JP4132341B2

JP4132341B2 - 耐衝撃性に優れたコンベアベルトカバー用ゴム組成物

Info

Publication number: JP4132341B2
Application number: JP00162399A
Authority: JP
Inventors: 英之大石
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2019-01-07
Also published as: JP2000198517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃性に優れたコンベアベルトカバー用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クラッシャー（粉砕機）からの粉砕物を受けるラインや永久伸びが発生しないことが望まれるライン等で使用されるコンベアベルトとしては、耐摩耗性に優れるカバーゴムで被覆されたコンベアベルト等が使用されている。優れた耐摩耗性を有するコンベアベルトでは、高い耐摩耗性と、耐衝撃性を両立させることが難しく、コンベアベルト表面、すなわち、カバーゴム表面に大きな傷がはいりやすく、外観が悪くなりやすいという問題があった。そこで、上から落ちる粉砕物等の衝撃によってカバーゴム表面に傷が入りにくく、カバーゴム表面の外観が良好に保たれる等の高い耐衝撃性を有するコンベアベルトの開発がのぞまれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い耐衝撃性を有し、良好な耐屈曲性を有する耐衝撃性に優れたコンベアベルトカバー用ゴム組成物を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、少なくとも以下に記載の成分を含有する耐衝撃性に優れたコンベアベルトカバー用ゴム組成物を加硫して得られるカバーゴムを有するコンベアベルトを提供する、
（Ａ）天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムからなり、天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムとの混合比（重量比）が５０／５０〜８０／２０であるゴム
１００重量部、
（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００〜２５０ｍ ² / ｇ、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１００〜１７０ｃｍ ³ ／１００ｇの超微粒子カーボンブラック
４５〜６５重量部、
（Ｃ）シリカ５〜２０重量部、および
（Ｄ）樹脂２〜７重量部。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
（Ａ）本発明の耐衝撃性コンベアベルトカバー用ゴム組成物（以下、本発明の組成物と記す）に含まれるゴムは、天然ゴム（ＮＲ）とスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなり、ＮＲとＳＢＲの混合比（重量比）が所定の値であるゴムである。
ＮＲは、シス−１，４ポリイソプレンが頭尾結合する構造を有するポリマーであり、本発明で用いられるＮＲとしては、一般に用いられるＮＲを使用することができる。
ＳＢＲは、スチレンとブタジエンとの共重合体であり、本発明で用いるＳＢＲとしては、特にその組成は限定されないが、好ましくは、含有スチレン量が１５〜３５重量％、より好ましくは２０〜３０重量％である。この範囲であると、耐衝撃性、耐摩耗性のバランスが良好となり好ましい。また、ＳＢＲは、乳化重合ＳＢＲ、溶液重合ＳＢＲがあるが、本発明で用いるＳＢＲとしては、いずれを用いても良い。
ＳＢＲとしては、市販品を利用することができ、例えば、Ｎｉｐｏｌ１５０２（日本ゼオン（株）製、スチレン含量２３．５重量％）等が挙げられる。
【０００６】
本発明で用いるゴムのＮＲとＳＢＲとの混合比は、重量比で５０／５０〜８０／２０、好ましくは６０／４０〜７０／３０である。
ＮＲとＳＢＲの重量比が８０／２０超であると、得られる本発明の組成物の耐衝撃性が劣るので好ましくない。ＮＲとＳＢＲの重量比が５０／５０未満であると、得られる本発明の組成物の耐屈曲性が劣り、破断伸びが小さくクラックの成長が大きいので好ましくない。
【０００７】
ここで、耐衝撃性の指標として、ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）を用いることができる。ｔａｎδは、ゴム組成物の動的性質を表す複素弾性率の実数部Ｅ’と虚数部Ｅ”との比、ｔａｎδ＝Ｅ’／Ｅ”で表され、この値が大きいほどゴム組成物の変形の間に熱として散逸されるエネルギー量が大きいことを意味し、従って、耐衝撃性の尺度として用いることができる。ｔａｎδが大きいと耐衝撃性が大きい。
すなわち、ＮＲとＳＢＲの組成比が上述の範囲であると、得られる本発明の組成物のｔａｎδが高く、耐衝撃性に優れる。
【０００８】
（Ｂ）本発明に用いるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００〜２５０ｍ ² ／ｇであり、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量（ＤＢＰ）が１００〜１７０ｃｍ ³ ／１００ｇの微細な超微粒子カーボンブラックである。
なお、Ｎ₂ＳＡは、ＡＴＭＳＤ３０３７−８９により、ＤＢＰは、ＪＩＳＫ−６２２１により測定したものである。
Ｎ₂ＳＡは、カーボンブラックの比表面積の尺度であり、ＤＢＰは、カーボンブラック粒子間のストラクチャーの発達の程度を示す尺度である。
上述のパラメータを全て満たすカーボンブラックは、補強作用に優れ、得られる本発明の組成物の加工性が良好となる。
Ｎ₂ＳＡが上述の範囲外であると、得られる本発明の組成物の耐衝撃性が十分でなく、ＤＢＰが上述の範囲外であると、耐摩耗性、破断強度が低下し好ましくはない。
カーボンブラックの種類としては、好ましくは平均粒径が２０〜２５μｍ以下の超微粒子カーボンブラック、例えば、ＩＳＡＦ級、ＳＡＦ級のカーボンブラックを用いる。粒径がＩＳＡＦ級より大きなカーボンブラック、例えば、ＨＡＦ級等のカーボンブラックでは、得られる本発明の組成物の耐衝撃性が劣る（ｔａｎδが低い）ので好ましくない。
【０００９】
このようなカーボンブラックの配合量は、未加硫の上述のゴム１００重量部に対し４５〜６５重量部である。４５重量部未満では、得られる本発明の組成物の加硫物の耐衝撃性が劣り、表面硬度も十分ではない。６５重量部超では、本発明の組成物の未加硫時の粘度が高く混合加工性に劣り、加硫物の伸びも低下する。配合量は好ましくは、５０〜６０重量部である。
【００１０】
（Ｃ）本発明に用いるシリカ（ＳｉＯ₂）は、一般にゴム組成物に用いられる等級のものであれば、結晶性シリカ、あるいは沈降性シリカ、高温処理シリカ等の非晶質のシリカであっても良い。本発明に用いるシリカとしては、市販品を利用してもよく、例えば、日本シリカ（株）製のニップシールＡＱ等が挙げられる。
シリカの配合量は、上述のゴム１００重量部に対し、５〜２０重量部である。５重量部未満であると、得られる本発明の組成物の伸び、耐屈曲性、加硫物に鋭利な物を落とした際にカット傷を受けやすいかを示す耐カット性が低下し、２０重量部超では、本発明の組成物の未加硫時の粘度が高く混合加工性に劣る。
好ましくは、７〜１５重量部である。
【００１１】
（Ｄ）本発明に用いる樹脂としては、各種石油系炭化水素樹脂、フェノール系樹脂、天然系樹脂、ロジン系樹脂等を用いることができる。石油系樹脂としては、ソルベントナフサ中に含まれているクマロン、インデン、スチレン等を共重合させたクマロンプラスティック、石油類のスチームクラッキングにより、エチレン、プロピレン等を製造するエチレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオレフィンおよびモノオレフィン類を単離せずに重合した樹脂、例えば、Ｃ₅、Ｃ₉およびこれらの共重合樹脂等が挙げられる。
フェノール系樹脂としては、キシレノール樹脂、クレゾール樹脂、レゾルシノール樹脂等が挙げられる
天然系樹脂としては、セラック等の動物性天然樹脂、アラビアゴム等の植物性天然ゴム樹脂、ダイマー類、東インド類、コーパル類等の植物性天然樹脂、天然炭化水素樹脂、アルカロイド、エレミ、マスチック、サンダラック、トラガカントゴム、漆等が挙げられる。
ロジン系樹脂としては、アルキド樹脂と共重合させたロジン変性アルキド樹脂等を挙げることができる。
これらの樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、東邦化学社製のハイレジンＲＳ−９、ＲＳ−２１、＃９０、＃１２０、エクソン化学社製のエスコレッツ８１８０等が挙げられる。
【００１２】
樹脂の配合量は、上述のゴム１００重量部に対し、２〜７重量部である。２重量部未満であると、得られる本発明の組成物の伸びと、耐衝撃性が低く（ｔａｎδが小さい）、また、耐カット性も低い。７重量部超では、耐摩耗性と耐寒性が悪化する。
好ましくは、３〜６重量部である。
【００１３】
以上の構成を持つ本発明の組成物は、未加硫状態で、
（１）温度１２５℃、Ｌ型ローターを用いたムーニースコーチ測定で、ＭＩＮ（最小）トルク９０以下、好ましくは８０以下、ＭＬ５ｕｐが１５分以上であり；１４８℃、２０〜６０分、好ましくは、１４８℃３０分の加硫条件で、
（２）破断伸びＥ_Bが４５０％、好ましくは５００％以上であり、
（３）硬さが、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して室温で測定して、６５〜７５であり、
（４）５ｍｍ幅の試験片で、粘弾性スペクトロメータを用い、歪み１０±２％、周波数２０Ｈｚ、雰囲気２０℃の条件で測定したｔａｎδが、０．３以上、好ましくは０．３２以上であり、
（５）室温、ストローク２０ｍｍ、屈曲数４０万回で、クラックの成長が１５ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下；
である物性を持ち、耐衝撃性に優れ、周期的あるいは非周期的に繰り返し与えられる曲げ、引張等の動きに対する耐久性の高いコンベアベルトカバーが得られる。
【００１４】
本発明の組成物には、上述の必須成分に加え、硫黄、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等の加硫促進剤、アロマオイル等の可塑剤、老化防止剤等を、本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
【００１５】
本発明の組成物の製造方法としては、上述の特定組成比のゴムに、上述の特性を有するカーボンブラック、シリカ、樹脂と、上述の通常の各種添加剤を加え、バンバリーミキサー等で混練する。ついで、混練ロール機等で加硫剤、加硫促進剤を混練し、ゴム組成物とすることができる。また、このゴム組成物から、コンベアベルトカバーを製造する方法としては、ゴム組成物をカレンダーロール等を用いてシート状に成形し、１４０〜１６０℃で、１０〜６０分間、加圧することにより加硫ゴムシートとする方法が例示される。
【００１６】
上述の構成をとる本発明の耐衝撃性コンベアベルトカバー用ゴム組成物は、破断伸び、ｔａｎδが大きく耐衝撃性に優れる。さらに耐屈曲性、耐カット性が良好で、また、耐摩耗性、耐寒性も良好である。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明の耐衝撃性コンベアベルトカバー用ゴム組成物についてさらに詳細に説明する。
（実施例１〜１０、および比較例１〜６）
表１に示す組成で配合して得られたゴム組成物について、最低ムーニー粘度（ＭＩＮトルク）、ムーニースコーチタイム（ＭＬ５ｕｐ）を測定した。得られた未加硫のゴム組成物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、得られた加硫シートを試験片とし、破断強度（Ｔ_B）、破断伸び（Ｅ_B）、硬度（Ｈ_S（ＪＩＳ−Ａ））、耐衝撃性（ｔａｎδとして測定）、耐屈曲性、耐カット性を測定し評価した。
【００１８】
＜ムーニースコーチ＞
（１）最低ムーニー粘度（ＭＩＮトルク）
ＪＩＳＫ６３００に記載の方法に準拠して、Ｌ型ローターを用い、測定温度１２５℃の測定条件で、ローターのシャフトにかかるトルクを測定しムーニー単位で記録した（この値がムーニー粘度である）。粘度−時間曲線を作り、この曲線における最低値を、最低ムーニー粘度（ＭＩＮトルク）とした。なお、最低ムーニー粘度は、９０ムーニー単位以下が好ましい。
（２）ムーニースコーチタイム（ＭＬ５ｕｐ）
（１）に記載の測定条件で、ローターを回転させ、最低ムーニー粘度よりムーニー粘度が５ムーニー単位だけ上昇するまでに経過した時間（分）を測定した。ムーニースコーチタイム（ＭＬ５ｕｐ）は１５分以上が好ましい。
【００１９】
＜ブランク引張試験＞
ＪＩＳＫ６２５１に記載の方法に準拠して、破断強度（Ｔ_B）、破断伸び（Ｅ_B）を測定した。なお、破断伸びは４５０％以上が好ましい。
硬度（Ｈ_S）は、ＪＩＳＫ６２５３に記載の方法に準拠して測定した。硬度は、６５以上が好ましい。
＜耐衝撃性＞伸張型粘弾性
東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータを用いて、２０℃の測定温度下で、１０％伸張させ、振幅±２％の振動を振動数２０Ｈｚで与え測定した。
＜耐屈曲性＞屈曲変形におけるクラック成長
ＪＩＳＫ６２６０に記載の方法に準拠してクラック成長試験を行った。試験片の中央にあらかじめ傷をつけ、室温にてストローク２０ｍｍで、毎分３００±１０回、合計４０万回屈曲させ、亀裂長さを測定し、クラック（亀裂）成長を耐屈曲性として評価した。
＜耐カット性＞ギロチンカット
５０ｍｍ（縦）×１００ｍｍ（横）×２０ｍｍ（高さ）の加硫ゴムサンプルを作製し、室温にて、サンプルの２５ｃｍ上から、重量＝５．４ｋｇの鋭利な刃を自然落下させ、生じた亀裂の深さ［ｍｍ］を測定した。
結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
＜表中の成分＞
ＳＢＲ：Ｎｉｐｏｌ 1502（日本ゼオン（株）製、スチレン含量23.5％）
カーボンブラック（ＩＳＡＦ級）：シースト６（東海カーボン社製）
Ｎ₂ＳＡ１１７ｍ²／ｇ
ＤＢＰ１１５ｃｍ³／１００ｇ
カーボンブラック（ＨＡＦ級）：シーストＮ（東海カーボン社製）
シリカ：ニップシールＡＱ（日本シリカ（株）製）
樹脂１：ハイレジン＃１２０（東都化学社製、Ｃ₅／Ｃ₉樹脂）
樹脂２：ハイレッツＧ−１００Ｘ（三井石油化学社製、Ｃ₅樹脂）
アロマオイル：コウモレックス３００（コスモ石油社製）
硫黄：粉末硫黄（軽井沢精錬所製）
ＮＳ：ノクセラーＮＳ（大内新興化学社製）
【００２３】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物は、ｔａｎδが大きく耐衝撃性に優れ、耐屈曲性、耐カット性にも優れており、破断強度、破断伸び等の破断特性も良好である。従って、本発明のゴム組成物は、耐衝撃性コンベアベルトのカバーゴムとして好適である。

Claims

少なくとも以下に記載の成分を含有する耐衝撃性に優れたコンベアベルトカバー用ゴム組成物を加硫して得られるカバーゴムを有するコンベアベルト、
（Ａ）天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムからなり、天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムとの混合比（重量比）が５０／５０〜８０／２０であるゴム１００重量部、
（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００〜２５０ｍ ² / ｇ、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１００〜１７０ｃｍ ³ ／１００ｇである超微粒子カーボンブラック４５〜６５重量部、
（Ｃ）シリカ５〜２０重量部、および
（Ｄ）樹脂２〜７重量部。