エラストマーとは？

耐摩耗性、引裂抵抗

耐摩耗性はエラストマーにとって重要なパラメータで、特にダイナミックシールやタイヤへの応用で重要となります。エラストマーの引裂抵抗は、切断や引き裂き、切り込みを受ける可能性がある場合に重要です。耐摩耗性に優れたエラストマーは多くの場合、引裂抵抗も優れています。一方、耐摩耗性に劣るエラストマーは多くの場合、引裂抵抗も劣ります。

例えば、シーラントや接着剤の多くは、耐摩耗性や引裂抵抗への要求度が低くなります（例外あり）。一方、タイヤや靴底、工業用コンベアベルトなどの用途では、高い耐摩耗性と引裂抵抗が求められます。

耐薬品性

また、エラストマーの用途によっては、他の化学物質と接触することがあるので耐薬品性も重要です。耐薬品性とは、化学反応中または化学反応後に発揮される材料の特性のことです。物質が化学反応を起こすと、内部構造が変化し、異なる性質を示すことがあります。

エラストマーの化学的特性としては、液体との適合性、耐熱性、燃焼性などが挙げられます。例えば、玩具、スポーツ用品、文房具などはエラストマーの耐薬品性に対する要求は低いのですが、タイヤ、自動車部品、油圧部品などはその逆で、エラストマーの耐薬品性に対する要求が高いのです。

社会生態学的特性

エラストマーの持続可能性はどの程度重要なのでしょうか？多くのプロのバイヤーやユーザーにとって、これは重要な課題となっています。この観点からも、エラストマーを考える価値があります。

天然ゴムは、天然のゴムの木から得られるもので、何千年も前から人々に利用されてきました。現在では、石油に由来しない最も重要な素材の一つとなっています。

天然ゴムは持続可能でしょうか？需要の増加に対応するため、熱帯林がゴム農園のために伐採されていることを念頭に置く必要があります。さらに、害虫や雑草からゴムの木を守るために、農薬や除草剤も使用されます。

あまり知られていないことかもしれませんが、天然ゴムの混練にはエネルギーが必要です。また、使用後の製品のリサイクルも難しくなります。

合成ゴムは、石油産業から生まれた製品です。現在、数多くの合成ゴム化合物が普及しています。その生産と使用による環境への悪影響としては、化石原料の使用、エネルギー多消費型の生産、気候や水に有害な排出物などがあり、これらは持続可能性を阻害するものとなっています。また、架橋高分子は天然ゴムと同様にリサイクルが難しい面があります。しかし、その一方で、健康に害を及ぼす振動や騒音を低減する用途に使用することができるという良い面もあります。

TPE（熱可塑性エラストマー）についてはどうでしょうか？TPEは、さまざまな合成材料から作られています。また、バイオベースの素材のものも出てきています。熱可塑性であるため、理論的にはリサイクルも可能です。プラスチックの種類としてはメジャーではないため、選択肢は限られます。破砕して他の製品のフィラー材にしたり、溶かして新しいTPEを作ったりすることが可能です。TPEを使用した製品製造は、天然ゴムに比べて環境負荷が低いことも利点となります。

天然ゴム、合成ゴム、TPEのいずれにも、持続可能性という点では長所と短所があります。お客様のご要望に合わせて選択することができます。

天然ゴム

では、天然ゴムについて見てみましょう。その基本素材は、熱帯のゴムの木の乳状の樹液です。当初は、バッグやバルブなどの製造に使用することが実験的に試みられました。しかし、耐低温性が低いことに加え、割れやベタつきがあるため、使用することはできませんでした。

しかし、天然ゴムの材料特性を改善する方法を研究していたチャールズ・グッドイヤーが、ブレイクスルーを起こしたのです。彼が開発した加硫方法は、生ゴムに硫黄を混ぜて加熱するものです。得られた弾性ゴムは、当初は靴底やホース、タイヤなどの製品に使用されていました。天然ゴムのブームは、20世紀初頭の自動車産業の勃興の後、それに伴う自動車用タイヤの莫大な需要によってもたらされたものでした。

ガッタパーチャ（トランス-1,4ポリイソプレン）

ガッタパーチャをご存知でしょうか？化学的には天然ゴムと似ていますが、分子構造が異なる（天然ゴム：非晶質、ガッタパーチャ：結晶質）エラストマーです。分子構造の違いは、それから作られる材料の剛性が高くなるなど、他の特性ももたらします。その天然ポリマーの基本は、ガッタパーチャの木の乳状の樹液です。これを蒸発させ、得られたラテックスを凝固させます。

かつてガッタパーチャは、ゴルフボールや海底ケーブルの絶縁材などに使われていました。しかし、現在、その使用は少なくなっています。

ポリブタジエン

ポリブタジエン（PBD）は、世界の合成ゴム消費量の4分の1を占めています。ガラス転移温度が非常に低く、耐摩耗性に優れた弾性ゴムです。発熱が少ないため、タイヤ用途に最適です。PBDはSBR（スチレンブタジエンゴム）よりも転がり抵抗が小さく、濡れた路面での摩擦も小さくなっています。そのため、PBDは通常、タイヤの性能を向上させるためにSBRや天然ゴムとブレンドされます。

スチレンブタジエンゴム

スチレンブタジエンゴム（SBR）は、スチレンとブタジエンを原料として製造されます。2つのモノマーの混合物は溶液（S-SBR）またはエマルジョン（E-SBR）の状態で重合しますが、後者の製法が現在でも最も一般的に用いられています。ポリマーの特性は、2つのモノマーの比率に依存します。例えば、スチレンの含有量が多いと、ゴムはより硬くなります。

SBRは比較的安価で、摩耗や接着の特性が良く、（添加剤の助けを借りると）経年劣化性が改善されるという特徴があります。自動車用タイヤの約半分は、各種のSBRから生産されています。その他、駆動用クラッチ、靴底、コンベヤベルト、接着剤など、さまざまなゴム成形品に使用されています。

なお、SBRとTPS（スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体）を混同しないよう注意してください。どちらも同じモノマーから製造されますが、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体は、スチレンとブタジエンの各モノマーがそれぞれで重合体ブロックを形成し、これらが互いに結合しています。一方、SBRは、2つのモノマーがランダムに結合しています。

EPM/EPDMゴム

EPMゴムは、不飽和炭素-炭素二重結合を持たないエチレンモノマーとプロピレンモノマーから製造されます。長鎖ポリマーは、それぞれ1つ以上のモノマーが端と端で架橋されたものです。エチレンとプロピレンの2種類のモノマーからなるコポリマーに対し、ジエンとのターポリマーでは第3のモノマーが加えられます。

エチレンプロピレンゴムEPM（EPR）とEPDMはそれぞれEPコポリマー、EPターポリマーになります。EPMとEPDMの性能の差はごくわずかです。濃酢酸のような極めて要求の厳しい用途でなければ、性能に大きな差は生じません。ここで、EPDMコンパウンドの中には、多くのEPMよりも優れた性能を発揮するものがあります。

弾力性のあるゴム材料を作るには、原則としてポリマー鎖を加硫によって結合させる必要があります。各ポリマー鎖の化学的特性から、EPMの硬化プロセスでは過酸化物系が使用されます。一方、EPDMの場合は、ジエンモノマーが加硫部位となるため、過酸化物または硫黄で加硫することができます。この適応性により、シーリング業界では、EPベースのゴムコンパウンドの多くに、EPMよりもEPDMが好まれて使用されています。一方、自動車産業など、EPMが広く使われ続けている業界もまだあります。

アクリルゴム（ACM）

アクリルゴム（ACM）は、化学名「アルキルアクリレートコポリマー」とも呼ばれる、アクリル酸エチルなどのアクリレートと少量の加硫促進モノマーからなる合成エラストマーです。製造工程は、通常、乳化重合または懸濁重合になります。飽和骨格と極性側基の組み合わせにより、耐熱性、耐酸化性に優れた製品が得られます。また、油圧オイルに対する耐性も優れています。さらに、耐オゾン性、耐候性も良好です。

ACMは、主に高い耐熱性と耐油性が要求される用途に使用されています。特に、ホースやシールなどのトランスミッション部品やシャフトシールに使用されています。また、その優れた弾性から、制振ベアリングなど振動を減衰させる用途にも広く使われています。

シリコーンゴム（SI、Q、VMQ）

シリコーンゴムはケイ素、炭素、水素、酸素を含む高機能エラストマーです。そして、そのエラストマーは一般に非反応性です。シリコーンゴムは、その構造中にSi-O結合を持つため、天然ゴムに比べて耐熱性、耐候性、耐オゾン性、耐摩耗性、化学的安定性、電気絶縁性などの特性が向上しています。その安定性の良さと極端な温度への耐性は、強調されるべきでしょう。

シリコーンゴムは、猛暑や氷点下にさらされても、最終製品の機械的強度と原型を保つことが求められる産業で、ますます多く使用されるようになっています。シリコーンゴムは、その特性や製造・成形の容易さから、さまざまな用途や製品に使用されています。

• 自動車
• 日用品
• スポーツウェア
• 電気・電子
• シーラント
• 医療・ヘルスケア
• 工業
• 航空宇宙
• 半導体産業