加硫 または加硫 (英国式) は、化学薬品と (通常は) 熱を使用してゴムを硬化させるプロセスです。元々、加硫とは、天然ラテックスゴムを熱と硫黄で処理することを意味していました。これは依然として最も一般的なタイプの加硫ですが、このプロセスは合成ゴムにも適用され、他の化学物質が含まれる場合があります.
歴史
ゴムの木 (パラゴムノキ) を含む多くの植物がラテックスを生成します。 ）、バナナ、トウワタ、タンポポ。ラテックスには、伸縮性と防水性に優れたポリマー ポリイソプレンが含まれています。考古学的研究によると、メソアメリカ人はゴムをボールや防水布や容器に使用していました.
Charles Marie de La Condamine は、1736 年にフランスのアカデミー ロワイヤル デ サイエンスにアメリカのゴムのサンプルを提示しました。1770 年に、Joseph Priestley は、材料が紙に鉛筆の跡をこすりつけたのを観察し、「ゴム」という用語につながりました。ゴムには多くの用途がありましたが、時間の温度の影響を受けました。寒さでゴムが硬くなって壊れました。熱でベトベトになりました。
1839 年、チャールズ グッドイヤーは、ゴムと硫黄を組み合わせ、混合物を加熱すると材料が硬化することを発見しました。グッドイヤーは 1844 年に米国でこの発見の特許を取得し、トーマス ハンコックは 1843 年に英国でこのプロセスの特許を取得しました。ハンコックの友人であるウィリアム ブロッケンドンは、ローマの火と鍛造の神であるバルカンにちなんで「加硫」という用語を作り出しました。この単語のアメリカ語の綴りは「バルカナイゼーション」になりました。
加硫の仕組み
加硫は、ポリマーストランドを架橋することによってゴムを硬化または硬化させます。グッドイヤーのプロセスでは、熱がエネルギーを供給してポリイソプレン分子の炭素原子を硫黄架橋で結合します。分子間の鎖を形成する硫黄原子の数は、加硫ゴムの最終特性に影響を与えます。たとえば、ゴムの架橋が短いと、耐熱性の高いゴムが得られます。架橋の長い鎖はより柔軟ですが、耐熱性は低くなります。
元のプロセスでは、加硫剤 硫黄です。その他の化合物は、合成ゴムのシリコーンとクロロプレン (ネオプレン) の加硫剤として機能します。
最も一般的な 5 種類の加硫剤は次のとおりです。
- 硫黄または硫黄化合物
- 金属酸化物 (MgO、ZnO、場合によっては Pb3 O4 )
- 過酸化物
- アセトキシシラン
- ウレタン
天然ゴムの加硫には熱が必要ですが、すべての工程で熱が必要というわけではありません。例えば、シリコーンの加硫は室温で起こります。一部のプロセスでは、熱の代わりに放射線を使用します。
現代の加硫には、多くの場合、促進剤と呼ばれる化学物質が含まれています。例えば、エチレンチオ尿素（ＥＴＵ）は、ポリクロロプレンゴムの硬化に使用される促進剤である。カーボン ブラックは天然ゴムの促進剤であり、添加により完成品の特性が向上します。
加硫の効果
加硫はゴムの化学組成を変化させるため、もちろん材料の化学的、物理的、および機械的特性を変化させます。効果の一部を次に示します:
- 収縮:加硫によってゴムが収縮します。これは、架橋によってポリマー鎖が互いに接近するためです。
- 不可逆的:加硫の影響は永続的であり、熱や化学プロセスを使用しても元に戻すことはできません。
- 形状を維持する:加硫によってゴムは収縮しますが、物体の形状は変わりません。
- 粘度の増加
- 硬度アップ
- 変形の減少
加硫ゴムの用途
今日、ほとんどのゴムは加硫されています。加硫ゴムは、車両のタイヤ、靴底、消しゴム、おもちゃ、靴底、ウェット スーツ、ホース、ベルトに使用されます。
参考文献
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- マーク、ジェームズ E.; Erman, Burak (編) (2005).塊茎の科学技術。 ISBN 0-12-464786-3.
