CN108864505B - 传送带用橡胶组合物以及传送带 - Google Patents

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Abstract

提供一种耐磨耗性优异的传送带用橡胶组合物以及传送带。一种传送带用橡胶组合物，含有：橡胶成分，包括大于50质量％且小于100质量％的丁二烯橡胶；以及炭黑，炭黑的含量相对于橡胶成分100质量份为60～100质量份，25℃下的结合橡胶量为45～70质量％，以及一种传送带，具有：上表面覆盖橡胶层，由上述传送带用橡胶组合物形成；增强层；以及下表面覆盖橡胶层。

Description

传送带用橡胶组合物以及传送带
技术领域
本发明涉及一种传送带用橡胶组合物以及传送带。
背景技术
近年，对于传送带，从考虑环境的观点出发，要求其长寿命。针对这样的问题，以往，提出了一种以提高带式传送机的耐磨耗寿命为目的的橡胶组合物。例如，在专利文献1中，记载了一种带式传送机的带用橡胶组合物，其特征在于，包含利用钕系催化剂合成的聚丁二烯橡胶作为橡胶成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-105136号公报
发明内容
发明要解决的问题
在这种情况下，本发明人参考专利文献1制备橡胶组合物，并对其进行了评价，结果发现了有时这种橡胶组合物的耐磨耗性差。
因此，本发明的目的在于，提供一种耐磨耗性优异的传送带用橡胶组合物以及传送带。
技术方案
本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现如下事实，从而完成了本发明：通过含有按规定的量包含丁二烯橡胶的橡胶成分和炭黑，且炭黑的含量以及结合橡胶量为规定的范围，可得到所希望的效果。
本发明是基于上述发现等而做出的发明，具体而言，通过以下的构成来解决上述问题。
1.一种传送带用橡胶组合物，含有：
橡胶成分，包含大于50质量％且小于100质量％的丁二烯橡胶；以及炭黑，
上述炭黑的含量相对于上述橡胶成分100质量份为60～100质量份，25℃下的结合橡胶量为45～70质量％。
2.根据上述1所述的传送带用橡胶组合物，其中，
上述炭黑的氮吸附比表面积为115～160m2/g，
上述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为115～140ml/100g。
3.根据上述1或2所述的传送带用橡胶组合物，其中，
上述丁二烯橡胶的重均分子量为50万～100万。
4.根据上述1～3中任一项所述的传送带用橡胶组合物，其中，
上述丁二烯橡胶的重均分子量相对于上述丁二烯橡胶的长链支化指数之比(重均分子量/长链支化指数)为5.5×104～16.6×104。
5.一种传送带，具有：
上表面覆盖橡胶层，由上述1～4中任一项所述的传送带用橡胶组合物形成；
增强层；以及
下表面覆盖橡胶层。
有益效果
本发明的传送带用橡胶组合物以及本发明的传送带的耐磨耗性优异。
附图说明
图1是示意性地示出了本发明的传送带的优选实施方案的一个例子的一部分的剖面立体图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
需要说明的是，在本说明书中，用“～”表示的数值范围是指包含“～”前后记载的数值作为下限值以及上限值的范围。
在本说明书中，只要没有事先说明，各成分可以将符合此成分的物质分别单独或者组合两种以上使用。在成分包含两种以上物质的情况下，成分的含量是指两种以上物质的合计的含量。
[传送带用橡胶组合物]
本发明的传送带用橡胶组合物(本发明的组合物)含有：
橡胶成分，包含大于50质量％且小于100质量％的丁二烯橡胶；以及炭黑，
上述炭黑的含量相对于上述橡胶成分100质量份为60～100质量份，25℃下的结合橡胶量为45～70质量％。
以下，对本发明的组合物中所含的各成分进行详细说明。
<<橡胶成分>>
本发明的组合物含有橡胶成分，橡胶成分包含丁二烯橡胶。
<丁二烯橡胶>
丁二烯橡胶(BR)为丁二烯的均聚物。
(丁二烯橡胶的重均分子量)
对于丁二烯橡胶的重均分子量而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，优选50万～100万，更优选50万～80万，进一步优选50万～70万。
在本发明中，丁二烯橡胶的重均分子量是基于利用以环己烷为溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)得到的测定值的标准聚苯乙烯换算值。
(丁二烯橡胶的长链支化指数)
对于丁二烯橡胶的长链支化指数(LCB Index)而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选0.1～12.0，更优选11.0以下。
在本发明中，对于丁二烯橡胶的长链支化指数而言，使用RPA2000型试验机(AlphaTechnologies公司制造)，在100℃的条件下，通过LAOS(Large Amplitude OscillatoryShear：大振幅振动剪切)测定方法进行了测定。
长链支化指数越接近零，则表示丁二烯橡胶的支化度越低。
关于长链支化指数(LCB Index)的详情，例如可以参照“FT-Rheology,a Tool toQuantify Long Chain Branching(LCB)in Natural Rubber and its Effect onMastication,Mixing Behaviour and Final Properties.”(Henri G.Burhin,AlphaTechnologies,UK 15Rue du Culot B-1435 Hevillers,Belgium)等。
<重均分子量/长链支化指数>
对于丁二烯橡胶的重均分子量相对于丁二烯橡胶的长链支化指数之比(重均分子量/长链支化指数)而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，优选5.5×104～16.6×104，更优选5.8×104～16.6×104，进一步优选7.0×104～14.2×104。
(丁二烯橡胶的微结构)
对于丁二烯橡胶的1,4-顺式结构而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选97％以上，更优选98％以上。
对于丁二烯橡胶的1,4-反式结构而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选1.5％以下，更优选1.0％以下。
对于丁二烯橡胶的1,2-乙烯基结构而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选1.5％以下，更优选1.0％以下。
在本发明中，丁二烯橡胶的微结构通过红外吸收光谱分析进行了解析。740cm-1为1,4-顺式结构的吸收带，967cm-1为1,4-反式结构的吸收带，910cm-1为1,2-乙烯基结构的吸收带，根据各吸收强度比计算出微结构。(丁二烯橡胶的制造方法)
作为丁二烯橡胶的制造方法，可列举出：通过使用例如钴系催化剂和/或钕系催化剂之类的催化剂对丁二烯进行聚合来合成的方法。钴系催化剂、钕系催化剂并不特别限制。钴系催化剂可以采用具有钴的化合物。钕系催化剂可以采用具有钕(Nd)的化合物。其中，优选钕系催化剂。<丁二烯橡胶的含量>
在本发明中，丁二烯橡胶的含量相对于橡胶成分总量为大于50质量％且小于100质量％。“大于50质量％”是指，超过50质量％。
对于丁二烯橡胶的含量而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，相对于橡胶成分总量，优选60～90质量％，更优选70～90质量％，进一步优选75～90质量％。
(丁二烯橡胶以外的橡胶)
在本发明中，橡胶成分可以进一步包含丁二烯橡胶以外的橡胶。
作为丁二烯橡胶以外的橡胶，例如可列举出二烯系橡胶(除了丁二烯橡胶以外)。
作为上述二烯系橡胶，例如可列举出：天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、芳香族乙烯基-共轭二烯共聚物橡胶(例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR))、丁腈橡胶(NBR、丙烯腈丁二烯橡胶)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(例如Br-IIR、Cl-IIR)、氯丁橡胶(CR)等。其中，优选天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶。
<<炭黑>>
本发明的组合物含有炭黑。
(炭黑的氮吸附比表面积)
对于炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，优选115～160m2/g，更优选125～160m2/g，进一步优选125～150m2/g。
炭黑的氮吸附比表面积是按照JIS K6217-2:2001“第二部：比表面积的计算方法-氮吸附法-单点法”对向炭黑表面的氮吸附量进行测定后得到的值。
(炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量)
对于炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP吸油量)而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选115～140ml/100g，更优选115～135ml/100g，进一步优选115～130ml/100g。
炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量依据JIS K 6217-4:2008“橡胶用炭黑-基本特性-第四部：油吸收量的计算方法”进行测定。
作为炭黑，例如可列举出：SAF(Super Abrasion Furnace：超耐磨炉)炭黑、ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace：中超耐磨炉)炭黑、HAF(High AbrasionFurnace：高耐磨炉)-HS(High Structure：高结构)炭黑。
其中，对于上述炭黑而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，优选SAF。
<炭黑的含量>
在本发明中，炭黑的含量相对于橡胶成分100质量份为60～100质量份。
对于炭黑的含量而言，从耐磨耗性更优异、能将结合橡胶量引导至更适当的范围、结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异的观点出发，相对于橡胶成分100质量份，优选60～90质量份，更优选60～80质量份，更优选60～75质量份。
(添加剂)
对于本发明的组合物而言，除了上述的各成分以外，在不损害本发明的效果、目的的范围，可以进一步含有添加剂。作为添加剂，例如可列举出：白色填充剂、6C之类的抗老化剂、氧化锌、硬脂酸、加工助剂、石蜡、芳香油(aroma oil)、液态聚合物、萜烯系树脂、热固化性树脂、硫之类的硫化剂、硫化助剂、硫化促进剂、硫化延迟剂。
上述添加剂的含量可以适当选择。
(本发明的组合物的制造方法)
对于本发明的组合物的制造方法并不特别限制。例如，通过将上述的各成分(除了硫等硫化剂、硫化促进剂以外)利用班伯里密炼机等进行混合而得到混合物，接着，向上述所得到的混合物中加入硫等硫化剂、硫化促进剂，并将它们利用混炼捏合机等进行混炼，能制造本发明的组合物。<结合橡胶量>
本发明的组合物的25℃下的结合橡胶量为45～70质量％。
对于上述结合橡胶量而言，从耐磨耗性更优异的观点出发，优选45～65质量％，更优选46～58质量％。
结合橡胶量的测定方法将在后面进行说明。
(本发明的组合物的硫化或者交联)
本发明的组合物的硫化或者交联的条件并不特别限制。作为上述硫化或者交联，可以通过将本发明的组合物在例如140～160℃的条件下加热、加压来进行硫化或者交联。
可以使用本发明的组合物来形成传送带。
[传送带]
本发明的传送带具有：
上表面覆盖橡胶层，由本发明的传送带用橡胶组合物形成；
增强层；以及
下表面覆盖橡胶层。
形成上表面覆盖橡胶层的橡胶组合物只要是本发明的传送带用橡胶组合物就不特别限制。
上表面覆盖橡胶层可以设为一层或者多层。增强层、下表面覆盖橡胶层也同样。
以下，使用附图对本发明的传送带进行说明。需要说明的是，本发明并不受附图的限制。
图1是示意性地示出了本发明的传送带的优选实施方案的一个例子的一部分的剖面立体图。
在图1中，传送带1具有上表面覆盖橡胶层2、增强层3以及下表面覆盖橡胶层4，并按该顺序层叠。上表面覆盖橡胶层2的表面可以为搬运物输送面5。上表面覆盖橡胶层2使用本发明的组合物形成。
如图1所示，在上表面覆盖橡胶层具有两层以上的层的情况下，可以使用本发明的组合物形成该两层以上的层中的至少一层或者所有的层。此外，优选至少使用本发明的组合物形成最外层。
在图1中，上表面覆盖橡胶层2具有外层11以及内层12。可以使用本发明的组合物形成外层11和/或内层12，优选至少使用本发明的组合物形成外层11。
在使用本发明的组合物形成外层11的情况下，可以将内层12设为用于使增强层3以及外层11粘接的层。
用于下表面覆盖橡胶层的橡胶组合物并不特别限制。作为上述橡胶组合物，例如可列举出本发明的组合物。
在图1中，下表面覆盖橡胶层4具有外层16以及内层15。外层16和内层15可以使用相同或不同的橡胶组合物形成。
增强层并不特别限定，可以适当选择使用通常的传送带所使用的增强层。
增强层例如可以具有芯体和粘接橡胶。
作为芯体的材质，例如可列举出：聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维之类的纤维；钢之类的金属。上述纤维可以用作帆布。帆布是指平织的布。
粘接橡胶并不特别限制。例如，可列举出以往公知的粘接橡胶。
增强层的形状并不特别限定，例如，可以为如图1所示的片状。此外，也可以在增强层内并列地埋入线状的增强线(例如，钢帘线)。
作为上述片状的增强层，例如可列举出：一层帆布；多层帆布的层叠体。
上表面覆盖橡胶层的厚度优选3～25mm。
下表面覆盖橡胶层的厚度优选3～20mm，更优选5～15mm。
需要说明的是，在上表面覆盖橡胶层由两层以上构成的情况下，上表面覆盖橡胶层的厚度可以设为这些层的厚度的合计。下表面覆盖橡胶层的厚度也同样。
对于本发明的传送带的制造方法并不特别限制。例如，可列举出以往公知的制造方法。
[实例]
以下，示出实例来具体地说明本发明。不过，本发明并不限定于此。<组合物的制造>
按照下述第1表所示的组成(质量份)使用第1表的各成分，将它们利用搅拌机进行混合，制造出组合物。具体而言，首先，将下述第1表所示的成分中除了硫以及硫化促进剂以外的成分利用班伯里密炼机在140℃的条件下进行混合，接着，向所得到的混合物中加入硫以及硫化促进剂，并将它们使用混炼捏合机在30℃的条件下进行混合，制造出组合物。
<结合橡胶量的测定>
精确称量了0.2g将如上所述制造出的组合物(硫化前)切割成约1mm方形的切割试样。此外，精确称量了用于容纳切割试样的100目的金属网笼。
接着，将切割试样容纳于金属网笼，将上述金属网笼放入容纳有200ml的甲苯的玻璃瓶中，使容纳有切割试样的金属网笼浸渍于甲苯中，在25℃的条件下，静置了72小时。在本发明中，“25℃下的结合橡胶量”的“25℃”是指，使容纳有切割试样的金属网笼浸渍于甲苯中，并使其静置了72小时时的温度条件。
静置72小时后，将金属网笼从甲苯中取出并用干燥机使其干燥24小时，测定了干燥后的金属网笼的质量。
从所得到的质量中减去预先精确称量的金属网笼的质量，求出了试验后的溶解残留的试样质量。
将上述试验后的溶解残留的试样质量设为A，将初始切割试样的质量设为B(0.2g)，并且，将如上所述制造出的组合物(切割前)的、不溶于甲苯的成分(炭黑)的配合份数设为C，将组合物的总配合份数设为D，以及将橡胶成分的配合份数设为E，基于下述算式计算出结合橡胶量。
结合橡胶量(质量％)＝〔A-(B×C/D)〕/(B×E/D)×100
<评价>
使用如上所述制造出的组合物进行了以下的评价。将结果在第1表中示出。
(耐磨耗性：兰伯恩磨耗)
·评价用硫化橡胶样品的制作
将如上所述制造出的组合物放入模具，在148℃的条件下加热硫化30分钟，制作出直径49mm、以及厚度5mm的圆盘状的硫化橡胶样品。
·兰伯恩磨耗试验
使用上述硫化橡胶样品，依据JIS K 6264-2:2005，使用兰伯恩磨耗试验机，在25℃的条件下进行兰伯恩磨耗试验，测定出上述硫化橡胶样品的磨耗体积(兰伯恩磨耗量)。
·评价基准
通过将比较例1的结果设为100的指数来表示如上所述测定出的磨耗体积。
上述指数越小，耐磨耗性越优异。
[表1]
Figure BDA0001654903150000101
第1表中所示的各成分的详情如下所述。
·NR：天然橡胶(RSS#3)
·BR1：丁二烯橡胶、重均分子量(Mw)77万、长链支化指数(LCB)8.5、Mw/LCB＝9.1×104(Buna CB21、LANXESS公司制造、在钕系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构97.9％、1,4-反式结构1.9％、1,2-乙烯基结构0.2％)
·BR2：丁二烯橡胶、重均分子量(Mw)56万、长链支化指数(LCB)7.3、Mw/LCB＝7.7×104(Ubepol BR-360L、宇部兴产公司制造、在钴系催化剂的存在下使丁二烯聚合而得到的丁二烯橡胶。微结构：1,4-顺式结构97.8％、1,4-反式结构0.9％、1,2-乙烯基结构1.3％)
·BR3：丁二烯橡胶、重均分子量(Mw)50万、长链支化指数(LCB)9.5、Mw/LCB＝5.3×104(商品名Nipol1220、日本Zeon公司制造)微结构：1,4-顺式结构98％、1,4-反式结构1.0％、1,2-乙烯基结构1.0％)
·BR4：丁二烯橡胶、重均分子量(Mw)38万、长链支化指数(LCB)12.3、Mw/LCB＝3.1×104(商品名UBEPOL BR130B、宇部兴产公司制造)微结构：1,4-顺式结构96.0％、1,4-反式结构1.3％、1,2-乙烯基结构2.7％)
·CB1：炭黑、氮吸附比表面积144m2/g、邻苯二甲酸二丁酯吸油量115ml/100g(SHOBLACK N110、SAF级、Cabot日本制造)
·CB2：炭黑、氮吸附比表面积123m2/g、邻苯二甲酸二丁酯吸油量123ml/100g(商品名SHOBLACK N234、ISAF-HS级、Cabot日本公司制造)
·CB3：炭黑、氮吸附比表面积111m2/g、邻苯二甲酸二丁酯吸油量115ml/100g(商品名SHOBLACK N220、ISAF-LS级、Cabot日本公司制造)
·抗老化剂6C：Nocrac 6C(大内新兴化学工业公司制造)
·氧化锌：氧化锌JIS#3(正同化学工业公司制)
·硬脂酸：硬脂酸YR(日油公司制造)
·石蜡：OZOACE-0015(日本精蜡公司制造)
·芳香油：A-OMIX(三共油化工业公司制造)
·硫化促进剂NS：Nocceler NS-P(大内新兴化学工业公司制造)
·硫：粉末硫(细井化学工业株式会社制造)
根据第1表所示的结果可以明显看出：炭黑的含量比规定的范围少、结合橡胶量比规定的范围小的比较例1～3的耐磨耗性差。
相对于此，本发明的组合物的耐磨耗性优异。
若比较实例1、2，则炭黑的氮吸附比表面积更高的实例2与实例1相比耐磨耗性更优异。
若比较实例3、4，则Mw/LCB更高的实例3与实例4相比耐磨耗性更优异。此外，在实例5、6、9中，Mw/LCB越高，耐磨耗性越更优异。
若比较实例2、3，则丁二烯橡胶的含量更多的实例3与实例2相比耐磨耗性更优异。此外，在实例8、5、10中，丁二烯橡胶的含量越多，耐磨耗性越更优异。
若比较实例4、7、5，则炭黑的含量越少，耐磨耗性越更优异。
在实例1～10中，结合橡胶量为46～58质量％的实例3、4、7、8的耐磨耗性更优异。因此，可认为实例3、4、7、8的结合橡胶量与耐磨耗性的平衡优异。
符号说明
1 传送带
2 上表面覆盖橡胶层
3 增强层
4 下表面覆盖橡胶层
5 搬运物输送面
11、16 外层
12、15 内层

Claims (4)

1.一种传送带用橡胶组合物，含有：
橡胶成分，包含75～90质量％的丁二烯橡胶；以及
炭黑，
所述丁二烯橡胶的重均分子量相对于所述丁二烯橡胶的长链支化指数之比、即重均分子量/长链支化指数为5.8×104～16.6×104，
所述炭黑的含量相对于所述橡胶成分100质量份为60～90质量份，
25℃下的结合橡胶量为46～62质量％，
所述结合橡胶量是通过将0.2g的硫化前的组合物浸渍于200ml的甲苯中，在25℃的条件下静置72小时后，将溶解残留的试样质量设为A，将初始试样的质量设为B，将炭黑的配合质量份数设为C、将组合物的总配合质量份数设为D、并且将橡胶成分的配合质量份数设为E，基于下述算式计算出的，
结合橡胶量(质量％)＝〔A-(B×C/D)〕/(B×E/D)×100。
2.根据权利要求1所述的传送带用橡胶组合物，其中，
所述炭黑的氮吸附比表面积为115～160m2/g，
所述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为115～140ml/100g。
3.根据权利要求1或2所述的传送带用橡胶组合物，其中，
所述丁二烯橡胶的重均分子量为50万～100万。
4.一种传送带，具有：
上表面覆盖橡胶层，由权利要求1～3中任一项所述的传送带用橡胶组合物形成；
增强层；以及
下表面覆盖橡胶层。
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