桜シール株式会社【Oリングの製造・販売】
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ゴムの材料(原料ゴムと配合剤)

Oリングをはじめとするシール(パッキン・ガスケット)製品を形作るゴムの原材料、つまりゴム材質(加硫ゴム/Oリング材質)の原材料(原料ゴム及び配合剤)についてのまとめです。シール製品に用いられる主だった原料ゴム(ポリマー)を一覧で提示し、また一般的な配合剤とその種類や役割も併載いたします。シール製品の選定などに係る参考資料として、お役立て下さい。

 

ゴム材質(加硫ゴム/Oリング材質)は、その特性に最も強い影響を与える原料ゴム(ポリマー/ゴム材料)と、しばしば混同されます。しかし原料ゴムのままの状態では、ゴム材質に見られる弾性体としての強度や復元性、伸縮性などは殆どありませんので、シール製品を正常に作動させること(参考: Oリングの原理オイルシールの原理)は出来ません。原料ゴム(ポリマー)に配合剤(充填材や架橋剤など)を最適な配分で練り合わせて(混練して)配合ゴム(ゴムコンパウンド)と呼ばれる状態にし、そこへ更に加硫(架橋反応)を促すことで、初めてゴム弾性などを有する状態、つまりゴム材質となるのです。配合や加硫の条件、言い換えれば配合技術や成形技術の差によって、例え同一の原料ゴムを用いたゴム材質であっても性能に大きな差を生じることも考えられるので、Oリングなどの製品を選定する際には両者の違いを把握しておく必要があります。

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原料ゴム(ポリマー)

Oリングなどのシール製品に用いられる代表的な原料ゴム(ポリマー)は、以下の通りです。どの原料ゴムにも主鎖や側鎖に加硫(架橋反応)の際に必要となる反応点が導入されています。また、フッ素系統のもの(FKMやFEPM、FFKMなど)やシリコン系統のもの(VMQなど)を除き、多くの合成ゴムが石油(ナフサ)を主原料としています。

略号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)によるショートカット
Rグループ Mグループ Qグループ Uグループ
NBR HNBR CR FKM FFKM EPDM VMQ AU
SBR IIR NR・IR FEPM ACM CSM FVMQ EU

ASTM:American Society for Testing and Materials/アメリカ合衆国の材料試験協会

ASTM D 1418:Standard Practice for Rubber and Rubber Latices−Nomenclature

ISO:International Organization for Standardization/国際標準化機構

ISO 1629:Rubbers and Latices−Nomenclature

JIS:Japanese Industrial Standards/日本工業規格

JIS K 6397:原料ゴム及びラテックスの略号

 

 

 

 

 

 Rグループ:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム

Rグループとは、ゴムの分類に係る略号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)に於いて、その末尾がRと規定されている原料ゴムの集まりです。通常、略号は化学名や化学構造を英語表示した際の頭文字によって構成されており、RはRubber(ゴム)の頭文字であると同時に、主鎖に不飽和炭素結合を持つゴムであることを指しています。

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原料ゴム−ニトリルゴム(NBR)
名称 和名 ニトリルゴム 【NBR】アクリロニトリルとブタジエンのランダム共重合体
英名 Nitrile Rubber
別称 和名 アクリロニトリルブタジエンゴム
英名 Acrylo-Nitrile-Butadiene Rubber
略号 NBR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • Oリングをはじめとする各種シール材に用いられるゴム材料としては、最も広く大量に流通している石油系の合成ゴムです。
  • 共重合組成のアクリロニトリルのニトリル基(シアノ基)の極性から、耐油性を有しています。また、加工性に優れています。しかし、組成に二重結合が含まれることから、耐熱性耐候性は劣っています。
  • NBRに係る通称として広く用いられているハイカーやブナNは、NBR材料メーカー(原料ゴム供給元)の商品名に由ります。

ゴム材料(原料ゴム)−ニトリルゴム(NBR)

ゴム材質(加硫ゴム)−ニトリルゴム(NBR)




原料ゴム−水素化ニトリルゴム(HNBR)
名称 和名 水素化ニトリルゴム 【HNBR】

アクリロニトリルと水素化した
ブタジエンのランダム共重合体
英名 Hydrogenated Acrylo-Nitrile-Butadiene Rubber
別称 和名 水添NBR
英名 Hydrogenated NBR
略号 HNBR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • Oリングをはじめとするシール材ほか、燃料ホースなどの自動車部品に用いられているゴム材料で、NBRを変性させた石油系合成ゴムです。
  • NBR中の二重結合に水素を付加したことにより、耐油性に加えて耐熱性耐候性機械的性質などが良化しています。
  • HNBRに係る通称として広く用いられているゼットポールは、HNBR材料メーカー(原料ゴム供給元)の商品名に由ります。尚、HNBR材料を量産しているメーカーは、世界的に見ても同商品名を擁する日本ゼオン社のみです。

ゴム材質(加硫ゴム)−水素化ニトリルゴム(HNBR)

 

 

原料ゴム−クロロプレンゴム(CR)
名称 和名 クロロプレンゴム 【CR】

ポリクロロプレンを高トランス結合した重合物
英名 Chloroprene Rubber
別称 和名 ポリクロロプレン
英名 Polychloroprene
略号 CR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • 最も早い時期に開発された石油系合成ゴムのひとつで、Oリングなどのシール材ほか、ベルトコンベアや建材、電線被覆材などに用いられています。
  • 主鎖に二重結合を持ちますが、置換基がハロゲン基(Cl)であることから、耐油性耐候性を有します。しかし、結合力が高くても主鎖不飽和型ポリマーなので、耐熱性は劣っています。
  • CRに係る通称として広く用いられているネオプレンは、CR材料メーカー(原料ゴム供給元)の商品名に由ります。

ゴム材料(原料ゴム)−クロロプレンゴム(CR)

ゴム材質(加硫ゴム)−クロロプレンゴム(CR)

 

 

原料ゴム−スチレンブタジエンゴム(SBR)
名称 和名 スチレンブタジエンゴム 【SBR】

スチレンとブタジエンのランダム共重合体
英名 Styrene-Butadiene Rubber
略号 SBR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • 最大の生産量を持つ石油系の合成ゴムで、タイヤの主原料として大量に消費(耐摩耗性や弾性、強度特性などのバランスが良く、NRよりも優れている為)されているほか、防振材やホースなどに多用されています。
  • ランダム共重合体なので、スチレン含有量を調整することで幅広い性能を持たせることができます。
  • 以前はOリングにも用いられていましたが、性質的には不向きです。現在は上位代替であるEPDMの方が多く使われています。

ゴム材質(加硫ゴム)−スチレンブタジエンゴム(SBR)

 

 

原料ゴム−ブチルゴム(IIR)
名称 和名 ブチルゴム 【IIR】

イソブテン(イソブチレン)とイソプレンの共重合体
英名 Butyl Rubber
別称 和名 イソブテンイソプレンゴム
英名 Isobutene-Isoprene Rubber
略号 IIR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • タイヤのインナーライナー若しくはチューブ、ゴム栓などとして多用(ガスバリア性に優れている為)されているほか、防振材や電線被覆材などにも用いられている合成ゴムです。
  • ジエンを含まないことから飽和度が高く、耐薬品性耐候性に優れます。しかし、非ジエン系ゴムとしての化学安定性が要因で、加工性が芳しくありません。また、耐油性耐熱性なども劣っています。
  • Oリングにも用いられることがありますが、反発弾性が全てのゴムに於いて最低であることなどから、性質的には不向きです。

ゴム材質(加硫ゴム)−ブチルゴム(IIR)

 

 

原料ゴム−天然ゴム(NR)及びイソプレンゴム(IR)
名称 和名 天然ゴム 【NR・IR】

ポリイソプレン
英名 Natural Rubber
別称 和名 イソプレンゴム
英名 Isoprene Rubber
略号 NR・IR
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629)
   R:主鎖に不飽和炭素結合を持つゴム
  • NRとIRは同じ化学構造を持っていますが、NRは生育している植物の中で生成された天然由来のゴムであるのに対し、IRは人工天然ゴムなどとも呼ばれる石油系の合成ゴムです。
  • 分子構造の規則性が高く結晶性があるので、強度や耐摩耗性に優れています。特にNRはIRと比較して高分子成分が多く、より強度が高くなります。
  • 主鎖に二重結合を持つことから耐熱性耐候性は劣っています。また、極性基を持っていないことから、耐油性にも劣ります。
  • Oリングに用いられることは稀で、通常はNBRやCRが用いられます。

 

 

 




 Mグループ:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム

Mグループとは、ゴムの分類に係る略号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)に於いて、その末尾がMと規定されている原料ゴムの集まりです。通常、略号は化学名や化学構造を英語表示した際の頭文字によって構成されており、Mはポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴムであることを指しています。

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原料ゴム−フッ素ゴム(FKM)
名称 和名 フッ素ゴム
 (2元系/3元系)
【2元系FKM】

フッ化ビニリデン(VDF)6フッ化プロピレン(HFP)共重合体

【3元系FKM】

フッ化ビニリデン(VDF)6フッ化プロピレン(HFP)4フッ化エチレン(TFE)共重合体
英名 Fluoro Rubber
 (Bipolymer/Terpolymer)
別称 和名 ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム
 (2元重合体/3元重合体)
英名 Copolymers of Vinylidene Fluoride
 (Bipolymer/Terpolymer)
略号 FKM(ASTM)、FPM(ISO/DIN)
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム

ゴム材料(原料ゴム)−フッ素ゴム(FKM)

ゴム材質(加硫ゴム)−フッ素ゴム(2元系FKM)

ゴム材質(加硫ゴム)−フッ素ゴム(3元系FKM)

 

 

原料ゴム−パーフルオロエラストマー(FFKM)
名称 和名 パーフルオロエラストマー 【FFKM】

4フッ化エチレンパーフルオロメチルビニルエーテル共重合体

【FFKM】

4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体

* CSM=Cure Site Monomer

英名 Perfluoro Elastomer
別称 和名 パーフロロゴム
英名 Perfluoro Rubber
略号 FFKM
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム
  • 近年では幅広い産業で使用されるようになりましたが、以前はその大半が半導体関連の産業で消費されていた合成ゴムです。
  • プラントでの重合が非常に難しいことから、FFKM材料メーカー(原料ゴム供給元)は数える程しか存在せず、他の合成ゴムと比較して際立って高価です。しかし、ひときわ光彩を放つ突出した性能を有しており、分子構造の主鎖が全てフッ素結合で形成されていることから耐熱性耐薬品性が秀でています。
  • カルレッツ(Kalrez)®は、FFKM材質に係る名称のひとつです。公式では、原料ゴムや配合ゴムの状態での供給は行われていません。

ゴム材料(原料ゴム)−パーフロ(FFKM)

ゴム材質(加硫ゴム)−パーフロ(FFKM)

 

 

原料ゴム−エチレンプロピレンゴム(EPDM)
名称 和名 エチレンプロピレンゴム 【EPDM】

エチレン及びプロピレン、ジエン(ENB)*のランダム共重合体

* ジエン部には、DCPやHDを用いるタイプなどもあります。

英名 Ethylene-Propylene Rubber
別称 和名 エチレンプロピレンジエンゴム
英名 Ethylene-Propylene-Diene Terpolymer
略号 EPDM、EPT
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム
  • エチレンプロピレンゴムとは、本来はEPMを指しますが、EPMに架橋モノマーとして非共役ジエンを共重合したEPDMを指してそう呼ぶのが一般的です。
  • 大量に生産されている石油系の合成ゴムで、Oリングなどのシール材ほか、防振材や電線被覆材などに用いられています。
  • 主鎖に二重結合を持たない主鎖飽和型ポリマーであることから耐候性に優れ、石油系合成ゴムの中では高い耐熱性耐薬品性を有しています。しかし、極性基を持っていないことから耐油性は劣っています。

ゴム材料(原料ゴム)−エチレンプロピレンゴム(EPDM)

ゴム材質(加硫ゴム)−エチレンプロピレンゴム(EPDM)

 

 

原料ゴム−テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム(FEPM)
名称 和名 テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム 【FEPM】

4フッ化エチレンとプロピレンの2元共重合体
英名 TetraFluoroEthylene-Propylene Rubber
通称 和名 アフラス
英名 AFLAS
略号 FEPM
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム
  • Oリングなどのシール材ほか、新幹線などで用いる特別な電線被覆材にも採用(電気絶縁性や誘電正接性などのバランスに優れる為)されています。
  • EPMのエチレン部分をフッ化した構造からFKM(2元系/3元系)とは異なる耐薬品性を持つほか、主鎖であるプロピレンが放射線によって架橋することから、耐放射線性にも優れます。
  • FEPMに係る通称として広く用いられているアフラスは、FEPM材料メーカー(原料ゴム供給元)の商品名に由ります。尚、FEPM材料を生産しているメーカーは、世界的に見ても同商品名を擁するAGC旭硝子社のみです。

ゴム材質(加硫ゴム)−テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム(FEPM)

 

 

原料ゴム−アクリルゴム(ACM)
名称 和名 アクリルゴム 【ACM】

アクリル酸エステルと塩素系モノマーの共重合体

* R=メチル基/ブチル基/メトキシエチル基

英名 Acrylic Rubber
略号 ACM
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム
  • 自動車産業でシール材やホースなどに多用(FKMに次ぐ耐熱性と、NBRに次ぐ耐油性とを兼ね備えながら、FKMよりも安価である為)されている石油系の合成ゴムです。
  • アクリル酸エステル(アクリル酸エチルやアクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシエチルなど)の組み合わせにより、耐寒性耐油性を調整して重合することが出来ます。また、アクリル酸エステルは架橋できないため、塩素系、エポキシ系、ジエン系何れかのCSMを共重合しています。
  • FKMの下位互換としてOリングに用いられることもありますが、性能的には不向きです。

ゴム材質(加硫ゴム)−アクリルゴム(ACM)

 

 

原料ゴム−クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)
名称 和名 クロロスルフォン化ポリエチレン 【CSM】

エチレン及びクロロスルフォン化エチレン、塩素化エチレンの非結晶性重合体
英名 Chlorosulfonyl Polyethylene
通称 和名 ハイパロン
英名 Hypalon
略号 CSM
 * ゴムの分類記号(ASTM D 1418/ISO 1629/JIS K 6397)
   M:ポリメチレンタイプの飽和主鎖を持つゴム
  • 電線被覆材やホースのほか、ウェットスーツやゴム引き布などに使われている合成ゴムです。但し、Oリングに用いられることは稀で、通常はFKMが用いられています。
  • ポリエチレンに塩素基を付加して結晶性を乱す構造にすることでゴム弾性を発現させたポリマーです。主鎖に二重結合を持たないことから、耐候性耐熱性を有します。また、塩素基を持っているので耐油性耐薬品性に優れます。
  • CSMに係る通称として広く知られているハイパロンは、デュポン社の商品名「ハイパロン(Hypalon)™」に由ります。但し、現在は製造されていません。

 

 

 



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