JP5482071B2 - コンベヤベルト用ゴム組成物およびコンベヤベルト - Google Patents
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Description
このため、設備コスト、消費電力が膨らんでおり、低コストおよび低消費電力のベルトコンべヤシステムが求められており、特に、ベルトを構成するゴム特性の改良により、ベルトコンべヤの低コスト化および低消費電力化が検討されている。
1)窒素吸着比表面積(N2SA)が80(m2/g)以下
2)ヨウ素吸着量(IA)が70(mg/g)以下
3)ジブチルフタレート(DBP)吸油量が100(cm3/100g)以上」や、「周波数10Hz、動歪み2%、20℃における損失係数tanδが、0.120超0.200以下であるコンベヤベルト用ゴム組成物。」などが提案されている(特許文献3参照。)。
(b)約0.1から約10phrの、次の一般式(I):
(式中、Rは二価の、約2から16個の炭素原子を有する非環状脂肪族基、約5から20個の炭素原子を有する環状脂肪族基、約6から18個の炭素原子を有する芳香族基または約7から24個の炭素原子を有するアルキル芳香族基であり、ここでこれら二価の基はO、NおよびSから選ばれるヘテロ原子を含んでいてもよく;Xは0、または1から3の整数であり;そしてYは水素または‐CH3である。)を有するビスマレインイミド化合物、および(c)約0.1から約10phrの、次の一般式(II):
(式中、R1は1から20個の炭素原子を有するアルキレン基、6から24個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、6から18個の炭素原子を有するアリーレン基、7から25個の炭素原子を有するアルカリーレン基および次式:
で示される二価の基より成る群から選ばれる。)を有するビスベンゾチアゾリルジチオ化合物を含んでなる改善された加硫もどり抵抗性を有するゴムコンパウンド。」が記載され、請求項2に「タイヤ、ホース、ベルトまたは靴底の形状をしている、請求項1に記載のゴムコンパウンド。」が記載されている。
また、特許文献2に記載のコンベヤベルトは、エネルギーロス指数が高くなるため、消費電力の低減が十分ではない問題があった。
さらに、特許文献3に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いたコンベヤベルトは、エネルギーロス指数が高くなるため、ベルト稼動ラインの相違(例えば、ラインの勾配や曲がり等)によって、消費電力の低減が十分ではない場合があった。
さらに、特許文献4に記載のコンパウンドを用いたベルトは、天然ゴム(NR)が80質量部より多いと耐摩耗性が劣ることが分かった。また、NRが25質量部より少ない場合は25%モジュラス(M25)が低下し、エネルギーロス指数(ΔH)が大きくなり、消費電力の低減が図れないという問題があることが分かった。さらに、引用文献4に記載コンパウンドはシリカを含有するがシランカップリング剤およびジエチレングリコールを含有しないため、損失係数tanδおよびエネルギーロス指数(ΔH)が大きくなり、消費電力の低減が図れないという問題があることが分かった。
本発明は、以下の(1)〜(6)である。
(1)天然ゴム(NR)およびポリブタジエンゴム(BR)からなるゴム成分と、窒素吸着比表面積(N2SA)が20〜45m2/gであるカーボンブラックと、表面処理クレーとを含有し、前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して10〜30質量部であり、前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの配合比(カーボンブラック/表面処理クレー)が0.3〜3である、コンベヤベルト用ゴム組成物。
(2)前記ポリブタジエンゴム(BR)が、末端変性ポリブタジエンゴムである上記(1)に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
(3)前記末端変性ポリブタジエンゴムがNMP変性処理して得たものである、上記(2)に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
(4)前記ゴム成分中の前記天然ゴム(NR)と前記ポリブタジエンゴム(BR)との量比(NR/BR)が、50/50〜90/10である上記(1)〜(3)のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
(5)前記表面処理クレーが、メルカプト表面処理クレーである上記(1)〜(4)のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
(6)上面カバーゴム層、補強層および下面カバーゴム層を有するコンベヤベルトであって、前記下面カバーゴム層の少なくとも裏面表面が、上記(1)〜(5)のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物により形成される、コンベヤベルト。
本発明は、本発明の組成物および本発明のコンベヤベルトからなる。
本発明の組成物は、天然ゴム(NR)およびポリブタジエンゴム(BR)からなるゴム成分と、窒素吸着比表面積(N2SA)が20〜45m2/gであるカーボンブラックと、表面処理クレーとを含有し、前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して10〜30質量部であり、前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの配合比(カーボンブラック/表面処理クレー)が0.3〜3(質量比)である、コンベヤベルト用ゴム組成物である。
本発明の組成物が含有するゴム成分は天然ゴム(NR)およびポリブタジエンゴム(BR)からなる(以下、単に「NR」および「BR」ともいう。)。
末端変性ポリブタジエンゴムは、末端が変性されたBRであれば特に限定されない。また、BRの末端変性方法としては、例えば、変性剤を使用してBRの末端(活性末端)を変性する方法を用いることができる。
このような変性剤としては、具体的には、例えば、四塩化スズ、四臭化スズなどのハロゲン化スズ;トリブチルスズクロライドなどのハロゲン化有機スズ化合物;四塩化ケイ素、クロロトリエチルシランなどのケイ素化合物;フェニルイソシアネートなどのイソシアネート基含有化合物;N−メチルピロリドン(NMP)などのアミド化合物;ラクタム化合物;尿素化合物;イソシアヌル酸誘導体;等が挙げられる。これらの中でもNMPを用いて変性したBRが好ましい。得られる本発明の組成物の加硫後の破断強度および引裂き強さが向上し、耐摩耗性もより良好となるからである。
具体的には、例えば、日本ゼオン社製のNipol BR1250H(重量平均分子量:57万、NMP変性)等が挙げられる。
NRおよびBRの含有割合が上述の範囲であると、得られる本発明の組成物の加硫後の破断強度、引張り強さおよび耐摩耗性がいずれも良好となり、コンベヤベルトとしての基本物性を維持することができる。これは、NRとBRの相溶性が良好となり、補強性がより向上するためであると考えられる。
本発明の組成物が含有するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が20〜45m2/gであり、25〜42m2/gであることが好ましく、27〜40m2/gであることがより好ましい。得られる本発明の組成物の加硫後の破断強度、引張り強さおよび耐摩耗性がいずれも良好となり、コンベヤベルトとしての基本物性を維持することができるからである。
なお、窒素吸着比表面積(N2SA)は、ASTMD3037−89に準拠して測定する。
本発明の組成物が含有する表面処理クレーは表面処理されたクレーである。
表面処理クレーは、補強性、粘弾性に優れるという観点から、ゴム成分と反応可能な官能基を有する表面処理クレーが好ましく、メルカプト表面処理クレーがより好ましい。メルカプト表面処理クレーとは、メルカプト基を有する表面処理クレーである。
例えば、表面処理剤としてアルコキシシリル基を有するメルカプトシランを使用して表面処理クレーを製造する場合、メルカプトシランのアルコキシシリル基がクレーと反応することでメルカプト基がクレー表面へ付与される。
そして、表面処理クレーが有するペンダント(例えば、メルカプト基のような官能基)がゴムと架橋反応することで、化学的結合を形成しコンベヤベルトに補強性を発現させることができる。
加硫遅延剤の含量は、ゴム成分100質量部に対し、0.1〜0.3質量部であるのが好ましい。
これらの添加剤、配合剤は、ゴム用組成物用の一般的なものを用いることができる。それらの配合量も特に制限されず、任意に選択できる。
また、本発明の組成物に特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックを配合するので、コンベヤベルトとしたときに消費電力を低減でき、かつ、高破断強度、引裂き強さ、耐摩耗性を維持できる。
特に、輸送距離が長いベルトコンベヤ装置または輸送物量がより大きいベルトコンベヤ装置に用いるコンベヤベルトとして、より優れた省電力化と高破断強度等の性能を発揮する。
なお、本発明のコンベヤベルトは、上記装置に用いると優れた性能を発揮するが、これらの装置以外の装置(例えば、従来の輸送距離が短い装置等)においても、使用できることは言うまでもなく、また、省電力化と高破断強度等の性能を発揮できる。
本発明のコンベヤベルトは、本発明の組成物を用いて形成することができる。ローラと接触する少なくとも裏側表面のゴム(図1において、外層16)に本発明の組成物を用いるのが好ましい。
本発明のコンベヤベルトは、その構造等については特に限定されない。
本発明のコンベヤベルトとしては、例えば、上面カバーゴム層、補強層および下面カバーゴム層を有するコンベヤベルトであって、前記下面カバーゴム層の少なくとも裏面表面が、本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物により形成されるものが好ましい態様の1つとして挙げられる。また、上面カバーゴム層、補強層および下面カバーゴム層からなるコンベヤベルトであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
以下、上記本発明のコンベヤベルトの一例を示す。
図1に示したように、本発明のコンベヤベルト1は、補強層3を中心層とし、その両側に上面カバーゴム層2と下面カバーゴム層4が設けられており、上面カバーゴム層2は外層11と内層12の2層から構成され、下面カバーゴム層4は外層16と内層15の2層から構成されている。上面カバーゴム層2および下面カバーゴム層4の外層と内層(外層11と内層12、外層16と内層15)は、それぞれ互いに異なるゴム組成物を用いて形成されているのが好ましい。
また、下面カバーゴム層4も同様である。
上面カバーゴム層2の運搬物搬送面5を構成する外層11は、耐熱性、耐摩耗性、耐油性等に優れたゴム組成物から形成されるのが好ましく、したがって、上面カバーゴム層2は2層から構成されるのが好ましい。
下面カバーゴム層4の裏側表面(ローラと接触する面)を構成する外層16は、上記したように、消費電力を低減するため、本発明の組成物を用いて形成されるのが好ましい。下面カバーゴム層4の内層15は、製造コスト削減等により他のゴム組成物から形成されるのが好ましい。したがって、下面カバーゴム層4は2層から構成されるのが好ましい。
補強層は、単独で用いてもよいし、2種以上のものを積層して用いてもよい。
補強層3の形状も特に限定されず、図1に示すようにシート状であってもよく、ワイヤー状の補強線を並列に埋込むものであってもよい。
当該ゴム組成物は、単独で用いてもよいし、2種以上のものを混合して用いてもよい。
例えば、まず、本発明の組成物をカレンダー等を用いてシート状に成形し、次に、得られたシートと他の層を形成するために使用されるシートと補強層とを所定の順序で積層し、150〜170℃の温度で10〜60分間加圧する方法が挙げられる。
<コンベヤベルト用ゴム組成物の製造>
第1表に示す組成で配合(質量部)して、コンベヤベルト用ゴム組成物を製造した。
ΔH=(SpGr×tanδ)/M25 式[1]
引張応力M25は、JIS K 6251に記載の方法に準拠して、25%伸び時における引張応力(MPa)を測定した(測定温度23℃)。
JIS K 6251に記載の方法に準拠して、破断強度(TB)、破断伸び(EB)を測定した。
<引裂き強さTrA>
JIS K 6252に記載の方法に準拠して、引裂き強さ(TrA)を測定した。
調製した各加硫ゴム組成物から円板状(直径16.2mm×厚さ6mm)に切り抜いた試験片を用い、JIS−K6264−2:2005に準じて、DIN摩耗試験を行った。室温でDIN摩耗試験を行った際の摩耗量(mm3)を測定した。
硬度(HS)は、JIS K 6253に記載の方法に準拠して測定した。
東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータを用いて、20℃の測定温度下で、10%伸張させ、振幅±2%の振動を振動数10Hzで与え測定した。
上記測定値から、上記式[1]により、ΔHを求めた。
天然ゴム(NR):TECK BEE HANG製
ポリブタジエンゴム(BR末端変性):Nipol BR 1250H、日本ゼオン社製、重量平均分子量57万、末端がNMPで変性されたポリブタジエンゴム
ポリブタジエンゴム(BR):Nipol BR 1220、日本ゼオン社製、重量平均分子量46万
カーボンブラック(FEF):ダイアブラックE、三菱化学社製、窒素吸着比表面積38m2/g
カーボンブラック(GPA):HTC#G、新日化カーボン社製、窒素吸着比表面積27m2/g
カーボンブラック(HAF):ショウブラックN330、昭和キャボット社製、窒素吸着比表面積67m2/g
表面処理クレー1:MERCAP 100、ケンタッキーテネシークレーカンパニー社製、メルカプト基を有する表面処理クレー
表面処理クレー2:Nucap 290、J. M. Huber Corporation社製、メルカプト基を有する表面処理クレー
表面未処理クレー:SUPREX CLAY、ケンタッキーテネシークレーカンパニー社製
シリカ:ニップシ−ルAQ、東ソーシリカ社製
酸化亜鉛:正同化学工業社製
ステアリン酸:日本油脂社製
ジエチレングリコール:日本触媒社製
シランカップリング剤:Si69、エボニックデグッザ社製
イオウ:油処理硫黄、軽井沢精練所製
これに対して、実施例1〜11は、高破断強度、引裂き強さ、耐摩耗性等の基本物性を維持し、ΔHが低く、消費電力の低減を十分に図ることができる。
2:上面カバーゴム層
3:補強層
4:下面カバーゴム層
5:運搬物搬送面
11、16:外層
12、15:内層
Claims (5)
- 天然ゴム(NR)およびポリブタジエンゴム(BR)からなるゴム成分と、
窒素吸着比表面積(N2SA)が20〜45m2/gであるカーボンブラックと、
表面処理クレーとを含有し、
前記表面処理クレーが、メルカプト表面処理クレーであり、
前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して10〜30質量部であり、
前記カーボンブラックと前記表面処理クレーとの配合比(カーボンブラック/表面処理クレー)が0.3〜3である、コンベヤベルト用ゴム組成物。 - 前記ポリブタジエンゴム(BR)が、末端変性ポリブタジエンゴムである請求項1に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記末端変性ポリブタジエンゴムがNMP変性処理して得たものである、請求項2に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分中の前記天然ゴム(NR)と前記ポリブタジエンゴム(BR)との量比(NR/BR)が、50/50〜90/10である請求項1〜3のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 上面カバーゴム層、補強層および下面カバーゴム層を有するコンベヤベルトであって、
前記下面カバーゴム層の少なくとも裏面表面が、請求項1〜4のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物により形成される、コンベヤベルト。
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