ダイヤフラムの材質を徹底比較！どんな物性の違いがある？

ものづくりプレス

2024-12-18

ダイヤフラムは、ゴムやその他の素材で構成された柔軟な膜状の部品で、主に流体の制御や圧力の伝達に使用されます。多くの場合、ゴムの強度や性能を向上させるために補強繊維（基布、布）が組み合わされます。この補強繊維の選定は、ダイヤフラムの性能を最大限に引き出すうえで非常に重要です。
特に、以下のような主要な補強繊維がダイヤフラムの性能に大きな影響を与えます。

・ナイロン繊維
・ポリエステル繊維（テトロン）
・アラミド繊維

それぞれの繊維には異なる特性があり、強度や耐熱性、弾力性、耐薬品性に大きな違いがあります。本記事では、これらの材質の特徴と物性を詳しく比較し、適切な材質選定のための情報を提供します。

ダイヤフラムの材質

ダイヤフラムの材質選定は、使用環境や設計要求に応じた最適な性能を得るために欠かせません。補強繊維は、ゴムだけでは得られない強度や弾力性、耐久性を与える役割を担います。ナイロン、ポリエステル、アラミドなどの繊維が主に使用され、それぞれ以下の特性を持ちます。

ナイロン繊維の特徴と物性

ナイロン繊維は、石油を原料に合成されたポリアミド系の繊維であり、以下のような特徴を持っています。

主な特性
・耐摩耗性：高い耐摩耗性により、繰り返しの運動や摩擦が発生する環境でも優れた耐久性を発揮します。
・弾力性：高い弾性回復力を持ち、曲げや引っ張りに対する耐性が強いです。
・耐薬品性：油や有機溶剤に対して比較的強く、工業用途で多く使用されます。
・耐熱性：特にナイロン66は耐熱性が高く、軟化点が約180℃であるため、ゴム成型工程内での使用にも適しています。

欠点
・酸に弱く、酸性環境下では劣化が早まる可能性があります。
・長期間の使用で黄色く変色することがありますが、これが性能に与える影響は軽微です。

用途
ナイロン繊維は、特に繰り返しの屈曲や摩擦が発生する環境で使用されるダイヤフラムに適しており、産業機器や流体制御装置で広く採用されています。

ポリエステル繊維（テトロン）の特徴と物性

ポリエステル繊維は、合成繊維の中でもナイロンに次いで多く使用される素材です。

主な特性
・高い耐熱性：ナイロンと比較して耐熱性がやや高く、ゴムとの相性も良いため、ダイヤフラムとして高温環境で使用するのに適しています。
・伸びが少ない：低伸度で形状保持力が強く、ローリングダイヤフラムなど動きの少ない用途に最適です。
・湿気への耐性：水分や湿気に強く、吸湿による性能低下が起こりにくい特性があります。

欠点
・酸や特定の化学薬品には弱く、これらに長時間さらされると劣化する可能性があります。

用途
高温環境や湿気が多い場所での使用が想定されるダイヤフラムに最適です。ポリエステルの強度と安定性は、産業用途だけでなく、屋外設備にも適しています。

アラミド繊維の特徴と物性

アラミド繊維は、高強度かつ高性能な合成繊維で、防弾チョッキや自動車用タイヤ補強材などの過酷な環境で利用されることが多い素材です。

主な特性
1．高強度：特にパラ系アラミド（例：ケブラー）は、引っ張り強度が非常に高く、耐衝撃性にも優れています。
2．耐熱性：アラミド繊維は非常に高い耐熱性を持ち、高温環境下で性能を維持します。メタ系アラミド（例：ノーメックス）は、耐熱性に加え柔軟性も兼ね備えています。
3．耐薬品性：化学薬品に対する耐性が高く、厳しい環境下でも劣化しにくいです。

欠点
・接着性が悪いため、ゴムとの一体化が難しく、特殊な加工が必要となります。
・パラ系アラミドは屈曲性が低いため、動きが多い箇所には適しません。

用途
メタ系アラミドは耐熱性が求められるダイヤフラムに使用され、特に柔軟性が必要な用途でその力を発揮します。一方、パラ系アラミドは強度が重視される特殊なダイヤフラム構造に適しています。