專利名稱：送紙輥制造用組合物、送紙輥、及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及送紙輥制造用組合物、送紙輥、及其制造方法，更具體地說，涉及用于形成送紙輥的彈性部件的熱固性聚氨酯彈性體組合物、采用該組合物形成的送紙輥及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為送紙輥的彈性部件(芯金的覆蓋層)，使用聚氨酯彈性體(參閱專利文獻(xiàn)1～3)。
在送紙輥的彈性部件(聚氨酯彈性體)的制造方法中，從利用游離單體回避操作環(huán)境的惡化等觀點(diǎn)出發(fā)，采用預(yù)聚物法。在預(yù)聚物法中，通過使異氰酸酯與聚(氧化四亞甲基)二醇(PTMG)等長鏈多元醇反應(yīng)制備由NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物所組成的主劑，同時(shí)，制備包含短鏈二醇(1，4-BD)、短鏈三醇(TMP)和催化劑(TEDA等)的固化劑。接著混合主劑和固化劑并在成型模具內(nèi)進(jìn)行固化處理，從而形成彈性部件。
然而，在預(yù)聚物法中，由于主劑的粘度過大，因而操作性差。此外，由于主劑和固化劑的混合比例的差變大(例如100/3～100/10)，因此存在難以進(jìn)行均勻混合操作的問題。
因此，使用將長鏈元醇(PTMG)的一部分用于預(yù)聚物的合成中的同時(shí)、將長鏈多元醇(PTMG)的剩余部分用作固化劑的組成成分的半預(yù)聚物法。
此外，作為用于形成送紙輥等成型品的澆鑄用聚氨酯類彈性體組合物(通過半預(yù)聚物法形成的組合物)，公開了由含通過MDI類異氰酸酯與PTMG反應(yīng)得到的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的A液體(主劑)和包含1，4-BD、在碳原子數(shù)為3～8的主鏈中具有烷基側(cè)鏈的二醇、PTMG和催化劑的B液(固化劑)所組成的，相對(duì)于1，4-BD的具有烷基側(cè)鏈的二醇的比例為5～100mol％的組合物(參閱下述專利文獻(xiàn)4)。
根據(jù)該組合物，作為構(gòu)成固化劑的短鏈二醇，通過包含一定比例的1，4-BD和具有烷基側(cè)鏈的二醇，可以形成具有高硬度的透明成型品。
但是，在半預(yù)聚物法中，作為固化劑的組成成分的1，4-BD(短鏈二醇)與PTMG(長鏈二醇)的相溶性有限，因此難以將兩者均勻地混合。因此，如果將所制備的固化劑冷卻至室溫固化，然后再加熱使其溶解，則會(huì)產(chǎn)生兩者分離為兩層的問題。
此外，即使在下述專利文獻(xiàn)4所公開的組合物中，固化劑組成成分的相溶性低，固化劑的液體穩(wěn)定性低，因此也不能解決由于再加熱導(dǎo)致的溶解后相分離的問題。
另一方面，在使用TEDA作為催化劑的情形中，從生產(chǎn)效率等的觀點(diǎn)出發(fā)，如果需要確保必要的固化性(固化速度)，就必需添加一定的量，澆鑄時(shí)間(儲(chǔ)存壽命)變短，有時(shí)變得無法操作，或者操作性變得極差。此外，如果在確保必要的澆鑄時(shí)間的程度下降低其使用量，則有時(shí)固化性變得不足夠，完成脫模需要相當(dāng)長的時(shí)間，或在脫模后的成型品的表面產(chǎn)生粘性。
這樣的問題，構(gòu)成固化劑的短鏈二醇中所占的具有烷基側(cè)鏈的二醇的比例越高(隨之而來的是所得到的固化物的結(jié)晶性降低)，變得越顯著。此外，在得到較低硬度(例如，JIS-A硬度為40～70)的固化物的情形中，成型品表面的粘性會(huì)成為顯著的問題。
具有粘性的成型品(輥)會(huì)導(dǎo)致在通過將其層疊來保管時(shí)，產(chǎn)生相互粘接等問題。
特開平10-35937號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2002-68515號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2004-51249號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]特開平8-283368號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第1目的在于提供一種固化劑的組成成分(長鏈二醇和短鏈多元醇)的相溶性高、固化劑的液體穩(wěn)定性優(yōu)良的通過半預(yù)聚物法制造的送紙輥制造用組合物(熱固性聚氨酯彈性體組合物)。
本發(fā)明的第2目的在于提供一種澆鑄粘度低、且能夠充分確保必要的澆鑄時(shí)間的操作性優(yōu)良，同時(shí)固化速度高、即使在短時(shí)間內(nèi)脫模也能夠得到具有非粘性表面的輥的成型性(輥的生產(chǎn)效率)優(yōu)良的送紙輥制造用組合物。
本發(fā)明的第3目的在于提供能夠形成具備送紙輥的彈性部件所要求機(jī)械特性的固化物的送紙輥制造用組合物。
本發(fā)明的第4目的在于提供一種能夠形成具備適合作為送紙輥的彈性部件的表面特性(高摩擦系數(shù))和其穩(wěn)定性的固化物的送紙輥制造用組合物。
本發(fā)明的第5目的在于提供一種生產(chǎn)性、彈性部件的機(jī)械特性、表面特性和其穩(wěn)定性優(yōu)良的送紙輥及其制造方法。
本發(fā)明的送紙輥制造用組合物是一種用于形成送紙輥彈性部件的熱固性聚氨酯彈性體組合物，其特征在于含主劑[A]和固化劑[B]，所述主劑[A]含有通過MDI類異氰酸酯和聚(氧化四亞甲基)二醇(PTMG)反應(yīng)得到的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物，NCO含量為5～15％，75℃下的粘度為1000mm2/s或以下，所述固化劑[B]包含由下列物質(zhì)組成的熱敏性催化劑(B1)PTMG組成的長鏈二醇(B2)含有超過50重量％比例的2-甲基-1，3-丙二醇的短鏈二醇、(B3)以三羥甲基丙烷(TMP)為必要成分的短鏈三醇、(B4)由1，2-二甲基咪唑(DMI)組成的催化劑、(B5)選自1，5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烯-5(DBN)、DBN的鹽、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)和DBU的鹽的至少1種雙環(huán)叔二胺(鹽)長鏈二醇(B1)的含量與短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)總含量的比例[(B1)/[(B2)+(B3)]]為80/20～95/5(質(zhì)量)，短鏈二醇(B2)含量與短鏈三醇(B3)含量的比例[(B2)/(B3)]為55/45～95/5(質(zhì)量)。
在本發(fā)明的組合物中，優(yōu)選相對(duì)于100質(zhì)量份由長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)組成的多元醇成分，包含按總量計(jì)為0.01～5質(zhì)量份比例的催化劑(B4)和催化劑(B5)，且催化劑(B4)和催化劑(B5)的含有比例[(B4)/(B5)]為100/5～100/50(質(zhì)量)。
此外，優(yōu)選包含增塑劑(C)。
本發(fā)明的送紙輥，其特征在于具有通過在成型模具內(nèi)對(duì)不含增塑劑的本發(fā)明組合物進(jìn)行固化處理形成的、且JIS-A硬度為大于60，70以下的彈性部件。
此外，本發(fā)明的送紙輥，其特征在于具有通過在成型模具內(nèi)對(duì)含有增塑劑的本發(fā)明組合物進(jìn)行固化處理形成的，且JIS-A硬度為40～60的彈性部件。
本發(fā)明的制造方法，其特征在于包括通過在成型模具內(nèi)對(duì)不含增塑劑的本發(fā)明的組合物進(jìn)行固化處理，形成JIS-A硬度為大于60、70以下的彈性部件的工序。
此外，本發(fā)明的制造方法，其特征在于包括通過在成型模具內(nèi)對(duì)含有增塑劑的本發(fā)明的組合物進(jìn)行固化處理，形成JIS-A硬度為40～60的彈性部件的工序。
發(fā)明效果(1)本發(fā)明的組合物，作為固化劑組成成分的長鏈二醇(B1)與短鏈多元醇(短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3))的相溶性高，固化劑的液體穩(wěn)定性優(yōu)良。因此，當(dāng)再加熱在室溫下固化的固化劑使其溶解時(shí)，其組成成分不會(huì)發(fā)生相分離。
(2)本發(fā)明的組合物的澆鑄粘度低、能夠充分確保必要的澆鑄時(shí)間，操作性優(yōu)良，同時(shí)固化速度高，即使在短時(shí)間內(nèi)脫模，也能夠得到具有非粘性表面的輥，成型性(輥的生產(chǎn)性)優(yōu)良。
(3)根據(jù)本發(fā)明的組合物，能夠形成具有送紙輥的彈性部件所要求機(jī)械特性的固化物。
(4)根據(jù)本發(fā)明的組合物，能夠形成具有適合作為送紙輥彈性部件的表面特性(高摩擦系數(shù))和其穩(wěn)定性的固化物。
(5)本發(fā)明的送紙輥生產(chǎn)性優(yōu)良，構(gòu)成該輥的彈性部件的表面無粘性，進(jìn)而該彈性部件的機(jī)械特性、表面特性和其穩(wěn)定性優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式
下面，針對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
本發(fā)明的組合物是一種用于形成送紙輥彈性部件的熱固性聚氨酯彈性體組合物，其含包含NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的主劑(A)；和含有熱敏性催化劑(B5)的固化劑(B)，所述熱敏性催化劑(B5)由長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)、短鏈三醇(B3)、由DMI所組成的催化劑(B4)、雙環(huán)叔二胺(鹽)所組成。
<主劑(A)>
作為主劑(A)必要成分的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物通過MDI類異氰酸酯和PTMG的反應(yīng)得到。
作為該包含NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的主劑(A)的NCO含量，通常為5～15質(zhì)量％。
此外，包含NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的主劑(A)的粘度(75℃)通常為1000mm2/s或以下，優(yōu)選為500mm2/s或以下。
作為用于制備NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的MDI類異氰酸酯，可以舉出4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(4，4’-MDI)、2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(2，4’-MDI)、2，2’-二苯基甲烷二氰酸酯(2，2’-MDI)；它們的碳二亞胺改性物(碳二亞胺化MDI)和脲酮亞胺改性物(脲酮亞胺化MDI)等液態(tài)MDI，這些化合物可以單獨(dú)使用，也可以2種或2種以上組合使用。
作為用于NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物的制備的PTMG的平均分子量，優(yōu)選為500～5000，更優(yōu)選為800～3000。
主劑(A)可以通過使MDI類異氰酸酯與PTMG，在前者具有的NCO基團(tuán)比后者具有的OH基團(tuán)過量的比例下反應(yīng)來制備。
其中，NCO/OH(摩爾比)優(yōu)選為1.5～30.0，更優(yōu)選為2.0～10.0。
該反應(yīng)優(yōu)選在氮?dú)庵脫Q的反應(yīng)容器中進(jìn)行。
反應(yīng)溫度優(yōu)選為60～100℃，更優(yōu)選為70～90℃。
另外，在該反應(yīng)中，根據(jù)需要，還可以使用有機(jī)金屬類、胺類等已知的聚氨酯化催化劑。
此外，根據(jù)需要，可以在該反應(yīng)系統(tǒng)中結(jié)合使用擴(kuò)鏈劑。即，通過MDI類異氰酸酯、PTMG與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)得到的預(yù)聚物也包含在構(gòu)成主劑(A)的“NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物”中。
作為該擴(kuò)鏈劑，可以舉出與用作后述短鏈二醇(B2)相同的化合物。
將通過這種方式得到的主劑(A)在反應(yīng)溫度下填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙后，密封、冷卻。
<固化劑(B)>
構(gòu)成固化劑(B)的長鏈二醇(B1)由PTMG組成，作為其平均分子量，優(yōu)選為500～5000，更優(yōu)選為700～3000。
作為構(gòu)成固化劑(B)的短鏈二醇(B2)，為包含超過50質(zhì)量％的比例的2-甲基-1，3-丙二醇的短鏈二醇。
作為構(gòu)成短鏈二醇(B2)的二醇的分子量，優(yōu)選為50～300，更優(yōu)選為60～250。
作為可以用作短鏈二醇(B2)的除2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他短鏈二醇，可以舉出乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-葵二醇、1，11-十一烷二醇、1，12-十二烷二醇、1，20-二十烷二醇等不合側(cè)鏈的短鏈二醇，其中，優(yōu)選1，4-丁二醇。
作為2-甲基-1，3-丙二醇在短鏈二醇(B2)中所占的比例，通常為超過50質(zhì)量％的比例，優(yōu)選為55質(zhì)量％或以上，更優(yōu)選為60質(zhì)量％或以上，特別優(yōu)選為65質(zhì)量％或以上。
2-甲基-1，3-丙二醇的比例為50質(zhì)量％或以下的短鏈二醇，PTMG(長鏈二醇)的相溶性低，因此在得到的固化劑中，不能解決再加熱溶解后的相分離的問題(參閱后述比較例1)。
作為優(yōu)選的短鏈二醇(B2)，可以舉出55～100質(zhì)量％的2-甲基-1，3-丙二醇與45～0質(zhì)量％的1，4-丁二醇的混合物。
構(gòu)成固化劑(B)的短鏈三醇(B3)以TMP作為必要成分。
作為構(gòu)成短鏈三醇(B3)的三醇的分子量，優(yōu)選為50～400，更優(yōu)選為70～300。
作為可以用作短鏈三醇(B3)的除TMP以外的短鏈三醇，可以舉出甘油、己三醇(包括各種異構(gòu)體)。
作為TMP在短鏈三醇(B3)中所占的比例，優(yōu)選為50質(zhì)量％或以上，更優(yōu)選為60質(zhì)量％或以上，特別優(yōu)選為100質(zhì)量％。
通過包含短鏈三醇(B3)，在所得到的固化物中導(dǎo)入交聯(lián)結(jié)構(gòu)，該固化物具有送紙輥彈性部件要求的機(jī)械特性。
作為長鏈二醇(B1)的含量與短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)總含量的比例[(B1)/(B2)+(B3)]，通常為80/20～95/5(質(zhì)量)，優(yōu)選為85/15～90/10(質(zhì)量)。
當(dāng)該比例不足80/20時(shí)(長鏈二醇過少)，組成成分的相溶性極低，不能制備均勻的固化劑(參閱后述比較例3)。
另一方面，當(dāng)該比例超過95/5時(shí)(長鏈二醇過量)，通過包含得到的固化劑的組合物形成的固化物的壓縮永久變形變得過大，該固化物不具備送紙輥彈性部件要求的壓縮特性。此外，該固化物的表面特性(摩擦系數(shù))容易發(fā)生變化，作為送紙輥的耐久性差(參閱后述比較例4)。
作為短鏈二醇(B2)含量與短鏈三醇(B3)含量的比例[(B2)/(B3)]通常為55/45～95/5(質(zhì)量)，優(yōu)選為55/45～90/10(質(zhì)量)，更優(yōu)選為60/40～90/10(質(zhì)量)，特別優(yōu)選為70/30～90/10(質(zhì)量)。
當(dāng)該比例不足55/45時(shí)(短鏈二醇過少)，由包含得到的固化劑的組合物形成的固化物的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度過低，不具備送紙輥彈性部件要求的機(jī)械特性。此外，雖然該固化物的壓縮特性優(yōu)良，但其表面特性(摩擦系數(shù))容易變化，作為送紙輥的耐久性差。此外，由于拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度低，在使用中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生龜裂(參閱后述比較例5)。
另一方面，當(dāng)該比例超過95/5時(shí)(短鏈二醇過量)，如果將得到的固化劑冷卻至室溫使其固化之后，對(duì)其再加熱使其溶解，組成成分就會(huì)分離成兩層(參閱后述比較例2)。
在本發(fā)明的組合物中，作為構(gòu)成固化劑(B)的催化劑，可以結(jié)合使用由DMI(1，2-二甲基咪唑)構(gòu)成的催化劑(B4)、二環(huán)叔二胺(鹽)構(gòu)成的熱敏性催化劑(B5)。
為了解決固化劑溶解時(shí)相分離的問題，作為固化劑的構(gòu)成成分，在使用包含超過50質(zhì)量％比例的2-甲基-1，3-丙二醇的短鏈二醇(B2)的情形中，如果使用通常用作催化劑的TEDA，得到的組合物(主劑和催化劑的混合物)的固化不足，完成脫模需要相當(dāng)長的時(shí)間，脫模后的固化物(成型品)表面會(huì)產(chǎn)生粘性(參閱后述比較例8)。
因此，針對(duì)這類問題，可以通過將由二環(huán)叔二胺(鹽)構(gòu)成的熱敏性催化劑(B5)用作代替TEDA的催化劑來解決。
但是，如果僅包含二環(huán)叔二胺(鹽)作為催化劑的組合物(主劑和固化劑的組合物)達(dá)到一定的溫度，盡管固化反應(yīng)劇烈進(jìn)行，但是在聚氨酯化反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，還會(huì)發(fā)生脲基甲酸酯化、縮二脲化、異氰脲酸酯化等副反應(yīng)，存在高分子化不足的傾向，這樣得到的固化物的壓縮永久變形變大(參閱后述比較例7)。
因此，在促進(jìn)聚氨酯化的反應(yīng)性比較緩和的DMI構(gòu)成的催化劑(B4)中，通過結(jié)合使用熱敏性催化劑(B5)，組合物劇烈的反應(yīng)性得到緩和，在表面不會(huì)產(chǎn)生粘性，并且，可以形成充分高分子化的固化物(送紙輥的彈性部件)。
熱敏性催化劑(B5)是初始反應(yīng)性低，如果達(dá)到一定的溫度(例如60～110℃)則反應(yīng)可以劇烈進(jìn)行的催化劑。
熱敏性催化劑(B5)由選自DBN(1，5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烯-5)、DBN的鹽、DBU(1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳烯-7)以及DBU的鹽的至少1種二環(huán)叔二胺(鹽)構(gòu)成。
作為DBN的鹽及DBU的鹽，可以舉出它們的甲酸鹽、辛酸鹽等。
作為催化劑(B4)和催化劑(B5)的使用量(兩種的總量)，相對(duì)于100質(zhì)量份由長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)構(gòu)成的多元醇成分，優(yōu)選為0.01～5質(zhì)量份。
相對(duì)于100質(zhì)量份多元醇成分，不含增塑劑的組合物中催化劑的使用量(兩種催化劑的總量)優(yōu)選為0.01～1質(zhì)量份，更優(yōu)選為0.03～0.8質(zhì)量份，特別優(yōu)選為0.05～0.5質(zhì)量份。
相對(duì)于100質(zhì)量份的多元醇成分，包含增塑劑的組合物中催化劑的使用量優(yōu)選為0.01～5質(zhì)量份，更優(yōu)選為0.03～3質(zhì)量份，特別優(yōu)選為0.05～1質(zhì)量份。
當(dāng)催化劑(B4)和催化劑(B5)的使用量(兩者的總量)過少時(shí)，得到的組合物的固化反應(yīng)需要較長的時(shí)間，由該組合物形成的固化物不具備送紙輥彈性部件要求的機(jī)械特性。
另一方面，當(dāng)催化劑的使用量(兩者的總量)過量時(shí)，得到的組合物儲(chǔ)存壽命變得極短，澆鑄操作變得困難或者不可能。此外，通過該組合物形成的固化物表面有時(shí)會(huì)產(chǎn)生催化劑的滲出，污染紙張。
作為催化劑(B4)和催化劑(B5)的含有比例[(B4)/(B5)]，優(yōu)選為100/5～100/50(質(zhì)量)，更優(yōu)選為100/8～100/40，特別優(yōu)選為100/10～100/30。
當(dāng)催化劑(B4)的比例過大(催化劑(B5)的比例過小)時(shí)，在得到的組合物中，不能充分滿足確保必要的澆鑄時(shí)間與高固化速度之間的平衡。
另一方面，當(dāng)催化劑(B4)的比例過小(催化劑(B5)的比例過大)時(shí)，由得到的組合物形成的固化物有時(shí)黃化，顯示出脆性。
固化劑(B)可以通過將長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)、短鏈三醇(B3)、催化劑(B4)、催化劑(B5)以及后述任意成分加熱的同時(shí)混合來制備。
這里，混合時(shí)的溫度優(yōu)選為40～80℃，更優(yōu)選為50～70℃。
在混合時(shí)的溫度下將這樣得到的固化劑(B)填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙后密封冷卻。通過這種方式，固化固化劑(B)。
<增塑劑(C)>
在本發(fā)明的組合物中，優(yōu)選進(jìn)一步包含增塑劑(C)。
通過使用增塑劑(C)，可以調(diào)整得到組合物的粘度，調(diào)整由該組合物形成的固化物的機(jī)械特性(硬度)、表面特性(摩擦系數(shù))。
具體來說，根據(jù)規(guī)格，將固化物的硬度調(diào)整到40～60，使得固化物表面的摩擦系數(shù)為一定值以上，從而可以在得到的輥中確實(shí)地實(shí)現(xiàn)紙張分離功能。
作為該增塑劑(C)，可以舉出二丁基乙二醇(dibutylglycol)己二酸酯、己二酸二丁基卡必醇酯等己二酸酯類增塑劑；磷酸甲苯二苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁氧基乙基酯等磷酸酯類增塑劑；作為“RS 700”(旭電化(株)制造)、“RS 735”(旭電化(株)制造)等市售的聚醚酯類增塑劑、作為“RS 705”(旭電化(株)制造)市售的聚醚類增塑劑；DOP、DINP等鄰苯二甲酸酯類增塑劑；作為“日石ハイゾ一ルSAS-269”(新日本石油(株)制造)、“日石ハイゾ一ルSAS-LH”(新日本石油(株)制造)市售的芳烴類增塑劑等。
增塑劑(C)可以通過作為主劑(A)和固化劑(B)中的至少一方的構(gòu)成成分預(yù)先混合使用，優(yōu)選混合到主劑(A)中。通過這種方式，主劑(A)的粘度降低，能夠容易地實(shí)施其與固化劑(B)的混合操作、以及混合得到的本發(fā)明組合物的澆鑄操作。
作為增塑劑(C)的使用量，相對(duì)于100質(zhì)量份由構(gòu)成主劑(A)的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物、長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)構(gòu)成的樹脂成分，優(yōu)選為5～80質(zhì)量份，更優(yōu)選為10～40質(zhì)量份。
當(dāng)增塑劑(C)的使用量過少時(shí)，不能充分發(fā)揮混合增塑劑所產(chǎn)生的效果(例如防止固化物表面的摩擦系數(shù)降低的效果)。另一方面，當(dāng)增塑劑(C)的使用量過量時(shí)，固化物的機(jī)械特性(硬度和強(qiáng)度)大幅降低，聚氨酯彈性體本身的耐磨耗性受損。此外，還存在輥加工性(特別是研磨性)惡化的傾向。
<其他的任意成分>
在本發(fā)明的組合物中，還可以根據(jù)需要包含各種任意的成分。
作為該任意的成分，可以舉出染料、顏料、填充劑、導(dǎo)電劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、防水解劑、抗菌劑等。
本發(fā)明的組合物是用于形成送紙輥彈性部件的組合物，與其相同組成的組合物還可以用于除送紙輥的彈性部件以外的用途(特別是，要求高摩擦系數(shù)和其穩(wěn)定性的用途)。
<本發(fā)明的制造方法>
本發(fā)明的制造方法是送紙輥的制造方法，其包括在成型模具內(nèi)對(duì)本發(fā)明組合物進(jìn)行固化處理形成彈性部件的工序。
如果列舉本發(fā)明制造方法的一個(gè)實(shí)例，是在60℃的溫度下分別加熱(再加熱)主劑(A)和固化劑(B)，在同一溫度下將兩者混合，通過減壓脫泡處理得到本發(fā)明的組合物，將其注入安裝有輥芯金的成型模具內(nèi)使其加熱固化。
通過這種方式，可以得到輥芯金的表面被固化物(彈性部件)覆蓋的送紙輥。
其中，作為主劑(A)和固化劑(B)的混合比例，優(yōu)選前者具有的NCO基團(tuán)與后者具有的OH基的摩爾比(NCO/OH)＝0.8/1～1.2/1，更優(yōu)選為0.9/1～1.1/1。
另外，優(yōu)選在成型模具的表面涂布脫模劑。作為該脫模劑，可以舉出通常所使用的氟類、硅酮類、蠟類等脫模劑。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成固化反應(yīng)，即使在短時(shí)間內(nèi)脫模，也能夠得到具有不存在由于未反應(yīng)的NCO基團(tuán)、OH基團(tuán)引起的粘性的表面的輥。
<本發(fā)明的送紙輥>
本發(fā)明的送紙輥為下述(1)或(2)所示的送紙輥。
(1)具有通過在成型模具內(nèi)對(duì)不含增塑劑的本發(fā)明的組合物進(jìn)行固化處理形成的、JIS-A硬度超過60、在70以下的彈性部件的送紙輥(以下也稱為“第1送紙輥”)。
(2)具有通過在成型模具對(duì)含有增塑劑的本發(fā)明的組合物進(jìn)行固化處理形成的、JIS-A硬度為40～60的彈性部件的送紙輥(以下也稱為“第2送紙輥”)。
構(gòu)成本發(fā)明送紙輥的彈性部件不僅具有優(yōu)良的機(jī)械特性，還具有合適的表面特性(高摩擦系數(shù)和其穩(wěn)定性)，良好的外觀。
構(gòu)成第1送紙輥彈性部件的JIS-A硬度為超過60至70以下。該彈性部件具有完全的無定形(非結(jié)晶性)的性質(zhì)，且在其表面上不會(huì)產(chǎn)生粘性等。
第1送紙輥適合用作復(fù)印機(jī)或打印機(jī)等安裝的紙張輸送輥、ATM或自動(dòng)售貨機(jī)等安裝的紙幣傳送輥等。
構(gòu)成第2送紙輥的彈性部件的JIS-A硬度為40～60。并且，盡管是這樣的較低的硬度，但在該彈性部件的表面上也沒有產(chǎn)生粘性等。
第2送紙輥適合用作復(fù)印機(jī)或打印機(jī)等給紙裝置上安裝的分揀輥、進(jìn)紙輥、返回輥等要求紙張分離功能的送紙輥等。
<制備例1>
按照下表1所述的配方，在氮?dú)庵脫Q的反應(yīng)容器中，加入MDI類異氰酸酯和PTMG，通過在80℃下反應(yīng)4小時(shí)，得到NCO基封端的聚氨酯預(yù)聚物(通過NCO含量滴定確認(rèn)反應(yīng)的結(jié)束)，將其填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫，從而得到主劑(A)[主劑(A-1)]。
由NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物構(gòu)成的主劑(A-1)的NCO含量和粘度(75℃)在下表1中一并示出。
<制備例2～5>
按照下表1的配方，在氮?dú)庵脫Q的反應(yīng)容器中，加入MDI類異氰酸酯和PTMG，通過在80℃下反應(yīng)4小時(shí)，得到NCO基封端的聚氨酯預(yù)聚物(通過NCO含量滴定確認(rèn)反應(yīng)的結(jié)束)，向其中加入增塑劑并攪拌混合1小時(shí)左右，然后將其填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封，分別得到主劑(A)[主劑(A-2)～(A-5)]。
對(duì)于各個(gè)由NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物和增塑劑構(gòu)成的主劑(A-2)～(A-5)，其NCO含量和粘度(75℃)在下表1中一并示出。
表1

*1)MDI“ミリオネ一ト(注冊商標(biāo))MT”(日本ポリウレタン工業(yè)(株)制造)，4，4’-MDI所占的比例為99質(zhì)量％或以上。
*2)碳二亞胺改性的液態(tài)MDI“ミリオネ一ト(注冊商標(biāo))MTL”(日本ポリウレタン工業(yè)(株)制造)。
*3)“PTG-850 SN”平均分子量為850的PTMG(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制造)*4)“PTG-1000 SN”平均分子量為1000的PTMG(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制造)*5)“PTG-2000 SN”平均分子量為2000的PTMG(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制造)*6)烴類增塑劑“日石ハイゾ一ル(注冊商標(biāo))SAS-LH”(新日本石油化學(xué)(株)制造)。
<實(shí)施例1>
按照下表2所示的配方，通過在60℃的加熱下將長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)、短鏈三醇(B3)、催化劑(B4)、熱敏性催化劑(B5)混合1小時(shí)，制備固化劑(B)。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)的固化劑(B)的狀態(tài)，顯示出無懸濁、沒有相分離的均勻狀態(tài)。將得到的固化劑(B)填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫。從而將固化劑(B)固化。
然后，將固化劑(B)加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑(B)的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。
接著，通過將加熱至60℃的主劑(A-1)、該固化劑(B)(液溫＝60℃)混合以制備本發(fā)明的組合物，針對(duì)得到的組合物，進(jìn)行下述項(xiàng)目(1)～(8)的測定并進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果在下表4中示出。
(1)澆鑄粘度以主劑(A-1)和固化劑(B)混合后2分鐘的粘度作為“澆鑄粘度”，對(duì)其進(jìn)行測定。從澆鑄操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，澆鑄粘度必須為4000mPa·s或以下，優(yōu)選為2000mPa·s或更小。
(2)儲(chǔ)存壽命以將主劑(A)和固化劑(B)混合后、混合物(本發(fā)明的組合物)的粘度達(dá)到100000mPa·s(130℃)的時(shí)間作為“儲(chǔ)存壽命”，對(duì)其進(jìn)行測定。從澆鑄操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，儲(chǔ)存壽命優(yōu)選為5～15分鐘左右。
(3)可脫模的時(shí)間將本發(fā)明的組合物注入成型模具內(nèi)，測定在130℃下加熱固化時(shí)的可脫模的時(shí)間。其中，所謂“可脫模的時(shí)間”是指在不產(chǎn)生破壞或龜裂、保持輥形狀的狀態(tài)下能夠順利脫模的時(shí)間。從成型性(生產(chǎn)性)的觀點(diǎn)出發(fā)，該時(shí)間必須為60分鐘或以內(nèi)，優(yōu)選為30分鐘或以內(nèi)。
(4)表面粘性將本發(fā)明的組合物注成型模具內(nèi)，在130℃加熱60分鐘的條件下使其固化，在室溫下將得到的固化物靜置7天，然后通過手指接觸其表面確認(rèn)有無粘性。
(5)固化物的機(jī)械特性將本發(fā)明的組合物注入到成型模具內(nèi)，在130℃加熱60分鐘的條件下使其固化，在室溫下將得到的固化物靜置7天，然后從該固化物制成測試樣品，按照J(rèn)IS K 7321，測定機(jī)械特性(JIS-A硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長、撕裂強(qiáng)度、壓縮永久變形(25％壓縮，70℃×22小時(shí)))。
(6)固化物的表面特性(摩擦系數(shù))
將本發(fā)明的組合物注入安裝有輥芯金的成型模具內(nèi)，在130℃加熱60分鐘的條件下使其固化，制造輥芯金的表面被固化物(彈性部件)覆蓋的送紙輥。
測定通過這種方式得到的送紙輥表面(固化物表面)的摩擦系數(shù)(μ0)。送紙輥要求的表面摩擦系數(shù)必須為1.4或以上。
(7)表面特性的穩(wěn)定性(作為輥的耐久性)將通過上述(6)得到的送紙輥安裝到實(shí)際機(jī)器(復(fù)印機(jī))中，進(jìn)行10萬次送紙，然后和上述(6)一樣，測定送紙輥表面的摩擦系數(shù)(μ)，求出其變化率[(μ0-μ)/μ0]。該變化率必須為20％或以下。
(8)有無龜裂發(fā)生(作為輥的耐久性)將通過上述(6)得到的送紙輥安裝到實(shí)際機(jī)器(復(fù)印機(jī))中，進(jìn)行10萬次送紙，然后，觀察輥表面，查看有無龜裂產(chǎn)生。
<實(shí)施例2～21>
按照下表2和表3所示的混合配方，除了改變組成成分的成分比例之外，和實(shí)施例1一樣制備固化劑(B)。針對(duì)得到的各個(gè)固化劑(B)，通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)的狀態(tài)，所有的固化劑(B)均顯示出無懸濁、沒有相分離的均勻狀態(tài)。將得到的各固化劑(B)填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫(通過這種方式將各個(gè)固化劑(B)固化)。
然后，將各個(gè)固化劑(B)加熱(再加熱)至60℃，目視觀察通過這種方式熔融的固化劑(B)的狀態(tài)，，所有的固化劑(B)均顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。
接著，通過將下表2和表3所示的主劑(A)(液溫＝60℃)、該固化劑(B)(液溫＝60℃)混合，從而制備本發(fā)明的組合物，針對(duì)得到的各個(gè)組合物，進(jìn)行上述項(xiàng)目(1)～(8)的測定和評(píng)價(jià)。結(jié)果如表4和5所示。
表2

表3

*5)“PTG-2000SN”平均分子量為2000的PTMG(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制造)*7)“2ME1，3PD”2-甲基-1，3-丙二醇表4

表5

<比較例1>
按照下表6所示的混合配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇)混合1小時(shí)，制備固化劑。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。將所得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫。從而將固化劑固化。
然后，將固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，可以確認(rèn)組成成分的相分離。因此，并未實(shí)施與主劑的混合操作。
該比較例1為2-甲基-1，3-丙二醇占短鏈二醇的比例為50質(zhì)量％(50質(zhì)量％或以下)的比較例。
<比較例2>
按照下表6所示的配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇)混合1小時(shí)，制備固化劑。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。將所得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封，并冷卻至室溫。從而將固化劑固化。
然后，將固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，可以確認(rèn)組成成分的相分離。因此，并未實(shí)施與主劑的混合操作。
該比較例2為短鏈二醇的含量與短鏈三醇的含量的質(zhì)量比為96/4(＞95/5)的比較例。
<比較例3>
按照下表6所示的配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇)混合1小時(shí)，制備固化劑。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)固化劑的狀態(tài)，是懸濁狀態(tài)，如果靜置就會(huì)引起相分離。將得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫。從而將固化劑固化。
然后，將固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，可以確認(rèn)組成成分的相分離。因此，并未實(shí)施與主劑的混合操作。
該比較例3為長鏈二醇(B1)的含量與短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)總含量的比例為78/22(＜80/20)的比較例。
<比較例4>
按照下表6所示的配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇、催化劑)混合1小時(shí)，制備固化劑。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。將所得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫。從而將固化劑固化。
然后，將固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。
接著，通過將加熱至60℃的主劑(A-5)、該固化劑(液溫＝60℃)混合，制備比較用組合物，針對(duì)得到的組合物，進(jìn)行上述項(xiàng)目(1)～(8)的測定并進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果在下表7中示出。
該比較例4為長鏈二醇(B1)的含量與短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)總含量的比例為96/4(＞95/5)的比較例。
<比較例5>
按照下表6所示的配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇、催化劑)混合1小時(shí)，制備固化劑。通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。將所得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫。從而將固化劑固化。
然后，將固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。
接著，通過將加熱至60℃的主劑(A-2)、該固化劑(液溫＝60℃)混合，制備比較用組合物，針對(duì)得到的組合物，進(jìn)行上述項(xiàng)目(1)～(8)的測定并進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果在下表7中示出。
該比較例5為短鏈二醇的含量和短鏈三醇含量的比例為50/50(＜55/45)的比較例。
<比較例6～8>
按照下表6所示的配方，通過在60℃的加熱條件下將組成成分(長鏈二醇、短鏈二醇、短鏈三醇、催化劑)混合1小時(shí)，制備固化劑。針對(duì)得到的各個(gè)固化劑，通過目視觀察制備后(液溫＝60℃)的狀態(tài)，所有的固化劑均顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。將所得到的固化劑填充到收容容器中，使用氮?dú)庵脫Q該容器的空隙，然后密封并冷卻至室溫(從而將固化劑固化)。
然后，將各個(gè)固化劑加熱(再加熱)至60℃，通過目視觀測這樣熔融的固化劑的狀態(tài)，所有的固化劑均顯示出沒有相分離的均勻狀態(tài)。
接著，通過將加熱至60℃的主劑(A-2)、該固化劑(液溫＝60℃)混合，制備比較用組合物，針對(duì)得到的各個(gè)組合物，進(jìn)行上述項(xiàng)目(1)～(8)的測定并進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果在下表7中示出。
比較例6為單獨(dú)使用DMI作為催化劑的比較例，比較例7為單獨(dú)使用DBU的辛酸鹽作為催化劑的比較例，比較例8為單獨(dú)使用TEDA作為催化劑的比較例。
表6

*5)“PTG-2000SN”平均分子量為2000的PTMG(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制造)*7)“2 ME 1，3PD”2-甲基-1，3-丙二醇表7

工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的組合物可以用于制造OA機(jī)器等中安裝的送紙輥，通過本發(fā)明的組合物得到的送紙輥生產(chǎn)性優(yōu)良，同時(shí)構(gòu)成該輥彈性部件的機(jī)械特性、表面特性及其穩(wěn)定性也優(yōu)良。
權(quán)利要求
1.送紙輥制造用組合物，其為用于形成送紙輥彈性部件的熱固性聚氨酯彈性體組合物，其特征在于，含主劑(A)和固化劑(B)，所述主劑(A)含有通過MDI類異氰酸酯和聚(氧化四亞甲基)二醇反應(yīng)得到的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物，NCO含量為5～15％，75℃下的粘度為1000mm2/s或以下，所述固化劑(B)含有熱敏性催化劑，所述熱敏性催化劑包含如下成分(B1)含有聚(氧化四亞甲基)二醇的長鏈二醇(B2)含有超過50質(zhì)量％比例的2-甲基-1，3-丙二醇的短鏈二醇、(B3)以三羥甲基丙烷為必要成分的短鏈三醇、(B4)含1，2-二甲基咪唑的催化劑、(B5)選自1，5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烯-5、1，5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烯-5的鹽、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳烯-7和1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳烯-7的鹽的至少1種雙環(huán)叔二胺(鹽)長鏈二醇(B1)的含量與短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)總含量的比例[(B1)/[(B2)+(B3)]]為80/20～95/5(質(zhì)量)，短鏈二醇(B2)含量與短鏈三醇(B3)含量的比例[(B2)/(B3)]為55/45～95/5(質(zhì)量)。
2.如權(quán)利要求1所述的送紙輥制造用組合物，其中，相對(duì)于100質(zhì)量份含長鏈二醇(B1)、短鏈二醇(B2)和短鏈三醇(B3)的多元醇成分，包含按總量計(jì)為0.01～5質(zhì)量份比例的催化劑(B4)和催化劑(B5)，且催化劑(B4)和催化劑(B5)的含有比例[(B4)/(B5)]為100/5～100/50(質(zhì)量)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的送紙輥制造用組合物，其進(jìn)一步包含增塑劑(C)。
4.送紙輥，其具有通過在成型模具內(nèi)對(duì)不含增塑劑的如權(quán)利要求1或2所述的組合物進(jìn)行固化處理形成的、JIS-A硬度超過60且小于或等于70的彈性部件。
5.送紙輥，其具有通過在成型模具內(nèi)對(duì)如權(quán)利要求3所述的組合物進(jìn)行固化處理形成的、JIS-A硬度為40～60的彈性部件。
6.送紙輥的制造方法，其包括通過在成型模具內(nèi)對(duì)不含有增塑劑的如權(quán)利要求1或2所述的組合物進(jìn)行固化處理，形成JIS-A硬度超過60且小于或等于70的彈性部件的工序。
7.送紙輥的制造方法，其包括通過在成型模具內(nèi)對(duì)如權(quán)利要求3所述的組合物進(jìn)行固化處理、形成JIS-A硬度為40～60的彈性部件的工序。
全文摘要
提供一種固化劑的液體穩(wěn)定性優(yōu)良、且能夠制造機(jī)械特性和表面特性優(yōu)良的送紙輥的熱固性聚氨酯組合物。該組合物由主劑(A)和固化劑(B)組成，所述主劑(A)含有通過MDI類異氰酸酯和聚(氧化四亞甲基)二醇(PTMG)反應(yīng)得到的NCO基封端聚氨酯預(yù)聚物，NCO含量為5～15％，75℃下的粘度為1000mm
文檔編號(hào)B41J13/02GK1876715SQ2006100998
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者國分徹也, 林達(dá)也, 后藤潤二 申請(qǐng)人:日本聚氨酯工業(yè)株式會(huì)社