今回は、ゴムの加硫メカニズム〜加硫曲線の見方〜 について書きたいと思います。
ゴム成形プロセス
ゴム材料の成形は以下2つのプロセスを経て行われます。
- ゴム練り工程
- 加硫工程
ゴム練り工程
ゴム材料に必要な添加剤を混ぜるプロセスです。
ゴムに補強材としてのカーボンブラックや、オゾン劣化防止のための老化防止剤、ゴム加硫を促進するための加硫促進剤などを混ぜ合わせる工程です。
ゴム練り工程は別記事に詳細をまとめております。
ゴム補強材のカーボンブラックについては、こちらでまとめております。
加硫工程
ゴム練り工程で添加剤を混ぜ合わせたゴムを加硫するプロセスになります。
この記事では、ゴムの加硫について詳細を書いていきます。
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ゴム加硫とは
ゴムは、未加硫ゴムを架橋反応させ、加硫させることで部品として使用されます。
ゴムの加硫時間が短いとゴムの架橋が十分に行われず、狙いとする材料強度が発現しません。
一方で、加硫時間が長すぎると、ゴム分子鎖が熱劣化し、狙いとする材料強度が得られません。
そのため、ゴムの加硫工程は非常に重要な工程になります。
ゴムの加硫を利用した接着方法「加硫接着」については別記事で書いております。
加硫度試験
ゴムの加硫を測定する試験として、ゴム加硫度試験があります。
規格：JIS K6300-2 振動式加硫試験機による加硫特性の求め方
本試験は、未加硫ゴムの加硫特性を評価するもので、ダイ中空部に試料を充填し、一定のひずみを繰り返し与えることで発生する応力（トルク）を計測します。
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ゴム加硫曲線
加硫試験で得られた結果イメージは以下です。
横軸「時間」で、縦軸が「発生するトルク」になります。
ゴムの変化プロセスは、A~Dの4つに分類できます。
- A.溶融
- B.溶融安定化
- C.加硫
- D.加硫安定化
1つずつ細かく見ていきます。
A.溶融
ダイ設定温度165℃において、ゴムが室温から温められ、溶解していきます。
ゴムの溶解により粘度が低下していくため、縦軸のトルクも下がっていきます。
B.溶融安定化
ゴムが完全に溶解した状態になり、ゴムが均一溶融状態になることでトルクの変化がなくなります。
この最低トルクが溶融したゴムの粘土（温度165℃下）になります。
液体を想像していただくとわかりやすいと思いますが、完全に液状化した物質においてトルクの変化は無くなります。
C.加硫
ゴムが溶融安定した後、加硫が始まります。
加硫が進むにつれトルクが上昇していきます。
D.加硫安定化
やがて加硫反応が完全に終了すると、トルクの上昇が終わり、トルク変化がなくなります。
この最高トルクが加硫したゴムの粘土（温度165℃下）になります。
ゴムの加硫をさらに安定化させるため、再度加硫工程を実施する「2次加硫」工程もあります。
2次加硫については別の記事にまとめております。
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最後に
今回は、ゴムの加硫メカニズム〜加硫曲線の見方〜 について書いてみました。
ゴム加硫曲線の考察（考え方）に関する内容については別記事で書いていこうと考えています。
主に樹脂やゴム材料、材料リサイクルに関してわかりやすくまとめておりますので、皆さんのご参考になれば幸いです。
ゴムや樹脂材料でお困りなことがありましたら気軽にコメントいただければ、分かる範囲でご回答させていただきます。
ゴムの練り工程の詳細はこちらでまとめております。
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