加硫促進剤の用途

ものづくりプレス

2025-01-04

ゴムの加硫は、天然ゴムや合成ゴムに硫黄やその他の架橋剤、加硫促進剤を加え、高温で処理することでゴム分子間に化学結合を生じさせる反応です。この加硫工程により、ゴムは弾力性や耐久性、引張強度といった物性が向上し、様々な用途に適した特性を獲得します。特に、加硫促進剤は加硫工程の中でも欠かせない成分であり、加硫のスピードを促進して時間を短縮し、加硫温度の低下を可能にし、さらには加硫剤の使用量削減にも貢献します。これにより、ゴムの製造効率が上がり、品質も安定します。

加硫促進剤なしでは、加硫に非常に長い時間がかかり、コスト面でも不利になるため、加硫促進剤の適切な選択と使用はゴム製品の品質に直結します。現在も多くの種類の加硫促進剤が利用されていますが、そのほとんどは半世紀以上前に開発されたもので、基本的な構造に大きな変化は見られません。加硫促進剤は、ゴムの物性を左右する配合剤として、今なおゴム産業において重要な役割を果たしています。

硫黄、加硫促進剤、酸化亜鉛の相互作用

ゴムの加硫における硫黄の効果を最大化するためには、加硫促進剤と酸化亜鉛の適切な組み合わせが重要です。これらのうちいずれかが欠けると、加硫の効率が著しく低下し、ゴムの物性も低下します。加硫反応は、硫黄、加硫促進剤、酸化亜鉛の3つが揃うことでより効果的に進行しますが、加硫のメカニズムは現在も全て解明されていません。一般的には、酸化亜鉛が亜鉛イオンを介してポリスルフィドと結びつき、架橋の前駆体が形成されることが加硫反応を促進すると考えられています。

酸化亜鉛がなくても加硫促進剤と硫黄の組み合わせで加硫は可能ですが、その場合、耐熱性が低下し、加硫後に元の性質に戻る「加硫戻り」が起きやすくなるため、ゴムの品質が劣化するリスクが高まります。酸化亜鉛は加硫反応をより安定させ、ゴムの耐久性や性能向上に欠かせない要素といえます。

加硫ゴムの物性向上と加硫促進剤の種類

加硫促進剤の役割は、単に加硫反応を早めるだけでなく、最終的な加硫ゴムの物性を向上させることにもあります。製品ごとに求められる性能に応じて、複数の加硫促進剤を組み合わせて使用し、ゴムの性質を微調整しています。以下は代表的な加硫促進剤の種類とその特性です。

１．チアゾール系
チアゾール系は、最も一般的な加硫促進剤であり、多様な用途に対応可能です。ゴムにバランスの取れた特性を付与し、一般的な加硫プロセスに使用されます。

２．スルフェンアミド系
スルフェンアミド系は、スコーチ時間が長く、加硫速度の調整がしやすいため、タイヤや工業用ゴム製品に広く用いられています。スコーチ時間の長さは、加工中に加硫が進みすぎるリスクを抑えるため、安定した製造が可能です。

3．チウラム系
チウラム系は、エチレンプロピレンゴム（EPDM）やニトリルブタジエンゴム（NBR）などの加硫促進剤として利用されるほか、天然ゴム（NR）やスチレンブタジエンゴム（SBR）の二次加硫剤としても使用されます。

4．ジチオカルバミン酸塩系
ジチオカルバミン酸塩系は非常に高い加硫促進効果を持ち、「超促進剤」として知られます。速やかな加硫反応が求められる製品に使用され、短時間で高い硬度を実現します。

5．グアニジン系
グアニジン系は、他の加硫促進剤と併用されることが多く、ゴムに硬さや腰の強さを付加するための調整剤として用いられます。

これらの加硫促進剤は、ゴム製品の用途や性能の要求に応じて選択されます。組み合わせ方次第でゴムの弾力性、引張強度、耐熱性といった物性を調整できるため、加硫促進剤はゴムの機能性を最大限に引き出すための重要な役割を果たしています。

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