JPWO2013105655A1 - コンベアベルト用ゴム組成物、コンベアベルトカバー用ゴム及びコンベアベルト - Google Patents

Abstract

耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立させた、コンベアベルト用ゴム組成物、さらには該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム及び該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトを提供する。具体的には、（Ａ）スチレン含量２０〜２５質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とスチレン含量２５超〜５０質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とを含む平均スチレン含量２８〜３５質量％のスチレン−ブタジエンゴム混合物と、ブタジエンゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも１種を特定割合で含むゴム成分、（Ｂ）シリカ、（Ｃ）樹脂及び（Ｄ）特定のカーボンブラックを特定割合で含有してなるコンベアベルト用ゴム組成物、該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム及び該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバーを提供する。

Description

本発明は、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。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コンベアベルトの上面カバー用ゴムとして有用なコンベアベルト用ゴム組成物、該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム及び該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトに関するものである。

コンベアベルトは、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。
このコンベアベルトは、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。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、また、例えば被輸送物の角などによって衝撃を加えられた場合などに亀裂が入るおそれがあるため、ベルト全体の寿命を向上させるためには、耐摩耗性と耐カット性の両立を図る必要がある。

上記の性能のうち、耐カット性及び耐衝撃性を向上させるため、天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムとの混合比（質量比）が５０／５０〜８０／２０であるゴム１００質量部に対して、窒素吸着比表面積１００ｍ²／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量１００ｃｍ³／１００ｇ以上であるカーボンブラックを４５〜６５質量部、シリカを５〜２０質量部および樹脂を２〜７質量部を含有するコンベアベルトカバー用ゴム組成物が開示されているが（特許文献１参照）、耐摩耗性の点では、未だ不十分であった。

これに対し、耐摩耗性と耐カット性の両立を達成するために、（Ａ）スチレン−ブタジエンゴム９０〜６０質量部、並びにブタジエンゴム及び／又は天然ゴム１０〜４０質量部を含むゴム成分１００質量部に対して、（Ｂ）窒素吸着比表面積１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを５０〜７０質量部、及び（Ｃ）樹脂を１０〜３０質量部を含有してなるコンベアベルト用ゴム組成物が開示されているが（特許文献２参照）、耐衝撃性と耐カット性の両立はある程度達成されているものの、耐カット性には更なる改良の余地があり、しかも製造作業性が悪いという問題があった。

特開２０００−１９８５１７号公報 特開２００６−１９９８９２号公報

本発明は、このような状況下で、耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立させた、コンベアベルト用ゴム組成物、さらには該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム及び該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトを提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ＳＢＲとして、スチレン含量の異なる２種以上のＳＢＲを混合してなる、特定の平均スチレン含量のＳＢＲを使用することにより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］〜［４］に関する。
［１］（Ａ）スチレン−ブタジエンゴム１００〜７０質量部と、ブタジエンゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも１種０〜３０質量部とを含むゴム成分１００質量部に対して、（Ｂ）シリカ５〜２０質量部、（Ｃ）樹脂１０〜３０質量部、及び（Ｄ）窒素吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準拠、以下同じ）１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック４０〜７０質量部を含有してなり、前記スチレン−ブタジエンゴムが、スチレン含量２０〜２５質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とスチレン含量２５超〜５０質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とを含む平均スチレン含量２８〜３５質量％のスチレン−ブタジエンゴム混合物である、コンベアベルト用ゴム組成物。
［２］前記スチレン−ブタジエンゴム混合物が、スチレン含量２０〜２５質量％のスチレン−ブタジエンゴム４０〜７０質量％とスチレン含量２５超〜５０質量％のスチレン−ブタジエンゴム３０〜６０質量％とを含むものである上記［１］のコンベアベルト用ゴム組成物。
［３］上記［１］又は［２］のゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム。
及び
［４］上記［１］又は［２］のゴム組成物を用いてなるコンベアベルト。

本発明により、耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立させた、コンベアベルト用ゴム組成物、さらには該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム及び該ゴム組成物を用いてなるコンベアベルトを提供することができる。

まず、本明細書中、好ましいとする記載は任意に採用することができ、任意に組み合わせることができる。好ましいとする記載の組み合わせは、より一層好ましいと言える。
本発明では、スチレン−ブタジエンゴム（以下、ＳＢＲという）として、スチレン含量２０〜２５質量％（好ましくは２２〜２５質量％）のＳＢＲの１種以上とスチレン含量２５超〜５０質量％（好ましくは３０〜５０質量％、より好ましくは４０〜５０質量％）のＳＢＲの１種以上とを含むＳＢＲ混合物を用いる。該ＳＢＲ混合物の平均スチレン含量は２８〜３５質量％であり、好ましくは３０〜３５質量％である。
このようなＳＢＲ混合物を用いることにより、耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立させることが可能となる。
ＳＢＲ混合物は、上記平均スチレン含量の範囲内であれば、それら以外のスチレン含量のＳＢＲの１種以上を含んでも差し支えない。但し、ＳＢＲ混合物は、スチレン含量２０〜２５質量％のＳＢＲ４０〜７０質量％とスチレン含量２５超〜５０質量％のＳＢＲ３０〜６０質量％とを含むものであることが、耐摩耗性、耐カット性等のゴム物性及び作業性の点で好ましい。

ＳＢＲとしては、乳化重合ＳＢＲ、溶液重合ＳＢＲのいずれをも用いることができる。また、市販品を用いることができ、例えば、乳化重合ＳＢＲとしては、ＪＳＲ１５００、ＪＳＲ１５０２、ＪＳＲ１７１２（いずれもスチレン含量２３．５質量％）、ＪＳＲ０１２２（スチレン含量３７質量％）、ＪＳＲ０２０２（スチレン含量４６質量％）（いずれもＪＳＲ株式会社製）等が、溶液重合ＳＢＲとしては、ＳＬ５５２（スチレン含量２４質量％）、ＳＬ５５５（スチレン含量２４質量％）、ＳＬ５５６（スチレン含量２４質量％）、ＳＬ５７４（スチレン含量１５質量％）、（いずれもＪＳＲ株式会社製）等が挙げられる。

また、ブタジエンゴム（以下、ＢＲという）は、ニッケル系触媒により重合されるＢＲ、例えば、ＢＲ０１、ＢＲ１１（いずれもＪＳＲ株式会社製）や、リチウム系触媒により重合されるＢＲ、例えば、ＢＲ７１（ＪＳＲ株式会社製）であってもよいが、ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム（以下、Ｎｄ−ＢＲという）であることが好ましい。ここで、ＢＲ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。

前記ネオジウム系触媒としては、種々のものがあるが、ネオジウ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、ネオジウムのカルボン酸塩、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。

また、Ｎｄ−ＢＲは、末端変性がなされていることが好ましい。Ｎｄ−ＢＲの末端変性方法としては、変性剤を使用してＮｄ−ＢＲの活性末端を変性する方法を用いることができる。変性剤としては、例えば、四塩化スズ及び四臭化スズ等のハロゲン化スズ、トリブチルスズクロライド等のハロゲン化有機スズ化合物、四塩化ケイ素及びクロロトリエチルシラン等のケイ素化合物、フェニルイソシアネート等のイソシアネート基含有化合物、アミド化合物、ラクタム化合物、尿素化合物並びにイソシアヌル酸誘導体等が挙げられる。この中で特にスズ系化合物を用いて末端変性をすることが好ましい。また、本発明で用いる末端変性Ｎｄ−ＢＲは、分子量に関しては特に制限されない。

（Ａ）成分としてのゴム成分は、ＳＢＲ１００〜７０質量部と、ＢＲ及び天然ゴムから選択される少なくとも１種０〜３０質量部とを含むものである。（Ａ）成分中、ＳＢＲ配合量が７０質量部未満であると、耐カット性が低下する。

ゴム成分としては、上記のＳＢＲ、ＢＲ、天然ゴムの他に、本発明の目的に反しない範囲で、コンベアベルトという用途に応じて、少量（例えば、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下）の種々の他の合成ゴムを含むことができる。他の合成ゴムとしては、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムが好ましく、さらに臭素化ブチルゴム、パラメチルスチレン基を有するブチルゴム（具体的にはイソブチレンとｐ−ハロゲン化メチルスチレンとの共重合体等）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）なども好適なものとして挙げることができる。また、本発明における天然ゴムの一部をイソプレンゴムに置換し得る。

（Ｂ）成分としてのシリカは、特に限定せず、乾式シリカ及び湿式シリカのいずれをも用いることができる。また、市販品を用いることができ、例えば、ニップシールＡＱ（商品名：湿式、東ソー・シリカ株式会社製）等を挙げることができる。

シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜２０質量部である。シリカの配合量が２０質量部を超えると製造作業性が低下するため、また、５質量部未満であると耐カット性が低下するため、本発明の目的を満足し得ないからである。

（Ｃ）成分としての樹脂は、特に限定しないが、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を用いる事が、耐カット性、耐摩耗性及び製造作業性を考慮すると望ましい。

樹脂の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、１０〜３０質量部である。樹脂の配合量が３０質量部を超えると耐摩耗性が低下するため、また、１０質量部未満であると耐カット性が低下するため、本発明の目的を満足し得ないからである。同様の観点から、樹脂の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１５〜３０質量部、より好ましくは１５〜２５質量部である。

（Ｄ）成分のカーボンブラックとしては、ＩＳＡＦ級以上、即ち、窒素吸着比表面積１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを用いる。ＩＳＡＦ級のカーボンブラックとしては、ＩＳＡＦ（Ｎ２２０）、例えば、旭＃８０（窒素吸着比表面積１１５ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸収量（ＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００１に準拠、以下同じ）１１３ｍｌ／１００ｇ：旭カーボン株式会社製）、ＩＳＡＦ−ＨＳ（Ｎ２３４）、例えば、シースト７ＨＭ（窒素吸着比表面積１２６ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸収量１２５ｍｌ／１００ｇ：東海カーボン株式会社製）が用いられる。これらのうち、高ストラクチャー、即ち、ＤＢＰ吸収量１２０ｍｌ／１００ｇ以上の、ＩＳＡＦ級以上のカーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸収量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、ＤＢＰ吸収量１５０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましい。
カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、４０〜７０質量部である。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、４０質量部未満であると耐摩耗性及び耐カット性が低下するため、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、通常加硫剤としての硫黄を配合する。この硫黄の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．３〜５質量部の範囲が好ましい。硫黄の配合量が０．３質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質量部を超えると、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。

また、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−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、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、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジ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コンベアベルトを得ることができる。

前記したように、コンベアベルトは、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。本発明のコンベアベルトは、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したものである。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を使用し得るが、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。本発明のコンベアベルトは、従来公知のコンベアベルトの何れにも使用可能である。すなわち、本発明は、本発明のゴム組成物を用いてなるゴムからなるベルトを、従来公知のコンベアベルト用ベルトに代えて装着したコンベアベルトをも提供するものである。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、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。
ここで、評価法について下記する。
（耐カット性：落錘カット試験）
縦６０ｍｍ×横７０ｍｍ×高さ３０ｍｍのゴムブロックを加硫し、サンプルを作成する。室温でサンプルの８０ｃｍ高さから重量１５ｋｇの錘をつけた角度６０度の鋭利な刃を落下させ、生じた亀裂深さ（ｍｍ）を測定した。亀裂深さが小さい程、耐カット性が良好である。
（耐摩耗性：ＤＩＮ摩耗試験）
ＤＩＮ摩耗試験機を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２６４−２：２００５に準拠して、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で表わした。摩耗量が少ない程、耐摩耗性が良好である。
（製造作業性）
練りゴム１ｋｇを１０インチのロール機（ロール温度６０℃）にて、厚さ４ｍｍになるように圧延作業をした際の作業性を確認した。
特に問題が無かったものを「○」、ロールにゴムが巻きつかなかったり、又はロールにゴムが密着し、ゴムの切りかえしがし難いものを「×」と判定した。

実施例１〜１５及び比較例１〜６
第１表及び第２表に記載した配合処方によりゴム組成物を調製し、落錘カット試験、ＤＩＮ摩耗試験及び製造作業性の評価を行った。その結果を第１表及び第２表に示す。

第１表及び第２表の各組成物に用いられた各成分について以下に説明する。
＊ＳＢＲ１：ＪＳＲ１５００（ＪＳＲ株式会社製／スチレン含量２３．５質量％）
＊ＳＢＲ２：ＪＳＲ０２０２（ＪＳＲ株式会社製／スチレン含量４６．０質量％）
＊ＳＢＲ３：ＪＳＲ０１２２（ＪＳＲ株式会社製／スチレン含量３７．０質量％）
＊ＢＲ：Ｔ０７００（ＪＳＲ株式会社製／ネオジウム触媒ＢＲ、助触媒：メチルアルミノキサン）
＊天然ゴム：ＢＲ０１（ＪＳＲ株式会社製）
＊シリカ：ニップシールＡＱ（東ソー・シリカ株式会社製）
＊樹脂１：クイントン１９２０（日本ゼオン株式会社製／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）
＊樹脂２：ハイロジンＳ（大社松精油株式会社製／ロジン）
＊樹脂３：エスクロンＶ−１２０（大内新興化学工業株式会社製／クマロン樹脂）
＊カーボンブラック Ｎ２３４： シースト７ＨＭ（東海カーボン株式会社製／窒素吸着比表面積１２６ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸収量１２５ｍｌ／１００ｇ）
＊老化防止剤ＲＤ：ポリ（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン）（大内新興化学工業株式会社製、「ノクラック２２４」）
＊老化防止剤６Ｃ：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（住友化学株式会社製、「ＡＮＴＩＧＥＮＥ ６Ｃ」）
＊加硫促進剤ＣＺ： Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業株式会社製、「ノクセラーＣＺ」）

第１表より明らかなごとく、実施例のゴム組成物は、耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立できている。
一方、第２表より、ＳＢＲ混合物のスチレン含量とゴム成分中の配合量とが規定範囲外である比較例１では、耐カット性に乏しいことが分かる。シリカの配合量が少ない比較例２では、耐カット性に乏しく、シリカの配合量が多い比較例３では、耐摩耗性が低下し、さらに製造作業性が悪化した。樹脂の配合量が少ない比較例４では、耐カット性が乏しくなり、樹脂の配合量が多い比較例５では、耐摩耗性に乏しく、さらに製造作業性が悪化した。また、ＳＢＲ混合物のスチレン含量が少ない比較例６では、耐カット性が乏しかった。

本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、耐摩耗性を低下させることなく、耐カット性と製造作業性とを両立させたもので、コンベアベルト等、特にコンベアベルトカバーに好適に用いられる。

Claims (4)

1. （Ａ）スチレン−ブタジエンゴム１００〜７０質量部と、ブタジエンゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも１種０〜３０質量部とを含むゴム成分１００質量部に対して、（Ｂ）シリカ５〜２０質量部、（Ｃ）樹脂１０〜３０質量部、及び（Ｄ）窒素吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準拠）１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック４０〜７０質量部を含有してなり、前記スチレン−ブタジエンゴムが、スチレン含量２０〜２５質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とスチレン含量２５超〜５０質量％のスチレン−ブタジエンゴムの１種以上とを含む平均スチレン含量２８〜３５質量％のスチレン−ブタジエンゴム混合物である、コンベアベルト用ゴム組成物。
2. スチレン−ブタジエンゴム混合物が、スチレン含量２０〜２５質量％のスチレン−ブタジエンゴム４０〜７０質量％とスチレン含量２５超〜５０質量％のスチレン−ブタジエンゴム３０〜６０質量％とを含むものである請求項１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のゴム組成物を用いてなるコンベアベルトカバー用ゴム。
4. 請求項１又は２に記載のゴム組成物を用いてなるコンベアベルト。