ニトリルゴム
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.107.385 |
CompToxダッシュボード（EPA） | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |
ニトリルゴムは、ニトリルブタジエンゴム、NBR、ブナN、アクリロニトリルブタジエンゴムとも呼ばれ、アクリロニトリル（ACN）とブタジエンから得られる合成ゴムです。[ 1 ]商品名には、Perbunan、Nipol、Krynac、Europreneなどがあります。このゴムは、油、燃料、その他の化学物質に対する耐性に優れているという点で他に類を見ません。
NBRは、自動車産業や航空産業において、燃料・オイルハンドリングホース、シール、グロメット、セルフシール式燃料タンクの製造に使用されています。また、食品サービス、医療、原子力産業では、保護手袋の製造にも使用されています。NBRは-40～108℃（-40～226°F）の温度範囲で安定しているため、航空用途に最適な素材です。ニトリルブタジエンは、成形品、履物、接着剤、シーラント、スポンジ、発泡フォーム、フロアマットの製造にも使用されています。
NBRはその弾力性により、使い捨ての実験用手袋、清掃用手袋、検査用手袋に適した素材です。ニトリルゴムは天然ゴムよりも油や酸に対する耐性が高く、強度は優れていますが、柔軟性は劣ります。
歴史
ニトリルゴムは、1931年にBASFとバイエル（当時は化学コングロマリットIGファルベン傘下）によって開発されました。最初の商業生産は1935年にドイツで開始されました。[ 2 ] [ 3 ]
ブナ・ヴェルケは、ナチス・ドイツが占領下のポーランド、アウシュヴィッツに運営していた強制収容所・絶滅収容所の近くにあった奴隷労働工場で、IGファルベン社が資金を提供していました。原材料はポーランドの炭田から調達されていました。[ 4 ]ブナゴムはBASF AGによって命名され、1988年までブナはBASFが保有していたニトリルゴムの 商標でした。
生産
高温NBRの製造では、乳化剤（石鹸）、アクリロニトリル、ブタジエン、ラジカル生成活性剤、および触媒が重合容器に添加されます。容器内の反応媒体は水です。タンクは30～40℃に加熱され、重合反応を促進し、ポリマーの分岐形成を促進します。ニトリルゴムの製造には、反応を伝播させる複数のモノマーが関与するため、各ポリマーの組成は異なる場合があります（重合タンクに添加される各モノマーの濃度とタンク内の条件によって異なります）。ポリマー全体を通して単一の繰り返し単位が存在しない場合があります。このため、一般的なポリマーにはIUPAC名がありません。
モノマーは通常5～12時間反応させます。 重合が約70%の転化率まで進行した後、ジメチルジチオカルバメートやジエチルヒドロキシルアミンなどの「ショートストップ」剤を添加し、残りのフリーラジカルや開始剤と反応（破壊）させます。得られたラテックスが「ショートストップ」すると、未反応のモノマーはスラリーストリッパーで蒸気を通して除去されます。未反応モノマーの回収率はほぼ100%です。モノマー回収後、ラテックスは一連のフィルターに送られ、不要な固形物が除去された後、ブレンドタンクに送られ、そこで酸化防止剤で安定化されます。得られたポリマーラテックスは、アルミニウムタンクで硝酸カルシウム、硫酸アルミニウム、その他の凝固剤を使用して凝固させます。凝固物は洗浄され、乾燥されてクラムラバーになります。[ 3 ]
コールドNBRの製造プロセスは、ホットNBRの製造プロセスと非常に似ています。重合タンクは、室温（ATC）に近い30～40℃まで加熱するのではなく、5～15℃に冷却されます。低温条件下では、ポリマーの分岐が少なくなります（分岐の量によってコールドNBRとホットNBRが区別されます）。
プロパティ
原料は通常黄色ですが、メーカーによってはオレンジ色や赤色の場合もあります。破断伸びは300%以上、引張強度は10 N/mm 2 (10 MPa)以上です。NBRは、鉱油、植物油、ベンゼン／ガソリン、一般的な希酸および希アルカリに対して優れた耐性を示します。
NBRの特性において重要な要素は、アクリロニトリル基とブタジエン基の比率、つまりACN含有量です。ACN含有量が低いほどガラス転移温度は低くなりますが、ACN含有量が高いほど、前述のように非極性溶剤に対する耐性が向上します。[ 5 ]耐溶剤性と低温柔軟性の両方が求められるほとんどの用途では、ACN含有量は33%が必要です。
| 財産 | 価値 |
|---|---|
| 外観 | |
| 硬度、ショアA | 30～90 |
| 引張破壊応力、極限 | 500～2500 PSI |
| 破断後の伸び（％） | 最大600% |
| 密度 | 1.00 g/cm 3程度配合可能 |
アプリケーション
ニトリルゴムの用途としては、使い捨ての非ラテックス手袋、自動車の伝動ベルト、ホース、O リング、ガスケット、オイルシール、V ベルト、合成皮革、プリンターのフォームローラー、ケーブル被覆などがあります。NBR ラテックスは、接着剤の製造や顔料バインダーとしても使用できます。
摂取を目的としたポリマーとは異なり、化学組成／構造のわずかな不一致が体に顕著な影響を及ぼす可能性がありますが、NBRの一般的な特性は組成の影響を受けません。製造プロセス自体はそれほど複雑ではありません。重合、モノマー回収、凝固の各プロセスには添加剤と設備が必要ですが、これらはほとんどのゴムの製造工程で一般的に見られるものです。必要な装置はシンプルで入手しやすいものです。
2008年1月、欧州委員会は、ニトリルブタジエンゴムの価格を固定したとして、バイエルグループとゼオングループに、EUのカルテルおよび制限的商慣行の禁止（EC条約第81条およびEEA協定第53条）に違反して、合計3,423万ユーロの罰金を科した。[ 6 ]
水素化ニトリルブタジエンゴム（HNBR）
水素化ニトリルブタジエンゴム（HNBR）は、NBRの水素化によって製造されます。この処理により、オゾンだけでなく様々な化学物質による劣化を受けやすいオレフィン基が除去されます。通常、水素化を促進するためにウィルキンソン触媒が使用されます。ニトリル基は影響を受けません。水素化の程度によって、ポリマーに適用できる加硫の種類が決まります。[ 7 ]
高飽和ニトリル（HSN）としても知られるHNBRは、熱、油、化学物質への長期曝露後も優れた物理的強度と特性を保持することから広く知られています。商品名には、Zhanber（Lianda Corporation）、Therban（Arlanxeo [ 8 ]）、Zetpol（Zeon Chemical）などがあります。自動車用エアコンシステムのOリングの製造によく使用されています。[ 9 ]その他の用途としては、タイミングベルト、ダンパー、サーボホース、メンブレン、シールなどがあります。[ 10 ]
充填剤の選択と配合量に応じて、HNBRコンパウンドの引張強度は通常、23℃で20～31MPaです。配合技術により、HNBRは-40℃～165℃の広い温度範囲で使用でき、長期間使用しても劣化を最小限に抑えることができます。低温性能には低ACNグレードを使用し、高温性能には白色充填剤を添加した高飽和HNBRグレードを使用します。HNBRエラストマーは、一般的な自動車用流体（エンジンオイル、冷却水、燃料など）に対して優れた耐性を示します。
HNBRはNBRと比較して独自の特性と高い耐熱性を有しており、自動車、産業、その他様々な高性能が求められる用途で広く採用されています。数量ベースで見ると、自動車市場が最大の消費国であり、様々な動的シール、静的シール、ホース、ベルトに使用されています。また、HNBRは油田探査・処理における工業用シーリング、製鉄・製紙工場のロールにも広く採用されています。
カルボキシル化ニトリルブタジエンゴム（XNBR）
NBRの代替として、カルボキシル化ニトリルブタジエンゴム（XNBR）があります。XNBRは、ブタジエン、アクリロニトリル、アクリル酸の三元共重合体です。[ 11 ] アクリル酸の存在により、カルボン酸基（RCO 2 H）が導入されます。これらの基は、亜鉛（Zn 2+ ）添加剤の添加による架橋を可能にします。カルボキシル基は10%以下で存在します。これらのイオン架橋に加えて、従来の硫黄加硫も行われます。
参照
参考文献
- ^デズモンド、スレッディンガム;オブレヒト、ヴェルナー。ヴィーダー、ヴォルフガング。ヴァッハホルツ、ゲルハルト。エンゲハウゼン、リュディガー (2011)。 「ゴム、3.合成ゴム、概要と概要」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井: 10.1002/14356007.a23_239.pub5。ISBN 978-3527306732。
- ^ 「合成ゴム産業の歴史」 ICIS Explore 2008年5月12日2021年1月29日閲覧。
- ^ a bオブレヒト、ヴェルナー;ランベール、ジャン・ピエール。ハップ、マイケル。オッペンハイマー・スティックス、クリスティアン。ダン、ジョン。クルーガー、ラルフ (2011)。 「ゴム、４．エマルジョンゴム」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井: 10.1002/14356007.o23_o01。ISBN 978-3527306732。
- ^ John F. Ptak (2008年9月23日). 「オシフィエンチム（町）、アウシュヴィッツI、II、III、そしてブナ・ヴェルケの区別」 . 米国議会図書館パンフレットコレクションより. Ptak Science Books . 2014年7月18日閲覧。
- ^ 「アクリロニトリルブタジエンゴム（NBR）」（PDF） 。 2015年6月15日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年7月25日閲覧。
- ^サイモン・ゼカリア（2008年1月23日）「バイエルとゼオン、合成ゴムカルテルで3420万ユーロの罰金」フォーブス誌、AFXニュース。
- ^ Wang, Hui; Yang, Lijuan; Rempel, Garry L. (2013). 「ニトリルブタジエンゴムの均一水素化技術：レビュー」.ポリマーレビュー. 53 (2): 192– 239. doi : 10.1080/15583724.2013.776586 . S2CID 96720306 .
- ^ 「THERBAN -高性能HNBR」 www.therban.com . 2018年3月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年5月7日閲覧。
- ^ “アーカイブコピー” . 2012年3月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年5月28日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ Wrana, Claus; Reinartz, Klaus; Winkelbach, Hans R. (2001). 「Therban® – 新世紀に向けた高性能エラストマー」.高分子材料工学. 286 (11): 657. doi : 10.1002/1439-2054(20011101)286:11<657::AID-MAME657>3.0.CO;2-2 .
- ^ Laskowska, A.; Zaborski, M.; Boiteux, G.; Gain, O.; Marzec, A.; Maniukiewicz, W. (2014). 「カルボキシル化ニトリルゴム（XNBR）とマグネシウム・アルミニウム層状複水酸化物（ハイドロタルサイト）をベースとしたイオン性エラストマー」 Express Polymer Letters . 8 (6): 374– 386. doi : 10.3144/expresspolymlett.2014.42 .
