JP3911840B2

JP3911840B2 - 耐熱ベルト

Info

Publication number: JP3911840B2
Application number: JP09761098A
Authority: JP
Inventors: 文男麻田; 茂来嶋; 伸和高野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: JPH11292236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼、セメント等の産業分野において、高温（１５０〜２５０℃）の輸送物を搬送するためのコンベアベルトとして好適な、耐熱老化性、ロール加工性、成形粘着加工性に優れると共に、耐摩耗性等にも優れ、とりわけ、熱老化による物性の低下が小さく、苛酷な高温環境下における長期使用に耐え得る耐熱ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼、セメント等の産業分野においては、クリンカ等の１５０〜２５０℃の高温の輸送物がベルトコンベアで搬送される。一般に、このような高温輸送物の搬送に用いられるコンベアベルトは、帆布又はスチールコード等の補強材で補強されたゴムベルトよりなるが、このゴムベルトとしては、ベルトとしてのロール加工性や成形粘着加工性並びに輸送物の高温に耐え得る耐熱性はもとより、使用期間中の保守点検作業を最小限に抑えると共に、長期間の使用寿命を得るために、特に耐熱劣化性に優れることが重要であり、また、輸送物による摩耗の発生防止の点から耐摩耗性に優れ、特に、熱老化による物性の低下が十分に抑制され、苛酷な高温環境下における長期使用にも十分に耐え得ることが要求される。
【０００３】
従来、耐熱ベルトとしての要求性能を極力得るために、ゴムベルトを構成するゴム成分としてはＥＰＭ（エチレン・プロピレン共重合体）が、また加硫剤としては過酸化物が選択使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ゴムとしてＥＰＭを用いた従来の耐熱ベルトでは、耐熱老化性、耐摩耗性において十分に満足し得る特性が得られない。特に、熱老化による各種物性低下の抑制が十分でないために、苛酷な高温環境下における長期使用には耐え得ることができない。
【０００５】
耐熱老化性をより向上させる目的でＥＰＭのエチレン含量を高くすることが行われる場合もあるが、ＥＰＭのエチレン含量を高くすると、結晶性が発現されるために、ゴム本来の持つ柔軟性が失われ、ロール加工性や成形時の粘着性が損なわれるという不具合がある。
【０００６】
このため、従来においては、ロール加工性や成形粘着加工性を重視して、エチレン含量の低い、即ちゴム特性の高いＥＰＭが用いられており、このため、耐熱老化性や、耐摩耗性の要求性能が十分に満たされておらず、また、熱老化により各種物性が大きく低下しているのが現状である。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、耐熱老化性、ロール加工性、成形粘着加工性、耐摩耗性等のすべての要求性能に優れ、特に、熱老化による各種物性の低下が十分に抑制され、苛酷な高温環境下における長期使用にも十分に耐え得る長寿命耐熱ベルトを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐熱ベルトは、補強材で補強されたゴムよりなる耐熱ベルトにおいて、
該ゴムはポリマー主成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を含有するゴム組成物を加硫したものであり、前記ポリマー主成分が、プロピレン含量３０〜５０重量％のエチレン・プロピレン共重合体２０〜８０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン含量４０〜６０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン共重合体２０〜８０重量％とで構成されたもの、又は、１−オクテン含量が２０〜５０重量％のエチレン・１−オクテン共重合体２０〜６０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン４０〜６０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン共重合体４０〜８０重量％とで構成されたものであり、この加硫ゴムを１８０℃で１４日間加熱したときの重量減少率が４％以下であることを特徴とする。
【０００９】
ゴム組成物のポリマー主成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を用いることにより、加硫後のゴムとして、１８０℃で１４日間加熱したときの重量減少率が４％以下であるようなゴムを得ることができる。このようなゴムよりなるベルトは、熱老化による物性の低下が十分に抑制され、苛酷な高温環境下における長期使用にも十分に耐え得るものとなる。
【００１０】
なお、本発明において、加硫ゴムを１８０℃で１４日間加熱したときの重量減少率（以下「熱老化重量減少率」と称す。）とは、ゴム組成物を加硫して得られた加硫ゴムの重量（Ｍ₁）と、この加硫ゴムを１８０℃で１４日間加熱した後の重量（Ｍ₂）から、｛（Ｍ₁−Ｍ₂）／Ｍ₁｝×１００で求められる重量減少率である。
【００１１】
本発明において、エチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体は、メタロセン系触媒の存在下に共重合させることにより製造されたものであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の耐熱ベルトを構成するゴムは、ポリマー主成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を含有するゴム組成物を加硫したものであり、加硫ゴムの熱老化重量減少率が４％以下のものである。
【００１３】
この熱老化重量減少率が４％を超えるような加硫ゴムよりなるゴムベルトは、熱老化による各種物性の低下が著しく、苛酷な高温環境下における長期使用に耐えることができない。本発明では、この熱老化重量減少率は３．７％以下とりわけ３．１％以下であることが望ましい。
【００１４】
このような熱老化重量減少率を満たすゴム組成物とするためには、ポリマー主成分としてのエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体として、下記のような共重合組成のものを採用する。
【００１５】
[エチレン・α−オレフィン共重合体]
エチレン・α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンとしてはプロピレン又は１−オクテンを用い、プロピン含量３０〜６０重量％のエチレン・プロピレン共重合体（以下「ＥＰＭと称す」。）、又は、１−オクテン含量が２０〜５０重量％のエチレン・１−オクテン共重合体（以下「ＥＯＭ」と称す。）を用いる。
【００１６】
［エチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体］
エチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を構成するα−オレフィンとしてはプロピレンを用い、エチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体としては、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン含量４０〜６０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン共重合体（以下「ＥＰＤＭ」と称す。）を用いる。
【００１７】
また、本発明において、エチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体は、メタロセン系触媒の存在下に各単量体成分を共重合させることにより製造されたものであることが好ましい。即ち、一般に、共重合用触媒としては、主にチーグラナッタ系触媒又はメタロセン系触媒が使用されるが、チーグラナッタ系触媒の存在下で共重合反応させることにより得られた共重合体では、熱老化重量減少率を十分に小さくすることができず、熱老化による物性の低下が若干大きい傾向にある。これに対して、メタロセン系触媒の存在下で共重合反応させることにより得られた共重合体では、触媒残渣が少ない、分子量分布がシャープである等の理由により、熱老化重量減少率を十分に小さくすることができ、熱老化による物性の低下を十分に抑制することができる。
【００１８】
本発明では、熱老化重量減少率が４％以下となるように、ポリマーを構成するエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体の成分組成や共重合体配合は、次のようなポリマー主成分構成とする。
【００１９】
(1) プロピレン含量３０〜５０重量％のＥＰＭ２０〜８０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン含量４０〜６０重量％のＥＰＤＭ２０〜８０重量％とで構成されたもの
(2) １−オクテン含量が２０〜５０重量％のＥＯＭ２０〜６０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン４０〜６０重量％のＥＰＤＭ４０〜８０重量％とで構成されたもの
なお、ポリマー成分としては、本発明の目的を損なわない範囲で上記の共重合体以外のポリマーを用いても良く、この場合、その他のポリマーとしては、ブチルゴム等が挙げられ、その配合割合は全ポリマー成分中２０重量部未満が好ましい。
【００２０】
なお、本発明のベルトに係るゴム組成物では、共架橋剤として、メタクリル酸亜鉛、メタクリル酸アルミニウム、メタクリル酸カルシウム、メタクリル酸マグネシウム等のメタクリル酸金属塩を配合することにより、耐熱老化性や耐摩耗性、耐表面クラック性をより一層向上させることができ、この場合、メタクリル酸金属塩の配合量はポリマー１００重量部に対して０．２〜５重量部とするのが好ましい。この範囲よりも配合量が少ないと配合による改善効果が十分に得られず、多いと流動時の分散、加硫後のモールド密着等の加工上の問題と、ポリマーとの架橋反応のバランスが損なわれる。
【００２１】
また、本発明のベルトに係るゴム組成物では、加工性改良剤として、液状ゴムを配合することにより、ロール加工性や成形粘着加工性をより一層向上させることができる。この場合、液状ゴムの配合量はポリマー１００重量部に対して５〜４０重量部とするのが好ましい。この範囲よりも配合量が少ないと配合による改善効果が十分に得られず、多いと耐摩耗性が損なわれる。なお、液状ゴムとしては、水素添加ＩＲ（イソプレンゴム）、水素添加ＢＲ（ブタジエンゴム）、液状ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合体）、液状ＥＰＭ等を用いることができる。
【００２２】
本発明のベルトに係るゴム組成物は、ポリマー主成分として前述の共重合体を用い、熱老化重量減少率４％以下となるように構成すること以外は、通常のゴム組成物配合とすることができ、例えば、次のような配合組成で調製される。
【００２３】
〈ゴム組成物配合（重量部）〉
ポリマー：１００
カーボン：３０〜８０
液状ゴム等の加工性改良剤：５〜４０
メタクリル酸亜鉛等の共架橋剤：０．５〜７．０
熱老化防止剤：０．５〜３．０
加硫剤：３．０〜７．０
加硫助剤（ステアリン酸及びＺｎＯ）：３．５〜１１．０
なお、加硫剤としては通常の有機過酸化物を用いることができる。加硫助剤としてはステアリン酸、亜鉛華、パルミチン酸、オレイン酸、ラウリン酸等を用いることができる。加工性改良剤としては、前述の液状ゴムの他、脂肪族炭化水素樹脂、パラフィン系軟化剤、クマロン樹脂、フェノールテルペン樹脂、ロジン誘導体等を用いることができる。共架橋剤としてはメタクリル酸金属塩等の含金属モノマーの他、トリアリルイソシアヌレート等の多官能性モノマー、含イオウ化合物、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレン−ビス−マレイミド等を用いることができる。熱老化防止剤としてはジフェニルアミン系、キノリン系、イミダゾール系、ｐ−フェニレンジアミン系、フェノール系、ビス，トリス−ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダードフェノール系等の各種のものを用いることができる。
【００２４】
本発明の耐熱ベルトは、このようなゴム組成物を用いて製造されるが、その具体的な構成としては、次のようなものが挙げられる。
【００２５】
(1) 図１(ａ)に示す如く、帆布１を芯材とし、外周をゴム２でカバーした耐熱ゴムベルト３。
【００２６】
(2) 図１（ｂ）に示す如く、ゴム４内にスチールコ−ド５を芯材として埋設した耐熱ゴムベルト６。
【００２７】
図１（ａ）の耐熱ゴムベルト３は、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１を芯材とするものであり、帆布１の積層枚数、カバーゴム２の厚さやベルト幅等は使用目的に応じて適宜決定されるが、カバーゴム２の厚さＴ₁、Ｔ₂は通常の場合１．５〜２０ｍｍ程度とされる。
【００２８】
また、図１（ｂ）の耐熱ゴムベルト６は、直径０．２〜０．４ｍｍ程度の素線を複数本撚り合わせて直径２．０〜９．５ｍｍ程度のワイヤロープとしたスチールコード５を５０〜２３０本程度並列させて芯材とするものであり、一般に、耐熱ゴムベルト６の総厚みＴは１０〜５０ｍｍ程度とされる。
【００２９】
このような耐熱ベルトは、常法に従って、芯材となる帆布やスチールコードを本発明に係るゴム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容易に製造することができる。なお、加硫条件は、通常１２０〜１８０℃、１０〜５０ｋｇ／ｃｍ²程度で１０〜９０分程度である。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００３１】
実施例１，２、比較例１〜３
表１に示す配合のゴム組成物を１７０℃、６０ｋｇ／ｃｍ²で３０分間加熱加圧して加硫成形し、得られたゴムについて、諸特性を測定し、結果を表１に示した。
【００３２】
なお、用いた原材料の詳細は次の通りである。
【００３３】
〈ポリマー〉
ＥＰＭ−１：日本合成ゴム社製「Ｔ７９４２」（エチレン含量６３重量％：チーグラナッタ系触媒）
ＥＰＭ−２：日本合成ゴム社製「ＥＰ１１」（エチレン含量５２重量％：チーグラナッタ系触媒）
ＥＯＭ：デュポン・ダウエラストマー社製「Ｅｎｇａｇｅ８１８０」（１−オクテン含量２５重量％：メタロセン系触媒）
ＥＰＤＭ：デュポン・ダウエラストマー社製「ＮＯＬＤＥＬ
ＩＰ３４３０」（エチレン含量４２．５重量％、プロピレン含量５７重量％：メタロセン系触媒）
〈加工性改良剤〉
液状ＥＰＭ：ユニロイヤルケミカル社製「トライレンＣＰ８０」（エチレン・プロピレン共重合物）
〈共架橋剤〉
メタクリル酸亜鉛：川口化学社製「アクターＺＭＡ」
トリアリルイソシアヌレート：日本化成社製「ＴＡＩＣ」
〈熱老化防止剤〉ジフェニルアミン系老化防止剤：バイエル社製「Ｖｕｌｋａｎｏｘ
ＤＤＡ」（ジフェニルアミン誘導体）
イミダゾール系老化防止剤：川口化学社製「アンテージＭＢ」（２−メルカプトベンズイミダゾール）
ヒンダードフェノール系：チバガイギー社製「イルガノックス１０１０」（ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］）
〈加硫剤〉
有機過酸化物：日本油脂社製「ぺロキシモンＦ４０」（炭酸カルシウム６０重量％、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン４０重量％含有）
また、各種特性の測定方法は次の通りである。
【００３４】
〈熱老化重量減少率〉
サンプルの重量を、１８０℃×１４日間の熱老化試験前後で測定し、前述の如く｛（Ｍ₁−Ｍ₂）／Ｍ₁｝×１００で算出した。
【００３５】
〈伸び保持率及び強度保持率〉
引張試験を行った際のサンプルの伸び及び強度を、１８０℃×１４日間の熱老化試験前後でそれぞれ測定し、試験前の値に対する試験後の値の割合で求めた。
【００３６】
〈耐摩耗性保持率〉
摩耗試験を行った際の摩耗量を、１８０℃×１４日間の熱老化試験前後で測定し、試験後の摩耗量に対する試験前の摩耗量の割合で求めた。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１より、ポリマーとしてＥＰＭ，ＥＯＭ，ＥＰＤＭを含み熱老化重量減少率が４％以下のゴムであれば、耐熱老化性が著しく良好で、熱老化による物性の低下が小さいことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、鉄鋼、セメント等の産業分野において、高温輸送物の搬送用コンベアベルトとして好適な、耐熱老化性、ロール加工性、成形粘着加工性、耐摩耗性等のすべての要求性能に優れ、特に、熱老化による各種物性の低下が十分に抑制され、苛酷な高温環境下における長期使用にも十分に耐え得る長寿命の耐熱ベルトが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐熱ベルトの実施の形態を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１帆布
２，４ゴム
３，６耐熱ゴムベルト
５スチールコード

Claims

補強材で補強されたゴムよりなる耐熱ベルトにおいて、
該ゴムはポリマー主成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を含有するゴム組成物を加硫したものであり、
前記ポリマー主成分が、プロピレン含量３０〜５０重量％のエチレン・プロピレン共重合体２０〜８０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン含量４０〜６０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン共重合体２０〜８０重量％とで構成されたものであり、
この加硫ゴムを１８０℃で１４日間加熱したときの重量減少率が４％以下であることを特徴とする耐熱ベルト。
補強材で補強されたゴムよりなる耐熱ベルトにおいて、
該ゴムはポリマー主成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体を含有するゴム組成物を加硫したものであり、
前記ポリマー主成分が、１−オクテン含量が２０〜５０重量％のエチレン・１−オクテン共重合体２０〜６０重量％と、エチレン含量４０〜６０重量％、プロピレン４０〜６０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン共重合体４０〜８０重量％とで構成されたものであり、
この加硫ゴムを１８０℃で１４日間加熱したときの重量減少率が４％以下であることを特徴とする耐熱ベルト。
請求項１又は２において、エチレン・α−オレフィン共重合体及びエチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体が、メタロセン系触媒の存在下に共重合させることにより製造されたものであることを特徴とする耐熱ベルト。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ゴム組成物が共架橋剤としてのメタクリル酸亜鉛を含むことを特徴とする耐熱ベルト。