JP2007039520A - ゴム組成物ならびにゴム組成物が用いられた搬送ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ耐熱性と耐クラック性とを向上させ得るゴム組成物の提供を課題としている。
【解決手段】 エチレン・プロピレン共重合体ゴムがポリマー成分の９０重量％以上含有されてなり、該エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤が６重量部以上含有され、ステアリン酸が０．５重量部以上含有され、有機過酸化物系架橋剤とエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが用いられて架橋されてなることを特徴とするゴム組成物を提供する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳しくは、エチレン・プロピレン共重合体ゴムがベースとして用いられたゴム組成物と、該ゴム組成物が用いられた搬送ベルトに関する。

従来、ゴム組成物は、通常、プラスチックなどに比べて耐クラック性や耐磨耗性などの機械的強度に優れており、一般的に丈夫であることから鉱石、土砂などの搬送に用いられる搬送ベルトのベルト本体部に用いられたりしている。
この搬送ベルトは、例えば、鉄鋼、セメントなどの産業分野において、焼結鉱やクリンカーなどの高温搬送物の搬送に用いられたりしている。このような、高温搬送物に用いられる搬送ベルトは、耐熱ベルトなどと呼ばれ、通常、１５０℃以上の搬送物の搬送に用いられたりしている。この耐熱ベルトには耐クラック性などの機械的強度に加えて優れた耐熱寿命が求められている。このような耐熱寿命や耐クラック性については、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムなどを有機過酸化物系架橋剤で架橋させたゴム組成物がその他のゴム組成物に比べて良好なものとなることが従来知られており、特許文献１には、主鎖に不飽和結合を有するα−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムを主たるポリマー成分とし、有機過酸化物系架橋剤で架橋されたゴム組成物を耐熱ベルトに用いることが記載されている。
しかし、このような従来のゴム組成物においては、耐熱性と耐クラック性との両特性が十分に向上されてはおらず、耐熱ベルトに求められる特性を十分に満足させることが困難であるという問題を有している。

このことに関して、特許文献２には、エチレン・プロピレン共重合体とエチレン・１−オクテン共重合体とを含有するベースゴムを耐熱ベルトに用いることが記載されている。しかし、この特許文献２に記載のゴムを用いた場合は、ロール加工性や成形粘着性が損なわれてしまうという問題を有している。
したがって、従来の耐熱ベルトに用いられるゴム組成物においては、ロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ耐熱性と耐クラック性の両特性を向上させることが困難であるという問題を有している。
なお、このような問題は、耐熱ベルトに用いられるゴム組成物のみならず耐熱性と耐クラック性の両特性の向上が求められるすべてのゴム組成物に共通するものである。

特開平１１− ２１３９４号公報 特開平１１−２４６０１７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、ロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ耐熱性と耐クラック性とを向上させ得るゴム組成物の提供を課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、エチレン・プロピレン共重合体ゴムがポリマー成分の９０重量％以上含有されてなり、該エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤が６重量部以上含有され、ステアリン酸が０．５重量部以上含有され、有機過酸化物系架橋剤とエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが用いられて架橋されてなることを特徴とするゴム組成物を提供する。
なお、本発明においてポリマー成分とは、数平均分子量（Ｍｎ）が５００００以上で、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）との比（Ｍｎ／Ｍｗ）が２以上のものを意図しており、これら数平均分子量や重量平均分子量は、例えば、ポリマー成分をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの溶媒に溶かしてゲルパーミッションクロマトグラフ（ＧＰＣ）装置により、ポリスチレンを基準物質として測定することができる。

本発明によれば、ポリマー成分の９０重量％以上にエチレン・プロピレン共重合体ゴムが用いられることから、エチレン・プロピレン共重合体とエチレン・１−オクテン共重合体とを含有するゴムなどを主たるポリマー成分として用いた場合のようにロール加工性や成形粘着性が損なわれることがなく、ゴム組成物をロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制させたものとし得る。
また、本発明によれば、ゴム組成物が、前記エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤が６重量部以上含有され、ステアリン酸が０．５重量部以上含有され、有機過酸化物系架橋剤とエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが用いられて架橋されてなることから、その耐熱性と耐クラック性とを従来よりも向上させたものとし得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について耐熱ベルトのベルト本体に用いるゴム組成物を例に説明する。
まず、耐熱ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物に用いる配合材料について説明する。

本実施形態のゴム組成物は、ポリマー成分の９０重量％以上にエチレン・プロピレン共重合体ゴムが用いられており、ステアリン酸と、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤と、有機過酸化物系架橋剤と、エチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが配合されて架橋されている。

前記ポリマー成分に用いるエチレン・プロピレン共重合体ゴムとしては、エチレンとプロピレンの重量比が、例えば、エチレン：プロピレン＝８０：２０〜４０：６０の範囲のものを用いることができる。
またポリマー成分に用いるエチレン・プロピレン共重合体ゴム以外のゴムとしては、エチレン・オクテンゴムや、エチレンとプロピレン以外に少量の他の単量体が共重合されたエチレン・プロピレン系三元共重合体ゴム、あるいは、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどを単独または複数混合して用いることができる。
前記エチレン・プロピレン系三元共重合体ゴムとしては、エチレンとプロピレン以外の単量体に、例えば、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−シクロオクタジエンなどの非共役ジエン成分や、ブテン、ペンテン、ヘプテン、オクテンなどが用いられたものを使用することができる。
このようなポリマー成分に対するエチレン・プロピレン共重合体ゴムの占める割合が９０重量％以上とされるのは、エチレン・プロピレン共重合体ゴムの占める割合が９０重量％未満の場合には耐熱性の向上が不十分となるためである。

前記ステアリン酸は、パウダー状あるはビーズ状などの剤形のものを用いることができ、本実施形態のゴム組成物には、前記ステアリン酸は、エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して０．５重量部以上の含有量となるよう配合される。
このステアリン酸の含有量が０．５重量部未満の場合には、ゴム組成物の耐熱性を十分向上させることができない。
なお、ステアリン酸の含有量が多すぎる場合には、ゴム組成物にブルームを発生させたり、ゴム組成物の耐磨耗性を低下させたりするおそれがあることから、このステアリン酸の含有量は、２重量部以下とされることが好ましい。

前記メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤としては、２−メルカプトベンズイミダゾール、２−メルカプトメチルベンズイミダゾール、２−メルカプトベンズイミダゾール亜鉛塩などを用いることができる。
これらのメルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤は、エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して５重量部以上の含有量となるよう配合される。
このメルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量が６重量部未満の場合には、ゴム組成物の耐熱性を十分向上させることができない。
なお、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量が多すぎる場合には、ゴム組成物の耐磨耗性を低下させたりするおそれがあることから、このメルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量は、１２重量部以下とされることが好ましい。

前記有機過酸化物系架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−アミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、１，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、１，３−ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、２，２−ジ−ｔ−ブチルパーオキシブタン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ｎ−ブチル−４，４−ジ−ｔ−ブチルバレレート、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン等のジアルキルパーオキサイド類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシフタレート、ｔ−ブチルパーオキシジラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル類；ジシクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類を用いることができる。
なかでも、半減期１分となる温度が１３０〜２００℃の範囲にあるものが好ましく、特に、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−アミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンなどが好ましい。
これらの有機過酸化物系架橋剤は、単独または複数混合して用いることができエチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対する総量が０．１〜１０重量部配合されて架橋に用いられることが好ましい。この配合量が０．１重量部未満であると、架橋が充分に行われないおそれがあり、十分な機械的強度が得られないおそれを有する。また、１０重量部を超えて配合された場合には、成形時にスコーチを生じたりゴム組成物の伸びが大きく低下したりするおそれを有している。

前記エチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤としては、エチレングリコールジメタクリレートやポリエチレングリコールジメタクリレートを用いることができ、これらは、単独または複数混合して用いることができる。このエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤の配合量は、特に限定されるものではないが、前記エチレン・プロピレン共重合体ゴムに対して１〜５重量部配合されることが好ましい。

また、要すれば、上記の配合材料以外に、一般的にゴムに配合される補強剤、充填剤、オイル、酸化防止剤、粘着性付与剤、加工助剤、架橋助剤、加硫促進助剤、着色剤などを本発明の効果を損ねない範囲において適宜配合してもよい。

次いで、このような配合材料を用いて耐熱ベルトのベルト本体を製造する方法について説明する。
この耐熱ベルトのベルト本体は、ゴムと帆布との複合体を一層以上積層させた芯体をカバーゴムで被覆させて製造する。
前記芯体は、前記配合材料をシート状に形成させて架橋させた芯体用ゴムシートと帆布とを一般的な積層方法により積層一体化させて製造することができる。例えば、前記配合材料をバンバリーミキサー、ニーダーミキサー、ロール等で混練した後、シート状に成形し、１５０〜１７０℃で１０〜６０分間加圧して架橋させるなどの方法により芯体用ゴムシートを製造し、例えば、綿、人絹、ポリビニルアルコール繊維、６−ナイロン、６，６−ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、カーボンファイバー等により形成された帆布と前記芯体用ゴムシートとを、接着用ゴムなどを用いて積層一体化させて製造することができる。

前記カバーゴムは、前記芯体用ゴムシートと同様に製造することができ、このカバーゴムを接着用ゴムなどを用いて芯体上に積層一体化させることにより、前記芯体をカバーゴムで被覆させて耐熱ベルトのベルト本体を製造することができる。

なお、本実施形態においては、耐熱性と耐クラック性とに優れたゴム組成物が求められており、本発明の効果をより顕著なものとし得る点において、搬送ベルトに用いる場合、中でも１５０℃以上の搬送物を搬送するのに用いられる耐熱ベルトを例に説明したが、本発明においてはゴム組成物の用途を耐熱ベルトに限定するものではない。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜３、比較例１〜４）
表１に示す配合を、密閉式混練機により混練してゴム配合物を作成し、さらに作成したゴム配合物を、熱プレスを用いて１６０℃×３０分のプレス条件で２ｍｍ厚さのシート状にプレス成形しゴム組成物を作成した。
なお、このとき実施例１〜３、比較例１〜４のいずれのゴム配合物においてもロール加工性や成形粘着性は良好であった。

（耐熱性評価）
各実施例、比較例の２ｍｍ厚さシートからＪＩＳ Ｋ ６２５１の３号ダンベル形状の試験片を作成した。
また、ＪＩＳ Ｋ ６２５７規定のギア式老化試験機を用いて、試験片に１６５℃×１４日、１８０℃×３日、１８０℃×７日の３条件での老化試験を実施した。
この老化試験を実施した試験片と老化を実施していない試験片（初期品）とを、引張り試験機を用いて引張り試験を実施した。なお、引張り試験は常温下で５００ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で実施した。
この引張り試験で測定された初期品の引張り強さならびに破断伸びをそれぞれ１００％として、各老化試験後の試験片の引張り強さならびに破断伸びの残率を計算により求めた。結果を表２に示す。

（耐クラック性評価）
ＪＩＳ Ｋ ６２５７規定のギア式老化試験機を用いて、１６５℃×１４日の老化試験を実施した各実施例、比較例の２ｍｍ厚さシートと老化試験を実施していない２ｍｍ厚さシートとをＪＩＳ Ｋ ６２６０に規定の加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲き裂試験方法に基づき常温下でき裂が２ｍｍから１０ｍｍに成長するまでの屈曲回数を測定した。結果を表２に示す。

前述のように、各実施例のゴム組成物は、ロール加工性や成形粘着性が良好であり、しかも、表２の結果から、エチレン・プロピレン共重合体ゴムがポリマー成分の９０重量％以上含有されてなり、該エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤が６重量部以上含有され、ステアリン酸が０．５重量部以上含有され、有機過酸化物系架橋剤とエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが用いられて架橋さていることで耐熱性と耐クラック性とが向上されていることがわかる。

Claims (3)

1. エチレン・プロピレン共重合体ゴムがポリマー成分の９０重量％以上含有されてなり、該エチレン・プロピレン共重合体ゴム１００重量部に対して、メルカプトベンズイミダゾール系老化防止剤が６重量部以上含有され、ステアリン酸が０．５重量部以上含有され、有機過酸化物系架橋剤とエチレングリコールジメタクリレート系共架橋剤とが用いられて架橋されてなることを特徴とするゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物がベルト本体に用いられていることを特徴とする搬送ベルト。
3. １５０℃以上の搬送物の搬送に用いられ、請求項１に記載のゴム組成物がベルト本体に用いられていることを特徴とする耐熱ベルト。