KR20060043454A

KR20060043454A - 제지 기계용 벨트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060043454A
Application number: KR1020050018627A
Authority: KR
Inventors: 카쭈마사 와타나베
Original assignee: 이치가와 게오리 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-05-15
Also published as: EP1574536A1; CA2497855A1; JP2005290358A; CN1667010A; US20050197478A1

Abstract

본 발명은 폴리우레탄과 기체로 이루어진 제지 기계용 벨트를 제공하고자 하는 것으로, 상기 폴리우레탄은 단말에 이소시아네이트기(isocyanate group)를 갖는 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 경화제로 경화하여 얻으며, 상기 우레탄 프리폴리머는 다음의 식 (Ⅰ)에 의해 표현되는 (1)프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 (2)디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물이다.

식 (Ⅰ)

이때, R1은 (a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group)와, (b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group)로 이루어진 기 중에서 선택된 2가기(bivalent group)이며, m은 1 내지 15의 정수이다.

식 (Ⅱ)

이때, R2는 탄소 원자수가 2또는 3인 알킬렌기(alkylene group)이며, n은 1-3의 정수이다.

제지 기계, 벨트, 폴리우레탄, 기체, 우레탄 프리폴리머, 프탈산 폴리에스테르 폴리올, 알킬렌기.

Description

제지 기계용 벨트 및 그 제조방법{Papermaking machine belt and method for producing the same}

도 1은 본 발명의 제지 기계용 벨트의 실시예 구성을 보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 제지 기계용 벨트의 제조 공정을 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 제지 기계용 벨트의 제조 공정을 보여주는 도면,

도 4는 내크랙성을 시험하기 위한 장치를 보여주는 도면,

도 5는 내마모성을 시험하기 위한 장치를 보여주는 도면,

도 6은 본 발명의 제지 기계용 밸트의 다른 실시예로서 배수홈이 형성된

실시예를 보여주는 도면.

<도면 부호의 간단한 설명>

4 : 배수홈 10 : 벨트

11 : 외주면 12 : 내주면

20 : 폴리우레탄 21 : 휄트(felt)측 수지

22 : 슈우(shoe)측 수지 30 : 기체

31 : MD방향의 원사 32 : CMD방향의 원사

40, 41 : 롤러 42 : 수지 도포노즐

43 : 열원 51 : 실험편

52 : 클램프 핸드 53 : 회동롤러

54 : 프레스 슈우 55 : 프레스 보드

56 : 회동롤러 57 : 마찰유니트

본 발명은 제지 기계용 벨트(이하 간단히 "벨트"라고도 언급한다)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내크랙성, 내마모성, 영구 변형에 대한 저항성과 같은 우수한 물리적 성질을 가지며, 벨트를 구성하는 폴리우레탄으로서 특정 폴리올을 원료로 사용하여 제조되는 벨트 및 그 벨트의 제조 방법에 관한 것이다.

제지 공장에서는 기체(substrate)와 폴리우레탄(polyurethane)으로 이루어진 제지 기계용 벨트가 각 제지 공정에서 사용된다. 즉, 제지 공정의 프레스 파트에서는 슈우(shoe) 프레스 벨트와 이송 벨트가 사용되며, 카렌다(calender) 파트에서는 소프트 카렌다 벨트가 사용된다.

이러한 벨트들은 기본적으로 전체 벨트의 강도를 발현할 수 있는 직포 또는 이와 유사한 것으로 이루어진 기체와; 이 기체의 한 면 또는 양면에 적층되는 폴리우레탄으로 이루어진다. 이러한 벨트를 제조하기 위해서 액상 우레탄 프리폴리머로 기체를 도포하여 함침하는 공정과, 이를 경화제로 경화하는 공정이 이용된다.

폴리우레탄의 제조 방법으로는, 말단에 두 개의 이소시아네이트기 (isocyanate group)를 갖는 디이소시아네이트(diisocyanate)와, 말단에 복수의 수산기를 갖는 폴리올(polyol)을 중부가 반응하여 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머를 제조한다. 이와 같이 얻은 액상 우레탄 프리폴리머는 저분자량의 합성물이며, 따라서 여기에 경화제(연쇄 연장제)를 첨가하여 경화시키고 가열함으로써 고체상의 고분자량의 폴리우레탄을 얻는다.

제지 기계 벨트용 폴리우레탄에서는 제지 공정의 프레스 파트 등과 같이 사용 용도에 따라서 다양한 폴리우레탄이 적절히 사용된다. 그러나, 어느 경우에도 벨트는 롤러 상에서 고속으로 회전하며 롤러 사이에서 강한 압력을 받으므로, 고도의 물리적 성질을 요구한다. 특히, 제지 생산성을 높이며 프레스 파트의 고압화로 인하여 최근의 제지 기계의 운전 속도가 고속화 됨에 따라서, 사용 환경이 점차 가혹해지고 있다. 이와 같이 고성능의 제지 기계에 사용되는 벨트는 한층 높은 성능을 요구한다. 일반적으로, 제지 기계용 벨트는 내마모성, 영구 변형에 대한 저항성, 내크랙성, 내압축피로성과 같은 물리적 성질들이 요구된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이와 같은 제지 기계용 벨트의 구성은 기체(30)와; 습지(wet paper) 또는 종이와 접촉하게 되는 휄트측 수지(21), 및 슈우와 같은 제지 기계와 접촉하는 슈우측 수지(22)를 갖는 폴리우레탄(20)으로 이루어지며, 이때, 기체(30)는 휠트측 수지(21)와 슈우측 수지(22) 사이에 적층된다. 특히, 도 6에 도시된 구성을 갖는 제지 기계용 벨트가 적합하게 사용되며, 여기서는 폴리우레탄과 기체가 서로 결합되어 기체는 폴리우레탄 내에 완전히 쌓이게 되며, 또한 습 지 또는 종이와 작용하는 휄트측 수지(21)(벨트의 외주면)의 표면에는 배수홈이 형성된다. 이와 같은 제지 기계용 벨트는 상술한 바와 같이 가혹한 사용 환경에 노출되기 때문에 배수홈들의 볼록한 부분(윗부분)의 가장자리나 배수홈들의 바닥 끝에서 크랙이 발생하기 쉽다. 기계의 운전에 따라 조금하게 발생되어 점차적으로 커지는 크랙의 경우에도 결국에는 벨트 안쪽에서의 크랙을 유발한다. 이는 결과적으로, 벨트의 수명을 감소시켜 문제를 발생시킨다.

상술한 바와 같이, 폴리우레탄은 디이소시아네이트(diisocyanate), 폴리올(polyol)과, 경화제의 세 종류의 원료(raw material)로부터 제조되며, 각 원료들은 많은 화합물을 포함한다. 따라서, 조합에 의해 물리적인 성질이 다른 다양한 폴리우레탄을 얻을 수가 있으며, 상술한 원료의 선택에 의해 용도에 적합한 고성능의 폴리우레탄을 제조할 수 있다.

이러한 관점으로부터 특허 문헌(WO 02/04536A2) 등에는 제지 기계용 벨트에 적합한 폴리우레탄을 포함한 다양한 폴리우레탄이 제안되어 왔으나, 여전히 상술한 바와 같은 물리적인 성질들을 모두 충족한다고 하기는 어렵다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 폴리올 성분에 특히 주목하여, 폴리올(polyol)로서 특정의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과, 폴리올(polyol)과 디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물인 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 경화제로 경화하여 얻은 폴리우레탄(polyurethane)을 사용하여 얻은 벨트는 내크랙성, 영구 변형에 대한 저항성과 같은 물리적인 성질에 있어 개선되며 제지 기계에 적합한 것임을 밝혔다.

즉, 본 발명은 폴리우레탄과 기체로 이루어진 제지 기계용 벨트를 제공하고자 하는 것으로, 상기 폴리우레탄은 단말에 이소시아네이트기(isocyanate group)를 갖는 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 경화제로 경화하여 얻으며, 상기 우레탄 프리폴리머는 식 (Ⅰ)로 표현되는 (1)프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 (2)디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물이다.

식 (Ⅰ)

이때, R1은 (a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group) 또는 (b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group) 중에 선택된 2가의 기이며, m은 1-15의 정수이다.

식 (Ⅱ)

또한, 본 발명의 제지 기계용 벨트는 단말에 이소시아네이트(isocyanate)를 갖는 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 경화제의 혼합물을 기체에 도포하 는 공정과, 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 경화하는 공정으로 이루어져 제조되며, 상기 우레탄 프리폴리머는 식 (Ⅰ)에 의해 표현되는 (1)프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 (2)디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물이다.

식 (Ⅰ)

이때, R1과 m은 위에서 설명한 바와 동일한 의미를 갖는다.

본 발명에 따르면, 우레탄 프리폴리머 제조에 있어 디이소시아네티와 반응하기 위한 폴리올로서 상술한 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)을 사용함으로써, 내클랙성, 내마모성, 영구 변형에 대한 저항성에 있어 종래와 비교하여 더욱 우수한 제지 기계용 벨트를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어, 폴리올 성분으로 사용되는 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)은 다음 식 (Ⅰ)에 의해 표현된다.

식 (Ⅰ)

이때, R1은 (a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group)와 (b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group)에서 선택된 2가의 기이며, m은 1-15의 정수이며 바람직하게는 1-4이다.

식 (Ⅱ)

이때, R2는 탄소 원자수가 2또는 3인 알킬렌기(alkylene group)이며, n은 1-3의 정수이며 바람직하게는 1-2이다.

폴리우레탄의 제조에 있어서, 우레탄 프리폴리머를 형성하기 위하여 이소시아네이트와 반응하기 위한 원재료인 폴리올(polyol)은 폴리에테르 폴리올(polyether polyol)과 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)을 포함한다. 본 발명에 사용되는 폴리올(polyol)은 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)과, 알킬렌 글리콜(alkylene glycol) 또는 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycol)로부터 얻은 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)이다.

식 (Ⅰ)에 있어, R1은 다음의 두 기(group)로부터 선택된다.

(a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group)

(b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group)

식 (Ⅱ)

상기 (a)에 속하는 R1은 탄소수 2-6을 갖는 알킬렌기(alkylene group)이며, 이 경우에 식 (Ⅰ)의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)은 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)과, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 프로필렌 글리콜(propylene glycol)과 같은 알킬렌 글리콜(alkylene glycol)(폴리머가 아니라)과의 축합에 의해 생성된 폴리에스테르 폴리올(polyester pholyol)이다.

한편, 상기 (b)에 속하는 R2는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)과 같은 폴리알킬렌 글리콜기(polyalkylene glycol group)(중합도 2-4)이다.

식 (Ⅰ)의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phtalic acid polyester polyol)은 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)과, 다음의 식(Ⅲ)에 의해 표현되는 알킬렌 글리콜(alkylene glycol) 또는 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycol)과의 반응에 의해 쉽게 제조될 수 있다.

식 (Ⅲ)

이때, R1은 상기의 식 (Ⅰ)에 있어서의 정의와 동일한 (a)또는 (b)이다.

R1이 (a)인 경우에

의 예로써, 알킬렌 글리콜(alkylene glycol)은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리메틸렌 글리콜(trimethylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylene glycol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 및 이와 유사한 것을 포함한다.

또한, R1이 (b)인 경우에

예로써, 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycol)은 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 및 이와 유사한 것을 포함한다.

식 (Ⅲ)에 의해 표현되는 이러한 디올(diol)과 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)으로부터 얻은 식 (Ⅰ)의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)의 예로는 에틸렌 글리콜 프탈레이트(ethylene glycol phthalate), 프로필렌 글리콜 프탈레이트(propylene glycol phthalate), 헥사디올 프탈레이트(hexanediol phthalate), 디에틸렌 글리콜 프탈레이트(diethylene glycol phthalate), 및 이와 유사한 것을 포함한다.

이러한 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyol)은 PCT 국제 공개 공보 WO 02/04536 A2에 개시되어 있으며, 미국 스테판사(Stepan company)에 의해 생산되는 "Stepan PS4002", "Stepan PH56" 등으로서 입수가 가능하다.

본 발명에 사용되는 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)의 중합도(식 (Ⅰ)의 m)는 1-15이며, 사용되는 폴리올의 종류에 따라 다르나 그 분자량은 250-10,000이며 바람직하게는 400-2,500이다.

상술한 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)과, 알킬렌 글리콜(alkylene glycol) 또는 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycol)과의 반응은 통상 200-230℃에서 이루어진다. 원료 프탈산(phthalic acid) 또는 무수프탈산(phthalic anhydride)과 폴리올의 비는 대략 비슷한 것이 바람직하다. 반응은 무촉매에서 이루어질 수도 있으나, 예를 들어 유기석 화합물(organotin compound) 촉매에서 실시될 수가 있다.

상술한 바와 같은 각종 폴리올은 단독으로 사용될 수도 있으며, 둘 또는 그 이상의 혼합물로써 사용될 수가 있다. 예를 들어, 본 발명에서 사용되는 성분 (1)로서, 중합도의 차이가 있는 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycol) 혼합물을 무수프탈산(phthalic anhydride)과 중축합하여 얻어진 혼합 프탈산 폴리에스테르 폴리올(mixed phthalic acid polyester polyol)이 사용될 수가 있다.

본 발명에서, 식 (Ⅰ)에 의해 표현되는 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)은 (2)디이소시아네이트(diisocyanate) 성분과 반응하기 위한 폴리올 성분으로서 필수성분이다. 그러나, 다른 폴리올 역시 추가로 첨가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 번째 폴리올 성분으로는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 및 폴리테트라메틸렌 글리콜(polytetramethylene glycol)과 같은 폴리에테르 폴리올(polyether polyol)과; 폴리카프로락톤 에스테르(polycaprolactone ester), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 아디페이트(polyethylene adipate), 폴리부틸렌 아디페이트(polybutylene adipate)와, 폴리헥센 아디페이트(polyhexene adipate)와 같은 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)을 포함한다.

두 종류의 폴리올 혼합물을 사용하는 경우에는 식 (Ⅰ)의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)이 필수 성분으로 포함된다면 그 비율은 임의로 결정될 수 있다. 그러나, 폴리올 혼합물 중에 포함되는 식 (Ⅰ)의 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)은 50중량% 또는 그 이상이 바람직하다.

디이소시아네이트(diisocyanate)로서는 톨리렌 디이소시아네이트(tolylene diisocyanate; TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(diphenylmethane diisocyanate; MDI), m-크실렌 디이소시아네이트(m-xylene diisocyanate), 및 나프탈렌 디이소시아네이트(naphthalene diisocyanate)와 같은 통상적으로 폴리우레탄의 원료로서 사용되는 공지의 디이소시아네이트(diisocyanate)가 사용될 수 있으며, 특히 TDI와 MDI가 바람직하다. MDI는 각종 이성체(isomer)가 존재하며, 그 중에서 4,4'이 가장 바람직하다.

프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 디이소시아네이트(diisocyanate)로부터 우레탄 프리폴리머를 제조하는 반응에 있어서, 두 성분의 혼합비는 이소시아네이트기(isocyanate group)/OH기 당량비가 1.3/1에서 4/1의 범위이며, 바람직하게는 1.4/1에서 1.6/1의 범위이다.

반응 온도는 통상 30℃에서 120℃이며, 바람직하게는 50℃에서 110℃이다.

반응 생성물은 다량의 미반응 디이소시아네이트(diisocyanate)와 용매를 포함하기 때문에, 이는 증류에 의해 제거된다. 증류 잔사로서 프리폴리머를 얻는다.

이렇게 하여 얻은 프리폴리머는 일반적으로 점도가 낮으며, 따라서 경화제(연쇄 연장제)를 사용하여 연쇄 연장하여 고분자량의 폴리우레탄을 얻을 수 있다. 본 발명의 폴리우레탄과 기체로 이루어진 제지 기계용 벨트를 제조하는 경우에 직포와 같은 벨트 기체를 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합물에 함침하며, 다음으로 가열 및 경화하여 도 1에 도시된 바와 같이 기체의 양면이 폴리우레탄 수지로 함침되어 적층된 벨트를 얻는다.

도 1에서 벨트(10)는 강도를 유지하기 위한 기체(30)와, 폴리우레탄(20)으로 이루어진다. 폴리우레탄(20)은 습지(wet paper) 또는 종이와 접촉하게 되는 휄트측 수지(21)와 슈우와 같은 제지 기계와 접촉하게 되는 슈우측 수지(22)를 포함하며, 기체(30)는 두 수지(21)(22) 사이에 적층된다. 도 1에서는 MD방향의 원사(31)와 CMD방향의 원사(32)로 직조된 직포가 기체(30)로서 사용된다. 이러한 구조 이외에도 기체는 이 원사 재료를 직조하지 않고 적층한 것이나 필름, 편직물, 나선형으로 감긴 얇은 스트립으로 이루어진 것, 또는 이와 유사한 것 중에 하나일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 제지 기계용 벨트는 휄트측 수지(21)의 표면(벨트의 외주면)에 배수홈이 형성된 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 제지 기계용 벨트는 예를 들어, 도 6에 도시된 것과 같은 것을 포함한다. 배수홈의 형상은 도 6에 도시된 형상에 한정되지는 않는다. 배수홈의 다른 형상으로서, 홈의 측벽이 곡면이거나, 외측으로 확장된 형태이거나, 수평한 바닥 면에 모서리가 곡면 형태이거나, 홈 바닥 면이 곡면 형태인 것과 같이 미국 특허 제6,296,738B호와 일본 실용번호 제3,104,830호에 나와 있는 제지 기계용 벨트에서 도시된 바와 같은 형태의 홈이 적 절히 이용될 수 있다.

기체의 양면에 폴리우레탄 수지를 적층하기 위한 방법으로는 예를 들어, 도 2에서 도시하고 있듯이 롤러(40)(41)에 기체(30)를 고정하며, 먼저 롤러가 회전하는 상태에서 기체의 슈우측 수지(22)에 우레탄 프리폴리머를 도포하며, 다음으로 슈우측 수지(22)가 건조되어 고형화된 후에 기체의 내외측 면을 반대로 하여 기체의 휄트측 수지(21)에 우레탄 프리폴리머를 도포하며, 다음으로 휄트측 수지(21)가 건조되어 고형화된 후에 열경화를 시키는 공지의 방법이 이용될 수가 있다.

경화제로서는 물, 지방족 디올(diol), 방향족 디아민(diamine)등과 같은 것이 사용될 수 있다.

지방족 디올(diol)로는 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 등이 사용된다.

디아민계 경화제로서는 디메틸티오톨루엔디아민(dimethylthiotoluenediamine; DMTDA), 메틸렌비스오소클로로아닐린(methylenebisorthochloroaniline; MBOCA), 예로는 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄(3,3'-dicholoro-4,4'-diaminodiphenylmethane) 등이 사용된다. 비록 본 발명에 사용되는 경화제에 대한 특별한 제한은 없으나, 디아민계 경화제로는 DMTDA와 MBOCA가 특히 바람직하다. 디메틸티오톨루엔디아민(dimethylthiotoluenediamine)은 디메틸티오기(demethylthio group)와 아미노기(amino group)의 치환 위치에 따라서 다양한 이성체를 포함한다. 이러한 이성체들은 그 혼합물의 형태로 사용될 수 있으며, 이러한 혼합물은 알버말 컴퍼니 (Albemarle Company)에서 제조되는 ETHACURE 300(상품명)이 이용 가능하다.

우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합비은 경화제의 활성 수소기와 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(isocyanate group)와의 당량비가 0.9-1.10에서 혼합되는 것이 바람직하다.

경화제를 이용한 경화 반응은 공지의 방법에 의해 실시될 수 있다. 경화 반응은 적층된 폴리우레탄 수지의 유동성을 감소시키기 위하여 예비적으로 10-60℃에서 실시된 후에 적층된 폴리우레탄 수지를 경화시키기 위하여 100-150℃에서 반응(통상적으로 최소한 30분 동안)시키는 것이 바람직하다.

<실시예>

본 발명은 다음의 실시예와 비교예를 참고하여 보다 상세하게 설명되며, 그러나 본 발명은 다음의 실시예와 비교예에 의해 한정되지는 않는다.

실시예 1

폴리우레탄 프리폴리머의 제조

무수프탈산(phthalic anhydride)과 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)을 중축합하여 얻은 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)(미국 Stepan Company 제조, "Stepan PS4002" 분자량 약 400)을 NCO/OH 당량비가 4/1이 되도록 TDI와 혼합하였다. 이 혼합물은 질소로 치환된 반응로 내에 충전되어 50℃에서 3시간 동안 교반하여 반응시켰다.

반응 생성물에서 미반응한 TDI를 증류 제거한 후에 잔사를 여과하여 액상의 우레탄 프리폴리머를 얻었다.

경화제의 첨가

DMTDA(미국 Albemarle company("ETHACURE 300"(3,5-dimethylthio-2,4-toluenediamine/3,5-dimethylthio-2,6-toluenediamine의 80부/20부 혼합물))을 준비하여 상술한 바와 같은 공정으로부터 얻은 우레탄 프리폴리머를 H/NCO 당량비가 0.97이 되도록 혼합하였다.

프리폴리머의 도포

도 2에 도시된 바와 같이, 기체(30)는 롤러(40)(41) 사이에 고정되며, 롤러가 회전하는 상태에서 먼저 수지 도포노즐(42)로부터 기체(30)에 공급되는 우레탄 프리폴리머에 의해 기체의 슈우측 수지(22)에 우레탄 프리폴리머가 도포된 후에 건조되어 고형화가 이루어진다. 다음으로, 기체의 내외측 면을 반대로 하여 휄트측 수지(21)에 우레탄 프리폴리머를 도포한 후에 우레탄 프리폴리머를 10-60℃에서 예열하여 건조 및 고형화한다.

경화

이렇게 하여 도 3과 같이 롤러(40)(41) 사이에 고정된 벨트는 기체(30)의 양측(슈우측과 휄트측)이 우레탄 프리폴리머(21)(22)에 함침된 상태이며, 벨트 상단에 설치된 열원(43)에 의해 100℃에서 3시간 동안 반응시킨 후에 130℃에서 5시간 동안 가열하여 경화시킨다.

홈 가공

폴리우레탄이 경화된 후에 벨트의 표면은 연마된 상태이며, 추가로 배수홈으로서 폭과 깊이가 1㎜이며 피치(pitch)가 2.5㎜인 사각 홈이 외주면, 즉 휄트측 수지(21)에 절개 형성되어 폴리우레탄과 기체로 이루어진 두께 5㎜의 벨트 샘플을 얻었다.

실시예2-6

벨트 샘플은 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 경화제와 같은 폴리우레탄 제조를 위한 원료가 [표 1]에 기재된 바와 같이 대신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 형태로 준비되었다.

비교예 1-4

벨트 샘플은 종래 방법에 사용되고 있는 [표 1]에 기재된 각종의 폴리올(polyol)이 사용된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 형태로 준비되었다.

물성의 평가

결과 벨트 샘플의 물리적 성질을 측정하였다. 물리적인 성질의 측정 방법은 다음과 같다.

(1) 크랙:

측정은 도 4에 도시된 장치를 사용하여 실시하였다. 실험편(51)은 양단을 두 클램프 핸드(52)에 견고히 고정하며, 두 클램프 핸드(52)는 서로 연동 시에 좌우방향으로 왕복 이동이 가능한 구조이다. 실험편(51)에 작용하는 인장력은 3㎏/㎝이며, 왕복 속도는 40㎝/초이다.

또한, 실험편(51)은 회동 롤러(53)와 프레스 슈우(54) 사이에 삽입 위치하여 프레스 슈우를 회동 롤러 측으로 이동하여 36㎏/㎠로 가압한다.

이러한 장치를 이용하여 실험편은 반복하여 왕복 운동되며, 실험편(51)의 회동롤 측의 표면에 크랙이 발생할 때까지 왕복 횟수를 측정하였다.

(2) 내마모성:

측정은 도 5에 도시된 장치를 사용하여 실시하였다. 도 5에서 실험편(51)은 프레스 보드(55)의 하부에 부착되며, 하부 면(측정 대상 면)은 회동롤러(56)와 접촉하여 압력이 작용한다. 마찰유니트(57)는 회동롤러(56)의 외주면에 구비된다. 6㎏/㎝의 압력으로 회동롤러가 100m/분의 회전 속도로 10분 동안 작동하는 압력 상태에서 회동 롤러와의 접촉 마찰을 실시하였으며, 실험 후에 실험편(51)의 두께 감소를 측정하였다.

(3) 영구 변형:

실험편의 측정 대상 면 측에 22시간 동안 70℃의 조건에서 80㎏/㎠으로 가압을 실시하였으며, 가압을 해제하고 30분 후에 두께를 측정하였다.

영구 변형(%)은 압축 전에 측정된 두께(t0)와 압축 후에 측정된 두께(t)로부터 다음 식에 의해 결정되었다.

이상 3가지의 물리적 성질들과 전체 평가에 대한 실험 결과는 [표 1]에 함께 표시하였다.

[표 1]의 결과로부터 명확하듯이, 우레탄 프리폴리머를 제조하기 위하여 폴리올(polyol)로서 프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)을 사용하는 본 발명에 따른 실시예로부터 얻은 제지 기계용 벨트는 종래의 방법에 따라 디올(diol)로서 PTMG 또는 PEAG를 사용하여 얻은 벨트와 비교하여 내크랙성, 내마모성, 및 영구 변형에 대한 저항성이 우수하다. 특히, 본 발명의 실시예는 내마모성이 탁월하게 우수하다.

본 발명을 특정 실시예들을 참고하여 상세하게 설명하는 과정에서 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다양한 변경과 수정이 있을 수 있음은 자명하다.

본 출원은 일본 특허출원번호 제2004-063467호(출원일자 2004.03.08) 및 제2005-39213호(출원일자 2005.02.16)와, 이 건에서 참고로 포함된 내용에 근거한 것이다.

본 발명에 따르면, 이전보다 내크랙성, 내마모성, 및 영구 변형에 대한 저항성이 더욱 우수하여 내구성이 향상된 제지 기계용 벨트를 제공할 수 있다. 따라서, 제지 공정에 있어 생산성 향상으로 인하여 제품의 품질 향상과 비용의 절감을 기대할 수 있다.

Claims

단말에 이소시아네이트기(isocyanate group)를 갖는 우레탄 프리폴리머를 경화제로 경화하여 얻은 폴리우레탄과; 기체로 이루어지되,

상기 우레탄 프리폴리머는 다음의 식 (Ⅰ)에 의해 표현되는 (1)프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 (2)디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물인 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트.

식 (Ⅰ)

이때, R1은 (a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group)와, (b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group)로 이루어진 기 중에서 선택된 2가기(bivalent group)이며, m은 1 내지 15의 정수이다.

식 (Ⅱ)

이때, R2는 탄소 원자수가 2또는 3인 알킬렌기(alkylene group)이며, n은 1-3의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 경화제는 디메틸티오톨루엔디아민 (dimethylthiotoluenediamine; DMTDA) 또는 메틸렌비스오소클로로아닐린(methylenebisorthochloroaniline; MBOCA)인 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트.
단말에 이소시아네이트기(isocyanate group)를 갖는 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합물을 기체에 도포하는 공정과;

상기 우레탄 프리폴리머를 경화하는 공정으로 이루어지되,

상기 우레탄 프리폴리머는 다음의 식 (Ⅰ)에 의해 표현되는 (1)프탈산 폴리에스테르 폴리올(phthalic acid polyester polyol)과 (2)디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응 생성물인 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트의 제조방법.

식 (Ⅰ)

이때, R1은 (a)탄소 원자수 2-6의 알킬렌기(alkylene group)와, (b)다음 식(Ⅱ)에 의해 표현되는 기(group)로 이루어진 기 중에서 선택된 2가기(bivalent group)이며, m은 1 내지 15의 정수이다.

식 (Ⅱ)

이때, R2는 탄소 원자수가 2또는 3인 알킬렌기(alkylene group)이며, n은 1-3의 정수이다.
제3항에 있어서, 상기 경화제는 디메틸티오톨루엔디아민(dimethylthiotoluenediamine; DMTDA) 또는 메틸렌비스오소클로로아닐린(methylenebisorthochloroaniline; MBOCA)인 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 경화제는 경화제의 활성 수소기와 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(isocyanate group)의 당량비(H/NCO)가 0.9-1.1이 되도록 혼합된 후에 우레탄 프리폴리머를 경화시키는 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트의 제조방법
제3항에 있어서, 우레탄 프리폴리머와 경화제가 혼합된 후에 이 성분들은 10-60℃에서 서로 반응한 후에 100-150℃에서 서로 반응하여 우레탄 프리폴리머가 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트의 제조방법.