JP2007217143A - パイプコンベアベルト用補強帆布及びパイプコンベアベルト - Google Patents

Abstract

【課題】強度、曲げ剛性の補強効果に優れ、必要な補強帆布のプライ数を低減することにより、パイプコンベアベルトの軽量、薄肉化を図った上で耐久性に優れたパイプコンベアベルトを提供し得る補強帆布と、この補強帆布を用いたパイプコンベアベルトを提供する。
【解決手段】ポリケトン繊維、又はポリケトン繊維と他の繊維とで構成されるパイプコンベアベルト用補強帆布。この補強帆布を備えるパイプコンベアベルト。ポリケトン繊維は高強度で曲げ剛性が高く、またゴムとの接着性にも優れる。このため、パイプコンベアベルトの要求性能を満たすために必要とされる補強帆布のプライ数を低減してパイプコンベアベルトの薄肉、軽量化を図った上で、良好な円筒形状を長期に亘り維持し得る耐久性に優れたパイプコンベアベルトを実現することができる。

Description

本発明は、パイプコンベアベルトに用いられる補強帆布と、この補強帆布を備えるパイプコンベアベルトに関する。

循環走行される無端の搬送ベルトを、その走行経路中の殆どの部分で円筒形状に丸め、粉粒状体等を包み込んで連続搬送するパイプコンベアベルトは従来既知である。パイプコンベアベルトは、例えば天然ゴム及び／又は合成ゴムからなるゴム成分に、加硫剤とカーボンブラック及び炭酸カルシウム等を配合した未加硫ゴム材料を加硫してなるカバーゴム内に、一般に、スチールコード又は補強帆布等の芯材が埋設された構造を有している。

このようなパイプコンベアベルトによる連続搬送中には、搬送ベルトを包囲するよう位置する保持ローラーによってコンベアベルトを円筒形状に保持するが、円筒形状に丸められるコンベアベルトの特性としては、正常な円筒形状を長期に亘って維持することが求められる。そのためには、ベルトの幅方向において十分な強度と曲げ剛性とが必要である。即ち、ベルトの強度及び曲げ剛性が十分でないと、保形ローラーの寸法に応じてベルトが潰れてしまう恐れがあるからである。

そこで、従来、ベルトの強度及び曲げ剛性が高く、円筒形状の安定性に優れたパイプコンベアベルトについて、種々研究開発がなされており、特開２００１−７２２２０号公報には、パイプコンベアベルト内に所定の機械物性を有する補強補助層を設けたものが提案されている。

ところで、従来、パイプコンベアベルトを構成するゴム材料のゴム成分としては、一般に、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の汎用のジエン系ゴムが用いられるが、高温用途にあっては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の耐熱性に優れた耐熱ゴムが使用される。

これらの耐熱ゴムは、一般に硫黄ではなく、有機過酸化物等を加硫剤として用いて加硫（架橋）成形される。このような耐熱ゴム配合において加硫剤として用いられるジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物は、一般的な加硫剤である硫黄よりも分解温度が高いため、通常１６５℃以上の高温で加硫する必要がある。このような高温加硫は、加硫に要する時間を短縮することができ、生産性の向上の面においては非常に有利である。

一方、パイプコンベアベルトの補強材としては、スチールコードも用いられているが、近年、省エネルギー、地球環境問題等からコンベアベルトの軽量化、易廃棄性が求められているため、スチールコードに代わり有機繊維材料製の補強帆布を用いることも必要になってきた。また、コンベアベルトは、運搬する輸送物や周辺環境の影響、例えば、地下坑内などで水分下で使用されることも多く、水分によるスチールコードの錆が強度低下や耐久性の低下、並びにゴムとの接着力の低下に結びつく例もあり、信頼性向上、メインテナンスフリー化のため、補強材の有機繊維材料化のニーズも高い。

このため、パイプコンベアベルトの補強材として、有機繊維の織物よりなる補強帆布も多く用いられるようになり、この補強帆布としては、ナイロン繊維やポリエステル繊維よりなるものが多く採用されている。
特開２００１−７２２２０号公報

しかしながら、従来のパイプコンベアベルトに一般的に用いられている補強帆布の構成繊維であるナイロン繊維やポリエステル繊維は、補強効果が十分でなく、必要強度を得るために数プライ（２〜６枚程度）積層する必要があり、そのためにパイプコンベアベルトが厚肉で重量の重いものとなり易いという欠点がある。また、前述の如く、パイプコンベアベルトでは、良好な円筒形状を維持するために、強度のみならず曲げ剛性についても十分に高いことが要求されるが、従来のナイロン繊維やポリエステル繊維製の補強帆布を用いたものでは、曲げ剛性が十分ではなく、長期に亘り正常な円筒形状を維持し得ないという欠点もあった。

更に、ナイロン繊維やポリエステル繊維製の補強帆布は、加硫剤として有機過酸化物等を用いた耐熱ゴム配合の高温加硫では分解反応が進み、ゴムとの接着性が低下したり、補強効果が落ちるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点を解決し、強度、曲げ剛性の補強効果に優れ、必要な補強帆布のプライ数を低減することにより、パイプコンベアベルトの軽量、薄肉化を図った上で耐久性に優れたパイプコンベアベルトを提供し得る補強帆布と、この補強帆布を用いたパイプコンベアベルトを提供することを目的とする。

本発明（請求項１）のパイプコンベアベルト用補強帆布は、ゴム層と補強帆布との積層体よりなるパイプコンベアベルトに用いられる補強帆布であって、ポリケトン繊維で構成されることを特徴とする。

請求項２のパイプコンベアベルト用補強帆布は、ゴム層と補強帆布との積層体よりなるパイプコンベアベルトに用いられる補強帆布であって、ポリケトン繊維と他の繊維とで構成されることを特徴とする。

請求項３のパイプコンベアベルト用補強帆布は、請求項２において、該他の繊維がナイロン繊維及び／又はポリエステル繊維であることを特徴とする。

請求項４のパイプコンベアベルト用補強帆布は、請求項２又は３において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３０％以上であることを特徴とする。

請求項５のパイプコンベアベルト用補強帆布は、請求項１ないし４のいずれか１項において、ポリケトン繊維が下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンの繊維であることを特徴とする。

（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）

請求項６のパイプコンベアベルト用補強帆布は、請求項１ないし５のいずれか１項において、ゴム層を構成するゴム成分が、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とする。

本発明（請求項７）のパイプコンベアベルトは、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の補強帆布を備えることを特徴とする。

請求項８のパイプコンベアベルトは、請求項７において、有機過酸化物、樹脂及びアミンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる加硫剤で加硫されてなることを特徴とする。

請求項９のパイプコンベアベルトは、請求項７又は８において、未加硫ゴム材料と補強帆布とを積層し、１６５℃以上で加硫成形されてなることを特徴とする。

ポリケトン繊維は高強度で曲げ剛性が高く、またゴムとの接着性にも優れる。このため、パイプコンベアベルトの要求性能を満たすために必要とされる補強帆布のプライ数を低減してパイプコンベアベルトの薄肉、軽量化を図った上で、良好な円筒形状を長期に亘り維持し得る耐久性に優れたパイプコンベアベルトを実現することができる。

特に、ポリケトン繊維の高強度性能により、パイプコンベアベルトの耳部においてゴム層が摩耗して補強帆布が表出しても、十分に使用に耐え得る耐久性を示すことも期待され、その耐久性の改善効果は著しく優れる。

しかも、ポリケトン繊維は、耐熱性にも著しく優れ、ゴムとの接着性にも優れているため、有機過酸化物等を加硫剤とする耐熱ゴム配合のゴム層を用いるパイプコンベアベルトの補強帆布として、高温加硫においても劣化することなく、良好なゴムとの接着性で優れた補強効果を発揮することができる。

本発明のパイプコンベアベルトは、このような本発明の補強帆布で補強されたものであり、耐久性、機械的強度に優れ、しかも、耐熱ゴム配合の適用で耐熱仕様とすることもでき、また高温加硫により高い生産性で製造することがも可能である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明に係るパイプコンベアベルト用補強帆布について説明する。

本発明のパイプコンベアベルト用補強帆布は、ポリケトン繊維の織物、又はポリケトン繊維と他の繊維の織物よりなる。

本発明の補強帆布を構成するポリケトン繊維は、好ましくは下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンを原料として製造される。

（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）

上記ポリケトンは、分子中にＣＯ単位（カルボニル基）とエチレン性不飽和化合物由来の単位とが配列された交互共重合体、即ち、高分子鎖中で各ＣＯ単位の隣に、例えばエチレン単位等のオレフィン単位が一つずつ位置する構造である。このポリケトンは、一酸化炭素と特定のエチレン性不飽和化合物の１種との共重合体であってもよく、一酸化炭素とエチレン性不飽和化合物の２種以上との共重合体であってもよい。

上記（Ｉ）式中のＲを形成するエチレン性不飽和化合物としては、エチレン，プロピレン，ブテン，ペンテン，ヘキセン，ヘプテン，オクテン，ノネン，デセン，ドデセン，スチレン等の不飽和炭化水素化合物、メチルアクリレート，メチルメタクリレート，ビニルアセテート，ウンデセン酸等の不飽和カルボン酸又はその誘導体、更にはウンデセノール，６−クロロヘキセン，Ｎ−ビニルピロリドン，及びスルニルホスホン酸のジエチルエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、特にポリマーの力学特性や耐熱性等の点から、エチレン性不飽和化合物としてエチレンを主体とするものを用いたポリケトンが好ましい。

ポリケトンを構成するエチレン性不飽和化合物として、エチレンと他のエチレン性不飽和化合物とを併用する場合、エチレンは、全エチレン性不飽和化合物に対し、８０モル％以上になるように用いるのが好ましい。この割合が８０モル％未満では得られるポリマーの融点が２００℃以下になり、得られるポリケトン繊維の耐熱性が不充分となる場合がある。ポリケトン繊維の力学特性や耐熱性の点から、エチレンの使用量は、特に全エチレン性不飽和化合物に対し９０モル％以上が好ましい。

前記のポリケトンは、公知の方法、例えばヨーロッパ特許公開第１２１９６５号，同第２１３６７１号，同第２２９４０８号及び米国特許第３９１４３９１号明細書に記載された方法に従って製造することができる。

上記ポリケトンの重合度は、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が１．０〜１０．０ｄＬ／ｇの範囲にあるのが好ましい。溶液粘度が１．０ｄＬ／ｇ未満では、得られるポリケトン繊維の力学強度が不充分となる場合があり、ポリケトン繊維の力学強度の観点から、溶液粘度が１．２ｄＬ／ｇ以上であるのが更に好ましい。一方、溶液粘度が１０．０ｄＬ／ｇを超えると、繊維化時の溶融粘度や溶液粘度が高くなりすぎて紡糸性が不良となる場合があり、紡糸性の観点から、溶液粘度が５．０ｄＬ／ｇ以下であるのが更に好ましい。繊維の力学強度及び紡糸性などを考慮すると、この溶液粘度は１．３〜４．０ｄＬ／ｇの範囲が特に好ましい。

上記ポリケトンの繊維化方法は、特に限定されないが、一般的には溶融紡糸法又は溶液紡糸法が採用される。溶融紡糸法を採用する場合には、例えば特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、ポリマーを通常、融点より２０℃以上高い温度、好ましくは融点より４０℃程度高い温度で溶融紡糸し、次いで、通常、融点より１０℃以下低い温度、好ましくは融点より４０℃程度低い温度において、好ましくは３倍以上の延伸比で、更に好ましくは７倍以上の延伸比で延伸処理することにより、容易に所望の繊維を得ることができる。

一方、溶液紡糸法を採用する場合、例えば特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリマーを例えばヘキサフルオロイソプロパノール，ｍ−クレゾール等に０．２５〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン，エタノール，イソプロパノール，ｎ−ヘキサン，イソオクタン，アセトン，メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン浴中で溶剤を除去、洗浄して紡糸原糸を得、更に（融点−１００℃）〜（融点＋１０℃）、好ましくは（融点−５０℃）〜（融点）の範囲の温度で延伸処理することにより、所望のフィラメントを得ることができる。また、このポリケトンには、熱，酸素等に対して十分な耐久性を付与する目的で酸化防止剤を加えることが好ましく、また必要に応じて艶消し剤，顔料，帯電防止剤等も配合することができる。

このようなポリケトン繊維よりなる補強帆布は、ポリケトン繊維のコードにより製造することができる。また、ポリケトン繊維と他の繊維とで構成される補強帆布は、ポリケトン繊維と他の繊維とで構成された複合繊維コード、又はポリケトン繊維コードと他の繊維のコードとの組み合わせにより製造することができる。

補強帆布を構成する他の繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等が挙げられる。ナイロン繊維を併用することにより、コスト低減、疲労性、接着性の改良という効果が奏され、また、ＰＥＴ繊維等のポリエステル繊維を併用することにより強力、伸び、強力、伸びの改善、コスト低減という効果が奏される。これらの他の繊維は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。他の繊維としては、特にナイロン繊維を用いることが好ましい。このナイロン繊維を構成するナイロンとしては、６，６−ナイロン、６−ナイロン、４，６−ナイロン、ＭＸＤ６ナイロン等を用いることができる。好ましくは６，６−ナイロンである。

他の繊維を併用する場合、ポリケトン繊維を用いることによる耐熱性、ゴムとの接着性、補強性の向上効果を十分に得る上で、補強帆布を構成する繊維全体に対するポリケトン繊維の割合が繊度で表して３０％以上となるようにポリケトン繊維を用いることが好ましい。他の繊維を併用することによる効果を得る上では、このポリケトン繊維の割合は３０〜１００％であることが好ましい。

補強帆布の繊維織物の織方には特に制限はなく、平織、ストレートワープ織、綾織、すだれ織、その他の特殊織等のいずれでも良い。また、繊維織物を構成するコードの打ち込み本数等にも特に制限はなく、得られるパイプコンベアベルトの要求特性に応じて適宜決定される。平織物よりなる補強帆布の場合、例えば縦糸をポリケトン繊維、横糸をナイロン繊維等の他の繊維で構成するようにしても良い。

本発明において、パイプコンベアベルトのゴム層を構成するゴム材料のゴム成分としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の汎用のジエン系ゴムの１種又は２種以上であっても良いが、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の耐熱ゴムの１種又は２種以上を主成分とするものであっても良い。

また、これらの耐熱ゴムの１種又は２種以上と、上述の天然ゴムや汎用のジエン系ゴムの１種又は２種以上とのブレンドゴムであっても良い。

前述の耐熱ゴムを主成分とする場合にあっては、加硫剤として、有機過酸化物、樹脂、アミン類を用いて加硫することが好ましい。この有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、１，１−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、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチル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、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｉｓｏ−プロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルパーオキシ−ｉｓｏ−プロピルカルバメート等が挙げられる。また、樹脂としては、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。また、アミン類としては、ジアミノジフェニルメタン、ヘキサメチレンジアミンカルバメート、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、Ｎ，Ｎ’−ジサイナミリデン−１，６−ヘキサンジアミン等のジアミン、その他、安息香酸アンモニウム、トリアジン類、キノンジオキシム類等が挙げられる。

これらの硫黄以外の加硫剤は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

加硫剤の使用量は、最適な加硫ゴムの物性、耐熱性、加硫速度を得るために適正な範囲があり、その量はゴム種、加硫剤種によって異なるが、概ねゴム成分１００重量部に対して１〜１０重量部とすることが好ましい。

なお、加硫剤としては、上記有機過酸化物、樹脂、アミン類と共に硫黄を使用することも可能であるが、この場合、硫黄の使用量が多過ぎると耐熱性に優れたゴムを得ることができないことから、硫黄を併用する場合、その使用量はゴム成分１００重量部に対して１重量部以下とすることが好ましい。

また、ゴム成分として、前述の汎用ジエン系ゴムを用いる場合には、低硫黄量、高加硫促進剤量、あるいはチウラム類、モルフォリン類、有機多硫化物類により有効加硫するか、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド等の有機加硫剤を用いた加硫を行うことが好ましい。

本発明の補強帆布を用いた本発明のパイプコンベアベルトは、通常、未加硫ゴム材料と本発明の補強帆布とを金型内に配置して、加圧下加熱加硫成形することにより製造される。この際、補強帆布の必要枚数を積層し、これを２層のゴム層間に介在させて、或いはこのような積層体を更に必要数積層して加圧下加熱加硫成形を行うが、本発明によれば、補強帆布の高い補強効果で、補強帆布の使用量を低減することができる。即ち、少ない補強帆布数で、十分に高い強度を得ることができる。

なお、用いる未加硫ゴム材料には、ゴム成分及び加硫剤の他、一般的にゴムの加硫成形に用いられるカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー等の充填材、亜鉛華、その他の加硫促進剤、ステアリン酸等の脂肪酸、オイル、老化防止剤等が常法に従って配合される。

前述の如く、本発明の補強帆布を構成するポリケトン繊維は、耐熱性に著しく優れることから、有機過酸化物を用いた加硫に適した１６５℃以上の高温加硫を行うことも可能である。例えば、１６５〜１８０℃の温度で加硫を行うことにより、通常の加硫条件（１４０〜１６０℃程度）での加硫の場合に比べて、加硫時間を１／２〜１／１０程度に短縮することができ、その生産性を高めることができる。

このような本発明の耐熱仕様のパイプコンベアベルトは、１００℃、特に１５０℃以上の高温環境下で使用されるパイプコンベアベルトとして有用であり、例えばセメントやクリンカーの搬送等の用途に好適である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

なお、以下の実施例及び比較例において、未加硫ゴム材料としては、下記のゴム配合のものを用いた。
＜加硫ゴム配合＞
ＥＰＭ（ＪＳＲ社製「ＥＰ１１」）：１００重量部
カーボンブラック（旭カーボン社製「＃６５」）：５０重量部
ステアリン酸（新日本理化社製）：１重量部
オイル（サンオイル社製「サンバー２２８０」）：５重量部
亜鉛華（東邦亜鉛社製）：５重量部
老化防止剤（大内新興化学社製「ＲＤ」）：１重量部
有機過酸化物（日本油脂社製「ペロキシモンＦ−４０」）：４重量部
また、実施例及び比較例で用いた補強帆布の構成は次の通りである。

実施例１、比較例１
補強帆布として、表２に示すものを用い、補強帆布２枚を２枚の未加硫ゴム材料のシート（上面側のシートは厚さ５ｍｍ、下面側のシートは厚さ２ｍｍ）の間に介在させて積層し、この積層シートを金型内に配置し、表２に示す条件で加圧下加熱加硫成形を行って幅１．０ｍ、長さ３０ｍのパイプコンベアベルトを得た。

このパイプコンベアベルトについて、テンション１トン、速度１００ｍ／ｍｉｎで走行試験を実施し、ヘタリが発生して走行不安定になるまでの屈曲回数を調べ、またそのときの耳部の破損の有無を調べ、結果を表２に示した。

表２より、本発明によれば、耐久性に優れたパイプコンベアベルトを得ることができることが分かる。

Claims (9)

1. ゴム層と補強帆布との積層体よりなるパイプコンベアベルトに用いられる補強帆布であって、
   ポリケトン繊維で構成されることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
2. ゴム層と補強帆布との積層体よりなるパイプコンベアベルトに用いられる補強帆布であって、
   ポリケトン繊維と他の繊維とで構成されることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
3. 請求項２において、該他の繊維がナイロン繊維及び／又はポリエステル繊維であることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
4. 請求項２又は３において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３０％以上であることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、ポリケトン繊維が下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンの繊維であることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
   

   

   （（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、ゴム層を構成するゴム成分が、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とするパイプコンベアベルト用補強帆布。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の補強帆布を備えることを特徴とするパイプコンベアベルト。
8. 請求項７において、有機過酸化物、樹脂及びアミンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる加硫剤で加硫されてなることを特徴とするパイプコンベアベルト。
9. 請求項７又は８において、未加硫ゴム材料と補強帆布とを積層し、１６５℃以上で加硫成形されてなることを特徴とするパイプコンベアベルト。