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カテゴリ: ゴムの架橋、加硫

配合剤 compounding ingredient

ゴム製品を製造するには、原料ゴムに各種の配合剤を配合して混練りされた練生地を架橋(加硫)させます。配合剤にはゴムの加工特性、ゴム製品の物性、ゴム製品の価格などの使用目的によって種類が多く、いかに配合剤を組み合わせるかということがゴム製品の設計で重要となっています。

原料ゴムの基本的な性能を満足させるために最低限の配合剤を入れた配合を基礎配合と呼び、基礎配合から得られるゴムの物性や加工性を改良したり、コストを下げるなど基礎配合と違った配合設計がなされた配合を実用配合と呼んでいます。

配合剤を分類すると、素練り促進剤、軟化剤、可塑剤、、硬化剤、架橋(加硫)系配合剤(促進剤、遅延剤、促進助剤、活性剤、スコーチ防止剤)、劣化防止系配合剤(老化防止剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤)、充てん剤(補強剤、増量剤)、粘着付与剤、滑剤、しゃく解剤、着色剤、発泡剤(膨張剤)、加工助剤、分散剤などがありますが、分類できないものも多くあります。


関連用語
compound:コンパウンド
compounding:コンパウンディング、配合
 →原料ゴムに各種配合剤を混合あるいは混練りすること。
compounded rubber,rubber mix,stock:配合ゴム
filler:充てん剤、フィラー
coupling agent:カップリング剤
peptizer:しゃく解剤 


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スコーチ scorch,scorching,set up

配合ゴムを成形しゴム製品にするまでの工程で、加硫(架橋)反応は、金型内での加硫(架橋)行程のみで反応することが望ましいのですが、実際は、それ以外の工程および前段階でも環境温度などによって加硫(架橋)反応が起こっています。通常、このような加硫(架橋)反応は、最終のゴム製品に影響のない程度の反応になるように、成形方法やスコーチ防止剤の配合など調整されています。

このように、配合ゴムの貯蔵中、加硫(架橋)行程前の作業中に初期加硫(架橋)してしまうことをスコーチや早期加硫あるいは焼けと呼んでいます。製品の加工に影響するようなスコーチは、ゴム製品の製造において重大な問題を発生します。


関連用語
premature cure:早期加硫、早期架橋
burning:焼け
Mooney scorch time:ムーニースコーチタイム、ムーニースコーチ時間。
 →ムーニー粘度計で未加硫(未架橋)ゴムのスコーチ(初期加硫)を測定し、その最低値から一定値増加するまでの時間
Mooney scorch test:ムーニースコーチ試験
 →ムーニー粘土計の最低値から5ポイント(t5)および35ポイント(t35)増加するまでの時間を測定する。ムーニー試験機にて測定する。
scorth retarder:スコーチ防止剤
retarder:加硫遅延剤、架橋遅延剤
bin curing:ビン加硫
 →スコーチの中でも、貯蔵中におこる早期加硫。貯蔵用の容器、瓶(ビン、bin)から。

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加硫、架橋 cure,vulcanization

原料ゴムに硫黄やその他の架橋剤、加硫促進剤を加え、加熱などの処理をしゴム分子鎖を化学結合で結ぶ反応、またはその操作のことを加硫(架橋)といいます。その結果、三次元網目(架橋)構造が形成されます。

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一般に「ゴム」と呼ばれるものは、大きく分けて原料ゴム(生ゴム)と加硫(架橋)ゴムがあります。原料ゴムはほとんど弾性がなく用途は限定されています。それに対して、加硫(架橋)ゴムは、「エラストマー」と呼ばれる弾性体で、そのゴム弾性を有効利用し今日の様々な分野で使用されています。

原料ゴムから加硫(架橋)ゴムが作られますが、その過程でもっとも重要なのは、ゴムの加硫(架橋)反応です。ゴムは加硫(架橋)によってはじめてエラストマー(ゴム弾性体)となります。

加硫は、1939年、グッドイヤーによって発明されました。そのサンプルを手に入れた英国人ハンコックが1年以上かけて加硫の最適条件を研究し「チェンジ(chang)」と名付けて加硫の特許を取得しました。その後、あるゴム工場の経営者からchangeよりももっといい呼称をと勧められ、古代ローマ火の神ヴァルカンからvulcanizationと名付けられ、現代でも使用されています。

加硫と架橋

ゴムの分野では、加硫と架橋(反応)を同意語として扱っておりますが、加硫はその字の如く硫黄を加えることで、硫黄以外の様々な架橋方法がある今日では、硫黄による架橋のみを加硫と限定するようになってきました。最近のゴム関連書籍でも加硫という単語は限定的ですが、現場などでは日常的に加硫という用語を、様々な架橋反応を総称した意味として使用されており、厳密な区別がされていないのが現状です。


関連用語
ほとんどの用語で、加硫は架橋、vulcanizationはcureと置き換えることができる。
crosslinking:架橋
 →2つ以上のゴム分子鎖間、あるいは同一ゴム分子鎖内を化学結合で結ぶ反応、またはその操作。その結果、3次元網目(架橋)構造が形成される。
network structure:網目構造
 →多数の高分子鎖が互いに橋かけ(架橋)されて三次元的に網目状になった分子構造。ゴム弾性をもつ物体にみられる。
three-dimensional network structure:三次元網目構造
after cure,after vulcanaization:後加硫(あとかりゅう)
 →加硫が終わっても、残留熱で加硫がまだ進行すること。または加硫製品が熱が加わったり動的に使用されて加硫が進行すること。生産効率のために加硫工程を2回に分けた後の加硫工程、二次加硫のことをいう場合もある。
sulfur:硫黄
sulfur vulcanization:硫黄加硫、加硫
 →硫黄を添加して架橋すること。単に加硫ともいう。
peroxide crosslinking:パーオキサイド架橋、過酸化物架橋
 →二重結合をもつジエン系ゴムだけでなくフッ素ゴムやEPMなどの飽和ゴムをも架橋することができる。
peroxide cure,peroxide vulcanization:パーオキサイド加硫
 →パーオキサイド架橋とおなじ。ゴム業界用語
ionic crosslinking ionic vulcanization:イオン架橋
primarry cure:一次加硫
 →生産性の効率のため、最適加硫まで行わず、最終加硫部分を後に残すこと。
secondary cure,post cure:二次加硫
 →一次加硫したものをさらに最適加硫までおこなう加硫工程。後加硫のことをいう場合もある。
hot water cure:温水加硫
 →ゴムロールなどの成形で加硫缶に加圧された熱水を満たして加硫する方法
chemical crosslinking:化学架橋
 →ゴム分子鎖が化学結合(共有結合、イオン結合)による架橋。
physical crosslinking:物理架橋
 →ゴム分子鎖の絡み合いによる架橋と、ゴム分子鎖の一部の結晶化などにより生成した微少な固体相(結晶相、非晶相)による架橋。
crosslinking point,crosslink:架橋点
 →網目構造中でゴム分子鎖が橋かけされている点。
crosslinking site monomer:架橋点モノマー
 →二重結合をもたない飽和ゴムに架橋反応を付与する目的で共重合されるモノマー。EPDMの第3成分のジシクロペンタジエンなど。
crosslinking density:架橋密度
 →加硫ゴムの単位体積または単位質量あたりの架橋点の数。
mold cureing:型加硫、金型加硫
 →金型中のキャビティに配合ゴムを入れ、プレス加熱することによって所定のゴム製品を成形すると同時に加硫すること。
vulcanization temperature,cure temperature:加硫温度
 →加硫操作を行う温度。
cure oven:加硫オーブン
vulcanizar,autoclave,valcanizing pan:加硫缶
valcanizer:加硫機
vulcanization mechanism:加硫機構
curing curve,vulcanization curve:加硫曲線
curing system,vulcanization system:加硫系
vulcanized rubber:加硫ゴム
vulcanizing agent,curing agent,curatives:加硫剤
vulcanization time,cure time:加硫時間
cure test:加硫試験
cure meter:加硫試験機
rheometer:レオメーター
curelastometer:キュラストメーター
state of cure:加硫状態
vulcanization splice:加硫接合
 →加硫接着
vulcanization adhension:加硫接着
vulcanization accelerator:加硫促進剤
accelerator activator:加硫促進助剤
retarder:加硫遅延剤
rate of cure:加硫速度
degree of cure:加硫度
curing bag:加硫バック
undercure:加硫不足
reversion:加硫戻り
vulcanizing drum:加硫用ドラム
vulcanized latex:加硫ラテックス
curing range:加硫領域
cure site:キュアサイト
curing tube:キュアリングチューブ
covulcanization,co-curing:共加硫、共架橋
covalent bond crosslinking:共有結合性架橋
balanced cure:均衡加硫
metal bath cure:金属浴加硫
high dispersing sulfur:高分散性硫黄
pan cure:粉蒸し加硫
colloid sulfur:コロイド硫黄
optimum cure:最適加硫
zinc oxide cure:酸化亜鉛加硫
magnesium oxide cure:酸化マグネシウム加硫
room temperature cure,air curing:自然加硫
room temperature vulcanization:室温加硫、常温加硫
rezin cure:樹脂加硫
silane crosslinking:シラン架橋
swan neck press,goose neck press,openside press:スワンネック式加硫プレス
total sulfur:全硫黄
premature cure:早期加硫、スコーチ
set up,scorching:スコーチ、早期加硫、焼け

(以下つづく)


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加硫接着、架橋接着 vulcanization adhension

未加硫(未架橋)どうしの接着や未加硫(未架橋)と金属などの接着で、ゴムの加硫(架橋)と同時に接着を行うことです。接着剤を塗布しない直接加硫(架橋)接着と、接着剤を塗布する間接加硫(架橋)接着があります。

未加硫(未架橋)ゴムどうしの接着

同じ種類の未加硫(未架橋)ゴムどうしは、通常、熱プレスによって加硫(架橋)することができます。接着面を溶剤を含んだはけで強くこすり、のりたてし、溶剤の少し残っている状態で貼りわせ、溶剤を完全に揮発させてから加硫(架橋)させます。また、同じ種類のゴムのりを接着面に塗布することもあります。ゴムOリングなどの各種リング類で、製造工程において、金型の大きさの制限により1回のプレスで成形できない大口径の製品は、製品機能上、接着箇所にも他の部分と同程度の強度が必要とされることが多いため、このような加硫(架橋)接着の方法で製造されます。送り焼きや継ぎ加硫(架橋)とも呼ばれます。

また、上面と下面で異なるゴム材質になっているなど箇所によって異なるゴム材質で出来たゴム製品もありますが、違う種類の未加硫(未架橋)ゴムどうしは、同じ種類どうしのように、簡単に接着することができません。その理由は、天然ゴム(NR)とニトリルゴム(NBR)のように極性が異なることが挙げられます。このような場合は、中間に、極性が両者の中間の別の未加硫(未架橋)ゴムをはさむか、そのゴムのりを両方の接着面に塗布してやると接着が可能になる場合があります。

未加硫(未架橋)ゴムと金属の接着

未加硫(未架橋)ゴムと金属との接着では、金属の表面処理が重要です。溶剤による脱脂、ブラスト処理、酸化被膜の形成などがあります。これらの表面処理によって加硫(架橋)接着が一部をのぞき可能になります。

金属部品の接着部分を表面処理した後、十分乾燥し、加硫(架橋)接着しますが、この時に接着剤を使用する場合、接着剤は、ゴムの種類によって選択されたもので、下塗り(金属面)と上塗り(ゴム接着面)が必要となるものもあります。厚く塗布すると接着層で破壊し(接着材の凝集破壊)、剥がれの原因になるので、できるだけ均一に塗布しなくてはなりません。

また、加硫(架橋)接着においては、熱がかかっていますので、ゴムと金属の線膨張係数の違いも注意が必要です。高温高速加硫(架橋)成形は接着には適していません。


関連用語
direct vulcanization bonding:直接加硫接着、直接架橋接着
 →未加硫(未架橋)ゴムと金属の接着において、金属にめっきを施し、めっきの金属成分とゴム中の硫黄などとの反応による接着力を利用することによってゴムの架橋(加硫)と接着を同時に行う。
indirect vulcanization bonding:間接加硫接着、間接架橋接着
 →未加硫(未架橋)ゴムと金属の接着において、金属に接着剤を塗布し、ゴムの架橋(加硫)と接着を同時に行う。一般に接着剤はゴムとの接着力を大きくする上塗りと金属との接着力を大きくする下塗りを使用する。


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室温加硫、室温架橋、室温硬化 room temperature vulcanization(RTV)

液状シリコーンゴムやウレタンゴムの一部には、室温で加硫(架橋)するゴム、室温硬化型ゴムがあります。現在では、室温加硫(架橋)といえば、液状シリコーンゴムの加硫(架橋)方法を指すことが一般的です。

RTVシリコーンゴムは、シーラントや接着剤に使用される一液型と、型取り用、ロール用など広い用途に使用される二液型があります。

一液型RTVシリコーンゴムは、そのシリコーンゴムの気体透過性の高さをうまく利用して、室温で空気中の水分と反応しゴム状に硬化(加硫、架橋)します。この硬化するまでの時間がかかることが欠点です。

二液型RTVシリコーンゴムは、主剤と硬化剤を混合することで室温でゴム状に硬化します。


関連用語
low temperature vulcanization(LTV):低温加硫(架橋)
 →室温加硫(RTV)と高温加硫との中間80〜120℃程度で加硫すること。液状シリコーンゴムで付加反応型のことをさす。
room temperature vulcanization(RTV):常温加硫(架橋)
 →室温加硫(架橋)と同じ
high temperature vulcanization:高温加硫(架橋)
 →室温加硫(架橋)、常温加硫(架橋)に対して、加熱を伴う通常の加硫(架橋)方法。または一般的な加熱加硫(架橋)に対して、その加熱温度より高温で加硫(架橋)する場合のこと。
aceton type RTV silicone rubber:アセトン型RTVシリコーンゴム
amide type RTV silicone rubber:アミド型RTVシリコーンゴム
amioxy type RTV silicone rubber:アミノキシ型RTVシリコーンゴム
amine type RTV silicone rubber:アミン型RTVシリコーンゴム
alcohole type RTV silicone rubber:アルコール型RTVシリコーンゴム
oxime type RTV silicone rubber:オキシム型RTVシリコーンゴム
acetic acid type RTV silicone rubber:酢酸型RTVシリコーンゴム
dehydration type RTV silicone rubber:脱水型RTVシリコーンゴム
dehydrogen type RTV silicone rubber:脱水素型RTVシリコーンゴム




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