KR20160019461A - 제지용 슈 프레스 벨트 - Google Patents

Abstract

내크랙성, 내마모성, 내층간 분리성, 내굴곡 피로성의 기계적 특성을 향상시킨, 특히 슈 프레스 벨트 표면의 내마모성 및 물 수용부의 저부 영역에서의 내 크랙성이 향상된 슈 프레스 벨트를 제공하고자 한다.
보강 기재와 적어도 펠트 측층을 가진 폴리우레탄이 일체화되어, 펠트 측층에 물 수용부가 형성된 슈 프레스 벨트에 있어서, 펠트 접촉면을 가진 제1수지층과 물 수용부의 저부 영역을 가진 제2수지층의 폴리우레탄 당량비에 대해서 제1수지층의 당량비보다 제2수지층의 당량비가 커지도록 한다.

Description

제지용 슈 프레스 벨트{SHOE PRESS BELT FOR PAPERMAKING}

본 발명은 제지용 슈 프레스 장치에 사용되는 제지용 슈 프레스 벨트(이하, 슈 프레스 벨트라고 하는 경우가 있다)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 슈 프레스 벨트의 열 경화성 폴리우레탄 수지층의 개량에 관한 것이다.

제지용 슈 프레스 장치(1)은 도 5와 같이 프레스 롤(2)와 슈(6)과의 사이에 루프 모양의 슈 프레스 벨트(3)을 개재시킨 슈 프레스 기구를 사용하여, 프레스 롤 (2)와 슈(6)으로 형성된 프레스부에서 펠트(4)와 습지(5)를 통과시켜 탈수를 하고 있다.

또한, 슈 프레스 벨트(3)은 도 4와 같이, 보강 기재(16)과 열 경화성 폴리우레탄(22)가 일체화되어, 펠트 측층 표면에서 깊이 방향으로 프레스 하에서 습지( 5) 및 펠트(4)에서 탈수된 물을 수용하는 물 수용부(17)(도 4에서는 배수구)가 형성되고 있으며 상기의 프레스 시에 습지(5) 및 펠트(4)에서 탈수된 물을 물 수용부 (17)에 보유하고 또는 보유한 물을 슈 프레스 벨트 자신의 회전에 의한 프레스부 외에 배출하게 되어 있다. 따라서, 슈 프레스 벨트(3)에는 프레스 롤(2)와 슈(6)에 의한 수직 방향의 압력이나 슈 프레스 영역에서의 슈 프레스 벨트의 마찰, 굴곡 피로에 대해서 내크랙성, 내굴곡 피로성, 내마모성, 내층간 분리성 등의 기계적 특성을 개선하는 것이 요구되고 있다.

이러한 이유로 슈 프레스 벨트(3)의 열 경화성 폴리우레탄을 형성하는 수지 재료에 대해서 다양한 개량이 이루어지고 있다.

예를 들면, 보강 기재와 열 경화성 폴리우레탄이 일체화되어, 상기 보강 기재가 상기 폴리우레탄 중에 매설되어 외주면 및 내주면이 상기 폴리우레탄으로 구성된 제지용 벨트에 있어서, 외주면을 구성하는 폴리우레탄은 말단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기를 가지는 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되면서, 상기 조성물은 상기 경화제의 활성 수소기(H)와 상기 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO) 값이 1<H/NCO<1.15가 되는 비율에서 상기 우레탄 프리폴리머와 상기 경화제가 혼합된 제지용 벨트가 제안되고 있다(특허문헌 1,2 및 3 참조).

또한, 보강 기재와 열 경화성 폴리우레탄이 일체화되어, 상기 보강 기재가 상기 폴리우레탄 중에 매설되어 상기 폴리우레탄은 내측의 폴리우레탄과 이 내측의 폴리우레탄의 외주면에 접착한 외측의 폴리우레탄을 포함하는 제지용 벨트에 있어서, 상기 내측의 폴리우레탄 및 상기 외측의 폴리우레탄은 말단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기를 가지는 경화제를 포함하는 조성물로부터 각각 형성되면서 상기 내측의 폴리우레탄을 형성하는 조성물은 경화제 활성 수소기(H)와 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO)가 0.85≤H/NCO<1이 되는 비율로 우레탄 프리폴리머와 경화제가 혼합된 것이며 상기 외측의 폴리우레탄을 형성하는 조성물은 상기 당량비(H/NCO) 값이 1<H/NCO<1.15가 되는 비율에서 우레탄 프리폴리머와 경화제가 혼합된 것인 제지용 벨트가 제안되고 있다(특허 문헌 1, 2 및 3 참조).

나아가, 기체와 폴리우레탄으로부터 된 제지 기계용 벨트에 있어서, 상기 폴리우레탄은 말단에 이소시아네이트기를 가진 우레탄 프리폴리머와, 디메틸티오톨루엔디아민을 함유하는 경화제에 의해 구성되며 상기 경화제의 활성 수소기와 상기 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기의 당량비가 0.9~1.10인 것을 특징으로 하는 제지 기계용 벨트가 제안되고 있다(특허문헌 4 참조)

특개 2002-146694호 공보 특개 2005-120571호 공보 특개 2006-225839호 공보 특개 2004-52204호 공보 상기 특허 문헌 1 내지 3에 기재되는 제지용 벨트는 외주면을 구성하는 폴리우레탄에서 말단에 이소시아네이트기를 가진 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기를 가진 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되며, 상기 조성물은 상기 경화제 활성 수소기(H)와 상기 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO) 값이 1<H/NCO<1.15가 되는 비율에서 상기 우레탄 프리폴리머와 상기 경화제가 혼합된 것이므로, 크렉이 제지용 벨트에 비록 발생하더라도 발생한 크랙이 진전되는 것을 억제할 수 있다고 알려졌다. 또한, 내측의 폴리우레탄을 형성하는 조성물은 경화제 활성 수소기(H)와 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO)가 0.85≤H/NCO<1이 되는 비율로 우레탄 프리폴리머와 경화제가 혼합되는 것과 동시에, 외측의 폴리우레탄을 형성하는 조성물은 당량비(H/NCO) 값이 1<H/NCO<1.15가 되는 비율에서 우레탄 프리폴리머와 경화제가 혼합된 것이므로 보강 기재와 폴리우레탄 간의 층간 박리의 발생을 억제할 수 있다고 알려졌다. 한편, 제지용 슈 프레스 벨트의 외주면은 내마모성에 대해서도 중요 기능으로 요구되며, 상기 특허 문헌 1 내지 3에 기재된 당량비(H/NCO)을 1<H/NCO<1.15로 하는 제지용 벨트는 내크랙성은 뛰어나나, 내마모성이 떨어진다. 최근, 종이의 생산성 향상에 기인한 운전 속도의 고속화나 프레스부의 고압화 등에 따라, 슈 프레스 벨트의 사용 환경은 점점 가혹한 것으로 되어, 내크랙성, 크랙 진전성 및 내마모성을 양립시킨 제지용 슈 프레스 벨트가 요구되고 있다.

본 발명은 내크랙성, 내마모성, 내층간 분리성, 내굴곡 피로성의 기계적 특성을 향상시켰으며, 특히 슈 프레스 벨트 표면의 내마모성 및 물 수용부 저부 영역에서의 내크랙성이 향상된 슈 프레스 벨트를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,

슈 프레스 벨트의 열 경화성 폴리우레탄 수지층을 개량한 것으로써, 구체적으로는 이하의 기술을 기초로 한다.

(1) 보강 기재와 적어도 펠트 측층을 가진 열 경화성 폴리우레탄이 일체화하여 되며, 상기 펠트 측층에, 펠트 측 표면으로부터 깊이 방향으로 닙(nip) 하에 습지 및 펠트에서 탈수된 물을 수용하기 위한 물 수용부가 형성된, 제지용 슈 프레스 벨트에 있어서, 상기 펠트 측층은 적어도 펠트 접촉면을 가진 제1수지층과 상기 물 수용부의 저부 영역을 가진 제2수지층을 갖추고, 상기 제1수지층 및 상기 제2수지층은 말단에 이소시아네이트기를 가진 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기를 가진 경화제를 포함하는 조성물로 형성되며, 상기 경화제 활성 수소기(H)와 상기 우레탄 프리폴리머인 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO) 값이 상기 제1수지층의 당량비보다 상기 제2수지층의 당량비가 큰 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.

(2) 상기 물 수용부는 배수구인 것을 특징으로 하는 (1)기재의 제지용 슈 프레스 벨트.

(3) 상기 제1수지층의 당량비와 상기 제2수지층의 당량비의 차이가 0.02 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (2) 중 어느 한 항에 기재의 제지용 슈 프레스 벨트.

(4) 상기 제1수지층의 당량비와 상기 제2수지층의 당량비 차이가 0.04 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재의 제지용 슈 프레스 벨트

(5) 상기 제1수지층의 열 경화성 폴리우레탄의 당량비(H/NCO) 값이 0.80~1.15인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재의 제지용 슈 프레스 벨트.

(6) 상기 제1수지층의 열 경화성 폴리우레탄의 당량비(N/NCO) 값이 0.80~0.99인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재의 제지용 슈 프레스 벨트.

(7) 상기 제2수지층과 상기 제2수지층의 펠트 측에 인접한 수지층의 경계면이 상기 물 수용부 단면의 저부로부터 상기 물 수용부의 깊이의 10% 이상에 존재하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재의 제지용 슈 프레스 벨트.

(8) 상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 우레탄 프리폴리머 및 경화제가 동일한 재료로 되는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (2) 중 어느 한 항에 기재의 슈 프레스 벨트.

본 발명의 슈 프레스 벨트에 따르면, 물 수용부를 가진 제2수지층의 폴리우레탄의 당량비를 펠트 접촉면을 가진 제1수지층의 폴리우레탄의 당량비보다 크게 함으로써 제1수지층의 펠트 접촉면의 마모 현상을 회피할 수 있으며, 물 수용부의 저부나 코너부에서의 크랙의 발생 및 성장을 억제할 수 있으므로 슈 프레스 벨트의 내구성이 현저히 향상되는 효과를 나타낸다.

또한, 인접하는 수지층의 당량비에 대해서, 1을 경계로 큰 것과 작은 것을 설정하고, 예를 들면 제1수지층의 당량비를 1 이하로 하고 제2수지층의 당량비를 1 보다 크게 설정함으로써, 제2수지층의 잉여 활성 수소기(H)가 제1수지층의 잉여 이소시아네이트기(H/NCO)와 강하게 결합함으로써 제1수지층과 제2수지층의 접착을 강력하게 하여 층간 박리를 방지할 수 있다.

[도 1] 도 1은 본 발명에 의한 제지용 슈 프레스 벨트의 하나의 예를 나타내는 부분 단면도이다.
[도 2] 도 2는 본 발명에 의한 제지용 슈 프레스 벨트의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
[도 3] 도 3은 본 발명에 의한 제지용 슈 프레스 벨트의 또 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
[도 4] 도 4는 종래 제지용 슈 프레스 벨트 부분 단면도이다.
[도 5] 도 5는 제지용 슈 프레스 장치의 개략도이다.
[도 6] 도 6은 굴곡 피로 시험기의 개략도이다.

다음으로, 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 도면에 근거해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 슈 프레스 벨트(3)의 한 예를 나타내는 부분 단면도이다.

슈 프레스 벨트(3)은 무단형의 띠체를 이루는 고리형의 벨트이다. 또한, 띠체의 2개의 주면은 각각 슈 프레스 벨트(3)이 형성하는 고리의 외주면 또는 내주면을 구성하고 있다. 그리고, 슈 프레스 벨트(3)는 이의 사용 시에 그 내주면 측에 슈가 배치되어, 한 방향으로 외주면 측에서 펠트(4)를 단지한다.

상기 슈 프레스 벨트(3)은 보강 기재(16)과 열 경화성 폴리우레탄이 일체화 되어, 상기 보강 기재(16)가 상기 폴리우레탄 중에 매설되어 있다. 상기 폴리우레탄은 펠트 측층(외주층)(15)을 갖추고, 상기 펠트 측층(15)에는 펠트 측 표면으로부터 펠트 측층(15)의 깊이 방향으로 닙 하에 습지 및 펠트에서 탈수된 물을 수용하기 위한 물 수용부(도 1에서는 배수구(17))가 형성되어 있다. 그리고 상기 펠트 측층(15)은 펠트 접촉면(외주면)을 가진 제1수지층(11)과 상기 물 수용부(17)의 저부 영역(18)을 가진 제2수지층(12)을 가지고 있다. 또한, 상기 폴리우레탄은 슈 측층(내주층)(20)을 갖추고, 상기 슈 측층(20)은 슈 접촉면(내주면)을 가진 슈 측 수지층(21)에서 형성되어 있다. 즉, 도 1에 나타낸 본 발명의 슈 프레스 벨트(3)은 상기 보강 기재(16)가 슈 측층(20)에 매설되어 있으나, 상기 보강 섬유 기재(16)가 매설되는 위치는 특히 한정되지 않는다.

보강 기재(16)로는 예를 들면, 직포를 사용할 수 있다. 상기 특허문헌 1 내지 특허문헌 4에 기재된 직포는 물론 다른 문헌에 기재된 보강 기재도 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유의 5000 dtex 멀티 필라멘트 연사를 경사 및 위사로서, 경사가 위사에 끼고, 위사와 경사의 교차부가 폴리우레탄 접착에 의해 접합되게 된 격자상 소재를 사용할 수도 있다.

보강 기재(16)에 사용하는 섬유 소재로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 대신 아라미드 섬유 나일론 6,6, 나일론 6,10, 나일론 6 등의 폴리아미드 섬유를 사용해도 좋다. 또한, 경사와 위사로 소재의 다른 섬유를 사용해도 바람직하고, 경사와 위사의 굵기를 5000 dtex 및 7000 dtex 등과 달리 사용해도 좋다.

제1수지층(11) 및 제2수지층(12)를 가진 펠트 측층(15) 및 슈 측층(20)은 폴리우레탄으로 형성되어 있으며, 즉, 말단에 이소시아네이트기(NCO)를 가진 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기(H)을 가진 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되어 있다. 여기서, 상기 활성 수소기(H)와 상기 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO, 화학 양론량에 근거한 당량비) 값은 제1수지층(11)의 당량비보다 제2수지층(12)의 당량비 쪽이 커지도록 각 수지층을 적층 하고 있다.

또한, 제1수지층(11)의 당량비보다 제2수지층(12)의 당량비가 큰 것이면 좋으나, 제1수지층(11)의 당량비와 상기 제2수지층(12)의 당량비의 차이는 0.02 이상인 것이 바람직하고, 0.04 이상인 것이 더 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 더 바람직하다.

나아가, 제1수지층(11)의 당량비는 특히 한정되지 않으나,, 예를 들면, 0.80~1.15인 것이 바람직하고, 0.8~1.0인 것이 더 바람직하고 0.80~0.99인 것이 보다 더 바람직하다. 이로써 펠트 측 표면에 마모가 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있으며, 제2수지층(12)의 당량비는 특히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.9 이상인 것이 바람직하고, 0.95~1.15인 것이 더 바람직하다. 이로써 물 수용부 저부 영역(18)에서 크랙이 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

말단에 이소시아네이트기(NCO)를 가진 우레탄 프리폴리머를 얻기 위한 페닐렌이소시아네이트 유도체로는 예를 들면, 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), m-크실렌 디이소시아네이트(m-XDI), 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로도, 또는 2종 이상을 혼합해서도 사용할 수 있다.

상술한 가운데서도 제1수지층(11)의 형성에 사용되는 페닐렌이소시아네이트 유도체로는 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 또는 p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI)를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 펠트 측 표면에서 마모가 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 상술한 가운데도 제2수지층(12)의 형성에 사용되는 페닐렌이소시아네이트 유도체로는 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 또는 p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI)를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 물 수용부 저부 영역(18)에서 크랙이 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

말단에 이소시아네이트기(NCO)을 가진 우레탄 프리폴리머를 얻기 위한 폴리 올은 폴리 에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 중으로부터 선택된다. 폴리 에테르 폴리올로는 폴리 에틸렌 글리콜(PEG), 폴리 프로필렌 글리콜(PPG), 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG) 등을 들 수 있다. 폴리에스테르 폴리올로는 폴리 카프로 락톤 에스테르, 폴리 카보네이트, 폴리 에틸렌 아디페이트, 폴리 부틸렌 아디페이트, 폴리 헥센 아디페이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로도, 또는 2종 이상을 혼합 또는 중합시켜서 사용할 수 있고, 이들의 변성체도 사용할 수 있다.

상술한 가운데서도 제1수지층(11)의 형성에 사용되는 폴리올은 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)을 사용하는 것이 더 바람직하다.

또한, 상술한 가운데서도 제2수지층(12)의 형성에 사용되는 폴리올은 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 폴리에스테르 폴리올에 비해 내분해성이 뛰어나다.

말단에 활성 수소기(H)를 가진 경화제로서, 예를 들면, 지방족 디올 화합물, 방향족 폴리 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 지방족 디올 화합물로는, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판 디올, 1,4-부탄 디올, 1,5-펜탄 디올, 1,6-헥산 디올, 폴리 에틸렌 글리콜, 폴리 프로필렌 글리콜 및 폴리 부틸렌 글리콜 등으로부터 선택되는 화합물이다. 방향족 폴리 아민 화합물로는 메틸렌 디아닐린, 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸 아닐린), 디에틸 톨루엔 디아민, 4,4'-메틸렌-비스-(2-에틸-6-메틸-아닐린), 4,4'-메틸렌-비스-(2-이소프로필-6-메틸 아닐린), 4,4'-비스(2-부틸 아미노)디페닐 메탄, 페닐렌 디아민, 메틸렌-서비스-(2-메틸 아닐린), 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로-6-에틸 아닐린), 1,2-비스(2-아미노페닐 티올)에탄, N, N'-디알킬-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디이소 프로필 아닐린) 및 디메틸 티오 톨루엔 디아민 등으로부터 선택되는 화합물이다. 또한, 상기 경화제는 단독으로도, 2종 이상을 혼합해도 좋다.

상술한 가운데서도 제1수지층(11)의 형성에 사용되는 경화제는 1,4-부탄디올 또는 디메틸 티오 톨루엔 디아민을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 펠트 측 표면에서 마모가 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 상술한 가운데서도 제2수지층(12)의 형성에 사용되는 경화제는 1,4-부탄디올 또는 디메틸 티오 톨루엔 디아민을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 물 수용부 저부 영역(18)에서 크랙이 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제1수지층(11)은, 예를 들면, 페닐렌 이소시아네이트 유도체로서 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐 메탄 디이소시아네이트(MDI) 또는 p- 페닐렌 디이소시아네이트(PPDI)와, 폴리올로서 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)과, 경화제로서의 1,4-부탄디올 또는 디메틸 티오 톨루엔 디아민을 사용하여 형성되는 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제1수지층(11)의 당량비는 0.80~1.15인 것이 바람직하고, 0.8~1.0인 것이 더 바람직하고 0.80~0.99인 것이 보다 더 바람직하다.이로써 펠트 측 표면에서 마모가 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제2수지층(12)은 예를 들면, 페닐렌 이소시아네이트 유도체로서 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐 메탄 디이소시아네이트(MDI) 또는 p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI)와, 폴리올로서 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG), 경화제로서 1,4-부탄디올 또는 디메틸 티오 톨루엔 디아민을 사용하여 형성되는 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제2수지층(12)의 당량비는 0.9 이상인 것이 바람직하고, 0.95~1.15인 것이 더 바람직하다. 이로써 물 수용부 저부 영역(18)에서 크랙이 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 제1수지층(11)을 구성하는 폴리우레탄의 구성 재료와, 제2수지층(12)를 구성하는 폴리우레탄의 구성 재료는 적어도 1종 이상이 공통적인 것이 바람직하고, 모든 구성 재료에 대해서 공통되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 제1수지층(11)과 제2수지층(12)를 구성하는 우레탄 프리폴리머 및 경화제는 각각 적어도 이들의 일부가, 바람직하게는 모두, 동일한 재료로 되는 것이 바람직하다. 특히, 제1수지층(11) 및 제2수지층(12)의 페닐렌이소시아네이트 유도체 및 폴리올과 경화제는 각각 동일한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 제조시 수지 준비 작업이나 수지 관리 작업 같은 제조 부하를 거치지 않고, 즉 제조 비용을 고려하지 않고 펠트 측 표면에서 마모가 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있으며 물 수용부 저부 영역(18)에서 크랙이 발생하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있는 슈 프레스 벨트를 제조할 수 있다.

나아가, 제1수지층(11) 또는 제2수지층(12)를 구성하는 폴리우레탄의 구성 재료는 공통되지 않는 구성 성분, 예를 들면 제1수지층(11)에 포함되나 제2수지층(12)에 포함되지 않는 구성 재료 및/또는 제2수지층(12)에 포함되나 제1수지층(11)에 포함되지 않는 구성 재료를 포함하고 있어도 좋다. 그러나, 이런 공통되지 않는 구성 성분의 함유량은 제1수지층(11) 또는 제2수지층(12)를 구성하는 폴리우레탄 중 10중량% 미만인 것이 바람직하고, 5중량% 미만인 것이 더 바람직하다.

또한, 이처럼 제1수지층(11)을 구성하는 폴리우레탄의 구성 재료와 제2수지층(12)을 구성하는 폴리우레탄의 구성 재료를 공통으로 한 경우라도, 각층 중의 구성 재료의 배합비를 변경함으로써 제1수지층(11)의 활성 수소기(H)와 상기 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비와 제2의 수지층(12)의 당량비와 다를 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 각층의 형성 시에 우레탄 프리폴리머와 경화제의 배합비를 적당히 조절(선택) 하므로 상기 당량비를 소망하는 것으로 할 수 있다.

펠트 측층(15)에는 펠트 측 표면으로부터 깊이 방향으로 닙 하에 습지 및 펠트에서 탈수된 물을 수용하기 위한 물 수용부(도 1에서는 배수구(17))이 형성되어 있으며, 여기서, 닙은 예를 들면, 도 5와 같은 제지용 슈 프레스 장치 1에서 습지(5) 및 펠트(4)가 프레스 롤(2와) 슈(6)으로 눌러지는 부분을 말한다. 물 수용부(17)은 펠트 측 표면에 형성되는 오목부이다. 그리고 물 수용부(17)은 닙 하에서 펠트(4) 및 습지(5)가 눌러지는 경우에 방출되는 물을 오목부에 수용한다. 한편, 물 수용부(17)은 닙을 통과한 후 물을 외부로 배출한다. 도 1에서는 복수의 배수구 (17)이 슈 프레스 벨트(3)의 주행 방향(MD)에 대해서 평행 되도록 배치하고 있다. 상기 물 수용부(17)은 슈 프레스 벨트(3)의 주행 방향(MD방향) 또는 기계 횡단 방향(CMD방향)에 대해서 연속적으로 배치해도 좋고 비연속적으로 배치해도 좋다. 또한, 도 1에서는 물 수용부(17)의 단면 형상에 대해 직사각형 모양을 나타냈으나, 물 수용부(17)의 단면 형상에 대해서는 특히 한정되지 않고, U자형, 사다리꼴형 등으로 할 수 있으며, 또한, 물 수용부의 임의의 단면의 폭, 깊이에 대해서는 특히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 도 1에 예시한 배수구(17)이라면 구 깊이를 0.5mm~2.0mm, 구 폭을 0.5mm~1.5mm, 구 개수를 5~15 개/인치로 설정할 수 있다.

제1수지층(11)과 제2수지층(12)의 경계면은 적어도 배수구(17)의 저부 영역(18)이 제2수지층에 포함되도록 배치한다. 이렇게 함으로써, 제1수지층(11)의 폴리우레탄은 저 당량비이므로 펠트 접촉 표면의 내마모성이 향상되며, 제2수지층(12)의 폴리우레탄은 고 당량비이므로 배수구(17)의 저부 영역(18)에서의 내크랙성, 내크랙 성장성이 향상된다. 해당 경계면은 배수구(17)의 깊이 방향에 대해서 임의의 위치에 설정할 수 있는데, 예를 들면, 슈 프레스 벨트의 펠트 접촉 표면의 마모가 현저한 사용 환경 하에서는 제1수지층(11)의 두께를 두껍게 하여, 즉, 물 수용부 단면의 바닥에서 물 수용부의 깊이의 70% 이하, 또는 50% 이하로 설정할 수도 있다.

제2수지층(12)과 슈 측층(20)의 경계면의 위치는 특히 한정되지 않는다. 도 1에서는 해당 경계면이 보강 기재(16)의 상부에 위치하고 보강 기재(16)가 슈 측층에 매설되어 있다. 해당 경계면은 보강 기재(16)의 내부에 위치해도 좋고 보강 기재(16)의 하부에 위치하고 보강 기재(16)가 펠트 측층(15)에 매설되어도 좋다. 도 1에 예시한 슈 프레스 벨트(3)의 제1수지층(11), 제2수지층(12) 및 슈 측층(20)의 두께는 각각 0.2~1.8mm, 0.2~4.0mm, 1.0~4.0mm로 설정할 수 있다.

도 1에 예시한 슈 프레스 벨트(3)를 제조하는 일례에 대해서 설명한다. 우선, 이형제를 표면에 도포한 맨드렐(Mandrel)에, 소망하는 슈 측 수지층(21)의 두께가 형성되도록 보강 기재(16)를 맨드렐 표면에서 띄워서 배치하고 보강 기재(16)의 표면으로부터 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합물을 도포·개량·관통시키고 전경화시킴으로써 보강 기재(16)가 슈 측 수지층(21)에 매설된 슈 측층(20)을 형성시킨다. 이 경우의 보강 기재(16)은 비교적 수지의 투과량이 큰 것을 사용한다. 다음에 슈 측층(20)의 표면에 제2수지층(12)을 적층하여 전 경직시키고, 제2수지층(12)의 표면에 제1수지층(11)을 적층 한 후 경화시킴으로써 보강 기재(16), 제1수지층(11), 제2수지층(12), 슈 측층(20)을 일체화시킨다. 마지막으로, 제1수지층(11)의 펠트 접촉 표면을 연마, 절삭 가공 등에 의해서 배수구(17)를 형성시키고 맨드렐 제조법에 의해 슈 프레스 벨트(3)을 완성한다.

다른 제조예로서, 우선, 축 방향에 평행으로 배치된 2개의 롤 간에 엔드리스(endless) 형의 보강 기재(16)을 전장하고, 보강 기재 표면으로부터 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합물을 도포·개량·적층시키고 전경화시킨다. 이것을 표리 반전시켜 다시 2개의 롤 간에 전장하고, 보강 기재(16)가 슈 측 수지층(21)에 매설된 슈 측층(20)을 형성시킨다. 이 경우의 보강 기재(16)는 비교적 수지의 투과량이 작은 것을 사용한다. 다음으로, 슈 측층(20)의 표면에 제2수지층(12)를 적층시켜 전 경직시키고, 제2수지층(12)의 표면에 제1수지층(11)을 적층 한 후 경화시킴으로써 보강 기재(16), 제1수지층(11), 제2수지층(12), 슈 측층(20)을 일체화시킨다. 마지막으로, 제1수지층(11)의 펠트 접촉 표면을 연마, 절삭 가공 등에 의해서 배수구(17)을 형성시키고 2개 롤 제조법에 의해 슈 프레스 벨트(3)을 완성한다.

경화 조건으로는 어느 제조 방법으로도, 전 경화를 50~140℃, 0.5~2 시간, 후 경화를 50~140℃, 2~20 시간으로 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 슈 프레스 벨트(3)의 다른 일례를 제시하는 부분 단면도로, 도 1에 예시한 슈 프레스 벨트(3)의 제1수지층(11)과 제2수지층(12)사이에 더욱 다른 제3수지층(13)이 마련된 것이다. 또한, 제3수지층(13)은 2층 이상의 복수층으로 하는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명의 슈 프레스 벨트(3)의 다른 일례를 제시하는 부분 단면도로, 도 1에 예시한 슈 프레스 벨트(3)의 슈 측층(20)에 대해서, 슈 측 수지층(21)과 제4수지층(14)이 마련된 것이다. 또한, 제4수지층(14)는 2층 이상의 복수층으로 하는 것이 가능하다.

제3수지층(13) 및 제4수지층(14)는 제1수지층(11), 제2수지층(12) 및 슈 측 수지층(21)과 동일하게, 상기 열거된 페닐렌이소시아네이트 유도체, 폴리올로부터 된 우레탄 프리폴리머와 경화제를 사용할 수 있으며, 당량비는 임의로 설정할 수 있다.

이상, 본 발명에 대해서 도시의 실시 형태에 근거하여 상세하게 설명했으나, 본 발명은 상술한 형태에만 한정되지 않는다. 예를 들면, 도시의 실시 형태에서는 물 수용부가 배수구인 것으로서 설명했으나, 물 수용부는 펠트 측 표면에서 펠트 측층의 깊이 방향으로 형성된 구멍이라도 좋다.

실시예

실시예 1~4, 비교예 1.

도 1에 예시한 슈 프레스 벨트를 2개 롤 제조법으로 제작하였다.

보강기재는 모두 공통의 직포를 사용하고, 제1수지층, 제2수지층, 슈 측층의 각 폴리우레탄은 트릴렌 디이소시아네이트(TDI)와 폴리 테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)로부터 제조된 우레탄 프리폴리머(NCO%=6.02)와, 디메틸 티오 톨루엔 디아민(DMTDA)을 반응시켰다. 제1수지층, 제2수지층의 당량비는 표 1에 기재된 대로 하고, 경화 조건은 100℃, 16시간으로 하였다. 각 수지층의 두께는 제1수지층 두께 0.8mm, 제2수지층 두께 1.0mm, 슈 측층 두께 3.4mm로 하였다. 배수구에 대해서는 구 폭 0.8mm, 구 깊이 1.0mm, 구 개수 10개/인치로 하였다.

	제1 수지층	제 2 수지층	당량비 차	상대 마모량	크랙 발생시간(Hr)
	당량비	당량비
실시예 1	0.80	1.15	0.35	5	19
실시예 2	0.95	1.05	0.10	55	16
실시예 3	0.98	1.02	0.04	85	13
실시예 4	0.99	1.01	0.02	95	12
비교예 1	1.00	1.00	0	100	11

얻어진 슈 프레스 벨트에 대해서, 펠트 접촉면의 마모 시험 및 굴곡 피로 시험을 하였다. 마모 시험은, 특개 2006-144139호 공보의 도 4에 나타낸 장치를 사용하여, 벨트 샘플을 프레스 보드의 하부에 부착하고, 그 아래 면(측정 대상면)에 외주에 마찰자를 갖춘 회전 롤을 누르면서 회전시켰다. 이때, 회전 롤에 의한 압력을 6.6kg/cm, 회전 롤 회전 속도 100m/분으로 하여 45초간 회전시켰다. 회전 후에, 벨트 샘플의 두께 감소량(비교예 1을 100으로 했을 때 상대 마모량)를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 기재한다.

굴곡 피로 시험은 도 6에 나타낸 장치를 사용하여, 20℃, 상대 습도 52%의 분위기에서 다음의 조건으로 배수구 저부 영역에서 크랙이 발생하는지 확인 시험을 하였다. 시편(31)에는 폭 방향에 평행으로 배수구를 배치하고, 시편의 사이즈는 폭 60mm, 그리퍼 간 길이 70mm로 하였다. 하부 그리퍼(32a)에 원호형의 왕복 운동을 가하여 상부 그리퍼(32b) 및 시편도 원호형으로 왕복하여 수봉(33)에서 시편이 굴곡된 피로되도록 하였다. 원호의 중심로부터 하부 그리퍼의 선단까지의 거리는 168 mm, 하부 그리퍼의 이동 거리는 161mm, 왕복 속도 162 왕복/분으로 하였다. 상부 그리퍼의 무게는 400g으로 하였다. 이 조건으로 굴곡을 반복, 배수구 저부 영역의 크랙이 발생할 때까지의 시간을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 기재한다.

표 1로부터 알 수 있듯이, 펠트 접촉면을 가진 제1수지층과 배수구 저부 영역을 가진 제2수지층의 폴리우레탄 당량비에 대해서, 제1수지층의 당량비보다 제2수지층의 당량비가 커지도록 한 것으로, 펠트 접촉면의 내마모성이 향상하여, 배수구의 저부 영역의 내크랙성이 높아졌음을 확인할 수 있다.

1: 제지용 슈 프레스 장치
2: 프레스 롤
3: 슈 프레스 벨트
4: 펠트
5: 습지
6: 슈
11: 제1수지층
12: 제2수지층
13: 제3수지층
14: 제4수지층
15: 펠트 측층
16: 보강 기재
17: 물 수용부(배수구)
18: 골 저부 영역
20: 슈 측층
21: 슈 측 수지층
22: 열 경화성 폴리우레탄
31: 슈 프레스 벨트 시험 편
32a: 하부 그리퍼
32b: 상부 그리퍼
33: 수봉

Claims (8)

1. 보강 기재와 적어도 펠트 측층을 가진 열 경화성 폴리우레탄이 일체화하여 되며, 상기 펠트 측층에, 펠트 측 표면으로부터 깊이 방향으로 닙(nip) 하에 습지 및 펠트에서 탈수된 물을 수용하기 위한 물 수용부가 형성된, 제지용 슈 프레스 벨트에 있어서,
   상기 펠트 측층은 적어도 펠트 접촉면을 가진 제1수지층과 상기 물 수용부의 저부 영역을 가진 제2수지층을 갖추고,
   상기 제1수지층 및 상기 제2수지층은 말단에 이소시아네이트기를 가진 우레탄 프리폴리머와 말단에 활성 수소기를 가진 경화제를 포함하는 조성물로 형성되며,
   상기 경화제 활성 수소기(H)와 상기 우레탄 프리폴리머인 이소시아네이트기(NCO)와의 당량비(H/NCO) 값이 상기 제1수지층의 당량비보다 상기 제2수지층의 당량비가 큰 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 물 수용부는 배수구인 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1수지층의 당량비와 상기 제2수지층의 당량비의 차이가 0.02 이상인 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1수지층의 당량비와 상기 제2수지층의 당량비 차이가 0.04 이상인 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1수지층의 열 경화성 폴리우레탄의 당량비(H/NCO) 값이 0.80~1.15인 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1수지층의 열 경화성 폴리우레탄의 당량비(N/NCO) 값이 0.80~0.99인 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2수지층과 상기 제2수지층의 펠트 측에 인접한 수지층의 경계면이 상기 물 수용부 단면의 저부로부터 상기 물 수용부의 깊이의 10% 이상에 존재하는 것을 특징으로 하는 제지용 슈 프레스 벨트.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 우레탄 프리폴리머 및 경화제가 동일한 재료로 되는 것을 특징으로 하는 슈 프레스 벨트.

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