CN110291026B

CN110291026B - 传送带用橡胶组合物以及传送带

Info

Publication number: CN110291026B
Application number: CN201780086462.1A
Authority: CN
Inventors: 邹德庆
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: WO2018168153A1; AU2017404208B2; AU2017404208A1; CN110291026A; US20200010648A1; KR20190100978A; KR102065368B1

Abstract

本发明的目的在于，提供一种耐磨耗性和加工性优异的传送带用橡胶组合物以及传送带。本发明为一种传送带用橡胶组合物以及传送带，其中，传送带用橡胶组合物含有：橡胶成分，包含大于50质量％、100质量％以下的丁二烯橡胶；以及炭黑，丁二烯橡胶的(重均分子量/长链支化指数)为5.0×10⁴～16.6×10⁴，相对于橡胶成分100质量份，炭黑的含量为60～100质量份，炭黑的氮吸附比表面积为85m²/g～160m²/g，炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为105ml/100g～140ml/100g，传送带具有由上述传送带用橡胶组合物形成的上表面覆盖橡胶层、增强层以及下表面覆盖橡胶层。

Description

传送带用橡胶组合物以及传送带

技术领域

本发明涉及一种传送带用橡胶组合物以及传送带。

背景技术

近年来，对于传送带，从考虑环境的观点出发，要求其长寿命。针对这样的问题，以往，提出了一种以提高带式传送机的耐磨耗寿命为目的的橡胶组合物。例如，在专利文献1中，记载了一种带式传送机的带用橡胶组合物，其特征在于，含有利用钕系催化剂合成的聚丁二烯橡胶作为橡胶成分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-105136号公报

发明内容

发明要解决的问题

在这种情况下，本发明人参考专利文献1制备橡胶组合物，并对其进行了评价，结果发现了有时这种橡胶组合物不满足耐磨耗性或加工性。

因此，本发明的目的在于，提供一种耐磨耗性和加工性优异的传送带用橡胶组合物以及传送带。

技术方案

本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，其结果是，发现了如下事实，从而完成了本发明，即，含有以规定量包含丁二烯橡胶的橡胶成分和炭黑，丁二烯橡胶的重均分子量与丁二烯橡胶的长链支化指数之比、炭黑的含量、氮吸附比表面积以及邻苯二甲酸二丁酯吸油量为规定范围，由此可得到所期望的效果。

本发明是基于上述发现等而做出的发明，具体而言，通过以下的构成来解决上述问题。

1.一种传送带用橡胶组合物，其含有：

橡胶成分，包含大于50质量％、100质量％以下的丁二烯橡胶；和

炭黑，

上述丁二烯橡胶的重均分子量与上述丁二烯橡胶的长链支化指数之比(重均分子量/长链支化指数)为5.0×10⁴～16.6×10⁴，

相对于上述橡胶成分100质量份，上述炭黑的含量为60～100质量份，

上述炭黑的氮吸附比表面积为85m²/g～160m²/g，

上述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为105ml/100g～140ml/100g。

2.根据上述1所述的传送带用橡胶组合物，其中，

上述重均分子量为50万～100万。

3.根据上述1或2所述的传送带用橡胶组合物，其中，

上述长链支化指数为0.1～12.0。

4.一种传送带，其具有：

上表面覆盖橡胶层，由上述1至3中任一项所述的传送带用橡胶组合物形成；

增强层；和

下表面覆盖橡胶层。

有益效果

本发明的传送带用橡胶组合物以及本发明的传送带的耐磨耗性和加工性优异。

附图说明

图1是示意性地示出了本发明的传送带的优选实施方案的一个例子的一部分的剖面立体图。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。

需要说明的是，在本说明书中，用“～”表示的数值范围是指包含“～”前后记载的数值作为下限值以及上限值的范围。

在本说明书中，只要没有事先说明，各成分可以将符合此成分的物质分别单独或者组合两种以上使用。在成分包含两种以上物质的情况下，成分的含量是指两种以上物质的合计含量。

在本说明书中，有时将耐磨耗性和加工性中的至少任一者更优异称为本发明的效果更优异。

[传送带用橡胶组合物]

本发明的传送带用橡胶组合物(本发明的组合物)含有：

炭黑，

上述炭黑的氮吸附比表面积为85m²/g～160m²/g，

上述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为105ml/100g～140ml/100g。

可以认为：本发明的组合物采取这样的构成，因此可得到所期待的效果。

本发明人发现了：在丁二烯橡胶的(重均分子量/长链支化指数)大的情况下，由含有这样的丁二烯橡胶的橡胶组合物得到的橡胶的耐磨耗性变高。

但是，发现了：含有上述那样的丁二烯橡胶的橡胶组合物的加工性变低。

对于上述那样的加工性的恶化，本发明人发现了：通过使用通常被认为会使加工性恶化的、粒径小的炭黑(就是说氮吸附比表面积为规定范围的炭黑)，能改善上述加工性的恶化。

此外，发现了：对于以大于一半的量含有上述丁二烯橡胶的橡胶成分，以比以往更多的量使用上述炭黑，由此能高水平地兼顾耐磨耗性和加工性。

以下，对本发明的组合物中含有的各成分进行详细说明。

<<橡胶成分>>

本发明的组合物含有橡胶成分，橡胶成分包含规定的丁二烯橡胶。

<丁二烯橡胶>

丁二烯橡胶(BR)为丁二烯的均聚物。

(丁二烯橡胶的重均分子量)

对于丁二烯橡胶的重均分子量而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，优选为50万～100万，更优选为50万～80万。

在本发明中，丁二烯橡胶的重均分子量是基于利用以环己烷为溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)得到的测定值的标准聚苯乙烯换算值。

(丁二烯橡胶的长链支化指数)

对于丁二烯橡胶的长链支化指数(LCB Index)而言，从本发明的效果(特别是耐磨耗性)更优异的观点考虑，优选为0.1～12.0，更优选为11.0以下，进一步优选为10.0以下。

在本发明中，丁二烯橡胶的长链支化指数使用RPA2000型试验机(AlphaTechnologies公司制造)，在100℃的条件下，通过LAOS(Large Amplitude OscillatoryShear：大振幅振动剪切)测定方法进行了测定。

长链支化指数越接近于零，表示丁二烯橡胶的支化度越低。

关于长链支化指数(LCB Index)的详情，例如，可以参照“FT-Rheology，a Tool toQuantify Long Chain Branching(LCB)in Natural Rubber and its Effect onMastication，Mixing Behaviour and Final Properties.”(Henri G.Burhin，AlphaTechnologies，UK 15Rue du Culot B-1435Hevillers，Belgium)等。

<重均分子量/长链支化指数>

在本发明中，丁二烯橡胶的重均分子量与丁二烯橡胶的长链支化指数之比(重均分子量/长链支化指数)为5.0×10⁴～16.6×10⁴。

对于重均分子量/长链支化指数而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，优选为5.3×10⁴～14.2×10⁴，更优选为5.3×10⁴～10.0×10⁴。

(丁二烯橡胶的微结构)

对于上述丁二烯橡胶的1,4-顺式结构而言，从本发明的效果(特别是耐磨耗性)更优异的观点考虑，优选为97％以上，更优选为98％以上。

对于上述丁二烯橡胶的1,4-反式结构而言，从本发明的效果(特别是耐磨耗性)更优异的观点考虑，优选为1.5％以下，更优选为1.0％以下。

对于上述丁二烯橡胶的1,2-乙烯基结构而言，从本发明的效果(特别是耐磨耗性)更优异的观点考虑，优选为1.5％以下，更优选为1.0％以下。

在本发明中，丁二烯橡胶的微结构通过红外吸收光谱分析进行了解析。740cm^-1为1,4-顺式结构的吸收带，967cm^-1为1,4-反式结构的吸收带，910cm^-1为1,2-乙烯基结构的吸收带，根据各吸收强度比计算出微结构。

(丁二烯橡胶的制造方法)

作为上述丁二烯橡胶的制造方法，可列举出：通过使用例如钴系催化剂和/或钕系催化剂之类的催化剂对丁二烯进行聚合来合成的方法。钴系催化剂、钕系催化剂没有特别限制。钴系催化剂可以采用具有钴的化合物。钕系催化剂可以采用具有钕(Nd)的化合物。

<丁二烯橡胶的含量>

在本发明中，相对于橡胶成分总量，上述丁二烯橡胶的含量为大于50质量％、100质量％以下。“大于50质量％”是指超过50质量％。

对于上述丁二烯橡胶的含量而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，相对于橡胶成分总量，优选为60～90质量％，更优选为70～90质量％，进一步优选为大于70质量％、小于90质量％。

(丁二烯橡胶以外的橡胶)

在本发明中，橡胶成分可以进一步包含上述丁二烯橡胶以外的橡胶。

作为上述丁二烯橡胶以外的橡胶，例如可列举出二烯系橡胶(除了上述丁二烯橡胶以外)。

作为上述二烯系橡胶，例如可列举出：天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、上述以外的丁二烯橡胶、芳香族乙烯基-共轭二烯共聚物橡胶(例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR))、丁腈橡胶(NBR、丙烯腈丁二烯橡胶)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(例如Br-IIR、Cl-IIR)、氯丁橡胶(CR)等。其中，优选为天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶。

橡胶成分的制造方法没有特别限制。例如，可列举出以往公知的制造方法。

<<炭黑>>

本发明的组合物含有氮吸附比表面积(N₂SA)为85m²/g～160m²/g且邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP吸油量)为105ml/100g～140ml/100g的炭黑。

<炭黑的氮吸附比表面积>

在本发明中，炭黑的氮吸附比表面积(N₂SA)为85m²/g～160m²/g。对于上述氮吸附比表面积而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，优选为100m²/g～150m²/g，更优选为115m²/g～145m²/g。

炭黑的氮吸附比表面积是按照JIS K6217-2:2001“第二部：比表面积的求解方法-氮吸附法-单点法”对向炭黑表面的氮吸附量进行测定后得到的值。

<炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量>

在本发明中，炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP吸油量)为105～140ml/100g。对于上述邻苯二甲酸二丁酯吸油量而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，优选为110ml/100g～135ml/100g，更优选为110ml/100g～130ml/100g。

炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量依据JIS K 6217-4:2008“橡胶用炭黑-基本特性-第四部：油吸收量的求解方法”进行测定。

作为上述炭黑，例如可列举出：

SAF(Super Abrasion Furnace：超耐磨炉)炭黑，

ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace：中超耐磨炉)炭黑，

HAF-HS(High Abrasion Furnace-High Structure：高耐磨炉-高结构)炭黑。

其中，对于上述炭黑而言，从本发明的效果(特别是耐磨耗性)更优异的观点考虑，优选为SAF。

炭黑的制造方法没有特别限制。例如，可列举出以往公知的制造方法。

<炭黑的含量>

在本发明中，相对于橡胶成分100质量份，上述炭黑的含量为60～100质量份。

对于上述炭黑的含量而言，从本发明的效果(耐磨耗性和加工性)更优异的观点考虑，相对于橡胶成分100质量份，优选为60～90质量份，更优选为60～80质量份。

(添加剂)

对于本发明的组合物而言，除了上述的各成分以外，在不损害本发明的效果、目的的范围，可以进一步含有添加剂。作为添加剂，例如可列举出：规定的炭黑以外的炭黑、白色填充剂、抗老化剂6C之类的抗老化剂、氧化锌、硬脂酸、加工助剂、石蜡、芳香油(aromaoil)、液态聚合物、萜烯系树脂、热固性树脂、硫黄之类的硫化剂、硫化助剂，硫化促进剂、硫化延迟剂。

上述添加剂的含量可以适当选择。

(本发明的组合物的制造方法)

本发明的组合物的制造方法没有特别限制。例如，将上述的各成分(除了硫磺等硫化剂、硫化促进剂以外)利用班伯里密炼机等进行混合而得到混合物，接着，向如上所述得到的混合物中加入硫磺等硫化剂、硫化促进剂，并将它们利用混炼捏合机等进行混炼，由此能制造本发明的组合物。

此外，本发明的组合物的硫化条件没有特别限制。作为上述硫化，可以通过将本发明的组合物在例如140℃～160℃的条件下加热、加压来进行硫化。

可以使用本发明的组合物来形成传送带。

[传送带]

本发明的传送带具有：

上表面覆盖橡胶层，由本发明的传送带用橡胶组合物形成；

增强层；和

下表面覆盖橡胶层。

形成上表面覆盖橡胶层的橡胶组合物只要是本发明的传送带用橡胶组合物即可，没有特别限制。

上表面覆盖橡胶层可以设为一层或者多层。增强层、下表面覆盖橡胶层也是同样的。

以下，使用附图对本发明的传送带进行说明。需要说明的是，本发明不受附图的限制。

在图1中，传送带1具有上表面覆盖橡胶层2、增强层3以及下表面覆盖橡胶层4，并按该顺序层叠。上表面覆盖橡胶层2的表面可以为搬运物输送面5。

在本发明的传送带中，上表面覆盖橡胶层使用本发明的组合物来形成即可。

如图1所示，在上表面覆盖橡胶层具有两层以上的层的情况下，可以使用本发明的组合物形成该两层以上的层中的至少一层或者全部的层。此外，优选使用本发明的组合物形成至少最外层。

在图1中，上表面覆盖橡胶层2具有外层11以及内层12。可以使用本发明的组合物形成外层11和/或内层12，优选使用本发明的组合物形成至少外层11。

在使用本发明的组合物形成外层11的情况下，可以将内层12设为用于使增强层3与外层11粘接的层。

用于下表面覆盖橡胶层的橡胶组合物没有特别限制。作为上述橡胶组合物，例如可列举出本发明的组合物。

在图1中，下表面覆盖橡胶层4具有外层16以及内层15。外层16和内层15可以使用相同或不同的橡胶组合物形成。

增强层没有特别限定，可以适当选择使用通常的传送带所使用的增强层。

增强层例如可以具有芯体和粘接橡胶。

作为芯体的材质，例如可列举出：聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维之类的纤维；钢之类的金属。上述纤维可以作为帆布来使用。帆布是指平织的布。

粘接橡胶没有特别限制。例如，可列举出以往公知的粘接橡胶。

增强层的形状没有特别限定，例如，可以为如图1所示的片状。此外，也可以在增强层内并列地埋入线状的增强线(例如，钢帘线)。

作为上述片状的增强层，例如可列举出：一层帆布、多层帆布的层叠体。

上表面覆盖橡胶层的厚度优选为3mm～25mm。

下表面覆盖橡胶层的厚度优选为3mm～20mm，更优选为5mm～15mm。

需要说明的是，在上表面覆盖橡胶层由两层以上构成的情况下，上表面覆盖橡胶层的厚度可以设为这些层的厚度的合计。下表面覆盖橡胶层的厚度也是同样的。

本发明的传送带的制造方法没有特别限制。例如，可列举出以往公知的制造方法。

实例

以下，示出实例对本发明进行具体说明。不过，本发明不限定于此。

<组合物的制造>

按照下述第一表所示的组成(质量份)来使用第一表的各成分，将它们利用搅拌机进行混合，制造出组合物。具体而言，首先，将下述第一表所示的成分中除了硫磺以及硫化促进剂以外的成分利用班伯里密炼机在140℃的条件下进行混合，接着，向所得到的混合物中加入硫磺以及硫化促进剂，并将它们使用混炼捏合机在30℃的条件下进行混合，制造出组合物。

<评价>

使用如上所述制造出的组合物进行了以下的评价。将结果示于第一表。(耐磨耗性：DIN磨耗)

·评价用硫化橡胶片的制作

将如上所述制造出的组合物成型为片状，将上述片状组合物在148℃的条件下加热硫化30分钟，制作出硫化橡胶片。

·DIN磨耗试验

使用上述硫化橡胶片，依据JIS K 6264-2：2005 6.4.1，使用DIN磨耗试验机在25℃的条件下进行DIN磨耗试验(B法)，测定出上述硫化橡胶片的磨耗体积(DIN磨耗)。

·评价基准

以将比较例1的结果设为100的指数表示如上所述测定出的磨耗体积。

在上述指数小于100的情况下，耐磨耗性优异。

(加工性)

·辊加工

通过目视对在上述<组合物的制造>中利用上述混炼捏合机进行混合时的橡胶片向辊的卷绕状态进行观察来评价了加工性(辊加工性)。

·评价基准

加工性基于下述评价基准进行了评价。

○：组合物的橡胶片没有翘起地卷绕于辊，能进行良好的混炼加工

Δ：组合物的橡胶片以稍微翘起的状态卷绕于辊，但能没有问题地进行混炼加工

×：组合物的橡胶片因翘起而无法卷绕于辊，无法进行混炼加工

在本发明中，若辊加工的评价结果为○或Δ，则加工性优异。○的加工性比Δ的加工性更优异。

[表1]

第一表中所示的各成分的详情如下所述。

·NR：天然橡胶(RSS#3)

·BR1：丁二烯橡胶，重均分子量(Mw)77万，长链支化指数(LCB)8.5，Mw/LCB＝9.1×10⁴(Buna CB21，LANXESS公司制造，在钕系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构97.9％，1,4-反式结构1.9％，1,2-乙烯基结构0.2％)

·BR2：丁二烯橡胶，重均分子量(Mw)56万，长链支化指数(LCB)7.3，Mw/LCB＝7.7×10⁴(Ubepol BR-360L，宇部兴产公司制造，在钴系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构97.8％，1,4-反式结构0.9％，1,2-乙烯基结构1.3％)

·BR3：丁二烯橡胶，重均分子量(Mw)50万，长链支化指数(LCB)9.5，Mw/LCB＝5.3×10⁴(商品名Nipol BR1220，日本Zeon株式会社制造，在钴系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构98％，1,4-反式结构1.0％，1,2-乙烯基结构1.0％)

·BR4(比较)：丁二烯橡胶，重均分子量(Mw)38万，长链支化指数(LCB)12.3，Mw/LCB＝3.1×10⁴(商品名UBEPOL BR-130B，宇部兴产公司制造)，在钴系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构96.0％，1,4-反式结构1.3％，1,2-乙烯基结构2.7％)

·CB1：炭黑，氮吸附比表面积144m²/g，邻苯二甲酸二丁酯吸油量115ml/100g(SHOBLACK N110，SAF级，Cabot日本公司制造)

·CB2(比较)：炭黑，氮吸附比表面积81m²/g，邻苯二甲酸二丁酯吸油量75ml/100g(SHOBLACK N326，HAF-LS级、Cabot日本公司制造)CB2的氮吸附比表面积以及邻苯二甲酸二丁酯吸油量偏离规定的范围。

·抗老化剂6C：Nocrac 6C(大内新兴化学工业公司制造)

·氧化锌：氧化锌JIS#3(正同化学工业公司制造)

·硬脂酸：硬脂酸YR(日油公司制造)

·石蜡：OZOACE-0015(日本精蜡公司制造)

·芳香油：A-OMIX(三共油化工业公司制造)

·硫化促进剂NS：Nocceler NS-P(大内新兴化学工业公司制)

·硫磺：金华牌含油粉末硫磺(鹤见化学工业公司制造)

根据第一表所示的结果可以明显看出：丁二烯橡胶的含量比规定范围少的比较例1的耐磨耗性差。

炭黑的含量比规定范围少的比较例2的加工性比比较例1差。

此外，炭黑的氮吸附比表面积以及邻苯二甲酸二丁酯吸油量偏离规定范围、炭黑的含量比规定范围少的比较例3的耐磨耗性和加工性比比较例1差。

炭黑的含量比规定范围多的比较例4的耐磨耗性比比较例1差。

炭黑的含量比规定范围少的比较例5的加工性比比较例1差。

丁二烯橡胶的重均分子量/长链支化指数偏离规定范围的比较例6的耐磨耗性比比较例1差。

相对于此，本发明的组合物的耐磨耗性和加工性优异。

符号说明

1：传送带

2：上表面覆盖橡胶层

3：增强层

4：下表面覆盖橡胶层

5：搬运物输送面

11、16：外层

12、15：内层

Claims

1.一种传送带用橡胶组合物，其含有：

橡胶成分，包含70质量％以上、且100质量％以下的丁二烯橡胶；和

炭黑，所述炭黑的氮吸附比表面积为115m²/g～160m²/g，所述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为105ml/100g～140ml/100g，

所述丁二烯橡胶的重均分子量与所述丁二烯橡胶的长链支化指数之比、即重均分子量/长链支化指数为7.7×10⁴～16.6×10⁴，

相对于所述橡胶成分100质量份，所述炭黑的含量为60～100质量份。

2.根据权利要求1所述的传送带用橡胶组合物，其中，

所述重均分子量为50万～100万。

3.根据权利要求1或2所述的传送带用橡胶组合物，其中，

所述长链支化指数为0.1～12.0。

4.一种传送带，其具有：

上表面覆盖橡胶层，由权利要求1至3中任一项所述的传送带用橡胶组合物形成；

增强层；和

下表面覆盖橡胶层。