JP4629199B2 - ベルト用ゴム組成物及びベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト用ゴム組成物及びベルトに関し、詳しくは、輸送物を長距離間搬送するためのコンベヤーベルトに適用した場合に、省エネルギー性能に優れ、この省エネルギー性能により、ベルト駆動エネルギーを低減し、ひいては環境問題の改善に貢献し得るベルトを与えるベルト用ゴム組成物、及び該組成物からなるベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄鋼、石炭及びセメント等の産業分野においては、コンベヤーベルトにより輸送物を長距離間搬送している。一般に、このような輸送物の搬送に用いられるコンベヤーベルトは、帆布又はスチールコードで補強されたベルトからなるものである。ここで、輸送物の長距離搬送を行う場合、ベルトは多数のローラーと接触し、その際に発生するエネルギーロスが、コンベヤーベルトを駆動するための電力消費量を増大させる結果となっていた。このため、電力消費量を低減させるべく、省エネルギーベルトが要求されてきた。
ベルトとローラーが接触する際に発生するエネルギーロスのほとんどは、ベルトを形成するゴム材料の特性に起因することが知られている。このエネルギーロスの指標として、ｔａｎδ／Ｅ’^0.32がある。ここで、ｔａｎδは損失正接であり、Ｅ’は動的弾性率（単位：Ｎ／ｍｍ）である。損失正接ｔａｎδとは、（サンプルに応力を与えた際の）動的弾性率Ｅ’に対する動的損失Ｅ”の比をいう。ゴム材料においては、−５℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32 を0.１１０以下とした場合にエネルギーロスが少ないとされている。
従来、低グレードのカーボンブラック（ＦＥＦ級以下のもの）やシリカを配合したゴム組成物からなるベルトが使用されているが、低グレードのカーボンブラックを配合したゴム組成物からなるベルトは、耐引裂き性が不足し、シリカを配合したゴム組成物からなるベルトは、伸びが不足するという問題がある。また、未変性のポリブタジエンを配合したゴム組成物からなるベルトは、エネルギーロスが大きいという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、輸送物を長距離間搬送するためのコンベヤーベルトに適用した場合に、特に省エネルギー性能に優れるゴム組成物、及び該組成物からなるベルトを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとを特定の重量比にあるゴム成分と、特定のカーボンブラックを特定量配合したゴム組成物が、その目的を達成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、（Ａ）天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとが重量比で２０／８０〜５０／５０であるゴム成分１００重量部及び（Ｂ）ヨウ素吸着量が１１７ｇ／ｋｇ以上、ＤＢＰ吸油量が８５ｃｍ³ ／１００ｇ以上、圧縮ＤＢＰ吸油量が８２ｃｍ³ ／１００ｇ以上、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１０８ｍ² ／ｇ以上かつ窒素吸着比表面積が１１５ｍ² ／ｇ以上のカーボンブラック３０〜５０重量部を含有することを特徴とするベルト用ゴム組成物、及び該組成物からなるベルトを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、ポリマーとして天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムを含有するものである。本発明で用いる末端変性ポリブタジエンゴムは、ポリブタジエンゴムに対して末端変性を行った全てのポリマーを含む。ポリブタジエンゴムの末端変性方法としては、変性剤を使用してポリブタジエンゴム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。
【０００６】
本発明で用いる末端変性ブタジエンゴムは、分子量に関しては特に制限されない。ゴム成分（Ａ）において、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムは重量比で２０／８０〜５０／５０（天然ゴム／末端変性ポリブタジエンゴム）であるが、３５／６５〜４５／５５が好ましい。（Ａ）成分における天然ゴムの含有量が５０重量％を超えると、有効な省エネルギー効果を得ることができない。一方、ゴム成分における末端変性ポリブタジエンゴムの含有量が８０重量％を超えると、常態物性（伸び、強度）をベルト用ゴム組成物に要求されるレベルに到達させることができない。
ポリマー成分としては、本発明の目的を損なわない範囲で（Ａ）成分以外のポリマーを併用してもよく、このようなポリマーとして具体的には、ポリイソプレンゴム、末端変性ポリブタジエンゴム以外のポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、これらの液状ゴム等が挙げられる。これらのポリマーの配合量は、全ポリマー成分１００重量部に対して２０重量部（２０ｐｈｒ）以下とすることが好ましい。
【０００７】
本発明のゴム組成物には、（Ｂ）ヨウ素吸着量が１１７ｇ／ｋｇ以上、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量が８５ｃｍ³ ／１００ｇ以上、圧縮ＤＢＰ吸油量が８２ｃｍ³ ／１００ｇ以上、ＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロマイド）吸着比表面積が１０８ｍ² ／ｇ以上かつ窒素吸着比表面積が１１５ｍ² ／ｇ以上のカーボンブラックを充填剤として配合する。これらは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に準拠して測定される値である。なお、圧縮ＤＢＰ吸油量は、カーボンブラックを予め圧縮し, ストラクチャーを壊した後に測定したＤＢＰ吸油量である。このような物性を満足するカーボンブラックは、グレードがＩＳＡＦ級以上のものである。
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対して３０〜５０重量部であるが、３５〜４０重量部が好ましい。（Ｂ）成分の配合量を３０〜５０重量部とすることにより、トラウザー型試験片を使用する引裂き試験（ＤＩＮ ５３５０７に準拠）での耐引裂き性を、コンベヤーベルトに要求されるレベルである１０Ｎ／ｍｍ以上とすることができる。（Ｂ）成分の配合量が３０重量部未満であると、−２０℃以下の温度におけるエネルギーロスが著しく、上記耐引裂き性が１０Ｎ／ｍｍに達しないこともある。また、（Ｂ）成分の配合量が５０重量部を超えると、１０℃以上の温度におけるエネルギーロスが大きくなる。
【０００８】
本発明のゴム組成物には、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分以外に、通常のゴム組成物に配合する添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で配合することができる。例えば、ポリマー１００重量部に対して５重量部（５ｐｈｒ）以下の軟化剤を配合することができる。軟化剤としては、バラフィン油，ナフテン油，アロマ油及びスピンドル油等のプロセスオイルなどが挙げられる。また、硫黄等の加硫剤、チアゾール系加硫促進剤等の加硫促進剤、酸化亜鉛，ステアリン酸等の加硫促進助剤、老化防止剤、加工助剤及び加硫遅延剤などの添加剤を適宜配合することができる。
【０００９】
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ベルトを得ることができる。このベルトにおいて、少なくとも使用時にローラーと接する表面を本発明のゴム組成物で形成することにより、ベルトのエネルギーロスを小さくすることができる。
【００１０】
ベルトにおけるエネルギーロスの指標として、上述したようにｔａｎδ／Ｅ’^0.32がある。ここで、ｔａｎδは損失正接であり、Ｅ’は動的弾性率（単位：Ｎ／ｍｍ）である。本発明のベルトにおいて、−５℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32は0.１１０以下であり、ベルトのエネルギーロスは小さい。ベルトにおける省エネルギーの観点から、−５℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32 はより好ましくは−0.０８０以下である。なお、ｔａｎδ／Ｅ’^0.32は、加硫ゴムについての値である。
本発明のベルトは、広範囲の温度領域において省エネルギー性能を持たせることを目的としているため、−５℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32 を0.１１０以下とすると共に、低温から常温におけるエネルギーロスの温度依存性を低減することを設計思想としている。本発明のベルトは、−３０℃（低温）におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32 を0.２００以下、２０℃（常温）におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32 を0.０８０以下とすることができるものであり、エネルギーロスの温度依存性が小さく、かつ−４０℃以上の温度において省エネルギー性の高いものである。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、ベルト用ゴムの物性評価を下記の方法により行った。
（１）損失正接（ｔａｎδ）及び動的弾性率（Ｅ’^0.32）
東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、歪率２％、周波数１０Ｈｚの条件で、−４０℃〜６０℃の範囲におけるｔａｎδ及びＥ’^0.32を測定し、ｔａｎδ／Ｅ’^0.32を求めた。
（２）耐引裂き性
ＤＩＮ ５３５０７に準拠した加硫ゴムの引裂き試験方法のうち、試験サンプルＡ型（トラウザー型試験片）を用いた試験を行った。
【００１２】
実施例１〜５及び比較例１〜８
天然ゴム（ＲＳＳ４号）、末端変性ポリブタジエンゴム（ＢＲ）（日本ゼオン社製，ＮＩＰＯＬ １２５０Ｎ）、高シスポリブタジエンゴム（ＢＲ）（ジェイエスアール社製，ＢＲ０１）、第１表に示す特性を有するカーボンブラックＩＳＡＦ（東海カーボン社製）、第１表に示す特性を有するカーボンブラックＦＥＦ（東海カーボン社製）、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤（大内新興化学工業社製，ノクラック ６Ｃ）、硫黄及び加硫促進剤（大内新興化学工業社製，ノクセラー ＮＳ）を第２表に示す割合で配合して加硫ゴムを製造し、上記試験を行った。結果を第２表に示す。なお、実施例１において、−４０℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32は0.１１４であった。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
【表３】

【００１６】
【表４】

【００１７】
第２表に示す結果から、天然ゴムの配合量が多過ぎると、−３０℃におけるエネルギーロスが大きく（比較例６，７）、天然ゴムの配合量が少な過ぎると、耐引裂き性が悪い（比較例１）ことがわかる。カーボンブラックＦＥＦを配合すると、耐引裂き性が悪い（比較例５，６）ことがわかる。カーボンブラックＩＳＡＦを配合した場合でも、その配合量が多過ぎると、−２０℃におけるエネルギーロスが大きい（比較例２）か、あるいは耐引裂き性が悪く（比較例４）、また、その配合量が少な過ぎると、−３０℃におけるエネルギーロスが大きい（比較例３）ことがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物は、輸送物を長距離間搬送するためのコンベヤーベルトに適用した場合に、特に省エネルギー性能に優れ、かつ十分な耐引裂き性を有するベルトを与えるものである。

Claims (5)

1. （Ａ）天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとが重量比で２０／８０〜５０／５０であるゴム成分１００重量部及び（Ｂ）ヨウ素吸着量が１１７ｇ／ｋｇ以上、ＤＢＰ吸油量が８５ｃｍ³／１００ｇ以上、圧縮ＤＢＰ吸油量が８２ｃｍ³／１００ｇ以上、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１０８ｍ²／ｇ以上かつ窒素吸着比表面積が１１５ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜５０重量部を含有し、かつ前記末端変性ポリブタジエンゴムが、ハロゲン化スズ、ハロゲン化有機スズ化合物、ケイ素化合物、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、尿素化合物及びイソシアヌル酸誘導体からなる群から選択される変性剤によって変性されたものであることを特徴とするコンベヤーベルト用ゴム組成物であって、
   −３０℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32が０．２００以下、−５℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32〔ｔａｎδは損失正接、Ｅ’は動的弾性率（Ｎ／ｍｍ）である。〕が０．１１０以下、かつ２０℃におけるｔａｎδ／Ｅ’^0.32が０．０８０以下であるコンベヤーベルト用ゴム組成物。
2. ＤＩＮ ５３５０７に準拠した加硫ゴムの引裂き試験方法において、試験サンプルＡ型を用いた試験による耐引裂き性が１０Ｎ／ｍｍ以上である、請求項１に記載のコンベヤーベルト用ゴム組成物。
3. 天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとの重量比が、３５／６５〜４５／５５である請求項１又は２に記載のコンベヤーベルト用ゴム組成物。
4. カーボンブラックの含有量が、３５〜４０重量部である請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤーベルト用ゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物からなるコンベヤーベルト。