KR20230031156A - 컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 컨베이어 벨트 - Google Patents

컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 컨베이어 벨트 Download PDF

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KR20230031156A
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코헤이 야마사키
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요코하마 고무 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 본 발명은 가공성, 내열성, 내마모성이 우수한 컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 컨베이어 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 본 발명은 에틸렌 함유량이 45질량% 이상 55질량% 미만인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 1 및 에틸렌 함유량이 55질량% 이상 65질량% 이하인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 2를 포함하는 고무 성분, 충전제, 공가교제, 유기 과산화물, 노화 방지제를 함유하며, 공중합 고무 2에 대한 공중합 고무 1의 질량비가 90/10~10/90인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 상기 컨베이어 벨트용 고무 조성물을 사용하여 제작된 컨베이어 벨트이다.

Description

컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 컨베이어 벨트{CONVEYOR BELT RUBBER COMPOSITION AND CONVEYOR BELT}
본 발명은 컨베이어 벨트용 고무 조성물 및 컨베이어 벨트에 관한 것이다.
종래, 컨베이어 벨트에 내열성을 발현시키기 위해, 컨베이어 벨트용 고무 조성물에는 고무 성분으로서 에틸렌 프로필렌 고무(EPM)가 사용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1, 2).
일본 특허공보 제4792708호 일본 특허공보 제5625391호
최근, 시장 요구로서 내열성에 더하여 내마모성이 요구되고 있다. 내열성 및 내마모성의 향상은 컨베이어 벨트의 장수명화로 이어진다. 내열성 및 내마모성의 향상에 의해, 수명을 다한 컨베이어 벨트 교환을 위해 벨트 컨베이어 라인을 정지하는 빈도가 감소되어 생산성이 향상되는 것이나, 폐기물이 되는 수명을 다한 컨베이어 벨트의 양을 줄이는 것이 가능하다.
이러한 가운데, 본 발명자는 특허문헌 1, 2를 참고로 하여 고무 조성물을 조제하고 이를 평가했는데, 에틸렌 함유량이 적은 EPM을 포함하는 고무 조성물로부터 얻어지는 고무는 내열성 혹은 내마모성이 나쁜 경우(비교예 1)가 있으며, 에틸렌 함유량이 많은 EPM을 포함하는 고무 조성물은 가공성(특히 롤 가공성)이 낮은 경우(비교예 2)가 있다는 것을 알았다.
이와 같이, EPM을 포함하는 고무 조성물에는, EPM 중의 에틸렌 함유량이 많으면 내마모성 등은 향상되는 한편, 고무 조성물의 가공성이 저하된다고 하는 배반 현상이 있다.
이에, 본 발명은 가공성, 내열성, 내마모성이 우수한 컨베이어 벨트용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컨베이어 벨트를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 고무 조성물이 에틸렌 함유량의 범위가 상이한 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 1, 2를 특정의 양비로 포함하는 고무 성분과, 충전제와, 공가교제와, 유기 과산화물과, 노화 방지제를 함유함으로써 소망하는 효과가 얻어진다는 것을 밝혀내고 본 발명에 이르렀다.
본 발명은 상기 지견 등을 기초로 하는 것이며, 구체적으로는 이하의 구성에 의해 상기 과제를 해결하는 것이다.
[1]
에틸렌 함유량이 45질량% 이상 55질량% 미만인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 1 및 에틸렌 함유량이 55질량% 이상 65질량% 이하인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 2를 포함하는 고무 성분과, 충전제와, 공가교제와, 유기 과산화물과, 노화 방지제를 함유하며, 상기 공중합 고무 2에 대한 상기 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)가 90/10~10/90인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
[2]
상기 충전제는 질소 흡착 비표면적이 20~90 m2/g인 카본 블랙을 포함하며, 상기 충전제의 함유량은 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 40~100질량부인, [1]에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
[3]
상기 공가교제가 유기 금속계 화합물을 포함하며, 상기 유기 과산화물에 대한 상기 공가교제의 질량비(공가교제/유기 과산화물)가 0.1~0.8인, [1] 또는 [2]에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
[4]
상기 노화 방지제는 상기 고무 성분 100질량부에 대하여, 벤즈이미다졸계 화합물을 2~8질량부 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 1~10질량부 포함하는, [1] 또는 [2]에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
[5]
상기 공중합 고무 1 및 상기 공중합 고무 2가 각각 독립적으로 에틸렌 프로필렌 고무를 포함하는, [1] 또는 [2]에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
[6]
[1] 또는 [2]에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물을 사용하여 제작된 컨베이어 벨트.
본 발명의 컨베이어 벨트용 고무 조성물은 가공성, 내열성, 내마모성이 우수하다.
본 발명의 컨베이어 벨트는 가공성, 내열성, 내마모성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 컨베이어 벨트의 일 실시형태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 컨베이어 벨트의 다른 일 실시형태의 단면도이다.
본 발명에 대하여 이하 상세하게 설명한다.
또한, 본 명세서에서 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 「~」를 사용하여 표시되는 수치 범위는 「~」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
본 명세서에서 특별히 언급이 없는 한, 각 성분은 그의 성분에 해당하는 물질을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 성분이 2종 이상의 물질을 포함하는 경우, 성분의 함유량은 2종 이상의 물질의 합계 함유량을 의미한다.
본 명세서에서 가공성, 내열성 및 내마모성 중 적어도 하나가 보다 우수하다는 것을 본 발명의 효과가 보다 우수하다고 하는 경우가 있다.
[컨베이어 벨트용 고무 조성물]
본 발명의 컨베이어 벨트용 고무 조성물(본 발명의 고무 조성물)은,
에틸렌 함유량이 45질량% 이상 55질량% 미만인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 1 및 에틸렌 함유량이 55질량% 이상 65질량% 이하인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 2를 포함하는 고무 성분과, 충전제와, 공가교제와, 유기 과산화물과, 노화 방지제를 함유하며, 상기 공중합 고무 2에 대한 상기 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)가 90/10~10/90인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물이다.
이하, 본 발명의 고무 조성물에 함유되는 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
[고무 성분]
본 발명에 있어서, 고무 성분은 후술하는 공중합 고무 1 및 공중합 고무 2를 포함한다.
또한, 본 명세서에서 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무를 「EPR」이라고 칭하고, 에틸렌 프로필렌(2원계) 고무를 「EPM」, 에틸렌 프로피렌 디엔(3원계 이상) 고무를 「EPDM」이라고 칭하는 경우가 있다. EPR은 EPM 및 EPDM을 포함하는 개념이다.
EPR은 23℃ 조건하에서 고체인 것이 바람직하다.
[공중합 고무 1]
본 발명에 있어서, 공중합 고무 1은 에틸렌과 프로필렌을 적어도 포함하는 모노머로부터 형성되며, 에틸렌 함유량이 공중합 고무 1 중의 45질량% 이상 55질량% 미만인 공중합 고무(EPR)이다.
공중합 고무 1으로서는, 예를 들어 EPM, EPDM을 들 수 있다.
공중합 고무 1은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, EPM을 포함하는 것이 바람직하다.
[공중합 고무 1의 에틸렌 함유량]
본 발명에 있어서, 공중합 고무 1의 에틸렌 함유량은 공중합 고무 1 중의 45질량% 이상 55질량% 미만이다. 공중합 고무 1의 에틸렌 함유량이 상기 범위임으로써 본 발명의 효과가 우수하다.
공중합 고무 1의 에틸렌 함유량은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, 공중합 고무 1 중의 50.0질량% 이상 52.0질량% 이하인 것이 바람직하다.
공중합 고무 1로서의 EPDM이 제3성분(디엔)으로서 가질 수 있는 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 5-에틸리덴-2-노보넨, 디사이클로펜타디엔, 1,4-헥사디엔과 같은 비공액계 디엔을 들 수 있다.
상기 제3성분의 함유량은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, EPR 중의 0~10.0질량%가 바람직하다.
본 발명에 있어서, EPR(공중합 고무 1, 2를 포함한다)의 에틸렌 함유량은 ASTM D 3900을 기초로 산출 가능하다. EPR의 에틸렌 함유량은 카탈로그값일 수도 있다.
(공중합 고무 1의 중량 평균 분자량)
공중합 고무 1의 중량 평균 분자량(Mw)은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 100,000~450,000이 바람직하며, 200,000~350,000이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, EPR(공중합 고무 1, 2를 포함한다)의 Mw는 JIS K7252-3:2016 「플라스틱-사이즈 배제 크로마토그래피에 의한 고분자의 평균 분자량 및 분자량 분포를 구하는 방법-제3부: 상온 부근에서의 방법」에 준거하여 얻어진 중량 평균 분자량이다.
용매: 테트라하이드로푸란
검출기: 시차 굴절률 검출기(RI 검출기)
표준 물질: 폴리스티렌
(공중합 고무 1의 상태)
공중합 고무 1은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 23℃의 조건하에서 고체인 것이 바람직하다.
(공중합 고무 1의 무니 점도)
공중합 고무 1의 125℃에서의 무니 점도는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 20~50이 바람직하다.
본 발명에 있어서, EPR(공중합 고무 1, 2를 포함한다)의 125℃에서의 무니 점도는 JIS K6300-1:2013에 준거하여, L형 로터를 사용하여 예열 시간 1분, 로터의 회전 시간 4분, 시험 온도 125℃의 조건으로 측정한 점도(ML1+4, 125℃)를 가리킨다(이하 동일).
[공중합 고무 2]
본 발명에 있어서, 공중합 고무 2는 에틸렌과 프로필렌을 적어도 포함하는 모노머로부터 형성되며, 에틸렌 함유량이 공중합 고무 2 중의 55질량% 이상 65질량% 이하인 공중합 고무2(EPR)이다.
공중합 고무 2로서는, 예를 들어 EPM, EPDM을 들 수 있다.
공중합 고무 2는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, EPM을 포함하는 것이 바람직하다.
[공중합 고무 2의 에틸렌 함유량]
본 발명에 있어서, 공중합 고무 2의 에틸렌 함유량은 공중합 고무 2 중의 55~65질량%이다. 공중합 고무 2의 에틸렌 함유량이 상기 범위임으로써 본 발명의 효과가 우수하다.
공중합 고무 2의 에틸렌 함유량은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, 공중합 고무 2 중의 56.0질량% 이상 60.0질량% 미만인 것이 바람직하다.
공중합 고무 2로서의 EPDM이 제3성분(디엔)으로서 가질 수 있는 화합물, 제3성분의 함유량은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 공중합 고무 1과 동일하게 할 수 있다.
(공중합 고무 2의 중량 평균 분자량)
공중합 고무 2의 중량 평균 분자량(Mw)은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서 100,000~200,000이 바람직하다.
(공중합 고무 2의 상태)
공중합 고무 2는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 23℃의 조건하에서 고체인 것이 바람직하다.
(공중합 고무 2의 무니 점도)
공중합 고무 2의 125℃에서의 무니 점도는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서 20~50이 바람직하다.
공중합 고무 1 및 공중합 고무 2의 조합은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 공중합 고무 1 및 공중합 고무 2가 각각 독립적으로 에틸렌 프로필렌 고무(EPM)를 포함하는 것이 바람직하다.
[공중합 고무 1/공중합 고무 2의 질량비]
본 발명에 있어서, 공중합 고무 2에 대한 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)는 90/10~10/90이다. 질량비가 상기 범위임으로써 본 발명의 효과가 우수하다.
상기 질량비는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서 75/25~25/75가 바람직하며, 70/30~30/70이 보다 바람직하다.
상기 질량비는 본 발명의 효과(특히 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하다는 이유에서 50/50~35/65가 바람직하며, 45/55~40/60이 보다 바람직하다.
[충전제]
본 발명의 고무 조성물은 충전제를 함유한다.
본 발명의 고무 조성물은 충전제를 함유함으로써, 본 발명의 효과가 우수하다. 또한, 충전제를 함유함으로써, 얻어지는 고무에 예를 들어 보강성 및/또는 난연성을 부여할 수 있다.
충전제로서는, 예를 들어 카본 블랙; 탄산칼슘, 클레이, 실리카와 같은 백색 충전제; 수산화알루미늄, 수산화티탄, 삼산화안티몬 등의 금속계 충전제를 들 수 있다.
(카본 블랙)
충전제는 본 발명의 효과가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하며, 질소 흡착 비표면적(N2SA)이 20~90 m2/g인 카본 블랙을 포함하는 것이 보다 바람직하고, N2SA가 20~60 m2/g인 카본 블랙(소프트 카본)을 포함하는 것이 더욱 바람직하고, N2SA가 30~50 m2/g인 카본 블랙(소프트 카본)을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
카본 블랙의 질소 흡착 비표면적은 카본 블랙 표면으로의 질소 흡착량을 JIS K6217-2:2017 「고무용 카본 블랙-기본 특성-제2부: 비표면적을 구하는 방법-질소 흡착법-단점법」에 따라 측정한 값이다.
카본 블랙은 본 발명의 효과가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, HAF, FEF, GPF급 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하며, FEF, GPF급 카본 블랙을 포함하는 것이 보다 바람직하고, GPF급 카본 블랙을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
(충전제의 함유량)
충전제의 함유량은 본 발명의 효과가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 40~100질량부인 것이 바람직하며, 60~90질량부가 보다 바람직하고, 65~80질량부가 더욱 바람직하고, 65~75질량부가 더욱더 바람직하다.
(공중합 고무 1, 2와 충전제의 조합)
공중합 고무 2에 대한 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)가 45/55~35/65이고, 충전제가 GPF 카본 블랙을 포함하는 경우, 충전제의 함유량은 본 발명의 효과가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 65~75질량부인 것이 바람직하다.
[공가교제]
본 발명의 고무 조성물은 공가교제를 함유한다.
공가교제는 관능기를 복수개 갖는 모노머를 가리킨다.
본 발명의 고무 조성물은 공가교제를 후술하는 유기 과산화물과 함께 함유함으로써, 공중합 고무 1, 2를 공가교시킬 수 있다.
공가교제로서는, 예를 들어 유기 금속계 화합물, 유기계 화합물(금속을 포함하는 것을 제외한다)을 들 수 있다.
유기 금속계 화합물로서는, 예를 들어 마그네슘 디(메타)아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트와 같은 디(메타)아크릴레이트 금속염을 들 수 있다.
유기계 화합물(금속을 포함하는 것을 제외한다)로서는, 예를 들어 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트계 화합물, 퀴논 디옥심계 화합물, 디알릴계 화합물을 들 수 있다.
공가교제는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 유기 금속계 화합물을 포함하는 것이 바람직하며, 디(메타)아크릴레이트 금속염을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 마그네슘 디(메타)아크릴레이트를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
(공가교제의 함유량)
공가교제의 함유량은 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하고, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 0.5~5.0질량부인 것이 바람직하며, 1.5~2.5질량부가 보다 바람직하다.
[유기 과산화물]
본 발명의 고무 조성물은 유기 과산화물을 함유한다.
본 발명의 고무 조성물은 가교제로서의 유기 과산화물을 상술한 공가교제와 함께 함유함으로써, 공중합 고무 1, 2를 공가교시킬 수 있다.
유기 과산화물은 -O-O- 결합을 갖는 유기물이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 예로서는, 예를 들어 디큐밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠(상품명 「퍼카독스(Perkadox) 14-40」, 가야쿠아쿠조 가부시키가이샤(KAYAKU AKZO CO., LTD.) 제품), 4, 4'-디(t-부틸퍼옥시)발레르산 n-부틸, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산 등을 들 수 있다.
유기 과산화물은 -O-O- 결합을 갖는 유기물과 탄산칼슘의 혼합물일 수도 있다.
(유기 과산화물의 함유량)
유기 과산화물의 함유량(유기 과산화물이 -O-O- 결합을 갖는 유기물과 탄산칼슘의 혼합물인 경우, 이들의 합계량)은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 1.0~8.0질량부인 것이 바람직하며, 4.0~6.0질량부가 보다 바람직하다.
또한, 유기 과산화물이 -O-O- 결합을 갖는 유기물과 탄산칼슘의 혼합물인 경우, 유기 과산화물에 포함되는 탄산칼슘의 함유량은 후술하는 충전제의 함유량에 포함되지 않는다.
(공가교제/유기 과산화물의 질량비)
상기 유기 과산화물에 대한 상기 공가교제의 질량비(공가교제/유기 과산화물)는 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서 0.1~0.8인 것이 바람직하며, 0.3~0.6이 보다 바람직하고, 0.35~0.45가 더욱 바람직하다.
[노화 방지제]
본 발명의 고무 조성물은 노화 방지제를 함유한다.
노화 방지제로서는, 예를 들어 벤즈이미다졸계 화합물; 스티렌화 디페닐아민계 화합물과 같은 아민계 화합물을 들 수 있다.
(노화 방지제의 함유량)
노화 방지제의 함유량은 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 3.0~10.0질량부인 것이 바람직하며, 4.0~9.0질량부가 보다 바람직하고, 5.5~7.5질량부가 더욱 바람직하다. 노화 방지제가 2종 이상인 경우의 2종 이상의 노화 방지제의 합계 함유량은 상기 노화 방지제의 함유량과 동일하다.
노화 방지제는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 벤즈이미다졸계 화합물 및/또는 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 포함하는 것이 바람직하며, 벤즈이미다졸계 화합물 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
(벤즈이미다졸계 화합물)
벤즈이미다졸계 화합물로서는, 예를 들어 2-메르캅토벤즈이미다졸, 2-메르캅토메틸 벤즈이미다졸, 2-메르캅토벤즈이미다졸의 아연염 및 2-메르캅토메틸 벤즈이미다졸의 아연염 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 벤즈이미다졸계 화합물은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 2-메르캅토벤즈이미다졸 및/또는 2-메르캅토메틸 벤즈이미다졸을 포함하는 것이 바람직하다.
(벤즈이미다졸계 화합물의 함유량)
노화 방지제가 벤즈이미다졸계 화합물을 포함하는 경우, 벤즈이미다졸계 화합물의 함유량은 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하고, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 2~8질량부인 것이 바람직하며, 3.0~5.0질량부가 보다 바람직하다.
(스티렌화 디페닐아민계 화합물)
스티렌화 디페닐아민계 화합물로서는, 예를 들어 하기 식 (I)~(VIII)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
스티렌화 디페닐아민계 화합물은 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 관점에서, 상기 식 (I)으로 표시되는 화합물 및 상기 식 (II)로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
(스티렌화 디페닐아민계 화합물의 함유량)
노화 방지제가 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 포함하는 경우, 스티렌화 디페닐아민계 화합물의 함유량은 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 1.0~10질량부인 것이 바람직하며, 1.0~3.5질량부가 보다 바람직하고, 2.0~3.0질량부가 더욱 바람직하다.
(벤즈이미다졸계 화합물/스티렌화 디페닐아민계 화합물의 질량비)
노화 방지제가 벤즈이미다졸계 화합물 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 포함하는 경우, 스티렌화 디페닐아민계 화합물에 대한 벤즈이미다졸계 화합물의 함유량의 질량비(벤즈이미다졸계 화합물/스티렌화 디페닐아민계 화합물)는 본 발명의 효과가 보다 우수하다는 이유에서, 1.0 초과 2.0 이하가 바람직하다.
(공중합 고무 1, 2와 노화 방지제의 조합)
공중합 고무 2에 대한 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)가 45/55~35/65이고, 노화 방지제가 벤즈이미다졸계 화합물 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 포함하는 경우, 노화 방지제의 전체 함유량(벤즈이미다졸계 화합물 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물의 합계 함유량)은 본 발명의 효과(예를 들어 파단 시 신율의 내열성)가 보다 우수하며, 얻어지는 가황 고무의 초기 신율이 우수하다는 이유에서, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 4.0~9.0질량부인 것이 바람직하며, 5.5~7.5질량부가 보다 바람직하다.
(임의 성분)
본 발명의 고무 조성물은 상기 각 성분 외에, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 산화아연, 스테아르산, 파라핀 오일과 같은 오일 등 첨가제를 더 함유할 수 있다. 각 첨가제의 종류, 그의 함유량은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 적절히 결정할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은 실질적으로 황을 함유하지 않는 것을 바람직한 태양의 하나로서 들 수 있다. 「실질적으로 황을 함유하지 않는다」란, 황의 함유량이 본 발명의 고무 조성물 전량 중의 0~1.0질량%인 것을 가리킨다.
본 발명의 고무 조성물의 제조는 공지의 조건 및 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 상술한 각 성분을 밴버리 믹서, 니더, 롤 등을 이용하여 혼합함으로써, 본 발명의 고무 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은 컨베이어 벨트용 고무 조성물로서 사용할 수 있다.
[컨베이어 벨트]
다음에, 본 발명의 컨베이어 벨트에 대하여 설명한다.
본 발명의 컨베이어 벨트는 본 발명의 고무 조성물을 사용하여 제작된 컨베이어 벨트이다. 그의 형상, 제조 방법 등은 공지의 컨베이어 벨트와 동일하다.
본 발명의 컨베이어 벨트에서의 어느 구성 부재에 본 발명의 고무 조성물을 적용할지는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 컨베이어 벨트를 구성하는 고무 전부 또는 일부가 본 발명의 고무 조성물에 의해 형성되어 있으면 무방하다.
본 발명의 고무 조성물은 상기한 바와 같이 가공성, 내열성, 내마모성이 우수하기 때문에, 본 발명의 컨베이어 벨트는 커버 고무(상면 커버 고무 및/또는 하면 커버 고무)가 본 발명의 고무 조성물로 제작된 것이 바람직하며, 적어도 상면 커버 고무가 본 발명의 고무 조성물로 제작된 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 컨베이어 벨트의 구체적인 구성으로서는, 예를 들어 하기를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 컨베이어 벨트는 첨부 도면으로 제한되지 않는다.
본 발명의 컨베이어 벨트의 제1 실시형태를 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 컨베이어 벨트의 일 실시형태의 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 컨베이어 벨트의 제1 실시형태는 포(布)층(1)을 코트 고무(접착 고무)(2)로 피복하여 심재(芯材)층으로 하고, 그의 외주를 커버 고무(3)로 커버한 컨베이어 벨트(4)이다. 커버 고무(3)는 본 발명의 고무 조성물로 제작되는 것이 바람직하며, 적어도 상면 커버 고무가 본 발명의 고무 조성물로 제작되는 것이 보다 바람직하다.
도 1의 컨베이어 벨트(4)는 포층(1)을 심재로 하는 것이며, 포층(1)의 적층 매수, 커버 고무(3)의 두께나 벨트 폭 등은 사용 목적에 따라 적절히 결정할 수 있다.
포층으로서는, 예를 들어 나일론, 비닐론, 폴리에스테르 등의 합성 섬유의 직포로 이루어지는 범포(帆布)를 들 수 있다.
커버 고무(3)의 두께 T1, T2는 통상의 경우 1.5~20 mm 정도로 할 수 있다.
또한, 코트 고무(2)는 공지의 컨베이어 벨트에 이용되고 있는 코트 고무를 사용할 수 있다. 상기 코트 고무로서, 예를 들어 천연 고무(NR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 공중합체 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌 고무(EPT), 에틸렌-프로피렌-디엔 고무(EPDM) 등을 고무 성분으로 하는 고무 조성물을 사용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 컨베이어 벨트의 제2 실시형태를 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 컨베이어 벨트의 다른 일 실시형태의 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 컨베이어 벨트의 제2 실시형태는 스틸 코드(5)를 쿠션 고무(접착 고무)(6)로 피복하여 심재층으로 하고, 그의 외주를 커버 고무(7)로 커버한 컨베이어 벨트(8)이다. 커버 고무(7)는 본 발명의 고무 조성물로 제작되는 것이 바람직하며, 적어도 상면 커버 고무가 본 발명의 고무 조성물로 제작되는 것이 보다 바람직하다.
컨베이어 벨트(8)는, 예를 들어 직경 0.2~0.4 mm 정도의 소선을 복수개 합쳐서 꼰 직경 2.0~9.5 mm 정도의 스틸 코드(5)를 50~230개 정도 병렬시켜 심재로 할 수 있다. 일반적으로, 컨베이어 벨트(8)의 두께 T는 10~50 mm 정도로 할 수 있다.
또한, 쿠션 고무(6)는, 예를 들어 공지의 스틸 컨베이어 벨트에 이용되고 있는 아연 도금 스틸 코드에 접착 가능한 접착 고무를 사용할 수 있다. 쿠션 고무로서 구체적으로는, 예를 들어 천연 고무(NR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 공중합체 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR) 등을 고무 성분으로 하는 고무 조성물을 사용할 수 있다.
본 발명의 컨베이어 벨트는, 예를 들어 상법(常法)에 따라, 심재가 되는 포층, 스틸 코드 또는 심재층 등을 본 발명의 고무 조성물의 미가황 고무 시트 사이에 배치하고, 가열 가압하고 가황함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 가황 조건은 통상, 예를 들어 120~180℃ 전후, 0.1~4.9 MPa 정도로 10~90분 정도로 할 수 있다.
본 발명의 컨베이어 벨트는 상술한 본 발명의 고무 조성물을 사용하여 제작되기 때문에, 가공성, 내열성, 내마모성이 우수하다.
[실시예]
이하에 실시예를 나타내 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들로 한정되지 않는다.
<고무 조성물의 제조>
하기 제1표의 각 성분을 동일 표에 나타내는 조성(질량부)으로 사용하여, 이들을 교반기로 혼합하고 각 고무 조성물을 제조하였다. 구체적으로는 우선, 하기 제1표에 나타내는 성분을 밴버리 믹서로 140℃의 조건하에서 혼합하여 각 고무 조성물을 제조하였다.
<평가>
상기와 같이 제조된 각 고무 조성물을 사용하여 이하의 평가를 수행했다. 결과를 제1표에 나타낸다.
(가공성: 롤 가공성)
본 발명에서 가공성은 롤 가공성으로 평가되었다.
상기 <고무 조성물의 제조>에서 상기 혼련 롤기로 혼합 중의 고무 시트의 롤에의 감김 상태를 육안으로 관찰하여 가공성(롤 가공성)을 이하의 기준으로 평가하였다.
·평가 기준
◎: 고무 시트가 롤에 대해 들뜸 없이 감겨, 양호한 혼련 가공을 할 수 있으며 가공성이 특히 우수하다.
○: 고무 시트가 롤에 대해 조금 들뜸이 있는 상태로 감기지만, 문제없이 혼련 가공을 할 수 있으며 가공성이 매우 우수하다.
△: 고무 시트가 롤에 대해 들뜸이 있는 상태로 감기지만, 혼련 가공 가능하며 가공성이 약간 우수하다.
×: 고무 시트가 롤에 대해 들뜨기 때문에 감기지 않아, 혼련 가공을 할 수 없으며 가공성이 나쁘다.
<인장 물성 평가용 샘플의 조제>
·초기의 인장 물성 평가용 샘플
상기와 같이 제조된 각 고무 조성물을 160℃의 프레스 성형기를 이용하여 면압 3.0 MPa의 압력하에서 45분간 가황하여, 두께 2 mm의 가황 시트를 제작하였다. 이 시트로부터 JIS3호 덤벨상의 시험편을 펀칭하여, 초기의 인장 물성 평가용 샘플을 얻었다.
·노화(180℃×168시간) 후의 인장 물성 평가용 샘플
상기와 같이 얻어진 초기의 각 인장 물성 평가용 샘플을 180℃의 조건하에 168시간 두는 노화 시험을 수행하였다. 노화 시험 후에 얻어진 샘플을 「노화 후의 인장 물성 평가용 샘플」이라고 칭한다.
<인장 시험>
상기와 같이 얻어진 각 초기의 인장 물성 평가용 샘플 및 각 노화 후의 인장 물성 평가용 샘플에 대해, 23℃ 조건하에서, 인장 속도 500 mm/분으로의 인장 시험을 JIS K6251:2017에 준거하여 수행하였으며, 상기 각 샘플의 파단 강도(TB), 파단 시 신율(EB, 단위 %)을 측정하였다.
(초기 신율)
각 초기의 인장 물성 평가용 샘플의 파단 시 신율의 결과를 제1표의 「초기 신율」란에 나타낸다. 초기의 인장 물성 평가용 샘플의 파단 시 신율(초기 EB)을 이하의 기준으로 평가하였다.
◎: 초기 EB가 495% 초과였던 경우, 초기의 파단 시 신율이 특히 우수하다.
○: 초기 EB가 450% 초과 495% 이하이었던 경우, 초기의 파단 시 신율이 매우 우수하다.
△: 초기 EB가 330% 초과 450% 이하이었던 경우, 초기의 파단 시 신율이 약간 우수하다.
×: 초기 EB가 330% 이하이었던 경우, 초기의 파단 시 신율이 나쁘다.
[내열성의 평가]
본 발명에 있어서, 후술하는 내열성 1(ΔTB), 내열성 2(ΔEB) 및 내열성 3(노화 후 내마모성)의 평가 결과를 기초로, 내열성을 종합적으로 이하의 기준으로 평가하였다.
내열성 1~내열성 3이 모두 △ 이상이었던 경우, 내열성이 우수한 것으로 한다. 내열성 1~내열성 3의 평가에서 ◎가 많을수록 내열성이 보다 우수하며, 내열성 1, 2의 평가가 모두 ◎이며 또한 내열성 2의 ΔEB가 -10% 이상이었던 경우, 내열성이 더욱 우수하다고 평가하였다.
한편, 내열성 1~내열성 3 중 어느 것이 ×였던 경우, 내열성이 나쁘다고 평가하였다.
[내열성 1(ΔTB)] TB의 변화율(%)
상기와 같이 측정된 초기 및 노화 후의 TB의 값을 하기 식에 적용시켜, TB의 변화율(ΔTB)을 구하고 이하의 기준으로 ΔTB를 평가하였다.
ΔTB(%)=(초기 TB-노화 후 TB)/초기 TB×100
◎: ΔTB가 -50% 초과(-50%보다 큼)이었던 경우, 내열성 1이 특히 우수하다.
○: ΔTB가 -53% 초과 -50% 이하이었던 경우, 내열성 1이 매우 우수하다.
△: ΔTB가 -55% 초과 -53% 이하이었던 경우, 내열성 1이 약간 우수하다.
×: ΔTB가 -55% 이하이었던 경우, 내열성 1이 나쁘다.
본 발명에 있어서, ΔTB의 평가가 △ 이상이었던 경우, 내열성 1이 우수한 것으로 한다.
[내열성 2(ΔEB)] EB의 변화율(%)
상기와 같이 측정된 초기 및 노화 후의 EB의 값을 하기 식에 적용시켜, EB의 변화율(ΔEB)을 구하고 이하의 기준으로 ΔEB를 평가하였다.
ΔEB(%)=(초기 EB-노화 후 EB)/초기 EB×100
◎: ΔEB가 -21% 초과였던 경우, 내열성 2가 특히 우수하다.
○: ΔEB가 -22% 초과 -21% 이하였던 경우, 내열성 2가 매우 우수하다.
△: ΔEB가 -28% 초과 -22% 이하였던 경우, 내열성 2가 약간 우수하다.
×: ΔEB가 -28% 이하였던 경우, 내열성 2가 나쁘다.
본 발명에 있어서, ΔEB의 평가가 △ 이상이었던 경우, 내열성 2가 우수한 것으로 한다.
(내마모성)
·내마모성 평가용 샘플의 조제
상기와 같이 제조된 각 고무 조성물(미가황)을 160℃의 프레스 성형기를 이용하여 면압 3.0 MPa의 압력하에서 45분간 가황하여, 초기 샘플(직경 16 mm, 두께 6 mm)을 제작하였다.
·노화(180℃×336시간) 후의 노화 후 샘플
상기와 같이 얻어진 초기 샘플을 180℃의 조건하에 168시간 두는 노화 시험을 수행하였다. 노화 시험 후에 얻어진 내마모성 평가용 샘플을 「노화 후 샘플」이라고 칭한다.
·마모 시험
상기와 같이 얻어진 초기 샘플, 노화 후 샘플을 사용하여, JIS-K6264-2:2005에 준거하여 23℃ 조건하에서 DIN 마모 시험(A법)을 수행하고, 초기 마모량, 노화 후 마모량(mm3)을 측정하였다.
·내마모성의 평가 기준
◎: 초기 마모량이 120 mm3 이하였던 경우, 내마모성이 특히 우수하다.
○: 초기 마모량이 120 mm3 초과 130 mm3 이하였던 경우, 내마모성이 매우 우수하다.
△: 초기 마모량이 130 mm3 초과 150 mm3 미만이었던 경우, 내마모성이 약간 우수하다.
×: 초기 마모량이 150 mm3 이상이었던 경우, 내마모성이 나쁘다.
본 발명에 있어서, 초기 마모량의 평가가 △ 이상이었던 경우, 내마모성이 우수한 것으로 한다.
[내열성 3(노화 후 내마모성)]
상기와 같이 측정된 노화 후 마모량을 기초로, 이하의 기준으로 내열성 3을 평가하였다.
◎: 노화 후 마모량이 155 mm3 이하였던 경우, 내열성 3이 특히 우수하다.
○: 노화 후 마모량이 155 mm3 초과 170 mm3 이하였던 경우, 내열성 3이 매우 우수하다.
△: 노화 후 마모량이 170 mm3 초과 180 mm3 미만이었던 경우, 내열성 3이 약간 우수하다.
×: 노화 후 마모량이 180 mm3 이상이었던 경우, 내열성 3이 나쁘다.
본 발명에 있어서, 노화 후 마모량의 평가가 △ 이상이었던 경우, 내열성 3이 우수한 것으로 한다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
제1표에 나타낸 각 성분의 상세는 이하와 같다.
(공중합 고무 1)
·EPR 1-1: 에틸렌 함유량이 51.5질량%이고, 125℃에서의 무니 점도가 26이고, 중량 평균 분자량이 310,000인 에틸렌·프로필렌 공중합 고무(EPM). 상품명 「KEP-110」(KUMHO POLYCHEM사 제품). 23℃의 조건하에서 고체이다. EPR 1-1은 본 발명에서의 공중합 고무 1에 해당한다.
(공중합 고무 2)
·EPR 2-1: 에틸렌 함유량이 59.0질량%이고, 125℃에서의 무니 점도가 30인 에틸렌·프로필렌 공중합 고무(EPM). 상품명 「Dutral CO 054」(롯데 베르살리스(Lotte Versalis)사 제품). 23℃의 조건하에서 고체이다. EPR 2-1은 본 발명에서의 공중합 고무 2에 해당한다.
·액상 EPM: 23℃ 조건하에서 액상의 에틸렌·프로필렌 공중합체. 상품명 「루칸트(LUCANT) HC-3000X」(미츠이카가쿠 가부시키가이샤(Mitsui Chemicals, Inc.) 제품). 에틸렌 함유량이 73몰%(64질량%)이고, 프로필렌 함유량이 27몰%이고, 중량 평균 분자량이 14,000인 에틸렌·프로필렌 공중합체. 23℃의 조건하에서 액상이다. 액상 EPR은 에틸렌 함유량이 64질량%이기 때문에 본 발명에서의 공중합 고무 1에 해당한다.
(충전제)
·카본 블랙 1: HAF급 카본 블랙. 질소 흡착 비표면적 78 m2/g 상품명 「Vulcan 3D」(캐봇 재팬 가부시키가이샤(Cabot Japan K.K.) 제품)
·카본 블랙 2: FEF급 카본 블랙. 질소 흡착 비표면적 40 m2/g 상품명 「시스트(SEAST) F」(도카이카본 가부시키가이샤(TOKAI CARBON CO., LTD.) 제품)
·카본 블랙 3: GPF급 카본 블랙. 질소 흡착 비표면적 35 m2/g 상품명 「니테론#GN」(닛테츠카본 가부시키가이샤(NIPPON STEEL Carbon Co., Ltd.) 제품)
(노화 방지제)
·노화 방지제 1(벤즈이미다졸계 화합물): 2-메르캅토메틸 벤즈이미다졸. 상품명 「녹락(NOCRAC) MMB」(오오우치신코카가쿠코교 가부시키가이샤(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD) 제품)
·노화 방지제 2: 스티렌화 디페닐아민계 화합물. 상품명 「논플렉스(NONFLEX) LAS-P」(세이코카가쿠 가부시키가이샤(Seiko Chemical CO., Ltd.) 제품) 하기 구조의 화합물의 혼합물.
Figure pat00008
(공가교제)
·공가교제: 상품명 「하이크로스(Hi-Cross) GT」(세이코카가쿠 가부시키가이샤 제품) 마그네슘 디메타크릴레이트
(유기 과산화물)
·유기 과산화물: 상품명 「퍼카독스 14-40」(가야쿠아쿠조 가부시키가이샤 제품). 비스(tert-부틸 디옥시 이소프로필)벤젠(함유량 37.5-42.5%)과 탄산칼슘(함유량 57.5-62.5%)의 혼합물.
·오일: 파라핀 오일. 상품명 「SUNPAR2280」(니혼산세키유 가부시키가이샤(Japan Sun Oil Co., Ltd) 제품)
제1표에 나타내는 결과로부터 명백한 바와 같이, 공중합 고무 2를 함유하지 않는 비교예 1은 내열성, 내마모성이 나빴다.
공중합 고무 1을 함유하지 않는 비교예 2는 가공성이 나빴다.
공중합 고무 1을 함유하지 않고, 대신 에틸렌 함유량이 55질량% 이상인 액상 EPM을 함유하는 비교예 3은 가공성이 나빴다.
이에 반해, 본 발명의 고무 조성물은 가공성, 내열성, 내마모성이 우수했다.
본 발명의 고무 조성물은 상술한 바와 같이 가공성, 내열성, 내마모성이 우수하므로, 본 발명의 고무 조성물을 사용하여 제작된 컨베이어 벨트는 생산성이 우수하고, 장수명이며 강인성이 우수한 것으로 생각된다.
1: 포층
2: 코트 고무
3, 7: 커버 고무
4, 8: 컨베이어 벨트
5: 스틸 코드
6: 쿠션 고무

Claims (6)

  1. 에틸렌 함유량이 45질량% 이상 55질량% 미만인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 1 및 에틸렌 함유량이 55질량% 이상 65질량% 이하인 에틸렌-프로필렌계의 공중합 고무 2를 포함하는 고무 성분과, 충전제와, 공가교제와, 유기 과산화물과, 노화 방지제를 함유하며, 상기 공중합 고무 2에 대한 상기 공중합 고무 1의 질량비(공중합 고무 1/공중합 고무 2)가 90/10~10/90인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전제는 질소 흡착 비표면적이 20~90 m2/g인 카본 블랙을 포함하며, 상기 충전제의 함유량은 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 40~100질량부인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공가교제가 유기 금속계 화합물을 포함하며, 상기 유기 과산화물에 대한 상기 공가교제의 질량비(공가교제/유기 과산화물)가 0.1~0.8인, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노화 방지제는 상기 고무 성분 100질량부에 대하여, 벤즈이미다졸계 화합물을 2~8질량부 및 스티렌화 디페닐아민계 화합물을 1~10질량부 포함하는, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공중합 고무 1 및 상기 공중합 고무 2가 각각 독립적으로 에틸렌 프로필렌 고무를 포함하는, 컨베이어 벨트용 고무 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 컨베이어 벨트용 고무 조성물을 사용하여 제작된 컨베이어 벨트.
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