JP7466291B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
[2]前記非共役ポリエン(a3)が5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)および5-ビニル-2-ノルボルネン(VNB)から選ばれる少なくとも1種を含む、前記[1]に記載の積層体。
[3]前記α-オレフィン(a2)がプロピレンである、前記[1]または[2]に記載の積層体。
[4]前記繊維基材層(Y)が、ポリアミドからなる繊維を含む繊維基材である前記[1]~[3]のいずれかに記載の積層体。
[5]前記[1]~[4]のいずれかに記載の積層体を有するベルト。
[6]伝動ベルトまたは搬送用ベルトである前記[5]に記載のベルト。
[7]前記伝動ベルトが、Vベルト、平ベルト、丸ベルト、歯付きベルトまたはVリブドベルトである前記[6]に記載のベルト。
[8]前記搬送用ベルトが、軽搬送用ベルト、円筒形ベルト、ラフトップベルト、フランジ付き搬送用ベルト、U型ガイド付き搬送用ベルトまたはVガイド付き搬送用ベルトである前記[6]に記載のベルト。
[9]前記[1]~[4]のいずれかに記載の積層体を有するエスカレータ用手すり。
本発明の積層体の一実施形態(以下「本実施形態の積層体」ともいう)は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、過酸化物系架橋剤(B)、および2つ以上のエチレン性二重結合を有する架橋助剤(C)を含有する組成物から形成された層(X)と、繊維基材層(Y)とを有する。ここで、層(X)と層(Y)とは少なくとも一部分において接している。
繊維基材層(Y)を構成する繊維としては、例えば、ポリアミドからなる繊維(以下「ポリアミド繊維」ともいう)、ガラス繊維、PAN系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ホウ酸アルミ繊維、ポリエステル繊維が挙げられる。これらの中でも、耐摩耗性およびモジュラス向上の観点から、ポリアミド繊維が好ましい。
層(X)は、以下に説明するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)と、過酸化物系架橋剤(B)と、2つ以上のエチレン性二重結合を有する架橋助剤(C)とを含有する組成物(以下「本実施形態の組成物」ともいう)から形成された層であり、好ましくは前記組成物を架橋成形してなる層である。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)(以下「共重合体(A)」ともいう)は、エチレン(a1)に由来する構造単位と、α-オレフィン(a2)に由来する構造単位と、非共役ポリエン(a3)とに由来する構造単位とを有する。
非共役ポリエン(a3)に由来する構造単位の質量分率は、共重合体(A)100質量%中(すなわち全構造単位の質量分率の合計100質量%中)、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~15質量%、さらに好ましくは0.5~10質量%である。このような共重合体(A)は、充分な硬度を有し、機械特性に優れたものとなり、また、過酸化物を用いて架橋した場合、早い架橋速度を示すものとなる。なお、共重合体(A)中の非共役ポリエン(a3)に由来する構造単位の含量は、13C-NMRにより求めることができる。
共重合体(A)は、135℃、デカヒドロナフタレン中で測定した極限粘度[η]が、好ましくは0.8~5.0dl/g、より好ましくは1.0~4.5dl/g、さらに好ましくは1.5~4.0dl/gの範囲にある。
本実施形態の組成物は、1種の共重合体(A)を含有してもよく、2種以上の共重合体(A)を含有してもよい。また、本実施形態の組成物中の共重合体(A)の含有割合は、通常は20質量%以上、好ましくは25~90質量%である。
本実施形態の組成物は、過酸化物系架橋剤(B)を含有する。過酸化物系架橋剤(B)を用いることにより、共重合体(A)を良好に架橋させることができ、また得られる層(X)の耐熱老化性を高めることができると考えられる。
本実施形態の組成物において、過酸化物系架橋剤(B)の含有量は、共重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他のポリマー(ゴム等)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは0.2~15質量部、さらに好ましくは0.5~10質量部である。このような態様であると、架橋が良好に進み、得られる層(X)の耐熱性および耐摩耗性の観点から好ましい。
本実施形態の組成物は、2つ以上のエチレン性二重結合を有する架橋助剤(C)を含有する。前記各成分とともに架橋助剤(C)を用いることで、層(X)と繊維基材層(Y)との接着性を向上させることができ、さらに、得られる積層体の機械的強度、耐寒性および耐摩耗性を向上できる傾向にある。
本実施形態の組成物において、架橋助剤(C)の含有量は、過酸化物系架橋剤(B)1モルに対して、好ましくは0.01~22モル、より好ましくは0.1~11モル、さらに好ましくは0.1~8モルである。このような態様であると、架橋が良好に進み、得られる層(X)の耐熱性および耐摩耗性の観点から好ましい。
本実施形態の組成物は、カーボンブラック(D)をさらに含有してもよい。カーボンブラック(D)は、例えば、得られる層(X)の機械的強度、モジュラス、耐摩耗性の向上に寄与する成分である。
本実施形態の組成物がカーボンブラック(D)を含有する場合、カーボンブラック(D)の含有量は、共重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.1~200質量部であり、より好ましくは10~200質量部、さらに好ましくは20~100質量部である。このような態様であると、得られる層(X)の機械的強度と、本実施形態の組成物の加工性との観点から好ましい。
本実施形態の組成物は、短繊維(E)をさらに含有してもよい。短繊維(E)を用いることにより、上記組成物から形成される層(X)のモジュラス、機械的強度を改善することができる。共重合体(A)は短繊維(E)との混練性にも優れているので、本実施形態の組成物は、短繊維(E)を含有したとしても、成形加工性に優れる傾向にある。
本実施形態の組成物は、1種の短繊維(E)を含有してもよく、2種以上の短繊維(E)を含有してもよい。
本実施形態の組成物は、過酸化物系架橋剤(B)以外の架橋剤、架橋助剤(C)以外の架橋助剤、軟化剤、無機充填剤、補強剤、老化防止剤、加工助剤、活性剤、吸湿剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤および増粘剤から選ばれる少なくとも1種をさらに含有することができる。本実施形態の組成物は、共重合体(A)以外の他のポリマー、例えばエラストマーおよび/またはゴムをさらに含有することができる。以下に説明する各成分は、それぞれ1種または2種以上用いることができる。
過酸化物系架橋剤(B)とともに、前記架橋剤(B)以外の架橋剤を併用してもよい。前記架橋剤(B)以外の架橋剤としては、ゴムを架橋する際に一般的に使用される架橋剤が挙げられ、例えば、硫黄系化合物、フェノール樹脂、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物が挙げられる。
軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン油、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤;コールタール等のコールタール系軟化剤;ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;蜜ロウ、カルナウバロウ等のロウ類;リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸またはその塩;ナフテン酸、パイン油、ロジンまたはその誘導体;テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂等の合成高分子物質;ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート等のエステル系軟化剤;その他、マイクロクリスタリンワックス、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、炭化水素系合成潤滑油、トール油、サブ(ファクチス)が挙げられ、石油系軟化剤が好ましく、プロセスオイルがより好ましい。
無機充填剤としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレーが挙げられる。これらの中でも、重質炭酸カルシウムが好ましい。
本実施形態の組成物が無機充填剤を含有する場合、無機充填剤の含有量は、共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、ゴム等)の合計100質量部に対して、好ましくは2~50質量部、より好ましくは5~50質量部である。
補強剤としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、活性化炭酸カルシウム、微粉タルク、微分ケイ酸が挙げられ、ただし、前述したカーボンブラック(D)を除く。
本実施形態の組成物が補強剤を含有する場合、補強剤の含有量は、共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、ゴム等)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは5~30質量部である。
本実施形態の組成物は、老化防止剤(安定剤)を含有することにより、当該組成物から形成される層(X)の寿命を長くすることができる。老化防止剤としては、例えば、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、イオウ系老化防止剤が挙げられる。
加工助剤としては、一般的に加工助剤としてゴムに配合されるものを広く用いることができる。加工助剤としては、例えば、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、エステル類が挙げられる。これらの中でも、ステアリン酸が好ましい。
活性剤としては、例えば、ジ-n-ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエラノールアミン等のアミン類;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、レシチン、トリアリルートメリレート、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸の亜鉛化合物等の活性剤;過酸化亜鉛調整物;オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、合成ハイドロタルサイト、特殊四級アンモニウム化合物が挙げられる。
吸湿剤としては、例えば、酸化カルシウム、シリカゲル、硫酸ナトリウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、ホワイトカーボンが挙げられる。
本実施形態の組成物が吸湿剤を含有する場合、吸湿剤の含有量は、共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、ゴム等)の合計100質量部に対して、好ましくは0.5~15質量部、より好ましくは1.0~12質量部である。
本実施形態の組成物は、共重合体(A)以外の他のポリマーをさらに含有することができる。架橋が必要な他のポリマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等のゴムが挙げられる。架橋が不要な他のポリマーとしては、例えば、スチレンとブタジエンとのブロック共重合体(SBS)、ポリスチレン-ポリ(エチレン-ブチレン)-ポリスチレン(SEBS)、ポリスチレン-ポリ(エチレン-プロピレン)-ポリスチレン(SEPS)等のスチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、塩ビ系エラストマー(TPVC)、エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、アミド系熱可塑性エラストマー(TPA)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、その他の熱可塑性エラストマー(TPZ)等のエラストマーが挙げられる。
本実施形態の組成物は、上述した各成分を、例えば、ミキサー、ニーダー、ロール等の混練機を用いて所望の温度で混練することにより調製することができる。
本実施形態の組成物から、層(X)を得ることができる。本実施形態の組成物は、例えば、押出成形、射出成形、プレス成形、カレンダー成形、トランスファー成形、発泡成形等の熱成形方法によって成形できる。本実施形態において、上記組成物の架橋温度は、通常は140℃以上、好ましくは150~220℃、より好ましくは160~200℃である。また、この架橋反応は、空気中で行うことができる。
本実施形態の積層体は、例えば、繊維基材層(Y)に、前述した本実施形態の組成物からなる未架橋層を積層し、必要に応じて加圧し、前記組成物の架橋と接着とを行うことにより繊維基材層(Y)上に層(X)を形成し、製造することができる。前記組成物の架橋条件は上述したとおりである。
以下、伝動ベルトの一実施形態について説明する。伝動ベルトの一実施形態は、例えば、心線が埋設された接着ゴム部を有しており、さらに、上記接着ゴム部の下面に形成された底ゴム部を有することができる。上記伝動ベルトは、必要に応じて、接着ゴム部上に形成された上部帆布、および/または底ゴム部下に形成された下部帆布を有することができる。伝動ベルトは、接着ゴム部および/または底ゴム部に相当する層(X)と、上部帆布および/または下部帆布に相当する繊維基材層(Y)とを有する積層体を含む。
[実施例1]
MIXTRON BB MIXER(神戸製鋼所社製、BB-2型、容積1.7L、ローター2WH)を用いて、100部の三井EPT 4045Mに対して、架橋助剤としてZnO#1を5部、加工助剤としてステアリン酸を1部、老化防止剤としてイルガノックス1010を2部、老化防止剤としてサンダントMBを4部、カーボンブラックとしてAsahi#60UGを50部、軟化剤としてPS-430を10部の配合量で配合した後混練し、配合物1を得た。配合物1調製時の混練条件は、ローター回転数が40rpm、フローティングウェイト圧力が3kg/cm2、混練時間が5分間で行い、混練排出温度は144℃であった。
各配合剤の種類、量を表2に示す通りとする以外は、実施例1と同様にして、配合物、架橋シート、未架橋シートおよび架橋ゴム-繊維基材積層体を得た。
実施例および比較例で用いた材料を以下の表1に示す。
MDR2000(アルファテクノロジーズ製)を用い、加硫曲線を測定し、当該加硫曲線から得られるトルクの最低値S'min[dNm]と最高値S'max[dNm]、トルクの最低値S'minを0%、最高値S'maxを100%として、S'max-S'min、および測定試料のトルクが90%に到達したときの時間[min]:tc90を求めた。測定条件は、温度170℃、時間15分とした。このtc90が小さいほど、加硫速度が速いことを示す。
厚さ2mmの上記架橋シートの平らな部分を重ねて厚さ12mmのシートとし、JIS K6253に従い、硬度(Duro-A)を測定した。
厚さ2mmの上記架橋シートを打抜いてJIS K6251(1993年)に記載されている3号形ダンベル試験片を作製し、この試験片を用いてJIS K6251第3項に規定される方法に従い、測定温度25℃、引張速度500mm/分の条件で引張試験を行い、伸び率が100%、200%および300%であるときの引張応力(100%モジュラス(M100)、200%モジュラス(M200)、300%モジュラス(M300))、引張破断点応力(TB)および引張破断点伸び(EB)を測定した。
厚さ2mmの上記架橋シートを、JIS K6257に従い、180℃で70時間保持する熱老化試験を行った。熱老化試験後のシートの硬度、TBおよびEBを、上記硬度試験および引張試験の項目と同様の方法で測定した。
熱老化試験前後の硬度の差より、AH(Duro-A)を求め、熱老化試験前後のTBおよびEBから、熱老化試験前の値に対する試験後の変化率をそれぞれ、Ac(TB)、Ac(EB)として求めた。
厚さ2mmの上記架橋シートを打抜いてJIS K6251(2001年)に記載されている3号形ダンベル試験片を作製した。この試験片を用いてJIS K6261(2006年)に規定される方法に従い、脆化温度を導出した。
厚さ2mmの上記架橋シートから、JIS-K6264-2:2005に準拠して、直径16.0±0.2mm、厚さ6mm以上の円盤状の試験片を作製した。この試験片について、DIN摩耗試験機を用いて、直径150.0±0.2mm、長さ500mmのドラムを40回/分で回転させ、荷重1kgfで、摩耗距離を40.0±0.2mとしたときの摩耗量(DIN摩耗量:単位mm3)を測定した。
得られた架橋ゴム-繊維基材積層体から、幅25mmの試験片を打ち抜き、50mm/分の引張速度でT剥離試験を行った。
Claims (6)
- エチレン(a1)に由来する構造単位と、α-オレフィン(a2)に由来する構造単位と、非共役ポリエン(a3)に由来する構造単位とを有するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)と、
過酸化物系架橋剤(B)と、
2つ以上のエチレン性二重結合を有する架橋助剤(C)と、
カーボンブラック(D)と、
軟化剤と、
任意に、共重合体(A)以外の他のポリマーと、
を含有し、
前記α-オレフィン(a2)がプロピレンであり、
前記非共役ポリエン(a3)が5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)であり、
前記過酸化物系架橋剤(B)の含有量が、前記共重合体(A)および架橋が必要な前記他のポリマーの合計100質量部に対して、0.5~10質量部であり、
前記架橋助剤(C)がエチレングリコールジメタクリレートであり、
前記架橋助剤(C)の含有量が、前記過酸化物系架橋剤(B)1モルに対して、0.1~8モルであり、
前記カーボンブラック(D)の含有量が、前記共重合体(A)100質量部に対して、20~100質量部であり、
前記軟化剤がプロセスオイルであり、
前記軟化剤の含有量が、前記共重合体(A)および前記他のポリマーの合計100質量部に対して、5~100質量部
である
組成物から形成された層(X)と、
繊維基材層(Y)と
を有し、
前記繊維基材層(Y)が、ポリアミドからなる繊維を含む繊維基材であり、
前記層(X)と前記繊維基材層(Y)とが接している、積層体。 - 請求項1に記載の積層体を有するベルト。
- 伝動ベルトまたは搬送用ベルトである請求項2に記載のベルト。
- 前記伝動ベルトが、Vベルト、平ベルト、丸ベルト、歯付きベルトまたはVリブドベルトである請求項3に記載のベルト。
- 前記搬送用ベルトが、軽搬送用ベルト、円筒形ベルト、ラフトップベルト、フランジ付き搬送用ベルト、U型ガイド付き搬送用ベルトまたはVガイド付き搬送用ベルトである請求項3に記載のベルト。
- 請求項1に記載の積層体を有するエスカレータ用手すり。
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