−−−１１＋　＋Ｗ２　＋ｗ。 ＩｔＲ１Ｏ （Ｍｕ１２は有機ポリイソシアネ−１・の分子量である
   １、〕