ゴムの耐酸性について知る！化学環境に強い製品の秘密

ものづくりプレス

2025-03-21

ゴムフッ素ゴム(FKM) 特性・特徴

化学環境に耐性のあるゴム製品は、自動車、化学プラント、半導体製造など、幅広い産業分野で重要な役割を果たしています。これらのゴムは、強酸・強アルカリ、高温・低温、溶剤や油脂など、過酷な条件下でも性能を維持することが求められます。特に、耐酸性・耐薬品性に優れたゴムは、設備の長寿命化やメンテナンスコストの削減に貢献しています。

化学環境における代表的な耐酸性ゴムには、次の3種類があります。
・クロロスルフォン化ポリエチレン（CSM）：ハイパロンとして知られ、耐酸性・耐オゾン性に優れる。
・ブチルゴム（IIR）：ガス透過性が低く、防振性・耐候性も高い。
・フッ素ゴム（FKM）：耐薬品性・耐熱性・耐油性において最強クラスの性能を誇る。

この記事では、これらのゴムの特性・用途・長所・短所について詳しく解説し、適切なゴム選定のポイントも紹介します。

クロロスルフォン化ポリエチレン（CSM） — ハイパロンの特性と用途
ブチルゴム（IIR） — 優れたガスバリア性と防振性
ハロゲン化ブチルゴム（HIIR） — 高性能バージョン
フッ素ゴム（FKM） — 最強クラスの耐薬品性・耐熱性
フッ素ゴムの短所と対策
ゴム選定のポイントと最新技術
まとめ：用途に応じた最適なゴム選定で耐久性アップ！

クロロスルフォン化ポリエチレン（CSM） — ハイパロンの特性と用途

CSM（Chlorosulfonated Polyethylene）は、ポリエチレンを塩素化し、さらにクロロスルホン化することで製造される特殊ゴムです。デュポン社の「ハイパロン（Hypalon）」の名称で広く知られています。

CSMの製造方法と特性
・塩素化：塩素の含有量（20〜45%）を調整することで、弾性・硬度・結晶性をコントロール。塩素量が多いほど弾力が増し、結晶性が下がる。
・クロロスルホン化：硫黄を導入して架橋密度を調整。硫黄量が多いほど強度が向上する。

CSMの主な用途
・自動車部品：耐熱・耐候性が求められるホース、シール材
・エスカレーターの手すり：耐摩耗性と柔軟性を両立
・ゴムボート・防水シート：耐酸性・耐紫外線性で長寿命化

ブチルゴム（IIR） — 優れたガスバリア性と防振性

ブチルゴム（IIR）は、イソブチレンと微量のイソプレン から製造される合成ゴムで、ガス透過性の低さと高い防振性で知られています。

ブチルゴムの構造と特性
・メチル基による主鎖の保護：ポリマー主鎖を囲むメチル基がガスの透過をブロックし、優れたガスバリア性を発揮。
・二重結合が少ない：化学的に安定しており、耐候性・耐オゾン性に優れる。

ブチルゴムの主な用途
・タイヤのインナーチューブ：ガス漏れ防止に最適
・防振材・家電製品の防音材：低反発弾性で振動・騒音を低減
・医療機器のシーリング材：滅菌処理にも対応

ハロゲン化ブチルゴム（HIIR） — 高性能バージョン

ハロゲン化ブチルゴム（HIIR）は、ブチルゴムに塩素（Cl）や臭素（Br）を付加 して性能を向上させた改良版です。

HIIRの特性と応用
・加硫反応の促進：ハロゲン処理により、架橋反応が早まり、加工時間を短縮。
・耐熱性・耐油性の向上：接着性の改善により、異種材料との複合化が可能。

フッ素ゴム（FKM） — 最強クラスの耐薬品性・耐熱性

フッ素ゴム（FKM）は、フッ素を含んだオレフィンとエチレン・プロピレン などを共重合して作られます。主に乳化重合法で製造され、分子構造の特性により、極めて高い耐熱性・耐薬品性・耐油性を持っています。

フッ素ゴムの耐熱性・耐薬品性のメカニズム
・C-F結合の強さ：C-F結合はC-H結合よりも結合エネルギーが高く、熱や薬品の影響で分解しにくい。
・フッ素原子による保護層：フッ素原子が大きいため、C-F結合がC-C結合を覆い、外部環境からの攻撃を防ぐ。

フッ素ゴムの主な用途
・自動車部品（Oリング、シール材）：高温・油脂環境でも劣化しにくい
・化学プラントのバルブ・シール：耐薬品性が必要な配管やシーリング材
・半導体製造装置の部品：高純度で汚染性が低い

フッ素ゴムの短所と対策

・耐寒性の弱さ：ガラス転移温度が高く、低温では硬化・脆化しやすい。
→ 耐寒性向上策：低温特性に優れたフッ素ゴム（FKM-LT）を採用。

・強アルカリ・エステルに弱い：C-F結合の弱点として、特定の化学物質には耐性が低い。
→特殊グレードの使用：特定の用途向けに耐アルカリ性を向上させたFKMの利用が推奨される。

ゴム選定のポイントと最新技術

適切なゴム製品を選ぶためには、使用環境・化学物質・温度範囲・耐候性・コスト など、複数の要因を考慮する必要があります。最近では、ナノコンポジット材料 を添加したゴム製品や、プラズマ表面処理 による接着性強化技術も開発されています。

最新のゴム材料技術
・ナノフィラー強化技術：カーボンナノチューブ（CNT）やグラフェンを配合し、耐摩耗性・強度を向上。
・プラズマ処理技術：ゴム表面の親水性を高め、接着性・耐薬品性を強化。

まとめ：用途に応じた最適なゴム選定で耐久性アップ！

今回紹介したCSM、ブチルゴム、フッ素ゴム は、それぞれ異なる特性を持ち、用途に応じた選定が必要です。自動車・化学プラント・電子機器など、厳しい化学環境下でも耐久性・信頼性を最大限に発揮 するためには、適切なゴム材料の選択と最新技術の応用 が不可欠です。今後の技術革新によって、さらに高性能なゴム製品が登場することが期待されています。