JP4953964B2 - Precision drive seamless belt - Google Patents
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Description
本発明は、精密駆動用に用いられるシームレスなベルトに関する。 The present invention relates to a seamless belt used for precision driving.
精密駆動が求められる用途では、通常、シームレスなタイミングベルト（歯付ベルト）が用いられる。しかし、医療用の画像形成装置等では、タイミングベルトのかみ合わせによる振動も問題視されるため、精密駆動するシームレスな平ベルトが必要になる。 In applications where precise driving is required, a seamless timing belt (toothed belt) is usually used. However, in a medical image forming apparatus or the like, vibration due to timing belt meshing is regarded as a problem, and therefore a seamless flat belt that is precisely driven is required.
ところが、例えば帆布とゴムを組み合わせた一般的な平ベルトでは、強度および緩和特性は問題ないものの、厚み精度に問題があり、回転ムラが生じるという問題がある。 However, for example, a general flat belt in which canvas and rubber are combined has no problem in strength and relaxation characteristics, but has a problem in thickness accuracy and causes rotation unevenness.
そのため、現在、精密駆動用途では、スチールやポリイミド樹脂からなるシームレスな平ベルト（シームレスベルト）が用いられている。これらのベルトのうち、スチールからなるシームレスベルト（いわゆるスチールベルト）は、精密駆動に要求される性能は満たしている。 Therefore, at present, a seamless flat belt (seamless belt) made of steel or polyimide resin is used in precision drive applications. Among these belts, a seamless belt made of steel (so-called steel belt) satisfies the performance required for precision driving.
しかしながら、スチールベルトは高価であると共に、金属製であるために屈曲疲労を受けやすく、寿命が短い。例えば特許文献１には、塑性加工が可能な金属からなる円筒状素管を、薄肉化処理により所定の肉厚まで薄肉化した後、当該薄肉化された円筒状素管を所望の幅に切断して、リング状に形成した金属製無端ベルトが記載されている。この文献によると、この金属製無端ベルトは高精度な伝動を可能とし、長寿命であると記載されている。
However, the steel belt is expensive, and since it is made of metal, it is susceptible to bending fatigue and has a short life. For example, in
しかしながら、画像形成装置では、ベルトを小プーリ径、高張力という条件で使用する場合も多い。このため、特許文献１に記載されているベルトを、前記条件で使用した場合には、柔軟性に劣るスチールベルトの寿命は大きく低下してしまう。
However, in an image forming apparatus, the belt is often used under the conditions of a small pulley diameter and high tension. For this reason, when the belt described in
一方、特許文献２には、ポリイミド管状体の製造方法が記載されており、得られた管状体は、精密駆動ベルト等に用いることができると記載されている。
しかしながら、ポリイミド樹脂からなるシームレスベルトは、回転ムラおよび低緩和特性は要求特性を満たすものの、表面摩擦係数（μ）が低いという問題がある。一般に、表面摩擦係数（μ）が低いベルトは必要伝達力を得るために高張力に設定する必要があるが、これはベルトに対する負荷および機械設計上、望ましくない。
On the other hand,
However, the seamless belt made of polyimide resin has a problem that the surface friction coefficient (μ) is low, although the rotational unevenness and low relaxation characteristics satisfy the required characteristics. In general, a belt having a low surface friction coefficient (μ) needs to be set to a high tension in order to obtain a required transmission force, which is undesirable in terms of load on the belt and mechanical design.
本発明の課題は、高強度、高摩擦係数および低緩和特性等を有する精密駆動用シームレスベルトを提供することである。 An object of the present invention is to provide a seamless belt for precision driving having high strength, a high friction coefficient, low relaxation characteristics, and the like.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）一対のプーリ間に張設されるシームレス状の精密駆動用ベルトであって、前記プーリに当接する裏面層と、この裏面層上に積層される表面層とを備え、前記裏面層がイミド変性エラストマーからなり、前記表面層がポリイミド樹脂からなることを特徴とする精密駆動用シームレスベルト。
（２）一対のプーリ間に張設されるシームレス状の精密駆動用ベルトであって、イミド変性エラストマーからなることを特徴とする精密駆動用シームレスベルト。
（３）前記イミド変性エラストマーは、イミド変性ポリウレタンエラストマーである前記（１）または（２）記載の精密駆動用シームレスベルト。
（４）前記イミド変性ポリウレタンエラストマーは、下記一般式（Ｉ）：
（５）破断強度（ＴＢ）が１００ＭＰａ以上である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の精密駆動用シームレスベルト。
（６）前記イミド変性エラストマーの表面摩擦係数（μ）が０．３以上である前記（１）〜（５）のいずれかに記載の精密駆動用シームレスベルト。
（７）応力保持率が８０％以上である前記（１）〜（６）のいずれかに記載の精密駆動用シームレスベルト。
なお、本発明における前記「イミド変性エラストマー」とは、イミド成分を有するエラストマーのことを意味し、前記イミド成分の割合（イミド分率）によって樹脂も含む概念である。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a solution means having the following constitution and have completed the present invention.
(1) A seamless precision driving belt stretched between a pair of pulleys, comprising a back surface layer contacting the pulley, and a surface layer laminated on the back surface layer, wherein the back surface layer A seamless belt for precision driving characterized by comprising an imide-modified elastomer and the surface layer comprising a polyimide resin.
(2) A seamless precision driving belt stretched between a pair of pulleys, which is made of an imide-modified elastomer.
(3) The seamless belt for precision driving according to (1) or (2), wherein the imide-modified elastomer is an imide-modified polyurethane elastomer.
(4) The imide-modified polyurethane elastomer has the following general formula (I):
(5) The seamless belt for precision driving according to any one of (1) to (4), wherein the breaking strength (TB) is 100 MPa or more.
(6) The seamless belt for precision driving according to any one of (1) to (5), wherein the imide-modified elastomer has a surface friction coefficient (μ) of 0.3 or more.
(7) The seamless belt for precision driving according to any one of (1) to (6), wherein the stress retention is 80% or more.
In addition, the said "imide modified elastomer" in this invention means the elastomer which has an imide component, and is a concept also including resin by the ratio (imide fraction) of the said imide component.
本発明によれば、精密駆動用シームレスベルトを構成する成分としてイミド変性エラストマーを用いる。該イミド変性エラストマーは、分子鎖中のイミド分率を変化させることによって、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を所望の値にコントロールすることができる。よって、このイミド変性エラストマーを用いた精密駆動用シームレスベルトは、高強度、高摩擦係数および低緩和特性等を示すことができるという効果がある。 According to the present invention, an imide-modified elastomer is used as a component constituting the precision driving seamless belt. The imide-modified elastomer can control strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, and the like to desired values by changing the imide fraction in the molecular chain. Therefore, the seamless belt for precision driving using this imide-modified elastomer has an effect that it can exhibit high strength, high friction coefficient, low relaxation characteristics and the like.
しかも、前記（１）のように、精密駆動用シームレスベルトがプーリに当接する裏面層と、この裏面層上に積層される表面層とを備え、前記裏面層がイミド変性エラストマーからなり、前記表面層がポリイミド樹脂からなる場合には、イミド変性エラストマーによる効果（すなわち高摩擦係数等）と、ポリイミド樹脂による効果（すなわち高強度、低緩和特性等）とが相まって、精密駆動に要求される性能を確実に満たすようになる。また、このようなポリイミド樹脂を基材とした２層ベルトにおいて、表面摩擦係数（μ）を上げる場合には、表面形状の変更、低硬度樹脂（例えばシリコーン等）との積層も考えられる。しかし、前者は振動の発生、後者はイミド樹脂との接着性という問題が発生する。これに対し、イミド変性エラストマーは、イミド樹脂との接着性が良好なため、積層材料に適している。 In addition, as in (1), the precision driving seamless belt includes a back surface layer in contact with the pulley, and a surface layer laminated on the back surface layer, and the back surface layer is made of an imide-modified elastomer, When the layer is made of polyimide resin, the effect of imide-modified elastomer (that is, high friction coefficient, etc.) and the effect of polyimide resin (that is, high strength, low relaxation property, etc.) are combined to achieve the performance required for precision driving. It will surely meet. Further, in the case of increasing the surface friction coefficient (μ) in such a two-layer belt using a polyimide resin as a base material, it is possible to change the surface shape or to laminate with a low hardness resin (for example, silicone). However, the former causes the problem of vibration, and the latter causes the problem of adhesiveness with the imide resin. In contrast, imide-modified elastomers are suitable for laminated materials because of their good adhesion to imide resins.
特に、前記（３）によれば、イミド変性エラストマーがポリウレタンをエラストマー成分とするイミド変性ポリウレタンエラストマーなので、より優れた強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を示すことができる。しかも、前記（４）のような一般式（Ｉ）で表されるイミド変性ポリウレタンエラストマーは、主鎖に連続したイミドユニットを、その分布を制御しつつ所望の割合（イミド分率）で導入することができるので、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を所望の値に簡単かつ確実にコントロールすることができる。 In particular, according to the above (3), since the imide-modified elastomer is an imide-modified polyurethane elastomer having polyurethane as an elastomer component, more excellent strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, and the like can be exhibited. Moreover, the imide-modified polyurethane elastomer represented by the general formula (I) as in the above (4) introduces imide units continuous in the main chain at a desired ratio (imide fraction) while controlling the distribution thereof. Therefore, the strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics and the like can be easily and reliably controlled to desired values.
以下、本発明の精密駆動用シームレスベルトにかかる一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる精密駆動用シームレスベルトを示す概略説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ線部分拡大断面図である。 Hereinafter, an embodiment of a seamless belt for precision driving according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a precision driving seamless belt according to the present embodiment. FIG. 2 is a partial enlarged sectional view taken along line AA in FIG.
同図に示すように、本実施形態にかかる精密駆動用シームレスベルト（以下、「ベルト」と言う。）１は、一対のプーリ間、すなわち駆動プーリ１０と従動プーリ１１との間に張設され、プーリ１０，１１に当接する裏面層２と、この裏面層２上に積層される表面層３とを備えたいわゆる２層ベルトである。なお、プーリの構成は、前記構成に限定されるものではなく、例えば張設力をコントロールするための他のプーリを含んでいてもよい。
As shown in the figure, a precision driving seamless belt (hereinafter referred to as “belt”) 1 according to this embodiment is stretched between a pair of pulleys, that is, between a
ここで、本実施形態にかかるベルト１は、裏面層２がイミド変性エラストマーからなり、表面層３がポリイミド樹脂からなる。これにより、イミド変性エラストマーによる効果と、ポリイミド樹脂による効果とが相まって、ベルト１は精密駆動に要求される性能、すなわち高強度、高摩擦係数および低緩和特性等を確実に満たすようになる。また、裏面層２，表面層３は、いずれもイミド成分を有するので、両者の親和性が高まり、よって両者が剥離することによる耐久性の低下を抑制することもできる。これに対し、ベルト１が前記構成とは逆の構成、すなわち裏面層２がポリイミド樹脂からなり、表面層３がイミド変性エラストマーからなる場合には、裏面層２の表面摩擦係数（μ）が低く、よって伝達力に劣る。
Here, as for the
裏面層２を構成する前記イミド変性エラストマーとしては、そのエラストマー中に以下に示すエラストマー成分と、イミド成分とを有するのが好ましい。すなわち、前記エラストマー成分としては、例えばポリウレタン、不飽和オレフィン系オリゴマー、アクリル系オリゴマー、フッ素ゴム系オリゴマー、シリコーン系オリゴマー等が挙げられ、前記イミド成分としては、例えば脂環式モノマー、複素環式モノマー、フェニルエーテル系モノマー、アルキル側鎖モノマー等が挙げられる。
The imide-modified elastomer constituting the
本実施形態では、前記で例示したイミド変性エラストマーのうち、ポリウレタンをエラストマー成分とするイミド変性ポリウレタンエラストマー（以下、「ポリイミドウレタンエラストマー」や「ＰＩＵＥ」とも言う。）が好ましく、特に、前記一般式（Ｉ）で表されるＰＩＵＥ（以下、「ＰＩＵＥ（Ｉ）」とも言う。）が好ましい。 In the present embodiment, among the imide-modified elastomers exemplified above, an imide-modified polyurethane elastomer having polyurethane as an elastomer component (hereinafter, also referred to as “polyimide urethane elastomer” or “PIUE”) is preferable. PIUE represented by I) (hereinafter also referred to as “PIUE (I)”) is preferable.
ＰＩＵＥ（Ｉ）は、ポリウレタン（ポリウレタンプレポリマー）をエラストマー成分として含有すると共に、主鎖に連続した２つのイミドユニットを、その分布を制御しつつ所望の割合（イミド分率）で導入することができるので、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を所望の値に簡単かつ確実にコントロールすることができる。また、ＰＩＵＥ（Ｉ）は、分子鎖中にイミドユニットを持つことから、イミド樹脂との良好な接着性が期待できる。かかるＰＩＵＥ（Ｉ）は文献未記載の新規化合物である。 PIUE (I) contains polyurethane (polyurethane prepolymer) as an elastomer component and introduces two imide units continuous in the main chain at a desired ratio (imide fraction) while controlling the distribution thereof. Therefore, the strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, and the like can be easily and reliably controlled to desired values. Moreover, since PIUE (I) has an imide unit in a molecular chain, good adhesiveness with an imide resin can be expected. Such PIUE (I) is a novel compound not described in any literature.
具体的には、前記一般式（Ｉ）において前記Ｒ1は、芳香族環または脂肪族環を含む２価の有機基を示すものであり、該有機基としては、例えば後述する反応行程式（Ａ）に従ってポリウレタンプレポリマー（ｃ）を合成する際に用いるジイソシアナート（ａ）の残基等が挙げられる。 Specifically, in the general formula (I), R 1 represents a divalent organic group containing an aromatic ring or an aliphatic ring, and examples of the organic group include a reaction process formula ( Examples thereof include residues of the diisocyanate (a) used when the polyurethane prepolymer (c) is synthesized according to A).
前記Ｒ2は、重量平均分子量１００〜１０，０００、好ましくは３００〜５，０００の２価の有機基を示すものであり、該有機基としては、例えば反応行程式（Ａ）に従ってポリウレタンプレポリマー（ｃ）を合成する際に用いるポリオール（ｂ）の残基等が挙げられる。 R 2 represents a divalent organic group having a weight average molecular weight of 100 to 10,000, preferably 300 to 5,000. Examples of the organic group include a polyurethane prepolymer according to the reaction process formula (A). Examples include the residue of polyol (b) used when synthesizing (c).
前記Ｒ3は、芳香族環、脂肪族環または脂肪族鎖を含む２価の有機基を示すものであり、該有機基としては、例えば後述する反応行程式（Ｂ）に従ってポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）を合成する際に用いるジアミン化合物（ｄ）の残基等が挙げられる。前記脂肪族鎖は、炭素数１のものも含む。 R 3 represents a divalent organic group containing an aromatic ring, an aliphatic ring, or an aliphatic chain. Examples of the organic group include a polyurethane-urea compound (in accordance with a reaction process formula (B) described later) Examples thereof include residues of the diamine compound (d) used in the synthesis of e). The aliphatic chain includes one having 1 carbon.
前記Ｒ4は、４個以上の炭素を含む４価の有機基を示すものであり、該有機基としては、例えば後述する反応行程式（Ｃ）に従ってイミド変性エラストマー（Ｉ）を合成する際に用いるテトラカルボン酸二無水物（ｆ）の残基等が挙げられる。
前記ｎは１〜１００の整数、好ましくは２〜５０の整数を示す。前記ｍは２〜１００の整数、好ましくは２〜５０の整数を示す。
R 4 represents a tetravalent organic group containing 4 or more carbons. As the organic group, for example, when synthesizing an imide-modified elastomer (I) according to a reaction process formula (C) described later, Examples thereof include a residue of tetracarboxylic dianhydride (f) to be used.
N represents an integer of 1 to 100, preferably an integer of 2 to 50. The m represents an integer of 2 to 100, preferably an integer of 2 to 50.
前記一般式（Ｉ）で表されるＰＩＵＥの具体例としては、下記式（１）で表されるＰＩＵＥ等が挙げられる。
前記一般式（Ｉ）で表されるＰＩＵＥは、ジイソシアナートとポリオールから得た分子両末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーをジアミン化合物でウレア結合により鎖延長し、テトラカルボン酸二無水物でウレア結合部にイミドユニットを導入したブロック共重合体であるのが好ましい。このようなＰＩＵＥは、例えば以下に示すような反応工程式（Ａ）〜（Ｃ）を経て製造することができる。 The PIUE represented by the general formula (I) is obtained by extending a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at both molecular ends obtained from diisocyanate and polyol with a diamine compound by a urea bond, and tetracarboxylic dianhydride. A block copolymer in which an imide unit is introduced into a urea bond portion is preferable. Such PIUE can be manufactured through reaction process formulas (A) to (C) as shown below, for example.
［反応行程式（Ａ）］
（ポリウレタンプレポリマー（ｃ）の合成）
前記反応行程式（Ａ）に示すように、まず、ジイソシアナート（ａ）とポリオール（ｂ）から分子両末端にイソシアナート基を有するポリウレタンプレポリマー（ｃ）を得る。ＰＩＵＥ（Ｉ）は、このポリウレタンプレポリマー（ｃ）をエラストマー成分とするので、ゴム状領域（室温付近）の弾性率が低くなり、よりエラスティックにすることができると共に、このポリウレタンプレポリマー（ｃ）の分子量を制御することにより、主鎖に連続した２つのイミドユニットを、その分布を制御しつつ所望の割合で導入することが可能となる。
(Synthesis of polyurethane prepolymer (c))
As shown in the reaction process formula (A), first, a polyurethane prepolymer (c) having an isocyanate group at both molecular ends is obtained from the diisocyanate (a) and the polyol (b). Since PIUE (I) uses this polyurethane prepolymer (c) as an elastomer component, the elastic modulus in the rubbery region (near room temperature) is lowered, and the polyurethane prepolymer (c) can be made more elastic. ), The two imide units continuous in the main chain can be introduced at a desired ratio while controlling the distribution thereof.
具体的には、前記ジイソシアナート（ａ）としては、例えば２，４−トリレンジイソシアナート（ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアナート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ（Ｃｒ．ＭＤＩ）、ジアニシジンジイソシアナート（ＤＡＤＬ）、ジフェニルエーテルジイソシアナート（ＰＥＤＩ）、ピトリレンジイソシアナート（ＴＯＤＩ）、ナフタレンジイソシアナート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）、リジンジイソシアナートメチルエステル（ＬＤＩ）、メタキシリレンジイソシアナート（ＭＸＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート（ＴＭＤＩ）、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート（ＴＭＤＩ）、ダイマー酸ジイソシアナート（ＤＤＩ）、イソプロピリデンビス（４−シクロヘキシルイソシアナート）（ＩＰＣＩ）、シクロヘキシルメタンジイソシアナート（水添ＭＤＩ）、メチルシクロヘキサンジイソシアナート（水添ＴＤＩ）、ＴＤＩ２量体（ＴＴ）等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよく、減圧蒸留したものを用いるのが好ましい。 Specifically, as the diisocyanate (a), for example, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate ( MDI), polymeric MDI (Cr.MDI), dianisidine diisocyanate (DADL), diphenyl ether diisocyanate (PEDI), pitrylene diisocyanate (TODI), naphthalene diisocyanate (NDI), hexamethylene diisocyanate ( HMDI), isophorone diisocyanate (IPDI), lysine diisocyanate methyl ester (LDI), metaxylylene diisocyanate (MXDI), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate (TMDI), 2,4, 4-trimethylhe Samethylene diisocyanate (TMDI), dimer acid diisocyanate (DDI), isopropylidenebis (4-cyclohexyl isocyanate) (IPCI), cyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), methylcyclohexane diisocyanate (water) Added TDI), TDI dimer (TT), and the like. These may be used alone or in combination of two or more, and those distilled under reduced pressure are preferably used.
前記ポリオール（ｂ）としては、例えばポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）、ポリマーポリオール等のポリエーテルポリオール；アジペート系ポリオール（縮合ポリエステルポリオール）、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネートポリオール等のポリエステルポリオール；ポリブタジエンポリオール；アクリルポリオール等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the polyol (b) include polyether polyols such as polypropylene glycol (PPG), polyoxytetramethylene glycol (PTMG), and polymer polyol; adipate-based polyol (condensed polyester polyol), polycaprolactone-based polyol, and polycarbonate polyol. Polyester polyol; Polybutadiene polyol; Acrylic polyol and the like may be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.
ポリオール（ｂ）は、７０〜９０℃、１〜５ｍｍＨｇ、１０時間〜３０時間程度の条件で減圧乾燥したものを用いるのが好ましい。また、ポリオール（ｂ）の重量平均分子量は１００〜１０，０００、好ましくは３００〜５，０００であるのが好ましい。前記重量平均分子量は、ポリオール（ｂ）をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。 The polyol (b) is preferably used after being dried under reduced pressure under conditions of 70 to 90 ° C., 1 to 5 mmHg, and 10 to 30 hours. The weight average molecular weight of the polyol (b) is 100 to 10,000, preferably 300 to 5,000. The weight average molecular weight is a value obtained by measuring the polyol (b) by gel permeation chromatography (GPC) and converting the obtained measurement value to polystyrene.
反応は、前記で例示したジイソシアナート（ａ）とポリオール（ｂ）とを所定の割合で混合した後、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下、室温で１時間〜５時間程度反応させればよい。ジイソシアナート（ａ）とポリオール（ｂ）との混合比（モル）は、ジイソシアナート（ａ）：ポリオール（ｂ）＝１．１：１．０〜２．０：１．０の範囲にするのが好ましい。これにより、得られるポリウレタンプレポリマー（ｃ）の重量平均分子量を、下記で説明する所定の値にすることができる。 The reaction is performed by mixing the diisocyanate (a) and polyol (b) exemplified above at a predetermined ratio, and then reacting at room temperature for 1 hour to 5 hours in an inert gas atmosphere such as argon gas. Good. The mixing ratio (mole) of diisocyanate (a) and polyol (b) is within the range of diisocyanate (a): polyol (b) = 1.1: 1.0 to 2.0: 1.0. It is preferable to do this. Thereby, the weight average molecular weight of the polyurethane prepolymer (c) obtained can be made into the predetermined value demonstrated below.
得られるポリウレタンプレポリマー（ｃ）の重量平均分子量は、３００〜５０，０００、好ましくは５００〜４５，０００であるのがよい。この範囲内でポリウレタンプレポリマー（ｃ）の重量平均分子量を制御して、イミドユニットを所望の割合で導入すると、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等に優れるＰＩＵＥ（Ｉ）を得ることができる。 The weight average molecular weight of the obtained polyurethane prepolymer (c) is 300 to 50,000, preferably 500 to 45,000. By controlling the weight average molecular weight of the polyurethane prepolymer (c) within this range and introducing the imide unit at a desired ratio, PIUE (I) excellent in strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, etc. can be obtained. Can do.
また、ポリウレタンプレポリマー（ｃ）の重量平均分子量が、前記範囲内において小さいほど、ハードなＰＩＵＥ（Ｉ）を得ることができる。これに対し、前記分子量が３００より小さいと、ＰＩＵＥ（Ｉ）がハードになりすぎ、表面摩擦係数（μ）が低下するおそれがあり、５０，０００より大きいと、ソフトになりすぎ、強度、緩和特性が低下するおそれがあるので好ましくない。前記重量平均分子量は、ポリウレタンプレポリマー（ｃ）をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。 Moreover, harder PIUE (I) can be obtained, so that the weight average molecular weight of a polyurethane prepolymer (c) is small in the said range. On the other hand, when the molecular weight is smaller than 300, PIUE (I) becomes too hard and the surface friction coefficient (μ) may be lowered. When the molecular weight is larger than 50,000, it becomes too soft, and strength and relaxation. This is not preferable because the characteristics may be deteriorated. The weight average molecular weight is a value obtained by measuring the polyurethane prepolymer (c) by gel permeation chromatography (GPC) and converting the obtained measurement value into polystyrene.
［反応行程式（Ｂ）］
（ポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）の合成）
前記で得られたポリウレタンプレポリマー（ｃ）を用いて、反応行程式（Ｂ）に従ってイミド前駆体であるポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）を合成する。すなわち、ポリウレタンプレポリマー（ｃ）をジアミン化合物（ｄ）でウレア結合により鎖延長してポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）を得る。
(Synthesis of polyurethane-urea compound (e))
Using the polyurethane prepolymer (c) obtained above, a polyurethane-urea compound (e), which is an imide precursor, is synthesized according to the reaction process formula (B). That is, the polyurethane prepolymer (c) is chain-extended by a urea bond with the diamine compound (d) to obtain a polyurethane-urea compound (e).
具体的には、前記ジアミン化合物（ｄ）としては、例えば１，４−ジアミノベンゼン（別名：ｐ−フェニレンジアミン、略称：ＰＰＤ）、１，３−ジアミノベンゼン（別名：ｍ−フェニレンジアミン、略称：ＭＰＤ）、２，４−ジアミノトルエン（別名：２，４−トルエンジアミン、略称：２、４−ＴＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（別名：４，４’−メチレンジアニリン、略称：ＭＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（別名：４，４’−オキシジアニリン、略称：ＯＤＡ、ＤＰＥ）、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（別名：３，４’−オキシジアニリン、略称：３，４’−ＤＰＥ）、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル（別名：ｏ−トリジン、略称：ＴＢ）、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル（別名：ｍ−トリジン、略称：ｍ−ＴＢ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（略称：ＴＦＭＢ）、３，７−ジアミノ−ジメチルジベンゾチオフェン−５，５−ジオキシド（別名：ｏ−トリジンスルホン、略称：ＴＳＮ）、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ビス（４−アミノフェニル）スルフィド（別名：４，４’−チオジアニリン、略称：ＡＳＤ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（別名：４，４’−スルホニルジアニリン、略称：ＡＳＮ）、４，４’−ジアミノベンズアニリド（略称：ＤＡＢＡ）、１，ｎ−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン（ｎ＝３，４，５、略称：ＤＡｎＭＧ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２−ジメチルプロパン（略称：ＤＡＮＰＧ）、１，２−ビス［２−（４−アミノフェノキシ）エトキシ］エタン（略称：ＤＡ３ＥＧ）、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン（略称：ＦＤＡ）、５（６）−アミノ−１−（４−アミノメチル）−１，３，３−トリメチルインダン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（略称：ＴＰＥ−Ｑ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（別名：レゾルシンオキシジアニリン、略称：ＴＰＥ−Ｒ）、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（略称：ＡＰＢ）、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（略称：ＢＡＰＢ）、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン（略称：ＢＡＰＰ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（略称：ＢＡＰＳ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（略称：ＢＡＰＳ−Ｍ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン（略称：ＨＦＢＡＰＰ）、３，３’−ジカルボキシ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（略称：ＭＢＡＡ）、４，６−ジヒドロキシ−１，３−フェニレンジアミン（別名：４，６−ジアミノレゾルシン）、３，３’−ジヒドロキシ−４，４’−ジアミノビフェニル（別名：３，３’−ジヒドロキシベンジジン、略称：ＨＡＢ）、３，３’，４，４’−テトラアミノビフェニル（別名：３，３’−ジアミノベンジジン、略称：ＴＡＢ）等の炭素数６〜２７の芳香族ジアミン化合物；１，６−ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）、１，８−オクタメチレンジアミン（ＯＭＤＡ）、１，９−ノナメチレンジアミン、１，１２−ドデカメチレンジアミン（ＤＭＤＡ）、１−アミノ−３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン（別名：イソホロンジアミン）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、シクロヘキサンジアミン等の炭素数６〜２４の脂肪族または脂環式ジアミン化合物；１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等のシリコーン系ジアミン化合物等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。 Specifically, examples of the diamine compound (d) include 1,4-diaminobenzene (alias: p-phenylenediamine, abbreviation: PPD), 1,3-diaminobenzene (alias: m-phenylenediamine, abbreviation: MPD), 2,4-diaminotoluene (alias: 2,4-toluenediamine, abbreviation: 2,4-TDA), 4,4′-diaminodiphenylmethane (aka: 4,4′-methylenedianiline, abbreviation: MDA) ), 4,4′-diaminodiphenyl ether (alias: 4,4′-oxydianiline, abbreviation: ODA, DPE), 3,4′-diaminodiphenyl ether (alias: 3,4′-oxydianiline, abbreviation: 3) , 4′-DPE), 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl (also known as o-tolidine, abbreviation: TB), 2,2′-dimethyl-4 4'-diaminobiphenyl (alias: m-tolidine, abbreviation: m-TB), 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl (abbreviation: TFMB), 3,7-diamino- Dimethyldibenzothiophene-5,5-dioxide (also known as o-tolidine sulfone, abbreviation: TSN), 4,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-bis (4-aminophenyl) Sulfide (alias: 4,4′-thiodianiline, abbreviation: ASD), 4,4′-diaminodiphenylsulfone (alias: 4,4′-sulfonyldianiline, abbreviation: ASN), 4,4′-diaminobenzanilide ( Abbreviation: DABA), 1, n-bis (4-aminophenoxy) alkane (n = 3,4,5, abbreviation: DAnMG), 1,3-bis ( -Aminophenoxy) -2,2-dimethylpropane (abbreviation: DANPG), 1,2-bis [2- (4-aminophenoxy) ethoxy] ethane (abbreviation: DA3EG), 9,9-bis (4-aminophenyl) ) Fluorene (abbreviation: FDA), 5 (6) -amino-1- (4-aminomethyl) -1,3,3-trimethylindane, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene (abbreviation: TPE-) Q), 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene (alias: resorcinoxydianiline, abbreviation: TPE-R), 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene (abbreviation: APB), 4, 4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl (abbreviation: BAPB), 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis (4-aminophenoxy) Phenyl) propane (abbreviation: BAPP), bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone (abbreviation: BAPS), bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone (abbreviation: BAPS-M), 2 , 2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane (abbreviation: HFBAPP), 3,3′-dicarboxy-4,4′-diaminodiphenylmethane (abbreviation: MBAA), 4,6-dihydroxy -1,3-phenylenediamine (alias: 4,6-diaminoresorcin), 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl (alias: 3,3′-dihydroxybenzidine, abbreviation: HAB), 3, 3 ', 4,4'-tetraaminobiphenyl (also known as 3,3'-diaminobenzidine, abbreviated name: TAB) and the like having 6 to 6 carbon atoms 7 aromatic diamine compounds; 1,6-hexamethylenediamine (HMDA), 1,8-octamethylenediamine (OMDA), 1,9-nonamethylenediamine, 1,12-dodecamethylenediamine (DMDA), 1- Aliphatic or cycloaliphatic diamine compounds having 6 to 24 carbon atoms such as amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (also known as isophoronediamine), 4,4'-dicyclohexylmethanediamine, cyclohexanediamine; Examples include silicone diamine compounds such as 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, and these may be used alone or in combination of two or more. Good.
特に、１，６−ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）を用いるのが、強度に優れるＰＩＵＥ（Ｉ）を得ることができるうえで好ましい。また、前記で例示したジアミン化合物（ｄ）の選択によっても、ＰＩＵＥ（Ｉ）の強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を所望の値に調整することができる。 In particular, it is preferable to use 1,6-hexamethylenediamine (HMDA) because PIUE (I) having excellent strength can be obtained. In addition, the strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, and the like of PIUE (I) can be adjusted to desired values by selecting the diamine compound (d) exemplified above.
反応は、ウレタンプレポリマー（ｃ）と、前記で例示したジアミン化合物（ｄ）とを等モル、好ましくはＮＣＯ／ＮＨ2比が１．０程度の割合で混合した後、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下、室温〜１００℃、好ましくは５０〜１００℃において、２時間〜３０時間程度で溶液重合反応または塊状重合反応させればよい。 In the reaction, the urethane prepolymer (c) and the diamine compound (d) exemplified above are mixed in an equimolar amount, preferably an NCO / NH 2 ratio of about 1.0, and then inert such as argon gas. A solution polymerization reaction or a bulk polymerization reaction may be performed in a gas atmosphere at room temperature to 100 ° C., preferably 50 to 100 ° C., for about 2 to 30 hours.
前記溶液重合反応に使用できる溶媒としては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ−ヘキシル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドン等が挙げられ、特に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ−ヘキシル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドンが好ましい。これらの溶媒は、１種または２種以上を混合して用いてもよく、定法に従い脱水処理したものを用いるのが好ましい。 Examples of the solvent that can be used for the solution polymerization reaction include N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-hexyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone, and the like. In particular, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-hexyl-2-pyrrolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidone are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more, and it is preferable to use a solvent that has been dehydrated according to a conventional method.
［反応行程式（Ｃ）］
（ＰＩＵＥ（Ｉ）の合成）
前記で得られたポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）を用いて、反応行程式（Ｃ）に従ってＰＩＵＥ（Ｉ）を合成する。すなわち、テトラカルボン酸二無水物（ｆ）でウレア結合部にイミドユニットを導入してブロック共重合体であるＰＩＵＥ（Ｉ）を得る。
(Synthesis of PIUE (I))
Using the polyurethane-urea compound (e) obtained above, PIUE (I) is synthesized according to the reaction process formula (C). That is, the imide unit is introduced into the urea bond portion with tetracarboxylic dianhydride (f) to obtain PIUE (I) which is a block copolymer.
具体的には、前記テトラカルボン酸二無水物（ｆ）としては、例えば無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ベンゾフェノン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、４，４’−（２，２−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物（６ＦＤＡ）、ｍ（ｐ）−ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物、１−カルボキシメチル−２，３，５−シクロペンタントリカルボン酸−２，６：３，５−二無水物等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。 Specifically, examples of the tetracarboxylic dianhydride (f) include pyromellitic anhydride (PMDA), oxydiphthalic dianhydride (ODPA), biphenyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic acid. Acid dianhydride (BPDA), benzophenone-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride (BTDA), diphenylsulfone-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride ( DSDA), 4,4 ′-(2,2-hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride (6FDA), m (p) -terphenyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride , Cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1-carboxymethyl-2,3,5-cyclopentanetricarboxylic acid-2,6: 3,5-dianhydride, etc. , These may be used alone or in combination.
反応は、ポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）とテトラカルボン酸二無水物（ｆ）とのイミド化反応である。該イミド化反応は、溶媒下、無溶媒下のいずれであってもよい。溶媒下でイミド化反応を行う場合には、まず、ポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）と、前記で例示したテトラカルボン酸二無水物（ｆ）とを所定の割合で溶媒に加え、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下、１００〜３００℃、好ましくは１３５〜２００℃、より好ましくは１５０〜１７０℃において、１時間〜１０時間程度反応させて、下記式（ｇ）で表されるポリウレタンアミド酸（ＰＵＡ）を含む溶液（ＰＵＡ溶液）を得る。 The reaction is an imidization reaction between the polyurethane-urea compound (e) and the tetracarboxylic dianhydride (f). The imidation reaction may be performed in a solvent or without a solvent. When the imidization reaction is performed in a solvent, first, the polyurethane-urea compound (e) and the tetracarboxylic dianhydride (f) exemplified above are added to the solvent at a predetermined ratio, and an argon gas or the like is added. Under an inert gas atmosphere, the reaction is carried out at 100 to 300 ° C., preferably 135 to 200 ° C., more preferably 150 to 170 ° C. for about 1 hour to 10 hours, and polyurethane amic acid represented by the following formula (g) ( A solution containing PUA) (PUA solution) is obtained.
ここで、ポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）とテトラカルボン酸二無水物（ｆ）との混合は、ポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）の合成で使用したジアミン化合物（ｄ）とテトラカルボン酸二無水物（ｆ）との混合比（モル）が、ジアミン化合物（ｄ）：テトラカルボン酸二無水物（ｆ）＝１：２〜１：２．０２の範囲となる割合で混合するのが好ましい。これにより、確実にウレア結合部にイミドユニットを導入することができる。 Here, the mixing of the polyurethane-urea compound (e) and the tetracarboxylic dianhydride (f) is carried out by mixing the diamine compound (d) and tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of the polyurethane-urea compound (e) ( It is preferable that the mixing ratio (mol) with f) is mixed in such a ratio that the ratio of diamine compound (d): tetracarboxylic dianhydride (f) = 1: 2 to 1: 2.02. Thereby, an imide unit can be reliably introduced into the urea bond portion.
使用できる溶媒としては、前記反応行程式（Ｂ）の溶液重合反応に使用できる溶媒で例示したものと同じ溶媒を例示することができる。なお、反応行程式（Ｂ）において溶液重合反応でポリウレタン−ウレア化合物（ｅ）を得た場合には、該溶媒中でイミド化反応を行えばよい。 Examples of the solvent that can be used include the same solvents as those exemplified as the solvent that can be used in the solution polymerization reaction of the reaction process formula (B). In the reaction process formula (B), when the polyurethane-urea compound (e) is obtained by a solution polymerization reaction, an imidization reaction may be performed in the solvent.
ついで、前記で得たＰＵＡ溶液を例えば円筒金型に注入して、１００〜３００℃、好ましくは１３５〜２００℃、より好ましくは１５０〜１７０℃において、１００〜２，０００ｒｐｍ、３０分〜２時間程度で円筒金型を回転させながら、遠心成形によりＰＵＡをシート状に成膜する。 Next, the PUA solution obtained above is poured into a cylindrical mold, for example, at 100 to 300 ° C., preferably 135 to 200 ° C., more preferably 150 to 170 ° C., 100 to 2,000 rpm, 30 minutes to 2 hours. While rotating the cylindrical mold to the extent, PUA is formed into a sheet by centrifugal molding.
ついで、シート状のＰＵＡを加熱処理（脱水縮合反応）することにより、シート状のＰＩＵＥ（Ｉ）を得ることができる。加熱処理は、ＰＵＡが熱分解しない条件であるのが好ましく、例えば減圧条件下において１５０〜４５０℃、好ましくは１５０〜２５０℃、１時間〜５時間程度であるのがよい。 Then, the sheet-like PUA (I) can be obtained by subjecting the sheet-like PUA to a heat treatment (dehydration condensation reaction). The heat treatment is preferably performed under conditions where the PUA is not thermally decomposed, for example, 150 to 450 ° C., preferably 150 to 250 ° C., preferably about 1 to 5 hours under reduced pressure.
一方、無溶媒下でイミド化反応を行う場合には、通常の攪拌槽型反応器の他、排気系を有する加熱手段を備えた押出機の中でも行うことができるので、得られるＰＩＵＥ（Ｉ）を押し出して、そのままシート状に成形することができる。 On the other hand, when the imidization reaction is carried out in the absence of a solvent, it can be carried out in an extruder equipped with a heating means having an exhaust system in addition to a normal stirred tank reactor, so that the resulting PIUE (I) Can be extruded and formed into a sheet as it is.
前記のようにして得られるＰＩＵＥ（Ｉ）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が、通常、−３０〜−６０℃であると共に、高い弾性を有し、かつゴム状弾性領域の温度範囲が広いものになる。この理由として、以下の理由が推察される。すなわち、前記で説明した通り、ＰＩＵＥ（Ｉ）は、主鎖に連続した２つのイミドユニットを、その分布を制御しつつ所望の割合（イミド分率）で導入することができるので、このイミドユニットからなるハードセグメントの凝集が均一かつ強固なものになる。このため、ＰＩＵＥ（Ｉ）は、より均一かつ強固なミクロ相分離構造を形成し、ガラス転移温度が低くなることで、ゴム状弾性領域の温度範囲が広くなる。 PIUE (I) obtained as described above has a glass transition temperature (Tg) of usually −30 to −60 ° C., high elasticity, and a wide temperature range of the rubber-like elastic region. become. The following reason is guessed as this reason. That is, as described above, PIUE (I) can introduce two imide units continuous in the main chain at a desired ratio (imide fraction) while controlling the distribution thereof. Aggregation of the hard segment consisting of is uniform and strong. For this reason, PIUE (I) forms a more uniform and strong microphase separation structure, and the glass transition temperature is lowered, thereby widening the temperature range of the rubber-like elastic region.
ＰＩＵＥ（Ｉ）の重量平均分子量は１０，０００〜１０００，０００、好ましくは５０，０００〜８００，０００、より好ましくは５０，０００〜５００，０００であるのがよい。これに対し、前記重量平均分子量が１０，０００より小さいと、強度および緩和特性等が低下するおそれがあり、前記重量平均分子量が１０００，０００より大きいと、表面摩擦係数（μ）および成形性が低下するので好ましくない。前記重量平均分子量は、前記式（ｇ）で表されるＰＵＡを含むＰＵＡ溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値から導き出した値である。なお、ＰＩＵＥ（Ｉ）ではなく、ＰＵＡ溶液をＧＰＣで測定するのは、ＰＩＵＥ（Ｉ）は、ＧＰＣの測定溶媒に不溶なためである。 The weight average molecular weight of PIUE (I) is 10,000 to 1,000,000, preferably 50,000 to 800,000, more preferably 50,000 to 500,000. On the other hand, if the weight average molecular weight is less than 10,000, the strength and relaxation characteristics may decrease, and if the weight average molecular weight is greater than 1,000,000, the surface friction coefficient (μ) and moldability are increased. Since it falls, it is not preferable. The weight average molecular weight is a value obtained by measuring a PUA solution containing PUA represented by the formula (g) by gel permeation chromatography (GPC), and obtaining the measured value from a value converted to polystyrene. The reason why PUA solution, not PIUE (I), is measured by GPC is that PIUE (I) is insoluble in the GPC measurement solvent.
ここで、前記した通りＰＩＵＥ（Ｉ）は、イミド分率（イミド成分含有率）、すなわちイミド変性エラストマー中のイミド成分の割合を調整することによって、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を所望の値に調整することができる。具体的には、前記イミド分率としては、５重量％以上、好ましくは１０〜８０重量％であるのがよい。これにより、強度、表面摩擦係数（μ）および緩和特性等を後述する特定の数値範囲にすることが可能になる。これに対し、前記イミド分率が５重量％より小さいと、強度および緩和特性が低下するおそれがあり、８０重量％を超えると、表面摩擦係数（μ）が低下するおそれがあるので好ましくない。 Here, as described above, PIUE (I) is an imide fraction (imide component content), that is, by adjusting the ratio of the imide component in the imide-modified elastomer, strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, etc. Can be adjusted to a desired value. Specifically, the imide fraction is 5% by weight or more, preferably 10 to 80% by weight. As a result, the strength, surface friction coefficient (μ), relaxation characteristics, and the like can be in a specific numerical range described later. On the other hand, if the imide fraction is less than 5% by weight, the strength and relaxation characteristics may be lowered, and if it exceeds 80% by weight, the surface friction coefficient (μ) may be lowered.
前記イミド分率は、原料、すなわちジイソシアナート（ａ）、ポリオール（ｂ）、ジアミン化合物（ｄ）およびテトラカルボン酸二無水物（ｆ）の仕込み量から算出される値であり、より具体的には、下記式（α）から算出される値である。 The imide fraction is a value calculated from the charged amounts of raw materials, that is, diisocyanate (a), polyol (b), diamine compound (d) and tetracarboxylic dianhydride (f), and more specifically. Is a value calculated from the following formula (α).
また、前記イミド分率を調整してＰＩＵＥ（Ｉ）の弾性率を所望の値に調整することもできる。これにより、優れた柔軟性および屈曲性等を示すことができる。調整される弾性率としては、通常、１．０×１０6〜１．０×１０9Ｐａ程度であるのが好ましい。前記弾性率は、動的粘弾性測定装置を用いて測定して得られる５０℃での貯蔵弾性率Ｅ’の値である。 In addition, the elastic modulus of PIUE (I) can be adjusted to a desired value by adjusting the imide fraction. Thereby, the outstanding softness | flexibility, flexibility, etc. can be shown. The adjusted elastic modulus is usually preferably about 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 9 Pa. The elastic modulus is a value of the storage elastic modulus E ′ at 50 ° C. obtained by measurement using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus.
表面層３を構成する前記ポリイミド樹脂としては、特に限定されるものではなく、一般に、酸無水物とジアミン化合物から合成されたポリアミド酸を熱および触媒等によってイミド化することで得られる。具体的には、前記酸無水物としては、例えば無水ピロメリット酸、オキシジフタル酸二無水物、ビフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、４，４’−（２，２’−ヘキサフルオロイソプロピリジン）ジフタル酸二無水物、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、前記ジアミン化合物としては、例えば１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、３，７−ジアミノ−ジメチルジベンゾチオフェン−５，５’−ジオキシド、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ビス（４-アミノフェニル）スルフィド、４，４’−ジアミノベンズアニリド、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン等の芳香族ジアミン等が挙げられ、例えば特許第２５６０７２７号公報に記載されているものが挙げられる。前記ポリイミド樹脂は熱硬化性であるのが好ましい。
The polyimide resin constituting the
ここで、上記したイミド変性エラストマーからなる裏面層２と、ポリイミド樹脂からなる表面層３とを備えたベルト１は、精密駆動に要求される性能、すなわち高強度、高摩擦係数および低緩和特性等を満たす。具体的には、前記高強度とは、例えばベルト１の破断強度（ＴＢ）が１００ＭＰａ以上、好ましくは１００〜４００ＭＰａである場合を意味する。破断強度（ＴＢ）を１００ＭＰａ以上とするには、例えばイミド変性エラストマーのイミド分率を前記所定値にしたり、ポリイミド樹脂の組成、後述するベルト１の厚み等によって達成することができる。前記破断強度（ＴＢ）は、ベルト１を３号ダンベルで打ち抜き、標線間２０ｍｍ、５００ｍｍ／分の条件で、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張試験を行うことにより得られた値である。
Here, the
また、高摩擦係数とは、例えばイミド変性エラストマーの表面摩擦係数（μ）が０．３以上、好ましくは０．５〜１．０である場合を意味する。前記表面摩擦係数（μ）を０．３以上とするには、例えばイミド変性エラストマーのイミド分率を前記所定値にすること等によって達成することができる。前記表面摩擦係数（μ）は、表面摩擦測定装置を用い、荷重２００ｇ、試験速度１０ｍｍ／分で測定を行った結果、得られる動摩擦係数の値である。なおサンプルサイズは幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、対象物はステンレス鋼（ＳＵＳ）板である。 The high friction coefficient means, for example, a case where the surface friction coefficient (μ) of the imide-modified elastomer is 0.3 or more, preferably 0.5 to 1.0. The surface friction coefficient (μ) can be set to 0.3 or more, for example, by setting the imide fraction of the imide-modified elastomer to the predetermined value. The surface friction coefficient (μ) is a value of a dynamic friction coefficient obtained as a result of measurement using a surface friction measuring device at a load of 200 g and a test speed of 10 mm / min. The sample size is 20 mm wide and 70 mm long, and the object is a stainless steel (SUS) plate.
前記低緩和特性とは、例えばベルト１の応力保持率が８０％以上、好ましくは８０〜１００％である場合を意味する。前記応力保持率を８０％以上とするには、例えばイミド変性エラストマーのイミド分率を前記所定値にしたり、ポリイミド樹脂の組成、後述するベルト１の厚み等によって達成することができる。前記応力保持率は、ベルト１を２％伸長させた時点の引張応力Ｍ１と、伸長後、１時間保持した後の引張応力Ｍ２とを、式：（Ｍ２／Ｍ１）×１００に当てはめて算出して得た値である。
The low relaxation characteristic means, for example, a case where the stress retention of the
また、ベルト１の総厚みは、通常、５０〜３００μｍ程度、好ましくは１００〜２００μｍであるのがよい。これにより、精密駆動に要求される性能を満たすことができる。これに対し、ベルト１の総厚みが前記した厚みよりも薄いと、強度および緩和特性が低下するおそれがあり、前記した厚みよりも大きいと、プーリ屈曲部での変形によって、ベルト１表面に応力が集中してクラックが発生するおそれがある。
The total thickness of the
特に、裏面層２の厚みは２０〜１５０μｍ、好ましくは４０〜８０μｍであるのがよい。これにより、精密駆動に要求される性能のうち、高摩擦係数を満たすことができる。また、表面層３の厚みは５０〜２５０μｍ、好ましくは１００〜２５０μｍであるのがよい。これにより、精密駆動に要求される性能のうち、特に低回転ムラおよび低緩和特性を満たすものになる。
In particular, the thickness of the
上記のようなベルト１は、精密駆動用途として好適に用いることができる。具体的には、例えば医療用にかかる画像形成装置の駆動部分、画像形成装置の印刷部、印刷体の搬送装置の駆動部分等が挙げられる。
The
次に、ベルト１の製造方法の一実施形態について、イミド変性エラストマーに前記したＰＩＵＥ（Ｉ）を用いた場合を例に挙げて説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing the
シームレスなベルト１は、例えば遠心成形法により得ることができる。遠心成形法では、まず、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸のワニス（ポリイミドワニス）と、上記で説明したＰＵＡ溶液とを調製する。ポリイミドワニスは、特に限定されるものではなく、ポリアミド酸を適当な溶剤に加えてワニス化したものの他、市販のものを用いてもよく、具体例としては、宇部興産（株）社製の商品名「ＵワニスＡ」等が挙げられる。このポリイミドワニスの固形分量としては、例えば１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％、より好ましくは１８重量％程度であるのがよい。また、ＰＵＡ溶液の固形分量としては、例えば１０〜３０重量％、好ましくは２０重量％程度であるのがよい。
The
ポリイミドワニスおよびＰＵＡ溶液は、それぞれ攪拌機を用いて３０分〜２時間、好ましくは１時間程度攪拌しながら脱泡処理を行うのが好ましい。前記攪拌機としては、例えば密閉式攪拌機、ロールミル、ビーズミル、ホモジナイザー等が挙げられ、さらに例示したこれら以外の公知の攪拌機を用いてもよい。 The polyimide varnish and the PUA solution are each preferably subjected to defoaming treatment with stirring for 30 minutes to 2 hours, preferably about 1 hour. Examples of the stirrer include a closed stirrer, a roll mill, a bead mill, and a homogenizer, and other known stirrers other than those exemplified above may be used.
そして、前記で調製したポリイミドワニスおよびＰＵＡ溶液のうち、まず、ポリイミドワニスを遠心成形機に投入する。ポリイミドワニスの投入は、遠心成形機を１１０〜１３０℃、好ましくは１２０℃程度に加熱し、かつ４００〜６００ｒｐｍ、好ましくは５００ｒｐｍ程度で回転させた状態で投入するのが好ましい。これにより、ポリイミドワニスをドラム全体に充分に延伸させることができる。遠心成形機のドラム内面には離型処理を施す、離型剤を塗布する、あるいは離型性を有する樹脂層を形成する等の表面処理を施しておくのが好ましい。これにより、得られる管状の積層シートを遠心成型機から簡単に取り外すことができる。 Of the polyimide varnish and PUA solution prepared above, first, the polyimide varnish is charged into a centrifugal molding machine. The polyimide varnish is preferably charged while the centrifugal molding machine is heated to 110 to 130 ° C., preferably about 120 ° C., and rotated at 400 to 600 rpm, preferably about 500 rpm. Thereby, a polyimide varnish can be fully extended to the whole drum. The drum inner surface of the centrifugal molding machine is preferably subjected to a surface treatment such as a release treatment, a release agent is applied, or a resin layer having a release property is formed. Thereby, the obtained tubular laminated sheet can be easily removed from the centrifugal molding machine.
ポリイミドワニスを遠心成形機に投入した後、遠心成形機の回転数を９００〜１，１００ｒｐｍ、好ましくは１，０００ｒｐｍ程度に上げ、２０〜４０分間、好ましくは３０分間程度で熱処理をした後、５０〜７０℃、好ましくは６０℃程度にまで冷却して、ドラム内面にシート（すなわち硬化前の表面層３）を形成する。
After charging the polyimide varnish into the centrifugal molding machine, the rotational speed of the centrifugal molding machine is increased to 900 to 1,100 rpm, preferably about 1,000 rpm, and after heat treatment for 20 to 40 minutes, preferably about 30 minutes, 50 It cools to about -70 degreeC, Preferably it is about 60 degreeC, and forms a sheet | seat (namely,
ついで、ドラムを４００〜６００ｒｐｍ、好ましくは５００ｒｐｍ程度で回転させながら、ＰＵＡ溶液を上記シート内面に注入し、その後回転数を５０〜２００ｒｐｍ、好ましくは１００ｒｐｍ程度で回転させると共に、１１０〜１３０℃、好ましくは１２０℃程度に加熱し、３０〜６０分間、好ましくは４５分間程度で熱処理を行ことで管状の積層シートを形成する（すなわち硬化前の裏面層２，表面層３）。
Next, while rotating the drum at 400 to 600 rpm, preferably about 500 rpm, the PUA solution is injected into the inner surface of the sheet, and then rotated at 50 to 200 rpm, preferably about 100 rpm, and 110 to 130 ° C., preferably Is heated to about 120 ° C. and heat-treated for 30 to 60 minutes, preferably about 45 minutes, to form a tubular laminated sheet (ie, the
この積層シートを室温まで冷却した後、該積層シートをドラムから取り外し、収縮による変形を防ぐため、表面離型処理を施した金型にセットする。ついで、減圧条件下で３００〜４００℃、好ましくは３５０℃程度で２０〜４０分間、好ましくは３０分間程度で熱処理を行った後、管状の積層シートを適切な大きさにスリットして裏面層２，表面層３を備えたシームレスなベルト１を得る。
After the laminated sheet is cooled to room temperature, the laminated sheet is removed from the drum and set in a mold subjected to surface release treatment in order to prevent deformation due to shrinkage. Next, after heat treatment is performed at 300 to 400 ° C., preferably about 350 ° C. for 20 to 40 minutes, preferably about 30 minutes under reduced pressure conditions, the tubular laminated sheet is slit to an appropriate size, and the back layer 2 A
なお、効率よくシームレスなベルト１を得る上で、遠心成形法により連続して裏面層２、表面層３を得る場合について説明した。この場合、熱処理はドラムから取り外した後に金型にセットして行ってもよいし、ドラムごと熱処理を行ってもよい。また裏面層２を成形後、熱処理を行った後に表面層３を成形してもよい。
In addition, when obtaining the
次に、本発明のベルトにかかる他の実施形態について詳細に説明する。本実施形態にかかるベルトは、前記した一実施形態と同様に、一対のプーリ間に張設されるシームレス状のベルトであって、イミド変性エラストマーからなるいわゆる単層ベルトである。このような構成のベルトであっても、前記したイミド変性エラストマーを用いるので、精密駆動に要求される性能を満たす。 Next, another embodiment according to the belt of the present invention will be described in detail. The belt according to this embodiment is a seamless belt stretched between a pair of pulleys as in the above-described embodiment, and is a so-called single layer belt made of an imide-modified elastomer. Even the belt having such a configuration satisfies the performance required for precision driving since the imide-modified elastomer is used.
特に、本実施形態では、前記一実施形態にかかるＰＩＵＥ（Ｉ）において、イミド分率を３０重量％以上、好ましくは５０〜８０重量％とするのがよい。これに対し、前記イミド分率が３０重量％より小さいと、強度および緩和特性が低下するおそれがあり、８０重量％を超えると、表面摩擦係数（μ）が低下するおそれがあるので好ましくない。 In particular, in the present embodiment, in the PIUE (I) according to the one embodiment, the imide fraction is 30% by weight or more, preferably 50 to 80% by weight. On the other hand, if the imide fraction is less than 30% by weight, the strength and relaxation characteristics may be lowered, and if it exceeds 80% by weight, the surface friction coefficient (μ) may be lowered, which is not preferable.
すなわち、本実施形態にかかるベルトは、前記一実施形態のようにイミド変性エラストマーからなる層上にポリイミド樹脂からなる層を設けないので、イミド分率の割合を前記一実施形態よりも高めることによって、精密駆動に要求される強度および緩和特性を満たすようにする必要がある。よって、本実施形態にかかるイミド分率は、前記一実施形態にかかるイミド分率の値よりも高い、特定の値に調整するのが好ましい。
その他の構成は、前記した一実施形態にかかるベルト１と同様であるので、説明を省略する。
That is, the belt according to this embodiment does not provide a layer made of polyimide resin on a layer made of imide-modified elastomer as in the above-described embodiment, so that the ratio of the imide fraction is made higher than that of the above-described embodiment. It is necessary to satisfy the strength and relaxation characteristics required for precision driving. Therefore, it is preferable to adjust the imide fraction according to the present embodiment to a specific value that is higher than the value of the imide fraction according to the embodiment.
Since other configurations are the same as those of the
以下、合成例および実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の合成例および実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example and an Example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to the following synthesis examples and Examples.
＜合成例１＞
ＰＵＡ溶液を下記式に基づいて合成した。
A PUA solution was synthesized based on the following formula.
（ポリウレタンプレポリマー（ｊ）の合成）
まず、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）（ｈ）［日本ポリウレタン工業（株）社製］を減圧蒸留した。また、ポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）（ｉ）［保土谷化学（株）社製の商品名「ＰＴＭＧ１０００」、重量平均分子量：１，０００］を８０℃、２〜３ｍｍＨｇ、２４時間の条件で減圧乾燥した。
(Synthesis of polyurethane prepolymer (j))
First, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) (h) [manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.] was distilled under reduced pressure. Also, polyoxytetramethylene glycol (PTMG) (i) [trade name “PTMG1000” manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight: 1,000] under the conditions of 80 ° C., 2-3 mmHg, 24 hours. It was dried under reduced pressure.
ついで、前記ＭＤＩ（ｈ）２３．８ｇと、ＰＴＭＧ（ｉ）７６．２ｇとを、攪拌機およびガス導入管を備えた５００ｍｌの四つ口セパラブルフラスコにそれぞれ加え、アルゴン雰囲気下、８０℃で２時間攪拌して、分子両末端にイソシアナート基を有するポリウレタンプレポリマー（ｊ）を得た。このポリウレタンプレポリマー（ｊ）をＧＰＣで測定した結果、ポリスチレン換算した値で重量平均分子量は４．６×１０4であった。 Next, 23.8 g of the above MDI (h) and 76.2 g of PTMG (i) were added to a 500 ml four-necked separable flask equipped with a stirrer and a gas introduction tube, respectively, and 2 at 80 ° C. under an argon atmosphere. The mixture was stirred for a time to obtain a polyurethane prepolymer (j) having isocyanate groups at both molecular ends. As a result of measuring this polyurethane prepolymer (j) by GPC, the weight average molecular weight was 4.6 × 10 4 in terms of polystyrene.
（ポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の合成）
前記で得たポリウレタンプレポリマー（ｊ）１０ｇを脱水処理したＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）６０ｍｌに溶解させたものと、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）（ｋ）０．３７８ｇを脱水処理したＮＭＰ２０ｍｌに溶解させたものとを、攪拌機およびガス導入管を備えた５００ｍｌの四つ口セパラブルフラスコにそれぞれ加え、アルゴン雰囲気下、室温（２３℃）で２４時間攪拌して、ポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液を得た。
(Synthesis of polyurethane-urea compound (l))
10 g of the polyurethane prepolymer (j) obtained above was dissolved in 60 ml of dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 0.378 g of 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA) (k). What was dissolved in 20 ml of dehydrated NMP was added to a 500 ml four-necked separable flask equipped with a stirrer and a gas introduction tube, and stirred at room temperature (23 ° C.) for 24 hours under an argon atmosphere. A solution of the urea compound (l) was obtained.
（ＰＵＡ溶液の合成）
前記で得たポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液中に、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）（ｍ）０．８３１ｇを加え、アルゴンガス雰囲気下、１５０℃で２時間攪拌して、ＰＵＡ溶液を得た。
(Synthesis of PUA solution)
To the solution of the polyurethane-urea compound (l) obtained above, 0.831 g of pyromellitic anhydride (PMDA) (m) is added and stirred at 150 ° C. for 2 hours under an argon gas atmosphere to obtain a PUA solution. It was.
ちなみに、このＰＵＡ溶液を遠心成形機に流し込み、１５０℃で１，０００ｒｐｍ、１時間遠心成形してＰＵＡシートを得、このＰＵＡシートを減圧デシケータ内で２００℃、２時間加熱処理（脱水縮合反応）すると、厚さ１００μｍのシート状のＰＩＵＥ（１）が得られた（イミド分率：１５重量％）。前記イミド分率は、前記式（α）から算出して得た値である。得られたＰＩＵＥ（１）について、ＡＴＲ法にてＩＲスペクトルを測定した結果、１７８０ｃｍ-1、１７２０ｃｍ-1および１３８０ｃｍ-1にイミド環に由来する吸収が観察された。 By the way, this PUA solution is poured into a centrifugal molding machine, and a PUA sheet is obtained by centrifugal molding at 150 ° C. and 1,000 rpm for 1 hour. Then, a sheet-like PIUE (1) having a thickness of 100 μm was obtained (imide fraction: 15% by weight). The imide fraction is a value obtained by calculation from the formula (α). The obtained PIUE (1), a result of measuring the IR spectrum at ATR method, 1780 cm -1, absorption derived from the imide ring to 1720 cm -1 and 1380 cm -1 were observed.
＜合成例２＞
ＭＤＩ（ｈ）２３．８ｇを２７．３ｇにし、ＰＴＭＧ（ｉ）７６．２ｇを７２．７ｇにした以外は、上記合成例１と同様にして、重量平均分子量が２．５×１０4のポリウレタンプレポリマー（ｊ）を得た。ついで、ＭＤＡ（ｋ）０．３７８ｇを０．７２１ｇにした以外は、上記合成例１と同様にして、ポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液を得た。このポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液中に加えるＰＭＤＡ（ｍ）０．８３１ｇを１．５８６ｇにした以外は、上記合成例１と同様にしてＰＵＡ溶液を得た。
<Synthesis Example 2>
A polyurethane having a weight average molecular weight of 2.5 × 10 4 in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 23.8 g of MDI (h) was changed to 27.3 g and 76.2 g of PTMG (i) was changed to 72.7 g. A prepolymer (j) was obtained. Next, a solution of the polyurethane-urea compound (l) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 0.378 g of MDA (k) was changed to 0.721 g. A PUA solution was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 0.831 g of PMDA (m) added to the polyurethane-urea compound (l) solution was changed to 1.586 g.
ちなみに、このＰＵＡ溶液を、上記合成例１と同様にして脱水縮合反応すると、厚さ１００μｍのシート状のＰＩＵＥ（１）が得られた（イミド分率：２５重量％）。得られたＰＩＵＥ（１）について、上記合成例１と同様にしてＩＲスペクトルを測定した結果、１７８０ｃｍ-1、１７２０ｃｍ-1および１３８０ｃｍ-1にイミド環に由来する吸収が観察された。 Incidentally, when this PUA solution was subjected to a dehydration condensation reaction in the same manner as in Synthesis Example 1, a sheet-like PIUE (1) having a thickness of 100 μm was obtained (imide fraction: 25% by weight). The obtained PIUE (1), a result of measuring the IR spectra in the same manner as in Synthesis Example 1, 1780 cm -1, absorption derived from the imide ring to 1720 cm -1 and 1380 cm -1 were observed.
＜合成例３＞
ＭＤＩ（ｈ）２３．８ｇを３６．０ｇにし、ＰＴＭＧ（ｉ）７６．２ｇを６４．０ｇにした以外は、上記合成例１と同様にして、重量平均分子量が０．８×１０4のポリウレタンプレポリマー（ｊ）を得た。ついで、ＭＤＡ（ｋ）０．３７８ｇを１．５８６ｇにした以外は、上記合成例１と同様にして、ポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液を得た。このポリウレタン−ウレア化合物（ｌ）の溶液中に加えるＰＭＤＡ（ｍ）０．８３１ｇを３．４８９ｇにした以外は、上記合成例１と同様にしてＰＵＡ溶液を得た。
<Synthesis Example 3>
A polyurethane having a weight average molecular weight of 0.8 × 10 4 in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 23.8 g of MDI (h) was changed to 36.0 g and 76.2 g of PTMG (i) was changed to 64.0 g. A prepolymer (j) was obtained. Subsequently, a solution of the polyurethane-urea compound (l) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 0.378 g of MDA (k) was changed to 1.586 g. A PUA solution was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 0.831 g of PMDA (m) added to the polyurethane-urea compound (l) solution was changed to 3.489 g.
ちなみに、このＰＵＡ溶液を、上記合成例１と同様にして脱水縮合反応すると、厚さ１００μｍのシート状のＰＩＵＥ（１）が得られた（イミド分率：４５重量％）。得られたＰＩＵＥ（１）について、上記合成例１と同様にしてＩＲスペクトルを測定した結果、１７８０ｃｍ-1、１７２０ｃｍ-1および１３８０ｃｍ-1にイミド環に由来する吸収が観察された。 Incidentally, when this PUA solution was subjected to a dehydration condensation reaction in the same manner as in Synthesis Example 1, a sheet-like PIUE (1) having a thickness of 100 μm was obtained (imide fraction: 45% by weight). The obtained PIUE (1), a result of measuring the IR spectra in the same manner as in Synthesis Example 1, 1780 cm -1, absorption derived from the imide ring to 1720 cm -1 and 1380 cm -1 were observed.
＜シームレスベルトの作製＞
まず、ポリアミド酸溶液（宇部興産（株）社製の商品名「ＵワニスＡ」）を、遠心成形機を用いて１２０℃、１０００ｒｐｍで９０分間遠心成形して、筒状のアミド酸シートを得た。このアミド酸シートを、成形ドラムごと熱オーブンを用いて、３２０℃で１時間加熱処理し、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂シートを得た。
<Preparation of seamless belt>
First, a polyamic acid solution (trade name “U varnish A” manufactured by Ube Industries, Ltd.) was centrifugally molded at 120 ° C. and 1000 rpm for 90 minutes using a centrifugal molding machine to obtain a cylindrical amic acid sheet. It was. This amic acid sheet was heat-treated at 320 ° C. for 1 hour using a heating oven together with the molding drum to obtain a polyimide resin sheet having a thickness of 80 μm.
ついで、このポリイミド樹脂シートをドラムごと遠心成形機に戻し、ドラム内面に合成例１で得たＰＵＡ溶液（イミド分率：１５重量％）を注入し、１５０℃、１０００ｒｐｍで１時間遠心成形して、筒状の積層シートを得た。ついで、この積層シートを、ドラムごと熱オーブンを用いて２００℃で１時間加熱処理し、冷却後ドラムから取り外して、イミド変性エラストマーからなる厚さ４０μｍの裏面層と、ポリイミド樹脂からなる厚さ８０μｍの表面層とを備えた厚さ１２０μｍのシームレスベルト（２層ベルト）を得た。 Next, the polyimide resin sheet is returned to the centrifugal molding machine together with the drum, and the PUA solution (imide fraction: 15% by weight) obtained in Synthesis Example 1 is injected into the drum inner surface, followed by centrifugal molding at 150 ° C. and 1000 rpm for 1 hour. A cylindrical laminated sheet was obtained. Next, this laminated sheet was heat-treated with a drum at 200 ° C. for 1 hour using a thermal oven. After cooling, the laminate sheet was removed from the drum, and a 40 μm-thick back layer composed of an imide-modified elastomer and a polyimide resin having a thickness of 80 μm. A seamless belt (two-layer belt) having a thickness of 120 μm and a surface layer was obtained.
合成例１で得たＰＵＡ溶液（イミド分率：１５重量％）に代えて、合成例２で得たＰＵＡ溶液（イミド分率：２５重量％）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてイミド変性エラストマーからなる厚さ４０μｍの裏面層と、ポリイミド樹脂からなる厚さ８０μｍの表面層とを備えた厚さ１２０μｍのシームレスベルト（２層ベルト）を得た。 The same as Example 1 except that the PUA solution (imide fraction: 25% by weight) obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the PUA solution (imide fraction: 15% by weight) obtained in Synthesis Example 1. Thus, a seamless belt (two-layer belt) having a thickness of 120 μm including a back surface layer made of imide-modified elastomer having a thickness of 40 μm and a surface layer made of polyimide resin having a thickness of 80 μm was obtained.
合成例１で得たＰＵＡ溶液（イミド分率：１５重量％）に代えて、合成例３で得たＰＵＡ溶液（イミド分率：４５重量％）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてイミド変性エラストマーからなる厚さ４０μｍの裏面層と、ポリイミド樹脂からなる厚さ８０μｍの表面層とを備えた厚さ１２０μｍのシームレスベルト（２層ベルト）を得た。 The same as Example 1 except that the PUA solution (imide fraction: 45% by weight) obtained in Synthesis Example 3 was used in place of the PUA solution (imide fraction: 15% by weight) obtained in Synthesis Example 1. Thus, a seamless belt (two-layer belt) having a thickness of 120 μm including a back surface layer made of imide-modified elastomer having a thickness of 40 μm and a surface layer made of polyimide resin having a thickness of 80 μm was obtained.
［比較例１］
ＰＵＡ溶液を用いなかった以外は、前記実施例１と同様にして、厚さ８０μｍのシームレスベルト（すなわちポリイミド樹脂からなる単層ベルト）を得た。
[Comparative Example 1]
A seamless belt having a thickness of 80 μm (that is, a single layer belt made of polyimide resin) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the PUA solution was not used.
前記実施例１〜３および比較例１で得た各シームレスベルトを表１に示す。
＜評価＞
上記で得た各シームレスベルトについて、破断強度（ＴＢ）、表面摩擦係数（μ）および応力保持率を測定した。各測定方法を以下に示すと共に、結果を表２に示す。
<Evaluation>
About each seamless belt obtained above, breaking strength (TB), surface friction coefficient (μ), and stress retention were measured. Each measurement method is shown below, and the results are shown in Table 2.
（破断強度（ＴＢ）の測定方法）
シームレスベルトを３号ダンベルで打ち抜き、標線間２０ｍｍ、５００ｍｍ／分の条件で、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張試験を行うことにより測定した。
(Measurement method of breaking strength (TB))
The measurement was performed by punching a seamless belt with a No. 3 dumbbell and performing a tensile test in accordance with JIS K6251 under conditions of a gap between marked lines of 20 mm and 500 mm / min.
（表面摩擦係数（μ）の測定方法）
表面摩擦測定装置（新東科学（株）社製の「HEIDON」）を用い、荷重２００ｇ、試験速度１０ｍｍ／分の条件下で、幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍに打ち抜いたベルトサンプルをＳＵＳ板上で移動させ、測定した荷重から動摩擦係数を計算し、これを表面摩擦係数（μ）とした。なお、測定は、ベルトサンプル４つについて行い、その平均値を算出した。
(Measurement method of surface friction coefficient (μ))
Using a surface friction measuring device (“HEIDON” manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), a belt sample punched out to a width of 20 mm and a length of 70 mm on a SUS plate under the conditions of a load of 200 g and a test speed of 10 mm / min. The kinetic friction coefficient was calculated from the measured load, and this was used as the surface friction coefficient (μ). The measurement was performed on four belt samples, and the average value was calculated.
（応力保持率の測定方法）
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍに打ち抜いたベルトサンプルを、引張試験機を用いて２％伸張させ、伸張直後の引張応力Ｍ１と、１時間保持した後の引張応力Ｍ２とを、式：（Ｍ２／Ｍ１）×１００に当てはめて算出した。
(Measurement method of stress retention)
A belt sample punched out to a width of 10 mm and a length of 100 mm was stretched by 2% using a tensile tester, and a tensile stress M1 immediately after stretching and a tensile stress M2 held for 1 hour are expressed by the formula: (M2 / M1 ) × 100 and calculated.
表１および表２から明らかなように、本発明にかかる実施例１〜３のシームレスベルトは、破断強度（ＴＢ）、表面摩擦係数（μ）および応力保持率において優れた結果を示しているのがわかる。この結果から、本発明にかかるシームレスベルトは、高強度、高摩擦係数および低緩和特性を有すると言える。これに対し、ポリイミド樹脂からなる比較例１のシームレスベルトは、破断強度（ＴＢ）および応力保持率は優れているものの、表面摩擦係数（μ）が、実施例１〜３のシームレスベルトよりも著しく劣る結果を示した。 As is clear from Tables 1 and 2, the seamless belts of Examples 1 to 3 according to the present invention show excellent results in breaking strength (TB), surface friction coefficient (μ) and stress retention. I understand. From this result, it can be said that the seamless belt according to the present invention has a high strength, a high friction coefficient, and a low relaxation property. On the other hand, the seamless belt of Comparative Example 1 made of polyimide resin is excellent in breaking strength (TB) and stress retention, but the surface friction coefficient (μ) is remarkably higher than the seamless belts of Examples 1 to 3. Inferior results.
１ 精密駆動用シームレスベルト
２ 裏面層
３ 表面層
１０ 駆動プーリ
１１ 従動プーリ
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