JP2023020766A - 抄紙器具および抄紙器具の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 抄紙機に使用される抄紙器具であって、
ポリウレタン樹脂を含む少なくとも1層の樹脂層を有し、
前記ポリウレタン樹脂は、下記式(1):
R1は、数平均分子量が200以上3,000以下のポリエーテルポリオール由来の2価の基である、で表される1種以上の単位Aを含むポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含む、抄紙器具。
[2] R1は、下記式(2):
R2は、出現毎に独立して、互いに同一または異なって、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキレン基であり、
nは、2以上42以下の整数である、
で表される基である、[1]に記載の抄紙器具。
[3] R2が、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基およびn-へキシレン基からなる群から選択される、[2]に記載の抄紙器具。
[4] 前記ポリウレタン樹脂は、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含むイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られる、[1]~[3]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[5] 前記ウレタンプレポリマーは、p-フェニレン-ジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、ジメチルビフェネレンジイソシアネート、2,4-トリレン-ジイソシアネート、2,6-トリレン-ジイソシアネートおよび1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンからなる群から選択される1種以上を含むポリイソシアネート化合物と、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物と、を反応させることにより得られるものである、[4]に記載の抄紙器具。
[6] 前記ウレタンプレポリマーのNCO量は、3.0%以上15以下である、[4]または[5]に記載の抄紙器具。%
[7] 前記硬化剤は、4,4’-メチレン-ビス-(2-クロロアニリン)、ジメチルチオトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’-メチレン-ビス-(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)、ハイドロキノンビス-β-ヒドロキシエチルエーテルおよび1,4-ブタンジオールからなる群から選択される1種以上を含む、[4]~[6]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[8] 前記硬化剤が、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、請求項[4]~[7]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[9] 前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含む活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られる、[1]~[3]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[10] 22℃において、前記樹脂層のJIS K 6301:1995に準拠して測定される硬度が、90 HS JISA以上、98 HS JISA以下である、[1]~[9]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[11] シュープレスベルトである、[1]~[10]のいずれか一項に記載の抄紙器具。
[12] 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの外周面を構成する第1の層を有し、
前記第1の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、[11]に記載の抄紙器具。
[13] 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの内周面を構成する第2の層を有し、
前記第2の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、[11]または[12]に記載の抄紙器具。
[14] ポリウレタン原料を硬化させることによりポリウレタン樹脂を含む樹脂層を形成する工程を有し、
前記ポリウレタン原料が、下記式(1):
R1は、数平均分子量が200以上3,000以下のポリエーテルポリオール由来の2価の基である、で表される1種以上の単位Aを含むポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含む、抄紙機に使用される抄紙器具の製造方法。
まず、本発明の好適な実施形態に係る抄紙器具の一例としてのシュープレスベルトについて説明する。
図1は、本発明の好適な実施形態に係る抄紙器具(シュープレスベルト)の一例を示す機械横断方向断面図である。なお、図中、各部材は、説明の容易化のため適宜大きさが強調されており、実際の各部材の比率及び大きさが示されているものではない。ここで、上記機械横断方向(Cross Machine Direction)については、「CMD」ともいい、また、機械方向(Machine Direction)については、「MD」ともいう。
補強繊維基材11を構成する繊維の繊度は、特に限定されないが、例えば300~10000dtex、好ましくは、500~6000dtexとすることができる。
また、補強繊維基材11を構成する繊維の繊度は、その繊維を用いる部位によって異なっていてもよい。例えば、補強繊維基材11の経糸と緯糸とでそれらの繊度が異なっていてもよい。
なお、樹脂13については後述する。
また、本実施形態において、シュープレスベルト1の補強繊維基材層10、第1の樹脂層20および第2の樹脂層30のうち少なくとも1層の樹脂層は、ポリウレタン樹脂を含む。そして、当該ポリウレタン樹脂は、下記式(1):
R1は、数平均分子量が200以上3,000以下のポリエーテルポリオール由来の2価の基である、で表される1種以上の単位Aを含むポリエーテルポリカーボネートジオールXを構成成分として含む。
なお、本明細書において「部位間」は、特に言及されない限り、シュープレスベルトを構成する樹脂層、すなわち同一の材料により形成された樹脂層の面方向における任意の部位間のことをいう。例えば、本実施形態に係るシュープレスベルト1においては、補強繊維基材層10、第1の樹脂層20と、第2の樹脂層30毎に、各樹脂層の面方向における任意の部位間を比較することができる。また、各樹脂層における部位間の強度のばらつきは、シュープレスベルトにおいて複合的に影響を与え、シュープレスベルト自体における部位間の強度のばらつきを構成する。
R2は、出現毎に独立して、互いに同一または異なって、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキレン基であり、
nは、2以上42以下の整数である、
で表される基であることができる。
(ポリエーテルポリカーボネートジオールXの水酸基価(mgKOH/g))=56110/(ポリエーテルポリカーボネートジオールXの数平均分子量)×(ポリエーテルポリカーボネートジオールXの1分子当たりの平均水酸基数) (I)
(ポリエーテルポリカーボネートジオールXの数平均分子量)=112,220/(ポリエーテルポリカーボネートジオールXの水酸基価(mgKOH/g)) (II)
例えば、ポリエーテルポリカーボネートジオールXは、ウレタンプレポリマーの構成成分として用いられてもよい。具体的には、樹脂23は、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXを構成成分として含むイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られるポリウレタン樹脂であることができる。
芳香族ポリオール化合物としては、特に限定されず、例えば、ハイドロキノンビス-β-ヒドロキシエチルエーテル(HQEE)、ヒドロキシフェニルエーテルレゾルシノール(HER)、1,3-ビス(2-ヒドロキシエトキシベンゼン)、1,4-ビス(2-ヒドロキシエトキシベンゼン)、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノールS、ビスフェノールSのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
また、例えば、ポリエーテルポリカーボネートジオールXは、硬化剤の構成成分として用いられてもよい。具体的には、樹脂23は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXを含む活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られるポリウレタン樹脂であることができる。このように硬化剤に1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXを含ませることにより、この結果ウレタンプレポリマーと硬化剤とを含むウレタン組成物の混合粘度をも低減させることができる。このため、シュープレスベルト1の強度を向上しつつ、部位間の強度のばらつきをより一層抑制できる。
また、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXは、ウレタンプレポリマーおよび硬化剤の両方の構成成分として含まれてもよい。具体的には、樹脂23は、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXを構成成分として含むイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、1種以上のポリエーテルポリカーボネートジオールXを含む活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られるポリウレタン樹脂であることができる。
上述した(i)~(iii)においては、ウレタンプレポリマーを硬化剤によって硬化させてポリウレタン樹脂を形成したが、ワンショット法によりポリウレタン樹脂を形成してもよい。
例えば、シュープレスベルト1の巾は、特に限定されないが、700mm~13500mm、好ましくは2500mm~12500mmとすることができる。
また例えば、シュープレスベルト1の長さ(周長)は、特に限定されないが150cm~1500cm、好ましくは、200cm~1100cmとすることができる。
また、シュープレスベルト1は、部位ごとにそれぞれ厚さが異なっていてもよいし、同一であってもよい。
また、プレスロール等の製紙用ロールも、その周側表面を樹脂層により構成する場合がある。この場合において、製紙用ロールの樹脂層について上述したポリエーテルポリカーボネートジオールXを構成成分として含むポリウレタン樹脂を用いることにより、部位間での強度のばらつきが抑制され、かつ強度に優れた樹脂層を有する製紙用ロールとすることができる。
次に、本発明の抄紙器具の製造方法の好適な実施形態について説明する。図3~図5は、抄紙器具の製造方法の好適な実施形態を説明する概略図である。
前記ポリウレタン原料が、下記式(1):
R1は、数平均分子量が200以上3,000以下のポリエーテルポリオール由来の2価の基である、で表される1種以上の単位Aを含むポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含む。
シュープレスベルトの製造に先立ち、まず、表1に示すポリオール化合物としてのポリエーテルポリカーボネートジオールおよびポリカーボネートジオール、これらを用いて得られる表2に示す実施例1~3および比較例1~4の組成の樹脂材料(ウレタン組成物)を用意した。なお、すべての樹脂材料について、ウレタンプレポリマーと硬化剤とは、配合割合が[H]/[NCO]比で、0.95となるように配合を行った。
適宜駆動手段により回転可能な直径1500mmのマンドレルの表面に、マンドレルを回転させながら、実施例1、2および比較例1~4の樹脂材料を、マンドレルの回転軸に対して平行に移動可能な注入成形用ノズルによって1.4mm厚に塗布し、未硬化のシュー側樹脂層(第2の樹脂層)を形成した。その後マンドレルを回転させたまま室温で10分間放置し、マンドレルに付属している加熱装置によって140℃に加熱し、140℃で1時間かけてシュー側樹脂層を前硬化させた。
次いで、マンドレルを回転させたまま室温で40分間放置し、更にマンドレルに付属している加熱装置によって140℃に加熱し、140℃で4時間かけて、各樹脂層を加熱硬化させた。これにより、フェルト側樹脂層と補強繊維基材層とシュー側樹脂層とが一体化された積層体を形成した。
その後、全厚が5.2mmとなるように、フェルト側樹脂層のフェルト接触表面を研磨し、積層体を得た。
2.1 プレポリマー粘度
実施例1~3および比較例1~4の樹脂材料に用いたプレポリマーについて、粘度測定を行った。プレポリマーの粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製、製品名:TVB-10H)を用いて、温度が50℃と80℃の際のプレポリマーの粘度を測定した。なお、ローターとして、H3ローターを用い、回転数は200~2,000mPa・sの場合50rpm、2,000~20,000mPa・sの場合5rpmとして測定を行った。
実施例1~3および比較例1~4に係るシュープレスベルトの外周面について、硬度測定を行った。具体的には、JIS K 6301:1995に準拠し、スプリング式硬さ試験機A型を用いて、22℃におけるフェルト側樹脂層の表面の硬度測定を行った。
破断強度は、試験機に万能引張試験機、サンプル形状にJIS K 6251に規定されるダンベル3号形試験片を用いて、引張速度500mm/分の速度で測定を行い、試験片破断時の応力(MPa)で評価した。各実施例、比較例につき、20回測定を行い平均値で表した。
破断強度のばらつきは、引張試験の破断強度の20回の測定値について、標準偏差を求めて評価を行った。
10 補強繊維基材層
11 補強繊維基材
13 樹脂
20、20A 第1の樹脂層
21 外周面
23 樹脂
25 排水溝
30 第2の樹脂層
31 内周面
33 樹脂
Claims (14)
- R2が、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基およびn-へキシレン基からなる群から選択される、請求項2に記載の抄紙器具。
- 前記ポリウレタン樹脂は、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを構成成分として含むイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られる、請求項1~3のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記ウレタンプレポリマーは、p-フェニレン-ジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、ジメチルビフェネレンジイソシアネート、2,4-トリレン-ジイソシアネート、2,6-トリレン-ジイソシアネートおよび1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンからなる群から選択される1種以上を含むポリイソシアネート化合物と、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含むポリオール化合物と、を反応させることにより得られるものである、請求項4に記載の抄紙器具。
- 前記ウレタンプレポリマーのNCO量は、3.0%以上15%以下である、請求項4または5に記載の抄紙器具。
- 前記硬化剤は、4,4’-メチレン-ビス-(2-クロロアニリン)、ジメチルチオトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’-メチレン-ビス-(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)、ハイドロキノンビス-β-ヒドロキシエチルエーテルおよび1,4-ブタンジオールからなる群から選択される1種以上を含む、請求項4~6のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記硬化剤が、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、請求項4~7のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、1種以上の前記ポリエーテルポリカーボネートジオールを含む活性水素基を有する硬化剤とを反応させることにより得られる、請求項1~3のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 22℃において、前記樹脂層のJIS K 6301:1995に準拠して測定される硬度が、90 HS JISA以上、98 HS JISA以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- シュープレスベルトである、請求項1~10のいずれか一項に記載の抄紙器具。
- 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの外周面を構成する第1の層を有し、
前記第1の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、請求項11に記載の抄紙器具。 - 前記樹脂層として、前記シュープレスベルトの内周面を構成する第2の層を有し、
前記第2の層は、前記ポリウレタン樹脂を含む、請求項11または12に記載の抄紙器具。
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