JP2023007099A - コンベヤベルト用ゴム組成物及びコンベヤベルト - Google Patents

コンベヤベルト用ゴム組成物及びコンベヤベルト Download PDF

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Abstract

【課題】熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び、及び加熱条件下での破断強度が優れる、コンベヤベルト用ゴム組成物、これを用いて作製されたコンベヤベルトの提供。
【解決手段】エチレン・1-ブテン共重合体を含むゴム成分、カーボンブラック及び/又はシリカ、並びに、式(1)で表される化合物、その金属塩、及び、式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のフィラーカップリング剤を含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物、上記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。
Figure 2023007099000010

Description

本発明は、コンベヤベルト用ゴム組成物及びコンベヤベルトに関する。
従来、原材料等の搬送物を連続搬送するためにベルトコンベヤが使用されている。ベルトコンベヤは一般的にベルト(コンベヤベルト)をローラ等のような駆動装置で移動又は回転させて搬送物を運搬するため、コンベヤベルトには耐熱性等が要求される。
一方、コンベヤベルトを形成し得るゴム組成物として、例えば、エチレン-オレフィン系ゴムを含むゴム組成物が提案されている(例えば、特許文献1、2)。
特許第6583518号公報 特開2021-17586号公報
近年、様々な環境下で使用されているコンベヤベルトに対し、耐熱性に関連する、耐摩耗性や機体的特性についての要求レベルがますます高くなっている。
このようななか、本発明者は特許文献1、2を参考にして、エチレン-オレフィンゴム等を含有するゴム組成物を調製しこれを評価したところ、このようなゴム組成物から得られるゴムは、熱老化後の、耐摩耗性若しくは破断時伸び、又は、加熱条件下での破断強度が低い場合があることが明らかとなった。
そこで、本発明は、熱老化後の、耐摩耗性及び破断時伸び、並びに、加熱条件下での破断強度が優れる、コンベヤベルト用ゴム組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱老化後の、耐摩耗性及び破断時伸び、並びに、加熱条件下での破断強度が優れる、コンベヤベルトを提供することも目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、ゴム組成物が、
エチレン・1-ブテン共重合体を含むゴム成分、
カーボンブラック及び/又はシリカ、並びに、
後述する特定の構造を有するフィラーカップリング剤を含有することによって、所望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]
エチレン・1-ブテン共重合体を含むゴム成分、
カーボンブラック及び/又はシリカ、並びに、
後述する、式(1)で表される化合物、その金属塩、及び、後述する式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のフィラーカップリング剤を含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物。
[2]
上記式(1)で表される化合物を含有する、[1]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[3]
上記カーボンブラック及び/又は上記シリカの含有量が、上記ゴム成分100質量部に対して、30~80質量部である、[1]又は[2]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[4]
上記フィラーカップリング剤の含有量が、上記ゴム成分100質量部に対して、0.1~3.0質量部である、[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]
更に、エチレン含有量が50~80モル%であり、重量平均分子量が50,000未満であるエチレン・プロピレン共重合体2を含有する、[1]~[4]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。ただし、上記ゴム成分は上記エチレン・プロピレン共重合体2を含まない。
[6]
上記ゴム成分が、更に、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体1を含む、[1]~[5]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[7]
上記エチレン・1-ブテン共重合体と上記エチレン・プロピレン共重合体1との質量比が、10/90~90/10である、[6]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[8]
上記ゴム成分が、更に、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体1を含み、
上記エチレン・プロピレン共重合体2の含有量が、上記ゴム成分100質量部に対して、1~20質量部である、[5]に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[9]
更に、有機過酸化物を含有する、[1]~[8]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[10]
上記エチレン・1-ブテン共重合体は、125℃におけるムーニー粘度が15以上である、[1]~[9]のいずれかに記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
[11]
[1]~[10]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。
本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物は、熱老化後の、耐摩耗性及び破断時伸び、並びに、加熱条件下での破断強度が優れる。
本発明のコンベヤベルトは、熱老化後の、耐摩耗性及び破断時伸び、並びに、加熱条件下での破断強度が優れる。
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。
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。
本明細書において、特に断りのない限り、本発明において使用される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、熱老化後の、耐摩耗性及び破断時伸び、並びに、加熱条件下での破断強度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。
[コンベヤベルト用ゴム組成物]
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-ブテン共重合体を含むゴム成分、
カーボンブラック及び/又はシリカ、並びに、
下記式(1)で表される化合物、その金属塩、及び、下記式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のフィラーカップリング剤を含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物である。
Figure 2023007099000001
式(1)中、nは2~10の整数を表す。
Figure 2023007099000002
式(2)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6~12の2価の炭化水素基を表し、
2、R3はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表し、
4はヒドロキシ基又は-OM1を表し、M1は金属を表し、
Xは-NH-又は-O-を表す。
本発明において、上記フィラーカップリング剤は、式(1)及び式(2)がそれぞれ有するアミノ基(-NH2)がフィラーとしてのカーボンブラック及び/又はシリカに作用してフィラーの分散性を良好なものとする一方、式(1)中の-SO3H若しくはその金属塩、又は、式(2)中のR4若しくは二重結合がEBMに作用し、EBMと共有結合又はこれ以外の結合を形成すると考えられる。上記フィラーカップリング剤が上記のような作用をすることによって、本発明の組成物は上記課題を達成できると本発明者は推測する。
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、上記ゴム成分はエチレン・1-ブテン共重合体(EBM)を含む。
上記ゴム成分は、作業上扱いやすく、本発明の効果(特に加熱条件下での破断強度)がより優れるという観点から、23℃の条件下において、固体であることが好ましい。
上記ゴム成分は、後述するエチレン・プロピレン共重合体2を含まない。
[エチレン・1-ブテン共重合体]
上記ゴム成分に含まれるエチレン・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る。EBMを構成する繰り返し単位は、エチレン及び1-ブテンのみに由来するものであることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
(EBMのムーニー粘度)
EBMの125℃におけるムーニー粘度は、本発明の効果(特に加熱条件下における破断強度)がより優れ、耐久性(引裂強さ)が優れるという観点から、15以上であることが好ましく、20以上がより好ましく、40以上がさらに好ましい。なお、上記ムーニー粘度の上限値は特に限定されないが、本発明の効果(特に加熱条件下での破断強度)がより優れるという観点から、70以下が好ましく、55以下がより好ましい。
本発明において、125℃におけるムーニー粘度は、JIS K6300-1:2013に準じて、L形ロータを使用し、予熱時間1分、ロータの回転時間4分、試験温度125℃の条件で測定した粘度(ML1+4、125℃)を指す(以下同様)。上記方法によって、EBMの125℃におけるムーニー粘度を測定できる。後述する、EPM1、EPM2の125℃におけるムーニー粘度についても同様である。
EBMは、作業上扱いやすく、本発明の効果(特に加熱条件下での破断強度)がより優れるという観点から、23℃の条件下において、固体であることが好ましい。
(EBMのエチレン含有量)
EBMのエチレン含有量は、特に限定されないが、本発明の効果がより優れるという観点から、EBM中の60~90質量%が好ましく、65~85質量%がより好ましい。
本発明において、エチレン・1-ブテン共重合体(EBM)のエチレン含有量は、ASTM D 3900に基づき算出可能である。
〔エチレン・プロピレン共重合体〕
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れ、加工性が優れるという観点から、エチレン・プロピレン共重合体(EPM)を更に含有することが好ましく、
125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体1(EPM1)、及び/又は、
エチレン含有量が50~80モル%であり、重量平均分子量が50,000未満であるエチレン・プロピレン共重合体2(EPM2)を含有することがより好ましく、
少なくとも上記のEPM2を含有することが更に好ましく、
EPM2及びEPM1を含有することが特に好ましい。
なお、重量平均分子量が50,000以上であるエチレン・プロピレン共重合体1(EPM1)は、23℃の条件下において固体のゴムなので、ゴム成分に含まれる。
一方、上述のとおり、エチレン・プロピレン共重合体2(EPM2)はゴム成分に含まれない。
(エチレン・プロピレン共重合体1)
エチレン・プロピレン共重合体1(EPM1)は、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体(共重合ゴム)である。
・共重合体
EPM1は、エチレンとプロピレンとの共重合体である。EPM1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に由来することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
・EPM1のムーニー粘度
EPM1の125℃におけるムーニー粘度は、耐熱性が優れ、本発明の効果(特に加熱条件下での破断強度)がより優れるという観点から、25以上がより好ましい。なお、上記ムーニー粘度の上限値は特に限定されないが、本発明の効果(特に加熱条件下での破断強度)がより優れ、耐熱性、加工性が優れるという観点から、50以下が好ましく、40以下がより好ましい。
・EPM1のエチレン含有量
EPM1のエチレン含有量は、本発明の効果がより優れ、耐熱性、加工性が優れるという観点から、EPM1中の、40質量%以上60質量%未満が好ましく、45~55質量%がより好ましい。
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。
・EPM1の重量平均分子量
EPM1の重量平均分子量は、本発明の効果がより優れ、加工性が優れるという観点から、100,000~450,000が好ましく、200,000~350,000がより好ましい。
本発明において、エチレン・プロピレン共重合体1の重量平均分子量は、以下の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により得られる標準ポリスチレン換算値とできる。後述するエチレン・プロピレン共重合体2の重量平均分子量も同様である。
・溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI検出器
・EBMとEPM1との質量比
ゴム成分が更にEPM1を含む場合、上記EBMと上記EPM1との質量比(EBM/EPM1)は、本発明の効果(特に熱老化後の破断時伸び)がより優れ、加工性、耐久性(引裂強さ)が優れるという観点から、10/90~90/10とすることができ、15/85~70/30が好ましく、20/80~50/50がより好ましく、25/75~45/55が更に好ましく、25/75~40/55がより更に好ましく、25/75~35/65が特に好ましい。
(エチレン・プロピレン共重合体2)
本発明の組成物は、発明の効果(特に、熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び)がより優れ、加工性が優れるという観点から、エチレン含有量が50~80モル%であり、重量平均分子量が50,000未満である(EPM2)を更に含有することが好ましい。
本発明において、EPM2は、ゴム成分(EBM及びEPM1)の硬度又は粘度を低下させつつ、EBM及び/又はEPM1と適度に架橋することが考慮されている。
・共重合体
EPM2は、エチレンとプロピレンとの共重合体である。EPM2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に由来することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
EPM2は、23℃条件下において、液状であることが好ましい。
なお、本発明において、EPM2は、パラフィンオイルを含まない。
・EPM2のエチレン含有量
EPM2のエチレン含有量は、発明の効果(特に、熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び)がより優れ、加工性、耐久性(引裂強さ)が優れるという観点から、50~80モル%であることが好ましく、60~80モル%がより好ましく、70~80モル%が更に好ましい。なお、上記EPM2のエチレン含有量の基準は、エチレン・プロピレン共重合体2(EPM2)を構成する繰り返し単位(エチレン又はプロピレンによる繰り返し単位)の総量(モル総量)である。
本発明において、EPM2のエチレン含有量は、IR法(赤外分光法)による分析結果から求めることができる。
・EPM2の重量平均分子量
EPM2の重量平均分子量は、本発明の効果がより優れるという観点から、3,000~30,000が好ましく、5,000~20,000がより好ましい。
・EPM2の含有量
本発明の組成物がEPM2を更に含有する場合、EPM2の含有量は、本発明の効果がより優れ、加工性が優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、1~20質量部であることが好ましく、8~15質量部がより好ましい。
なお、上記のEPM2の含有量の基準である「ゴム成分100質量部」はEPM2の含有量を含まない(以下同様)。
本発明の組成物がEPM1及びEPM2を更に含有する場合のEPM2の含有量は、本発明の組成物がEPM2を更に含有する場合のEPM2の含有量と同様である。なお、上記のEPM2の含有量の基準である「ゴム成分100質量部」は、EBMとEPM1との含有量を含み、EPM2の含有量を含まない(以下同様)。
[カーボンブラック及び/又はシリカ]
本発明の組成物は、カーボンブラック及び/又はシリカを含有する。
(カーボンブラック)
本発明の組成物に含有されうるカーボンブラック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。
・DBP吸収量
カーボンブラックのDBP(ジブチルフタレート)吸収量は、本発明の効果がより優れるという観点から、90cm3/100g以上であることが好ましく、95cm3/100g以上であることがより好ましい。DBP吸油量は、JIS K6217-4:2017「ゴム用カーボンブラック-基本特性- 第4部:オイル吸収量の求め方」に従い測定した値である。
・NSA
カーボンブラックのNSA(窒素吸着比表面積)は、本発明の効果がより優れ、低粘着性、低摩擦性、加工性が優れ、ゴム組成物の粘度が低く作業性に優れるという観点から、80m2/g以上であることが好ましく、110m2/g以上であることがより好ましい。カーボンブラックのNSAは、JIS K6217-2:2001「ゴム用カーボンブラック-基本特性- 第2部:比表面積の求め方-窒素吸着法-単点法」に従い測定した値である。
・種類
カーボンブラックは、特に限定されないが、ISAF、SAF、FEF、GPF、SRF、FT、HAF、又は、MT級カーボンブラックを含むことが好ましく、少なくともISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace)又はHAF(High Arasion Furnace)級カーボンブラックを含むことがより好ましい。
(シリカ)
本発明の組成物に含有されうるシリカ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。具体的には例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、無水微粉ケイ酸、含水微粉ケイ酸、含水ケイ酸アルミニウム、含水ケイ酸カルシウムが挙げられる。
(好適態様)
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れるという観点から、カーボンブラックを更に含有することが好ましい。
(カーボンブラック及び/又はシリカの含有量)
カーボンブラック及び/又はシリカの含有量(カーボンブラック及びシリカを併用する場合、これらの合計含有量)は、本発明の効果がより優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、30~80質量部であることが好ましく、30~60質量部がより好ましい。
[フィラーカップリング剤]
本発明の組成物は、下記式(1)で表される化合物、その金属塩、及び、下記式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のフィラーカップリング剤を含有する。
(式(1)で表される化合物)
式(1)で表される化合物について、式(1)は以下のとおりである。
Figure 2023007099000003
式(1)中、nは2~10の整数を表す。
nは、本発明の効果がより優れるという観点から、2~6の整数が好ましく、3~4の整数がより好ましい。
式(1)で表される化合物としては、例えば、S-(3-アミノプロピル)チオ硫酸、S-(4-アミノブチル)チオ硫酸、S-(5-アミノペンチル)チオ硫酸、S-(6-アミノヘキシル)チオ硫酸、S-(7-アミノヘプチル)チオ硫酸、S-(8-アミノオクチル)チオ硫酸、S-(9-アミノノニル)チオ硫酸、S-(9-アミノデシル)チオ硫酸が挙げられる。
(式(1)で表される化合物の金属塩)
式(1)で表される化合物の金属塩は、上記式(1)における-SO3Hが-SO32に変更された化合物である。上記M2は金属を表し、上記M2としては、例えば、ナトリウム、カリウムのようなアルカリ金属が挙げられる。
(式(2)で表される化合物)
式(2)で表される化合物について、式(2)は以下のとおりである。
Figure 2023007099000004
式(2)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6~12の2価の炭化水素基を表し、
2、R3はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表し、
4はヒドロキシ基又は-OM1を表し、M1は金属を表し、
Xは-NH-又は-O-を表す。
・R1
式(2)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6~12の2価の炭化水素基を表す。上記炭化水素基は、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐上、環状、若しくは、これらの組み合わせ)、芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせが挙げられる。R1が有してもよい置換基は特に制限されない。
1は、本発明の効果がより優れるという観点から、芳香族炭化水素基を含むことが好ましく、フェニレン基を含むことがより好ましい。
・R2、R3
式(2)中、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表す。
ハロゲン原子としては、例えば、F、Cl、Brが挙げられる。
炭素数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。
炭素数6~12のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基が挙げられる。
炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基が挙げられる。
2、R3は水素原子であることが好ましい。
・R4
4はヒドロキシ基又は-OMを表し、上記Mは金属を表す。
上記M1としては、例えば、ナトリウム、カリウムのようなアルカリ金属が挙げられる。
4は-ONaが好ましい。
・X
Xは-NH-又は-O-を表す。Xは-NH-が好ましい。
式(2)で表される化合物としては、例えば、(2Z)-4-[(4-アミノフェニル)アミノ]-4-オキソ-2-ブテン酸ナトリウムが挙げられる。
・好適例
上記フィラーカップリング剤は、本発明の効果がより優れ、耐久性(引裂強さ)等が優れるという観点から、式(1)で表される化合物を含有することが好ましく、S-(3-アミノプロピル)チオ硫酸を含有することがより好ましい。
・フィラーカップリング剤の含有量
上記フィラーカップリング剤の含有量(式(1)で表される化合物、その金属塩及び式(2)で表される化合物のうちからの複数の化合物を併用する場合はこれらの合計含有量)は、本発明の効果がより優れ、耐久性(引裂強さ)等が優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、0.1~3.0質量部であることが好ましく、0.3~3.0質量部であることがより好ましく、0.5~2.5質量部が更に好ましい。
(有機過酸化物)
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れるという観点から、更に、有機過酸化物を含有することが好ましい。
上記有機過酸化物は架橋剤として機能することができる。上記有機過酸化物は、EBM又は必要に応じて更に含有できるEPMが有する、エチレンに由来する繰り返し単位において、ラジカルを発生させ、上記ラジカル同士が反応し、架橋することができる。
本発明の組成物が更に有機過酸化物を含有する場合、EBM等をより適切に架橋させることができる。
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(商品名「パーカドックス14-40」、化薬アクゾ社製)、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。
・有機過酸化物の含有量
本発明の組成物が更に有機過酸化物を含有する場合、有機過酸化物の含有量は、本発明の効果がより優れるという観点から、上記ゴム成分100質量部に対して、0.007~0.024モル当量が好ましく、0.011~0.020モル当量がより好ましい。
(任意成分)
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、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、パラフィンオイルのようなオイル、可塑剤、カルボン酸金属塩のような共架橋剤等の添加剤を含有できる。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。
(共架橋剤)
本発明の組成物は、有機過酸化物を含有する場合、更に、共架橋剤を含有することができる。
共架橋剤は、官能基を複数有するモノマーを指す。
本発明の組成物は共架橋剤を上記有機過酸化物とともに更に含有することによって、共架橋剤が上記ゴム成分等を架橋することができ、本発明の効果がより優れるという観点から、好ましい。
共架橋剤としては、例えば、有機金属系化合物、有機系化合物(金属を含む物を除く)が挙げられる。
有機金属系化合物としては、例えばカルボン酸金属塩が挙げられ、具体的には例えばマグネシウムジ(メタ)アクリレート、亜鉛ジ(メタ)アクリレートのようなジ(メタ)アクリレート金属塩が挙げられる。
有機系化合物(金属を含む物を除く)としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどの(メタ)アクリレート系化合物、キノンジオキシム系化合物、ジアリル系化合物が挙げられる。
共架橋剤は、本発明の効果がより優れるという理由から、有機金属系化合物を含むことが好ましく、ジ(メタ)アクリレート金属塩を含むことがより好ましく、マグネシウムジ(メタ)アクリレートを含むことが更に好ましい。
(共架橋剤の含有量)
本発明の組成物が更に共架橋剤を含有する場合、共架橋剤の含有量は、本発明の効果がより優れるという理由から、上記ゴム成分100質量部に対して、0.5~5.0質量部であることが好ましい。
なお、共架橋剤は、上述のフィラーカプリング剤を含まない。
本発明の組成物の製造は、公知の条件および方法により行うことができる。例えば、上述した各成分を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を用いて混合することによって、本発明の組成物を製造することができる。
本発明の組成物を用いて、例えば、コンベヤベルトを製造することができる。
[コンベヤベルト]
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、製造方法等は例えば公知のコンベヤベルトと同様である。
本発明のコンベヤベルトにおけるいずれの構成部材に本発明の組成物を適用するかは特に制限されない。本発明のコンベヤベルトを構成するゴムのすべて又は一部が本発明の組成物によって形成されていればよい。
本発明の組成物が、上記のとおり、熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び、及び加熱条件下での破断強度が優れることから、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。
本発明のコンベヤベルトの実施形態を添付の図面を用いて以下に説明する。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において、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T、Tは通常の場合、それぞれ1.5~20mm程度とできる。
また、コートゴム2は、公知のコンベヤベルトに用いられているコートゴムを使用できる。上記コートゴムとして、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)、エチレン-プロピレンゴム(EPT)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)等をゴム成分として含有するゴム組成物が使用できる。
次に、本発明のコンベヤベルトの第2の実施形態を、図2を用いて説明する。
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、例えば、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る。クッションゴムとして、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)等をゴム成分として含有するゴム組成物が使用できる。
本発明のコンベヤベルトは、例えば、常法に従って、芯材となる布層、スチールコード、又は芯材層等を本発明の組成物で成形した未加硫のゴムシート間に介在させ、加熱加圧して加硫することにより製造できる。加硫条件は、例えば、120~180℃程度、0.1~4.9MPa程度の条件下で、10~90分程度とできる。
本発明のコンベヤベルトは、上述した本発明の組成物を用いて作製されるので、熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び、及び加熱条件下での破断強度が優れる。
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表の各成分を同表に示す組成(架橋剤1以外は質量部)で用いて、これらをバンバリーミキサーで混合し、各組成物を製造した。
なお、第1表において、架橋剤1の量は、第1表に示す、ゴム成分(EBM1、EBM2、EPM1-1、EPDMの合計含有量)100質量部に対する、モル当量である。
[評価]
上記のとおり製造された各組成物を用いて以下の評価を行った。結果を第1表に示す。
<熱老化後の耐摩耗性>
・初期加硫試験体の作製
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、直径16mm、厚さ6mmの初期加硫試験体を作製した。
・熱老化試験
上記のとおり得られた各初期加硫試験体を180℃の条件下に168時間置く熱老化試験を行った。熱老化試験後に得られたサンプルを、「熱老化後加硫試験体」と称する。
・摩耗試験
上記のとおり得られた各熱老化後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23℃条件下で摩耗試験(A法、非回転式)を行い、摩耗量[mm3]を測定した。
結果を、第1表の「熱老化(180℃×168hr後)DIN摩耗性」欄に示す。
・評価基準
本発明において、上記摩耗量が170mm3未満であった場合、熱老化後の耐摩耗性が優れると評価した。上記の場合、上記摩耗量が少ないほうが、熱老化後の耐摩耗性がより優れる。
一方、上記摩耗量が170mm3以上であった場合、熱老化後の耐摩耗性が悪いと評価した。
<引張物性評価用サンプルの調製>
・初期の引張物性評価用サンプル
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、初期の引張物性評価用サンプルを得た。
・熱老化(180℃×336時間)後の引張物性評価用サンプル
上記のとおり得られた初期の各引張物性評価用サンプルを180℃の条件下に336時間置く熱老化試験を行った。熱老化試験後に得られたサンプルを、「熱老化後の引張物性評価用サンプル」と称する。
<引張試験1:熱老化後の破断時伸びの評価>
・熱老化(180℃×336時間)後の破断時伸び(EB)
上記のとおり得られた各熱老化後の引張物性評価用サンプルについて、23℃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、熱老化後の破断時伸び(EB、単位%)を測定した。
結果を、第1表の「熱老化(180℃×336hr後)破断時伸び EB」欄に示す。
本発明において、上記EBが280%以上であった場合、熱老化後の破断時伸びが優れた、と評価した。上記EBが280%より大きいほど、熱老化後の破断時伸びがより優れる。
一方、上記EBが280%未満であった場合、熱老化後の破断時伸びが悪かった、と評価した。
<引張試験2:加熱条件下での破断強度の評価>
・室温又は加熱条件下での破断強度
上記のとおり得られた各初期の引張物性評価用サンプルについて、23℃又は150℃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)を測定した。
第1表において、23℃条件下における破断強度の結果を「TB@23℃」欄に示し、150℃条件下における熱時の破断強度の結果を「TB@150℃」欄に示す。
・加熱条件下での破断強度の評価
本発明において、加熱条件下での破断強度を、上記TB@150℃で評価した。
本発明において、TB@150℃の結果が4.1MPa以上であった場合、加熱条件下での破断強度が優れたと評価した。上記TB@150℃が4.1MPaより大きいほど加熱条件下での破断強度がより優れる。
一方、TB@150℃の結果が4.1MPa未満であった場合、加熱条件下での破断強度が悪かったと評価した。
・ΔTB(TBの変化率[%])
上記のとおり測定された、23℃又は150℃条件下で測定されたTBの値を下記式に当てはめて、TBの変化率[%]を求めた。結果を第1表の「ΔTB」欄に示す。
TBの変化率(%)={((150℃条件下で測定されたTB)-(23℃条件下で測定されたTB))/(23℃条件下で測定されたTB)}×100
本発明において、上記TBの変化率の絶対値が0%に近いほど耐熱性が優れ、好ましい。
・引裂強さ(Ts)の測定
上記のとおり得られた各組成物を使用し、JIS K6252-1:2015に準拠して、クレセント形試験片を用い、23℃及び150℃の条件下で引裂強さ(単位kN/m)を測定した。
23℃の条件下での測定結果を第1表の「Ts@23℃」の欄に示す。
150℃(高温)の条件下での測定結果を第1表の「Ts@150℃」の欄に示す。
・引裂強さ(Ts)の評価
23℃の条件下で引裂強さは、その値が大きいほど、室温条件下での耐久性が優れ、好ましい。
150℃の条件下で引裂強さは、その値が大きいほど、高温条件下での耐久性が優れ、好ましい。
Figure 2023007099000005
Figure 2023007099000006
Figure 2023007099000007
第1表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
(EBM)
・EBM1:125℃におけるムーニー粘度が19であり、エチレン含有量が74質量%であるエチレン・1-ブテン共重合体。商品名「Engage 7467」(ダウケミカル社製)23℃の条件下において固体である。
・EBM2:125℃におけるムーニー粘度が47であり、エチレン含有量が74質量%である、エチレン・1-ブテン共重合体。商品名「Engage 7487」(ダウケミカル社製)。23℃の条件下において固体である。
(EPM1)
・EPM1-1:125℃におけるムーニー粘度が26であり、エチレン含有量が52質量%であり、重量平均分子量が310,000である、エチレン・プロピレン共重合体。商品名「KEP-110」(KUMHO POLYCHEM社製)。上記EPM1-1は、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~60質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体なので、本発明におけるエチレン・プロピレン共重合体1に該当する。23℃の条件下において固体である。
(EPM2)
・EPM2-1:液状ゴム@23℃。商品名「ルーカント HC-2000」(三井化学社製)。エチレン含有量が53モル%であり、プロピレン含有量が47モル%であり、重量平均分子量が50,000未満であるエチレン・プロピレン共重合体。23℃の条件下において液状である。
・EPM2-2:液状ゴム@23℃。商品名「ルーカント HC-3000X」(三井化学社製)。エチレン含有量が73モル%であり、プロピレン含有量が27モル%であり、重量平均分子量が50,000未満であるエチレン・プロピレン共重合体。23℃の条件下において液状である。
・EPDM(比較):EPDM。Arlanxeo製KELTAN5170P
(フィラーカップリング剤)
・フィラーカップリング剤1:S-(3-アミノプロピル)チオ硫酸。商品名スミリンク100、住友化学社製
・フィラーカップリング剤2:(2Z)-4-[(4-アミノフェニル)アミノ]-4-オキソ-2-ブテン酸ナトリウム。商品名スミリンク200、住友化学社製
・カーボンブラック:HAF級カーボンブラック。商品名「ニテロン#300」(新日化カーボン社製)
・酸化亜鉛: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1:商品名「ノクラックMMB」(大内新興化学工業社製)
・老化防止剤2:商品名「ノンフレックスLAS-P」(精工化学社製)
・オイル:商品名「SUNPAR 2280」(日本サン石油社製)パラフィンオイル
・架橋剤1:商品名「パーカドックス14-40」(化薬アクゾ社製)有機過酸化物
・架橋剤2(共架橋剤):商品名「ハイクロスGT」(精工化学社製)カルボン酸金属塩(マグネシウムジメタクリレート)
(加工性の評価)
実施例2、5~9のゴム組成物(未加硫)をJIS K6300-2:2001「未加硫ゴム-物理特性-第2部:振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」に準拠し、レオメーターとしてロータレス加硫試験機を使用し、温度160℃において、得られるトルクを縦軸、加硫時間を横軸にした加硫曲線を測定した。得られた加硫曲線からトルクの最大値MHを得た。本発明においては上記最大値MHが1未満である場合、加工性が優れることを意味する。上記最大値MHが小さいほど加工性がより優れる。結果を以下に示す。
(トルクの最大値MHの結果/単位は「N・m」)
実施例2 0.94
実施例5 0.88
実施例6 0.91
実施例7 0.91
実施例8 0.89
実施例9 0.88
第1表に示す結果から明らかなように、EBMを含有せず、代わりにEPMを含有し、所定のフィラーカップリング剤を含有しない比較例1は、熱老化後の耐摩耗性、加熱条件下での破断時伸びが悪かった。加熱条件下での破断時伸びが悪かった。
EBMを含有せず、代わりにEPMを含有する、比較例2,3は、熱老化後の耐摩耗性が悪かった。比較例3は、加熱条件下での破断時伸びも悪かった。
EBMを含有せず、代わりにEPMを含有する比較例4は、熱老化後の耐摩耗性が悪かった。
所定のフィラーカップリング剤を含有しない比較例5は、加熱条件下での破断時伸びが悪かった。
EBMを含有せず、代わりにEPDMを含有する、比較例6は、熱老化後の破断時伸びが悪かった。
これに対して、本発明の組成物は、熱老化後の耐摩耗性、熱老化後の破断時伸び、及び加熱条件下における破断強度が優れた。
また、本発明の組成物は、加工性が優れた。
1:布層
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 (11)

  1. エチレン・1-ブテン共重合体を含むゴム成分、
    カーボンブラック及び/又はシリカ、並びに、
    下記式(1)で表される化合物、その金属塩、及び、下記式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のフィラーカップリング剤を含有する、コンベヤベルト用ゴム組成物。
    Figure 2023007099000008
    式(1)中、nは2~10の整数を表す。
    Figure 2023007099000009
    式(2)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6~12の2価の炭化水素基を表し、
    2、R3はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表し、
    4はヒドロキシ基又は-OM1を表し、M1は金属を表し、
    Xは-NH-又は-O-を表す。
  2. 前記式(1)で表される化合物を含有する、請求項1に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  3. 前記カーボンブラック及び/又は前記シリカの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、30~80質量部である、請求項1又は2に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  4. 前記フィラーカップリング剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、0.1~3.0質量部である、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。
  5. 更に、エチレン含有量が50~80モル%であり、重量平均分子量が50,000未満であるエチレン・プロピレン共重合体2を含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。ただし、前記ゴム成分は前記エチレン・プロピレン共重合体2を含まない。
  6. 前記ゴム成分が、更に、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体1を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  7. 前記エチレン・1-ブテン共重合体と前記エチレン・プロピレン共重合体1との質量比が、10/90~90/10である、請求項6に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  8. 前記ゴム成分が、更に、125℃におけるムーニー粘度が20以上であり、エチレン含有量が40~70質量%であり、重量平均分子量が50,000以上である、エチレン・プロピレン共重合体1を含み、
    前記エチレン・プロピレン共重合体2の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、1~20質量部である、請求項5に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  9. 更に、有機過酸化物を含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  10. 前記エチレン・1-ブテン共重合体は、125℃におけるムーニー粘度が15以上である、請求項1~9のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いて作製されたコンベヤベルト。
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