JPH0433288B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、例えばベルト類、ローラ類、シート
類および各種成形品に使用される高硬度で高摩擦
係数を有するウレタンエラストマーを形成し得る
ウレタンプレポリマー、およびそのウレタンプレ
ポリマーを硬化させて得られるウレタンエラスト
マーに関する。 （従来の技術） ベルト類、ローラ類、シート類および各種成形
品などのポリウレタン成形体においては、機械的
特性、耐摩耗性、耐油性など種々の特性が要求さ
れる。殊に、ベルト類においては上記特性の一つ
である摩擦係数が特に重要である。 例えば、摩擦伝導を主とする平ベルトにおい
て、摩擦係数が小さい場合には、軸受け部に取付
けられた例えばプーリーと平ベルト間の摩擦が小
さく、伝達力を得るためには該平ベルトの張力を
大きくしなければならず、大きな張力を維持する
ためにはベルト厚みを厚くしなければならない。
しかも、平ベルトの張力を大きくすると、軸受部
の軸受損失が大きくなるという欠点がある。 また、搬送ベルトとして使用する場合に、ベル
ト表面の摩擦係数が0.6程度であると、ベルト上
に載置される搬送物が滑り易いので搬送可能最大
傾斜角度を20度程度までしか上げることができな
い欠点がある。さらに、伝導ベルトとして使用す
る場合には、通常は使用中の継時変化で摩擦係数
が低下するので、使用前の段階から摩擦係数が低
いと、実用上動力の伝達が悪くなるおそれがあ
り、ベルトの信頼性が低下する欠点がある。 本発明者らは、上記ベルトに適したウレタンエ
ラストマーの製造法についての研究を行つた。原
料として、トリレンジイソシアネートとポリテト
ラメチレンエーテルグリコールとを用い、これら
を反応させて得られるウレタンプレポリマーを、
例えば硬化剤の一種であるMOCA（４，4′−メチ
レンビス−２−クロロアニリン；デユポン社製）
を用いて硬化させてウレタンエラストマーを製造
する方法を検討した。 上記方法によつて得られたウレタンエラストマ
ーは、耐摩耗性、耐油性、硬度、引張強度、引裂
強度、破断時の伸びなどの特性においては、ベル
ト用ウレタンエラストマーとして満足できるもの
であつたが、その摩擦係数は0.6〜0.7程度の低く
ベルト用材料としては不十分であつた。 そこで、発明者らはウレタンエラストマーの摩
擦係数に関して、従来から提案されている方法、
例えば、高分子量のポリテトラメチレンエーテル
グリコールを出発原料として使用する方法、
NCO／OH値を小さしてトリレンジイソシアネー
トとポリテトラメチレンエーテルグリコールとを
反応させる方法、１，４−ブタンジオール、トリ
メチロールプロパン、イソプロパノールアミン等
の硬化剤を使用する方法などについての検討を行
つた。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、上記の方法は硬化して得られるエラ
ストマーの硬度は小さく、得られたウレタンエラ
ストマーの摩擦係数は高くなるが、該ウレタンエ
ラストマーの引張強度、引裂強度などの物性が低
下する結果となつた。さらに、ウレタンエラスト
マーの摩擦係数を高めるために、ウレタンプレポ
リマーに摩擦係数の高い他のポリマーや、粘着性
のある添加物などを加えることにより、ポリウレ
タンの本来もつ耐摩耗性を低下させてしまう結果
となつた。 本発明は、上記欠点を解決するものであり、そ
の目的とするところは、ポリウレタンが本来持つ
物性、例えば引張強度、引裂強度、硬度、耐摩耗
性などを低下させることなく、高い摩擦係数を有
するウレタンエラストマーを形成し得るウレタン
プレポリマーと、このウレタンプレポリマーを硬
化させて得られるウレタンエラストマーとを提供
することにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明のウレタンプレポリマーは、ポリオール
成分とトリレンジイソシアネートとを反応させて
得られるウレタンプレポリマーであつて、前記ポ
リオール成分が、平均分子量650〜1100のポリテ
トラメチレンエーテルグリコールであるＡ成分
と、平均分子量が前記Ａ成分の分子量よりも300
以上大きく、かつ2100までのポリテトラメチレン
エーテルグリコールであるＢ成分とからなり、該
Ａ成分とＢ成分との重量比が50対50〜25対75の割
合であり、そのことにより上記目的が達成され
る。本発明のウレタンエラストマーは、上記ウレ
タンプレポリマーを硬化させて得られ、そのこと
により上記目的が達成される。 本発明のウレタンプレポリマーの原料であるポ
リオール成分は、比較的低分子量のＡ成分と高分
子量のＢ成分とから成る。Ａ成分の平均分子量は
650〜1100であり、Ｂ成分の平均分子量は、前記
で使用するＡ成分の分子量よりも300以上大きく、
かつ2100までの範囲である。Ａ成分とＢ成分との
重量比は、50対50〜25対75の割合である。 このようなポリテトラメチレンエーテルグリコ
ールを使用することにより、最終的に得られるウ
レタンエラストマーの摩擦係数が高くなる。Ａ成
分およびＢ成分の分子量およびこれらの重量比が
前記範囲を外れると、摩擦係数が低下する。 ポリオール成分とトリレンジイソシアネートと
の配合比は、これら混合物のNOC／OH値が1.4
〜1.8程度になるように設定するのが好ましい。
硬化して得られるウレタンエラストマーの硬度
は、プレポリマー調製時のトリレンジイソシアネ
ートの仕込量と、その混合物のNOC／OH値に左
右されるが、前記NOC／OH値が1.4未満の場合
には得られたウレタンエラストマーの硬度は低
く、NOC／OH値が1.8を越える場合には、JIS硬
度A93を越える高硬度の成形体が得られる。 前記ポリオール成分とトリレンジイソシアネー
トとの反応は常法によつて行うことができ、必要
に応じて触媒を添加しても良い。 このようにして得られたウレタンプレポリマー
を硬化させてウレタンエラストマーを得るには、
一般的なウレタン用硬化剤を用いた常法によって
行うことができる。硬化剤は、例えばMOCA
（４，4′−メチレンビス−（２−クロロアニリ
ン）；デユポン社製）、４，4′−メチレンジアニリ
ン、３，3′−ジクロルベンジジン、４，4′−ジア
ミノジフエニルエーテル等の芳香族ジアミン、さ
らに硬化促進剤としてトリエチレンジアミン、ジ
エチレントリアミン、ジブチルチンジラウレー
ト、スタナスオクトエート、ナフテン酸コバル
ト、ナフテン酸鉛、アジピン酸などを併用するこ
とができ、特にMOCAを使用するのがウレタン
エラストマーの機械的特性等を高める上で好まし
い。 このようにして得られたウレタンプレポリマー
から、例えば平ベルトを製造する場合には、第１
図に示すような、金型１を用いた注型法によつて
行うことができる。図中、１１は円筒形金型１の
内型、１２は前記内型１１の外側に間隙を介して
配設される外型であり、該外型１２は分割可能に
構成されて前記内型１１の外側から適宜取り外す
ことができるようになつている。内型１１と外型
１２との間には成形用の空間部１３が形成されて
いる。この空間部１３の下部の一側方には注入口
１４が設けられており、空間部１３の上部の他側
方には脱気弁１６が取付けられた脱気口１５が設
けられている。前記注入口１４には供給パイプ１
７の一端部が嵌合されており、該供給パイプ１７
の他端部に蓋体１８ａを備えた反応器１８が接続
されている。 平ベルトを製造するにあたつては、まずウレタ
ンプレポリマーを予め70〜90℃好ましくは80℃に
加熱し、一方硬化剤を120℃に加熱しておく。前
記ウレタンプレポリマー、硬化剤、および必要に
応じて触媒を所定量投入し、これらを攪拌、混合
して必要に応じて脱気を行つた後、反応器１８に
入れ、蓋体１８ａを下方へ押圧して移動させるこ
とにより、前記供給パイプ１７を介して全体が80
〜120℃に加熱された前記金型１内に注入する。
その後、温度、時間、圧力など所定条件下でウレ
タンプレポリマーを硬化させて成形し平ベルトを
得る。 なお、ウレタンエラストマーの成形は、ウレタ
ンプレポリマーが液状であるために、上記したよ
うに一般には注型法が便利であるが、遠心成形
法、加圧成形法なども使用することができる。ま
た、ウレタンエラストマーとしては、各種ロー
ラ、シート類、成形品等に適用することもでき
る。 （実施例１〜６および比較例１〜４） 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。 〈ウレタンプレポリマーの調製〉 １のガラス製反応器に、ポリテトラメチレン
エーテルグリコールのＡ成分とＢ成分および２，
４−トリレンジイソシアネートの表１に示す量
（ｇ）を投入して混合し、窒素気流下、80℃で表
１に示す所定時間反応させて、ウレタンプレポリ
マーを得た。得られたウレタンプレポリマーの
NCO（％）および粘度（cps／80℃）の測定結果
を表１に示す。 〈硬化物の成形〉 次に、上記のようにして得られたウレタンプレ
ポリマー400ｇを加温し、表１に示す量（ｇ）の
硬化剤MOCAを120℃で溶融して両者を混合した
後、100℃に加熱した金型内に注入し、100℃で16
時間硬化させてシート状硬化物を得た。このシー
ト状硬化物を用いて、摩擦係数、耐摩耗性、硬
度、引張強度、引裂強度および破断時の伸びを測
定した。 別に、市販のウレタンプレポリマー（商品名タ
ケネートＬ−2705、武田薬品工業（株））のNCO
（％）を測定すると共に、このウレタンプレポリ
マーを前記実施例と同様に硬化して得られるシー
ト状硬化物の各物性も測定した。これらの測定結
果を表１に示す。 尚、ウレタンエラストマーの摩擦係数の測定
は、島津製作所、引張試験機DSS−500を使用し、
滑り摩擦力を測定することにより算出した。その
試験機の構成を説明すると、第２図に示すよう
に、固定台２１の上面にステンレス製の摺接面板
２２が被覆され、この摺接面板２２の上に所定寸
法（85mm×50mm）に切断された前記硬化物の試料
２３が載設される。この試料２３の上面に400ｇ
の荷重２４が載せられる。前記試料２３にはワイ
ヤ２５の一端が接続され、該ワイヤ２５はプーリ
ー２６により上方へ向かつて延出されており、こ
の他端は上方へ設定速度で移動可能なクロスヘツ
ド２７に接続されている。クロスヘツド２７には
記録装置２８が連結され、該クロスヘツド２７に
作用する摩擦力を自動的に記録できるようになつ
ている。 このクロスヘツド２７を設定速度（50mm／
min）で上方へ移動させることにより、試料２３
を摺接面板２２に対してその下面を滑らせながら
移動させ、その時の摩擦力が前記クロスヘツド２
７で検出され、この摩擦力が前記記録装置２８で
測定されるようになつている。測定は１試料につ
き３回行い、その平均摩擦力を求めた。総荷重は
前記試料２３と荷重２４の合計重さであり、式：
摩擦係数×総荷重＝摩擦力により摩擦係数を求め
た。

【表】 表１に示すように、比較例１〜３のウレタンプ
レポリマーは、前記Ａ成分とＢ成分の割合が本発
明の範囲を越えるポリオール成分を反応させたも
のであり、得られたウレタンエラストマーの物性
は摩擦係数が低いことがわかる。また、市販のウ
レタンプレポリマーを硬化させて得られたウレタ
ンエラストマーも摩擦係数が低いことがわかる。
これに対して、実施例１〜６で得られたウレタン
エラストマーは、耐摩耗性、硬度、引張強度、引
裂強度および破断時の伸びなど他の物性を低下さ
せることなく、高い摩擦係数を有していることが
わかる。また、各実施例の硬度はベルトに適した
JIS A75〜93であつた。前記各実施例のNCO／
OH値はおおよそ1.4〜1.8であり、実施例３の
NCO／OH値は1.6であつた。 （実施例７および８、比較例５） 〈ベルトの作成〉 表１に示した実施例２，３および比較例２で得
られたウレタンプレポリマーと、所定料の硬化剤
MOCAを使用し、第１図に示すような金型１を
用い、次のようにして平ベルトを作成した。 金型１の脱気弁１６を開いておき、反応器１８
からウレタンプレポリマーと硬化剤との混合物を
注入口１４を経て金型１内へ注入または加圧注入
する。ウレタンプレポリマーが脱気口１５より少
量漏れ出した時に、脱気弁１６を閉じ、前記蓋体
１８ａを押さえることにより、注入口１４に注入
時より高い圧力をさらに加え、この状態で所定温
度、所定圧力下にウレタンプレポリマーを硬化さ
せる。その後、外型１２を外して金型１の空間部
１３から円筒状硬化物を取り出し、この筒状硬化
物を周方向に切断して適宜目的とする幅のベルト
を得た。なお、前記実施例２のウレタンプレポリ
マーを使用したものを実施例７、実施例３のウレ
タンプレポリマーを使用したものを実施例８、比
較例２のウレタンプレポリマーを使用したものを
比較例５とする。 次に、得られた各ベルトの耐屈曲性試験を行
い、試験前後の伝達力、摩擦係数を測定した。結
果を表２に示す。

【表】 表２の結果から、本発明の実施例で得られたウ
レタンプレポリマーを用いて作成したベルトは摩
擦係数が高く、従つて伝達力の保持率が高いこと
が確認された。これら高摩擦係数である場合、例
えば1.0を越える場合には急激に伝達力が増大す
ることが知られている。 （発明の効果） このように、本発明によれば、引張強度、引裂
強度、硬度、耐摩耗性などの各物性を低下させる
ことなく、高い摩擦係数を有するウレタンエラス
トマーを製造し得るウレタンプレポリマーが得ら
れた。従つて、このウレタンプレポリマーを硬化
させて得られる成形体としてベルト類、ローラー
類、シート類が得られるが、これらのうち、特に
ベルトにあつては以下の利点を有している。 すなわち、ベルトの摩擦係数が大きくなること
により、摩擦伝導ベルトの張力を増大することな
く、伝達力を増大させることができる。従つて、
所定の伝達力を保持しながら、ベルトの張力を小
さくすることができるから、軸受損失も小さくな
り、またベルト厚みも薄くできるので、伝達効率
が上がり、動力伝達のための必要エネルギーが小
さくなるなどにより経済的である。 搬送ベルトとして使用する場合には、従来のベ
ルトでは摩擦係数が0.6前後と小さいので、搬送
物の滑りを考慮すると搬送可能傾斜最大角度は20
度までで、それ以上に傾斜させて使用することは
できなかつたが、本発明のウレタンエラストマー
では、摩擦係数1.0以上の高摩擦係数にすること
が可能となり、従つて傾斜角度30以上の搬送も可
能となる。 伝導ベルトとして使用する場合には、従来では
製造時における摩擦係数の絶対値が低いために、
使用によつてベルトの摩擦係数が低下すると、そ
れに伴つて伝達力が実用上の使用可能な値以下と
なり、平ベルト製品への信頼性が高まらない。し
かし、本発明のウレタンエラストマーでは摩擦係
数の製造時における絶対値が高いので、使用によ
る摩擦係数がある程度低下しても、実用上問題は
生じない。 さらに、本発明のウレタンプレポリマーは、ポ
リテトラメチレンエーテルグリコールの平均分子
量の異なる二種のＡ成分とＢ成分とを使用し、Ａ
成分とＢ成分との配合割合を設定したポリオール
成分とトリレンジイソシアネートとを反応させて
得られるものであるから、従来の製造設備を大き
く改造することなく、従来の製造設備をそのまま
使用することができて設備費を更に必要としな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のベルトの製造装置を
示した概略断面図、第２図は同上の摩擦係数の測
定試験機を示した概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオール成分とトリレンジイソシアネート
   とを、NCO／OH値が1.4〜1.8の範囲で、反応さ
   せて得られるウレタンプレポリマーを、硬化剤を
   用いて硬化させるウレタンエラストマーの製造方
   法であつて、 前記ポリオール成分が、平均分子量650〜1100
   のポリテトラメチレンエーテルグリコールである
   Ａ成分と、平均分子量が前記Ａ成分の分子量より
   も300以上大きく、かつ2100までのポリテトラメ
   チレンエーテルグリコールであるＢ成分とからな
   り、 該Ａ成分とＢ成分との重量比が50対50〜25対75
   の割合である、 ウレタンエラストマーの製造方法。