JP5855931B2

JP5855931B2 - コンベアベルト用ゴム組成物及びコンベアベルト

Info

Publication number: JP5855931B2
Application number: JP2011284122A
Authority: JP
Inventors: 中野　宏規; 宏規中野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: JP2013133390A

Description

本発明は、コンベアベルト用ゴム組成物及びコンベアベルト、特には、加工安定性に優れ、かつそれを用いて製造されるコンベアベルトが良好な耐熱性を有する、コンベアベルト用ゴム組成物に関する。

近年、様々な産業分野において、物品を輸送する手段としてコンベアベルトが利用されている。こうしたコンベアベルトは、耐久性を与えるため、一般的に、スチールコード等の金属部材やアラミド繊維等からなる帆布のような補強材を芯材として用い、これにカバーゴムを覆うようにして張り合わせ、加硫することにより製造される。カバーゴムは、引裂き抵抗が大きい、引張強さが大きい、適当な伸びがある、適度の柔軟性と弾性をもち屈曲性が大きい、耐摩耗性がよい、耐老化性がよい、耐衝撃性がよい、というような性質が求められ、さらに使用用途に応じた性質が求められる。例えば製鉄所におけるコークスや、セメント工場における焼結品等、高温物を搬送するためのコンベアベルトを構成するカバーゴムには、優れた耐熱性が特に求められる。これらのカバーゴムは被搬送物との接触部が熱によりダメージを受け、その性能が局所的に低下してしまうという問題があった。

このような熱によるコンベアベルトの性能の低下を防ぐため、耐熱性に優れたコンベアベルト用ゴム組成物が開発されている。例えば特許文献１には、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）及びブタジエンゴムのうち少なくとも１種を含むゴム混合物に、特定量の有機酸コバルト塩又は有機酸ニッケル塩、硫黄、チウラム系加硫促進剤等を含むゴム組成物が記載されている。確かに、硫黄にチウラム系加硫促進剤を組み合わせることで、コンベアベルトの高い耐熱性を達成することはできるが、ムーニースコーチタイムが短くなり、製造中にゴム焼けを生じる虞があった。このゴム焼けを防止するために、一般的に加硫遅延剤として、スルフェンアミド系加硫遅延剤、例えばＣＴＰ（Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミド）を配合する手法が用いられている。ＣＴＰの添加により、確かに加硫遅延効果が得られ、該ゴム組成物の加工性は安定する一方、該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベルトの耐熱性が低下してしまうという問題があった。このように、耐熱性と加工安定性は、二律背反の関係にあるため、それらを両立することは困難であった。

特開平１１−３０２４５７号公報

本発明は、優れた加工安定性を有し、コンベアベルトの耐熱性を向上させることが可能なコンベアベルト用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ジエン系重合体に、硫黄、加硫促進剤、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを配合してなるゴム組成物が、優れた加工安定性を有し、該ゴム組成物を使用することで、コンベアベルトの耐熱性を大幅に向上させられることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、ジエン系重合体、硫黄、加硫促進剤、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含有し、前記加硫促進剤が、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、およびテトラブチルチウラムジスルフィドからなる群から選択される二種以上を含むことを特徴とする。

この構成により、コンベアベルト用ゴム組成物の優れた加工安定性、及び該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベルトの高い耐熱性、を両立することが可能となる。
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、前記加硫促進剤が、テトラメチルチウラムジスルフィドとテトラブチルチウラムジスルフィドの双方を含むことが好ましい。テトラメチルチウラムジスルフィドおよびテトラブチルチウラムジスルフィドを併せて使用すれば、加硫速度と熱老化後の特性のバランスが良好となる。

本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、前記N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドの配合量が、前記ジエン系重合体１００質量部に対して０．５〜４．０質量部であることが好ましい。前記N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを前記量で含有することによって、コンベアベルト用ゴム組成物の加工安定性と、該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベルトの耐熱性を、さらに高いレベルで両立することができる。

また、本発明のコンベアベルトは、前記コンベアベルト用ゴム組成物を用いて製造されることを特徴とする。

このように上述したコンベアベルト用ゴム組成物を用いてコンベアベルトを製造すれば、該ゴム組成物は加工安定性に優れているため、用途に応じた形状のコンベアベルトを成形することができ、かつ該コンベアベルトは耐熱性も高い。

本発明によれば、優れた加工安定性を有しつつ、該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベルトの耐熱性を大幅に向上させることが可能なコンベアベルト用ゴム組成物を提供することができる。

以下、本発明について具体的に説明する。本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、ジエン系重合体、硫黄、加硫促進剤、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含有することを特徴とする。

＜ジエン系重合体＞
本発明のゴム組成物のゴム成分は、ジエン系重合体を含む。ジエン系重合体としては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、又はこれらの混合物等を挙げることができ、これらの中でも耐熱性向上の観点からスチレン−ブタジエンゴムが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムとしては、乳化重合ＳＢＲ（Ｅ-ＳＢＲ）、溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）等を用いることができる。

また、本発明のゴム成分はさらに他のゴムを含んでもよい。その他のゴムとしては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）又はこれらの混合物等を挙げることができる。

＜硫黄＞
本発明のコンベアベルトは、硫黄を含む。硫黄の配合量は、ジエン系重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１質量部であり、より好ましくは０．１〜０．５質量部である。硫黄の配合量がジエン系重合体に対し０．１質量部以上であると、架橋が十分となり、０．５質量部以下であると、十分な耐久性が得られる。

＜加硫促進剤＞
加硫促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のベンゾチアゾール系加硫促進剤、ジフェニルグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラドデシルチウラムジスルフィド、テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系加硫促進剤、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩系、その他ジアルキルジチオリン酸亜鉛等を挙げることができる。これら加硫促進剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。これらの中でも、加硫促進剤としては、耐熱性の観点からチウラム系加硫促進剤が好ましく、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドが熱老化後の特性保持が良好であるため、さらに好ましい。テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドは併せて使用することが加硫速度と熱老化後の特性のバランスが良く、最も好ましい。

加硫促進剤の配合量は、ジエン系重合体１００質量部に対して、好ましくは１〜７質量部であり、より好ましくは１．５〜５質量部である。加硫促進剤の配合量がジエン系重合体１００質量部に対して７質量部以下であると伸張性が良好（十分な伸びが出る）となり、１質量部以上であると、硬度や強力等の物性が良好となる。

＜N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミド＞
本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含む。N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含むことにより、従来のＣＴＰ（Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミド）のような加硫遅延剤を配合する手法と同様、該ゴム組成物の加工安定性を向上させることができる。その上、従来の加硫遅延剤のように該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベルトの耐熱性に大きな悪影響を与えることもない。

N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドの配合量は、ジエン系重合体１００質量部に対して、好ましくは０．５〜４質量部であり、より好ましくは１〜３質量部である。かかる量でN-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを配合することにより、コンベアベルト用ゴム組成物の加工安定性と、該ゴム組成物を用いて製造されるコンベアベル用ゴム組成物の耐熱性を、さらに高いレベルで両立することができる。

本発明のコンベアベルト用ゴム組成物には、必要に応じて上記成分以外の添加剤等を適宜配合してもよい。かかる添加剤等としては、例えば、加硫促進助剤、カーボンブラック、老化防止剤が好ましい。またさらに、ワックス類、シリカ、シリカカップリング剤等の補強性充填剤、炭酸カルシウム、クレイ等の無機充填剤、可塑剤、アロマオイル等の軟化剤、フェノール樹脂、Ｃ₅系石油樹脂等の樹脂、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、分散剤、相溶化剤、均質化剤等を配合することもでき、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、加硫遅延剤を配合してもよい。

カーボンブラックとしては、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＴ、ＭＴグレードのものが好ましく、ＨＡＦ、ＩＳＡＦグレードのものが最も好ましい。これらカーボンブラックは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。該カーボンブラックの配合量が、ジエン系重合体１００質量部に対して好ましくは３０〜７０質量部であり、より好ましくは４０〜６０質量部である。カーボンブラックの配合量がジエン系重合体に対し３０質量部以上であると、十分な補強性が得られ、７０質量部以下であると、加工安定性も良好である。

老化防止剤としては、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤等のラジカル連鎖禁止剤、ベンズイミダゾール系化合物等の過酸化物分解剤等が挙げられる。特にベンズイミダゾール系化合物が老化特性に優れるため好ましい。これら老化防止剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。老化防止剤の配合量は、ジエン系重合体１００質量部に対し、好ましくは、２〜１０質量部であり、より好ましくは３〜８質量部である。老化防止剤の配合量がジエン系重合体１００質量部に対して１０質量部以下であると老化特性と物性のバランスが良く、２質量部以上であると、十分な老化特性が得られる。

本発明のコンベアベルト用ゴム組成物は、これら各成分を、たとえば、バンバリーミキサー、ニーダー等により混練りすることにより製造することができる。

本発明のコンベアベルトは、上記コンベアベルト用ゴム組成物を補強材に密着させ、加硫することにより製造することができる。例えば、上記コンベア用ゴム組成物を押出成形等することによってシート状のカバーゴム層を製造し、補強材を該カバーゴム層で上下から挟み込み、このベルト成形品を金型にセットして所定温度及び圧力で所定時間加硫する。高温の被搬送物は、上カバーゴム層と接することとなるため、上カバーゴム層のみに本発明のゴム組成物を使用すれば、本発明のコンベアベルトの耐熱性を向上することは十分に可能であるが、下カバー層のみに本発明のゴム組成物を使用してもよいことは勿論である。

上記補強材は、コンベアベルトの用途に応じ、サイズ等を考慮して通常コンベアベルトに用いられるものを適宜選択し得る。具体的には、亜鉛めっきスチールコード、ブラスめっきスチールコードまたはアラミド繊維を用いたアラミド帆布等が挙げられ、本発明によれば、いずれを用いても、十分優れた耐熱性を有するコンベアベルトを得ることができる。

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜４、比較例１〜３］
表１に示す配合のゴム組成物を常法に従い調製した。得られた未加硫ゴム組成物を、適宜加硫成形し、長さ１２０ｍｍ×幅１２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を作製した。この試験片を用いて、硬度、耐熱性について以下の評価方法により評価した。また、ゴム組成物の加工安定性は、ムーニースコーチタイムを測定することで評価した。評価結果は表１に示す。

《評価方法》
・硬度（Ｈｄ）
ＪＩＳＫ６２５３（タイプＡ）に準拠して測定した。値が大きいほど、硬度に優れる事を示す。

・耐熱性（保持率）
１２０℃で９６時間の熱老化処理を施し、該処理前後の引張伸び（Ｅｂ）、引張強さ（Ｔｂ）、引張応力（Ｍｄ３００）を測定し、その処理後の保持率を計算し評価した。保持率が高いほど、耐熱性に優れる事を示す。引張伸び、引張強さについては、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した。引張り応力についても、ＪＩＳＫ６２５１に準拠し、伸びが３００％のときの応力（Ｍｄ３００）を測定した。

・加工安定性（ムーニースコーチタイム）
ＪＩＳＫ６３００−１：２００１（ムーニー粘度計による粘度及びスコーチタイムの求め方）に準拠した。ムーニースコーチタイムは、ゴム組成物を１３０℃で測定し、余熱を始めてからの値が最低値Ｖｍより５単位上昇するまでの時間（分）を測定した。ムーニースコーチタイムが長い程、加工安定性（スコーチ安定性）に優れる事を示す。

＊１ＪＳＲ製、ＳＢＲ１５００
＊２キャボットジャパン製、ショーブラックＮ３３０
＊３新日本理化製、ステアリン酸５０Ｓ
＊４精工化学社製、サンタイトＳ
＊５大内新興化学工業製、ノクラック２２４（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体）
＊６大内新興化学工業製、ノクラックＮＳ−６（Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン）
＊７大内新興化学工業製、ノクラックＭＢ（２−メルカプトベンゾイミダゾール）
＊８日立化成製、ヒタトル１５０２Ｐ
＊９エクソン製、エスコレッツ１１０２
＊１０出光興産製、ダイアナプロロスオイルＡＨ−５８
＊１１鶴見化学工業製、普通硫黄
＊１２大内新興化学工業製、ノクセラーＴＴ−Ｐ（テトラメチルチウラムジスルフィド）
＊１３大内新興化学工業製、ノクセラーＴＢＴ（テトラブチルチウラムジスルフィド）
＊１４ハクスイテック製、３号亜鉛華
＊１５ランクセス製、ブルカレントＥ／Ｃ
＊１６モンサント製、サントガードＰＶＩ（Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミド）

表１の結果から明らかなように、ジエン系重合体、硫黄、加硫促進剤、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含有する実施例１〜４は、比較例に比して、良好な加工安定性（ムーニースコーチタイム）と、耐熱性（保持率）をバランス良く両立させており、本発明の効果を確認できた。

一方、比較例１は、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含んでいないため、ムーニースコーチタイムが短く、加工安定性に劣っていた。比較例２、３は、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含んでおらず、かつ加硫遅延剤を含んでいるため、硬度、及び引張伸びの保持率について著しく劣っていた。また比較例２，３は、熱老化処理前の硬度、引張強さ、引張応力についても劣っていた。

Claims

ジエン系重合体、硫黄、加硫促進剤、N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドを含有し、前記加硫促進剤が、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、およびテトラブチルチウラムジスルフィドからなる群から選択される二種以上を含むことを特徴とするコンベアベルト用ゴム組成物。
前記加硫促進剤が、テトラメチルチウラムジスルフィドとテトラブチルチウラムジスルフィドの双方を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
前記N-フェニル-N-（トリクロロメチルチオ）ベンゼンスルフォンアミドの配合量が、前記ジエン系重合体１００質量部に対して０．５〜４．０質量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンベアベルト用ゴム組成物。
請求項１〜３の何れかに記載のコンベアベルト用ゴム組成物を用いて製造されることを特徴とするコンベアベルト。