JPWO2018012325A1 - ゴム組成物、コンベアベルト、及びベルトコンベア - Google Patents
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Abstract
(A)ジエン系重合体、及び、(B)窒素吸着比表面積が100m2/gを超え、かつジブチルフタレート吸油量が100〜140ml/100gであるカーボンブラック(b−1)と、窒素吸着比表面積が60m2/g未満であり、かつジブチルフタレート吸油量が110ml/100g以上であるカーボンブラック(b−2)とを含有するカーボンブラックを含有し、(A)ジエン系重合体100質量部に対するカーボンブラック(b−1)及びカーボンブラック(b−2)の合計含有量が25〜55質量部である、ゴム組成物。
Description
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。)で挟んでなる。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。
また、特許文献2には、省電力性と耐屈曲疲労性に優れるゴム組成物として、天然ゴムとブタジエンゴムとを含むジエン系ゴムと、カーボンブラック1とカーボンブラック2とを含有し、前記天然ゴムの量が前記ジエン系ゴム中の40〜90質量%であり、前記ブタジエンゴムの量が前記ジエン系ゴム中の60〜10質量%であり、前記カーボンブラック1の窒素吸着比表面積が60〜100m2/gであり、前記カーボンブラック1のジブチルフタレート吸油量が120cm3/100g以下であり、前記カーボンブラック2の窒素吸着比表面積が20〜40m2/gであり、前記カーボンブラック2のジブチルフタレート吸油量が70〜95cm3/100g以下であり、前記カーボンブラック1と前記カーボンブラック2との合計量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して、25〜50質量部である、ゴム組成物が開示されている。
そこで、本発明の課題は、省エネルギー性と圧延の寸法安定性とを両立させ得るゴム組成物を提供すること、そして省エネルギー性と圧延の寸法安定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。
[1] (A)ジエン系重合体、及び、(B)窒素吸着比表面積が100m2/gを超え、かつジブチルフタレート吸油量が100〜140ml/100gであるカーボンブラック(b−1)と、窒素吸着比表面積が60m2/g未満であり、かつジブチルフタレート吸油量が110ml/100g以上であるカーボンブラック(b−2)とを含有するカーボンブラックを含有し、(A)ジエン系重合体100質量部に対するカーボンブラック(b−1)及びカーボンブラック(b−2)の合計含有量が25〜55質量部である、ゴム組成物。
[2] 前記カーボンブラック(b−1)の窒素吸着比表面積が、100m2/gを超え、かつ、116m2/g以下(好ましくは106〜116m2/g)である、[1]に記載のゴム組成物。
[3] 前記カーボンブラック(b−1)のジブチルフタレート吸油量が、100〜119ml/100g(好ましくは109〜119ml/100g)である、[1]又は[2]に記載のゴム組成物。
[4] 前記カーボンブラック(b−2)の窒素吸着比表面積が、30m2/g以上60m2/g未満(好ましくは35〜45m2/g)である、[1]〜[3]のいずれか1つに記載のゴム組成物。
[5] 前記カーボンブラック(b−2)のジブチルフタレート吸油量が、110〜140ml/100g(好ましくは116〜126ml/100g)である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載のゴム組成物。
[6] 前記カーボンブラック(b−1)と前記カーボンブラック(b−2)の含有量比(質量比)である、(b−1):(b−2)が、10:90〜80:20(好ましくは20:80〜60:40、より好ましくは30:70〜50:50)である、[1]〜[5]のいずれか1つに記載のゴム組成物。
[7] ジエン系重合体(A)が、天然ゴム及びイソプレンゴムを合計して15〜85質量%(好ましくは20〜60質量%、より好ましくは25〜55質量%)、並びにブタジエンゴムを85〜15質量%(好ましくは80〜40質量%、より好ましくは75〜45質量%)からなる、[1]〜[6]のいずれか1つに記載のゴム組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれか1つに記載のゴム組成物を用いてなるコンベアベルト。
[9] [8]に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア。
[10] [1]〜[7]のいずれか1つに記載のゴム組成物のコンベアベルトへの使用。
本発明のゴム組成物は、
(A)ジエン系重合体、及び、
(B)窒素吸着比表面積が100m2/gを超え、かつジブチルフタレート吸油量が100〜140ml/100gであるカーボンブラック(b−1)と、
窒素吸着比表面積が60m2/g未満であり、かつジブチルフタレート吸油量が110ml/100g以上であるカーボンブラック(b−2)とを含有するカーボンブラックを含有し、
(A)ジエン系重合体100質量部に対するカーボンブラック(b−1)及びカーボンブラック(b−2)の合計含有量が25〜55質量部である。
本発明のゴム組成物は、コンベアベルト用のゴム組成物として好適であり、該ゴム組成物を用いて得られるコンベアベルトは、省エネルギー性と圧延の寸法安定性とを両立しうる。
以下の説明において、数値範囲を示す「A〜B」の記載は、端点であるA及びBを含む数値範囲を示す。すなわち、「A以上B以下」(A<Bである場合)、又は「A以下B以上」(A>Bである場合)を意味する。
以下、本発明のゴム組成物をコンベアベルトに適用する場合を例に取って、説明する。
また、本発明のゴム組成物の成分について、以下に説明する。
本発明のゴム組成物は、(A)ジエン系重合体(以下、「(A)成分」ともいう。)を含有する。
(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、天然ゴム及びブタジエンゴムから選択される少なくとも1つと、ブタジエンゴムとを併用することがさらに好ましく、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特に好ましい。
(A)成分が、天然ゴム及びブタジエンゴムから選択される少なくとも1つ、並びにブタジエンゴムのみからなることが好ましく、天然ゴム又はブタジエンゴム、及びブタジエンゴムのみからなることがより好ましい。
(A)成分中の天然ゴム及びイソプレンゴムの合計含有量が15質量%以上であると天然ゴム及びイソプレンゴムが(A)成分の海島構造の海になることから、破壊特性が良好となる。一方、(A)成分中のブタジエンゴムの含有量が少なくとも15質量%であることにより、省エネルギー性が向上する。
本発明のゴム組成物は、(B)カーボンブラック(以下、「(B)成分」ともいう。)を含有する。
(B)成分であるカーボンブラックとしては、省エネルギー性と圧延の寸法安定性とを両立させる観点から、窒素吸着比表面積が100m2/gを超え、かつジブチルフタレート吸油量が100〜140ml/100gであるカーボンブラック(b−1)(以下、「(b−1)成分」ともいう。)と、窒素吸着比表面積が60m2/g未満で、かつジブチルフタレート吸油量が110ml/100g以上であるカーボンブラック(b−2)(以下、「(b−2)成分」ともいう。)とを併用する。
なお、ジブチルフタレート吸油量を、以下「DBP吸油量」ともいう。
(b−1)成分は、特に、粒径に対して表面積が大きいことから、粒径に対して表面積が小さいにカーボンブラックに比べ、加硫時にゴム成分とインターラクションしやすくなり、その結果、圧延による成形に際して寸法安定性が得られると推察される。
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DBP吸油量は、JIS K 6217(1997)に準じて測定した値である。
また、(B)成分中の(b−3)成分の含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、よりさらに好ましくは含有しないことである。
本発明のゴム組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、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。
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。老化防止剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。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。
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、2−メルカプトベンゾチアゾール(M)、ジベンゾチアジルジスルフィド(DM)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CZ)等のチアゾール系、あるいはジフェニルグアニジン(DPG)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。加硫促進剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。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、より好ましくは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。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、省エネルギー性と圧延時の寸法安定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。
また、表1の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圧延時の寸法安定性及び省エネルギー性を評価した。
表1の各例で得られたゴム組成物を、圧延ロールを用いてシート状に圧延した。圧延中、ロールに巻きついたゴムシートの長辺長さと、ロールから切り出した後、ミル収縮後のゴムシート長辺長さとを、それぞれ測定した。下記式から長辺側のゴムシート寸法安定率を求めた。寸法安定率は、値が大きい方が圧延時の寸法安定性が良好であることを示す。
ゴム寸法安定率(%)={圧延後の長辺長さ/圧延中の長辺長さ}×100
(省エネルギー性−低ロス性)
表1の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のシートを作製した。かかるシートを用い、粘弾性スペクトロメーター(株式会社東洋精機製作所製)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(ロスインデックス)を求めることにより、低ロス性の指標とした。ロスインデックスが小さい方が、低ロス性であり、省エネルギー性に優れていることを示す。
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。
1)天然ゴム、グレード;RSS−3号
2)ブタジエンゴム(1,3−ブタジエン単位中のシス−1,4結合量が、97%である。)、「BR150L」(商品名)、宇部興産株式会社製
3)「ショウブラック N220」(商品名)(ISAF)、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積111m2/g及びジブチルフタレート吸油量115ml/100g、(b−1)成分
4)「Vulcan 10H」(商品名)(SAF)、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積146m2/g及びジブチルフタレート吸油量127ml/100g、(b−1)成分
5)「ショウブラック N550」(商品名)(FEF)、キャボットジャパン株式会社製、窒素吸着比表面積42m2/g及びジブチルフタレート吸油量115ml/100g、(b−2)成分
6)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)成分でも(b−2)成分でもない。
7)ステアリン酸300(商品名)、新日本理化株式会社製
8)亜鉛華、東邦亜鉛株式会社製
9)「ノンフレックスRD」(商品名)、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体、精工化学株式会社製
10)「60%不溶性硫黄」(商品名)、日本乾溜工業株式会社製
11)「バルノック PM」(商品名)、m−フェニレンジマレイミド(加硫剤)、大内新興化学工業株式会社製
12)「ノクセラーNS−P」(商品名)、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製
一方、比較例1及び3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2及び4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、省エネルギー性が不十分であった。
Claims (7)
- (A)ジエン系重合体、及び、
(B)窒素吸着比表面積が100m2/gを超え、かつジブチルフタレート吸油量が100〜140ml/100gであるカーボンブラック(b−1)と、
窒素吸着比表面積が60m2/g未満であり、かつジブチルフタレート吸油量が110ml/100g以上であるカーボンブラック(b−2)とを含有するカーボンブラックを含有し、
(A)ジエン系重合体100質量部に対するカーボンブラック(b−1)及びカーボンブラック(b−2)の合計含有量が25〜55質量部である、ゴム組成物。 - 前記カーボンブラック(b−1)の窒素吸着比表面積が、100m2/gを超え、かつ、116m2/g以下である、請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記カーボンブラック(b−1)のジブチルフタレート吸油量が、100〜119ml/100gである、請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 前記カーボンブラック(b−1)と前記カーボンブラック(b−2)の含有量比(質量比)である、(b−1):(b−2)が、10:90〜80:20である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系重合体(A)が、天然ゴム及びイソプレンゴムを合計して15〜85質量%、並びにブタジエンゴムを85〜15質量%からなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いてなるコンベアベルト。
- 請求項6に記載のコンベアベルトを装着したベルトコンベア。
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