JP6185275B2 - コンベアベルト用ゴム組成物、その組成物を用いたコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルト - Google Patents
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Description
本発明は、ベルトコンベアのコンベアベルト用ゴム組成物、その組成物を用いたコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルトに関し、さらに詳しくは、上面カバーゴム、補強材及び下面カバーゴムからなるベルトコンベアのコンベアベルトの上面カバーゴム用として、特に耐摩耗性の向上した、さらに加工性のよいベルトコンベアのコンベアベルト用ゴム組成物、その組成物を用いたコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルトに関するものである。
ベルトコンベアは、物品を輸送する手段として極めて有用であり、多くの場所において使用されている。このベルトコンベアのベルトは、通常、上面カバーゴム、補強材及び下面カバーゴムからなっているが、特に上面カバーゴムは、搭載された被輸送物との摩擦によって摩耗し易く、ベルト全体の寿命を支配することとなるため、当該ゴムの耐摩耗寿命を向上させる必要がある。従来、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムに特定のカーボンブラックを配合したゴム組成物（特許文献１）や天然ゴムにネオジム系触媒により重合したポリブタジエンを含むゴム組成物（特許文献２）が開示されているが、耐摩耗性が十分とはいえず、さらなる向上が望まれている。また、耐摩耗性と耐衝撃性を向上させたカバー用ゴム組成物として、スチレン−ブタジエンゴムとブタジエンゴム及び／又は天然ゴムに特定のカーボンブラック及び樹脂を配合したゴム組成物が提案されている（特許文献３）。
本発明は、コンベアベルトの上面カバーゴムとして使用するのに適した、耐摩耗性と加工性を向上させたコンベアベルト用ゴム組成物、その組成物を用いたコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルトを提供することを目的としている。
本発明者は、ネオジム系触媒により重合したブタジエンゴムを主体とし、天然ゴムとネオジム系触媒により重合したブタジエンゴムを含むゴム成分に対して、特定のカーボンブラック、シリカ及び特定の樹脂をそれぞれ特定量配合したゴム組成物により、上記目的を達成することを見いだし、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明は、天然ゴムとネオジム系触媒により重合したブタジエンゴムを質量比で１０／９０〜４０／６０で含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇ以上のカーボンブラックを５０〜７０質量部、シリカを５〜１５質量部、軟化点１２０℃以下の樹脂を５〜１５質量部含有するゴム組成物及びそれをコンベアベルトの上面カバーゴムに用いるものである。
すなわち、本発明は、天然ゴムとネオジム系触媒により重合したブタジエンゴムを質量比で１０／９０〜４０／６０で含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇ以上のカーボンブラックを５０〜７０質量部、シリカを５〜１５質量部、軟化点１２０℃以下の樹脂を５〜１５質量部含有するゴム組成物及びそれをコンベアベルトの上面カバーゴムに用いるものである。
本発明のゴム組成物は、耐摩耗性と加工性に優れ、耐久性が大幅に向上したコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルトを提供することができる。
本発明のゴム組成物におけるゴム成分としては、ネオジム系触媒により重合したブタジエンゴム（以下「Ｎｄ−ＢＲ」という。）と天然ゴムを含む。その含有量としては、ゴム分全体を１００質量部としたときに、ブタジエンゴム（Ｎｄ−ＢＲ）が６０〜９０質量部、天然ゴムが４０〜１０質量部で、ブタジエンゴム（Ｎｄ−ＢＲ）が多いことが特徴である。ブタジエンゴム（Ｎｄ−ＢＲ）が多い方が耐摩耗性がよく、ゴム分全体の８０〜９０質量部が好ましい。
本発明において用いるブタジエンゴムは、ネオジム系触媒により重合したブタジエンゴム（Ｎｄ−ＢＲ）で、ネオジム系触媒としては、種々のものがあるが、ネオジムを含む化合物又はこれらとルイス塩基との反応物等を使用し得る。具体的には、ネオジムのカルボン酸塩、リン酸塩、亜リン酸塩、アルコキシド等が好適である。また、助触媒としてアルミノキサンを用いることが好ましく、特にメチルアルミノキサンが好適である。
ブタジエンゴムの二重結合部分の構造にはシス体とトランス体があるが、本発明におけるＮｄ−ＢＲはシス体が８０％以上であることが好ましく、さらには９０％以上であることが好ましい。シス体が８０％未満であると耐摩耗性に劣る場合があるからである。Ｎｄ−ＢＲは、分子量に関しては特に制限はない。
また、本発明において用いるブタジエンゴムは、特に末端変性等の必要はなく、重合して得たブタジエンゴムをそのまま使用する。末端変性するとコスト高になる。
また、本発明において用いるブタジエンゴムは、特に末端変性等の必要はなく、重合して得たブタジエンゴムをそのまま使用する。末端変性するとコスト高になる。
本発明におけるカーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ2／ｇ以上の超微粒子カーボンブラックが用いられる。このようなカーボンブラックとしては、ＩＳＡＦ級、ＳＡＦ級のカーボンブラックＩＳＡＦ（Ｎ２２０）、例えば、旭＃８０（窒素吸着比表面積１１５ｍ2／ｇ、旭カーボン社製）、ＩＳＡＦ−ＨＳ（Ｎ２３４）、例えば、シースト７ＨＭ（窒素吸着比表面積１２６ｍ2／ｇ、東海カーボン社製）を用いることができる。粒径が、ＩＳＡＦ級より大きいカーボンブラックでは、得られるゴム組成物の耐摩耗性が劣る。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積の上限を定めるものではないが、窒素吸着比表面積として、１５０ｍ2／ｇ以下が好ましい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積の上限を定めるものではないが、窒素吸着比表面積として、１５０ｍ2／ｇ以下が好ましい。
カーボンブラックの配合量としては、ゴム成分１００質量部に対して、５０〜７０質量部、好ましくは５０〜５５質量部が賞用される。カーボンブラック配合量が７０質量部を超えると加工性が低下するため、また、５０質量部未満であると耐摩耗性が低下するため本発明の目的を満足し得ないからである。
本発明のゴム組成物には、補強用充填剤として、カーボンブラックの他にシリカを用いる。シリカとしては、特に制限はなく、従来ゴムの補強用充填剤として慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、なかでも湿式シリカが好ましい。好適な湿式シリカとしては、例えば東ソー・シリカ（株）製のＡＱ、ＶＮ３、ＬＰ、ＮＡ等、デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３等が挙げられる。
シリカの配合量としては、ゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部、好ましくは１０〜１５質量部である。
なお、本発明のゴム組成物においては、シリカを用いるが、シランカップリング剤を配合する必要はない。シランカップリング剤を加えても、摩耗性の向上には効果が見られない。
シリカの配合量としては、ゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部、好ましくは１０〜１５質量部である。
なお、本発明のゴム組成物においては、シリカを用いるが、シランカップリング剤を配合する必要はない。シランカップリング剤を加えても、摩耗性の向上には効果が見られない。
さらに、本発明のゴム組成物には、樹脂を配合する。樹脂を加えることにより、加熱圧延してベルトを製造する工程において、ゴム組成物の粘度が下がり、加工性がよくなる。使用することができる樹脂としては、軟化点が１２０℃以下のもので、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、石油系炭化水素樹脂（脂肪族、芳香族共に用いられ得る）、芳香族多価カルボン酸・脂肪族多価アルコール縮合物、クマロン樹脂の単体若しくはそのブレンドが挙げられ、なかでも、ジシクロペンタジエン樹脂が、好ましい。
樹脂は、ゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部の配合量で用いられる。この範囲であれば、ゴム組成物の加工性がよくなるが、耐摩耗性を低下させることもない。樹脂の配合量は、５〜１０部であることがより好ましい。
樹脂は、ゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部の配合量で用いられる。この範囲であれば、ゴム組成物の加工性がよくなるが、耐摩耗性を低下させることもない。樹脂の配合量は、５〜１０部であることがより好ましい。
本発明のゴム組成物には、通常硫黄が含有される。この硫黄の含有量は、ゴム成分１００重量部当たり、０．３〜５重量部の範囲が好ましい。この含有量が０．３重量部未満では十分な加硫効果が得られず、目標性能を達成できなくなる場合がある。また５重量部を超えると、ゴムが脆くなり、ゴムの疲労性能が低下するなど好ましくない場合がある。
本発明のゴム組成物には、前記各成分以外に、ゴム業界で通常使用される配合剤を通常の配合量で適宜配合することができる。具体的には、アロマオイル等の軟化剤、ジフェニルグアニジン等のグアニジン類、メルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム類などの加硫促進剤、酸化亜鉛等の加硫促進助剤、ポリ（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン）、フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン類などの老化防止剤等である。
本発明のゴム組成物は、開放混合式の練りロール機や密閉式混合機のバンバリーミキサー等の混練機を用いて混練りすることにより得ることができる。そして、得られたゴム組成物をカレンダーや押出し機などでシート状に成形し、補強材である帆布又はスチールコードを芯材として、これを覆うようにシート状ゴム成形物を貼り合わせ、その後、加硫を行うことによりベルトを得ることができる。
前記したように、ベルトコンベアのベルトは、通常上面カバーゴム、補強材及び下面カバーゴムからなっており、被輸送物と接触するのは上面カバーゴムである。本発明のベルトコンベア用ベルトは、上面カバーゴム、補強材及び下面カバーゴムからなるベルトの上面カバーゴムに本発明のゴム組成物を使用するものである。補強材及び下面カバーゴムには、この種のベルト用として従来から知られていたものが使用し得るが、無論、下面カバーゴムに本発明のゴム組成物を使用しても、一向に差し支えない。本発明のベルトコンベアのベルトは、従来公知のベルトコンベアの何れにも使用可能である。すなわち、本発明のベルトを従来公知のベルトコンベア用ベルトに代えて装着したベルトコンベアであり、かかるベルトコンベアをも本発明は提供するものである。
次に、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
以下の実施例、比較例において、得られたゴム組成物について、次の各項目の測定、評価を行った。
以下の実施例、比較例において、得られたゴム組成物について、次の各項目の測定、評価を行った。
（１）ＤＩＮ摩耗
ＤＩＮ摩耗試験機を用いて耐摩耗試験を行った。耐摩耗試験は室温で行い、摩耗量をｍｍ３で表した。摩耗量が少ない程、耐摩耗性がよく、摩耗量３０ｍｍ３以下を良好とする。
（２）加工性
ゴム組成物を板状に圧延するロール作業性で評価した。評価は以下に示す３段階で行った。
○：作業性良好
△：作業困難
×：作業不可
ＤＩＮ摩耗試験機を用いて耐摩耗試験を行った。耐摩耗試験は室温で行い、摩耗量をｍｍ３で表した。摩耗量が少ない程、耐摩耗性がよく、摩耗量３０ｍｍ３以下を良好とする。
（２）加工性
ゴム組成物を板状に圧延するロール作業性で評価した。評価は以下に示す３段階で行った。
○：作業性良好
△：作業困難
×：作業不可
実施例１〜８、比較例１〜８
表１に示した配合処方により、１６種類のゴム組成物を調製し、ＤＩＮ摩耗及び加工性の評価を行った。結果を表１に示す。
表１に示した配合処方により、１６種類のゴム組成物を調製し、ＤＩＮ摩耗及び加工性の評価を行った。結果を表１に示す。
表１の注
＊１）天然ゴム：ＲＳＳ＃４
＊２）Ｎｄ−ＢＲ：Ｔ０７００（ＪＳＲ社製、主触媒：ネオジム成分、助触媒：メチルアルミノキサン）
＊３）ＢＲ：Ｔ０７００（ＪＳＲ社製）
＊４）ＩＳＡＦカーボンブラック：シースト６（東海カーボン社製）
＊５）シリカ：ニプシルＡＱ（東ソーシリカ工業社製）
＊６）シランカップリング剤：Ｓｉ６９（エボニックデグサジャパン社製）
＊７）樹脂１：クレイトン１９２０（日本ゼオン社製、ジシクロペンタジエン・スチレン類石油樹脂Ｃ４〜５炭化水素共重合体）
＊８）樹脂２：芳香族系炭化水素樹脂（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製、軟化点１２０℃超）
＊９）硫黄：セイミＯＴ（日本乾溜工業社製、不溶性硫黄６０％）
＊１０）加硫促進剤：ノクセラーＮＳ−Ｐ（Ｎ−ｔｅｒｔブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業社製）
＊１）天然ゴム：ＲＳＳ＃４
＊２）Ｎｄ−ＢＲ：Ｔ０７００（ＪＳＲ社製、主触媒：ネオジム成分、助触媒：メチルアルミノキサン）
＊３）ＢＲ：Ｔ０７００（ＪＳＲ社製）
＊４）ＩＳＡＦカーボンブラック：シースト６（東海カーボン社製）
＊５）シリカ：ニプシルＡＱ（東ソーシリカ工業社製）
＊６）シランカップリング剤：Ｓｉ６９（エボニックデグサジャパン社製）
＊７）樹脂１：クレイトン１９２０（日本ゼオン社製、ジシクロペンタジエン・スチレン類石油樹脂Ｃ４〜５炭化水素共重合体）
＊８）樹脂２：芳香族系炭化水素樹脂（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製、軟化点１２０℃超）
＊９）硫黄：セイミＯＴ（日本乾溜工業社製、不溶性硫黄６０％）
＊１０）加硫促進剤：ノクセラーＮＳ−Ｐ（Ｎ−ｔｅｒｔブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業社製）
表１から、実施例１〜８のゴム組成物は、Ｎｄ−ＢＲを含まない（比較例２）か、所定量含まないもの（比較例５）及びＮｄ−ＢＲが所定量より少なく、かつシリカ、樹脂を含まないもの（比較例１、３〜４）に比較して耐摩耗性がよく、軟化点の高い樹脂を使用したものやカーボンブラックが所定量より多いもの及びシランカップリング剤を使用したものは加工性が悪く、また、実施例のなかでもＮｄ−ＢＲが多いもの及びカーボンブラックとシリカの添加量が多いものの方が、耐摩耗性がよいことがわかる。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物、その組成物を用いたコンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルトは、耐摩耗性と加工性に優れ、コンベアベルト等に好適に使用できる。
Claims (5)
- 天然ゴム１０〜４０質量部、ネオジム系触媒により重合したブタジエンゴム６０〜９０質量部を含むゴム成分と、該ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が１００ｍ２／ｇ以上のカーボンブラックを５０〜７０質量部、シリカを５〜１５質量部、軟化点１２０℃以下の樹脂を５〜１５質量部含有し、シランカップリング剤を含まないことを特徴とするコンベアベルト用ゴム組成物。
- 軟化点１２０℃以下の樹脂が、ジシクロペンタジエン樹脂である請求項１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
- 軟化点１２０℃以下の樹脂の含有量が、１０〜１５質量部である請求項１または２に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
- 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を用いたコンベアベルト用カバーゴム。
- 請求項４に記載のコンベアベルト用カバーゴムを用いたコンベアベルト。
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