JP4698342B2

JP4698342B2 - ゴム組成物ならびにゴム組成物が用いられた搬送ベルト

Info

Publication number: JP4698342B2
Application number: JP2005253445A
Authority: JP
Inventors: 法明和田; 忠由厚見
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2025-09-01
Also published as: JP2007063465A

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳しくは、エチレン・プロピレン共重合体ゴムがベースとして用いられたゴム組成物と、該ゴム組成物が用いられた搬送ベルトに関する。

従来、ゴム組成物は、通常、プラスチックなどに比べて耐クラック性や耐摩耗性などの機械的強度に優れており、一般的に丈夫であることから鉱石、土砂などの搬送に用いられる搬送ベルトのベルト本体部に用いられたりしている。
この搬送ベルトは、例えば、鉄鋼、セメントなどの産業分野において、焼結鉱やクリンカーなどの高温搬送物の搬送に用いられたりしている。このような、高温搬送物に用いられる搬送ベルトは、耐熱ベルトなどと呼ばれ、通常、１５０℃以上の搬送物の搬送に用いられたりしている。この耐熱ベルトには耐摩耗性、耐クラック性などの機械的強度に加えて優れた耐熱寿命が求められている。このような熱・機械特性については、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムなどを有機過酸化物系架橋剤で架橋させたゴム組成物がその他のゴム組成物に比べて良好なものとなることが従来知られている。
特許文献１の実施例には、エチレンとプロピレン以外に第三成分を含有するエチレン・プロピレン系共重合体とＨＡＦと呼ばれる比較的粒子の細かなカーボンブラックが含有されたゴム組成物を耐熱ベルトに用いることが記載されている。
しかし、このような従来のゴム組成物においては、熱・機械特性が十分に向上されてはおらず、耐熱ベルトに求められる特性を十分に満足させることが困難であるという問題を有している。

このことに関し、特許文献２には、エチレン・プロピレン共重合体とエチレン・１−オクテン共重合体とを含有するベースゴムを耐熱ベルトに用いることが記載されている。しかし、この特許文献２に記載のゴムを用いた場合は、ゴム練り時のロール加工性や成形粘着性が損なわれてしまうという問題を有している。
したがって、従来の耐熱ベルトに用いられるゴム組成物においては、ロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ熱・機械特性を向上させることが困難であるという問題を有している。
なお、このような問題は、耐熱ベルトに用いられるゴム組成物のみならずロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ熱・機械特性の向上が求められるすべてのゴム組成物に共通するものである。

特開平１０−１６８２５７号公報特開平１１−２４６０１７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、ロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制しつつ熱・機械特性を向上させ得るゴム組成物の提供を課題としている。

本発明者らは、前記課題を解決すべく、ゴム組成物の配合について鋭意検討を行ったところ第三成分としてエチレンノルボルネンが所定量含有されているエチレン・プロピレン系共重合体ゴムと、所定の粒径ならびに所定のストラクチャーを有するカーボンブラックが所定量含有されてなるゴム組成物がロール加工性や成形粘着性に優れ、しかも耐熱性、耐クラック性、耐摩耗性に優れることを見出し本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、エチレンとプロピレンとの合計に占めるエチレンの割合が６５重量％以上であり且つエチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％含有されているエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムが、全ポリマー成分の５０重量％以上に用いられてなり、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックが全ポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部含有されてなることを特徴とするゴム組成物を提供する。
なお、本発明においてポリマー成分とは、数平均分子量（Ｍｎ）が５００００以上で、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）との比（Ｍｎ／Ｍｗ）が２以上のものを意図しており、これら数平均分子量や重量平均分子量は、例えば、ポリマー成分をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの溶媒に溶かしてゲルパーミッションクロマトグラフ（ＧＰＣ）装置により、ポリスチレンを基準物質として測定することができる。

本発明によれば、ゴム組成物にエチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％され且つエチレン成分が６５重量％以上含有されたエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムがゴム組成物のポリマー成分の５０重量％以上に用いられており、しかも、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックがポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部含有されていることから、エチレン・プロピレン共重合体とエチレン・１−オクテン共重合体とを含有するゴムなどを用いた場合のようにロール加工性や成形粘着性が損なわれることがない。また、本発明によれば、ゴム組成物を耐熱性、耐クラック性、耐摩耗性に優れたものとし得る。したがって、ゴム組成物をロール加工性や成形粘着性が損なわれることを抑制させつつゴム組成物を熱・機械特性に優れたものとし得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について耐熱ベルトのベルト本体に用いるゴム組成物を例に説明する。
まず、耐熱ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物に用いる配合材料について説明する。

本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック、架橋剤ならびに共架橋剤が配合されている。

前記ゴム成分には、ベースポリマーとしてエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムを用いる。
このエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムは、エチレン成分とプロピレン成分以外の第三成分としてエチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％されている。また、前記エチレン成分は、エチレンとプロピレンとの合計に対して６５重量％以上の割合でエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムに含有されており、好ましくは、エチレンとプロピレンとの重量比は、エチレン：プロピレン＝８０：２０〜６５：３５のものを用いることができる。
また、前記ポリマー成分としては、このようなエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムのみを用いてもよく、他のゴムを混合して用いても良い。また、エチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムについても、エチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％され、エチレン成分が６５重量％以上含有されているものであれば、単独の種類のものに限らず、複数種類のエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムを混合して用いてもよい。
ただし、エチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％され、エチレン成分が６５重量％以上含有されているエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムの合計量は、全ポリマー成分中５０重量％以上とされる。このエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムが全ポリマー成分中５０重量％未満では、耐摩耗性と、耐熱性とに優れたものとすることができない。
なお、このエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムのエチレン成分が６５重量％以上とされるのは、エチレン成分が６５重量％未満のエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムを用いた場合には、ゴム組成物が耐摩耗性と耐熱性とに優れたものとならないためである。また、エチレン成分が８０重量％を超えるとゴム組成物が加工性に劣るものとなるおそれを有することから、エチレン成分は８０重量％以下であることが好ましい。
また、このエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムのエチレンノルボルネンの重量比がこのような範囲とされるのはエチレンノルボルネンが０．１重量％未満では、耐摩耗性が十分なものとならず、１．０重量％を超える場合には、耐熱性が向上されたゴム組成物とすることができず、しかも、耐熱性が低下することで熱劣化による耐摩耗性低下をも生じさせてしまう。

また前記エチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴム以外のゴムとしては、エチレンとプロピレン以外にエチレンノルボルネン以外の単量体が共重合されたエチレン・プロピレン系共重合体ゴム、エチレン−オクテン共重合体ゴム、エチレン−ブテン共重合体ゴムあるいは、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどを単独または複数混合して用いることができる。
前記エチレンノルボルネン以外の単量体としては、例えば、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−シクロオクタジエンなどの非共役ジエン成分や、ブテン、ペンテン、ヘプテン、オクテンなどが用いられたものを使用することができる。

また、前記カーボンブラックは、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのものが用いられる。また、本実施形態のゴム組成物におけるこのカーボンブラックの含有量は、前記ポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部とされる。
このようなヨウ素吸着量ならびにＤＢＰ吸油量のカーボンブラックを用いるのは、例えば、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのものに代えて、例えば、ヨウ素吸着量が上記範囲よりも大きく、ＤＢＰ吸油量が上記範囲よりも小さな値となるＨＡＦやＩＳＡＦなどと呼ばれるカーボンブラックを用いた場合にはゴム組成物の耐摩耗性や耐クラック性がバランスよく十分向上されないためである。
なお、要すれば、本発明の効果を損ねない範囲においてヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックに加えてＨＡＦやＩＳＡＦなどを用いることも可能である。ただし、このような場合でもヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックの含有量は、前記ポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部とされる。
このヨウ素吸着量については、ＪＩＳＫ６２１７−１に規定された測定方法により測定することができ、ＤＢＰ吸油量については、ＪＩＳＫ６２１７−４に規定された測定方法により測定することができる。

また、前記架橋剤としては、例えば、有機過酸化物系架橋剤を用いることができる。
この有機過酸化物系架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−アミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、１，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、１，３−ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、２，２−ジ−ｔ−ブチルパーオキシブタン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ｎ−ブチル−４，４−ジ−ｔ−ブチルバレレート、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン等のジアルキルパーオキサイド類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシフタレート、ｔ−ブチルパーオキシジラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル類；ジシクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類を用いることができる。

前記共架橋剤としては、メタクリル酸金属塩などの含金属モノマー、エチレングリコールジメタクリレート、トリアリルシアヌレートなどの多官能モノマー、含イオウ化合物、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ’ジベンゾイルキノンジオキシム、Ｎ，Ｎ’メタフェニレンビスマレイミドなどを用いることができる。

また、要すれば、上記の配合材料以外に、一般的にゴムに配合される補強剤、充填剤、オイル、酸化防止剤、粘着性付与剤、加工助剤、架橋助剤、加硫促進助剤、着色剤などを本発明の効果を損ねない範囲において適宜配合してもよい。

次いで、このような配合材料を用いて耐熱ベルトのベルト本体を製造する方法について説明する。
この耐熱ベルトのベルト本体は、ゴムと帆布との複合体を一層以上積層させた芯体をカバーゴムで被覆させて製造する。
前記芯体は、前記配合材料をシート状に形成させて架橋させた芯体用ゴムシートと帆布とを一般的な積層方法により積層一体化させて製造することができる。例えば、前記配合材料をバンバリーミキサー、ニーダーミキサー、ロール等で混練した後、シート状に成形し、１５０〜１７０℃で１０〜６０分間加圧して架橋させるなどの方法により芯体用ゴムシートを製造し、例えば、綿、人絹、ポリビニルアルコール繊維、６−ナイロン、６，６−ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、カーボンファイバー等により形成された帆布と前記芯体用ゴムシートとを、接着用ゴムなどを用いて積層一体化させて製造することができる。

前記カバーゴムは、前記芯体用ゴムシートと同様に製造することができ、このカバーゴムを接着用ゴムなどを用いて芯体上に積層一体化させることにより、前記芯体をカバーゴムで被覆させて耐熱ベルトのベルト本体を製造することができる。

なお、本実施形態においては、耐熱性と耐クラック性とに優れたゴム組成物が求められており、本発明の効果をより顕著なものとし得る点において、搬送ベルトに用いる場合、中でも１５０℃以上の搬送物を搬送するのに用いられる耐熱ベルトを例に説明したが、本発明においてはゴム組成物の用途を耐熱ベルトに限定するものではない。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜３、比較例１〜５）
表１に示す配合を、密閉式混練機により混練してゴム配合物を作成し、さらに作成したゴム配合物を、熱プレスを用いて１６０℃×３０分のプレス条件でシート状にプレス成形しゴム組成物を作成した。なお、表１に記載のポリマー成分についてエチレンとプロピレンとの比率およびエチレンノルボルネン含有量を表２に示す。また、表１に記載のカーボンブラックについてヨウ素吸着量とＤＢＰ吸油量とを表３に示す。

※ 表中の配合剤の各数値は重量部数を示す。また、配合剤の詳細は下記のとおり。
ポリマー１：ダウ・ケミカル製（エチレン・フ゜ロヒ゜レン・エチレンノルホ゛ルネン共重合体コ゛ム）、
商品名「ノーデルＩＰ３７２０」
ポリマー２：ＪＳＲ製（エチレン・フ゜ロヒ゜レン共重合体コ゛ム）、商品名「Ｔ７９４２」
ポリマー３：ダウ・ケミカル製（エチレン・オクテン共重合体コ゛ム）、
商品名「エンゲージ８１００」
ポリマー４：ＪＳＲ製（エチレン・フ゜ロヒ゜レン・エチレンノルホ゛ルネン共重合体コ゛ム）、
商品名「ＥＰ４３」
カーホ゛ンフ゛ラック１：昭和キャボット製「カーボンＩＰ６００」
カーホ゛ンフ゛ラック２：昭和キャボット製「カーボンＨＡＦ−ＨＳ」
カーホ゛ンフ゛ラック３：昭和キャボット製「カーボンＩＳＡＦ」
プロセスオイル：日本サン石油製、商品名「サンパー２２８０」
粘着剤：ユニロイヤルケミカルカンパニー製、商品名「トライレン６７」
老化防止剤１：大内新興化学製、商品名「ノクラックＭＢ」
老化防止剤２：大内新興化学製、商品名「ノクラック２２４」
架橋剤：ジクミルパーオキサイド
共架橋剤：メタクリル酸亜鉛

※ 「−」はエチレンノルボルネンを含有していないことを示す。
※※ エチレン／オクテン重量比

（耐熱性評価）
各実施例、比較例の２ｍｍ厚さシートからＪＩＳＫ６２５１の３号ダンベル形状の試験片を作成した。
また、ＪＩＳＫ６２５７規定のギア式老化試験機を用いて、試験片に１６５℃×１４日、１８０℃×３日、１８０℃×７日の３条件での老化試験を実施した。
この老化試験を実施した試験片と老化を実施していない試験片（初期品）とを、引張り試験機を用いて引張り試験を実施した。なお、引張り試験は常温下で５００ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で実施した。
この引張り試験で測定された初期品の引張り強さならびに破断伸びをそれぞれ１００％として、各老化試験後の試験片の引張り強さならびに破断伸びの残率を計算により求めた。結果を表３に示す。

（耐摩耗性評価）
１６５℃×１４日の老化試験後の各実施例、比較例のゴム組成物に対しＪＩＳＫ６２６４−２規定のＤＩＮ摩耗試験を実施した。また、１８０℃×７日の老化試験後の各実施例、比較例のゴム組成物に対しＪＩＳＫ６２６４−２規定のＰＩＣＯ摩耗試験を１５０℃の温度条件下で実施した。結果を表４に示す。

（耐クラック性評価）
ＪＩＳＫ６２５７規定のギア式老化試験機を用いて、１６５℃×１４日の老化試験を実施した各実施例、比較例の６．３ｍｍ厚さの試験片と老化試験を実施していない６．３ｍｍ厚さの試験片とをＪＩＳＫ６２６０に規定の加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲き裂試験方法に基づき常温下でき裂が２ｍｍから１０ｍｍに成長するまでの屈曲回数を測定した。結果を表４に示す。

（成形粘着性）
各実施例、比較例のゴム組成物の架橋前のシート（２ｍｍ厚さ）２枚を一日間室温中で放置した後に貼り合せ、成形粘着性の発現状況を指触ならびに目視判定し、良好な結果が得られたものを「◎」、特に問題がないと見られるもの「○」、問題があると見られるものを「×」として判定した。結果を表４に示す。

※ 劣化が激しく測定不能であった。
※※耐クラック性について表中の「＞１０万回」とは１０万回の時点でもき裂が１０ｍｍに成長していなかったことを表す。また「１００回＞」とは１００回の時点ですでにき裂が１０ｍｍに成長していたことを表す。

表４の結果から、エチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％され且つエチレン成分が６５重量％以上含有されたエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムがゴム組成物のポリマー成分の５０重量％以上に用いられており、しかも、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックがポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部含有されているゴム組成物は、エチレン・プロピレン共重合体とエチレン・１−オクテン共重合体を含有するゴムなどを用いた場合のようにロール加工性や成形粘着性が損なわれることがなく、ゴム組成物を耐熱性、耐クラック性、耐摩耗性に優れたものとし得ることがわかる。

Claims

エチレンとプロピレンとの合計に占めるエチレンの割合が６５重量％以上であり且つエチレンノルボルネンが０．１〜１．０重量％含有されているエチレン・プロピレン・エチレンノルボルネン共重合体ゴムが全ポリマー成分の５０重量％以上に用いられてなり、ヨウ素吸着量５０〜７０ｇ／ｋｇ且つＤＢＰ吸油量１３５〜１６０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックが全ポリマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部含有されてなることを特徴とするゴム組成物。
請求項１に記載のゴム組成物がベルト本体に用いられていることを特徴とする搬送ベルト。
１５０℃以上の搬送物の搬送に用いられ、請求項１に記載のゴム組成物がベルト本体に用いられていることを特徴とする耐熱ベルト。