JPWO2013190976A1 - コンベヤベルト - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、コンベヤベルトは、用途によって難燃性が求められ、下記特許文献1には、高い酸素指数を示す難燃性ゴム組成物でカバーゴムを形成させることでコンベヤベルトに優れた難燃性を付与させることが記載されている。
また、前記コンベヤベルトは、坑道以外にも、周囲が囲われた環境で利用されており、例えば、管体内に設置されて物品の搬送に利用されたりしている。
このような場合には、搬送途中におけるコンベヤベルトの走行状況は、外部から直接視認することが難しい。
そのため、当該コンベヤベルトは、例えば、何等かの原因で坑道や管体の内壁面やベルトコンベヤを構成する他の部材と摺接するような状況が搬送路の途中において生じたとしても、そのことが早期に見出され難い。
その結果、本発明者は、石炭など粉塵を発生させ易いような物を搬送する場合には、前記粉塵がコンベヤベルトを裏面側から支持するローラーのベアリングに噛み込むなどして該ローラーの回転を不良にさせ易いことを見出した。
そして、本発明者は、回転不良となったローラーとコンベヤベルトとの間に生じる摩擦熱によってコンベヤベルトに発煙、発火を生じさせるおそれを有することを見出した。
本発明者は、発煙、発火の根本原因となる摩擦熱の発生を抑制させることが更に有効な手立てとなり得ることを見出した。
しかし、従来、上記のような問題に対する十分な認識がなされていなかったためにコンベヤベルトにおける摩擦熱の発生防止方法は十分に検討されてはいない。
即ち、上記のような問題は、周囲が囲われた搬送路を通じて搬送物を搬送すべく用いられるコンベヤベルトに共通するものである。
そして、本発明は、前記搬送路で用いられるコンベヤベルトにおける摩擦熱の発生を抑制させ、ひいてはコンベヤベルトに発煙、発火が生じることを防止することを課題としている。
従って、本発明のコンベヤベルトは、前記カバーゴムに摩擦熱が発生することを抑制させることができ、該カバーゴムが発煙、発火することを抑制させることができる。
まず、添付図面に基づき、本実施形態のコンベヤベルトが用いられてなるベルトコンベヤについて、坑道を通じて石炭を搬送すべく用いられる場合を例に説明する。
本実施形態のベルトコンベヤ1は、前記コンベヤベルト10と、搬送路(坑道)の長手方向一端側(積載側)と他端側(荷下ろし側)とに配されたプーリー20とを備えている。
前記コンベヤベルト10は、前記プーリー20の間に掛け渡されてベルトコンベヤ1に備えられている。
なお、前記コンベヤベルト10が掛け渡されている一対のプーリー20の内の荷下ろし側のプーリー20は、駆動源に接続された駆動プーリー21である。
積載側に配されたもう一つのプーリー20は、前記駆動プーリー21によって無端状のコンベヤベルト10が周回されることで共回りする従動プーリー22となっている。
具体的には、前記ベルトコンベヤ1は、前記積載側から前記荷下ろし側に掛けての搬送路(往路)においてコンベヤベルト10を裏面側から支持する往路側支持ローラー30aを複数備えている。
さらに、前記ベルトコンベヤ1は、前記荷下ろし側から前記積載側に戻るまでの経路(復路)において下方に面した状態となるコンベヤベルト10の表面に下方から外周面を当接させてコンベヤベルト10を支持する復路側支持ローラー30bとを複数備えている。
なお、往路側支持ローラー30aは、図2に示すように一つの支持箇所に3個ずつ配されており、コンベヤベルト10を幅方向において湾曲させた状態にし、往路全体においてコンベヤベルト10を樋状にして走行させるように配されている。
即ち、3個の往路側支持ローラー30aは、コンベヤベルト10の幅方向に回転軸を延在させて並んで配置されており、3個の往路側支持ローラー30aの内、2個の往路側支持ローラー30aは、コンベヤベルト10の両側縁部を持ち上げるべくベルト幅方向外向きに先上りとなるように傾斜配置されている。
また、複数の前記復路側支持ローラー30bは、復路におけるコンベヤベルト10を略一定傾斜で支持しうるように、その回転軸を互いに平行に配しつつ上端部の垂直位置が図1において右下がりとなるように前記ベルトコンベヤ1に備えられている。
そして、本実施形態におけるコンベヤベルト10は、石炭Aが載置されるコンベヤベルト10の表面側(外周側)を形成するカバーゴム11と、前記石炭Aが載置される表面とは逆側の裏面を構成するカバーゴム11との2層のカバーゴム11を備えている。
また、前記コンベヤベルト10は、この2層のカバーゴム11の内側に当該コンベヤベルトに抗張力を付与するための帆布を埋設させてなる帆布層12をさらに備えている。
前記坑道内には石炭Aから排出される粉塵等が充満されやすいため、前記支持ローラー30は、ベアリングなどに前記粉塵が入り込んでスムーズな回転が阻害されるおそれがある。
また、前記支持ローラー30は、場合によっては、粉塵によって回転不能な状態となるおそれを有する。
そして、通常であればコンベヤベルト10の走行中にはコンベヤベルト10と支持ローラー30との間に転がり摩擦による小さな摩擦熱しか発生しないはずが、前記支持ローラー30が回転しなくなった場合には、コンベヤベルト10と支持ローラー30との間にすべり摩擦による摩擦熱を発生させることになる。
通常、すべり摩擦係数(動摩擦係数)は、転がり摩擦係数に比べて2〜3桁以上も値が大きいために前記支持ローラー30が回転不能となると多大な摩擦熱を発生させるおそれを有する。
このようなことからコンベヤベルト10は、その表面側のカバーゴム11(以下「表面側カバーゴム11a」ともいう)と裏面側のカバーゴム11(以下「裏面側カバーゴム11b」ともいう)との内の少なくとも裏面側のカバーゴム11bを難燃性及びすべり性に優れた状態に形成させることが好ましい。
なお、この裏面側カバーゴム11bを形成させるための前記難燃性ゴム組成物としては、該難燃性ゴム組成物のベースとなるゴム(ベースゴム)をクロロプレンゴムの1種以上とすることが重要である。
より具体的には、本実施形態の難燃性ゴム組成物としては、クロロプレンゴムの1種以上からなるベースゴム(A)と難燃剤(B)とを含有し、該難燃剤として水酸化アルミニウム(B1)、三酸化アンチモン(B2)、及び、塩素化パラフィン(B3)が含有されており、さらに前記すべり性付与剤としてモンモリロナイト粒子(C)が含有されているものを用いることが重要である。
また、難燃性ゴム組成物には、加硫剤等の一般的なゴム薬品(D)をさらに含有させることができる。
以下に、各成分についてより詳細に説明する。
前記難燃性ゴム組成物を構成するベースゴムは、単独種類のゴムであっても複数種類のゴムを混合した混合ゴムであっても良いが、少なくともクロロプレンゴムを含有させることが重要である。
このクロロプレンゴムは、ラジカル捕捉作用を期待することができる塩素を分子中に含有することで難燃性に優れている。
即ち、一般にポリマーの熱分解においては、分子鎖切断によって生じるラジカルが更なる分子切断を助長して熱分解を促進させているが、クロロプレンゴムは、塩素がラジカルを捕捉して安定化させるため熱分解を緩やかなものにさせることができる。
しかも、クロロプレンゴムは、熱分解ガスとして不燃性の塩化水素を発生させるため、燃焼を開始したコンベヤベルトに対する酸素の供給を前記熱分解ガスで素早く遮断して消炎させる作用を有する。
このような点において前記難燃性ゴム組成物は、クロロプレンゴムを含有することが重要でなる。
さらに、要すれば、前記クロロプレンゴムに加えて天然ゴムやエチレン・α−オレフィンゴムといった非塩素系ゴムを前記ベースゴムの一部として含有させることも可能である。
また、前記ベースゴムは、塩素系ゴムだけで構成することが最も好ましい。
(B1)水酸化アルミニウム
前記水酸化アルミニウムは、クロロプレンゴムをはじめとして一般的なポリマーの熱分解開始温度(約300℃)以下において脱水反応を示し、且つ、該脱水反応が吸熱反応であるために、難燃性ゴム組成物の熱分解時において難燃性ゴム組成物の温度を低下させる効果を奏するものでありコンベヤベルトに難燃性を付与するための重要な成分である。
また、水酸化アルミニウムは、燃焼時等においてチャーによる断熱被膜を形成させるのにも有効に作用し、例えば、裏面側カバーゴムが支持ローラーとの摩擦熱で熱分解温度以上に加熱された場合に、カバーゴム表面にチャーを形成して該表面において発生した熱が厚み方向内部側に伝達することを抑制させうる。
このような粒径の細かな水酸化アルミニウムとしては、例えば、商品名「ハイジライトH−42」、「ハイジライトH−43M」など「ハイジライト」のシリーズ名で昭和電工社より市販されているものが挙げられる。
従って、難燃性と機械的特性とをバランス良く発揮させ得る点において前記難燃性ゴム組成物は、前記ベースゴム100質量部に対して、30質量部以上60質量部以下となる割合で水酸化アルミニウムを含有することが好ましい。
前記三酸化アンチモンは、それ単独では難燃性を殆ど発揮せず、塩素化パラフィン等のハロゲン系難燃剤と併用されて該難燃剤の難燃効果を向上させる機能を有するものである。
より詳しくは、三酸化アンチモン(Sb2O3)は、塩素化パラフィンやクロロプレンなどに含まれている塩素のラジカル捕捉機能を助成するとともにこれらの熱分解によって生じた塩化水素と反応してオキシ塩化アンチモン(SbOCl)や三塩化アンチモン(SbCl3)に変化する際に水蒸気を発生させて酸素を遮断する効果を発揮するものである。
なお、前記難燃性ゴム組成物には、通常、前記ベースゴム100質量部に対して、1質量部以上15質量部以下、好ましくは2質量部以上10質量部以下となる割合で三酸化アンチモンを含有させることができる。
前記塩素化パラフィンとしては、例えば、商品名「エンパラ40」、「エンパラ70」、「エンパラK−45」など「エンパラ」のシリーズ名で味の素ファインテクノ社から市販されているもの、「トヨパラックス」のシリーズ名で東ソー社から市販されているものが挙げられる。
前記難燃性ゴム組成物は、通常、前記ベースゴム100質量部に対して、10質量部以上30質量部以下となる割合で当該塩素化パラフィンを含有させることができる。
鉱物としてのモンモリロナイトは、2八面体型含水層状珪酸塩鉱物に分類されており、一般的には以下の化学式で表現されている。
(Al2−yMgy)Si4O10(OH)2・(M+.M1/2 2+)y・nH2O
(但し、yは、通常、0.2〜0.6の値を示し、Mは、交換性陽イオンでNa,K,Ca,Mg,Hなどを表している。また、nは層間水の量を表す数である。)
より具体的には、モンモリロナイトは、以下の化学式のものが知られている。
(Na.Ca)0.33(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2・nH2O
該モンモリロナイト粒子としては、カバーゴム中における分散時の粒径が2μm以下となるものが好ましく、例えば、「ベンゲルHVP」など「ベンゲル」のシリーズ名でホージュン社から市販のものや、同社から「エスベン」のシリーズ名で市販されている有機処理品を採用することができる。
従って、カバーゴムに優れたすべり性と耐摩耗性を発揮させる上においては、前記モンモリロナイト粒子を、前記ベースゴム100質量部に対して3質量部以上30質量部以下となる割合で難燃性ゴム組成物に含有させることが重要である。
具体的には、すべり性と耐摩耗性とにおける効果をより顕著に発揮させる上において前記難燃性ゴム組成物は、前記モンモリロナイト粒子を前記ベースゴム100質量部に対して5質量部以上15質量部以下の割合で含有することが好ましい。
前記ゴム薬品としては、例えば、硫黄、有機過酸化物といった加硫剤;スルフェンアミド系化合物、チアゾール系化合物といった加硫促進剤などの他に充填剤、軟化剤、老化防止剤、加工性改良剤が挙げられる。
また、前記難燃性ゴム組成物は、要すれば上記以外の難燃剤を含有しても良い。
さらに、前記難燃性ゴム組成物は、要すればマイカ、クレー、タルクなどの層状粘土鉱物からなる粒子を前記モンモリロナイト粒子以外のすべり性付与剤として含有しても良い。
このとき、裏面側カバーゴム11bと表面側カバーゴム11aとの形成に用いる難燃性ゴム組成物は、同じ配合内容のものであっても、異なる配合内容であってもよい。
該コンベヤベルトは、例えば、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、ロール等を用いてカバーゴム用の難燃性ゴム組成物を混練した後、カレンダー等を用いて難燃性ゴム組成物をシート状にさせてカバーゴム用未加硫シートを作製し、該未加硫シートと帆布とを加硫一体化させて製造することができる。
即ち、このような用途におけるコンベヤベルトも本発明のコンベヤベルトとして意図するものである。
従って、本発明のコンベヤベルトは、支持ローラーによって支持されて利用されるものに限定されるものではなく、難燃性とすべり性とを付与する対象が裏面側カバーゴムに限定されるものでもない。
即ち、搬送物が載置されるモンモリロナイト粒子を含んだ前記難燃性ゴム組成物が表面側カバーゴムの形成のみに利用されているようなコンベヤベルトも本発明のコンベヤベルトとして意図する範囲のものである。
さらに、本発明のコンベヤベルトは、本実施形態に例示のフラットベルトに限定されるものではなくベルト幅方向に横断する横桟付のものや両側縁に沿って立設された耳桟を有するものも本発明のコンベヤベルトとして意図する範囲のものである。
なお、本発明のコンベヤベルトとして、実施形態に例示のコンベヤベルトに上記以外にも各種変更を加えたものを採用しうることについては説明するまでもなく当然の事柄である。
(すべり性の評価)
各配合によってベルト状試料を作製し、豪州規格(AS1334.11−1988「DETERMINATION OF IGNITABILITY AND MAXIMUM SURFACE TEMPERATURE OF BELTING SUBJECTED TO FRICTION」)に基づく摩擦温度の測定結果についてランク付けを行い、すべり性の評価を実施した。
即ち、表2に示した難燃性ゴム組成物でカバーゴムが形成されたベルト状試料10xの長手方向一端部を垂直壁WLに固定し、この固定位置から水平に遠ざかるようにベルト状試料10xを延在させて前記垂直壁WLから離れた位置において回転軸がベルト状試料10xの長手方向と直交するように配された直径212.8mmの回転ドラムTDをベルト状試料10xの下面側に当接させ、該回転ドラムTDの外周面にベルト状試料10xを半周巻き掛けてさらに前記垂直壁WLに向かって接近するようにベルト状試料10xを水平方向に延在させ、該ベルト状試料10xが垂直壁WLに至る手前において回動自在の補助ロールRLに巻き掛けて残りの部分を下方に垂下させ、該垂下させたベルト状試料10xの下端に35kgの荷重をセットした。
即ち、評価は、垂直壁WLに固定された長さ方向一端部から荷重がセットされた他端部にかけて35kgfの張力を発生させて実施した。
また、評価は、上記のような状態でモーターMTを使って前記回転ドラムTDを190.2rpmの回転数で回転させて実施した。
なお、このとき回転ドラムTDは、その上端側が前記垂直壁WLから遠ざかる方向に移動するように回転させた。
そして、約2時間の試験時間中に回転ドラムTDと接する箇所におけるベルト状試料10xの表面温度(回転ドラムTDと接している側の表面の温度)が到達した最高到達温度を測定した。
さらに、最高到達温度が300℃以上325℃未満であったものを「C」とランク付けし、最高到達温度が325℃以上であった場合を「D」とランク付けした。
結果を、先の表2に併せて示す。
なお、比較例7のベルト状試料は、グローが発生したために途中で評価を打ち切った。
この図4(a)〜(d)は、時間経過とともにベルト状試料の温度がどのように変化したかを示すチャートで、その温度(上チャート)に基づいて算出した摩擦係数(下チャート)も併せて示されている。
このチャートや表2に示した結果からも、本発明によればすべり性に優れ摩擦熱の発生が抑制されたコンベヤベルトが得られることがわかる。
このとき、DIN摩耗の摩耗量が200mm3未満であったものを「A」とランク付けし、摩耗量が200mm3以上250mm3未満であった場合を「B」とランク付けした。
さらに、摩耗量が250mm3以上300mm3未満であったものを「C」とランク付けし、摩耗量が300mm3以上であった場合を「D」とランク付けした。
結果を、先の表2に併せて示す。
この結果からも、本発明によればすべり性に優れたコンベヤベルトが得られることがわかる。
Claims (4)
- 表面に搬送物が載置され、周囲が囲われた搬送路を通じて前記搬送物を搬送すべく用いられるコンベヤベルトであって、
前記表面を構成する表面側カバーゴムと、前記表面とは逆側の裏面を構成する裏面側カバーゴムとの内の少なくとも一方が難燃性ゴム組成物によって形成されており、該難燃性ゴム組成物は、ベースゴム、難燃剤、及び、モンモリロナイト粒子を含有し、前記ベースゴムとしてクロロプレンゴムの1種以上を含有し、前記難燃剤として水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、及び、塩素化パラフィンを含有しており、前記ベースゴム100質量部に対する前記モンモリロナイト粒子の割合が3質量部以上30質量部以下であることを特徴とするコンベヤベルト。 - 前記裏面側カバーゴムが前記難燃性ゴム組成物で形成されている請求項1記載のコンベヤベルト。
- 前記難燃性ゴム組成物は、前記ベースゴム100質量部に対する前記モンモリロナイト粒子の割合が5質量部以上15質量部以下である請求項1又は2記載のコンベヤベルト。
- 前記搬送路が炭鉱の坑道であり、前記搬送物が石炭である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコンベヤベルト。
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