オンリーワン製品について-ゴムの話
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オンリーワン製品について-ゴムの話

  • 天然ゴムの話
  • ゴムについて
  • 加硫の話
  • ゴムの弾性

天然ゴムの話

このホームページでご紹介しています商品は、全て天然ゴムよりつくられています。 わたしたちが天然ゴムでつくり続けるこだわりは、他の合成ゴムにはない特性を持ちつつも地球にやさしいゴムだからです。

■なぜ、天然ゴムは地球にやさしいのか? 他の合成ゴムの殆どが石油より合成されることに対し、天然ゴムは植物よりつくられます。 しかも、植物を伐採することなく樹液よりつくるため、いま全世界で叫ばれているCO2削減という観点からも見直されつつあります。

■天然ゴムって...? 天然ゴムの化学構造 天然ゴムは、石油よりつくられる合成ゴムより、ずっと昔からあり、マレーシア・インドネシア・タイなどの東南アジアでつくられたものが大半を占めます。
天然ゴムは、ご存知のとおり、ゴムの木の幹にキズをつけて樹液を集め、昔ながらの独自な製法により固形のゴム原料となります。
このゴム原料にたくさんの薬品を混ぜ込み、金型の中で熱と圧力をかけることにより、わたしたちが通常使っているゴム製品となります。
化学的な構造では、他の合成ゴムとくらべ、1つの分子が非常に長く、規則正しく並んでいます。
少し専門的にいうと、天然ゴムは分子量が非常に大きいポリイソプレンであり、その構造の殆どがシス型のため、分子が規則的に並んでいる、ということになります。
この構造のおかげで自然の産物である天然ゴムは、人工的につくられた合成ゴムでは真似のできない優れた特性をもっています。

【天然ゴムの優れた特性】

・引っ張ってもちぎれにくい(高引張強度)
・キズがあっても裂けにくい(高引裂強度)
・擦っても磨耗しにくい(耐摩耗性)

ゴムについて

■ゴムとは何か? ゴムとはどのような物質でしょうか?改めて問われると返答に困ってしまいます。
これはゴムの複雑さからきており、学術的にも確定的な定義はないのですがJISでは下記のように定義されています。

【JISの定義】

ゴムとは次のような性質をもっているかまたは与えることのできる高分子物質をいう。
・室温において小さな応力で相当に大きい変形を起こし、その変形から急速にほとんど元の形まで戻ること。
・熱及び中庸の圧力を加えることにより恒久的な形に再成形することが容易にできないこと。

[備考] この用語は、ゴムから製造される製品にも使われる。

■水枕の原料である生ゴム 水枕の原料である生ゴム 私たちが抱いているゴムのイメージは、柔らかくてよくはずみ、よく伸びる。しかも何十回、何百回でも繰り返して伸び縮みできることで、ゴムの本質をよくついています。 このような性質は、もちろんおおきな弾性によるもので、その本性の解明に130年以上もの年月がかかったといわれるほどに、科学的にも特異な性質で、まさに不思議で神秘的ともいえる特性なのです。したがって、ゴムは他の材料では決して得られない特別なものなのです。
ゴムには、生ゴム(原料ゴム)と弾性ゴム(加硫ゴム)の2通りの意味あいがあります。ふつう私たちの目 にするゴムは、加硫したゴム製品で弾性ゴムのことです。
弾性ゴムを引張って離すとすぐもとの形にもどりますが、この挙動を弾性変形といいます。生ゴム(未加硫ゴム、原料ゴム)は元の形に戻らず引っ張ったときの 形のままになります。生ゴムのこのような性質を可塑性がある、または塑性変形するといいます。生ゴムは塑性変形を利用していろいろな形に成形することがで きます。なお小さな変形の範囲では、生ゴムも弾性変形します。

※ゴムの超理解法(小松公栄著、(株)ポスティコーポレーション発行)より

加硫の話

加硫成型機 ここでゴム工業における最大の発明といわれる加硫について説明します。
アメリカのチャールズ・グッドイヤーは1839年の冬に、ふとした偶然から加硫ゴムを発見しました。研究室で眠ってしまった彼のゴム靴に実験中の薬品がこ ぼれ、ストーブで加熱されました。翌朝彼が目を覚ますとゴム靴の弾性が大幅に増加して強くなっていました。こうして、生ゴムに硫黄を混ぜて加熱すると、著 しく強靭な弾性を有し、しかも熱に対して生ゴムよりはるかに安定な加硫ゴムが発見されたのです。グッドイヤーはすでに1832年頃からゴムに関心があり、 地道な研究を続けていましたから、彼の発明の偶然性の裏には、天才的頭脳と膨大な努力が隠されているのです。
 このように高度な知識・努力の継続による幸運の発見はセレンディピティ(Serendipity)といわれ、最近ではノーベル賞を受賞した田中耕一氏の例が挙げられ、独創性開発の基礎手法として最近 注目されています。

1843年にはイギリスのハンコックが加硫ゴムの本質がゴムと硫黄との化学結合の産物あることを見抜いて数々の加硫法を開発して、近代的ゴム工業がはじまりました。
加硫法の発明によって、弾性、不浸透性、電気絶縁性などのほかに強靭性と耐久性が付与され、利用価値が格段に広がりました。それまでは温度が上がると軟化してべとつき、温度が下がると硬化する生ゴムの欠点が解消されたわけです。

生ゴムにカーボン等の補強剤を混合し、さらに少量の硫黄と助剤を加えて形成したのち、加熱により加硫して弾性ゴム製品ができます。加硫により、原料ゴムの 分子と硫黄分子が化学反応により結合して、強固なゴム製品となり、生ゴムの何十倍何百倍もの強さに達します。金属やセラミック材料の強度は製品になっても 変わりません。またゴムに近いプラスチックでも、パイプ、トレイ、フィルム等にみられるように、原料の形がかわっただけで、ほぼ元のままの性質を具現して います。ゴムのように原料と製品の強度や性質が大幅に変わるものはほとんど見られません。

生ゴムを加硫しますと、隣同士や近所同士のゴム分子が硫黄を間にして結合します。硫黄の量はゴム100部に対して2~5部程度ですから、弾性ゴムのなかで 結合している部分(架橋点)はごく少ない箇所になります。加硫と同じような働きを架橋といい、硫黄のほかに過酸化物、アミン化合物、電子線、エックス線な どで架橋(加硫)するという方法があります。良いゴム製品をつくるためには、均一な化学反応によりよい加硫を行うことが大事ですが、・大量の固体状の生ゴ ムに少量の硫黄等を分散させる困難性・化学反応の複雑性、などによりきわめて高度な技術が必要になります。

※ゴムの超理解法(小松公栄著、(株)ポスティコーポレーション発行)より

ゴムの弾性

水に花粉を浮かべたり、石鹸の粉を落としてみると、これらの微粒子が水の表面をすばやく自由自在に無差別に動き回ります。このような微粒子の不規則な運動は、1827年にイギリスの植物学者ブラウンがはじめて発見したので、ブラウン運動といわれます。これは、その後の物理学の発展により、分子の実在性が確立される元となった重要な発見でした。ブラウン運動は水以外の液体にも共通して見られ、また煙突の煤の運動にも見られます。液体や気体は固体と違って、分子やコロイド微粒子(分子の集合体)があちらこちら動き回って、自由に位置を変えてブラウン運動しています。
ゴムはもちろん固体ですが、他の固体と決定的に異なるところがあります。それはゴムが液体と同じような性質をもっていることです。実は意外なことに、ゴムの分子は液体と同じようにブラウン運動をしているのです。ゴムは非常に長い分子鎖が、複雑にとぐろを巻いて絡み合っているため、分子全体としては移動や回転がないので、液体のように流動するわけにいかずにあくまで固体です。しかし一本一本のゴムの分子鎖では、結合している鎖に沿って分子の回転や振動による分子運動が非常に多く起こりしかも無秩序に起こって、ブラウン運動をしています。小さな(ミクロな)分子鎖中の運動なので、ミクロブラウン運動と呼ばれます。
長い分子鎖の集合体であるゴムを静置している時は、糸まり状に丸まっているのがもっとも自然な形となります。ゴムの鎖の両端を手で持って引張って伸ばしたとき、鎖はミクロブラウン運動によって元の丸まった状態に戻ろうとして、張力すなわち弾力を発生します。これがゴムの弾性の正体で、分子のブラウン運動に起因しているわけです。
イギリスの科学者ジョン・ゴフは、1806年という驚くべき早い時期に、ゴムの弾性に関する実験にもとづく非常に重要な論文を発表しました。19世紀初めのことで加硫も発見されていないときです。ゴフの実験は次のような2つのものです。

(実験1)太いゴムひもに錘(おもり)を吊るしますと、一定の長さでバランスを保って静止状態になります。このときゴムひもに熱湯をかけるなどして加熱すると錘は上にあがります。

実験1に関して、一般の物質では温度を上げると強度や張力は弱くなるのが普通です。ゴム弾性はミクロブラウン運動に見られる分子の熱運動ですから、温度が高いほど熱運動が活発になります。したがって、ゴムの紐を元に戻そうとする力、すなわち張力が強くなり、錘は上にあがります。

(実験2)ゴムひもの細片を唇につけたまま、両手で左右に急激に引っ張ると、唇には暖かみを感じます。

実験2でゴムを引張ることは、外の仕事のエネルギーがゴムに与えられたことになり、ゴム分子のエネルギーが高くなって運動が激しくなります。急に引っ張った場合は、温度が外に逃げるひまがないために温かみを感じるわけです。
ゴムに外力を加えたまま放置しておくと劣化が早まるのは以上のような理由です。

※ゴムの超理解法(小松公栄著、(株)ポスティコーポレーション発行)より

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