(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー成分として天然ゴムと変性剤としてアミド化合物を用いて得られた末端変性ポリブタジエンゴムとを含み、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとの重量比率が天然ゴム／末端変性ポリブタジエンゴム＝９０／１０〜３０／７０の範囲であり、カーボンブラックを前記ポリマー成分１００重量部に対して２５〜５５重量部含有することを特徴とするベルト用ゴム組成物。
【請求項２】
請求項１において、ジニトロジアミン系化合物を含有することを特徴とするベルト用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項２において、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンを前記ポリマー成分１００重量部に対して０．２〜５重量部含有することを特徴とするベルト用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベルト用ゴム組成物に係り、特に鉄鋼、石炭、セメント等の産業分野において、輸送物を長距離搬送するためのコンベアベルトとして好適な、省エネルギー性の向上に有効で、しかも耐カット性能等にも優れたベルト用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼、石炭、セメント業等の産業分野においては、輸送物をコンベアベルトで長距離にわたり搬送する必要がある。一般に、このような輸送物の搬送に用いられるコンベアベルトは、帆布又はスチールコードで補強されたゴムベルトで構成されており、ベルトのゴム材料としては、天然ゴム（ＮＲ）や、天然ゴムとポリブタジエンゴム（ＢＲ）とのブレンドゴムをポリマー成分とするゴム組成物が用いられている。
【０００３】
このようなコンベアベルト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アベルトを駆動する電力消費量を増大させる原因となっていた。このため、従来より搬送用の電力消費量を低減させるべく、このエネルギーロスの小さい省エネルギーベルトの開発が要望されてきた。
【０００４】
上述のベルトとローラーとが接触する際に発生するエネルギーロスの殆どは、ベルトを構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なるゴム特性として、損失正接（ｔａｎ  δ）と動的弾性率（Ｅ’，単位Ｎ／ｍｍ2）からなる、ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32を用い、−５℃におけるこの数値が０．１１０以下、好ましくは０．０８０以下であることが良いとされている。ベルト構成材料として、このようなゴム特性のゴム材料を用いることで上記エネルギーロスを軽減し、省エネルギー化を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の天然ゴムや、天然ゴムとポリブタジエンゴムとのブレンドゴムをポリマー成分とするゴム組成物では、エネルギーロスの指標となるゴム特性のｔａｎ  δ／Ｅ’0.32が０．１２０以上となり、エネルギーロスが大きく、省エネルギー化が図れなかった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、ベルトとローラーとが接触する際に発生するエネルギーロスが小さく、省エネルギー化に有効で、しかも耐カット性能等の諸特性にも優れ、鉄鋼、石炭、セメント等の各種産業分野において、輸送物の長距離搬送用コンベアベルトのゴム材料として好適なベルト用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のベルト用ゴム組成物は、ポリマー成分として天然ゴムと変性剤としてアミド化合物を用いて得られた末端変性ポリブタジエンゴムとを含み、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとの重量比率が天然ゴム／末端変性ポリブタジエンゴム＝９０／１０〜３０／７０の範囲であり、カーボンブラックを前記ポリマー成分１００重量部に対して２５〜５５重量部含有することを特徴とする。
【０００８】
ポリマー成分として天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとを所定割合で含むゴム組成物であれば、前述のエネルギーロスの指標となるゴム特性のｔａｎ  δ／Ｅ’0.32が０．１１０以下となり、省エネルギー性を向上させることができると共に、耐カット性能等のベルト特性も損なわれることはない。
【０００９】
本発明のベルト用ゴム組成物は、更に、ジニトロジアミン系化合物、好ましくはＮ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンを所定割合で含むことが好ましく、これによりｔａｎ  δ／Ｅ’0.32をより一層小さくして、省エネルギー性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明のベルト用ゴム組成物は、カーボンブラックを所定割合で含むことが、省エネルギー効果と物性面でのバランスの面から好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のベルト用ゴム組成物は、ポリマー成分として天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとを所定割合で含有するものである。
【００１３】
本発明において、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとの重量比率は、天然ゴム／末端変性ポリブタジエンゴム＝９０／１０〜３０／７０の範囲とする。天然ゴムの重量比率がこの範囲よりも多いと、有効な省エネルギー効果が得られない。逆にこの範囲より末端変性ポリブタジエンゴムが多いと、耐カット性能が悪くなりコンベアベルトとしての使用中にゴムベルトが切れやすくなり、ベルトの切断に到る恐れもある。
【００１４】
本発明に用いられ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末端変性を行った全てのものを含む。ポリブタジエンゴムの活性末端を得る方法の例としては、有機アルカリ金属化合物、有機アルカリ土類金属化合物などを重合時に用いる方法が挙げられる。また、この活性末端は、重合後のポリマーに対して変性剤を反応させることにより得ることもできる。
【００１５】
この変性剤としては、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、尿素化合物などの、ポリブタジエンゴム中に存在する活性末端と反応可能な化合物が挙げられる。
【００１６】
上記方法は、末端変性ポリブタジエンゴムを得る方法の一例であって、本発明における末端変性ポリブタジエンゴムを何ら制限するものではない。また、その末端変性の程度にも特に規定はない。
【００１７】
なお、本発明は、ポリブタジエンゴムのもつ特性に末端変性基が加わることで、上記特性が大幅に改善されることを利用するものであって、ポリブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムの末端変性ゴムを使用しても、ベルトの省エネルギー効果は得られない。
【００１８】
なお、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、天然ゴム及び末端変性ポリブタジエンゴム以外のゴムを用いても良く、この場合、その他のゴムとしては、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、それらの液状ゴム等が挙げられ、これらの他のポリマー成分の配合割合は全ポリマー成分中の２０重量％以下とすることが好ましい。
【００１９】
本発明のベルト用ゴム組成物では、更に、ジニトロジアミン系化合物、好ましくはＮ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンを配合させることにより、ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32をより小さく抑えて省エネルギー効果をより一層向上させることができる。この場合、配合するＮ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンの量は、ポリマー成分１００重量部に対して０．２〜５重量部とすることが好ましい。Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンがこの範囲より少ないと、十分な省エネルギー効果が得られず、また、この範囲より多いと、未加硫ゴムのスコーチが短くなるため、ゴムの加工上の問題や老化防止剤との反応により耐熱性が低下するといった問題が生じることになる。
【００２０】
また、本発明のベルト用ゴム組成物は、カーボンブラックをポリマー成分１００重量部に対して２５〜５５重量部含み、このような範囲でカーボンブラックを含むことにより省エネルギー効果と物性面でのバランスの面から好ましい。このカーボンブラックがポリマー成分１００重量部に対して５５重量部を超えるとｔａｎ  δ／Ｅ’０．３２が大きくなってしまい十分な省エネルギー効果が得られない。また、２５重量部未満ではカーボンブラックによる十分な補強効果が得られず、引張り強さなどが小さくなり、ベルトに使用できないゴムとなってしまう。なお、ここで、カーボンブラックとしては、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ等を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明のベルト用ゴム組成物は、ポリマー成分として、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムを所定割合で含有し、更に好ましくは、所定量のジニトロジアミン系化合物、特にＮ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンとカーボンブラックを配合させること以外は、通常のゴム組成物の配合とすることができる。通常の場合、本発明のベルト用ゴム組成物は、上記ポリマー成分と好ましくはＮ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンとカーボンブラック、更に軟化剤、その他、通常のゴム配合に使われる硫黄等の加硫剤、チアゾール系等の加硫促進剤、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、加硫遅延剤などの配合剤を適宜配合することにより調製される。
【００２２】
ここで、軟化剤としてはプロセス油、例えばパラフィン油、ナフテン油、アロマ油、スピンドル油等が挙げられる。これらの軟化剤の配合量は特に制限されないが、ポリマー成分１００重量部に対して１０重量部以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明のベルト用ゴム組成物を用いたコンベアベルト用ゴムベルトの具体的な構成としては次のようなものが挙げられる。
(1)  図１（ａ）に示す如く、帆布１を芯材とし、外周をゴム２でカバーしたゴムベルト３。
(2)  図１（ｂ）に示す如く、ゴム４内にスチールコード５を芯材として埋設したゴムベルト６。
【００２４】
図１（ａ）のゴムベルト３はナイロン、ビニロン、ポリエステル等の合成繊維の織布よりなる帆布１を芯材とするものであり、帆布１の積層枚数、カバーゴム２の厚さやベルト幅等は使用目的に応じて適宜決定されるが、カバーゴム２の厚さＴ1，Ｔ2は通常の場合１．５〜２０ｍｍ程度とされる。
【００２５】
また、図１（ｂ）のゴムベルト６は、直径０．２〜０．４ｍｍ程度の素線を複数本撚り合わせて直径２．０〜９．５ｍｍ程度のワイヤロープとしたスチールコード５を５０〜２３０本程度並列させて芯材とするものであり、一般に、ゴムベルト６の総厚みＴは１０〜５０ｍｍ程度とされる。
【００２６】
このようなゴムベルトを製造するには、まず、本発明のゴム組成物配合にて、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り機を用いて混練りし、これをカレンダーや押し出し機などでシート加工する。そして、このようにして成形した未加硫のゴムシート間に芯材となる帆布やスチールコードを介在させ、加熱加圧して加硫する。この際、他のゴム組成物よりなるゴムシートを用いることも可能であるが、少なくとも、ベルト表面のベルト装着時にローラーと接する部分は、本発明のゴム組成物よりなるゴムシートを使用する必要がある。なお、加硫条件は、通常１２０〜１８０℃、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2程度で１０〜９０分程度である。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
なお、使用した主な配合材料は次の通りである。
天然ゴム                  ：ＲＳＳ４号
末端変性ポリブタジエンゴム：変性剤としてアミド化合物を用いて得られた末端変性ポリブタジエンゴム
ポリブタジエンゴム        ：ＪＳＲ社製ＢＲ０１
酸化防止剤                ：大内新興化学社製Ｎｏｃｒａｃ  ６Ｃ
向上剤                    ：住友化学工業社製スミファイン１１６２（Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミン：焼成クレー＝１：２の混合物）
実施例１〜７、比較例１〜４
表１に示す配合のゴム組成物を１６０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2で３０分間加熱加圧して加硫成形し、得られたゴムについて下記方法により諸特性を測定し、結果を表１に示した。
【００２９】
［ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32］
−５℃における損失正接ｔａｎ  δ及び動的弾性率Ｅ’を、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて歪率２％、周波数１０Ｈｚの条件で測定し、ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32を求めた。前述の如く、ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32はエネルギーロスの指標となるゴム特性であり、−５℃におけるこの数値が０．１１０以下、特に０．０８０以下であると省エネルギー効果の面で好ましい。
【００３０】
［耐カット性能］
耐カット性能を評価するために、ＪＩＳ  Ｋ６２６０に準拠した加硫ゴムの屈曲亀裂試験方法のうち、屈曲亀裂成長試験を実施した。この試験において、１００００回の屈曲試験後、亀裂長さが１２ｍｍ以下であることがコンベアベルトに用いられるゴム性能として求められる。
【００３１】
［耐熱性］
耐熱性を評価するために、ＪＩＳ  Ｋ６２５７の空気加熱老化試験を実施した。老化条件は１００℃で１６８時間であり、試験片について引張り試験を実施し（ＪＩＳ  Ｋ６２５７に準拠）、老化試験後の伸び及び引張り強さの保持率で評価した。ベルトとして要求される耐熱性は、上記条件において伸び及び引張り強さの保持率が８０％以上である。
【００３２】
【表１】
0004896283.tif 000002
【００３３】
表１より次のことが明らかである。
【００３４】
即ち、実施例１〜３に示すように、天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとを重量比率９０／１０〜３０／７０の範囲で配合したものは、エネルギーロスの指標となる−５℃におけるｔａｎ  δ／Ｅ’0.32が０．１００以下となり、ベルトにおける省エネルギー効果が得られる。しかし、比較例１の如く、天然ゴムの重量比率がこの範囲より多いと、上記数値が０．１１０を超えることになるため、有効な省エネルギー効果が得られない。逆に、比較例２の如く、この範囲より末端変性ポリブタジエンゴムが多いと、耐カット性能の指標である屈曲亀裂成長試験での１００００回屈曲後の亀裂長さが１２．０ｍｍを超えてしまい、コンベアベルト使用中にゴムが切れやすくなり、ベルト使用に耐え得るゴムが得られない。
【００３５】
また、実施例３，４と、末端変性ポリブタジエンゴムの代りにポリブタジエンゴムを用いた比較例３，４とを比べることで、省エネルギー効果を得るためには、通常のポリブタジエンゴムではなく、末端変性ポリブタジエンゴムが有効であることが分かる。
【００３６】
また、実施例４，５より、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンを添加することで、ｔａｎ  δ／Ｅ’0.32はより小さくなることが分かり、更なる省エネルギー効果を得ることができることが明らかである。しかし、実施例６，７の結果からは、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンの配合量が０．２重量部以下であると、殆ど省エネルギー効果の向上効果を得ることはできず、また、この配合量が５重量部を超えてしまうと省エネルギー効果は大きく得られるものの、耐熱性の指標となる伸び及び引張り強さの保持率が８０％を切る結果となるため、ベルト用ゴム組成物としての性能が損なわれることがわかる。
【００３７】
以上の結果から明らかなように、ポリマー成分として天然ゴムと末端変性ポリブタジエンゴムとを重量比率で９０／１０〜３０／７０の範囲で含むベルト用ゴム組成物とすることにより、耐カット性能などを保持した上で良好な省エネルギー効果を有するゴム組成物が提供できる。また、上記配合に加えて、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−２−ニトロプロピル）−１，６−ヘキサンジアミンをポリマー成分１００重量部に対して０．２〜５重量部配合することにより、より一層の省エネルギー効果を得ることができることが明らかである。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のベルト用ゴム組成物は、エネルギーロスの指標となるゴム特性のｔａｎ  δ／Ｅ’0.32が小さく、従ってベルトとローラーとが接触する際に発生するエネルギーロスが軽減されるため、搬送用の電力消費量を低減して省エネルギー化を図ることができる。しかも、本発明のベルト用ゴム組成物は、耐カット性能等のコンベアベルト用ゴムベルトの要求特性として重要なゴム特性にも優れる。
【００３９】
従って、本発明のベルト用ゴム組成物によれば、鉄鋼、石炭、セメント等の各種産業分野において、輸送物の長距離搬送用のコンベアベルト用として、省エネルギー性に優れ、耐久性も著しく良好なゴムベルトが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベルト用ゴム組成物が適用されるゴムベルトの実施の形態を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  帆布
２，４  ゴム
３，６  ゴムベルト
５  スチールコード
【図１】
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