JP2018009061A - ゴム組成物、コンベアベルト及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベア - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性と耐カット性とを両立させ得るコンベアベルト用のゴム組成物を提供すること、そして省エネルギー性と耐カット性とが両立したコンベアベルトを提供すること、さらには、該コンベアベルトを装着したベルトコンベアを提供すること。
【解決手段】（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び、（Ｂ）窒素吸着比表面積１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部を含有する、ゴム組成物、該ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト、及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベア。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物、該コンベアベルト用ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト、及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベアに関する。

ベルトコンベアは、資材、食品などの種々の荷物を搬送する手段として利用されている。近年は、輸送量の増加及び輸送効率の向上のために大型化されたものが用いられるようになってきており、全長が数ｋｍに及ぶものも登場してきている。このため、より高い耐久性が求められると共に、消費電力の低減化が求められている。
該ベルトコンベアに装着するベルト（コンベアベルト）は、通常、中に補強材としての芯体を有し、該芯体の上側（コンベアベルトに使用した場合に外周となる面。）のカバーゴム［以下、外周カバーゴムと称する。］と内周（コンベアベルトに使用した場合の裏面。下側。）のカバーゴム［以下、内周カバーゴムと称する。］で挟んでいる。かかる外周カバーゴムとその裏面に位置する内周カバーゴムでは要求される物性が異なり、内周カバーゴムは、耐引裂き性のみならず、コンベアベルトと多数のローラとの接触によるエネルギーの損失を減らす、すなわち低ロス化して電力消費量を低減する必要がある。

これまでに、特許文献１には、省エネルギーと耐久性を両立させるコンベアベルト用ゴム組成物として、（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び（Ｂ）窒素吸着比表面積６０〜１００ｍ^２／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部を含有するコンベアベルト用ゴム組成物が開示されている。
また、特許文献２には、省電力性と耐屈曲疲労性に優れるゴム組成物として、天然ゴムとブタジエンゴムとを含むジエン系ゴムと、カーボンブラック１とカーボンブラック２とを含有し、前記天然ゴムの量が前記ジエン系ゴム中の４０〜９０質量％である、前記ブタジエンゴムの量が前記ジエン系ゴム中の６０〜１０質量％であり、前記カーボンブラック１の窒素吸着比表面積が６０〜１００ｍ^２／ｇであり、前記カーボンブラック１のジブチルフタレート吸油量が１２０ｃｍ^３／１００ｇ以下であり、前記カーボンブラック２の窒素吸着比表面積が２０〜４０ｍ^２／ｇであり、前記カーボンブラック２のジブチルフタレート吸油量が７０〜９５ｃｍ^３／１００ｇ以下であり、前記カーボンブラック１と前記カーボンブラック２との合計量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して、２５〜５０質量部である、ゴム組成物が開示されている。

特開２０１３−１２２０１８号公報 国際公開第２００５／１８２４９９号

コンベアベルトは、通常、上面カバーゴム、補強材及び下面カバーゴムからなっているが、特に上面カバーゴムは搭載された被輸送物との摩擦によって摩耗し易く、また、衝撃を加えられた場合カットを受け易いので、ベルト全体の寿命を向上させるためには、耐摩耗性と耐カット性（耐衝撃性）の両立を図る必要がある。
特許文献１及び２に記載されたゴム組成物は、特に耐久性に優れるものの、コンベアベルトの耐カット性（耐衝撃性）が、昨今の高い要求品質を考慮すると今一歩であった。
そこで、本発明の課題は、省エネルギー性と耐カット性とを両立させ得るコンベアベルト用のゴム組成物を提供すること、そして省エネルギー性と耐カット性とが両立したコンベアベルトを提供すること、さらには、該コンベアベルトを装着したベルトコンベアを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ジエン系重合体と特定のカーボンブラック２種とを特定比率で含有するゴム組成物であれば上記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、
［１］（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び、（Ｂ）窒素吸着比表面積１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部を含有する、ゴム組成物、
［２］上記［１］に記載のゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト、
［３］上記［２］に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア、
を提供するものである。

本発明によれば、省エネルギー性と耐カット性とを両立させ得るコンベアベルト用のゴム組成物、省エネルギー性と耐カット性とが両立したコンベアベルト、及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベアを提供することができる。

［ゴム組成物］
本発明のゴム組成物は、
（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び、
（Ｂ）窒素吸着比表面積１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ｂ−１）と、
窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部
を含有するものであり、該ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルトは、省エネルギー性と耐カット性とを併せ持つ。
以下、本発明のゴム組成物をコンベアベルトに適用する場合を例に取り、以下に説明する。
また、本発明のゴム組成物の成分について、以下に説明する。

（（Ａ）ジエン系重合体）
（Ａ）成分のジエン系重合体としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴムなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。本発明では、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、２種以上を併用することが好ましく、天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムから選択される少なくとも２種を併用することがより好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴムと、ブタジエンゴムとを併用することがさらに好ましい。

また、（Ａ）成分は、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、天然ゴム又はイソプレンゴム１５〜８５質量％及びブタジエンゴム８５〜１５質量％からなることが好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム２０〜６０質量％及びブタジエンゴム８０〜４０質量％からなることがより好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム２５〜５５質量％及びブタジエンゴム７５〜４５質量％からなることがさらに好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム３０〜４５質量％及びブタジエンゴム７０〜５５質量％からなることが特に好ましい。
天然ゴム又はイソプレンゴムが１５質量％以上であると天然ゴム又はイソプレンゴムがゴム成分の海島構造の海になることから、破壊特性が良好となる。一方、ブタジエンゴムが少なくとも１５質量％であることにより、省エネルギー性が向上する。

なお、ブタジエンゴムとしては、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、ハイシスブタジエンゴムが好ましい。ハイシスブタジエンゴムとは、ＦＴ−ＩＲによる測定において、１，３−ブタジエン単位中のシス−１，４結合含有量が９０％以上９８％未満のハイシスブタジエンゴムのことである。ハイシスブタジエンゴムの１，３−ブタジエン単位中のシス−１，４結合含有量は、好ましくは９５％以上９８％未満である。ハイシスブタジエンゴムの製造方法に特に制限は無く、公知の方法によって製造することができる。例えば、ネオジウム系触媒を用いてブタジエンを重合することによって製造できる。ハイシスブタジエンゴムは市販されており、例えばＪＳＲ株式会社製の「ＢＲ０１」、「Ｔ７００」などを使用することもできる。

（（Ｂ）カーボンブラック）
（Ｂ）成分であるカーボンブラックとしては、省エネルギー性と耐カット性とを両立させる観点から、窒窒素吸着比表面積１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを併用する。
なお、ジブチルフタレート吸油量を、以下「ＤＢＰ吸油量」ともいう。

本発明における（ｂ−１）成分のカーボンブラックは、耐カット性の観点から、窒素吸着比表面積が１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量が１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇであるという２つの条件を満たす。また、本発明における（ｂ−１）成分のカーボンブラックは、加工性の観点から、窒素吸着比表面積が１１６ｍ^２／ｇを超え、かつ、１６０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、さらに１３０ｍ^２／ｇ以上、１６０ｍ^２／ｇ以下であることがより好ましく、また、その際の（ｂ−１）成分のカーボンブラックのジブチルフタレート吸油量が１１９〜１３５ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。また、本発明における（ｂ−１）成分のカーボンブラックは、窒素吸着比表面積が１１９ｍ^２／ｇであってジブチルフタレート吸油量が１１９ｍｌ／１００ｇであることを満たすことがさらに好ましい。
（ｂ−１）成分は、特に、粒径に対して表面積が大きいことから、粒径に対して表面積が小さいにカーボンブラックに比べ、加硫時にゴム成分とインターラクションしやすくなり、その結果、耐カット性が向上すると推察する。

本発明における（ｂ−２）成分のカーボンブラックは、省エネルギー性の観点から、窒素吸着比表面積が６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であるという２つの条件を満たす。また、発明における（ｂ−２）成分のカーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積が３０〜６０ｍ^２／ｇであるとともにジブチルフタレート吸油量が１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇであることを満たすことが好ましく、さらに、窒素吸着比表面積が３５〜４５ｍ^２／ｇであるとともにジブチルフタレート吸油量が１１６〜１２６ｍｌ／１００ｇであることを満たすことがより好ましい。
なお、本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積及びジブチルフタレート吸油量は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じて測定した値である。

（ｂ−１）成分と（ｂ−２）成分の含有比率［（ｂ−１）：（ｂ−２）］は、質量比で、好ましくは１０：９０〜８０：２０、より好ましくは２０：８０〜６０：４０、さらに好ましくは４０：６０〜５０：５０である。カーボンブラックの（ｂ−１）成分の含有比率が１０％未満の場合には、圧延の寸法安定性が低下し、一方、カーボンブラックの（ｂ−１）成分の含有比率が２０％未満の場合には、省エネルギー性が不十分となる。

カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャンネル法、アセチレン法、サーマル法などのいずれの方法で製造されたものであってもよく、特にファーネス法により製造されたものが好ましい。カーボンブラックとしては、具体的には、標準品種であるＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ（以上、ゴム用ファーネス）、ＭＴカーボンブラック（熱分解カーボン）などが挙げられ、これらの中でもＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＥＦが好ましい。これらの中から、上記規定に合うカーボンブラックを適宜選択して用いればよい。

本発明のゴム組成物において、（Ｂ）成分［（ｂ−１）成分＋（ｂ−２）成分］の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して２５〜５５質量部である。２５質量部未満であると、耐久性に乏しくなる。一方、５５質量部を超えると、耐久性と乏しくなり、省エネルギー性が不十分となる。同様の観点から、（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは２５〜５０質量部、より好ましくは３０〜５０質量部、さらに好ましくは３５〜５０質量部である。

本発明のゴム組成物は、本発明の効果を著しく損なわれない範囲で、上記（ｂ−１）成分及び（ｂ−２）成分に該当しないカーボンブラック（ｂ−３）を含有していてもよい。該カーボンブラック（ｂ−３）を含有している場合、その含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下、さらに好ましくは３質量部以下、特に好ましくは１質量部以下である。

（その他の成分）
本発明のゴム組成物には、本発明の効果が著しく損なわれない範囲で、さらにその他の添加剤を加えてもよい。かかる添加剤としては、通常、コンベアベルトのカバーゴムに含有されるものであれば特に制限は無い。該添加剤としては、例えば、ステアリン酸等の脂肪酸、酸化亜鉛（亜鉛華）、老化防止剤、硫黄、加硫促進剤、加硫遅延剤（スコーチ防止剤）、オイル、樹脂、ワックス、シリカ、シリカカップリング剤、しゃく解剤、オゾン亀裂防止剤、抗酸化剤、クレー、炭酸カルシウムなどが挙げられる。これらは、市販品を使用できる。

脂肪酸を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。
酸化亜鉛を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。
老化防止剤としては、公知の老化防止剤を選択し用いることができる。例えば、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン（６Ｃ）やＮ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（３Ｃ）、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物（ＲＤ）などが挙げられる。老化防止剤を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、０．５〜５質量部がより好ましく、１〜５質量部がさらに好ましい。

硫黄を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、硫黄分として０．５〜１０質量部が好ましく、０．５〜４質量部がより好ましい。
加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）、ＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）等のチアゾール系、あるいはＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができる。加硫促進剤を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましく、さらに好ましくは０．１〜２質量部である。
その他の添加剤の添加量も、本発明の目的が損なわれない範囲で当業者が適宜選択できる。

（Ａ）成分及び（Ｂ）成分と、適宜必要な添加剤を混練することにより、本発明のゴム組成物が得られる。混練方法は、当業者が通常実施する方法に従えばよい。例えば、硫黄、加硫促進剤以外の全成分を、バンバリーミキサー、ブラベンダー、ニーダー、高剪断型ミキサーなどの混合機を用いて８０〜２００℃（好ましくは１００〜１８０℃）で混練（Ａ練り）した後、硫黄、加硫促進剤を添加（Ｂ練り）して混練ロール機などで８０〜２００℃（好ましくは１００〜１８０℃）で混練する方法や、全成分を一度に前記混合機によって８０〜２００℃（好ましくは１００〜１８０℃）で混練する方法が挙げられる。

こうして得られるゴム組成物を加熱金型によって成形することにより、本発明のコンベアベルト（外周カバーゴム又は内周カバーゴム）を得ることができる。通常、外周カバーゴムと内周カバーゴムとが、補強材である芯体を挟んで一つのコンベアベルトとなり、ベルトコンベアに装着される。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、省エネルギー性と耐久性とを併せ持つため、コンベアベルトの、特に内周カバーゴムとして有用である。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の記載中、特別に記載がない場合、「％」及び「部」の表示はすべて「質量％」及び「質量部」を表す。また、表中の添加量の記載は、いずれも「質量部」である。
また、表１の各例で得られたコンベアベルト用ゴム組成物を用い、以下に示す方法に従って耐久性及び省エネルギー性を評価した。

（耐カット性−落錘カット試験）
表１の各例で得られたコンベアベルト用ゴム組成物から、縦６０ｍｍ×横７０ｍｍ×高さ３０ｍｍのゴムブロックを加硫し、サンプルを作成する。室温（約２５℃）でサンプルの８０ｃｍ高さから重量１５ｋｇの錘をつけた角度６０度の鋭利な刃を落下させ、生じた亀裂深さ（ｍｍ）を測定した。亀裂深さが小さい程、耐カット性（耐衝撃性）が良好である。
（省エネルギー性−低ロス性）
表１の各例で得られたコンベアベルト用ゴム組成物から、縦４０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ２ｍｍのシートを作成した。かかるシートを用い、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所製）により、チャック間距離１０ｍｍ、動的歪２％、周波数１０Ｈｚの測定条件にて、動的粘弾性測定を行ない、２０℃における損失正接（ｔａｎδ）を測定した。動的弾性率をＥ’（Ｎ／ｍｍ）としたとき、ｔａｎδ／Ｅ’^０．３２を求めることにより、低ロス性の指標とした。

実施例１〜９及び比較例１〜４
表１及び表２に示した配合量（単位：質量部）で硫黄及び加硫促進剤を除く各成分をバンバリーミキサーにて混練（Ａ練り）し、引き続き硫黄及び加硫促進剤を添加して混合（Ｂ練り）することによりコンベアベルト用ゴム組成物を得、該ゴム組成物を金型温度１６０℃、１５分で加硫することにより、コンベアベルトに用いるカバーゴムを得た。得られたカバーゴムの耐久性及び省エネルギー性を評価した。結果を表１に示す。

以下に、表１中の各成分について詳細に説明する。
１）天然ゴム、グレード；ＲＳＳ−３号
２）ブタジエンゴム、「ＢＲ１５０Ｌ」（商品名）、宇部興産株式会社製
３）「Vulcan 10H」（商品名）（SAF）、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積１４６ｍ^２／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１２７ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−１）成分
４）「シヨウブラック Ｎ２３４」（商品名）（ＩＳＡＦ）、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積１２３ｍ^２／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１２３ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−１）成分
５）「ショウブラック Ｎ５５０」（商品名）（ＦＥＦ）、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積４１ｍ^２／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１２１ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−２）成分
６）ショウブラック Ｎ３３０（ＨＡＦ）、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積８２ｍ^２／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１０２ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−１）成分でも（ｂ−２）成分でもない。
７）ステアリン酸３００（商品名）、新日本理化株式会社製
８）亜鉛華、「銀嶺 ＳＲ」（商品名）、東邦亜鉛株式会社製
９）「ノンフレックスＲＤ」（商品名）、精工化学株式会社製
１０）「６０％不溶性硫黄」（商品名）、日本乾溜工業株式会社製
１１）「バルノック ＰＭ」（商品名）、常州新興華大明化工有限公司製
１２）「ノクセラーＮＳ−Ｆ」（商品名）、大内新興化学工業株式会社製

表１より、本発明のベルトコンベア用ゴム組成物の場合には、省エネルギー性と耐カット性が両立していることがわかる。
一方、比較例１及び３のように、（Ｂ）成分として（ｂ−１）成分のみしか含有していない場合、そして比較例２及び４のように、（Ｂ）成分として（ｂ−２）成分のみしか含有していない場合には、省エネルギー性が不十分であった。

本発明のゴム組成物は、省エネルギー性と耐カット性が共に優れているため、コンベアベルト、特にコンベアベルトの内周カバーベルトに利用可能である。

Claims (5)

1. （Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び、
   （Ｂ）窒素吸着比表面積１１６ｍ^２／ｇを超え、かつジブチルフタレート吸油量１１５〜１３５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ｂ−１）と、
   窒素吸着比表面積６０ｍ^２／ｇ未満で、かつジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部
   を含有する、ゴム組成物。
2. 前記カーボンブラック（ｂ−１）と前記カーボンブラック（ｂ−２）の含有量比（質量比）である、（ｂ−１）：（ｂ−２）が、２０：８０〜８０：２０である、請求項１に記載のゴム組成物。
3. ジエン系重合体１００質量部のうち、天然ゴム又はイソプレンゴムが１５〜８５質量％、ブタジエンゴムが８５〜１５質量％である、請求項１又は２に記載のゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物を用いてなるコンベアベルト。
5. 請求項４に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア。