JPH04298330A - シームレスベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シームレスベルトに関
するものであり、更に詳しくは、パラ配向型芳香族ポリ
アミドフィルムを成型してなる、寸法安定性、耐熱性の
優れた、薄手のシームレスベルトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンドレスベルトはゴム状材料を
、ガラス、ナイロン、ポリエステル、芳香族ポリアミド
等の繊維で補強したものが多く用いられている。一方、
近年カード電話用、プリペイドカード用、複写機用等の
精密駆動用途において、寸法安定性、耐熱性、機械的強
度の優れたエンドレスベルトが求められている。

【０００３】このような用途においては、例えば、芳香
族ポリアミドの積層体を抗張体とするベルト（特開平２
−１７３４３５号公報）、ポリイミドフィルムからなる
エンドレスベルト（特開平１−２５７０２７号公報）等
、フィルムを用いたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、芳香族ポリア
ミドフィルムの積層体を抗張体とするものでは、フィル
ムを積層した後に層間の接着を行うため接着部の強度が
弱く、特に高温、高負荷で用いられた場合、疲労による
層間剥離などの生じる恐れがある。一方、ポリイミドフ
ィルムからなるエンドレスベルトは耐熱性には優れるも
のであるが、精密駆動用ベルトとしては機械的強度、弾
性率、クリープ特性等において十分満足される物ではな
かった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、パラ配
向型芳香族ポリアミドのフィルムを抗張体とするシーム
レスベルトであって、周長方向及び幅方向の引張弾性率
が４００ｋｇ／ｍｍ２　以上であり、パラ配向型芳香族
ポリアミドのフィルムの積層構造を有しないことを特徴
とするシームレスベルトであり、その第２は、パラ配向
型芳香族ポリアミドのフィルムを、４０％以上の引張伸
度を有する状態で円筒状に成型した後、成型と同時ある
いは成型後に熱処理し、リング状にスリットすることを
特徴とするシームレスベルトの製造方法である。

【０００６】すなわち、本発明のシームレスベルトはパ
ラ配向型芳香族ポリアミドの高い機械的強度、弾性率を
活かした薄手のベルトであり、内部に接着層を全く持た
ないため、高温においても物性の変化、寸法変化が小さ
く、屈曲疲労性に優れ、寸法精度がきわめて均一なシー
ムレスベルトであり、これは、高伸度状態の芳香族ポリ
アミドフィルムを成型し、更に熱処理によって結晶性を
高めることによって得られるものである。

【０００７】本発明に用いられるパラ配向型芳香族ポリ
アミドは、次の構成単位からなる群より選択された単位
から実質的に構成される。 −ＮＨ−Ａｒ１−ＮＨ−　　　　（１）−ＣＯ−Ａｒ２
−ＣＯ−　　　　（２）−ＮＨ−Ａｒ３−ＣＯ−　　　
　（３）ここで　Ａｒ１　、Ａｒ２、およびＡｒ３は各
々少なくとも１個の芳香環を含んだ２価の基であり、（
１）と（２）はポリマー中に存在する場合は実質的に等
モルである。

【０００８】本発明において、良好な機械的性能及び寸
法安定性を確保するために、Ａｒ１、Ａｒ２、およびＡ
ｒ３は各々、パラ配向型の基である必要がある。ここで
、パラ配向型とは、芳香環における主鎖の結合方向がパ
ラ位に位置しているか、または２つ以上の芳香環からな
る残基において両端の主鎖の結合方向が同軸または平行
であることを意味する。このような２価の芳香族基の代
表例としては化１等が挙げられる。

【０００９】

【化１】

【００１０】化１中、Ｘは　　−Ｏ−、−ＣＨ２−、−
ＳＯ２−、−Ｓ−、−ＣＯ−の中から選ばれる。また、
これらの芳香環の水素原子の一部が、ハロゲン基、ニト
ロ基、スルホン基、アルキル基、アルコキシ基等で置換
されていてもよい。Ａｒ１，Ａｒ２およびＡｒ３はいず
れも２種以上であってもよく、また相互に同じであって
も異なっていてもよい。

【００１１】本発明に用いられるポリマーは、これまで
に知られた方法により、各々の単位に対応するジアミン
、ジカルボン酸、アミノカルボン酸より製造することが
出来る。具体的には、カルボン酸基をまず酸ハライド、
酸イミダゾライド、エステル等に誘導した後にアミノ基
と反応させる方法が用いられ、重合の形式もいわゆる低
温溶液重合法、界面重合法、溶融重合法、固相重合法等
を用いることが出来る。本発明に用いる芳香族ポリアミ
ドには、上記した以外の基が約１０モル％以下共重合さ
れたり、他のポリマーがブレンドされたりしていてもよ
い。本発明に用いられる芳香族ポリアミドとして最も代
表的なものは、ポリーｐ−フェニレンテレフタルアミド
（以下ＰＰＴＡと略称する。）やポリ−ｐ−ベンズアミ
ドである。

【００１２】本発明に用いる芳香族ポリアミドの重合度
は、あまりに低いと本発明の目的とする機械的性質の良
好なフィルムが得られなくなるため、通常２．５以上、
好ましくは３．５以上の対数粘度ηｉｎｈ（硫酸　　１
００ｍｌにポリマー０．２ｇを溶解して３０℃で測定し
た値）を与える重合度のものが選ばれる。このような等
方的に高い機械的性能を有するフィルムは、ＰＰＴＡに
代表されるパラ配向型芳香族ポリアミドの液晶原液から
湿式製膜することによって得られる。但し、ＰＰＴＡの
液晶溶液状態から直接凝固させて得たフィルムは、引張
モジュラス及び伸度の異方性が大きいため、等方的な物
性を得るのがきわめて困難であり、後述するように一旦
液晶状態で押し出し、光学等方化した後に凝固させて得
たフィルムが好ましく用いられる。

【００１３】本発明に用いるフィルムは、フィルム面に
平行に入射したＸ線（ＳＶ方向）による２θ＝１５〜２
５度の範囲のピークの回折強度が最大になる方向の結晶
配向角が６０度以下であることが好ましい。結晶配向角
の測定方法としては公知の方法が採用でき、例えば次の
ように行う。所定の２θの角度に計数管を置き、フィル
ムを１８０度回転することにより回折強度曲線を得る。 フィルム面に垂直に入射したＸ線（ＴＶ方向）において
は、最高強度を中心とし、前後９０度の間を回転させる
。この曲線の半値幅を求めてそれを試料の結晶配向角と
する。フィルムは必要により何枚か重ねて測定すること
が出来る。

【００１４】本発明に用いるフィルムの厚さはシームレ
スベルトとしての機械的性能を満たすため、２０μｍ以
上、７０μｍ以下が好ましい範囲であり、３５μｍ以上
、６０μｍ以下が更に好ましい。本発明のベルトは、上
記の芳香族ポリアミドフィルムからなるものであり、芳
香族ポリアミドフィルムの間で積層構造および継目など
を持たない、シームレスベルトである。

【００１５】すなわち、フィルムを接着剤を用いて積層
したり、フィルムの溶剤でフィルム表面を溶解して積層
した構造のベルトは接着部分と他の部分の構造に差があ
るため、折り曲げたときに応力が集中し性能に悪い影響
を与える。これに対し、本発明のベルトは、このような
接着部分を持たないため、屈曲疲労性などの機械的性質
が優れているとともに、表面平滑性、寸法精度が優れた
物である。

【００１６】本発明のシームレスベルトは周長方向及び
幅方向の引張弾性率が　　４００ｋｇ／ｍｍ２以上であ
る必要があり、６００ｋｇ／ｍｍ２以上が好ましく１０
００ｋｇ／ｍｍ２以上が更に好ましい。特に薄手のベル
トにおいて、フィルムの走行時の変形を防ぐために周長
方向とともに、幅方向にも高い引張弾性率を有すること
が重要である。

【００１７】本発明のシームレスベルトは、ベルト状に
成型したフィルムをそのまま用いることもでき、又、ベ
ルトが使用される用途に応じて、フィルムの片面あるい
は両面に、ゴム状物のシート、フッ素やシリコンなどの
コーティング層を有することもできる。本発明のシーム
レスベルトは、上記のパラ配向形芳香族ポリアミドのフ
ィルムを、４０％以上の引っ張り伸度を有する状態で円
筒状に成型し、成型と同時あるいは成型後に熱処理する
ことにより製造される。

【００１８】本発明において、成型する前にフィルムは
伸度が４０％以上の状態である必要がある。このような
高伸度の状態とする方法としてはおもに次の２つの方法
がある。第１の方法は、可塑剤で可塑化や膨張を起こさ
せる方法であり、例えば、水、ジメチルスルホキシド（
ＤＭＳＯ），ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ），ジメチ
ルアセトアミド（ＤＭＡｃ），Ｎ−メチルピロリドン（
ＮＭＰ），アセトン、メタノール、アルカリ水溶液、金
属塩水溶液、これらの混合物などを使用する方法である
。一般にパラ配向型芳香族ポリアミドは、成型後に乾燥
して一旦結晶化させてしまうと、膨潤や可塑化させにく
いため、フィルム状に成型したまま水などを含んだいわ
ゆるゲル状態のフィルムを利用するのが好ましい。可塑
剤や溶媒の含有量は約５〜４００重量％が適当である。

【００１９】第２の方法は、熱によって可塑化する方法
であり、例えば約２８０℃以上好ましくは３００℃以上
に加熱して４０％以上の高い伸度を有する状態にするこ
とが出来る。又、上記の二つの方法を併用することもで
きる。例えば、フィルム状に成型したまま水などの溶媒
を含んでいるゲル状フィルムを、その溶媒の沸点以上に
加熱し可塑化による成型と溶媒の乾燥を同時に行う方法
が好ましく用いられる。いずれにせよ、フィルムを４０
％以上の引っ張り伸度を有する状態にすることが肝要で
あり、伸度がこれより低い状態ではフィルムが破れたり
、不均一になり、性能のよいシームレスベルトが得られ
ない。フィルムを６０％以上の引張伸度を有する状態に
するのが好ましい。。

【００２０】本発明に用いられるフィルムには、表面平
滑性、摩擦係数、帯電性等の性質を調整する目的で、シ
リカ、タルク、アルミナ、カーボン等の無機粒子、テフ
ロン＜登録商標＞，四フッ化エチレン−六フッ化プロピ
レン共重合樹脂（ＦＥＰ樹脂）等の有機粒子を添加して
もよいし、染料、顔料、耐光安定剤、難燃材、エポキシ
、ポリイミド等の樹脂を含有させることが出来る。

【００２１】本発明においては、上記の芳香族ポリアミ
ドのフィルムを円筒部を有するように成型する。成型の
方法としては、特に限定はないが通常プレス成型、すな
わち、フィルムを金型にはさんで一定の圧力で押しつけ
て成型する方法が用いられる。プレス成型の圧力は、通
常３ｋｇ／ｃｍ２　以上が用いられ、好ましくは１０ｋ
ｇ／ｃｍ２　以上で行われる。本発明においては、成型
時にフィルムの収縮が起きるため、金型周囲において、
フィルムの動きを固定する部分を設けるのが好ましい。 また、溶剤で可塑化したフィルムをプレス成型する場合
，溶剤を蒸発させるための穴を金型に適当に配置するの
が好ましい。

【００２２】本発明において、成型温度は室温以上、約
４００℃以下の適当な温度に選ぶことが出来る。溶剤で
可塑化したフィルムを成型する場合、比較的低温で成型
を開始し、その後、溶剤の蒸発による軟化温度の上昇に
ともなって金型温度を上げ、最終的に溶剤がほぼなくな
る温度まで金型で加熱するのが好ましい。また、場合に
よっては、成型後、金型から外した後で、加熱乾燥また
は他の溶剤で洗浄することもできる。

【００２３】本発明において、成型して得たベルトを熱
処理しておくことが、ベルトの寸法安定性を維持するた
めに必要である。熱処理は、プレス成型時に金型の中で
加熱するか、または、成型後に金型から取り外してから
加熱することによって行われる。熱処理温度は、２００
℃以上、好ましくは３００℃〜４００℃の範囲である。 熱処理は、定長、緊張、または弛緩状態で行うことが出
来、金型から取り外し、リング状にスリットした後で２
本以上のロールにかけて走行させながら定長、または少
し延伸または収縮させながら行うこともできる。

【００２４】上記のように、成型して得られた芳香族ポ
リアミドフィルムの円筒部分ををリング状にスリットす
ることにより、シームレスベルトを得る。ベルトの幅は
通常０．５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲であり、１ｍ
ｍ以上、２０ｍｍ以下のものが好ましい。一方、ベルト
の周長は通常３ｍｍ以上、１０００ｍｍ以下の範囲であ
り、好ましくは１０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下の範囲で
ある。

【００２５】このようにして得た、リング状の芳香族ポ
リアミドフィルムをそのままエンドレスベルトとして使
用することもでき、また、その片面または両面にゴム状
のシートなどを積層したり、フッ素やシリコン等のコー
ティングを施すなどの加工を行うこともできる。また、
ベルトの表面は、プレス成型の金型形状で制御すること
が出来、通常用いられる鏡面状のものの他、用途に応じ
て梨地にしたり、ベルトの周長方向またはそれと直角方
向に凹凸をつけることもできる。

【００２６】本発明のシームレスベルトは例えば次のよ
うな方法で製造される。まず第一段階として芳香族ポリ
アミドのフィルムを作るために、芳香族ポリアミドを溶
剤に溶解する。溶剤としては、濃硫酸、クロル硫酸、フ
ルオル硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンス
ルホン酸、などの強酸が用いられる。原液中のポリマー
濃度は、常温、またはそれ以上の温度で光学異方性をし
めす濃度以上が好ましく用いられ、具体的には約１０重
量％以上、好ましくは約１２重量％以上１５重量％以下
で用いられる。原液の調製に当たっては、空気を断つの
が好ましく、通常窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲
気中や真空中で行うのが好ましい。原液は、必要に応じ
加熱して調製することが出来、脱泡、濾過などを受ける
こともできる。

【００２７】このようにして調製した原液を、ドクター
ナイフを使って、あるいはダイから押しだしてフィルム
状に流延し、そのまま凝固させても良いが、特に液晶原
液を使った場合には、加熱や吸湿によって流延原液を光
学等方性に変え、ついで凝固させるのが好ましい。流延
中あるいは液晶から光学等方化している間は、原液は空
気あるいは酸素との接触を避けるのが好ましい。

【００２８】凝固液としては、水、希硫酸、水酸化ナト
リウム溶液、塩化ナトリウム溶液などを用いることが出
来る。凝固浴の温度は特に制限されるものではなく、通
常約−１０℃〜５０℃の範囲で行われる。　　凝固され
たフィルムは、中和及び水洗をおこなった後乾燥させる
事なく、少なくとも５０％以上、好ましくは８０重量％
以上の溶媒を含有する膨潤状態でプレス成形するか、ま
たは、フィルム状で乾燥した後、熱プレス成形して円筒
部を有する形状にする事ができ、これをスリットするこ
とにより、シームレスベルトが得られる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を示すが、これらの実施例は本
発明を説明するものであって、本発明を限定するもので
はない。なお、フィルムの厚さは、直径２ｍｍの測定面
を持ったダイヤルゲージで測定した。強伸度及びモジュ
ラスは、定速伸張型強伸度試験機を用い、周長方向につ
いては測定長３０ｍｍ，引張速度３０ｍｍ／分、幅方向
についてはこの１／１０で測定したものである。

【００３０】

【実施例１】濃度９９．５％の濃硫酸にηｉｎｈ＝６．
１のＰＰＴＡを６０℃で溶解し、ポリマー濃度１２％の
原液を調製した。この原液を、６０℃に保ったまま、真
空下に脱気した。タンクからフィルタを通し、ギアポン
プにより送液し、０．３ｍｍ×３００ｍｍのスリットを
有するＴダイから、タンタル製のベルト上にド−プをキ
ャストし、相対湿度約１２％、温度約１０５℃の空気を
吹き付けて、流延ド−プを光学等方化し、ベルトと共に
５℃の水の中に導いて凝固させた。ついで凝固フィルム
をベルトから引き剥し、約３０℃の温水中、次に０．５
％ＮａＯＨ水溶液中、更に室温の水の中を走行させて洗
浄して、ゲル状フィルムを得た。このゲル状フィルムは
室温で約１００％の引っ張り伸度を有し、厚みは約２５
０μｍであり、フィルムの乾燥重量に対し、約２５０％
の水を含んでいた。このフィルムを切り取って金型にセ
ットし、プレス圧３０ｋｇ／ｃｍ２　でプレス成型を行
った。金型温度は１００℃から３５０℃まで８分間かけ
て昇温し、３５０℃で２分間保って熱処理した後金型か
ら取り外し、図面に表す形状のものを得た。これをリン
グ状にスリットし、幅１０ｍｍ、周長１００ｍｍ，厚さ
５０μｍのシームレスベルトを得た。このベルトを切断
して物性を測定した結果、周長方向は、強度４２２ｋｇ
／ｍｍ２　，弾性率１２３０ｋｇ／ｍｍ２　，伸度２３
％であり、幅方向では強度４５ｋｇ／ｍｍ２　，弾性率
１２８０ｋｇ／ｍｍ２　，伸度１８％であった。

【００３１】

【発明の効果】本発明のベルトは、抗張体である芳香族
ポリアミドフィルムがベルトの厚み方向に接着部を全く
持たない構造を有するため、機械的物性、耐熱性、寸法
安定性、寸法精度及び屈曲疲労性に優れた、薄手のシー
ムレスベルトであり、カード電話機を初めとするプリペ
イドカードの搬送用や、ＯＡ機器、ファクシミリ等の精
密駆動用ベルトとして好ましく用いることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】プレス成型した成型物の断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パラ配向型芳香族ポリアミドのフィル
   ムを抗張体とするシームレスベルトであって、周長方向
   及び幅方向の引張弾性率が４００ｋｇ／ｍｍ２以上であ
   り、パラ配向型芳香族ポリアミドのフィルムの積層構造
   を有しないことを特徴とするシームレスベルト。
2. 【請求項２】　　パラ配向型芳香族ポリアミドのフィル
   ムを、４０％以上の引張伸度を有する状態で円筒状に成
   型した後、成型と同時あるいは成型後に熱処理し、リン
   グ状にスリットすることを特徴とするシームレスベルト
   の製造方法。