JPH08170236A - 延伸仮撚機用フリクションディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温特性を向上して、温度変化によるディス
クの摩擦係数の変化を低減して品質上一定の仮撚が行え
る延伸仮撚機用フリクションディスクを提供することに
ある。 【構成】 ポリカーボネートポリオールを５０重量％以
下、ポリエステルポリオール又はポリカプロラクトンポ
リオールを５０重量％以上含有するポリオール成分と、
主としてパラフェニレンジイソシアネートからなるイソ
シアネート成分と、から成るポリウレタンエラストマー
から形成される延伸仮撚機用ディスク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、延伸仮撚機用フリクシ
ョンディスクに関し、より詳しくは、糸状体を直接ディ
スク外周面に接触させることにより、その糸状体に捻り
をかけることが可能な延伸仮撚機用ポリウレタン製フリ
クションディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、糸状体に捻りをかけるため
に、糸状体を回転している複数のフリクションディスク
表面と接触させる方法が知られている。この方法の代表
的なものとして、例えば、図１に示すように、平行に配
設した複数の回転軸１、１に複数のフリクションディス
ク２を固定し、各フリクションディスク２表面と接触す
るよう糸状体３を高速で走行させることにより、その糸
状体３に捻りを与えるものである。

【０００３】このようなフリクションディスクには、温
度の変動にかかわらず摩擦係数がほぼ一定で、摩耗し難
いなどの性能が必要とされている。すなわち、上記構成
の延伸仮撚機を立ち上げ稼動する際には各フリクション
ディスクは低温であるが、稼動に伴ってディスクの表面
温度が上昇してくる。仮に、そのディスクの表面温度の
変化に伴って、摩擦係数が変化すると仮撚効果が変化す
るため品質上一定の仮撚が行えないのである。

【０００４】このような問題は、特に寒冷地で糸状体を
延伸仮撚する場合に著しく、延伸仮撚機の立上げ時にお
いてはディスクを構成する材料の弾性率が高くなり、従
って、フリクションディスクに要求される摩擦係数が得
られず、逆に、始動後は環境温度も上がってくるためデ
ィスクの表面温度も上昇して弾性率が低下しディスクの
摩擦係数が変化するのである。

【０００５】この種のポリウレタン製ディスクは、従来
より種々検討されており、例えば、特開平６−２４０５
２８号公報においては、ポリカーボネートポリオールと
パラフェニレンジイソシアネートから成るウレタンエラ
ストマーを用いたディスクが開示されている。この公報
によれば、耐熱性及び耐摩耗性に優れているフリクショ
ンディスクが得られるとされているが、ポリカーボネー
トポリオールを主成分とするウレタンエラストマーから
形成されるため低温特性に問題があり、上記したよう
に、延伸仮撚機の立上げ時と始動後によって仮撚効果が
変わってくるといった問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消するためになされたものであって、その目的とする
ところは、低温特性を改良して温度変化によるディスク
の摩擦係数の変化を低減して品質上一定の仮撚が行える
延伸仮撚機用フリクションディスクを提供することにあ
る。

【０００７】本発明の他の目的は、ガラス転移点を−３
０℃以下、弾性率において−２０℃から室温領域までほ
ぼ一定した値を有する延伸仮撚機ユニット用フリクショ
ンディスクを提供することにある。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、耐熱性等の特
性を維持しながら上記低温特性を改良した延伸仮撚機ユ
ニット用フリクションディスクを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の延伸仮撚機用ポ
リウレンタン製ディスクは、その外周部が、ポリカーボ
ネートポリオールを５０重量％以下、ポリエステルポリ
オール又はポリカプロラクトンポリオールを５０重量％
以上含有するポリオール成分と、主としてパラフェニレ
ンジイソシアネートからなるイソシアネート成分と、か
ら成るポリウレタンエラストマーから形成され、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００１０】本発明で使用される上記ポリカーボネート
ポリオールは、従来公知のポリオール（多価アルコー
ル）とホスゲン、クロル蟻酸エステル、ジアルキルカー
ボネートまたはジアリルカーボネートとの縮合によって
得られたもので、種々の分子量のものが知られている。
このようなポリカーボネートポリオールとして特に好ま
しいものは、ポリオールとして、１，６−ヘキサンジオ
ール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、または、１，５−ペンタ
ンジオールを使用したものであり、その数平均分子量が
約５００〜１００００の範囲のものが好ましく、さらに
５００〜３,０００が好ましく、特に約２，０００が好
ましい。例えば、下記一般式化１で表されるポリカーボ
ネートポリオールが好ましく使用される。

【００１１】

【化１】

【００１２】上記のようなポリカーボネートポリオール
をはじめ、ポリカーボネートポリオールとポリカプロラ
クトンポリオールのランダム共重合体、ポリカーボネー
トポリオールとポリエステルポリオールのランダム共重
合体、あるいは、ポリカーボネートポリオールとポリカ
プロラクトンポリオールとポリエステルポリオールの混
合物なども使用することができ、それぞれ、単独で使用
されたり、または複数併用される。

【００１３】該ポリカーボネートポリオールは、ポリオ
ール成分中に５０重量％以下、好ましく１０〜５０重量
％含有される。

【００１４】本発明で使用されるポリエステルポリオー
ルとしては、例えば、ポリカルボン酸と低分子ポリオー
ルとの縮合物で、数平均分子量５００〜１０，０００、
特に５００〜３,０００の範囲のものが好ましい。

【００１５】ポリエステルポリオールとしては、例え
ば、下記の酸の少なくとも１つとグリコールの少なくと
も１つとの共重合体が挙げられる。

【００１６】酸：テレフタル酸、イソフタル酸、無水フ
タル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セパシ
ン酸、ドデカン２酸、ダイマー酸（混合物）、パラオキ
シ安息香酸、無水トリメリット酸。

【００１７】グリコール：エチレングリコール、プロピ
レングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペ
ンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペン
チルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラ
メチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノ
ール、ペンタエリスリトール、３−メチル−１，５−ペ
ンタンジオール。

【００１８】具体的には、ポリ（エチレンアジペート）
（以下「ＰＥＡ」と記す）ポリ（ジエチレンアジペー
ト）（以下「ＰＤＡ」と記す）、ポリ（プロピレンアジ
ペート）（以下「ＰＰＡ」と記す）、ポリ（テトラメチ
レンアジペート）（以下「ＰＢＡ」と記す）、ポリ（ヘ
キサメチレンアジペート）（以下「ＰＨＡ」と記す）、
ポリ（ネオペンチレンアジペート）（以下「ＰＮＡ」と
記す）、３−メチル−１，５−ペンタンアジペート及び
これらの共重合体として具体的にはＰＢＡとＰＨＡのラ
ンダム共重合体（以下「Ｐ（Ｂ＋Ｈ）Ａ」と記す）、Ｐ
ＮＡとＰＨＡのランダム共重合体（Ｐ（Ｎ＋Ｈ）Ａと記
す）、ＰＥＡとＰＤＡのランダム共重合体、ＰＥＡとＰ
ＰＡのランダム共重合体、ＰＥＡとＰＢＡのランダム共
重合体などが挙げられる。

【００１９】これらをそれぞれ単独で使用したり、又は
複数併用されてもよい。

【００２０】本発明で使用されるポリカプロラクトンポ
リオールとしては開環重合から成るポリオールであり、
具体的には、ε−カプロラクトンを開環重合して得たカ
プロラクトンポリオール、β−メチル−δ−バレロラク
トンを開環重合して得たメチルバレロラクトンポリオー
ルなどが好ましく使用され、いずれも数平均分子量５０
０〜１０，０００、特に５００〜３,０００の範囲のも
のが好ましい。

【００２１】該ポリエステルポリオール、およびポリカ
プロラクトンポリオールは、ポリオール成分中に５０重
量％以上、好ましく５０〜９０重量％含有される。

【００２２】上記ポリエステルポリオールおよび／また
はポリカプロラクトンポリオールと、ポリカーボネート
ポリオールとの配合割合は、ポリカーボネートポリオー
ルの配合割合が多すぎると耐寒性が低下するので、重量
比でポリエステルポリオールおよび／またはポリカプロ
ラクトンポリオール：ポリカーボネートポリオールが５
０〜９０：１０〜５０が好ましい。

【００２３】また、上記ジイソシアネート成分として
は、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）が主
に使用される。該パラフェニレンジイソシアネート以外
に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート等も使用することができる。

【００２４】次に、本発明のディスクの製造方法の一例
を説明する。

【００２５】前記ポリオール成分とパラフェニレンジイ
ソシアネートを主とするイソシアネート成分と反応させ
て、ウレタンプレポリマーを製造し、次いで該ウレタン
プレポリマーと硬化剤とを混合し反応させる種々の成形
法で、ウレタンエラストマーからなるディスクを製造す
ることができる。

【００２６】上記ウレタンプレポリマーを製造する方法
としては、特に限定されず、例えば、反応温度、反応時
間、溶媒の有無等を含めて公知の方法で行うこともでき
る。

【００２７】ウレタンプレポリマーを製造する際には、
ＮＣＯ／ＯＨのモル比が、１．６〜３．１の範囲で配合
してウレタンプレポリマーを得ることが好ましい。特に
好ましいＮＣＯ／ＯＨのモル比は１．８〜２．８であ
り、さらに好ましいＮＣＯ／ＯＨのモル比は１．８〜
２．５である。該ＮＣＯ／ＯＨのモル比が１．６より小
さいと、得られるウレタンプレポリマーの粘度が高くな
りすぎ、作業性が悪くなる。ＮＣＯ／ＯＨのモル比が
３．１より大きいと硬化物（ディスク）のゴム硬度が９
８（ＪＩＳ−Ａ）より高くなり、フリクションディスク
用の材料としては使用でき難い。

【００２８】本発明に使用される硬化剤としては、特に
限定はされず、従来、ウレタンプレポリマーを硬化して
ウレタンエラストマーを生成させる際に一般的に用いら
れているもので構わない。例えば、ポリオール化合物、
ポリアミン化合物等が挙げられる。ポリオール化合物と
しては、特に限定されず、１級ポリオール、２級ポリオ
ール、３級ポリオールのいずれを用いてもよい。具体的
には、エチレングリコール、１，３−プロパンジオー
ル、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノン−ジ−
（２−ヒドロキシエチル）エーテル（以下、ＨＱＥＥと
いう）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオー
ル、２，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオー
ル、２，３−ペンタンジオール、２，５−ヘキサンジオ
ール、２，４−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３
−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、２−エ
チル−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジ
オール等が挙げられる。ポリアミン化合物としては、ジ
アミン、トリアミン、テトラアミン等、特に限定はされ
ず、１級アミン、２級アミン、３級アミンのいずれも用
いることができる。具体的にはヘキサメチレンジアミン
等の脂肪族アミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジ
アミノジシクロヘキシルメタン等の脂環族アミン、４，
４’−メチレンビス−２−クロロアニリン、２，２’
３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノフェニル
メタン、４，４’−ジアミノジフェニル等の芳香族アミ
ン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェ
ノール等が挙げられる。これらの硬化剤は、１種のみを
用いてもよいし、あるいは、複数種を併用してもよい。

【００２９】また、ウレタンプレポリマーと硬化剤とか
らなる樹脂組成物には、着色剤、充填剤、補強剤、可塑
剤、難燃剤、消泡剤、老化防止剤、滑剤等の添加剤が添
加されてもよい。

【００３０】該樹脂組成物を硬化させるための方法とし
ては、特に限定されず、ウレタンプレポリマーに対する
硬化剤の混合割合、硬化温度、硬化時間等を含めて通常
の方法で行うこともできる。例えば、通常の注型成型に
よってディスクを成型することができ、アジター等の攪
拌機によりプレポリマーと硬化剤の混合を行い、所定の
金型に混合物を注入し、必要に応じて加圧して本発明の
ディスクを得ることができる。ディスクはその外周部が
上記ウレタン樹脂組成物から形成されるものであり、内
部に芯材を配置して、糸状体と接する表面のみをウレタ
ン樹脂組成物で形成してもよい。ディスクの中央部に芯
材を挿入する場合には、あらかじめ製造しておいた樹脂
製のボスと平板からなる成形体を全型内にインサートし
ておき、次いで金型内に上記ウレタン樹脂組成物を注入
し、加圧成型すればよい。その後、外周部は平滑な面に
仕上げられる。成形体の外側に形成された外周部が上記
ウレタン樹脂組成物で形成される。

【００３１】また成形法としては、例えば、インサート
成形、射出成形などを用いることもできる。このように
して得られたウレタン樹脂組成物の硬化物（外周部）の
硬さは、通常ＪＩＳ−Ａの値で８０〜９７である。

【００３２】

【作用】上記特開平６−２４０５２８号公報において開
示されているポリカーボネートポリオールを主成分とす
るウレタンエラストマーのガラス転移点は−２０℃前後
であり、０℃付近が弾性率の変移点となり、従って、０
℃以下では弾性率が室温域でのそれに比べて高い値を示
す。弾性率は、摩擦係数に多大な影響を与え、弾性率が
変化すると摩擦係数も同時に変化する。摩擦係数は延伸
仮撚を行う上で最も重要な特性であり、摩擦係数が小さ
いと、ディスク外周部の糸状体へのグリップ力が下がる
ため目的とする撚り数が得られない。

【００３３】ところで、寒冷地での機械立上げの際ガラ
ス転移点以下の環境下では弾性率が高くなって摩擦係数
が小さくなるので、寒冷地での延伸仮撚機の立上げを考
えると、−２０℃から室温領域と同程度の弾性率を維持
していることが望ましい。

【００３４】本発明では、ポリウレタンの組成として低
温特性を向上させるべく特定のポリオール（ポリエステ
ルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール）に、低
温特性を損なわない程度にポリカーボネートポリオール
又はポリカーボネートと他のポリエステルとの共重合体
を加え、さらにパラフェニレンジイソシアネートを添加
し反応させてウレタンプレポリマーを得、このプレポリ
マーに所定量の硬化剤を添加してウレタンエラストマー
を得ることにより、耐寒性を向上させることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００３６】（実施例１）平均分子量（数平均分子量を
指す。以下同様）が、２，０００のポリエステルポリオ
ール（ニッポランＮ４０１０、日本ポリウレタン工業株
式会社製）５０重量部と、平均分子量が、２，０００の
ポリカーボネートポリオール（日本ポリウレタン工業
製、商品名ニッポラン９８０Ｒ）５０重量部とを１１５
℃にて減圧脱水し、８０℃まで冷却した後、ＰＰＤＩを
１６．０重量部添加し、８５℃まで加熱温調し、２時間
攪拌を行って反応を完結し、ウレタンプレポリマーを得
た。

【００３７】なお、使用したＰＰＤＩは、ポリオールの
重量および分子量からＮＣＯ／ＯＨ比が２．０となるよ
うに配合量を決定した。得られたプレポリマーの粘度、
ＮＣＯ％を測定し、測定したＮＣＯ％に対して硬化剤
（１，４−ブタンジオール）の配合量を算出した。表１
にプレポリマー１００ｇに対するその配合量を示す。

【００３８】硬化剤の混合に際してはプレポリマーを８
０℃のオーブン中にて温調し、予め８０℃に加熱した硬
化剤（１，４−ブタンジオール）を該プレポリマーに混
合し、攪拌を１分間実施した後、１１０℃のオーブン中
にて温調した厚み２ｍｍの金型に入れて３０分間加熱
し、金型より取り出して１１０℃で１０時間アニーリン
グ処理を行って物性試験用のシートを得た。得られたシ
ートについて硬度測定および引張試験を行った。

【００３９】機械的物性はＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて
測定した。

【００４０】耐寒性の指標としては、２３℃での弾性率
と、−２０℃での弾性率の比で表した。

【００４１】また、上記プレポリマーに硬化剤を添加
し、混合物の粘度が５０,０００ｃｐｓ／１００℃に達
するまでの時間を測定して、ポットライフとして表し
た。なお、粘度は、ハ−ケ回転粘度計ロトビスコＲＶ−
１２を使用して測定した。ポットライフは、上記粘度計
を使用して、ＪＩＳ Ｋ７３０１に準じて測定した。

【００４２】それらの結果を表１に示す。

【００４３】（実施例２）実施例１で合成したプレポリ
マーを用い、硬化剤として、１，４−ブタンジオールの
かわりにＨＱＥＥを使用しその配合量を７．６重量部と
し、硬化剤の混合に際してはプレポリマーを１１０℃の
オーブン中にて温調し、予め加熱、溶解させ１１０℃ま
で冷却した硬化剤（ＨＱＥＥ）を該プレポリマーに混合
し、実施例１と同様にしてシートを得た。得られたシー
トについて実施例１と同様に物性試験を行い、結果を表
２に示す。

【００４４】（実施例３〜５、比較例１〜３）表１に示
すポリオールを表１に示す配合部数で使用し、またＰＰ
ＤＩと硬化剤（１，４−ブタンジオール）を表１に示す
配合部数使用したこと以外は、実施例１と同様にしてシ
ートを得た。得られたシートについて実施例１と同様に
物性試験を行い、結果を表２に併せて示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表１および表２において、略記は以下の通
りである。

【００４８】Ｎ４０１０…ポリエチレンブチレンアジペ
ート系ポリオール（平均分子量２，０００、日本ポリウ
レタン工業株式会社製） Ｎ４０７０…ポリネオペンチレンヘキサンアジペート系
ポリオール（平均分子量１，９８９、日本ポリウレタン
工業株式会社製） Ｐ２２０Ｎ…ポリカプロラクトンポリオール（平均分子
量１９８６、ダイセル化学工業株式会社製） Ｎ９８０Ｒ…ポリカーボネートポリオール（平均分子量
２，００４、日本ポリウレタン工業製） Ｎ９８２Ｒ…ポリカーボネートポリオールとポリカプロ
ラクトンポリオールとの共重合体（平均分子量２，０１
８、日本ポリウレタン工業製） １，４ＢＤ…１，４−ブタンジオール ＨＱＥＥ…ハイドロキノン−ジ（２−ヒドロキシエチ
ル）エーテル

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、ポリカーボネートポリ
オールを５０重量％以下、ポリエステルポリオール又は
ポリカプロラクトンポリオールを５０重量％以上含有す
るポリオール成分と、主としてパラフェニレンジイソシ
アネートからなるイソシアネート成分と、から成るポリ
ウレタンエラストマーからフリクションディスクの外周
部が形成されるので、そのガラス転移点が、従来のもの
に比べて低温側にあり、かつ−２０℃と２３℃との間に
おける弾性率（Ｅ’）の変動率が２．０倍以下となり、
寒冷地での機械立上げ時から糸品質が安定する。これに
対し、比較例で得られたディスクにおいては、その弾性
率（Ｅ’）の変動率が２．１〜２．５であることによ
り、寒冷地での機械立上げ時と始動後によって仮撚効果
が変わってくるので糸品質が低下することがわかる。

【００５０】すなわち、ポリオール成分としてポリカー
ボネートポリオール単独又は、主成分としてポリカーボ
ネートポリオールを７０重量％叉は９０重量％含有し、
ポリエステルポリオールを３０重量％叉は１０重量％含
有するウレタンエラストマーのガラス転移点は−２０℃
前後であり、弾性率は０℃付近が変移点となっている。
これに対し、本発明のディスクでは、上記したようにガ
ラス転移点が比較的低温側にあり、かつ弾性率の変動率
が小さいので、摩擦係数も変化が小さく、温度の変動に
かかわらず安定した糸状体の撚り数を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】延伸仮撚機の斜視図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ フリクションディスク ３ 糸状体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延伸仮撚機用のフリクションディスクに
   おいて、 該ディスクの外周部が、ポリカーボネートポリオールを
   ５０重量％以下、ポリエステルポリオール又はポリカプ
   ロラクトンポリオールを５０重量％以上含有するポリオ
   ール成分と、主としてパラフェニレンジイソシアネート
   からなるイソシアネート成分と、から成るポリウレタン
   エラストマーから形成されるフリクションディスク。