JP2020084073A - コンベヤベルト用ゴム組成物及びコンベヤベルト - Google Patents
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Abstract
Description
上記のような製鉄所又は工場では、例えば、ベルトコンベヤにおいて摩擦熱が生じたり、運搬物が高温である場合があるため、コンベヤベルトには、難燃性、耐熱性が要求される。
また、コンベヤベルトには、連続搬送を可能にするため、耐摩耗性が要求される。
ゴムと臭素系難燃剤とを含み、
上記臭素系難燃剤は、臭素の質量が上記ゴム100質量部に対して10質量部以上35質量部以下となるように含有されており、
上記ゴムの主成分がエチレン−プロピレンゴム(EPR)であるカバーゴム用ゴム組成物が記載されている。
そこで、本発明は、耐熱性及び耐摩耗性に優れるコンベヤベルトを構成し得るゴム組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐熱性及び耐摩耗性に優れるコンベヤベルトを提供することも目的とする。
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。
三酸化アンチモン1〜10質量部と、
下記式(1)で表される化合物10〜50質量部とを含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物。
[2] 上記三酸化アンチモン及び上記式(1)で表される化合物の合計含有量は、コンベヤベルト用ゴム組成物全量に対して、5〜20質量%である、[1]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[3] 上記式(1)で表される化合物の含有量は、上記三酸化アンチモンの含有量の1〜10倍である、[1]又は[2]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[4] 上記ゴム成分が、更に、重量平均分子量が100,000を超えるエチレン・プロピレン共重合体1を含有する、[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] 上記エチレン・プロピレン共重合体1と上記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(エチレン・プロピレン共重合体1/エチレン・1−ブテン共重合体)が、5/95〜95/5である、[4]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[6] 上記エチレン・プロピレン共重合体1と上記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(エチレン・プロピレン共重合体1/エチレン・1−ブテン共重合体)が、20/80〜75/25である、[4]又は[5]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[7] 更に、軟化剤を含有する、[1]〜[6]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[8] 上記軟化剤が、重量平均分子量が100,000以下のエチレン・プロピレン共重合体2を少なくとも含む、[7]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[9] 上記式(1)で表される化合物に対する上記軟化剤の質量比(軟化剤/式(1)で表される化合物)が、0.3〜2.0である、[7]又は[8]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[10] 上記式(1)で表される化合物に対する上記軟化剤の質量比(軟化剤/式(1)で表される化合物)が、0.67〜0.80である、[7]〜[9]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[11] 上記軟化剤の含有量が、上記ゴム成分100質量部に対して、5〜30質量部である、[7]〜[10]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いて作製されたコンベヤベルト。
[13] 上記コンベヤベルト用ゴム組成物を用いて形成されたカバーゴムを有する、[12]に記載のコンベヤベルト。
本発明のコンベヤベルトは、耐熱性及び耐摩耗性に優れる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレートまたはメタクリレートを表す。
また、本明細書において、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。
本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその成分に該当する物質を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。成分が2種以上の物質を含む場合、成分の含有量は、2種以上の物質の合計の含有量を意味する。
本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその製造方法について特に制限されない。例えば従来公知の方法が挙げられる。
本明細書において、耐熱性及び耐摩耗性のうちの少なくとも1つがより優れることを、本発明の効果がより優れるということがある。
本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物(本発明の組成物)は、
エチレン・1−ブテン共重合体を少なくとも含むゴム成分100質量部に対して、
三酸化アンチモン1〜10質量部と、
下記式(1)で表される化合物10〜50質量部とを含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物である。
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。
本発明の組成物に含有されるゴム成分は、エチレン・1−ブテン共重合体を少なくとも含む。
本発明の組成物はエチレン・1−ブテン共重合体を含むことによって、耐熱性及び耐摩耗性に優れる。
上記ゴム成分に少なくとも含まれるエチレン・1−ブテン共重合体(EBM)は、エチレンと1−ブテンとの共重合体であれば特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
エチレン・1−ブテン共重合体は、これを構成する繰り返し単位がエチレン及び1−ブテンのみである共重合体であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
なお、本発明において、エチレン・1−ブテン共重合体のエチレン含有量は、ASTM D 3900に基づき算出可能である。
上記ゴム成分は、上記エチレン・1−ブテン共重合体以外のゴム成分(その他のゴム成分)を更に含むことができる。
上記その他のゴム成分は、本発明の効果により優れるという観点から、重量平均分子量が100,000を超えるエチレン・プロピレン共重合体1であることが好ましい。
上記エチレン・プロピレン共重合体1は、重量平均分子量が100,000を超える、エチレンとプロピレンとの共重合体であれば特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
上記エチレン・プロピレン共重合体1を構成するプロピレンによる繰り返し単位の少なくとの一部又は全てが−[CH(−CH3)−CH2]−であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。この場合、エチレン・プロピレン共重合体1は、上記−CH3による分岐を有することができる。
上記エチレン・プロピレン共重合体1は、これを構成する繰り返し単位がエチレン及びプロピレンのみである共重合体であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
・溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI検出器
なお、本発明において、エチレン・プロピレン共重合体1のエチレン含有量は、ASTM D 3900に基づき算出可能である。
上記その他のゴム成分と上記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(その他のゴム成分/エチレン・1−ブテン共重合体)は、本発明の効果(特に耐熱性)がより優れるという理由から、95/5〜0/100であることが好ましい。
上記その他のゴム成分が上記エチレン・プロピレン共重合体1である場合、上記エチレン・プロピレン共重合体1と上記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(エチレン・プロピレン共重合体1/エチレン・1−ブテン共重合体)は、本発明の効果(特に耐熱性)がより優れ、引張物性に優れ(特に初期及び老化後の破断時伸び(EB))、老化後の破断強度が適切な範囲となり、硬度(例えば初期硬度、老化後の硬度)が高すぎないという理由から、5/95〜95/5であることが好ましく、20/80〜75/25がより好ましく、50/50〜70/30が更に好ましく、55/45〜60/40が特に好ましい。
コンベヤベルト材料としては、ゴム組成物から得られるゴム(コンベヤベルト)の硬度(例えば初期硬度)が高すぎない方が、コンベヤライン上での変形にコンベヤベルトが追随しやすく、コンベヤベルトを安定して走行させることが可能になるという理由から、好ましい。
本発明の組成物に含有される三酸化アンチモン(Sb2O3)は特に制限されない。
本発明において、三酸化アンチモンは、後述する特定化合物に対する、難燃助剤として機能することができる。
本発明において、三酸化アンチモンの含有量は、上記ゴム成分100質量部に対して、1〜10質量部である。
三酸化アンチモンの含有量が上記範囲であることによって、本発明の組成物は、難燃性、耐熱性、耐摩耗性に優れる。
上記三酸化アンチモンの含有量は、本発明の効果により優れ、難燃性に優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、2.0〜9.0質量部が好ましく、3.0〜7.0質量部がより好ましく、5.0〜7.0質量部が更に好ましい。
上記脂肪族炭化水素基の炭素数は特に制限されない。例えば、1〜10とすることができる。上記炭素数は2〜8が好ましい。
上記脂肪族炭化水素基は、飽和であっても不飽和であってもよい。不飽和結合としては、ビニル基、ビニレン基、エチニル基、エチニレン基が挙げられる。
上記炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基が挙げられる。
上記特定化合物は、難燃性に優れるという観点から、ビス(ペンタブロモフェニル)エタンが好ましい。
本発明において、特定化合物の含有量は、上記ゴム成分100質量部に対して、10〜50質量部である。
特定化合物の含有量が上記範囲であることによって、本発明の組成物は、難燃性、耐熱性、耐摩耗性に優れる。
上記特定化合物の含有量は、本発明の効果により優れ、難燃性に優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、15.0〜40.0質量部であることが好ましく、17.0〜30.0質量部がより好ましい。
上記三酸化アンチモン及び特定化合物の合計含有量は、本発明の効果により優れ、難燃性に優れるという観点から、本発明の組成物全量に対して、5〜20質量%であることが好ましく、7.0〜20.0質量%がより好ましく、9.0〜15.0質量%が更に好ましく、11.3〜14.0質量%が特に好ましい。
また、式(1)で表される化合物(特定化合物)の含有量は、本発明の効果により優れ、難燃性に優れるという観点から、上記三酸化アンチモンの含有量の1〜10倍であることが好ましく、2.5〜8.0倍がより好ましく、3.0〜5.0倍が更に好ましい。
本発明の組成物は、更に、軟化剤を含有することができる。
本発明の組成物が更に軟化剤を含有する場合、本発明の効果(特に耐熱性)により優れる。
本発明において、軟化剤は、ゴム成分の硬度若しくは粘度を低下させうる機能及び/又はゴム成分の混合性を向上させる機能を有する化合物を意味する。
エチレン・プロピレン共重合体2を構成するプロピレンによる繰り返し単位の少なくとの一部又は全てが−[CH(−CH3)−CH2]−であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。この場合、エチレン・プロピレン共重合体2は、上記−CH3による分岐を有することができる。
上記エチレン・プロピレン共重合体2は、これを構成する繰り返し単位がエチレン及びプロピレンのみである共重合体であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
上記式(1)で表される化合物に対する上記軟化剤の質量比(軟化剤/式(1)で表される化合物)は、本発明の効果がより優れ、難燃性に優れるという理由から、0.3〜2.0であることが好ましく、0.67〜0.80がより好ましい。
上記軟化剤の含有量は、本発明の効果がより優れ、難燃性に優れるという理由から、上記ゴム成分100質量部に対して、5〜30質量部であることが好ましく、10.0〜20.0質量部がより好ましい。
本発明の組成物は、さらに、架橋剤を含有してもよい。上記架橋剤として、例えば、有機過酸化物、カルボン酸金属塩が挙げられる。
上記有機過酸化物としては、特に限定されず、従来公知のものを使用でき、その具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、4,4´−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレリック酸n−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン等が挙げられる。
本発明の組成物は、上記各成分のほかに、本発明の目的を損なわない範囲で、一般的に用いられるカーボンブラック、亜鉛華(酸化亜鉛)、ステアリン酸、老化防止剤等の添加剤を更に含有できる。これらの添加剤の含有量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜決めることができる。
次に、本発明のコンベヤベルトについて説明する。
本発明のコンベヤベルトは、本発明の組成物を用いて作製されたコンベヤベルトである。その形状、製造方法等は公知のコンベヤベルトと同様である。
本発明の組成物が、上記のとおり、耐熱性、耐摩耗性、難燃性に優れることから、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されたカバーゴムを有することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
図1は、本発明のコンベヤベルトの一実施形態の断面図である。図1に示すように、本発明のコンベヤベルトの第1の実施形態は、布層1をコートゴム(接着ゴム)2で被覆して芯材層とし、その外周をカバーゴム3でカバーしたコンベヤベルト4である。カバーゴム3は本発明の組成物から形成されることが好ましい。
図1のコンベヤベルト4は、布層1を芯材とするものであり、布層1の積層枚数、カバーゴム3の厚さやベルト幅等は使用目的に応じて適宜決定できる。
布層としては、例えば、ナイロン、ビニロン、ポリエステル等の合成繊維の織布よりなる帆布が挙げられる。
カバーゴム3の厚さT1、T2は通常の場合、1.5〜20mm程度とできる。
図2は、本発明のコンベヤベルトの他の一実施形態の断面図である。
図2に示すように、本発明のコンベヤベルトの第2の実施形態は、スチールコード5をクッションゴム(接着ゴム)6で被覆して芯材層とし、その外周をカバーゴム7でカバーしたコンベヤベルト8である。カバーゴム7は本発明の組成物から形成されることが好ましい。
コンベヤベルト8は、直径0.2〜0.4mm程度の素線を複数本撚り合わせた直径2.0〜9.5mm程度のスチールコード5を50〜230本程度並列させて芯材とすることができる。一般に、コンベヤベルト8の総厚みTは10〜50mm程度とできる。
また、クッションゴム6は、例えば、公知のスチールコンベヤベルトに用いられている亜鉛メッキスチールコードに接着可能な接着ゴムを使用でき、具体的には例えば、天然ゴム(NR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)等をゴム成分とするゴム組成物が使用できる。
下記第1表の各成分を同表に示す組成(質量部)で用いて、これらをバンバリーミキサーで混合し、組成物を製造した。
<難燃性評価用サンプルの調製>
上記のとおり製造された各組成物を用いて、JIS K6324:2013「難燃性コンベヤベルト−等級及び試験方法」 7.2.1項の布層コンベヤゴムに準じてサンプルを作製し(サンプルの寸法は長辺200mm、短辺25mm。)、得られたサンプルを難燃性評価用サンプルとして使用した。各難燃性評価用サンプル(難燃性コンベヤベルト)において、用いられた上記組成物はカバーゴムを形成し、布層は芯材を形成する。
・評価方法
難燃性は、JIS K6324:2013「難燃性コンベヤベルト−等級及び試験方法」の難燃性評価(炎消失時間、単位:秒)に基づき、上記のとおり得られた難燃性評価用サンプルを用いて評価された。結果を第1表に示す。
・評価基準
本発明において、炎消失時間が60秒未満である場合、難燃性に優れると評価し、これを「〇」と表示した。
炎消失時間が60秒以上である場合、難燃性に劣ると評価した。
<引張物性等評価用サンプルの調製>
・初期の引張物性等評価用サンプル
上記のとおり得られた各組成物を160℃のプレス成型機を用い、面圧3.0MPaの圧力下で45分間加硫して、2mm厚の加硫シートを作製した。このシートからJIS3号ダンベル状の試験片を打ち抜き、初期の引張物性等評価用サンプルを得た。
上記のとおり得られた初期の引張物性等評価用サンプルを180℃の条件下に168時間置く老化試験を行った。老化試験後に得られたサンプルを、「老化後の引張物性等評価用サンプル」と称する。
・初期の引張物性
上記のとおり得られた各初期の引張物性等評価用サンプルについて、室温条件下において、引張速度500mm/分での引張試験をJIS K6251:2017に準拠して行い、破断強度(TB、単位MPa)及び破断時伸び(EB、単位%)を測定した。
結果を、第1表の「初期TB」、「初期EB」欄に示す。
初期TBは、8.0MPa以上が好ましく、11.5MPa以上がより好ましい。
初期EBは、450%以上が好ましく、500%以上がより好ましい。
上記のとおり得られた各老化後の引張物性等評価用サンプルについても上記と同様に引張試験を行った。
結果を、第1表の「180℃×168時間後のTB」、「180℃×168時間後のEB」欄に示す。
180℃×168時間後のTBは、6.0MPa以上が好ましく、8.0MPa以上がより好ましい。
180℃×168時間後のEBは、300%以上が好ましく、400%以上がより好ましく、500%以上が更に好ましい。
・初期の硬度
上記のとおり得られた各初期の引張物性等評価用サンプルについて、室温条件下において、JIS K6253−3:2012に準拠して、スプリング式A型硬さ試験機を用いて、23℃の条件下で、初期の硬度(Hs)を測定した。結果を、第1表の「初期Hs」欄に示す。
初期の硬度は、60〜75が好ましく、63〜72がより好ましく、65〜70が更に好ましく、68〜70が特に好ましい。
上記のとおり得られた各老化後の引張物性等評価用サンプルについても上記と同様にして、老化(180℃×168時間)後の硬度(Hs)を測定した。
結果を、第1表の「180℃×168時間後のHs」欄に示す。
180℃×168時間後の硬度は、80以下が好ましく、76以下がより好ましい。
・EBの変化率[%]
上記のとおり測定された、初期EB及び老化(180℃×168時間)後のEBの値を下記式に当てはめて、180℃×168時間老化後の伸び変化率[%]を求めた。結果を第1表の「耐熱性」欄に示す。
180℃×168時間老化後の伸び変化率(%)={((180℃×168時間後のEB)−(初期EB))/(初期EB)}×100
本発明において、上記破断時伸びの変化率の値が−35%以上である場合、耐熱性に優れると評価した。
上記変化率が−22%以上である場合、耐熱性により優れると評価した。なお、上記変化率はその値がプラスであってもマイナスであっても、0%に近いほど耐熱性により好ましい。
上記破断時伸びの変化率の値が−35%未満である場合、耐熱性に劣ると評価した。
<耐摩耗性評価用サンプルの調製>
・(初期)加硫試験体
上記のとおり得られた組成物を148 160℃のプレス成型機を用い、面圧3.0MPaの圧力下で45分間加硫して、直径16mm、厚さ6mmの(初期)加硫試験体を作製した。
・摩耗試験
上記のとおり得られた各(初期)加硫試験体を耐摩耗性評価用サンプルとして用いて、JIS K6264−2:2005に準拠して、DIN摩耗試験機を用いて室温下で摩耗試験を行い、摩耗量[mm3]を測定した。結果を第1表に示す。
・評価基準
本発明において、上記摩耗量が160mm3以下である場合、耐摩耗性に優れると評価した。
上記摩耗量が少ないほうが、耐摩耗性により優れる。上記摩耗量が150mm3以下である場合、耐摩耗性により優れる。
上記摩耗量が160mm3を超える場合、耐摩耗性に劣ると評価した。
・エチレン・プロピレン共重合体(KEP−110):エチレン・プロピレン共重合体、商品名「KEP−110」(KUMHO POLYCHEM社製)。上記エチレン・プロピレン共重合体の重量平均分子量は310,000であり、そのエチレン含有量は52質量%である。なお、上記エチレン・プロピレン共重合体(KEP−110)は、重量平均分子量が100,000を超えるので上記エチレン・プロピレン共重合体1に該当する。上記エチレン・プロピレン共重合体は、プロピレンによる繰り返し単位の少なくとの一部又は全てが−CH(−CH3)−CH2−であるため、上記−CH3による分岐を有する。
・酸化亜鉛:亜鉛華。商品名「酸化亜鉛3種」(正同化学工業社製)
・ステアリン酸:商品名「ステアリン酸50S」(千葉脂肪酸社製)
・老化防止剤(ノクラックMMB):商品名「ノクラックMMB」(大内新興化学工業社製)
・架橋剤1(ハイクロスGT):商品名「ハイクロスGT」(精工化学社製)
・架橋剤2(パーカドックス14/40):商品名「パーカドックス14−40」(化薬アクゾ社製)
式(1)で表される化合物の含有量が所定の範囲を超える比較例4は、耐摩耗性が劣った。
エチレン・1−ブテン共重合体を含有せず、代わりに100,000を超えるエチレン・プロピレン共重合体を含有し、軟化剤としてパラフィンオイルを含有する比較例5は、耐熱性、耐摩耗性が劣った。
また、本発明の組成物は、難燃性に優れた。
比較例3と実施例2との比較でも、比較例1と実施例1との比較と同様の結果が得られた。
このように、重量平均分子量が100,000を超えるエチレン・プロピレン共重合体をエチレン・1−ブテン共重合体に代えることによって、本発明の組成物は、耐摩耗性だけでなく、耐熱性に優れる。
2:コートゴム
3,7:カバーゴム
4,8:コンベヤベルト
5:スチールコード
6:クッションゴム
Claims (13)
- 前記三酸化アンチモン及び前記式(1)で表される化合物の合計含有量は、コンベヤベルト用ゴム組成物全量に対して、5〜20質量%である、請求項1に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記式(1)で表される化合物の含有量は、前記三酸化アンチモンの含有量の1〜10倍である、請求項1又は2に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分が、更に、重量平均分子量が100,000を超えるエチレン・プロピレン共重合体1を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記エチレン・プロピレン共重合体1と前記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(エチレン・プロピレン共重合体1/エチレン・1−ブテン共重合体)が、5/95〜95/5である、請求項4に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記エチレン・プロピレン共重合体1と前記エチレン・1−ブテン共重合体の質量比(エチレン・プロピレン共重合体1/エチレン・1−ブテン共重合体)が、20/80〜75/25である、請求項4又は5に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 更に、軟化剤を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記軟化剤が、重量平均分子量が100,000以下のエチレン・プロピレン共重合体2を少なくとも含む、請求項7に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記式(1)で表される化合物に対する前記軟化剤の質量比(軟化剤/式(1)で表される化合物)が、0.3〜2.0である、請求項7又は8に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記式(1)で表される化合物に対する前記軟化剤の質量比(軟化剤/式(1)で表される化合物)が、0.67〜0.80である、請求項7〜9のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 前記軟化剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、5〜30質量部である、請求項7〜10のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いて作製されたコンベヤベルト。
- 前記コンベヤベルト用ゴム組成物を用いて形成されたカバーゴムを有する、請求項12に記載のコンベヤベルト。
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