KR20180011790A - 우레탄 조성물, 폴리우레탄 탄성체, 및 전동 벨트 - Google Patents

Abstract

강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체의 제공을 과제로 한다. 과제를 해결하고자, 특정한 프리폴리머와 가소제와 가교제를 포함하는 우레탄 조성물을 제공한다.

Description

우레탄 조성물, 폴리우레탄 탄성체, 및 전동 벨트

본 발명은, 우레탄 조성물, 폴리우레탄 탄성체, 및 전동 벨트에 관한 것이다.

종래, 프린터나 복사기 내에서 각종 롤러를 구동시키기 위해 톱니 벨트로 불리는 전동(傳動) 벨트가 사용되고 있다.

상기 톱니 벨트는, 띠형의 벨트 본체의 한쪽 면 또는 양면으로부터 돌출하는 복수의 톱니부를 구비하고 있고, 상기 톱니부를 벨트 본체의 길이 방향으로 일정한 피치로 배치하고 있다.

톱니 벨트는, 통상, 톱니부에 대응하는 홈을 가지는 톱니 풀리와 조합하여 사용되고, 상기 벨트 본체가 무단(無斷)형이 되어 복수의 톱니 풀리에 둘러져서 걸려서 사용된다.

프린터나 복사기의 롤러가 구동될 때는 상기 롤러의 길이 방향의 단부(端部)에 장착된 톱니 풀리가 톱니 벨트의 주행에 의해 회전된다.

이 톱니 벨트의 주행 시에는, 상기 톱니부는 톱니 풀리의 홈에 대하여 삽발(揷拔)를 반복하게 된다.

이에 따라, 톱니 벨트의 톱니부는 강도가 우수할 뿐만 아니라 표면의 윤활성도 우수한 것이 요구되고 있다(하기 특허문헌 1 참조).

일본 일본공개특허 제2009-210011호 공보

톱니 벨트 등의 전도 벨트나 반송 벨트의 형성에는, 폴리우레탄 탄성체 등의 각종 엘라스토머가 사용되고 있다.

폴리우레탄 탄성체는, 그 형성 재료가 되는 우레탄 조성물에서의 폴리올과 폴리이소시아네이트의 종류나 배합 비율 등에 의해 물성의 조정이 용이하다.

그러나, 우수한 강도와 표면 윤활성을 겸비한 폴리우레탄 탄성체는 아직 발견되고 있지 않고, 전도 벨트 등의 형성 재료로서 적합한 것이 발견되고 있지 않다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여, 강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체의 형성에 적합한 우레탄 조성물을 제공하고, 나아가서는 톱니 벨트 등의 전도 벨트의 형성에 적합한 폴리우레탄 탄성체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 우레탄 조성물은, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 포함하는 우레탄 조성물로서, 분자량 300 이상의 장쇄 폴리올과 디페닐메탄디이소시아네이트의 반응물인 우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하고, 가소제와 폴리올계 가교제를 더욱 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리우레탄 탄성체는, 상기와 같은 우레탄 조성물에 의해 형성되어 있고, 전동 벨트에 관한 본 발명은, 이러한 폴리우레탄 탄성체에 의해 풀리와 접하는 면이 형성되어 있다.

본 발명에 의하면, 강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체의 형성에 적합한 우레탄 조성물이 제공된다.

도 1은 톱니 벨트를 나타낸 개략 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

이하에 있어서는, 톱니 벨트의 형성에 이용되는 경우를 예로 들어 본 발명의 우레탄 조성물 및 본 발명의 폴리우레탄 탄성체에 대하여 설명한다.

우선 톱니 벨트에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.

그리고, 도 1은, 톱니 벨트의 길이 방향과 두께 방향의 양쪽에 평행하는 평면에서 톱니 벨트를 절단한 경우의 단면의 모습을 나타낸 도면이다.

이 도면에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 톱니 벨트(1)는, 띠형의 벨트 본체(10)를 가지고 있다.

톱니 벨트(1)는, 상기 벨트 본체(10)의 일면측으로부터 돌출하는 복수의 톱니부(20)를 가지고 있다.

상기 벨트 본체(10)는, 폴리우레탄 탄성체(11)와, 상기 폴리우레탄 탄성체 중에 매설된 항장체(抗張體)(12)로 형성되어 있다.

상기 톱니부(20)는, 전체가 폴리우레탄 탄성체(21)에 의해 형성되어 있다.

톱니부(20)를 구성하는 폴리우레탄 탄성체(21)와, 벨트 본체(10)을 구성하는 폴리우레탄 탄성체(11)는 공통되는 우레탄 조성물로 이루어지고, 본 실시형태의 톱니 벨트(1)는, 이들이 일체적인 것이 되어 있다.

상기 톱니부(20)의 표면은, 톱니 벨트(1)를 톱니 풀리에 걸려서 권취되어 사용할 때 톱니 풀리와 강하게 접하는 부분이 된다.

이에 따라, 이들 부위를 구성하는 상기 폴리우레탄 탄성체(11, 21)에는, 우수한 강도가 요구되는 동시에 우수한 표면 윤활성을 가지는 것이 요구된다.

이러한 점을 고려하여 폴리우레탄 탄성체(11, 21)는, JIS A 경도가 80 이상인 것이 바람직하고, 82 이상인 것이 더욱 바람직하고, 84 이상인 것이 특히 바람직하다.

여기서, 폴리우레탄 탄성체의 「JIS A 경도」란, JIS 표준 조건(23℃, 50%RH) 하에서 구 JIS K6301에 준거하여 측정되는 타입 A 듀로미터 경도의 순간값을 의미한다.

그리고, 폴리우레탄 탄성체의 JIS A 경도는, 100 이하인 것이 바람직하다.

이와 같은 폴리우레탄 탄성체(11, 21)를 형성시키기 위한 본 실시형태의 우레탄 조성물은, 분자량 300 이상의 장쇄 폴리올과 디페닐메탄디이소시아네이트의 반응물인 우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하고 있다.

즉, 본 실시형태의 우레탄 조성물은, 함유하는 성분 내에서 상기 우레탄 프리폴리머가 차지하는 질량 비율이 가장 높은 것이 되어 있다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 가소제와 폴리올계의 가교제를 더욱 포함하고 있다.

상기 우레탄 프리폴리머의 출발 물질이 되는 상기 장쇄 폴리올의 분자량은, 예를 들면, 300 이상으로 할 수 있다.

우레탄 프리폴리머의 출발 물질이 되는 상기 장쇄 폴리올의 분자량은, 650 이상인 것이 바람직하고, 800 이상인 것이 더욱 바람직하다.

상기 장쇄 폴리올의 분자량은, 예를 들면, 3000 이하로 할 수 있다. 상기 장쇄 폴리올의 분자량은, 2000 이하인 것이 바람직하고 1500 이하인 것이 더욱 바람직하다.

상기 장쇄 폴리올로서는, 폴리에테르폴리올이나, 폴리에스테르폴리올 등을 예로 들 수 있다.

상기 폴리에테르폴리올은, 예를 들면, 분자량이 300 미만인 단쇄 폴리올에 알킬렌옥사이드를 부가한 것이 있다.

폴리올의 분자량은, 그 구조를 특정할 수 있는 것에 대해서는, 상기 구조에 의해 계산으로 구할 수 있다. 또한, 구조의 특정이 어려운 폴리올의 분자량은, 수평균분자량을 측정함으로써 구할 수 있다.

폴리올의 수평균분자량(Mn)은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정할 수 있고, 예를 들면, 토소사에서 제조한 GPC: 모델명 「HLC-8020」을 사용하여, 컬럼 「G-4000」, 「G-3000」, 「G-2000」(모두 토소사 제조)를 3개 연결시키고, 이동상에 클로로포름을 사용함으로써 측정할 수 있다.

상기 단쇄 폴리올은, 통상, 2가(디올) 또는 3가(트리올)의 폴리올로 할 수 있다.

상기 단쇄 폴리올은, 4가 이상인 것이라도 된다.

단쇄 디올는, 예를 들면, 탄소수 2∼12의 지방족 디올이라도 된다.

상기 지방족 디올로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-프로필렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 및 2,3-부탄디올 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

상기 단쇄 디올은, 지환족 디올이나 방향족 디올이라도 된다.

상기 단쇄 트리올로서는, 예를 들면, 글리세린, 트리메틸올프로판, 및 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

상기 단쇄 폴리올과 함께 폴리에테르폴리올을 형성하는 상기 알킬렌옥사이드는, 예를 들면, 탄소수 2∼10 정도의 알킬렌옥사이드가 있다.

구체적으로는, 상기 폴리에테르폴리올은, 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리옥시부티렌-폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시부틸렌-폴리옥시프로필렌글리콜, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물, 비스페놀 A의 프로필렌옥사이드 부가물 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

상기 폴리에스테르폴리올은, 예를 들면, 상기 단쇄 디올와 디카르복시산의 탈수 축합물이나 상기 단쇄 디올에 카프로락톤을 개환(開環) 부가한 것이 있다.

상기 디카르복시산으로서는, 예를 들면, 숙신산, 아디프산, 세바스산, 글루타르산, 아젤라산, 말레산, 푸마르산 등의 지방족 디카르복시산, 테레프탈산, 이소프탈산 등의 방향족 디카르복시산 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

상기 카프로락톤으로서는, 예를 들면, α-카프로락톤, β-카프로락톤, γ-카프로락톤, δ-카프로락톤, ε-카프로락톤, α-메틸-ε-카프로락톤, β-메틸-ε-카프로락톤, 헵타락톤, 옥타락톤, 운데카락톤, 펜타데카락톤, γ-부티로락톤, γ-바레로락톤 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

구체적으로는, 상기 폴리에스테르폴리올은, 예를 들면, 폴리에틸렌아디페이트디올, 폴리부틸렌아디페이트디올, 폴리헥사메틸렌아디페이트디올, 폴리부틸렌이소프탈레이트디올, 폴리헥사메틸렌이소프탈레이트디올, 폴리네오펜틸아디페이트디올, 폴리에틸렌프로필렌아디페이트디올, 폴리에틸렌부티렌아디페이트디올, 폴리부틸렌헥사메틸렌아디페이트디올, 폴리(폴리테트라메틸렌에테르)아디페이트디올, 폴리(디에틸렌글리콜)이소프탈레이트디올, 폴리카프로락톤디올, 아디프산 변성 폴리카프로락톤디올, 테레프탈산 변성 폴리카프로락톤디올, 이소프탈산 변성 폴리카프로락톤디올 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

본 실시형태의 상기 폴리올은, 폴리에테르폴리올인 것이 바람직하고, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜인 것이 더욱 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 장쇄 폴리올과 디페닐메탄디이소시아네이트를 반응시켜서 이루어지는 프리폴리머를 주성분으로 하는 것이지만, 다른 폴리이소시아네이트를 소량(예를 들면, 전체 폴리이소시아네이트 중의 5질량% 이하)이라면 포함해도 된다.

그리고, 우레탄 조성물의 필수 성분이 되는 상기 디페닐메탄디이소시아네이트로서는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-MDI), 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트(2,2'-MDI), 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(2,4'-MDI) 등의 모노메릭 MDI나 폴리메틸렌폴리페닐렌폴리이소시아네이트 등의 폴리메릭 MDI로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것을 예로 들 수 있다.

그 중에서도 상기 디페닐메탄디이소시아네이트로서는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-MDI)가 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 디페닐메탄디이소시아네이트 이외의 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들면, 2,4-트릴렌디이소시아네이트(2,4-TDI), 2,6-트릴렌디이소시아네이트(2,6-TDI), 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 톨리딘디이소시아네이트(TODI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 등의 방향족 폴리이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(TMHDI), 리신디이소시아네이트, 노르보르넨디이소시아네이토메틸(NBDI), 크실릴렌디이소시아네이트(XDI), 데트라메틸크실릴렌디이소시아네이트(TMXDI) 등의 지방족 폴리이소시아네이트, 트랜스시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), H6XDI(수첨 XDI), H12MDI(수첨 MDI) 등의 지환식 폴리이소시아네이트, 상기한 각 폴리이소시아네이트의 카르보디이미드 변성 폴리이소시아네이트, 또는, 이들의 이소시아누레이트 변성 폴리이소시아네이트 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것을 함유할 수 있다.

상기 가소제로서는, 종래, 폴리우레탄 탄성체의 경도 조정 등을 목적으로 하여 사용되고 있는 것을 적절하게 채용할 수 있다.

상기 가소제는, 예를 들면, 지방족 이염기산 에스테르류, 프탈산 에스테르류, 글리콜에스테르류, 지방산 에스테르류, 인산 에스테르류 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

지방족 이염기산 에스테르류로서는, 예를 들면, 아디프산 디옥틸이나 아디프산 디이소데실 등의 아디프산 에스테르계의 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

또한, 지방족 이염기산 에스테르류로서는, 숙신산 디이소데실, 아젤라산 디옥틸, 세바스산 디부틸, 세바스산 디옥틸, 테트라하이드로디옥틸프탈레이트 등; 글리콜 에스테르류로서는 디에틸렌글리콜디벤조에이트, 디펜타에리트리톨헥사에스테르, 펜타에리트리톨에스테르 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것을 예로 들 수 있다.

프탈산 에스테르류로서는, 예를 들면, 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디이소부틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디헵틸프탈레이트, 디-2-에틸헥틸프탈레이트, 디이소옥틸프탈레이트, 디-n-옥틸프탈레이트, 디노닐프탈레이트, 디이소데실 프탈레이트, 디트리데실프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

지방산 에스테르류로서는, 예를 들면, 올레산 부틸, 아세틸리시놀레산 메틸, 염소화 지방산 메틸, 메톡시 염소화 지방산 메틸 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

인산 에스테르류로서는, 예를 들면, 트리크레실포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 옥틸디페닐포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리클로로에틸포스페이트, 크레실디페닐포스페이트 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 것이 있다.

이들 중 본 실시형태의 가소제로서는, 지방족 이염기산 에스테르류가 바람직하고, 아디프산 에스테르계의 것이 더욱 바람직하다.

상기 가소제로서는, 아디프산 디옥틸(DOA(아디프산 비스2-에틸헥실: DEHA))이 특히 바람직하다.

상기 폴리올계 가교제는, 상기 단쇄 폴리올을 채용할 수 있다.

상기 폴리올계 가교제는, 상기 단쇄 폴리올과 상기 장쇄 폴리올을 조합한 것이 바람직하다.

가교제로서 사용하는 상기 단쇄 폴리올은, 단쇄 디올 및 트리메틸올프로판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

가교제로서 사용하는 장쇄 폴리올은, 우레탄 프리폴리머를 구성하고 있는 폴리올과 동종의 것이 바람직하고, 폴리에테르폴리올이 바람직하다.

특히 장쇄 폴리올로서는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜이 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 상기 가소제를 10질량% 이상의 비율로 함유하는 것이 바람직하고, 12.5질량% 이상의 비율로 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

우레탄 조성물은, 상기 가소제를 20질량% 미만의 비율로 함유하는 것이 바람직하고, 17.5질량% 이하의 비율로 함유하는 것이 더욱 바람직하고, 15질량% 이하의 비율로 함유하는 것이 특히 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 상기 우레탄 프리폴리머의 함유량을 100질량부로 했을 때, 상기 폴리올계 가교제가 되는 단쇄 폴리올을 10질량부 이상의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 상기 우레탄 프리폴리머의 함유량을 100질량부로 했을 때, 상기 폴리올계 가교제가 되는 단쇄 폴리올을 20질량부 이하의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 상기 우레탄 프리폴리머의 함유량을 100질량부로 했을 때, 상기 폴리올계 가교제가 되는 장쇄 폴리올을 50질량부 이상의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 상기 우레탄 프리폴리머의 함유량을 100질량부로 했을 때, 상기 폴리올계 가교제가 되는 장쇄 폴리올을 75질량부 이하의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 함유하는 이소시아네이트기의 수를 X(mol/g), 이소시아네이트기의 분자량을 42.02(g/mol)로 하고, 우레탄 프리폴리머를 형성하고 있는 장쇄 폴리올과 폴리이소시아네이트를 포함하여 상기 우레탄 조성물 중에 포함되는 모든 장쇄 폴리올, 및 폴리이소시아네이트의 합계 함유량을 Y(질량%)로 한 경우에 하기 식(1)으로 표시되는 「NCO율(Z)」가 하기 부등식(2)에 기재된 조건을 충족하는 것이 바람직하다.

(NCO율: %)=[42.02 × X/(Y/100)]×100… (1)

8.5≤ Z ≤ 10… (2)

또한, 「NCO율(Z)」은, 9.0질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 「NCO율(Z)」은, 9.5질량 이하인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 우레탄 조성물 중의 이소시아네이트기의 수(X)에는, 우레탄 프리폴리머에 있어서 장쇄 폴리올의 수산기와 함께 우레탄 결합을 형성하고 있는 것은 포함하지 않는다.

상기 식(1)으로 표시되는 「NCO율」은, 폴리우레탄 탄성체 중의 소프트 세그먼트를 구성하는 장쇄 폴리올과, 하드 세그먼트를 구성하는 폴리이소시아네이트의 합계에서 차지하는 하드 세그먼트의 비율을 의미한다.

이 이소시아네이트기는, 주로, 디페닐메탄디이소시아네이트에 의해 우레탄 조성물 중에 도입되는 것이므로, 「NCO율」은 우레탄 조성물 중에서의 디페닐 구조의 존재량을 나타내고 있다.

상기 우레탄 조성물은, 강직한 디페닐 구조를 소정의 비율로 함유함으로써, 폴리우레탄 탄성체를 강도가 우수하며 동시에 표면 윤활성이 우수한 것으로 할 수 있다.

또한, 우레탄 조성물은, 전술한 바와 같은 비율로 가소제를 함유함으로써, 폴리우레탄 탄성체를 표면 윤활성이 우수하고 동시에 적절한 유연성을 가지는 것으로 할 수 있다.

본 실시형태의 우레탄 조성물은, 또한 필요에 따라 그 외의 첨가제를 함유시킬 수 있고, 상기 첨가제로서는, 무기 필러, 단섬유 등의 충전제, 난연제, 항균제, 커플링제, 산화방지제, 노화방지제, 자외선 흡수체 등의 기능성 약제, 착색제 등을 예로 들 수 있다.

상기 우레탄 조성물에 의해 형성되는 폴리우레탄 탄성체와 함께 톱니 벨트의 벨트 본체를 구성하는 상기 항장체(12)는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 유리 섬유로 이루어지는 코드나 스틸 코드 등의 무기 코드, 폴리에스테르 코드, 폴리케톤 코드, 폴리아미드 코드 등의 폴리머 코드를 채용할 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 톱니 벨트(1)는, 폴리우레탄 탄성체(11, 21)의 형성에 전술한 바와 같은 재료를 사용하는 점 이외에는 일반적인 제조 방법으로 제작될 수 있다.

이 톱니 벨트(1)의 제조법에 대하여 이하에 예시한다.

먼저, 원기둥형 또는 원통형의 내형(內型)을 준비한다.

상기 내형으로서는, 예를 들면, 외주면에 축 방향으로 연장되는 홈을 가지고, 상기 홈이 주위 방향으로 소정 피치로 설치되고, 홈 사이의 돌기의 선단부(先端部)에 항장체를 지지하기 위한 돌조(突條)를 가지고, 상기 돌조가 축 방향으로 연장되어 있는 것을 준비한다.

이어서, 항장체(12)가 되는 코드를 내형의 외주에 나선형으로 권취하고, 상기 코드가 축 방향에 있어서 소정의 피치로 배열된 상태로 만든다.

내형의 외경보다 벨트 본체의 두께 분만큼 큰 내경(內徑)을 가지는 원통형의 외형(外型)의 내부에 이 코드를 권취한 내형을 세트한다.

그리고, 전술한 바와 같은 우레탄 조성물을 조제하고, 내형과 외형의 사이에 주형(注型)하고, 상기 우레탄 조성물을 가열 상태로 만들어 가교제, 장쇄 폴리올, 및 우레탄 프리폴리머를 반응시킨다.

상기 반응에 의해 형내에서 폴리우레탄 탄성체를 형성시켜 통형(筒形)의 성형체를 제작한다.

이 통형의 성형체를 소정 폭으로 절단하고, 도 1에 나타낸 바와 같은 톱니 벨트를 제작한다.

이와 같이 하여 제작되는 톱니 벨트는, 톱니부나 벨트 본체가 강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체에 의해 형성되므로, 내마모성 등에 있어서도 우수하다.

그리고, 본 실시형태에 있어서는, 우레탄 조성물을 톱니 벨트의 형성 재료로서 이용하는 태양(態樣)을 예시하고 있지만, 본 발명에 따른 우레탄 조성물, 폴리우레탄 탄성체, 및 전동 벨트의 태양에 대해서는, 상기 예시로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 본 발명의 우레탄 조성물은, 톱니 벨트 이외의 전동 벨트에도 이용할 수 있고, 전동 벨트 이외의 반송 벨트 등의 형성 재료로서도 유용한 것이다.

또한, 본 발명의 우레탄 조성물은, 벨트 이외에도 이용 가능하다.

본 발명의 우레탄 조성물은, 벨트 이외에도, 예를 들면, 다른 부재와 슬라이드 접촉 상태로 이용되는 부재 등의 형성 재료로서 적합한 것이다.

이상과 같은 본 발명은 상기 예시로 전혀 한정되지 않는다.

[실시예]

이하에 실시예를 나타내어, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 예시로 한정되는 것도 아니다.

(물성 평가 1: 시트 물성)

(우레탄 조성물 #1∼#7)

폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG: 분자량 약 1000)과 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI)를 반응시켜, 이들의 반응물인 우레탄 프리폴리머(이소시아네이트기 함유량 20.1질량%)(이하 「A액」이라고도 함)를 준비했다.

이 A액과는 별도로, 가교제(1,4부탄디올: 분자량 약 90 및 PTMG: 분자량 약 1000), 가소제(아디프산 비스2-에틸헥실)를 포함하는 액(이하 「B액」이라고도 함)을 하기 표 1에 기재된 배합 내용으로 조제했다.

상기 A액을 탈포(脫泡)하고 50℃로 가열하고, 동일하게 50℃로 예열한 B액과 하기 표 1에 기재된 비율로 혼합 교반하여 우레탄 조성물 #1∼#7을 조제했다.

2장의 평판의 사이에 2mm의 두께의 스페이서를 협지한 금형에 우레탄 조성물을 주입한 후, 100℃의 오븐 중에서 가열하고, 프리폴리머를 가교시켜 폴리우레탄 탄성체으 이루어지는 두께 2mm의 물성 평가용 시트를 얻었다.

상기 물성 평가용 시트에 대하여, JIS A 경도의 측정과 동마찰 계수의 측정을 실시하고, 또한 육안으로 가소제의 블리드 아웃을 관찰했다.

그리고, 동마찰 계수의 측정은, 이하의 요령에 의해 실시했다.

먼저, 상기 평가용 시트를 1변 5mm의 정사각형으로 자른 절편을 준비했다.

이 절편을 지그(jig)에 고정하고, 48rpm의 일정 회전수로 회전시킨 FC재(회주철(gray cast iron))로 만든 원반의 반면(盤面)과 맞닿게 했다.

그리고, 절편은, 5mm×5mm의 면을 상기 원반의 반면과 맞닿게 했다.

또한, 지그에는, 하중을 가하고, 상기 절편과 상기 반면의 사이에 압력이 가해지도록 했다.

그리고, 고정 배치한 절편과 회전하는 원반의 사이에 작용하는 마찰력을 측정하고, 상기 마찰력으로부터 동마찰 계수를 계산에 의해 구하였다.

그리고, 각 우레탄 조성물 #1∼#7에 의해 제작한 절편에 의해 동마찰 계수를 측정할 때는, 절편에 대한 하중, 원반에 대한 절편 고정 위치(원반의 주속(周速)), 및 절편과 원반을 맞닿게 하고 나서 마찰력을 측정할 때까지의 시간 등 여러가지 조건을 공통화했다.

결과를 하기 표에 나타내었다.

그리고, 이와 같이 하여 측정한 동마찰 계수는, 0.3 미만인 것이 바람직하고, 0.27 미만인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 「#7」의 평가용 시트의 「경도」와 「동마찰 계수」의 측정은 실시하지 않았다.

[표 1]

(물성 평가 2: 시트 물성 및 액안정성)

전기의 「물성 평가 1」과 동일한 「프리폴리머(A액)」를 사용하고, 「B액」의 조성비, 및 「A액」과 「B액」의 배합 비율을 변경하여 가소제 첨가량이 10∼20 질량%이며 NCO율이 7.5∼10 질량%인 우레탄 조성물을 조제하고, 「물성 평가 1」과 마찬가지로 물성 평가용 시트를 제작하여 「경도」, 「동마찰 계수」, 및 「블리드 아웃」에 대하여 평가를 행하였다.

강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체를 효율적으로 제작하는 데 있어서 『A액』이나 『B액』은 저장 안정성이 우수한 것이 바람직하다.

이에, 「액의 안정성」과 같이 본 발명을 실시하는 데 있어서 바람직한 조건에 대해서도 평가를 실시했다.

즉, 「B액」을 50℃로 가열하고, 액의 분리 상황을 육안으로 확인했다.

이 결과를, 하기 표 2∼5에 나타내었다.

그리고, 표 중의 「-」는, 평가를 실시하지 않고 있는 것을 나타내고 있다.

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

(벨트 평가: 벨트 내구 시험)

톱니 벨트의 톱니부에 대응한 홈부를 구비하고, 외주면에 축 방향으로 연장되는 홈부를 구비한 원통형의 내금형(內金型)으로서, 또한 홈부의 사이의 각각의 돌기부의 표면에 축 방향으로 연장되는 돌조를 구비한 내금형을 준비했다.

접착 처리를 실시한 유리 섬유로 이루어지는 코드를 상기 내금형의 외주면에 권취하였다.

상기 코드는, 상기 돌조에 의해 지지되면서 내금형의 외주면을 따라 권취하였다.

이 내금형을 원통형의 외금형 내에 삽입하고, 이들 내금형과 외금형을 50℃로 예열하였다.

다음으로, 표 1의 우레탄 조성물 #1을 조제하고, 상기 내금형과 외금형의 사이의 공간에 주입한 후, 120℃의 오븐 중에서 90분간 가열하고, 프리폴리머를 가교하고 경화시켰다.

얻어진 원통형의 성형체를 금형으로부터 분리하고, 3mm 폭으로 재단하여, 톱니 벨트를 얻었다.

이 톱니 벨트를 톱니 수 32(32T)의 구동 풀리와 종동 풀리의 사이에 둘러서 걸고, 종동 풀리에 2.45N의 장력을 가하고, 구동 풀리를 2345rpm으로 구동하고, 2축 내구 시험을 행하였다(상세한 조건은 표 6과 같다).

그 결과, 내구 시험 500시간 경과 후에도 특별히 문제점은 없으며, 평가에 제공한 톱니 벨트가 표면 윤활성이 우수한 벨트인 것을 알았다.

[표 6]

이상과 같이, 본 발명의 우레탄 조성물에 의하면, 강도와 표면 윤활성이 우수한 폴리우레탄 탄성체를 얻을 수 있고, 톱니 벨트 등의 전동 벨트의 형성 재료로서 적합한 폴리우레탄 탄성체를 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.

본원은, 일본특원 2015-106544호의 우선권을 주장하고, 인용에 의해 본원 명세서의 기재에 포함된다.

1: 톱니 컨베이어
10: 벨트 본체
11: 폴리우레탄 탄성체
12: 항장체
20: 톱니부
21: 폴리우레탄 탄성체

Claims (8)

1. 폴리올과 폴리이소시아네이트를 포함하는 우레탄 조성물로서,
   분자량 300 이상의 장쇄(長鎖) 폴리올과 디페닐메탄디이소시아네이트의 반응물인 우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하고, 가소제와 폴리올계 가교제를 더 포함하는, 우레탄 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   분자량 300 이상의 장쇄 폴리올과 폴리이소시아네이트의 합계 질량에서 차지하는 이소시아네이트기의 질량 비율이 8.5질량% 이상 10질량% 이하인, 우레탄 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 가소제의 함유량이 10질량% 이상 20질량% 미만이며, 상기 가소제로서 아디프산 에스테르계 가소제를 포함하는, 우레탄 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 폴리올계 가교제가, 분자량 300 미만의 단쇄(短鎖) 디올 및 트리메틸올프로판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 우레탄 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 우레탄 조성물에 의해 형성된, 폴리우레탄 탄성체.
6. 제5항에 있어서,
   JIS A 경도가 80도 이상인, 폴리우레탄 탄성체.
7. 풀리에 권취되어 사용되고, 적어도 상기 풀리와 접하는 면이 제5항 또는 제6항에 기재된 폴리우레탄 탄성체에 의해 형성되어 있는, 전동 벨트.
8. 제7항에 있어서,
   띠형의 벨트 본체 중 적어도 한쪽 면에 복수의 톱니부를 구비한 톱니 벨트로서 구성되며, 상기 톱니부가 상기 폴리우레탄 탄성체에 의해 형성되어 있는, 전동(傳動) 벨트.

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