JP2016089046A - コンベアベルト用ゴム組成物、及びこれを用いるコンベアベルト - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性、耐カット性に優れるコンベアベルト用ゴム組成物、これを用いるコンベアベルトを提供する。【解決手段】１００℃でのムーニー粘度が５０〜１００であり重量平均分子量が５．１×１０5〜１０．０×１０5であるポリブタジエンゴムを２０〜８０質量％含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が１１５〜１６０ｍ2／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量が１１５〜１４０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを４５〜７０質量部と、硫黄０．３質量部以上２．０質量部未満とを含有する、コンベアベルト用ゴム組成物。【選択図】なし

Description

本発明はコンベアベルト用ゴム組成物、及びこれを用いるコンベアベルトに関する。

近年、コンベアベルトには、環境に配慮する観点から長寿命であることが要求されている。このような問題に対して、従来、ベルトコンベアの耐摩耗寿命の向上を目的とするゴム組成物が提案されている。例えば、特許文献１には、ゴム成分として、ネオジウム系触媒により合成したポリブタジエンゴムを含むことを特徴とするベルトコンベアのベルト用ゴム組成物が記載されている（請求項１）。また、特許文献１の実施例では、ポリブタジエンゴム等を含むゴム成分に対し、カーボンブラック、硫黄等を配合したゴム組成物が記載されている。

特開２００３−１０５１３６号公報

コンベアベルトのカバーゴム（特に上面カバーゴム。以下同様。）は、搭載する被輸送物との摩擦によって摩耗し易く、耐摩耗性が要求される。これと同時に、コンベアベルトは鋭利部を有する物を搬送する場合もあるため、そのカバーゴムには傷付き難い（耐カット性が高い）ことも要求される。これらの性能全てに優れることが、カバーベルトの長寿命化につながると本発明者らは考える。
このようななか、本発明者らは特許文献１をもとにゴム組成物を調製したところ、このようなゴム組成物が昨今要求されている、耐摩耗性、耐カット性を満足しない場合があることが明らかとなった。
そこで、本発明は、耐摩耗性、耐カット性に優れるコンベアベルト用ゴム組成物、これを用いるコンベアベルトを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、ポリブタジエンゴムの、１００℃でのムーニー粘度及び重量平均分子量が特定の範囲であり、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が特定の範囲であり、硫黄の含有量が特定の範囲であることによって、所定の効果が得られることを見出し、本発明に至った。
本発明は上記知見等に基づくものであり、具体的には以下の構成により上記課題を解決するものである。

１． １００℃でのムーニー粘度が５０〜１００であり重量平均分子量が５．１×１０⁵〜１０．０×１０⁵であるポリブタジエンゴムを２０〜８０質量％含むゴム成分１００質量部に対して、
窒素吸着比表面積が１１５〜１６０ｍ²／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量が１１５〜１４０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを４５〜７０質量部と、
硫黄０．３質量部以上２．０質量部未満とを含有する、コンベアベルト用ゴム組成物。
２． 前記重量平均分子量が、５．５×１０⁵〜９．０×１０⁵である、上記１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
３． 前記ポリブタジエンゴムが、ネオジウム系触媒により合成される、上記１又は２に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
４． 上記１〜３のいずれか１つに記載のコンベアベルト用ゴム組成物を使用するコンベアベルト。
５． 前記コンベアベルト用ゴム組成物を上面カバーゴムに使用する上記４に記載のコンベアベルト。

本発明によれば、耐摩耗性、耐カット性に優れるコンベアベルト用ゴム組成物、これを用いるコンベアベルトを提供することができる。

図１は、本発明のコンベアベルトの好適な実施態様の一例を模式的に示した断面図である。

本発明について以下詳細に説明する。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、成分が２種以上の化合物を含む場合、上記成分の含有量とは、２種以上の化合物の合計の含有量を指す。

［ゴム組成物］
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物（本発明の組成物）は、
１００℃でのムーニー粘度が５０〜１００であり重量平均分子量が５．１×１０⁵〜１０．０×１０⁵であるポリブタジエンゴムを２０〜８０質量％含むゴム成分１００質量部に対して、
窒素吸着比表面積が１１５〜１６０ｍ²／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量が１１５〜１４０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを４５〜７０質量部と、
硫黄０．３質量部以上２．０質量部未満とを含有する、コンベアベルト用ゴム組成物である。

本発明の組成物はこのような構成をとるため、所望の効果が得られるものと考えられる。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
本発明において、ポリブタジエンゴムの重量平均分子量は比較的大きく、このようなポリブタジエンゴムはカーボンブラックの分散性が低いと考えられる。上記の問題点に対して、窒素吸着比表面積及びジブチルフタレート吸油量が大きい、つまりカーボンブラックを構成する基本粒子の粒径が非常に小さく、カーボンブラックがハイストラクチャーである（アグリゲートの凝集構造が発達している）ことによって、高分子量のポリブタジエンゴムに対するカーボンブラックの分散性、ゴム組成物の加工性が向上し、所定の効果が得られるようになったと本発明者らは推察する。
また、硫黄の含有量が所定の範囲であることによって、上記ポリブタジエンゴムの加硫の程度が適切となり、所定の効果が得られるようになったと本発明者らは推察する。

以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
＜ゴム成分＞
本発明の組成物は、ゴム成分を含有し、ゴム成分は所定のポリブタジエンゴムを含む。

（ポリブタジエンゴム）
本発明の組成物に使用されるポリブタジエンゴムは、１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄＠１００℃）が５０〜１００であり、重量平均分子量が５．１×１０⁵〜１０．０×１０⁵である。
上記ポリブタジエンゴムのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄＠１００℃）は、５０〜９０であるのが好ましく、５０〜８０であるのがより好ましい。
本発明において、ポリブタジエンゴムのムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ ６３００−１：２００１に記載の方法に準拠して、１００℃の条件下で測定された。

上記ポリブタジエンゴムの重量平均分子量は、５．５×１０⁵〜９．０×１０⁵であるのが好ましく、５．５×１０⁵〜８．０×１０⁵であるのがより好ましい。
本発明において、ポリブタジエンゴムの重量平均分子量は、シクロヘキサンを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による測定値をもとにした標準ポリスチレン換算値である。

ポリブタジエンゴムの製造方法としては、ブタジエンを、例えばコバルト系触媒及び／又はネオジウム系触媒のような触媒を用いて重合することによって合成する方法が挙げられる。なかでも、ネオジウム系触媒が好ましい。コバルト系触媒、ネオジウム系触媒は特に制限されない。
ポリブタジエンゴムはそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。

（ポリブタジエンゴム以外のゴム）
本発明において、ゴム成分が上記ポリブタジエンゴム以外に含むことができるゴムは特に制限されない。例えば、ジエン系ゴムが挙げられる。具体的には例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、上記以外のポリブタジエンゴム（ＢＲ）、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム（例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ））、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ、アクリロニトリルブタジエンゴム）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（例えば、Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などが挙げられる。なかでも、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムが好ましい。
ゴム成分が上記ポリブタジエンゴム以外に含むことができるゴムはそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明において、ゴム成分中におけるポリブタジエンゴムの割合は２０〜８０質量％である。ポリブタジエンゴムの割合は、３０〜７０質量％であるのが好ましく、４０〜６０質量％であるのがより好ましい。

＜カーボンブラック＞
本発明の組成物に含有されるカーボンブラックは、その窒素吸着比表面積が１１５〜１６０ｍ²／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量が１１５〜１４０ｍＬ／１００ｇである。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、１２０〜１５５ｍ²／ｇであるのが好ましく、１２０〜１４５ｍ²／ｇであるのがより好ましく、１２０〜１４０ｍ²／ｇであるのがさらに好ましい。
本発明において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準じて測定された。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ吸油量）は、１１５〜１３０ｍＬ／１００ｇであるのが好ましく、１１６〜１３０ｍＬ／１００ｇであるのがより好ましく、１２０〜１３０ｍＬ／１００ｇであるのがさらに好ましい。
本発明において、ジブチルフタレート吸油量は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８に準じて測定された。

具体的なカーボンブラックとしては、例えば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＨＳが挙げられる。
カーボンブラックはそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明において、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して４５〜７０質量部であり、４５〜６５質量部であるのが好ましく、４５〜５５質量部であるのがより好ましい。

＜硫黄＞
本発明の組成物に含有される硫黄は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
本発明において、硫黄の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．３質量部以上２．０質量部未満であり、０．８〜１．５質量部であるのが好ましく、１〜１．５質量部であるのがより好ましい。

＜添加剤＞
本発明の組成物は、上述した各成分以外に、本発明の効果、目的を損わない範囲で、更に添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、所定のカーボンブラック以外のカーボンブラック、老化防止剤６Ｃのような老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、パラフィンワックス、アロマオイル、液状ポリマー、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂、硫黄以外の加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤が挙げられる。

本発明の組成物はその製造について特に制限されない。例えば、上述した各成分（硫黄等の加硫剤、加硫促進剤を除く。）をバンバリーミキサー等で混練し、ついで、得られた混合物に硫黄などの加硫剤、加硫促進剤を加えて混練ロール機等で混練することによって製造することができる。
また、加硫の条件は特に制限されない。例えば、１４０〜１６０℃の条件下で加熱し、加圧することによって加硫を行うことができる。

本発明の組成物は、コンベアベルトを製造するためのゴム組成物として使用することができる。

［コンベアベルト］
本発明のコンベアベルトは、本発明のコンベアベルト用ゴム組成物を使用するコンベアベルトである。本発明のコンベアベルトは本発明の組成物を使用する以外特に制限されない。

本発明のコンベアベルトの形態としては、例えば、上面カバーゴム層と下面カバーゴム層と補強層とを備え、上面カバーゴム層と下面カバーゴム層との間に補強層を有するコンベアベルトが挙げられる。
本発明の組成物は、上面カバーゴム層、下面カバーゴム層、補強層のいずれにも使用することができるが、なかでも、本発明の組成物を上面カバーゴム層に使用するのが好ましい。

以下、本発明のコンベアベルトを添付の図面を用いて説明する。なお本発明は添付の図面に制限されない。
図１は、本発明のコンベアベルトの好適な実施態様の一例を模式的に示した断面図である。
図１において、コンベアベルト１は、上面カバーゴム層２、補強層３、下面カバーゴム層４を有し、この順で積層されている。上面カバーゴム層２の表面は運搬物搬送面５となる。上面カバーゴム層２が本発明の組成物を用いて形成されるのが好ましい。

図１に示すように、上面カバーゴム層が２層以上の層を有する場合、当該２層以上の層のうち少なくとも１層又は全部の層を本発明の組成物を用いて形成することができる。また、少なくとも最外層を本発明の組成物を用いて形成するのが好ましい。
図１において、上面カバーゴム層２は、外層１１および内層１２を有する。外層１１及び／又は内層１２を本発明の組成物を用いて形成することができ、少なくとも外層１１を本発明の組成物を用いて形成するのが好ましい。
外層１１を本発明の組成物を用いて形成する場合、内層１２を補強層３および外層１１を接着させるための層とすることができる。

下面カバーゴム層に使用されるゴム組成物は特に制限されない。
下面カバーゴム層４は、外層１６はおよび内層１５を有する。外層１６と内層１５は同じ又は異なるゴム組成物を用いて形成されていてもよい。

補強層は特に限定されず、通常のコンベアベルトに用いられるものを適宜選択して用いることができる。また、補強層の形状は特に限定されず、例えば図１に示すようにシート状であってもよい。また、補強層内に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（図示せず）。

上面カバーゴム層の厚さは、３〜２５ｍｍであるのが好ましい。下面カバーゴム層の厚さは、３〜２０ｍｍであるのが好ましく、５〜１５ｍｍであるのがより好ましい。なお、上面カバーゴム層が２層以上で構成されている場合、上面カバーゴム層の厚さは、これらの層の厚さの合計とすることができる。下面カバーゴム層の厚さも同様である。

本発明のコンベアベルトはその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
本発明のコンベアベルトは、例えば、石灰石を搬送するために使用することができる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
＜組成物の製造＞
下記第１表に示す組成（質量部）で下記第２表に示す成分を用いて組成物を製造した。具体的にはまず、下記第１表に示す成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、バンバリーミキサーで５分間混合し、次に、得られた混合物に硫黄および加硫促進剤を加えてこれらをロールを用いて混合して、組成物を製造した。

＜評価用加硫ゴムシートの作製＞
上記のとおり製造した組成物（未加硫）をシート状に成形し、１４８℃、３０分（耐カット性用の試験片では４０分）加熱加硫して、加硫ゴムシートを作製した。

＜評価＞
上記のとおり作製した加硫ゴムシートを用いて以下の評価を行った。結果を第１表に示す。
・耐摩耗性（ＤＩＮ摩耗試験）
ＤＩＮ５３５１６に記載の方法に準拠し、ＤＩＮ摩耗試験機を用いて室温の条件下でＤＩＮ摩耗試験を行い、上記加硫ゴムシートの摩耗体積（ＤＩＮ摩耗）を測定した。
ＤＩＮ摩耗試験に使用された加硫ゴムシートの体積に対する、上記のとおり測定された摩耗体積の比率（体積％）を耐摩耗性の結果として示した。
上記比率が２５体積％以下である場合、耐摩耗性に優れる。

・耐カット性
上記のとおり作製した加硫ゴムシート（縦１００ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ４０ｍｍ）に対して、室温にて、上記加硫ゴムシートの２５ｃｍ上から、刃（刃渡り１００ｍｍ、刃先２ｍｍ部の先端角度２０°、重さ８ｋｇ）を上記加硫ゴムシートへ自然落下させ、加硫ゴムシートに生じた亀裂の深さ（ｍｍ）を測定した。
上記深さが１０ｍｍ以下である場合、耐カット性に優れる。

第１表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。

第１表に示す結果から明らかなように、ムーニー粘度及び重量平均分子量が所定の範囲外のポリブタジエンゴムを含有し、カーボンブラックの量が所定より少ない比較例１は、耐摩耗性、耐カット性が低かった。
比較例１よりもカーボンブラックの含有量を増やした比較例２は、耐カット性が低かった。
硫黄の含有量が所定の範囲より多い比較例３、７は、耐摩耗性、耐カット性が低かった。
ムーニー粘度が所定の範囲外のポリブタジエンゴム及び窒素吸着比表面積が所定の範囲外のカーボンブラックを含有し、硫黄の含有量が所定の範囲より多い比較例４は、耐摩耗性、耐カット性が低かった。
ムーニー粘度が所定の範囲外のポリブタジエンゴムを含有する比較例５は、耐カット性が低かった。
窒素吸着比表面積が所定の範囲外のカーボンブラックを含有する比較例６は、耐摩耗性、耐カット性が低かった。

これに対して、実施例１〜３は、耐摩耗性、耐カット性に優れた。
また、実施例１、２を比較すると、実施例２は実施例１よりも所定の効果により優れた。このことから、ポリブタジエンゴムの重量平均分子量が６．０×１０⁵〜１０．０×１０⁵である場合、ムーニー粘度が５５〜１００である場合又はネオジウム系触媒を用いて製造されたポリブタジエンゴムである場合、耐摩耗性、耐カット性により優れることが分かった。
また、実施例２、３を比較すると、実施例３は実施例２よりも耐摩耗性により優れた。このことから、カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１２０〜１４０ｍ²／ｇである場合及び／又はジブチルフタレート吸油量が１２０〜１３０ｍＬ／１００ｇである場合、耐摩耗性により優れることが分かった。

１：コンベアベルト
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)

1. １００℃でのムーニー粘度が５０〜１００であり重量平均分子量が５．１×１０⁵〜１０．０×１０⁵であるポリブタジエンゴムを２０〜８０質量％含むゴム成分１００質量部に対して、
   窒素吸着比表面積が１１５〜１６０ｍ²／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量が１１５〜１４０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを４５〜７０質量部と、
   硫黄０．３質量部以上２．０質量部未満とを含有する、コンベアベルト用ゴム組成物。
2. 前記重量平均分子量が、５．５×１０⁵〜９．０×１０⁵である、請求項１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
3. 前記ポリブタジエンゴムが、ネオジウム系触媒により合成される、請求項１又は２に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンベアベルト用ゴム組成物を使用するコンベアベルト。
5. 前記コンベアベルト用ゴム組成物を上面カバーゴムに使用する請求項４に記載のコンベアベルト。