(57)【要約】【課題】  より一層優れた耐摩耗性、耐永久歪、耐クラック性、耐圧縮疲労性等を備える製紙機械用ベルトを提供する。【解決手段】  ポリウレタンと基体とからなる製紙機械用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、前記ウレタンポリマーと前記硬化剤との合計量に対し０．５〜２５質量％の割合で非反応性のポリジメチルシロキサン液状物とを配合してなる混合物を硬化させたものであることを特徴とする製紙機械用ベルト。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンと基体とからなる製紙機械用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、前記ウレタンポリマーと前記硬化剤との合計量に対し０．５〜２５質量％の割合で非反応性のポリジメチルシロキサン液状物とを配合してなる混合物を硬化させたものであることを特徴とする製紙機械用ベルト。
【請求項２】
硬化剤が、ジメチルチオトルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）またはメチレンビスオルソクロロアニリン（ＢＭＯＣＡ）であることを特徴とする請求項１記載の製紙機械用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製紙機械用ベルト（以下、単に「ベルト」と記すこともある。）に関する。更に詳しくは、ベルトを構成するポリウレタンとして特定の配合物を原料に用いて製造され、これにより耐クラック性、耐摩耗性、耐永久歪等の物性に優れたベルトである。
【背景技術】
【０００２】
製紙工場では、各製造工程において、基体とポリウレタンとからなるベルトが使用されている。即ち、プレスパートにおけるシュープレスベルトやトランスファーベルト、カレンダーパートにおけるソフトカレンダーベルトとして、基体とポリウレタンとからなるベルトが用いられている。
【０００３】
これらのベルトは、基本的にはベルト全体の強度を発現させるための、織布等からなる基体と、基体の両面または片面に積層されたポリウレタンとから構成されている。また、これらのベルトは、使用パート、用途により多種のポリウレタンが使い分けられているが、何れの場合も、ロール上を高速で回転し、しかもロール間の強い圧力を受けるので、高度の物性が要求される。特に最近では、紙の生産性向上に起因した抄紙機械の運転速度の高速化や、プレス部の高圧化等に伴い、その使用環境は益々苛酷なものとなってきている。そのため、このような高性能の製紙機械に使用されるベルトは、一層高レベルの性能、具体的には耐摩耗性、耐永久歪、耐クラック性、耐圧縮疲労性等が要求されている。
【０００４】
ポリウレタンを製造するには一般に、末端に２個のイソシアネート基を有するジイソシアネートと、末端に複数の水酸基を有するポリオールとを重付加反応させて、先ず末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを製造する。かくして得られた液状のウレタンプレポリマーは低分子量であり、これに硬化剤（連鎖延長剤）を加えて加熱することにより硬化し、固体状の高分子量ポリウレタンが得られる。
【０００５】
従って、ポリウレタンの性能は、ジイソシアネート、ポリオール及び硬化剤の組み合わせに依存し、製紙機械用ベルトにおいても、これら各成分の選択及び組み合わせについて種々提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかし、上記の要求物性に対してまだ十分とはいえない状況にある。
【特許文献１】特開平１１−２４７０８６号公報
【特許文献２】特開平２００４−５２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、より一層優れた耐摩耗性、耐永久歪、耐クラック性、耐圧縮疲労性等を備える製紙機械用ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の製紙機械用ベルトは、ポリウレタンと基体とからなる製紙機械用ベルトにおいて、該ポリウレタンが、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、前記ウレタンポリマーと前記硬化剤との合計量に対し０．５〜２５質量％の割合で非反応性のポリジメチルシロキサン液状物とを配合してなる混合物を硬化させたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、使用するポリウレタンとして、ウレタンプレポリマーと硬化剤に加え、非反応性のポリジメチルシロキサン液状物を配合することにより、耐摩耗性、耐永久歪、耐クラック性等の点で従来品よりも優れた製紙機械用ベルトが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
本発明の製紙機械用ベルトでは、ポリウレタンとして、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、非反応性のポリジメチルシロキサン液状物との混合物を硬化させたものを用いる。
【００１１】
ウレタンプレポリマーは、有機ジイソシアネートとポリオールとを、公知の方法を用いて反応させることによって調製することができる。
【００１２】
好適な有機ジイソシアネートの例を挙げれば、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、トリデンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４'−メチレンビス（フェニルイソシアネート）（ＭＤＩ）、トルエン−２，４−ジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、トルエン−２，６−ジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート（ＮＤＩ）、ジフェニル−４，４'−ジイソシアネート、ジベンジル−４，４'−ジイソシアネート、スチルベン−４，４'−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−４，４'−ジイソシアネート、１，３−及び１，４−キシレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−シクロヘキシルジイソシアネート、１，４−シクロヘキシルジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、１，１'−メチレン−ビス（４−イソシアナトシクロヘキサン）の３つの幾何異性体（まとめて、Ｈ１２ＭＤＩと省略される）、及びこれらの混合物等がある。
【００１３】
長鎖の高分子量ポリオール、例えば２５０を超える分子量（ＭＷ）を有するものは一般にプレポリマーを形成させるために使用される。長鎖の高分子量ポリオールが樹脂に可撓性とエラストマー的性質を与える。高分子量ポリオール、典型的にはポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、または炭化水素ポリオールで少なくとも２５０の数平均分子量を有するものが、プレポリマーを調製するのに使用されることが多い。約５００〜約６０００の分子量が好ましいが、分子量が約６５０〜約３０００の範囲にあれば、最も好ましい。しかしながら、高分子量ポリオールの分子量は、高い方では１０，０００程度、低い方では２５０程度のものでもよい。さらに、分子量が６０〜２５０の範囲の低分子量グリコール及びトリオールが含まれていてもよい。
【００１４】
好適なポリアルキレンエーテルポリオールは一般式「ＨＯ（ＲＯ）ｎＨ」で表すことができるが、ここでＲはアルキレンラジカル、ｎはそのポリエーテルポリオールが少なくとも２５０の数平均分子量を有するような整数である。これらのポリアルキレンエーテルポリオールは、よく知られているポリウレタン製品成分であって、環状エーテル例えばアルキレンオキシドと、グリコール、ジヒドロキシエーテル等とを公知の方法で重合させることによって調製することができる。平均のヒドロキシル官能基数は、約２から約８まで、好ましくは約２から約３まで、より好ましくは約２から約２．５までの範囲である。
【００１５】
ポリエステルポリオールは典型的には、二塩基酸（通常はアジピン酸であるが、他の成分例えばグルタル酸、コハク酸、アゼライン酸、セバチン酸または無水フタル酸等が存在していてもよい）を、ジオール例えばエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等と反応させることによって調製される。鎖を分岐させたり、究極的に架橋させたりするつもりならば、ポリオール、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等も使用することができる。二塩基酸の代わりにジエステルを使用することも可能である。ポリエステルポリオールのいくつかでは、それを製造するのにカプロラクトンや、二量化不飽和脂肪酸を使用することもできる。
【００１６】
炭化水素ポリオールは、エチレン性不飽和モノマー、例えばエチレン、イソブチレン及び１，３−ブタジエン等から調製することができる。例を挙げれば、ポリブタジエンポリオールである、アトケム（Ａｔｏｃｈｅｍ）社製「ポリ−ｂｄＲ−４５ＨＴ（Ｐｏｌｙ−ｂｄ  Ｒ−４５ＨＴ）」及びアモコ社（Ａｍｏｃｏ  Ｃｏｒｐ．）社製「ダイフォール（ＤＩＦＯＬ）」；及びシェル・ケミカル（Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）社製「クレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）Ｌポリオール」等がある。
【００１７】
ポリカーボネートポリオールも使用可能であり、それらは、グリコール（例えば、１，６−ヘキシレングリコール）と有機カーボネート（例えば、ジフェニルカーボネート、ジエチルカーボネート、またはエチレンカーボネート）とを反応させることによって調製することができる。
【００１８】
プレポリマーと共に使用する硬化剤または鎖延長剤は、通常使用されよく知られている、幅広い各種の有機ジアミンまたはポリオール原料から選択することが可能である。好ましい原料は、低融点の固体または液体のいずれかである。特に好ましいのは、ジアミン、ポリオール、またはそれらのブレンド物で融点が１４０℃未満のものである。それらのジアミンまたはポリオールは一般に、当業界においてポリウレタンのための硬化剤として現在使用されているものである。硬化剤は一般に、必要とされる反応性、特定の用途で必要な性質、必要とされる加工条件、及び所望のポットライフ等を基準に選択される。硬化剤と組み合わせて公知の触媒を使用してもよい。
【００１９】
硬化剤としては水、脂肪族ジオール、芳香族ジアミン等が用いられる。脂肪族ジオールとしては、例えば１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が好適に用いられる。また、芳香族ジアミンとしては、例えばジメチルチオトルエンジアミン(DMTDA)、３，３´−ジクロロ４，４´−ジアミノジフェニルメタン(MBOCA)等が好適に用いられる。中でも、DMTDA、MBOCAが好ましい。また、DMTDAはジメチルチオ基及びアミノ基の置換位置による各種異性体が存在するが、これら異性体混合物の形で使用することができ、米国アルベマール(Ａｌｂｅｍａｒｌｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ)社製の「エタキュア（ＥＴＨＡＣＵＲＥ）３００」として入手可能である。
【００２０】
上記ウレタンプレポリマーと硬化剤との使用割合は、硬化剤の活性水素基とウレタンプレポリマーのイソシアネート基との当量比が０．９〜１．１０となるようにすることが好ましい。
【００２１】
非反応性のポリジメチルシロキサン液状物は、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のシロキサンを含む高分子化合物が好ましい。このようなシリコーン類は、ワッカー・シリコーンズ（Ｗａｃｋｅｒ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社から「シリコーン・フルイズ（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｆｌｕｉｄｓ）ＳＷＳ−１０１」の商品名で市販されているシリコーン流体の系統に属しているもの、あるいは信越化学社製「ＫＦ９６」等が挙げられる。
【００２２】
上記非反応性のポリジメチルシロキサン液状物は、それらを含む物品の摩擦特性を大きく損なうことなく、その物品の耐摩耗性を改良するのに効果があるのならば、どのような粘度（本明細書では、鎖長の目安として採用する）のものであってもよい。従って、その粘度は２００，０００ｃｓｔ、またはそれ以上に高くてもよいが、５，０００〜１００，０００ｃｓｔの範囲にあるのが好ましい。
【００２３】
また、非反応性のポリジメチルシロキサン液状物は、ウレタンプレポリマーと硬化剤との合計量に対し、０．５〜２５質量％の割合で使用される。
【００２４】
製紙機械用ベルトとするには、それぞれ上述したウレタンプレポリマー、硬化剤及び非反応性のポリジメチルシロキサン液状物の混合物を織布等の基体に含浸させ、加熱して硬化させる。これにより、図１に示すような、基材３０の両面に、ポリウレタン２０（フェルト側樹脂２１及びシュー側樹脂２２）が積層されたベルト１０となる。尚、基材３０は、例えば、図示されるような、ＭＤ方向の糸材３１と、ＣＭＤ方向の糸材３２とで織成された織布の他、両糸材３１，３２を織成せずに重ね合わせたもの、フィルムや編物、狭い幅の帯状体をスパイラルに巻いたもの等が用いられる。
【００２５】
また、基体３０の両面にポリウレタンを積層させるには、先ず、図２に示すように、ロール４０，４１間に基体３０を掛け渡し、ロール４０，４１を回転させながら、基体３０の上に樹脂塗布ノズル４２から上記混合物を供給して乾燥固化させ、その後、図示は省略するが、基体３０の表裏を反転させて、基体３０の上に上記混合物を供給して乾燥固化させる。次いで、図３に示すように、熱源４３で加熱して基体両面の上記混合物を硬化させる。そして、ベルト両面を研磨して所定の厚さに仕上げることにより、製紙機械用ベルトが得られる。
【００２６】
尚、硬化のための加熱温度は通常２０〜１５０℃、好ましくは９０〜１４０℃であり、少なくとも３０分以上加熱して十分に硬化させることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の製紙機械用ベルトは、フェルト側樹脂２１の表面（ベルト外周面）に排水溝４を形成した構成を有することが好ましい。このような構成を有する製紙機械用ベルトとして、例えば、図６に示すものが挙げられる。排水溝形状は図６に示す形状に限定されるわけではなく、その他の排水溝形状として、ＵＳ６２９６７３８Ｂや実用新案登録第３１０４８３０号に記載された製紙機械用ベルトの如く、溝側壁が曲線状にあるもの、外側に向って拡がっているもの、溝底部がフラットでその端部が曲線状にあるもの、溝底部が丸底状であるもの、などを適宜採用することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
【００２９】
［実施例１〜１２及び比較例１〜３］
市販のポリウレタンプレポリマーとして、ＴＤＩ：トリレンジイソシアネート又はＭＤＩ：ジフェニルメタンジイソシアネート（何れも、例えばポリテトラメチレンエーテルグリコールとからなるもの）を用意し、硬化剤として市販のＤＭＴＤＡ：ジメチルチオトルエンジアミン又はＭＢＯＣＡ：３，３´−ジクロロ４，４´−ジアミノジフェニルメタンを用意した。尚、ウレタンプレポリマーと硬化剤とは、硬化剤の活性水素基とウレタンプレポリマーのイソシアネート基との当量比が表１に示す割合となるような混合比で混合した。また、非反応性のポリジメチルシロキサンとして、信越化学社製「ＫＦ９６H−３万（粘度約３万ｃｓｔ）」を用意した。
【００３０】
そして、上記各成分を表１に示す組み合わせ及び配合比で混合し、初期混合物を調製した。その際、ウレタンプレポリマーと硬化剤とを混合する前に、非反応性のポリジメチルシロキサンを添加し、その後全体を混合して初期混合物とした。
【００３１】
そして、図２に示すように、ロール４０，４１間に基体３０を掛け渡し、ロールを回転させながら基体３０上に上記で調製した初期混合物２２を塗布し、乾燥させた後、基体３０の表裏を反転させ、更にその基体上に上記で調製した初期混合物２２を塗布し、乾燥させた。次いで、図３に示すように、熱源４３により、先ず１００℃で３時間加熱し、その後１３０℃で５時間加熱して初期混合物２２を硬化させた。硬化後、ベルト表面を研磨し、さらに外周面すなわちフェルト側樹脂２１に排水溝として、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ、ピッチ２.５ｍｍの矩形溝を切削して、ベルト厚さ５ｍｍのポリウレタンと基体からなるベルトサンプルを得た。
【００３２】
得られたベルトサンプルの物性を測定した。物性の測定法は下記のとおりである。
（１）耐クラック性
図４に示す装置を用い、ベルトサンプル５１の両端をクランプハンド５２，５２で挟持し、クランプハンド５２，５２を連動させて図中左右方向に往復移動させた。このとき、ベルトサンプル５１に加わる張力を３ｋｇ／ｃｍ、往復速度を４０ｃｍ／秒とした。また、ベルトサンプル５１を回転ロール５３とプレスシュー５４とにより挟持し、プレスシュー５４を回転ロール方向に移動させ、ベルトサンプル５１を３６ｋｇ／ｃｍ２で加圧した。尚、往復運動中にプレスシュー側からベルトサンプル５１に放水を行い、発熱を抑えた。ベルトサンプル５１をこのように往復運動させ、ベルトサンプル５１の回転ロール側の面にクラックが生じるまでの往復回数を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
（２）耐摩耗性
図５に示す装置を用い、ベルトサンプル５１をプレスボード５５の下部に取り付け、その下の面（測定対象面）に、外周に摩擦子５７を備える回転ロール５６を押し付けながら回転させた。このとき、回転ロール５７による圧力を３ｋｇ／ｃｍ、回転ロール５６の回転速度１００ｍ／分とし、１０分間回転させた。回転後に、ベルトサンプル５１の厚み減少量を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１に示すように、ポリウレタンプレポリマーと硬化剤と、非反応性のポリジメチルシロキサンから成るベルトサンプルは、非反応性のポリジメチルシロキサンを含まない従来法によるベルトサンプルに比べて耐クラック性、耐摩耗性がいずれも良好であり、特に耐摩耗性が著しく優れている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明により、従来使用されているものより耐クラック性、耐摩耗性、耐永久歪等が優れた製紙機械用ベルトが提供され、耐久性が増すので、製紙工程の生産性向上による製品の品質向上およびコスト削減が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の製紙機械用ベルトの構成を示す模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の製紙機械用ベルトの製造工程（塗布工程）を示す概略図である。
【図３】本発明の製紙機械用ベルトの製造工程（硬化工程）を示す概略図である。
【図４】耐クラック性を評価するための装置を示す概略図である。
【図５】耐摩耗性を評価するための装置を示す概略図である。
【図６】排水溝が形成された、本発明の製紙機械用ベルトの構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
４  排水溝
１０  ベルト
２０  ポリウレタン
２１  フェルト側樹脂
２２  シュー側樹脂
３０  基体
３１  ＭＤ方向の糸材
３２  ＣＭＤ方向の糸材
４０、４１  ロール
４２  樹脂塗布ノズル
４３  熱源
５１  ベルトサンプル
５２  クランプハンド
５３  回転ロール
５４  プレスシュー
５５  プレスボード
５６  回転ロール
５７  摩擦子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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