KR101900663B1

KR101900663B1 - 천연고무와 네오디뮴 부타디엔 고무를 포함하는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트

Info

Publication number: KR101900663B1
Application number: KR1020170049255A
Authority: KR
Inventors: 배동철
Original assignee: 동일고무벨트 주식회사
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2017-04-17
Publication date: 2018-09-20

Abstract

본 발명은 천연고무와 네오디뮴 부타디엔 고무를 포함하는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트에 관한 것으로, 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 컨베이어 벨트는 화재에 의한 라인 손실을 방지하는 난연 성능과, 이송 과정에 하부에 위치하는 아이들러(Idler)에 대한 컨베이어 벨트의 구름 저항을 현저히 감소시켜 소비 전력을 절감하는 에너지 절약 성능을 가지는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트에 관한 것이다.

Description

천연고무와 네오디뮴 부타디엔 고무를 포함하는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트 {Rubber composition comprising natural rubber and neodymium butadiene rubber and conveyor belt prepared by using the rubber composition}

각종 원료 또는 제품의 근거리 연속 이송수단으로서 대한민국 등록실용신안공보 제20-0464268호(공고일: 2012. 12. 21) 등에 개시된 바와 같은 다양한 종류의 컨베이어, 예컨대 벨트형 컨베이어, 롤러형 컨베이어, 휠형 컨베이어 등이 이용되고 있다.

이때, 롤러형 컨베이어 또는 휠형 컨베이어는 롤러 또는 휠 사이가 이격 되어 이송 대상물, 특히 입자형 물질이 롤러 사이 또는 휠 사이를 통해 하부로 낙하하게 되므로 온전한 이송이 이루어질 수 없는 문제가 있었다.

이러한 이유로 특히, 입자형 물질의 이송 시 벨트에 의해 평탄한 안착면이 제공되는 벨트형 컨베이어가 주로 이용되고 있다.

한편, 벨트형 컨베이어에서 컨베이어 벨트는 모터 작동에 의해 타원형 궤도로 회전하면서 하부에 위치하는 아이들러와 접촉하게 된다.

이때, 컨베이어 벨트 표면이 미끄러운 경우 이송 과정에서 그 상부에 안착된 이송 대상물이 미끄러지며 하부로 낙하할 수 있는 바, 천연고무 또는 인조고무로 컨베이어 벨트를 형성하여 그 상면에 안착되는 이송 대상물의 미끄러짐을 최소화하고 있다.

더불어, 컨베이어 벨트(100)가 천연고무 또는 인조고무로만 형성되는 경우, 사용 과정에서 늘어져서 장력이 저하될 수 있는바, 도 1에 도시된 바와 같이 고무로써 형성되는 상부 커버(10)와 하부 커버(20) 사이에 면, 비닐, 나이론, 폴리에스터, 스틸코드 등의 재질의 장력 유지 부재(30)를 매설하여 장력을 유지하고 있다.

그러나, 컨베이어 벨트(100)를 형성하는 상부 커버(10) 및 하부 커버(20)가 고무로 형성됨에 따라 화재에 취약한 문제가 있었다.

또한, 컨베이어 벨트(100)를 형성하는 상부 커버(10) 및 하부 커버(20), 특히 하부 커버(20)가 고무로 형성됨에 따라 이를 지지하는 아이들러(200) 상에서 이송 과정에 컨베이어 벨트(100)의 구름 저항이 커져 에너지 소비가 늘게 되는 문제가 있었다.

상기의 이유로 난연 성능을 부여할 수 있도록 할 뿐만 아니라 이송 중에 아이들러(200)에 대한 컨베이어 벨트(100)의 구름 저항을 최소화할 수 있도록 하는 고무 조성물 및 컨베이어 벨트의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

KR 20-0464268 B (공고일: 2012.12.21)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 특정 원료고무와 첨가제들의 비율을 조정해 화재에 의한 라인 손실을 방지하는 난연 성능과 이송 과정에 하부에 위치하는 아이들러에 대한 컨베이어 벨트의 구름 저항을 현저히 감소시켜 소비 전력을 절감하게 하는 에너지 절약 성능을 동시에 구현시킬 수 있는 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 천연고무 40-90중량% 및 네오디뮴 부타디엔 고무 10-60중량%로 이루어진 원료고무를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 컨베이어 벨트를 제공한다.

본 발명의 고무 조성물을 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트는 화재에 의한 라인 손실을 방지하는 난연 성능과 이송 과정에 하부에 위치하는 아이들러에 대한 컨베이어 벨트의 구름 저항을 현저히 감소시켜 소비 전력을 절감하게 하는 에너지 절약 성능을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 고무 조성물을 이용하여 제조된 컨베이어 벨트의 구조를 개략적으로 도시한 예시도이다.

이하에서는 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명은 천연고무 40-90중량% 및 네오디뮴 부타디엔 고무 10-60중량%로 이루어진 원료고무를 포함하는 고무 조성물에 관한 것이다.

상기 원료고무란 고무 조성물 내 고무 성분을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 원료고무로 천연고무 및 네오디뮴 부타디엔 고무를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 천연고무(Natural rubber: NR)는 식물에서 생산되는 원료를 이용한 고무로서, 주로 고무나무에서 생산된 원료를 이용한다. 상기 천연고무는 일반적인 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다.

일반적인 천연고무는 천연고무로서 알려진 것이면 어느 것이라도 사용될 수 있고, 원산지 등이 한정되지 않는다. 또한, 일반적인 천연고무는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주사슬로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주사슬로서 포함하는 천연고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 주사슬로서 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다.

상기 변성 천연고무는, 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한 것을 의미한다. 예컨대, 상기 변성 천연고무로는 에폭시화 천연고무(epoxidized natural rubber), 탈단백 천연고무(Deprotein Natural Rubber), 수소화 천연고무 등을 들 수 있다.

본 발명에서는 천연고무로, 다른 천연고무 보다 상대적으로 제조과정이 빠르며, 깨끗하고 균일한 특성을 가지고 있는 크럼브 고무(crumb rubber)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 천연고무는 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 65-95, 바람직하게는 75-85일 수 있다. 천연고무의 무늬점도가 상기 범위 미만인 경우 벨트 압출 가공성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우 벨트 제조상 가공성 및 에너지 절약 성능이 저하됨과 아울러 천연고무와 네오디뮴 부타디엔 고무의 혼합 시 난연성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 천연고무는 원료고무 내에 40~90중량%, 바람직하게는 60~85중량%로 포함될 수 있다. 천연고무 함량이 상기 범위 미만인 경우 물성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우 상대적으로 네오디뮴 부타디엔 고무의 함량이 적어져서 내마모성이 저하되고 아울러 아이들러(200)에 대한 컨베이어 벨트(100)의 구름 저항이 커지므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 네오디뮴 부타디엔 고무(Neodynium butadiene rubber: Nd-BR)는 내마모성, 반발탄성, 저발열 등의 특성이 우수하여 타이어, 골프 공 제조에 주로 사용되는 합성고무로, 네오디뮴 촉매 하에서 1,3-butadiene을 중합시켜 제조될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 네오디뮴 부타디엔 고무는 1,4 cis 함량이 97%이상이고, -100℃ 내지 -110℃의 낮은 유리전이온도를 가지며, 분자량 분포(PDI, Poly Dispersity Index)가 2.5 내지 3.5로 선형 특성을 가질 수 있다. 또한 상기 선형의 분자구조로서 폴리머 사슬간 또는 폴리머 사슬과 충진제와의 상호작용이 감소되므로 열 축적률이 낮아 컨베이어 벨트가 아이들러를 타고 넘을 때 발생되는 저항(roll over resistance)을 줄일 수 있다.

상기 네오디뮴 부타디엔 고무는 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 30-60일 수 있고, 바람직하게는 40-50일 수 있다. 네오디뮴 부타디엔 고무의 무늬점도가 상기 범위 미만인 경우 압출 가공성이 저하되며, 상기 범위를 초과하는 경우 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 네오디뮴 부타디엔 고무는 원료고무 내에 10~60중량%, 바람직하게는 15~40중량%를 포함할 수 있다. 네오디뮴 부타디엔 고무의 함량이 상기 범위 미만인 경우 내마모성이 저하되고 아이들러에 대한 컨베이어 벨트의 구름 저항이 커지며, 상기 범위를 초과한 경우 고무 혼합에 따른 분산도가 현저히 떨어지며 고무의 기본 물성에서 편차가 크게 발생하므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고무 조성물은 원료고무 외 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제로는 충진제, 가교제, 난연제 및 노화방지제 중 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 충진제는 카본블랙, 경탄, 중탄, 클레이, 탈크, 실리카 등으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.

본 발명에서는 충진제로 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하며 특히, 그 입자경이 50~120nm, 바람직하게는 61~100nm인 카본블랙을 이용하는 것이 반발탄성과 분산에 유리하므로 바람직하다. 카본블랙의 입자경이 상기 범위 미만인 경우 물성이 저하되며, 상기 범위를 초과하는 경우 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 충진제는 원료고무 100중량부에 대해 20~60중량부, 바람직하게는 30~50중량부를 포함할 수 있다. 충진제 함량이 상기 범위 미만인 경우 필요한 강도를 얻지 못하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우 에너지 절약 성능이 대폭 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 가교제는 가황제 및 가황촉진제를 사용할 수 있다.

상기 가황제로는 유황계 가황제, 유기 과산화물, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다.

상기 유황계 가황제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가황제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가황제를 사용할 수 있다.

상기 유황계 가황제로는 구체적으로 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수 있다.

상기 유기 과산화물은 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 가황 시 황사슬이 많아 고무의 인장강도, 신장율, 마모성에 효과가 있는 유황계 가황제가 바람직하다.

상기 가황제는 적절한 가황 효과 및 고무 조성물을 화학적으로 안정하게 해주는 범위에서 조절할 수 있으며, 바람직하게는 가교도를 고려하면서 원료고무 100중량부에 대해 0.1~10중량부, 바람직하게는 1~5중량부를 포함할 수 있다. 가황제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가교화가 충분히 일어나지 못하며, 상기 범위를 초과하는 경우 고무의 물성 및 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 가황촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 술펜아미드계 가황촉진제로는, 예컨대 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS), N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질술펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸술펜아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 술펜아미드계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티아졸계 가황촉진제로는, 예컨대 2-머캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아질디설파이드(MBTS), 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티아졸계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티우람계 가황촉진제로는, 예컨대 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티우람계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티오우레아계 가황촉진제로는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티오우레아계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 구아니딘계 가황촉진제로는, 예컨대 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구아니딘계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 디티오카르밤산계 가황촉진제로는, 예컨대 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 펜타메틸렌디티오카르밤산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연 디벤질디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르밤산피페리딘, 디메틸디티오카르밤산셀레늄, 디에틸디티오카르밤산텔루늄, 디아밀디티오카르밤산카드뮴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디티오카르밤산계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 가황촉진제로는, 예컨대 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 이미다졸린계 가황촉진제로는, 예컨대 2-머캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 크산테이트계 가황촉진제로는, 예컨대 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 가황촉진제는 가황 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 원료고무 100중량부에 대하여 0.1~10중량부, 바람직하게는 0.5~5중량부를 포함할 수 있다. 가황촉진제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가교화가 충분히 일어나지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 고무의 물성 및 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 난연제로는, 삼산화안티몬, 오산화안티몬 등의 안티몬계 난연제; 붕산아연, 황산아연, 주석산아연 등의 아연계 난연제; 브롬계, 염소계 등의 할로겐계 난연제; 트리페닐포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 페닐레조르신폴리포스페이트, 비스페놀-A-비스(디페닐포스페이트), 비스페놀-A-비스(디크레실포스페이트) 등의 인계 난연제; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 금속 수산화물계 난연제; 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 난연제로서 난연효과와 더불어 고무의 물성 편차를 현저히 감소시킬 수 있는 염소계 난연제인 클로로파라핀 및 안티몬계 난연제인 삼산화안티몬을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 난연제의 함량은 원료고무 100중량부에 대해 10~50중량부, 바람직하게는 15~40중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 난연 효과를 구현하기 어렵고, 상기 범위를 초과한 경우 아이들러에 대한 컨베이어 벨트의 구름 저항이 커지므로 바람직하지 않다.

상기 노화방지제는 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키기 위하여 사용되는 첨가제이다.

상기 노화방지제로는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

상기 아민계 노화방지제로는 N-페닐-N'-(1,3-디메틸)-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디아릴-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-사이클로헥실 p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-옥틸-p-페닐렌디아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 페놀계 노화방지제로는 페놀계인 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-이소부틸리덴-비스(4,6-디메틸페놀), 2,6-디-t-부틸-p-크레졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 퀴놀린계 노화방지제로는 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 그 유도체를 사용할 수 있고, 구체적으로 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-아닐리노-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-도데실-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 왁스로는 일반적으로 고무에 대하여 노화방지제로 사용하는 왁스를 사용할 수 있고, 바람직하게 왁시 하이드로카본을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 바람직하게, N-(1,3-디메틸부틸)-N-페닐-p-페닐렌디아민(N-(1,3-Dimethybutyl)-Nphenylp-phenylenediamine, 6PPD), N-페닐-n-이소프로필-p-페닐렌디아민(N-phenyl-n-isopropyl-pphenylenediamine, 3PPD), 폴리(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(Poly(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, RD) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 사용할 수 있다.

상기 노화방지제는 노화 방지 작용 이외에 고무에 대한 용해도가 커야 하고, 휘발성이 작고 고무에 대하여 비활성이어야 하며, 가황을 저해하지 않아야 한다는 등의 조건을 고려할 때, 원료고무 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 바람직하게는 2~10중량부로 포함될 수 있다. 노화방지제의 함량이 상기 범위 미만일 경우 가공품의 노화가 빨리 진행되거나 오존에 의한 표면 크랙을 일으킬 수 있고 수명을 단축시키는 원인이 될 수 있으며, 상기 범위를 초과한 경우 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고무 조성물은 선택적으로 조성물의 물성을 조절하기 위한 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제는 굴곡 방지제, 윤활제, 대전 방지제, 자외선 흡수제, 착색제, 가공오일, 안정화제 등 중에 선택된 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있으며, 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트(100)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 고무 조성물을 이용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트의 구조를 개략적으로 보여주는 예시도이다.

구체적으로는 상기 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트(100)는 상부 커버(10), 장력 유지 부재(30) 및 하부 커버(20)로 구성되되, 상기 하부 커버(20)가 본 발명의 고무 조성물을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 커버(20)의 tanδ는 상온인 25℃에서 0.2이하, 바람직하게는 0.1이하인 것이 바람직하다. 상기 범위를 초과한 경우 점탄성 증가로 인한 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 커버(20)의 반발탄성은 50%이상, 바람직하게는 60%이상인 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우 점탄성 증가로 인한 에너지 절약 성능이 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상부 커버(10)를 형성하는 고무 조성물은 운반되는 운반물의 특성에 따라 적절하게 변경 적용할 수 있다.

상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 하부 커버(20)를 구비한 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트(100)는 하부 커버(20)의 점탄성 감소로 이송 과정에서 아이들러(200)와의 구름 저항이 감소되어 소비 전력을 절감하는 에너지 절약 성능을 구현할 수 있으면서 화재에 의한 라인 손실을 방지하는 난연 성능을 동시에 구현할 수 있다.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실험예 1. 고무 조성물 제조

다음 표 1과 같은 조성을 이용하여 실시예 및 비교예에 따른 고무 조성물을 제조하였다. 고무 조성물의 제조는 통상의 제조방법을 따랐으며, 특별히 한정되지 않는다.

조성			실시예	비교예
고무 조성물	원료고무 (중량%)	천연고무	79.2	33.7
		SBR	-	66.3
		Nd-BR	20.8	-
	첨가제 (phr)	촉진제	11.9	7
		난연제	27.3	37.9
		가황제	4.2	3.0
		가황 촉진제	1.8	2.6
		충진제	41.6	69.6
		노화 방지제	4.5	3.5

실시예 및 비교예의 천연고무로 분자량 분포 1.0-2.0, 중량 평균 분자량(Mw) 200,000~400,000 g/mol, 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 65-95인 SPR(Standard Philippine Rubber)을 사용하였다.

비교예의 SBR(Styrene Butadiene Rubber)은 스티렌 함량 23.5%, 분자량 분포 1.0-2.0, 중량 평균 분자량(Mw) 300,000~700,000 g/mol, 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 46-58인 스티렌-부타디엔 고무를 사용하였다.

실험예 2. 고무 조성물을 이용해 제조된 시편의 점탄성 측정

상기 실시예 및 비교예 고무 조성물을 사출 성형하여 110*110*2mm의 시트로 제조한 뒤 이를 시편 커터기를 이용하여 흐름 수직 방향으로 절단하여 시편을 제조하였다.

상기 제조된 시편에 대한 점탄성은 tanδ과 반발탄성으로 측정하였고 그 결과를 다음의 표 2에 나타내었다.

-tanδ는 진동으로 인한 힘의 손실 비율로, DMTS 측정기를 사용하여 2% 변형(stain)에 4Hz 진동수 하에서 상온인 25℃일 때의 값을 측정하였다.

-반발탄성은 뤼프케 반발탄성 시험(KS M 6786)을 통해 10회 예비 시험 후 3회 측정하여 Max값을 측정하였다.

구분	25℃ tanδ	비교예 1 대비 tanδ 감소율	반발탄성(%)
실시예	0.075020	63.7%	72.3
비교예	0.206835	-	44.6

상기 표 2에서 확인되는 바와 같이 비교예에 비해 실시예의 tanδ성능은 약 64% 저감되었으며 또한, 반발탄성이 약 63% 향상된 것을 알 수 있다.

따라서, 실시예의 시편이 비교예의 시편에 비해 점탄성이 현저히 감소됨으로써, 비교예에 비해 약 10-15%의 소비 에너지 저감률이 우수함을 알 수 있다.

실험예 3. 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트 구름 저항 측정

상기 실시예 및 비교예의 고무 조성물로 제조된 하부 커버를 구비한 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트에 대하여 구름 저항을 측정하였다. 구름 저항 시험은 회전 저항력을 측정하는 것으로, 벨트 구동 시 동일한 위치에서의 구슬 구름을 통한 구름 횟수 및 시간 비교의 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

구분	왕복 횟수	구름 시간
실시예	31회	57초
비교예	17회	25초

상기 표 3에서 확인되는 바와 같이 실시예의 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트가 비교예의 컨베이어 벨트보다 구슬의 구름 시간이 길고 왕복 횟수가 많아 아이들러에 대한 컨베이어 벨트의 구름저항을 현저히 감소시킴을 알 수 있으며, 따라서, 에너지 손실률이 적다는 것을 알 수 있다.

실험예 4. 고무 조성물을 이용해 제조된 시편의 가황 특성 및 물성 측정

상기 실험예 2에서 제조된 실시예 및 비교예의 시편을 아래 규격에 준하여 가황 특성 및 물성 시험결과를 측정하고, 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

- 난연 성능 시험은 KS M 6678규격에 따라 불이 꺼지는 시간을 타이머로 측정하였다.

- 100%, 300% 모듈러스, 인장강도, 인열강도 및 신장률은 ASTM D412규격에 따라 Tensile testing machine 에 의해 측정하였다.

- 마모량은 KS M 6534의 부속서에 규정된 마모 시험 방법에 따라 DIN abrasion tester로 측정하였다.

- 경도는 ASTM D 2240 A규격에 따라 Hardness Tester Type A 로 측정하였다.

- 무늬점도는 ASTM D1646규격에 따라 라지 로터(Large Rotor), 예열 1분, 로터 작동시간 4분, 온도 100℃에서 측정하였다.

- 가황도는 Rheo Meter로 측정하였다.

구분	노화 전						마모 (mm³)	비중	무늬 점도	가황도		난연 성능 (s)
구분	인장 강도 (kgf/cm²)	신율 (%)	경도 (shore A)	인열 (kgf/cm)	100% 모듈러스 (kgf/cm²)	300% 모듈러스 (kgf/cm²)	마모 (mm³)	비중	무늬 점도	초기 가황 시간 (분:초)	최적 가황 시간 (분:초)	난연 성능 (s)
실시예 1	185	461	59	72	26	105	153	1.1939	32.9	3:50	7:22	5
비교예 1	194	527	66	64	28	100	136	1.2627	50.4	3:26	12:39	4

상기 표 4에서 실시예 고무 조성물에 의하여 제조된 시편은 비교예 고무 조성물에 의하여 제조된 시편 대비 하부 커버용 고무의 기본 물성 수준을 확보함을 알 수 있다.

또한, 실시예 시편의 난연성능은 기존 비교예 시편의 난연성능과 동등수준임을 알 수 있다.

100: 컨베이어 벨트 200: 아이들러
10: 상부 커버 20: 하부 커버
30: 장력 유지 부재

Claims

천연고무 40~90중량%; 및
1,4 cis 함량이 97%이상이고, -100℃ 내지 -110℃의 유리전이온도를 가지며, 분자량 분포(PDI, Poly Dispersity Index)가 2.5 내지 3.5인 선형의 분자구조를 가지는 네오디뮴 부타디엔 고무 10~60중량%; 로
이루어진 원료고무를 포함하는 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 천연고무는 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 65-95인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 네오디뮴 부타디엔 고무는 무늬점도(ML₁₊₄,100℃)가 30-60인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 고무 조성물은 충진제, 가교제, 난연제 및 노화방지제 중 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 충진제는 입자경이 50~120nm인 카본블랙인 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 충진제는 원료고무 100중량부에 대해 20~60중량부로 포함되는 것인 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 가교제는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 가황촉진제를 포함하는 것인 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 난연제는 클로로파라핀 및 삼산화안티몬인 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 난연제는 원료고무 100중량부에 대해 10~50중량부로 포함되는 것인 고무 조성물.
제 4항에 있어서,
상기 노화방지제는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물인 고무 조성물.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 고무 조성물을 사용하여 제조된 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트.
제 11항에 있어서,
상기 컨베이어 벨트는 tanδ가 0.1이하인 것을 특징으로 하는 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트.
제 11항에 있어서,
상기 컨베이어 벨트는 반발탄성이 50%이상인 것을 특징으로 하는 난연 에너지 세이빙 컨베이어 벨트.