ゴムの劣化に関する知識

1. ゴムの劣化とは何ですか？表面にはどのような変化が現れますか？
ゴムおよびその製品の加工、保管、使用の過程において、内外の様々な要因が複合的に作用することで、ゴムの物理的・化学的性質および機械的性質は徐々に劣化し、最終的には使用価値を失います。この変化をゴムの劣化と呼びます。表面的には、ひび割れ、べたつき、硬化、軟化、チョーキング、変色、カビの発生といった症状が現れます。
2. ゴムの劣化に影響を与える要因は何ですか？
ゴムの劣化を引き起こす要因は以下のとおりです。
（a）ゴム中の酸素と酸素分子がフリーラジカル連鎖反応を起こし、分子鎖が切断されたり、過度に架橋されたりすることで、ゴムの特性が変化します。酸化はゴムの劣化の重要な原因の一つです。
（b）オゾンとオゾンの化学活性は酸素よりもはるかに高く、破壊力も強い。オゾンも分子鎖を破壊するが、ゴムに対するオゾンの影響は、ゴムが変形しているか否かによって異なる。変形したゴム（主に不飽和ゴム）に使用すると、応力作用の方向に垂直な亀裂、いわゆる「オゾンクラック」が発生する。変形していないゴムに使用すると、亀裂を起こさずに表面に酸化膜が形成されるだけである。
（c）熱：温度を上昇させると、ゴムの熱ひび割れや熱架橋を引き起こす可能性があります。しかし、熱の基本的な効果は活性化です。酸素拡散速度を向上させ、酸化反応を活性化することで、ゴムの酸化反応速度を加速させます。これは一般的な老化現象である熱酸素老化です。
（d）光：光の波長が短いほど、エネルギーは大きくなります。ゴムに損傷を与えるのは、エネルギーの高い紫外線です。紫外線は、ゴム分子鎖の直接的な切断と架橋を引き起こすだけでなく、光エネルギーの吸収によってフリーラジカルを生成し、酸化連鎖反応プロセスを開始および加速します。紫外線は加熱作用も持ちます。光作用のもう1つの特徴（熱作用と異なる点）は、主にゴムの表面に作用することです。接着剤含有量の多いサンプルでは、​​両面に網目状の亀裂、つまりいわゆる「光学的外層亀裂」が生じます。
（e）機械的応力：機械的応力が繰り返し作用すると、ゴム分子鎖が切断されてフリーラジカルが生成され、これが酸化連鎖反応を引き起こしてメカノケミカルプロセスを形成します。分子鎖の機械的切断と酸化プロセスの機械的活性化のどちらが優勢になるかは、置かれた条件によって異なります。また、応力の作用下ではオゾンクラックが発生しやすくなります。
（f）湿気：湿気の影響には2つの側面があります。ゴムは、湿度の高い空気中で雨にさらされたり、水に浸かったりすると、容易に損傷を受けます。これは、ゴム中の水溶性物質や透明な水基が水によって抽出され、溶解されるためです。加水分解または吸収が原因となります。特に、水への浸漬と大気への暴露が交互に繰り返されると、ゴムの劣化が加速されます。しかし、場合によっては、湿気はゴムに損傷を与えず、劣化を遅らせる効果さえあります。
（g）その他：ゴムに影響を与えるものとして、化学媒体、可変価金属イオン、高エネルギー放射線、電気、生物などがある。
3．ゴムの劣化試験方法にはどのような種類がありますか？
2つのカテゴリーに分けられます。
（a）自然老化試験方法。これはさらに、大気老化試験、大気促進老化試験、自然保管老化試験、自然媒体（埋設地等を含む）および生物老化試験に分類される。
（b）人工加速劣化試験方法。熱劣化、オゾン劣化、光劣化、人工気候劣化、光オゾン劣化、生物劣化、高エネルギー放射線および電気劣化、化学媒体劣化について。
4. 各種ゴム化合物の熱風老化試験において、どの温度グレードを選択すべきか？
天然ゴムの場合、試験温度は通常50～100℃、合成ゴムの場合は50～150℃ですが、特殊ゴムの場合はさらに高くなります。例えば、ニトリルゴムは70～150℃、シリコーンフッ素ゴムは一般的に200～300℃で使用されます。要するに、試験に応じて決定する必要があります。