JP4792708B2 - コンベヤベルト用ゴム組成物およびコンベヤベルト - Google Patents

Description

本発明は、高温の輸送物を搬送するためのコンベヤベルトを構成するゴム組成物として好適に用いられるコンベヤベルト用ゴム組成物および該ゴム組成物を用いたコンベヤベルトに関する。

鉄鋼等の産業分野においては、例えば、約４００℃にもなる高温コークス等の輸送物がベルトコンベヤで搬送されている。このような稼働環境においては、耐熱性に優れたコンベヤベルトが要求される。このコンベヤベルトとしては、輸送物の高温に耐え得る耐熱性以外にも、プーリーや輸送物との摩擦に対する耐摩耗性、および、繰り返しの歪みに対しても物性を保持できる耐屈曲性が要求される。コンベヤベルトは、これらの特性に加えて、使用期間中の保守点検作業を極力抑えると共に長期間の使用を可能とするために、特に耐熱老化性に優れることが重要である。

従来、コンベヤベルトとしての要求性能を得るために、コンベヤベルト用ゴム組成物としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）に、カーボンブラック、軟化剤、有機過酸化物等を配合したものが使用されている。
しかしながら、ゴムとしてＥＰＭを用いた従来の耐熱ベルトでは、耐熱老化性において十分に満足しうる特性が得られなかった。

これに対して、特許文献１には、ポリマーとしてエチレン・１−オクテン共重合体とＥＰＭとを含有するゴム組成物を用いて構成されることを特徴とする耐熱ベルトが記載されている。特許文献１に記載の耐熱ベルトは、耐熱老化性に優れる旨記載されているが、該耐熱ベルトに用いられるポリマーは高価なため、安価なゴムをベースとした耐熱老化性に優れるコンベヤベルト用ゴム組成物が要求されている。

一方、熱酸化劣化防止性に優れることを目的とした、ゴム１００質量部に対して特定のスチレン化ジフェニルアミン系化合物からなるゴム用老化防止剤を０．１〜７質量部含有するゴム組成物が提案されている（特許文献２参照。）。

特開平１１−２４６０１７号公報 特開平９−５３０７０号公報

しかしながら、特許文献２に記載のゴム組成物は、ゴム成分が特定されておらず、コンベヤベルト用ゴム組成物として十分な耐熱老化性等の特性を有しているとは言えなかった。また、該ゴム組成物は、老化防止剤として特定のスチレン化ジフェニルアミン系化合物のみを用いているが、本発明者が鋭意検討した結果、更に耐熱老化性を向上させる余地があることが分かった。また、特許文献２に記載のゴム組成物は、コンベヤベルト用ゴム組成物に要求される耐摩耗性を有していなかった。したがって、特許文献２のゴム組成物は、コンベヤベルト用ゴム組成物としての使用に耐えうるとは言えない。

したがって、本発明は、安価なＥＰＭをベースとしながらも、耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性にも優れた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、耐熱老化性に優れ、高温の輸送物を搬送する場合においても長期間使用できるコンベヤベルトを提供することを目的とする。
なお、本明細書において、「耐熱老化性」とは、高温状態（高温物質と接触した状態、または、高温雰囲気下）に長期間置かれたときの物性の低下が小さいことを意味する。

本発明者は、鋭意検討した結果、ＥＰＭと、アミン系老化防止剤と、ベンズイミダゾール系老化防止剤を特定の割合で用いると、極めて耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性に優れ、コンベヤベルトとして長期間使用できるゴム組成物となることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の（１）〜（２）を提供する。

（１）エチレンプロピレンゴム１００質量部と、
スチレン化ジフェニルアミン系化合物３〜１０質量部と、
ベンズイミダゾール系老化防止剤４〜８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（１）に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いたコンベヤベルト。

本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物は、極めて耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性に優れる。また、特殊なポリマーを用いずＥＰＭをベースとして用いているので、比較的安価に提供できる。
また、本発明のコンベヤベルトは、極めて耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性に優れる。また、比較的安価に提供でき、高温の輸送物を搬送する場合においても長期間使用できる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）１００質量部と、アミン系老化防止剤１〜１０質量部と、ベンズイミダゾール系老化防止剤２〜１２質量部とを含有するコンベヤベルト用ゴム組成物（以下、「本発明の組成物」と言う。）である。

初めに、本発明に用いられるＥＰＭについて説明する。
本発明の組成物は、ＥＰＭをベースとして用いているので、耐熱性、耐熱老化性に優れる。また、ＥＰＭはエラストマー状であるため耐屈曲性に優れる。コンベヤベルト用ゴム組成物のベースとしては、耐熱性に優れる点から、ＥＰＭが、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）よりも好ましい。
更に、ＥＰＭは、例えば上述した特許文献１の組成物に用いられる特殊なポリマー等と比べて安価なので、本発明の組成物は比較的安価に提供できる。

上記ＥＰＭは、エチレンとプロピレンを共重合して得られるものであればよく、エチレンとプロピレンの組成比は特に限定されないが、耐熱老化性により優れる点からエチレン含有率５０モル％以上の高エチレンＥＰＭであることが好ましい。耐熱老化性に更に優れ、耐屈曲性により優れる点から、エチレン含有率は５０〜７０モル％がより好ましく、５０〜６０モル％が更に好ましい。

本発明に用いられるＥＰＭは、公知の方法により製造してもよく、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、ＥＰ−１１（ＪＳＲ社製）、ＭＩＴＳＵＩ ＥＰＴ００４５（三井化学社製）、ＥＳＰＲＥＮＥ ２０１（住友化学工業社製）等が挙げられる。

本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、ＥＰＭの他に、更に、ＥＰＭ以外の重合体を含有してもよい。ＥＰＭ以外の重合体としては、例えば、ＥＰＤＭ等が挙げられる。中でも、第三成分（ジエン）の少ないエチレン含量４０モル％以上のＥＰＤＭが好ましい。これらの重合体の含有量は、全ゴム成分の３０質量％以下が好ましい。

次に、本発明に用いられるアミン系老化防止剤について説明する。
上記アミン系老化防止剤としては、スチレン化ジフェニルアミン系化合物、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体、ジフェニルアミンとアセトンの高温反応物、オクチル化ジフェニルアミンおよび４，４´−ジクミル−ジフェニルアミン等が挙げられる。中でも、耐熱老化性により優れる点から、スチレン化ジフェニルアミン系化合物および２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体が好ましい。

上記スチレン化ジフェニルアミン系化合物としては、例えば、下記式（Ｉ）〜（ＶＩＩＩ）で表される化合物が挙げられる。

これらのスチレン化ジフェニルアミン系化合物の中でも、特に耐熱老化性に優れる点から、上記式（Ｉ）で表される化合物および上記式（ＩＩ）で表される化合物がより好ましい。

したがって、本発明に用いられるアミン系老化防止剤としては、耐熱老化性に優れる点から、上記式（Ｉ）で表される化合物および上記式（ＩＩ）で表される化合物を合計で７０質量％以上含有する老化防止剤が好ましく、９０質量％以上含有する老化防止剤が更に優れた耐熱老化性を付与する点からより好ましい。上記式（Ｉ）で表される化合物および上記式（ＩＩ）で表される化合物を含有する老化防止剤は、少ない添加量で優れた効果を発揮し、加硫に対する影響もほとんど無く、アミン系でありながら汚染性が少ない。

本発明に用いられるアミン系老化防止剤の含有量は、上記ＥＰＭ１００質量部に対して、１〜１０質量部である。この範囲のアミン系老化防止剤を含有する場合は、耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性、耐屈曲性にも優れる。これらの特性により優れる点から、上記含有量は、３〜１０質量部が好ましく、３〜６質量部がより好ましい。

上記アミン系老化防止剤は、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、精工化学社製のノンフレックスＬＡＳ−Ｐ、ノンフレックスＲＤ、ノンフレックスＢＡ、ノンフレックスＯＤ−３、ノンフレックスＤＣＤ、バイエル社製のブルカノックスＤＤＡ、グッドイヤー社製のＷｉｎｇｓｔａｙ２９等が挙げられる。

次に、本発明に用いられるベンズイミダゾール系老化防止剤について説明する。
上記ベンズイミダゾール系老化防止剤としては、２−メルカプトベンズイミダゾール、２−メルカプトメチルベンズイミダゾール、２−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩および２−メルカプトメチルベンズイミダゾールの亜鉛塩等が挙げられる。中でも、耐熱老化性に優れる点から、２−メルカプトベンズイミダゾールおよび２-メルカプトメチルベンズイミダゾールが好ましい。これらの化合物は、ゴム成分の自動酸化の過程で生ずる過酸化物の分解に基づく分子切断を防止するもので、上記アミン系老化防止剤と併用することにより、顕著な相乗作用を発揮し、耐熱老化性を大幅に向上することができる。

上記アミン系老化防止剤とベンズイミダゾール系老化防止剤の組み合わせは、特に限定されないが、上記式（Ｉ）で表される化合物および上記式（ＩＩ）で表される化合物の少なくとも１つと、２−メルカプトベンズイミダゾールおよび２-メルカプトメチルベンズイミダゾールの少なくとも１つの組み合わせが、耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性にも優れる点から好ましい。

本発明に用いられるベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量は、上記ＥＰＭ１００質量部に対して、２〜１２質量部である。この範囲のベンズイミダゾール系老化防止剤を含有する場合は、耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性、耐屈曲性にも優れる。これらの特性により優れる点から、上記含有量は、２〜８質量部が好ましく、４〜８質量部がより好ましい。

上記ベンズイミダゾール系老化防止剤は、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、精工化学社製のノンフレックスＭＢ（登録商標）、大内新興化学工業社製のノクラックＭＭＢ等が挙げられる。

本発明の組成物は、上記各成分の他に、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、加硫助剤、軟化剤、架橋剤、共架橋剤等の添加剤を含有することができる。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。

本発明の組成物の製造は、公知の条件・方法により行うことができる。例えば、本発明の組成物は、上述したＥＰＭ、アミン系老化防止剤、ベンズイミダゾール系老化防止剤および必要により各種添加剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を用いて混合し製造することができる。

本発明の組成物は、安価で、耐熱性、耐熱老化性、耐屈曲性に優れるＥＰＭに、上記アミン系老化防止剤と上記ベンズイミダゾール系老化防止剤を併用することにより、大幅に耐熱老化性を向上することができ、更に、耐摩耗性、耐屈曲性も向上する。したがって、上記各成分を特定の割合で含有する本発明の組成物は、極めて耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性に優れ、比較的安価に提供できる。
本発明の組成物は、このような優れた特性を有していることからコンベヤベルト用ゴム組成物として好適に用いることができる。

本発明のコンベヤベルトは、上述した本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物を用い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。
本発明のコンベヤベルトの具体的な構成としては、例えば、下記に示すようなものが挙げられる。

本発明のコンベヤベルトの第１の実施形態を図１を用いて説明する。
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、帆布１をコートゴム（接着ゴム）２で被覆して芯材層とし、その外周を上述した本発明の組成物からなるカバーゴム３でカバーしたコンベヤベルト４である。
図１のコンベヤベルト４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３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３の厚さＴ₁、Ｔ₂は通常の場合、１．５〜２０ｍｍ程度とされる。

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、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（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。

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をコートゴム（接着ゴム）６で被覆して芯材層とし、その外周を上述した本発明の組成物からなるカバーゴム７でカバーしたコンベヤベルト８である。
図２のコンベヤベルト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、コンベヤベルト８の総厚みＴは１０〜５０ｍｍ程度とされる。
また、コートゴム６は、上述した本発明のコンベヤベルトの第１の実施形態で用いられるコートゴム２と同様のものを用いることができる。

このようなコンベヤベルトは、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の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℃前後、０．１〜４．９ＭＰａ程度で１０〜９０分程度である。

本発明のコンベヤベルトは、上述した本発明のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いているので、極めて耐熱老化性に優れ、更に耐摩耗性および耐屈曲性に優れる。また、比較的安価に提供でき、高温の輸送物を搬送する場合においても長期間使用できる。

（実施例３〜７および比較例１〜７）
下記第１表に示す各成分を、第１表に示す組成（質量部）で、バンバリーミキサーを用いて混合して分散させ、各組成物を得た。
得られた組成物を用いて、下記の試験方法により、耐熱老化性、耐摩耗性、耐屈曲性を評価した。結果を第１表に示す。

＜耐熱老化性（破断伸び）＞
耐熱老化性は、得られた各組成物を１６０℃で６０分間加熱加硫し、加硫後の破断伸び（初期Ｅ_B）と、更に１８０℃で１６８時間熱老化させた後のＥ_B（熱老化後Ｅ_B）とを比較することにより評価した。各Ｅ_Bの測定は、ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３に準拠して行った。また、耐熱老化性は、後述する耐摩耗性試験および耐屈曲性試験によっても評価した。
ここで、第１表中「保持率」は、初期Ｅ_Bに対する熱老化後Ｅ_Bの保持率であり、下記式で導かれる値を表す。
［保持率（％）］＝１００×（熱老化後Ｅ_B）／（初期Ｅ_B）

＜耐摩耗性＞
耐摩耗性は、得られた各組成物を１６０℃で６０分間加熱加硫し、加硫後のＤＩＮ摩耗（初期ＤＩＮ摩耗）により評価した。この初期ＤＩＮ摩耗と、更に１８０℃で１６８時間熱老化させた後のＤＩＮ摩耗（熱老化後ＤＩＮ摩耗）とを比較することにより耐熱老化性の評価も行った。各ＤＩＮ摩耗の測定は、ＪＩＳ Ｋ６２６４−１９９３に準拠して行った。

＜耐屈曲性＞
得られた各組成物を１６０℃で６０分間加熱加硫し、更に、１８０℃で１６８時間熱老化させた後、厚さ２ｍｍのＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３、３号形ダンベル形状に打ち抜きサンプルを作製した。次に、該サンプル６個を用いて、１５０℃で、１００％歪みを４００ｒｐｍの伸長速度で１０，０００回繰り返し、定歪み疲労試験を行った。
耐屈曲性（耐熱老化性）の評価は、上記試験終了後、６個のサンプルのうち、３個以上破断しなかったものを「○」とし、破断しなかったものが２個以下のものを「×」とした。

第１表中の各成分は、下記のとおりである。
・ＥＰＭ：ＥＰ−１１、ＪＳＲ社製
・アミン系老化防止剤１：ノンフレックスＬＡＳ−Ｐ、精工化学社製
・アミン系老化防止剤２：ノンフレックスＲＤ、精工化学社製
・ベンズイミダゾール系老化防止剤：ノクラックＭＭＢ、大内新興化学工業社製
・カーボンブラック（ＩＳＡＦ）：ショウブラックＮ２２０、昭和キャボット社製
・加硫助剤（ステアリン酸）：ビーズステアリン酸、日本油脂社製
・加硫助剤（酸化亜鉛）：酸化亜鉛 ３種、正同化学工業社製
・架橋剤（有機過酸化物）：パーカドックス１４／４０、化薬アクゾ社製
・共架橋剤（メタクリル酸誘導体）：ライトエステル２ＥＧ、共栄社油脂化学工業社製

一般的に、上記第１表中に示す保持率が約４０％以上であることが、コンベヤベルト用ゴム組成物に適する条件の１つである。第１表から明らかなように、スチレン化ジフェニルアミン系化合物およびベンズイミダゾール系老化防止剤を用いた実施例３〜７の組成物は、７９〜９０％であり、いずれの組成物も実用化の基準となる保持率４０％を大幅に超えていた。また、実施例３〜７の組成物は、初期耐摩耗性に優れ、熱老化後の耐摩耗性の低下が少なかった。更に、実施例３〜７の組成物は熱老化後の耐屈曲性にも優れていた。したがって、実施例３〜７の組成物は、コンベヤベルト用ゴム組成物として有用に用いられることが分かった。
一方、スチレン化ジフェニルアミン系化合物を含有せず、ベンズイミダゾール系老化防止剤のみを含有する組成物（比較例１）は、熱老化後の伸び、および耐摩耗性の低下が大きかった。また、スチレン化ジフェニルアミン系化合物の含有量が多過ぎる組成物（比較例２）、ベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量が少な過ぎる組成物（比較例３）およびベンズイミダゾール系老化防止剤の含有量が多過ぎる組成物（比較例４）は、耐熱老化性、耐摩耗性および耐屈曲性のうち少なくとも１つに問題があった。

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。

符号の説明

１ 帆布
２、６ 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

Claims (2)

1. エチレンプロピレンゴム１００質量部と、
   スチレン化ジフェニルアミン系化合物３〜１０質量部と、
   ベンズイミダゾール系老化防止剤４〜８質量部と
   を含有するコンベヤベルト用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のコンベヤベルト用ゴム組成物を用いたコンベヤベルト。

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