橡膠組合物及使用其的傳送帶的制作方法
本發明涉及橡膠組合物及使用其的傳送帶。
背景技術：
現有具有省電力性的傳送帶可使用例如通過減少下面覆蓋膠的能量損失來降低超越阻力的方法。
迄今為止，出于提供可使省能量性和耐久性并存的傳送帶用橡膠組合物的目的，提出了一種傳送帶用橡膠組合物，其含有：
(A)二烯系聚合物100質量份、及
(B)含有氮吸附比表面積為60～100m2/g及鄰苯二甲酸二丁酯吸油量低于110ml/100g的炭黑(b-1)和氮吸附比表面積低于60m2/g及鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為110ml/100g以上的炭黑(b-2)的炭黑25～55質量份(專利文獻1)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2013-122018號公報
技術實現要素：
發明所要解決的課題
但是，本發明人等發現：現有的傳送帶用橡膠組合物的省電力性的效果不充分。
另外，在傳送帶的移動時發生，在不僅因超越阻力，而且因積載物而導致傳送帶彎曲的情況下，或槽彎曲時，也產生能量損失。因此，本發明人等認為，需要使在傳送帶中占大的體積的上面覆蓋膠的能量損失減少。
另外，作為傳送帶的上面覆蓋橡膠層中所使用的橡膠組合物的物性，除高的斷裂特性、硬度、撕裂強度之外，滑輪引起的彎曲變形量也大，因此，也要求高的耐彎曲疲勞性。
因此，本發明的目的在于，提供一種橡膠組合物、及使用其的傳送帶，所述橡膠組合物維持優異的省電力性(即能量損失低)，并且橡膠物性(斷裂特性、硬度、撕裂強度。以下同樣。)、耐彎曲疲勞性優異。
用于解決課題的手段
本發明人等為了解決上述課題，進行了深入研究，結果發現一種橡膠組合物維持優異的省電力性，并且橡膠物性、耐彎曲疲勞性優異，從而完成了本發明，
所述橡膠組合物包含二烯系橡膠、炭黑1和炭黑2，所述二烯系橡膠含有天然橡膠和丁二烯橡膠，
所述天然橡膠的量占所述二烯系橡膠中的40～90質量％，所述丁二烯橡膠的量占所述二烯系橡膠中的60～10質量％，
所述炭黑1的氮吸附比表面積為60～100m2/g，所述炭黑1的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為120cm3/100g以下，
所述炭黑2的氮吸附比表面積為20～40m2/g，所述炭黑2的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70～95cm3/100g，
相對于所述二烯系橡膠100質量份，所述炭黑1和所述炭黑2的合計量為25～50質量份。
即，本發明人等發現：通過以下的構成可以解決上述課題。
[1]一種橡膠組合物，包含二烯系橡膠、炭黑1和炭黑2，所述二烯系橡膠含有天然橡膠和丁二烯橡膠，
所述天然橡膠的量占所述二烯系橡膠中的40～90質量％，所述丁二烯橡膠的量占所述二烯系橡膠中的60～10質量％，
所述炭黑1的氮吸附比表面積為60～100m2/g，所述炭黑1的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為120cm3/100g以下，
所述炭黑2的氮吸附比表面積為20～40m2/g，所述炭黑2的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70～95cm3/100g，
相對于所述二烯系橡膠100質量份，所述炭黑1和所述炭黑2的合計量為25～50質量份。
[2]根據上述[1]所述的橡膠組合物，其中，相對于所述二烯系橡膠100質量份，所述炭黑1的量為15～30質量份。
[3]根據上述[1]或[2]所述的橡膠組合物，其中，相對于所述二烯系橡膠100質量份，所述炭黑2的量為15～25質量份。
[4]根據上述[1]～[3]中任一項所述的橡膠組合物，其還含有硫，所述硫的量為所述天然橡膠的量的3質量％以下。
[5]一種傳送帶，是在上面覆蓋橡膠層中使用了上述[1]～[4]中任一項所述的橡膠組合物而制造的。
發明效果
根據本發明的橡膠組合物，可以維持優異的省電力性，并且可以制造橡膠物性、耐彎曲疲勞性優異的傳送帶。
本發明的傳送帶維持優異的省電力性，并且橡膠物性、耐彎曲疲勞性優異。
附圖說明
圖1是示意性地示出本發明的傳送帶的優選的實施方式的一例的剖面圖。
具體實施方式
下面，對本發明進行詳細說明。
首先，對本發明的橡膠組合物進行說明。
本發明的橡膠組合物為如下橡膠組合物：其包含二烯系橡膠、炭黑1和炭黑2，所述二烯系橡膠含有天然橡膠和丁二烯橡膠，
所述天然橡膠的量占所述二烯系橡膠中的40～90質量％，所述丁二烯橡膠的量占所述二烯系橡膠中的60～10質量％，
所述炭黑1的氮吸附比表面積為60～100m2/g，所述炭黑1的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為120cm3/100g以下，
所述炭黑2的氮吸附比表面積為20～40m2/g，所述炭黑2的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70～95cm3/100g，
相對于所述二烯系橡膠100質量份，所述炭黑1和所述炭黑2的合計量為25～50質量份。
氮吸附比表面積小的炭黑，其粒徑大，這種炭黑可以使橡膠的能量損失減少，但如果其量過多，則斷裂特性之類的橡膠物性、耐彎曲疲勞性變低。
因此，認為在本發明中，通過對含有特定的二烯系橡膠和炭黑2的橡膠組合物使用炭黑1，可以維持優異的省電力性，并且使橡膠物性、耐彎曲疲勞性優異，可以使優異的省電力性和高的橡膠物性、耐彎曲疲勞性平衡。
通過將這種低能量損失且高韌性的橡膠組合物用于例如傳送帶的上面覆蓋橡膠層，可以削減傳送帶的移動時的消費電力，并且也可提高耐久性，且可以延長傳送帶的壽命。
需要說明的是，上述機制為本發明人等的推測，即使機制不同，也為本發明的范圍內。
在本說明書中，有時將省電力性、橡膠物性、耐彎曲疲勞性中的至少1種特性更優異稱為本發明的效果更優異。
本發明的橡膠組合物中所含有的二烯系橡膠含有天然橡膠和丁二烯橡膠。
二烯系橡膠中所含的天然橡膠(NR)沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。天然橡膠可以分別單獨使用，或組合2種以上而使用。
二烯系橡膠中所含的丁二烯橡膠(BR)沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。
從硫化后的斷裂強度、撕裂強度更高、耐摩耗性優異的觀點出發，丁二烯橡膠的重均分子量優選為40萬以上，更優選為45萬以上100萬以下。在本發明中，丁二烯橡膠的重均分子量為利用以四氫呋喃為溶劑的凝膠滲透色譜(GPC)得到的聚苯乙烯換算值。
丁二烯橡膠可以分別單獨使用，或組合2種以上而使用。
在本發明中，天然橡膠的量為二烯系橡膠中的40～90質量％，從本發明的效果更優異、特別是橡膠物性優異的觀點出發，優選為二烯系橡膠中的50～85質量％，更優選為60～80質量％。
另外，丁二烯橡膠的量為二烯系橡膠中的60～10質量％，從本發明的效果更優異、特別是橡膠物性優異的觀點出發，優選為二烯系橡膠中的50～15質量％，更優選為40～20質量％。
二烯系橡膠還可以含有天然橡膠、丁二烯橡膠以外的二烯系橡膠。作為天然橡膠、丁二烯橡膠以外的二烯系橡膠，可舉出例如：異戊二烯橡膠(IR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、氯丁烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)等。
從本發明的效果更優異、省電力性優異的觀點出發，天然橡膠及丁二烯橡膠的合計量優選為二烯系橡膠中的80～100質量％。
在二烯系橡膠還含有天然橡膠、丁二烯橡膠以外的二烯系橡膠的情況下，天然橡膠、丁二烯橡膠以外的二烯系橡膠的量可以設為二烯系橡膠(全體)中的20質量％以下。
下面，對炭黑1進行說明。本發明的橡膠組合物中所含有的炭黑1，只要是氮吸附比表面積為60～100m2/g、且鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為120cm3/100g以下的炭黑，就沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。具體而言，可舉出例如HAF的炭黑。
從本發明的效果更優異、特別是省電力性、斷裂特性優異的觀點出發，炭黑1的氮吸附比表面積優選為65～95m2/g，更優選為65～90m2/g。
從本發明的效果更優異、斷裂特性優異的觀點出發，炭黑1的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量優選為80～120cm3/100g，更優選為90～115cm3/100g。
在本發明中，炭黑的氮吸附比表面積按照JIS K 6217-2：2001進行測定。另外，炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量按照JIS K 6217-4：2008進行測定。
炭黑1可以分別單獨使用，或組合2種以上而使用。
就炭黑1的量而言，從本發明的效果更優異、特別是省電力性、橡膠物性優異的觀點出發，相對于二烯系橡膠100質量份，優選為15～30質量份，更優選為15～25質量份。
下面，對炭黑2進行說明。本發明的橡膠組合物中所含有的炭黑2，只要是氮吸附比表面積為20～40m2/g、且鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70～95cm3/100g，就沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。具體而言，可舉出例如GPF的炭黑。
就炭黑2的氮吸附比表面積而言，從本發明的效果更優異、特別是橡膠物性優異的觀點出發，優選為20～35m2/g，更優選為20～30m2/g。
就炭黑2的鄰苯二甲酸二丁酯吸油量而言，從本發明的效果更優異、特別是橡膠物性優異的觀點出發，優選為70～90cm3/100g，更優選為75～90cm3/100g。
炭黑2可以分別單獨使用，或組合2種以上而使用。
就炭黑2的量而言，從本發明的效果更優異、特別是省電力性、橡膠物性優異的觀點出發，相對于二烯系橡膠100質量份，優選為15～25質量份，更優選為20～25質量份。
在本發明中，相對于二烯系橡膠100質量份，炭黑1和炭黑2的合計量為25～50質量份，從本發明的效果更優異、特別是省電力性、橡膠物性優異的觀點出發，相對于二烯系橡膠100質量份，優選為30～50質量份，更優選為30～45質量份。
本發明的橡膠組合物可以還含有硫。硫沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。
從本發明的效果更優異、特別是耐彎曲疲勞性優異的觀點出發，硫的量優選為天然橡膠的量的3質量％以下，更優選為1～3質量％。
本發明的橡膠組合物除上述的各成分以外，在不損害本發明的效果、目的的范圍內還可以含有添加劑。作為添加劑，可舉出例如：炭黑1、2以外的炭黑、白色充填材料、硅烷偶聯劑、氧化鋅、硬脂酸、防老化劑、加工助劑、芳香油、液態聚合物、萜烯系樹脂、熱固化性樹脂、硫以外的硫化劑、硫化助劑、硫化促進劑、硫化延遲劑。
本發明的橡膠組合物對其制造沒有特別限制。例如，通過以下方式制造本發明的橡膠組合物：利用班伯里混合機等對上述的二烯系橡膠、炭黑1、炭黑2、可以根據需要使用的添加劑(除硫化體系之外。)進行混練，接著利用開煉機等進一步混練進硫、硫以外的硫化劑、硫化助劑、硫化促進劑。
另外，硫化的條件沒有特別限制。可以通過例如在140～160℃的條件下進行加熱、加壓而進行硫化。
本發明的橡膠組合物可以用于例如傳送帶的上面覆蓋橡膠層、下面覆蓋橡膠層。
下面，對本發明的傳送帶進行說明。
本發明的傳送帶為在上面覆蓋橡膠層中使用本發明的橡膠組合物而制造的傳送帶。
本發明的傳送帶至少具有上面覆蓋橡膠層。上面覆蓋橡膠層使用本發明的橡膠組合物來形成。
通過在上面覆蓋橡膠層中使用本發明的橡膠組合物，本發明的傳送帶維持優異的省電力性，并且橡膠物性、耐彎曲疲勞性優異。
本發明的傳送帶除上面覆蓋橡膠層以外，可以具有增強層、下面覆蓋橡膠層。
下面，使用所附的附圖，對本發明的傳送帶進行說明。需要說明的是，本發明的傳送帶并不限定于所附的附圖。
圖1是示意性地表示本發明的傳送帶的優選的實施方式的一例的剖面圖。
圖1中，傳送帶1具有上面覆蓋橡膠層2、增強層3、下面覆蓋橡膠層4，并以該順序進行層疊。上面覆蓋橡膠層2的表面成為搬運物輸送面5。
在本發明中，上面覆蓋橡膠層使用本發明的橡膠組合物來形成。
其中，如圖1所示，在上面覆蓋橡膠層具有2層以上的層的情況下，可以使用本發明的橡膠組合物形成該2層以上的層中的至少1層或全部的層。另外，從本發明的效果更優異、省電力性優異的觀點出發，優選至少最外層是使用本發明的橡膠組合物形成的。
圖1中，上面覆蓋橡膠層2具有外層11及內層12。可以使用本發明的橡膠組合物形成外層11和/或內層12，優選至少外層11是使用本發明的橡膠組合物形成的。
在使用本發明的橡膠組合物形成外層11的情況下，可以將內層12設為用于使增強層3及外層11粘接的層。
下面覆蓋橡膠層中所使用的橡膠組合物沒有特別限制。可舉出例如現有公知的物質。
下面覆蓋橡膠層4具有外層16及內層15。
外層16和內層15可以使用相同或不同的橡膠組合物而形成。
增強層沒有特別限定，可以適當選擇使用通常的傳送帶中所使用的增強層。另外，增強層的形狀沒有特別限定，例如圖1所示那樣可以為片狀，也可以為并列地填埋線狀的增強線的增強層。
本發明的傳送帶的上面覆蓋橡膠層的厚度優選為3～20mm。
下面覆蓋橡膠層的厚度優選為3～20mm，更優選為5～15mm。
需要說明的是，上面覆蓋橡膠層由2層以上構成的情況下，上面覆蓋橡膠層的厚度是指這些層的厚度的合計。下面，覆蓋橡膠層的厚度也是同樣。
本發明的傳送帶對其制造沒有特別限制。可舉出例如現有公知的方法。
本發明的傳送帶例如可以用于輸送石灰石。
實施例
下面，列舉實施例，對本發明進行更詳細說明，但本發明并不限定于這些實施例。
[橡膠組合物的制造]
將下述第1表所示的組成成分(質量份)進行混合，制造各橡膠組合物(未硫化橡膠組合物)。
[評價]
將如上述那樣所制造的各未硫化橡膠組合物如下地進行硫化，通過以下所示的方法對硫化后的各種物性進行測定并進行評價。將結果示于下述第1表。另外，將各評價結果的優選的范圍示于同表。
＜硫化橡膠片的制造＞
使用壓制成型機，將如上述那樣所制造的各未硫化橡膠組合物在148℃的條件下下進行加壓并硫化30分鐘，制造成厚度2mm的硫化橡膠片。
＜硬度＞
由如上述那樣所制造的硫化橡膠片制作試驗片，按照JIS K6253-3：2012的“A型肖氏硬度試驗”，測定肖氏A硬度。
肖氏A硬度為57～67的情況下，可以評價為作為傳送帶的上面覆蓋橡膠層具有適當的硬度的試驗片。
＜斷裂強度、斷裂伸長率＞
使用上述試驗片，按照JIS K 6251-2010，以拉伸速度500mm/分鐘進行拉伸試驗，在室溫下測定斷裂強度(TB)[MPa]及斷裂伸長率(EB)[％]。
斷裂強度為18.0MPa以上的情況下，可以評價為具有高的斷裂強度。
斷裂伸長率為400％以上的情況下，可以評價為具有高的斷裂伸長率。
＜撕裂強度＞
按照JIS K6252：2007，從如上述那樣所制造的硫化橡膠片上切割新月形的試驗片，在中央凹腔部沿著與主軸成直角方向切入長度1.0±0.2mm的刻痕。在試驗片夾具的移動速度500mm/分鐘的條件下進行撕裂試驗，在室溫下測定撕裂強度[kN/m]。
＜耐彎曲疲勞性(裂紋成長)＞
制作通過以JIS K 6260：2010為基準的彎曲開裂成長試驗，使用專用的模具，將如上述那樣所制造的各未硫化橡膠組合物在148℃的條件下進行硫化制成指定的橡膠樣品(縱15cm、橫5cm、厚度6.3mm)。在室溫下，對試驗片，將沖程設為20mm，將彎曲設為每分鐘300±10次，合計施加40萬次，其后測定試驗片產生的裂紋的長度[mm]。
＜tanδ(20℃)＞
從如上述那樣所制造的硫化橡膠片中，使用切割成長方形(長度20mm×寬度5mm×厚度2mm)的試驗片，使用東洋精機制作所制粘彈譜儀測定tanδ(20℃)。就測定而言，在20℃的條件下，使該試驗片進行10％伸張，以20Hz的頻率施加振幅±2％的振動而進行。
tanδ(20℃)為0.13以下的情況下，省電力性優異。
[表1]
[表2]
第1表所示的各成分的詳細如下所述。需要說明的是，炭黑的N2SA(氮吸附比表面積)的單位為m2/g，炭黑的DBP(鄰苯二甲酸二丁酯吸油量)的單位為cm3/100g。
·NR：天然橡膠RSS#3
·BR：丁二烯橡膠，Nipol BR1220(重均分子量：46萬，日本ZEON社制)
·炭黑ISAF：商品名，ショウブラックN220，CABOT日本社制
·炭黑HAF：商品名，ショウブラックN330，CABOT日本社制。該炭黑相當于炭黑1。
·炭黑FEF：商品名，ダイアブラックE，三菱化學社制
·炭黑GPF：商品名，ダイアブラックG，三菱化學社制。該炭黑相當于炭黑2。
·炭黑SRF：商品名，旭#50，旭Carbon社制
·硫：油處理硫，細井化學工業社制
·硫化促進劑：N-叔丁基-2-苯并噻唑基亞磺酰胺(Nocceler NS，大內新興化學工業社制)
由第1表所示的結果得知：炭黑的合計量為過量的比較例1，tanδ(20℃)高，斷裂伸長率小。
含有鄰苯二甲酸二丁酯吸油量與炭黑2不同的炭黑的比較例2，斷裂伸長率小。
含有氮吸附比表面積比炭黑1大的炭黑的比較例3，tanδ(20℃)高。
含有氮吸附比表面積比炭黑1小的炭黑的比較例4，在耐彎曲疲勞性試驗中試驗片斷裂，耐彎曲疲勞性差。
不含有炭黑2的比較例5，硬度、撕裂強度低。
不含有炭黑1的比較例6，撕裂強度低，耐彎曲疲勞性差。
含有鄰苯二甲酸二丁酯吸油量比炭黑2大的炭黑的比較例7，硬度低，tanδ(20℃)高。
丁二烯橡膠的配合量多的比較例8，斷裂特性差。
與此相對，實施例1～6維持優異的省電力性(即能量損失低)，并且橡膠物性(斷裂特性、硬度、撕裂強度。)、耐彎曲疲勞性優異。
將實施例1～3、6進行比較時，實施例3與實施例1、2、6相比，撕裂強度、斷裂伸長率更高，tanδ(20℃)更低。
將實施例1～6進行比較時，實施例3與實施例1、2、4～6相比，斷裂伸長率更高，tanδ(20℃)更低。
附圖標記說明
1：傳送帶
2：上面覆蓋橡膠層
3：增強層
4：下面覆蓋橡膠層
5：搬運物輸送面
11、16：外層
12、15：內層
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