ゴム配合における重要な成分とは？ゴム配合の最適化

ゴムコンパウンドには、最終的なゴム製品に求められる特性を実現するために、さまざまな成分が配合される。これらの成分には、硬化剤、促進剤、加硫活性剤、酸化防止剤、可塑剤、充填剤、発泡剤や染料などの特殊添加剤が含まれる。各成分は、弾性、耐久性、環境要因への耐性など、ゴムの物理的、化学的、機械的特性を高める上で特定の役割を果たす。これらの成分を理解することは、特定の用途向けにゴム配合を最適化する上で極めて重要である。

キーポイントの説明

硬化剤:
- 役割:加硫剤とも呼ばれる加硫剤は、生ゴムを耐久性のある弾性材料に変える加硫工程に不可欠なものです。
- 一般的な種類:最も広く使用されている硬化剤は硫黄であるが、過酸化物や金属酸化物もゴムの種類や要求される特性に応じて使用される。
- 機能:ポリマー鎖間に架橋を形成し、ゴムの強度、弾性、耐熱性、耐薬品性を向上させる。
促進剤と加硫活性剤:
- 役割:加硫促進剤は加硫プロセスを速め、より効率的にし、活性剤は加硫促進剤の効果を高める。
- 一般的なタイプ:チアゾール系、スルフェンアミド系、グアニジン系が一般的な促進剤である。酸化亜鉛とステアリン酸は典型的な活性化剤である。
- 機能:加硫に必要な時間と温度を下げ、より均一で制御された加硫プロセスを保証する。
酸化防止剤:
- 役割:酸化防止剤は、酸化による劣化からゴムを保護する。酸化は、ひび割れ、硬化、弾力性の喪失につながる。
- 一般的な種類:アミン類、フェノール類、亜リン酸塩は一般的に使用される酸化防止剤である。
- 機能:酸化プロセスを抑制し、特に熱、光、酸素にさらされるゴム製品の寿命を延ばす。
可塑剤:
- 役割:可塑剤は、ゴムの柔軟性、加工性、加工性を向上させるために添加される。
- 一般的な種類:オイル、エステル、フタル酸エステルなどが代表的な可塑剤である。
- 機能:ゴムコンパウンドの粘度を下げ、混合や成形を容易にし、ゴムの低温柔軟性を高める。
充填剤:
- 役割:充填剤は、ゴムを補強し、機械的特性を向上させ、コストを削減するために使用される。
- 一般的な種類:カーボンブラックとシリカが最も一般的な充填剤である。その他の充填剤には、クレー、炭酸カルシウム、タルクなどがある。
- 機能:ゴムの引張強度、耐摩耗性、硬度を向上させるとともに、高価なゴムポリマーと置き換えることで材料コストを削減する。
特殊添加剤:
- 送風剤:
  - 役割:発泡剤は、ゴム製品に発泡体やセル状の構造を作るために使用される。
  - 一般的な種類:アゾジカルボンアミドのような化学発泡剤、窒素や二酸化炭素のような物理発泡剤。
  - 機能:加硫過程でガスを発生させ、ゴムに軽量で多孔質の構造を作り出す。
- 染料と顔料:
  - 役割:ゴム製品の着色には染料や顔料が使用される。
  - 一般的な種類:有機顔料や無機顔料、染料は、希望する色や用途に応じて使用される。
  - 機能:美観を損なわず、UVカットや識別などの機能的な目的にも使用できる。
その他の添加物:
- 役割:特定の特性を達成するため、または規制要件を満たすために、その他のさまざまな添加剤が含まれることがある。
- 一般的なタイプ:難燃剤、抗オゾン剤、加工助剤などが挙げられる。
- 機能:用途に応じて、難燃性、耐オゾン性、加工のしやすさなど、特定の特性を向上させる。

これらの成分の役割と相互作用を理解することは、特定の性能基準を満たすゴムコンパウンドを配合する上で極めて重要である。各成分は、自動車用タイヤ、工業用シール、消費財のいずれであっても、最終製品で望ましい特性を達成するために注意深く選択され、バランスされなければならない。

要約表

成分	役割	一般的なタイプ	機能
加硫剤	加硫に不可欠で、生ゴムを耐久性のある材料に変える。	硫黄、過酸化物、金属酸化物	架橋を形成し、強度、弾性、耐熱性・耐薬品性を向上させる。
促進剤／活性剤	加硫を促進し、促進剤の効果を高める。	チアゾール、スルフェンアミド、グアニジン；酸化亜鉛、ステアリン酸	均一な硬化のために時間と温度を下げる
酸化防止剤	酸化による劣化からゴムを守る	アミン、フェノール、亜リン酸塩	酸化を抑制してゴムの寿命を延ばす。
可塑剤	柔軟性、作業性、加工性を向上させる	オイル、エステル、フタル酸エステル	粘度低減、低温柔軟性向上
充填剤	ゴム補強、機械特性向上、コスト削減	カーボンブラック、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、タルク	引張強度、耐摩耗性、硬度を向上させる。
特殊添加剤	ゴム製品の発泡や着色	発泡剤（アゾジカルボンアミド、窒素）；染料／顔料（有機、無機）	軽量構造のためのガス発生、または美的／機能的な色の付加
その他の添加剤	特定の特性を強化したり、規制要件を満たす	難燃剤、抗オゾン剤、加工助剤	難燃性、耐オゾン性、加工性の向上