JP5902935B2 - コンベアベルト用ゴム組成物、コンベアベルト及びベルトコンベア - Google Patents

Description

本発明は、コンベアベルト用ゴム組成物、該コンベアベルト用ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト、及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベアに関する。

ベルトコンベアは、資材、食品などの種々の荷物を搬送する手段として利用されている。近年は、輸送量の増加及び輸送効率の向上のために大型化されたものが用いられるようになってきており、全長が数ｋｍに及ぶものも登場してきている。このため、より高い耐久性が求められると共に、消費電力の低減化が求められている。
該ベルトコンベアに装着するベルト（コンベアベルト）は、通常、中に補強材としての芯体を有し、該芯体の上側（コンベアベルトに使用した場合に外周となる面。）のカバーゴム［以下、外周カバーゴムと称する。］と内周（コンベアベルトに使用した場合の裏面。下側。）のカバーゴム［以下、内周カバーゴムと称する。］で挟んでいる。かかる外周カバーゴムとその裏面に位置する内周カバーゴムでは要求される物性が異なり、内周カバーゴムは、耐引裂き性のみならず、コンベアベルトと多数のローラとの接触によるエネルギーの損失を減らす、すなわち低ロス化して電力消費量を低減する必要がある。
これまでに、耐引裂き性に優れたコンベアベルト用ゴム組成物として、天然ゴム（ＮＲ）にブタジエンゴム（ＢＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を種々の組み合わせで含有させたゴム組成物などが知られている（特許文献１及び２参照）。

特開平１１−１３９５２３号公報 特開２００４−３４６２２０号公報

特許文献１及び２に記載されたゴム組成物にはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）が含有されており、そのため耐引裂き性が良好となっているが、内部損失は大きいため、省エネルギー性には乏しかった。
そこで、本発明の課題は、省エネルギー性と耐久性とを両立させ得るコンベアベルト用ゴム組成物を提供すること、そして省エネルギー性と耐久性とが両立したコンベアベルトを提供すること、さらには、該コンベアベルトを装着したベルトコンベアを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ジエン系重合体と特定のカーボンブラック２種とを特定比率で含有するゴム組成物であれば上記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、下記［１］〜［６］に関する。
［１］（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び
（Ｂ）窒素吸着比表面積６０〜１００ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ²／ｇ未満及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部
を含有するコンベアベルト用ゴム組成物。
［２］（Ａ）成分が、天然ゴム又はイソプレンゴム１５〜６５質量％及びブタジエンゴム８５〜３５質量％からなる、上記［１］に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
［３］前記ブタジエンゴムのシス−１，４結合含有量が９０％以上である、上記［２］に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
［４］さらに老化防止剤０．１〜１０質量部を含有する、上記［１］〜［３］のいずれかに記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
［５］上記［１］に記載のゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト。
［６］上記［５］に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア。

本発明によれば、省エネルギー性と耐久性とを両立させ得るコンベアベルト用ゴム組成物、省エネルギー性と耐久性とが両立したコンベアベルト、及び該コンベアベルトを装着したベルトコンベアを提供することができる。

［コンベアベルト用ゴム組成物］
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、
（Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び
（Ｂ）窒素吸着比表面積６０〜１００ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ²／ｇ未満及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部
を含有するものであり、該ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルトは、省エネルギー性と耐久性とを併せ持つ。
以下、本発明のコンベアベルト用ゴム組成物の成分について説明する。

（（Ａ）ジエン系重合体）
（Ａ）成分のジエン系重合体としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴムなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。本発明では、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、２種以上を併用することが好ましく、天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムから選択される少なくとも２種を併用することがより好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴムと、ブタジエンゴムとを併用することがさらに好ましい。
また、（Ａ）成分は、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、天然ゴム又はイソプレンゴム１５〜６５質量％及びブタジエンゴム８５〜３５質量％からなることが好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム２０〜６０質量％及びブタジエンゴム８０〜４０質量％からなることがより好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム２５〜５５質量％及びブタジエンゴム７５〜４５質量％からなることがさらに好ましく、天然ゴム又はイソプレンゴム３０〜４５質量％及びブタジエンゴム７０〜５５質量％からなることが特に好ましい。
なお、ブタジエンゴムとしては、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、ハイシスブタジエンゴムが好ましい。ハイシスブタジエンゴムとは、ＦＴ−ＩＲによる測定において、１，３−ブタジエン単位中のシス−１，４結合含有量が９０％以上９８％未満のハイシスブタジエンゴムのことである。ハイシスブタジエンゴムの１，３−ブタジエン単位中のシス−１，４結合含有量は、好ましくは９５％以上９８％未満である。ハイシスブタジエンゴムの製造方法に特に制限は無く、公知の方法によって製造することができる。例えば、ネオジウム系触媒を用いてブタジエンを重合することによって製造できる。ハイシスブタジエンゴムは市販されており、例えばＪＳＲ株式会社製の「ＢＲ０１」、「Ｔ７００」などを使用することもできる。

（（Ｂ）カーボンブラック）
（Ｂ）成分であるカーボンブラックとしては、省エネルギー性と耐久性とを両立させる観点から、窒素吸着比表面積６０〜１００ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ²／ｇ未満及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを併用する。
（ｂ−１）成分のカーボンブラックとしては、耐久性の観点から、窒素吸着比表面積７０〜９０ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量６０〜１０８ｍｌ／１００ｇであることが好ましく、窒素吸着比表面積７０〜９０ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量６５〜１０８ｍｌ／１００ｇであることがより好ましい。
（ｂ−２）成分のカーボンブラックとしては、省エネルギー性の観点から、窒素吸着比表面積３０〜５５ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇであることが好ましく、窒素吸着比表面積３５〜５０ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１５〜１３０ｍｌ／１００ｇであることがより好ましい。
なお、本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積及びジブチルフタレート吸油量は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じて測定した値である。
（ｂ−１）成分と（ｂ−２）成分の含有比率［（ｂ−１）：（ｂ−２）］は、質量比で、好ましくは１０：９０〜９０：１０、より好ましくは１５：８５〜９０：１０、さらに好ましくは１５：８５〜８５：１５、特に好ましくは２０：８０〜８０：２０である。上記の含有比率であれば、耐久性と低ロス性を共に向上させることができる。
カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャンネル法、アセチレン法、サーマル法などのいずれの方法で製造されたものであってもよく、特にファーネス法により製造されたものが好ましい。カーボンブラックとしては、具体的には、標準品種であるＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ（以上、ゴム用ファーネス）、ＭＴカーボンブラック（熱分解カーボン）などが挙げられ、これらの中でも前記ゴム用ファーネスが好ましい。これらの中から、上記規定に合うカーボンブラックを適宜選択して用いればよい。

本発明のコンベアベルト用ゴム組成物において、（Ｂ）成分［（ｂ−１）成分＋（ｂ−２）成分］の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して２５〜５５質量部である。２５質量部未満であると、耐久性に乏しい。一方、５５質量部を超えると、省エネルギー性が不十分となる。同様の観点から、（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは２５〜５０質量部、より好ましくは３０〜５０質量部、さらに好ましくは３５〜５０質量部である。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、本発明の効果を著しく損なわれない範囲で、上記（ｂ−１）成分及び（ｂ−２）成分に該当しないカーボンブラック（ｂ−３）を含有していてもよい。該カーボンブラック（ｂ−３）を含有している場合、その含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下、さらに好ましくは３質量部以下、特に好ましくは１質量部以下である。

（その他の成分）
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物には、本発明の効果が著しく損なわれない範囲で、さらにその他の添加剤を加えてもよい。かかる添加剤としては、通常、コンベアベルトのカバーゴムに含有されるものであれば特に制限は無い。該添加剤としては、例えば、ステアリン酸等の脂肪酸、酸化亜鉛（亜鉛華）、老化防止剤、硫黄、加硫促進剤、加硫遅延剤（スコーチ防止剤）、オイル、樹脂、ワックス、シリカ、シリカカップリング剤、しゃく解剤、オゾン亀裂防止剤、抗酸化剤、クレー、炭酸カルシウムなどが挙げられる。これらは、市販品を使用できる。
脂肪酸を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。
酸化亜鉛を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。
老化防止剤としては、公知の老化防止剤を選択し用いることができる。例えば、Ｎ−フェニル−Ｎ'−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン（６Ｃ）やＮ−フェニル−Ｎ'−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（３Ｃ）、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物（ＲＤ）などが挙げられる。老化防止剤を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、０．５〜５質量部がより好ましく、１〜５質量部がさらに好ましい。

硫黄を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、硫黄分として０．５〜１０質量部が好ましく、０．５〜４質量部がより好ましい。
加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）、ＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）等のチアゾール系、あるいはＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができる。加硫促進剤を使用する場合、その使用量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましく、さらに好ましくは０．１〜２質量部である。
その他の添加剤の添加量も、本発明の目的が損なわれない範囲で当業者が適宜選択できる。

（Ａ）成分及び（Ｂ）成分と、適宜必要な添加剤を混練することにより、本発明のコンベアベルト用ゴム組成物が得られる。混練方法は、当業者が通常実施する方法に従えばよい。例えば、硫黄、加硫促進剤以外の全成分を、バンバリーミキサー、ブラベンダー、ニーダー、高剪断型ミキサーなどの混合機を用いて８０〜２００℃（好ましくは１０〜１８０℃）で混練（Ａ練り）した後、硫黄、加硫促進剤を添加（Ｂ練り）して混練ロール機などで８０〜２００℃（好ましくは１０〜１８０℃）で混練する方法や、全成分を一度に前記混合機によって８０〜２００℃（好ましくは１０〜１８０℃）で混練する方法が挙げられる。
こうして得られるゴム組成物を加熱金型によって成形することにより、本発明のコンベアベルト（外周カバーゴム又は内周カバーゴム）を得ることができる。通常、外周カバーゴムと内周カバーゴムとが、補強材である芯体を挟んで一つのコンベアベルトとなり、ベルトコンベアに装着される。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、省エネルギー性と耐久性とを併せ持つため、コンベアベルトの、特に内周カバーゴムとして有用である。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
なお、各例で得られたコンベアベルト用ゴム組成物を用い、以下に示す方法に従って耐久性及び省エネルギー性を評価した。
（耐久性−耐引裂き性）
ＪＩＳ Ｋ６２５２に従い、トラウザ形試験片を用いて引裂力（Ｎ／ｍｍ）を測定し、耐久性の指標とした。なお、表１では、実施例１における引裂力を基準（１００）としたときの相対値で表した。値が大きいほど、耐久性に優れることを示す。
（省エネルギー性−低ロス性）
各例で得られたコンベアベルト用ゴム組成物から、縦４０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ２ｍｍのシートを作成した。かかるシートを用い、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所製）により、チャック間距離１０ｍｍ、動的歪２％、周波数１０Ｈｚの測定条件にて、動的粘弾性測定を行ない、２０℃における損失正接（ｔａｎδ）を測定した。動的弾性率をＥ’（Ｎ／ｍｍ）としたとき、ｔａｎδ／Ｅ’^0.32を求めることにより、低ロス性の指標とした。なお、表１では、実施例１における引裂力の逆数を基準（１００）としたときの相対値で表した。値が大きいほど、省エネルギー性に優れることを示す。

実施例１〜１１及び比較例１〜５
表１に示した配合量（単位：質量部）で硫黄及び加硫促進剤を除く各成分をバンバリーミキサーにて混練（Ａ練り）し、引き続き硫黄及び加硫促進剤を添加して混合（Ｂ練り）することによりコンベアベルト用ゴム組成物を得、該ゴム組成物を金型温度１６０℃、１５分で加硫することにより、コンベアベルトに用いるカバーゴムを得た。得られたカバーゴムの耐久性及び省エネルギー性を評価した。結果を表１に示す。

以下に、表１中の各成分について詳細に説明する。
１）天然ゴム、グレード；ＲＳＳ−３号
２）Ｔ０７００（商品名）、ハイシスブタジエンゴム、ＪＳＲ株式会社製
３）ショウブラック Ｎ３３０（ＨＡＦ）、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積８２ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１０２ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−１）成分
４）シースト３００（ＨＡＦＬＳ）、東海カーボン株式化会社製、窒素吸着比表面積８４ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量７２ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−１）成分
５）旭＃６５（ＦＥＦ）、旭カーボン株式化会社製、窒素吸着比表面積４２ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１２１ｍｌ／１００ｇ、（ｂ−２）成分
６）シースト６、窒素吸着比表面積１１９ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１４ｍｌ／１００ｇ、東海カーボン株式化会社製
７）旭＃５５−ＨＰ、窒素吸着比表面積３０ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量９０ｍｌ／１００ｇ、旭カーボン株式化会社製
８）ステアリン酸３００（商品名）、新日本理化株式会社製
９）亜鉛華、東邦亜鉛株式会社製
１０）ノクラック６Ｃ （商品名）、大内新興化学工業株式会社製
１１）普通硫黄、Ｓｕｌｆａｘ Ｚ、鶴見化学工業株式会社製
１２）ノクセラーＮＳ−Ｆ、大内新興化学工業株式会社製

表１より、本発明のベルトコンベア用ゴム組成物の場合には、省エネルギー性と耐久性が両立していることがわかる。
一方、比較例１及び２のように、（Ｂ）成分として（ｂ−１）成分のみしか含有していない場合、そして比較例３のように、（Ｂ）成分として（ｂ−２）成分のみしか含有していない場合には、耐久性が大幅に低下した。また、比較例４のように、（Ａ）成分１００質量部に対する（Ｂ）成分の合計含有量が２５質量部未満である場合も、耐久性が著しく低下した。比較例５のように、本発明で規定する（ｂ−１）成分及び（ｂ−２）成分のいずれにも該当しないカーボンブラックの組合せを使用した場合も、耐久性が著しく低下した。さらに、比較例６〜８のように、（ｂ−１）成分及び（ｂ−２）成分のいずれか一方を用いているが、組み合わせるカーボンブラックが本発明で規定する（ｂ−１）成分及び（ｂ−２）成分のいずれにも該当しないものである場合、耐久性と省エネルギー性を両立させることができなかった。そして比較例９のように、（Ｂ）成分の含有量が（Ａ）成分１００質量部に対して５５質量部を超えている場合、耐久性が著しく低下した。

本発明のゴム組成物は、省エネルギー性と耐久性が共に優れているため、コンベアベルト、特にコンベアベルトの内周カバーベルトに利用可能である。

Claims (6)

1. （Ａ）ジエン系重合体１００質量部、及び
   （Ｂ）窒素吸着比表面積６０〜１００ｍ²／ｇ及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラック（ｂ−１）と、窒素吸着比表面積６０ｍ²／ｇ未満及びジブチルフタレート吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック（ｂ−２）とを含有するカーボンブラック２５〜５５質量部
   を含有するコンベアベルト用ゴム組成物。
2. （Ａ）成分が、天然ゴム又はイソプレンゴム１５〜６５質量％及びブタジエンゴム８５〜３５質量％からなる、請求項１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
3. 前記ブタジエンゴムのシス−１，４結合含有量が９０％以上である、請求項２に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
4. さらに老化防止剤０．１〜１０質量部を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
5. 請求項１に記載のゴム組成物を用いて得られるコンベアベルト。
6. 請求項５に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア。