WO2012070158A1 - 複層シート、エンドレスベルトならびにその製造方法 - Google Patents

複層シート、エンドレスベルトならびにその製造方法 Download PDF

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克也 本多
広明 安野
淳 油布
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本多産業株式会社
日清紡メカトロニクス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer sheet, an endless belt, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a multilayer sheet excellent in heat resistance, non-adhesiveness and wear resistance, and grip, which can be used for industrial use, an endless belt comprising the multilayer sheet, and a method for producing the same. It is.
  • heat-resistant composite sheets are known in which a heat-resistant fiber woven fabric excellent in heat resistance and tensile strength is combined with a heat-resistant resin excellent in heat resistance and non-adhesiveness. They are used as related heat-resistant non-adhesive sheets and heat-resistant non-adhesive transport belts.
  • a heat resistant fiber woven fabric used for the heat resistant composite sheet for example, a woven fabric in which glass fiber, aramid fiber or the like is plain woven or twill woven is used.
  • fluororesins such as polytetrafluoroethylene resin (PTFE), are used, for example.
  • fluororesin is excellent in heat resistance, cold resistance, non-adhesiveness, chemical resistance, combustion resistance, weather resistance, electrical insulation, low friction, etc., but poor in wear resistance.
  • heat-resistant materials that are superior to fluororesins in abrasion resistance, inferior in low friction, excellent in grip properties, and difficult to slip include polyimide resins.
  • a method for producing a sheet having improved wear resistance for example, a heat-resistant fiber woven fabric is impregnated and adhered to a mixed solution in which a polyimide resin is dispersed in an aqueous fluororesin suspension, dried, and then fired.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-21403 (Patent Document 1) has been proposed.
  • the sheet described in Patent Document 1 is a mixed material of a polyimide resin and a fluororesin, both performances are averaged, and it is possible to obtain the original excellent wear resistance of the polyimide resin. It seems difficult.
  • the inner surface of the belt which is the contact surface with the drive roll, has an appropriate grip and wear resistance.
  • it is a mixed material of polyimide resin and fluororesin. So it seems difficult to achieve both.
  • Tubular endless belts that form a layer of polyimide resin and fluororesin that is not a mixture of polyimide resin and fluororesin (Japanese Patent Laid-Open No. 7-110632 (Patent Document 2), Japanese Patent Laid-Open No. 7-178741 (Patent Document) 3) and JP-A-2002-178422 (Patent Document 4) have also been proposed.
  • the manufacturing method is molding with a cylindrical mold, and the equipment cost seems to increase in order to cope with various dimensions.
  • the present invention has been studied in consideration of the above-mentioned circumstances, and obtains a sheet having excellent heat resistance and non-adhesiveness as well as necessary wear resistance and grip properties, and cuts them into necessary dimensions. It is an object of the present invention to provide a multilayer sheet capable of producing endless belts of various dimensions without using a mold, an endless belt comprising the multilayer sheet, and a method for producing the same.
  • the multilayer sheet according to the present invention is a multilayer sheet having at least one composite material layer composed of a fluororesin and a heat-resistant fiber woven fabric and a surface layer composed of a polyimide resin, wherein the surface layer is composed of the composite sheet. It is characterized by being formed through a treated surface formed by a surface activation treatment performed on the material layer.
  • a multilayer sheet according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the surface activation treatment is silica particle adhesion firing treatment, metal sodium etching treatment, plasma discharge treatment or corona discharge treatment.
  • an endless belt according to the present invention is characterized in that it is composed of an annular body of a belt-like material formed from the above multilayer sheet.
  • the manufacturing method of the endless belt according to the present invention cuts the multilayer sheet into a belt shape, and joins two opposing ends of the belt-shaped object of the multilayer sheet to obtain an annular body. It is a feature.
  • another endless belt manufacturing method according to the present invention includes a belt-like material in which the multilayer sheet and another sheet are laminated, and two opposite ends of the belt-like material with respect to the multilayer sheet. And the two opposite ends of the belt and the other sheet of the belt-like material are joined or arranged close to each other to obtain an annular body.
  • seat which has the outstanding heat resistance, non-adhesiveness and abrasion resistance, and grip property can be obtained. Since this multilayer sheet has a polyimide resin as its surface layer, it is possible to obtain non-adhesiveness, wear resistance, grip properties and the like suitable for the desired use and required performance. And according to the present invention, this multilayer sheet or a laminate of other sheets is formed so that an endless belt having a desired width and length can be formed as it is or after laminating other sheets. Since an endless belt can be obtained by cutting the belt into a belt shape, an endless belt having a desired width, length, and layer configuration according to the application can be easily manufactured.
  • each layer having a desired width and length Prior to lamination, each layer having a desired width and length is prepared, and after these are laminated, an endless belt can be manufactured.
  • a wide endless belt is once formed without cutting the same multilayer sheet, and then the wide endless belt is cut to a desired width.
  • a plurality of products can be manufactured at the same time. It is also easy to make different endless belts with different widths by adjusting the width when cutting the wide endless belt.
  • the formation of the surface layer of the multilayer sheet can be carried out by applying a polyimide resin, the surface layer is obtained in comparison with the case where the surface layer portion is obtained in the form of a sheet in advance and laminated with an adhesive or the like. Therefore, it is possible to obtain a multilayer sheet and an endless belt excellent in strength and durability, and to easily and efficiently manufacture the multilayer sheet and the endless belt.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a multilayer sheet according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the multilayer sheet according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the endless belt according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the endless belt according to the present invention.
  • the multilayer sheet according to the present invention is a multilayer sheet having at least one composite material layer composed of a fluororesin and a heat-resistant fiber woven fabric and a surface layer composed of a polyimide resin, wherein the surface layer is composed of the composite sheet. It is characterized by being formed through a treated surface formed by a surface activation treatment performed on the material layer.
  • Preferable specific examples of the multilayer sheet according to the present invention include those described in FIGS.
  • a multilayer sheet 10 according to the present invention shown in FIG. 1 is a multilayer sheet having a single composite layer 2 composed of a fluororesin 2a and a heat-resistant fiber woven fabric 2b and a surface layer 3a composed of a polyimide resin.
  • the surface layer 3a is formed through a treated surface 4 formed by a surface activation treatment performed on the composite material layer 2.
  • the multilayer sheet 11 according to the present invention shown in FIG. 2 has a surface layer made of a polyimide resin on both sides of the multilayer sheet, and is a single layer made of a fluororesin 2a and a heat resistant fiber woven fabric 2b.
  • the composite material layer in the multilayer sheet according to the present invention comprises a fluororesin and a heat resistant fiber woven fabric.
  • the fluororesin in the present invention is not limited, but is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). And a heat resistant resin selected from the group consisting of: Of these, polytetrafluoroethylene is particularly preferred.
  • the fluororesin can be mixed with conductive powder as necessary. As a result, it is possible to impart or improve conductivity and improve wear resistance.
  • Preferable specific examples of the conductive powder include carbon black and titanium oxide.
  • the blending amount is preferably 1 to 20 parts by mass with respect to the fluororesin.
  • the heat-resistant fiber woven fabric includes, but is not limited to, glass fiber and aramid fiber.
  • the thickness of the heat resistant fiber woven fabric is generally 30 to 1000 ⁇ m, particularly preferably 30 to 700 ⁇ m.
  • Such a composite material layer can be preferably formed, for example, by impregnating the heat-resistant fiber woven fabric with the aqueous suspension of the fluororesin particles, drying, and firing.
  • the solvent for preparing the aqueous suspension for example, water, particularly pure water is preferable.
  • the amount of the fluororesin particles in the aqueous suspension is preferably 20 to 60 parts by mass, particularly preferably 30 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solvent.
  • the fluororesin sufficiently penetrates into the inside of the heat resistant fiber woven fabric, and the surface of the heat resistant fiber woven fabric is covered with the fluororesin. Therefore, the application amount of the fluororesin is preferably 30 to 70 parts by mass, particularly 40 to 60 parts by mass, where the total amount of the heat resistant fiber woven fabric and the fluororesin is 100 parts by mass.
  • the multilayer sheet according to the present invention has a surface layer made of a polyimide resin.
  • the polyimide resin is not limited. For example, polyimide and polyamideimide are preferable, and polyimide is particularly preferable.
  • a liquid polyimide varnish can be used to facilitate the coating, and a solvent can be blended if necessary.
  • viscosity can be reduced and coating property can be improved.
  • electroconductive powder can be mix
  • the surface layer can be formed by applying the polyimide resin to the surface activation-treated surface of the composite material layer, drying it, and firing it.
  • the firing temperature of the polyimide resin is preferably 300 to 400 ° C, particularly preferably 330 to 370 ° C.
  • the thickness of the surface layer can be appropriately determined depending on the specific use and purpose of the multilayer sheet and endless belt according to the present invention. For example, if it shows about the multilayer sheet for endless belt manufacture especially suitable for a conveyance use, 1-50 micrometers is preferable and, as for the thickness of a polyimide resin surface layer, 5-20 micrometers is especially preferable.
  • ⁇ Surface activation treatment> In the multilayer sheet according to the present invention, the surface layer is formed via a treated surface formed by a surface activation treatment performed on the composite material layer.
  • the surface activation treatment means that the surface tension of the composite material layer is reduced by treating the fluororesin on the surface of the composite material layer according to the present invention to reduce the surface tension.
  • the preferable surface activation treatment in the present invention include silica particle adhesion firing treatment, metal sodium etching surface treatment, plasma discharge treatment, and corona discharge treatment. Among these, silica particle adhesion firing treatment is particularly preferable.
  • the detail of the surface activation process in this invention is shown below.
  • Silica particle adhesion firing treatment After applying a mixed aqueous suspension of silica particles and fluororesin particles to a composite material composed of fluororesin and heat-resistant fiber woven fabric, the surface of the composite material is made hydrophilic by firing treatment. Improve the processing.
  • Metal sodium etching surface treatment Treatment to improve the hydrophilicity of the composite material surface by applying a metal sodium solution to the composite material made of fluororesin and heat-resistant fiber woven fabric.
  • Plasma discharge treatment Treatment for improving the hydrophilicity of the composite material surface by performing glow discharge treatment on the surface of the composite material made of fluororesin and heat-resistant fiber woven fabric.
  • Corona discharge treatment A treatment for improving the hydrophilicity of the surface of the composite material by applying a corona discharge treatment to the surface of the composite material made of a fluororesin and a heat-resistant fiber woven fabric.
  • the surface activation treatment is preferably performed on the entire surface of the composite material layer where the surface layer is formed, but it is performed on a portion of the composite material layer where the surface layer is formed. You can also By performing such surface activation treatment, the contact angle (JIS K6768) when pure water is dropped on the fluororesin surface of the composite layer surface is significantly reduced.
  • the contact angle which was about 106 ° before the surface activation treatment, is 80 to 90 ° by the silica particle adhesion firing treatment, 50 to 60 ° by the metal sodium etching surface treatment, and 50 to 60 ° by the plasma discharge treatment.
  • the endless belt according to the present invention is characterized by comprising an annular body of a belt-like material formed from the above multilayer sheet. Therefore, the endless belt according to the present invention has excellent characteristics of the multilayer sheet, for example, excellent heat resistance, shape stability, non-adhesiveness and durability based on a composite material layer mainly composed of a fluororesin and a heat-resistant fiber woven fabric.
  • the method for producing an endless belt according to the present invention is characterized in that the multilayer sheet is cut into a belt shape, and two opposite ends of the belt-like object of the multilayer sheet are joined to obtain an annular body. And in addition, this annular body is formed by, for example, (b) overlapping and joining the other end to the peripheral region of one end of the belt-like material of the multilayer sheet (FIG. 3A), ) By firmly joining the two end portions of the belt-like material of the multilayer sheet at the end section (FIG.
  • another endless belt manufacturing method includes a belt-like material in which the multilayer sheet and another sheet are laminated, and two opposite ends of the belt-like material with respect to the multilayer sheet. And the two opposite ends of the belt and the other sheet of the belt-like material are joined or arranged close to each other to obtain an annular body.
  • seat which consists of a single layer or a some layer can be mentioned.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of such an endless belt according to the present invention.
  • the endless belt 12 according to the present invention shown in FIG. 4 has the multilayer sheet 10 shown in FIG. 1 on the outer peripheral side and the other sheet 5 on the inner peripheral side. A sheet having the same contents as the composite material layer 2 is used.
  • two opposing ends of the multilayer sheet 10 and two opposing ends of the belt-like material with respect to the other sheet 5 are positioned at positions 6 and 7, respectively.
  • An endless belt is obtained by joining or closely arranging to obtain an annular body.
  • the endless belt according to the present invention includes a multilayer sheet 10 shown in FIG. 1 on the inner peripheral side and another sheet 5 on the outer peripheral side as a preferable specific example.
  • an endless belt having a desired width, length, and layer configuration can be easily obtained, unlike a method of manufacturing an endless belt using a seamless tubular product manufactured by a conventional mold or the like. Can be manufactured.
  • a wide endless belt is once formed without cutting the same multilayer sheet, and then the wide endless belt is cut to a desired width.
  • a plurality of products can be manufactured at the same time. It is also easy to make different endless belts with different widths by adjusting the width when cutting the wide endless belt.
  • the laminated sheet of the multilayer sheet and the other sheet according to the present invention is preferably obtained by heat-sealing the multilayer sheet and the other sheet, but the multilayer sheet and the other sheet are bonded with an adhesive. To obtain a laminated sheet.
  • Example A1> A multilayer sheet in which a polyimide resin surface layer is formed on one side of a composite material.
  • the thickness of the plain weave glass fiber cloth (95 ⁇ m) is measured with a continuous coating device.
  • An aqueous suspension of PTFE) was impregnated and adhered, dried at 80 ° C., and then fired at a temperature of 350 ° C. to obtain a composite material of fluororesin and glass fiber (thickness: 135 ⁇ m).
  • a surface activation treatment liquid is mixed.
  • a surface activation treatment liquid is applied and adhered to one side of a fluororesin / glass fiber composite material with a continuous coating apparatus, dried at 80 ° C., and then baked at a temperature of 350 ° C. to attach silica.
  • the surface activation treatment layer was obtained by firing.
  • liquid polyimide varnish 100 parts by mass of a solvent (dimethylacetamide (DMAC)) is mixed with 100 parts by mass of a commercial product (“Toray Nice # 3000” (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc.), and the viscosity is 50 Cp.
  • DMAC dimethylacetamide
  • Toray Nice # 3000 trade name
  • the viscosity is 50 Cp.
  • the liquid polyimide varnish was obtained.
  • the liquid polyimide varnish is applied and adhered to the surface activated surface of the composite material (thickness 135 ⁇ m) of the fluororesin and glass fiber using a continuous coating apparatus, dried at 80 ° C., and 350 Firing at a temperature of 0 ° C.
  • Example A1 it is preferable to use a fluorine resin surface on the workpiece side where non-adhesiveness is important and grip performance is not important, and a polyimide resin surface on the workpiece non-contact side where wear resistance and grip properties are important. There is, but is not limited to.
  • Example A2 Multi-layer sheet having polyimide resin surface layers formed on both sides of the composite material
  • a multi-layer sheet was obtained in the same manner as in Example A1. Surface activation treatment and formation of a polyimide resin surface layer are performed on the surface of the multilayer sheet on which the polyimide resin surface layer is not formed in the same manner as in Example A1, and the polyimide resin surface is formed on both surfaces of the composite material.
  • a multilayer sheet (thickness: 145 ⁇ m) on which a layer was formed was obtained (FIG. 2).
  • the structure of Example A2 is suitable for use in applications where wear resistance and grip properties are important and non-stickiness is not important, but is not limited thereto.
  • Example A3> Endless sheet by laminating the multi-layer sheet of Example A1 and other sheets and the multi-layer sheet (thickness 140 ⁇ m) of endless belt example A1, fluororesin and glass fiber composite (thickness 135 ⁇ m).
  • Example A4 Double-sided polyimide resin endless belt obtained by laminating two multilayer sheets of Example A1 Two belts of the multilayer sheet (thickness 140 ⁇ m) of Example A1 were prepared, and the fluororesin layer surfaces were made to be endless. Was laminated by heat fusion at a temperature of 350 ° C.
  • Example A4 The structure of the endless belt of Example A4 is suitable for use in applications where wear resistance and grip properties are important and non-stickiness is not important, but is not limited thereto. As in Examples A1 to A4 above, various non-adhesive properties, abrasion resistance, and grip properties are provided as necessary, and the various dimensions can be obtained by cutting to the required dimensions and endlessly using a mold or the like.
  • Examples C1 to C4> In Examples A1 to A4, the multilayer sheet C1 according to the present invention was used in the same manner as in Examples A1 to A4, except that the surface activation treatment layer was formed by performing a metal sodium etching treatment instead of the silica adhesion baking treatment. , C2 and endless belts C3 and C4 were obtained.
  • Examples D1 to D4> In Examples A1 to A4, multilayer sheets D1 and D2 according to the present invention were used in the same manner as in Examples A1 to A4, except that the surface activation treatment layer was formed by performing plasma treatment instead of silica adhesion baking treatment. And endless belts D3 and D4 were obtained.

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Abstract

耐熱性、非粘着性、耐摩耗性、グリップ性が優れた複層シート及びこの複層シートからなるエンドレスベルト並びにその製造方法の提供。 フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる少なくとも1層の複合材層とポリイミド系樹脂からなる表面層とを有する複層シートであって、前記表面層が、前記複合材層に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面を介して形成されていることを特徴とする複層シート、及びエンドレスベルト並びにその製造方法。

Description

複層シート、エンドレスベルトならびにその製造方法
 本発明は、複層シート、エンドレスベルトならびにその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、例えば工業関連に用いることができる耐熱性、非粘着性および耐摩耗性、グリップ性が優れた複層シートおよびこの複層シートからなるエンドレスベルトならびにその製造方法に関するものである。
 従来、耐熱性および引張強度等に優れた耐熱性繊維織布に、耐熱性や非粘着性に優れた耐熱性樹脂を複合した耐熱性複合シートが知られており、これら耐熱性複合シートは工業関連の耐熱非粘着性シートや耐熱非粘着性搬送ベルト等として使用されている。
 上記耐熱性複合シートに用いられる耐熱性繊維織布としては、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維等を平織、綾織等とした織布が用いられている。
 また、上記耐熱性複合シートに用いられる耐熱性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等のフッ素樹脂が用いられている。
 しかし、一般的に、フッ素樹脂は、耐熱性、耐寒性、非粘着性、耐薬品性、耐燃焼性、耐候性、電気絶縁性、低摩擦性等に優れているが、耐摩耗性に乏しいことと低摩擦性に優れるためスリップし易いという問題点がある。
 フッ素樹脂よりも耐摩耗性に優れ、低摩擦性に劣り、グリップ性に優れ、スリップし難い耐熱性材料としてポリイミド系樹脂等が挙げられる。
 耐摩耗性を向上させたシートの製造方法としては、例えば、ポリイミド系樹脂をフッ素樹脂水性懸濁液に分散させた混合液に耐熱性繊維織布を含浸し付着させて、乾燥した後、焼成する方法(特開2006−21403号公報(特許文献1))が提案されている。
 しかし、上記の特許文献1に記載のシートは、ポリイミド系樹脂とフッ素樹脂の混合材であることから双方の性能が平均化されていて、ポリイミド系樹脂本来の優れた耐摩耗性を得ることは困難なようである。搬送用のエンドレスベルトにおいては、駆動ロールとの接触面であるベルトの内側面が適度なグリップ性と耐摩耗性を有していることが重要となるが、ポリイミド系樹脂とフッ素樹脂の混合材ではこれらを両立させることは困難なようである。
 ポリイミド系樹脂とフッ素樹脂の混合材ではない、ポリイミド系樹脂とフッ素樹脂の層を形成する管状エンドレスベルト(特開平7−110632号公報(特許文献2)、特開平7−178741号公報(特許文献3)、特開2002−178422号公報(特許文献4))も提案されている。しかし、製造方法が円筒状金型での成型であり、様々な寸法に対応するためには、設備費が増大するようである。
特開2006−21403号公報 特開平7−110632号公報 特開平7−178741号公報 特開2002−178422号公報
 本発明は、前記の事情を考慮し、検討したものであって、優れた耐熱性、非粘着性と共に必要な耐摩耗性やグリップ性を有したシートを得て、これを必要寸法に裁断してエンドレス化することで、型を使用せず様々な寸法のエンドレスベルトが製造可能な複層シート、およびこの複層シートからなるエンドレスベルトならびにその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明による複層シートは、フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる少なくとも1層の複合材層とポリイミド系樹脂からなる表面層とを有する複層シートであって、前記表面層が、前記複合材層に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面を介して形成されていること、を特徴とするものである。
 このような本発明による複層シートは、好ましい態様として、前記の表面活性化処理が、シリカ粒子付着焼成処理、金属ナトリウムエッチング処理、プラズマ放電処理またはコロナ放電処理であるもの、を包含する。
 また、本発明によるエンドレスベルトは、上記の複層シートから形成されたベルト状物の環状体からなること、を特徴とするものである。
 そして、本発明によるエンドレスベルトの製造方法は、上記の複層シートをベルト状に裁断し、この複層シートのベルト状物の対向する二つの端部を接合して環状体を得ること、を特徴とするものである。
 また、本発明によるもう一つのエンドレスベルトの製造方法は、上記の複層シートと他のシートとが積層されたベルト状物を、このベルト状物の前記複層シートについての対向する二つの端部およびこのベルト状物の前記他のシートについての対向する二つの端部をそれぞれ接合ないし近接配置させて環状体を得ること、を特徴とするものである。
 本発明によれば、優れた耐熱性、非粘着性および耐摩耗性、グリップ性を有する複層シートを得ることができる。
 この複層シートは、その表面層がポリイミド系樹脂であることから、所望の用途、要求性能等に適合した非粘着性、耐摩耗性ないしグリップ性等を得ることが出来る。
 そして、本発明によれば、この複層シートをそのままあるいは他のシートを積層した後に、所望とする幅および長さのエンドレスベルトが形成できるように、この複層シートあるいは他のシートの積層物をベルト状に切断し、これからエンドレスベルトを得ることができるので、用途に応じた所望の幅、長さ、層構成のエンドレスベルトを容易に製造することができる。また、積層に先だって、所望の幅、長さを有する各層を用意し、これらを積層の後、エンドレスベルトを製造することができる。
 また、場合により、同一の複層シートを切断することなしに幅広のエンドレスベルトを一旦形成させた後に、この幅広のエンドレスベルトを所望の幅に切断することによって、長さが同一のエンドレスベルトを同時に複数製造することが可能になる。また、前記の幅広のエンドレスベルトを切断する際の幅を調整することによって、幅が異なるエンドレスベルトを作り分けることも容易である。
 そして、複層シートの表面層の形成をポリイミド系樹脂の塗布によって行うことができるので、予め表面層部分をシート状で得ておいてこれを接着剤等によって積層する場合に比べて、表面層の接合強度が高いことから強度および耐久性が優れた複層シートおよびエンドレスベルトを得ることができ、かつ複層シートやエンドレスベルトの製造を容易かつ効率的に行うことができる。
 図1は、本発明による複層シートの構造を示す断面図である。
 図2は、本発明による複層シートの構造を示す断面図である。
 図3は、本発明によるエンドレスベルトの構造を示す断面図である。
 図4は、本発明によるエンドレスベルトの構造を示す断面図である。
 10、11 複層シート
 2     複合材層
 2a    フッ素樹脂
 2b    耐熱性繊維織布
 3a    ポリイミド系樹脂からなる表面層
 4     処理面
 5     他のシート
 12    エンドレスベルト
 本発明による複層シートは、フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる少なくとも1層の複合材層とポリイミド系樹脂からなる表面層とを有する複層シートであって、前記表面層が、前記複合材層に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面を介して形成されていること、を特徴とするものである。
 このような本発明による複層シートの好ましい具体例としては、例えば図1、2に記載されたものを挙げることができる。
 図1に示される本発明による複層シート10は、フッ素樹脂2aと耐熱性繊維織布2bからなる1層の複合材層2とポリイミド系樹脂からなる表面層3aとを有する複層シートであって、前記表面層3aが、前記複合材層2に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面4を介して形成されているものである。
 図2に示される本発明による複層シート11は、この複層シートの両面にポリイミド系樹脂からなる表面層を有するものであって、フッ素樹脂2aと耐熱性繊維織布2bからなる1層の複合材層2と、ポリイミド系樹脂からなる表面層3aとを有する複層シートであって、前記表面層3aが、前記複合材層2に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面4を介して形成されているものである。
 <複合材層>
 本発明による複層シートにおける複合材層は、フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなるものである。
 本発明におけるフッ素樹脂としては、限定するものではないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる群から選ばれた耐熱性樹脂が挙げられる。この中では、特にポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
 前記フッ素樹脂には、必要に応じて導電性粉を配合することができる。これによって、導電性の付与ないし向上ならびに耐摩耗性の向上等を図ることができる。導電性粉の好ましい具体例としては、カーボンブラックおよび酸化チタンを挙げることができる。その配合量は、フッ素樹脂に対して1~20質量部が好ましい。
 本発明において、前記耐熱性繊維織布としては、限定するものではないが、ガラス繊維、アラミド繊維が挙げられる。耐熱性繊維織布の厚さは、一般的に30~1000μm、特に30~700μmが好ましい。
 このような複合材層は、好ましくは、例えば、前記のフッ素樹脂の粒子の水性懸濁液を前記の耐熱性繊維織布に含浸させ、乾燥した後、焼成することによって形成することができる。水性懸濁液を調製する際の溶媒としては、例えば水、特に純水、が好ましい。水性懸濁液中のフッ素樹脂の粒子の量は、溶媒100質量部に対して20~60質量部、特に30~60質量部が好ましい。
 本発明における複合材層は、フッ素樹脂が耐熱性繊維織布の内部にまで充分浸透し、かつ耐熱性繊維織布の表面がフッ素樹脂に覆われていることが好ましい。従って、フッ素樹脂の施用量は、耐熱性繊維織布とフッ素樹脂との総量を100質量部として、30~70質量部、特に40~60質量部、が好ましい。
 <表面層>
 本発明による複層シートは、ポリイミド系樹脂からなる表面層を有するものである。
 本発明において、ポリイミド系樹脂は、限定されるものではないが、例えばポリイミドおよびポリアミドイミドが好ましく、特にポリイミドが好ましい。
 本発明において表面層を塗工により形成させる際は、その塗工を容易にするために液状のポリイミドワニスを用いることができ、必要に応じて溶剤を配合することができる。これによって、粘度を低減して塗工性の向上を図ることができる。
 また、ポリイミド樹脂には、必要に応じて導電性粉を配合することができる。これによって、例えば導電性や熱伝導性の付与ないし向上ならびに耐摩耗性の向上等を図ることができる。
 上記の表面層の形成は、上記のポリイミド系樹脂を、複合材層の表面活性化処理面に塗工し、乾燥した後、焼成することによって行うことができる。ポリイミド系樹脂の焼成温度は、300~400℃が好ましく、特に330~370℃が好ましい。
 表面層の厚さは、本発明による複層シートおよびエンドレスベルトの具体的用途や目的等によって適宜定めることができる。例えば、搬送用途に特に適したエンドレスベルト製造用の複層シートについて示せば、ポリイミド樹脂表面層の厚さは1~50μmが好ましく、特に5~20μmが特に好ましい。
 <表面活性化処理>
 本発明による複層シートにおいては、前記表面層が前記複合材層に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面を介して形成されている。ここで、表面活性化処理とは、前述の本発明による複合材層の表面のフッ素樹脂を処理することによって、その表面張力を低下させて、複合材層のフッ素樹脂と複層シートの表面層として形成されるポリイミド系樹脂との接合を可能にし、かつ充分な接合強度を発現させる処理を言う。この表面活性化処理が行なわれない場合には、前記の複合材に、ポリイミド系樹脂からなる表面層を形成することができず、本発明の目的を達成することができない。
 本発明における好ましい表面活性化処理としては、例えばシリカ粒子付着焼成処理、金属ナトリウムエッチング表面処理、プラズマ放電処理、コロナ放電処理を挙げることができる。この中では、シリカ粒子付着焼成処理が特に好ましい。
 ここで、本発明における表面活性化処理の詳細を下記に示す。
 シリカ粒子付着焼成処理:フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる複合材に、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子との混合水性懸濁液を塗布した後、焼成処理を行うことにより複合材表面の親水性を向上させる処理。
 金属ナトリウムエッチング表面処理:フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる複合材に、金属ナトリウム溶液を塗布することにより、複合材表面の親水性を向上させる処理。
 プラズマ放電処理:フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる複合材の表面にグロー放電処理を施して、複合材表面の親水性を向上させる処理。
 コロナ放電処理:フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる前記の複合材の表面にコロナ放電処理を施し、複合材の表面の親水性を向上させる処理。
 表面活性化処理は、上記複合材層の上記の表面層が形成される部位の全面に対して行うことが好ましいが、上記の複合材層の表面層が形成される部位の一部分に対して行うこともできる。
 このような表面活性化処理を施すことによって、複合材層表面のフッ素樹脂面上に純水を滴下した際の接触角(JIS K6768)が有意に低下する。表面活性化処理前では106°程度であった接触角が、シリカ粒子付着焼成処理によって80~90°に、金属ナトリウムエッチング表面処理では、50~60°に、プラズマ放電処理によって、50~60°にまで低下する。
 <エンドレスベルト>
 本発明によるエンドレスベルトは、上記の複層シートから形成されたベルト状物の環状体からなることを特徴とするものである。したがって、本発明によるエンドレスベルトは、上記複層シートの優れた特性、例えば、主としてフッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる複合材層に基づく優れた耐熱性、形状安定性、非粘着性および耐久性と、主として表面層であるポリイミド系樹脂に基づく諸特性(例えば、耐摩耗性、耐熱性、耐久性)を具備するものである。
 そして、本発明によるエンドレスベルトの製造方法は、上記の複層シートをベルト状に裁断し、この複層シートのベルト状物の対向する二つの端部を接合して環状体を得ることを特徴とする。なお、この環状体は、例えば、(イ)複層シートのベルト状物の一方の端部の周辺域に他方の端部を重ね合わせて接合することにより(図3(A))、(ロ)複層シートのベルト状物の二つの端部をその端部断面にて強固に接合することにより(図3(B))、(ハ)複層シートのベルト状物の二つの端部の双方を同一の連結用シートに接合することによって(図3(C))、得ることができる。なお、二つの端部の接合は、熱融着あるいは接着剤を用いることによって行うことができる。
 また、本発明によるもう一つのエンドレスベルトの製造方法は、上記の複層シートと他のシートとが積層されたベルト状物を、このベルト状物の前記複層シートについての対向する二つの端部およびこのベルト状物の前記他のシートについての対向する二つの端部をそれぞれ接合ないし近接配置させて環状体を得ることを特徴とする。ここで、上記の複層シートと積層する他のシートとしては、単層または複数の層からなるシートを挙げることができる。なお、この他のシートとしては、単層および複層シートを用いることができる。そのような他のシートには、例えば上記の複合材2および複層シート10、11等も包含される。
 図4は、このような本発明によるエンドレスベルトの好ましい具体例を示すものである。図4に示される本発明によるエンドレスベルト12は、図1に示された複層シート10を外周側に、他のシート5を内周側にするものであって、この他のシート5として上記の複合材層2と同一内容のシートを用いたものである。この本発明によるエンドレスベルト12では、複層シート10についての対向する二つの端部およびこのベルト状物の前記他のシート5についての対向する二つの端部を、6、7の位置にて、それぞれ接合あるいは近接配置させて環状体を得て、エンドレスベルトとしている。
 なお、本発明によるエンドレスベルトは、図1に示された複層シート10を内周側に、他のシート5を外周側にしたものも好ましい具体例として包含する。
 このような本発明では、従来の型等によって作製したシームレス管状物を利用してエンドレスベルトを製造する方法と異なって、用途に応じた所望の幅、長さ、層構成のエンドレスベルトを容易に製造することができる。
 また、場合により、同一の複層シートを切断することなしに幅広のエンドレスベルトを一旦形成させた後に、この幅広のエンドレスベルトを所望の幅に切断することによって、長さが同一のエンドレスベルトを同時に複数製造することが可能になる。また、前記の幅広のエンドレスベルトを切断する際の幅を調整することによって、幅が異なるエンドレスベルトを作り分けることも容易である。
 本発明による複層シートと他のシートとの積層シートは、複層シートと他のシートとを熱融着させることによって得ることが好ましいが、接着剤によって複層シートと他のシートとを接着させて積層シートを得ることもできる。
 <実施例A1>
(1)複合材の片面にポリイミド樹脂表面層を形成した複層シート
 まず、フッ素樹脂とガラス繊維の複合材を得るため、連続塗工装置で平織のガラス繊維布厚み(95μm)にフッ素樹脂(PTFE)の水性懸濁液を含浸し付着させて、80℃で乾燥した後、350℃の温度で焼成して、フッ素樹脂とガラス繊維の複合材(厚み135μm)を得た。
 次に、フッ素樹脂とガラス繊維の複合材へ表面活性化処理を行なうため、シリカの水性懸濁液100質量部へPTFE樹脂の水性懸濁液100質量部を混合して、表面活性化処理液を得た。
 次に、連続塗工装置でフッ素樹脂とガラス繊維の複合材の片面に、表面活性化処理液を塗布し付着させて、80℃で乾燥した後、350℃の温度で焼成し、シリカを付着焼成させて表面活性化処理層を得た。
 次に、液状ポリイミドワニスを得るために、市販の(東レ社製「トレニース#3000」(商品名))100質量部へ、溶剤(ジメチルアセトアミド(DMAC)を100質量部混合し、粘度が50Cpの液状ポリイミドワニスを得た。
 次に、連続塗工装置で前記のフッ素樹脂とガラス繊維の複合材(厚み135μm)の表面活性化処理した面へ前記の液状ポリイミドワニスを塗工し付着させ、80℃で乾燥した後、350℃の温度で焼成して、フッ素樹脂とガラス繊維複合材の片面にポリイミド樹脂表面層を形成した複層シート(厚み140μm)を得た(図1)。
 上記のようにして得られた複合材のフッ素樹脂層面と、複層シートのポリイミド樹脂層面を下記の評価方法で比較した。評価結果を表1に示す。
1)摩耗試験:JIS H8682−1に準拠して実施した。(スガ摩耗試験機を用い、速度2.4m/分、荷重350gf、試験回数1000回、相手材として摩耗輪(直径50mm、幅12mm)、#4000耐水フイルムの条件にて測定。)
2)摩擦係数:JIS K7218に準拠して実施した。(オリエンテック社製 摩擦摩耗試験機を用い、滑り速度50mm/S、荷重20N、試験時間30分、相手材としてSUS304リングを使用して測定。)
3)接触角:JIS K6768に準拠して実施した。(協和界面化学社製の接触角計CA−D型を用い、試験液として蒸留水を使用して測定。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記の評価結果より、ポリイミド樹脂はフッ素樹脂よりも、耐摩耗性に優れ、非粘着性、低摩擦性に劣る。この結果より、ポリイミド樹脂はフッ素樹脂よりも、摩耗、スリップし難いことが分かった。
 実施例A1の構造は、非粘着性が重要で、グリップ性を重要としないワーク側へフッ素樹脂面を、耐摩耗性、グリップ性が重要なワーク非接触側へポリイミド樹脂面を使用すると好適であるが、限定するものではない。
 <実施例A2>
(2)複合材の両面にポリイミド樹脂表面層を形成した複層シート
 実施例A1と同様にして複層シートを得た。この複層シートのポリイミド樹脂表面層が形成されていない面に、実施例A1と同様の操作にて、表面活性化処理およびポリイミド樹脂表面層の形成を行って、複合材の両面にポリイミド樹脂表面層が形成された複層シート(厚み145μm)を得た(図2)。
 実施例A2の構造は、耐摩耗性、グリップ性が重要で、非粘着性が重要でない用途へ使用すると好適であるが、限定するものではない。
 <実施例A3>
(3)実施例A1の複層シートと他のシートとの積層シートおよびエンドレスベルト
実施例A1の複層シート(厚み140μm)とフッ素樹脂とガラス繊維複合材(厚み135μm)を積層して、エンドレスになるようフッ素樹脂層面同士を重ね、加熱プレス機で350℃の温度でこれらを熱融着して、片面にフッ素樹脂表面層が、もう片面にポリイミド樹脂表面層が形成されたエンドレスベルト(厚み275μm)を得た(図4)。
 この実施例A3のエンドレスベルトの構造は、非粘着性が重要で、スリップを重要としないワーク側へフッ素樹脂面を、耐摩耗性、グリップ性が重要なワーク非接触側の駆動ロール側へポリイミド樹脂面を使用すると好適であるが、限定するものではない。
 <実施例A4>
(4)実施例A1の複層シート2枚を積層した両面ポリイミド樹脂のエンドレスベルト
 実施例A1の複層シート(厚み140μm)のベルトを2つ用意し、これらをエンドレスになるようフッ素樹脂層面同士を重ね、加熱プレス機で350℃の温度で熱融着して、積層して、両面にポリイミド樹脂表面層が形成されたエンドレスベルト(厚み280μm)を得た(図4)。
 この実施例A4のエンドレスベルトの構造は、耐摩耗性、グリップ性が重要で、非粘着性が重要でない用途へ使用すると好適であるが、限定するものではない。
 上記の実施例A1~A4の様に、必要に応じた非粘着性、耐摩耗性、グリップ性を付与し、かつ必要寸法に裁断し、エンドレスすることで型等を使用せず、様々な寸法に対応できるエンドレスベルトが製造可能な、耐熱性、耐摩耗性、非粘着性およびグリップ性を有する高機能な複層シート、この複層シートからなる搬送ベルトを提供することができる。
 <比較例A1>
 実施例A1の複層シートに、表面活性化処理を行わずに液状ポリイミドワニスを塗工したが、接合できず、使用可能な十分な接合強度を有する複層シートを得ることはできなかった。
 <実施例C1~C4>
 実施例A1~A4において、シリカ付着焼成処理の代わりに金属ナトリウムエッチング処理を行うことによって表面活性化処理層を形成させた以外は実施例A1~A4と同様にして、本発明による複層シートC1、C2およびエンドレスベルトC3、C4を得た。
 <実施例D1~D4>
 実施例A1~A4において、シリカ付着焼成処理の代わりにプラズマ処理を行うことによって表面活性化処理層を形成させた以外は実施例A1~A4と同様にして、本発明による複層シートD1、D2およびエンドレスベルトD3、D4を得た。
 <接合強度試験>
 上記の実施例A1~A4、実施例C1~C4および実施例D1~D4によって得られた各複層シートのポリイミド表面層に対して、JIS H5400に準拠して碁盤目試験(1mm×100升)を実施したが、複層シートから剥がれた升目の数はいずれの複層シートにおいても0個であった。一方、表面活性化処理層を行わない比較例A1では、剥がれた升目の数は100個であった。評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (5)

  1.  フッ素樹脂と耐熱性繊維織布からなる少なくとも1層の複合材層とポリイミド系樹脂からなる表面層とを有する複層シートであって、前記表面層が、前記複合材層に対してなされた表面活性化処理により形成された処理面を介して形成されていることを特徴とする、複層シート。
  2.  前記の表面活性化処理が、無機粒子付着焼成処理、金属ナトリウムエッチング処理、プラズマ放電処理またはコロナ放電処理である、請求項1に記載の複層シート。
  3.  請求項1に記載の複層シートから形成されたベルト状物の環状体からなることを特徴とする、エンドレスベルト。
  4.  請求項1に記載の複層シートをベルト状に裁断し、この複層シートのベルト状物の対向する二つ端部を接合して環状体を得ることを特徴とする、エンドレスベルトの製造方法。
  5.  請求項1に記載の複層シートと他のシートとが積層されたベルト状物を、このベルト状物の前記複層シートについての対向する二つ端部およびこのベルト状物の前記他のシートについての対向する二つ端部をそれぞれ接合ないし近接配置させて環状体を得ることを特徴とする、エンドレスベルトの製造方法。
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