靴の材料
2023.11.08
ゴムの加硫とは？架橋との違い、種類についても詳しくご紹介！
こんにちは、岡畑興産靴受託事業の伊集院です。
皆さん、突然ですが「ゴムを加硫させる」ってどのような現象かご存知でしょうか？
実は、弾力があり一般的によく見るゴム製品というのは、生ゴムではなく加硫された状態のゴムが使われています。
今回は、このゴムの加硫現象がどのようなものかご紹介したいと思います。
ゴムの加硫ってどのような現象？架橋とは違う？
まず、加硫という言葉を見て皆さんどのようなイメージを持つでしょうか？
加えるという言葉から「何かを入れているのかな」とイメージはできそうですが、実際のところはよくわからないと思う方が多いかと思います。
加硫とは、硫黄を生ゴムに加えて熱することで反応させる現象のことを指します。
生ゴムの状態ではゴム自体が柔らかいため、力が加わるとその力に負けてしまい、形が簡単に変わってしまいます。
ただ、その生ゴムも加硫を行うことで分子同士が硫黄によってつながり、形状を保持できるようになります。
そうするとゴム自体が硬くなり、力を加えても弾性をもって押し返してくるので、皆さんが知っているような弾力があるゴムになります。
強い反発性を持ったゴム製品は、「加硫」によって作り出された加硫ゴムと言ってもよいと思います
これが硫黄を加えてゴムの性能を変質させる加硫という現象です。
加硫は架橋と何が違うの？
加硫にとても似た現象として「架橋」という現象があります。
硫黄を加えることでゴムの性質に弾性を加える加硫とは違い、架橋は有機過酸化物を用いて分子を結合させる現象です。
架橋されたゴムは加硫ゴムと比べて強い弾性はありませんが、耐熱性や耐酸性は加硫ゴムに比べて高く、過酷な環境下でも使用できるという特徴があります。
このように、加硫と架橋は性質を変化させるということと、硫黄や有機過酸化物を加えた後で加熱するといった方法自体はほぼ同じです。
そのため、同一に呼ばれるケースがあります。
ただその中でも添加する物質の違いによって、出来上がるゴム製品の機能性や効果は大きく変わってくるので、目的や使用用途によって最適な方法を選択していきます。
ゴムの加硫方法の種類をご紹介！
加硫と架橋の違いというのを理解したところで、次に加硫の種類があるかを見ていきましょう！
・硫黄加硫
靴でもよく使われる方法でゴムに対して硫黄を添加して反応させる方法です。
タイヤや靴で使われるラバーをイメージするとわかりやすいですが、伸縮性や弾性が下がりますが、代わりに剛性が上がり非常に頑丈になります。
・パーオキサイド加硫（PO加硫）
有機物による過酸化物架橋はパーオキサイド加硫と呼ばれます。
同じラバーでも電気絶縁性が高くなったり、汚染性が少なくなることで、より幅広い用途で使われる加硫方法です。
硫黄加硫に比べて、架橋剤の配合コストが高くなる為、より機能性が求められる高性能なゴムを作る場合に選択される方法です。
・樹脂架橋
樹脂架橋は、アルキルフェノール樹脂オリゴマーと呼ばれる架橋剤を使用することで、耐熱性を向上させる架橋方法です。
軽量で曲げやすいという特徴がある為、とても扱いやすく電線の管などに使用されています。
・ポリオール架橋
ポリオール架橋は、ビスフェノール類と呼ばれる架橋剤を使用し分子同士を物理的に強固に接合させる架橋方法です。
耐熱性に優れており、フッ素ゴムなどがこのポリオール架橋で作られます。
加硫と架橋それぞれの特徴を生かした製品もご紹介
先に説明したように、加硫と架橋では出来上がったゴムの性能が変わってくるため、加硫材とゴム材料を組み合わせて、さまざまな性能を持ったゴム製品を作ることができます。
まず加硫ゴムですが、すぐに思いつくのは靴のアウトソールラバーに使用されているラバーです。
靴のアウトソールという耐摩耗性や剛性が必要となる場所でも、しっかりと強度を保っている必要があることから、ラバーをアウトソールに使用する場合は加硫ゴムであることが非常に多くなっています。
皆さんが持っているスニーカーや革靴などでラバーが使用されている場合は、ほぼこの加硫ゴムが使用されていると言っていいと思います。
この加硫反応を活かした靴の製法としてバルカナイズ製法という製靴方法がありますので、別のブログもぜひ読んでみてください。
架橋ゴムで皆さんが最も目にしている・使ったことがあるものといえば、私は壁などのひび割れ補修に使われる「シリコン系架橋ゴム」ではないかと思います。
レンガやコンクリートの壁のひび割れ部分に注入し、白く固まるあの材料です。
架橋ゴムは耐熱性や耐酸性が加硫ゴムに比べて高いので、外壁修繕といった過酷な環境でも耐えられるように使用されています。
また、日常の中で見えないところでは、銀行のATMや駅の改札機の中にある、お札や切符を正確に数えたりするような精密機械のローラー部分にも、特別な架橋配合されたゴムが使われるなど、用途に合わせた架橋ゴムというのは身の回りにたくさんあります。
岡畑興産が取り扱っている機能性材料の「R-COMPO」では、過酸化物加硫のラバーを使用しています。
ゴムの加硫って奥が深い！
ここまでで説明してきたように、加硫と架橋は基本的には同じ反応です。
ただ、反応剤として硫黄をしているのか、過酸化物を使用しているのかで、出来上がるゴムやその機能などは大きく変わってくることになります。
加硫反応前の素材を見る機会はなかなかないと思いますので、加硫によって特性がここまで変わるのかと驚くこともあるかもしれません。
ゴムと一言でもとても幅広く、色々な特性を持っているので、ぜひくつナビの他のラバーに関するブログも読んでみて、ゴムの世界に浸ってみてもらえたらと思います！
岡畑興産では、真面目に靴を作っている会社のブログ「くつナビ」を運営しています。
靴や靴の素材、豆知識などさまざまな知識を発信していますので、ぜひご参考ください！
※岡畑興産株式会社は、化学品事業と靴受託事業が連携し、機能性素材の材料開発・用途開発を進めています。
