ゴム業界では、 加硫 加硫プロセスは、ゴムをプラスチック材料から特定の弾性と強度を持つ固体に変える鍵です。ゴムの加工性能と加硫効率を向上させるには、適切な加硫促進剤を選択することが重要です。加硫促進剤の選択は、ゴムの加硫速度に影響するだけでなく、加工中のゴムの「スコーチ安全性」（オゾン老化、熱老化などによる早期架橋）と最終的な機械的特性にも直接関係します。この記事では、さまざまな種類の加硫促進剤がゴムの加硫プロセスに及ぼす影響、特に「加工安全性」（「スコーチ安全性」とも呼ばれます）と加硫速度に与える影響について説明します。
1. ゴム加硫促進剤の基本的な役割
加硫促進剤はゴム加硫システムに不可欠な成分です。加硫促進剤は、硫黄とゴム分子鎖の架橋反応を触媒することでゴムの物理的特性を高めます。加硫促進剤の主な機能は、硫黄架橋反応を促進することで加硫プロセスを加速し、より低い温度で所望の加硫効果を達成することです。
加硫促進剤の選択は、使用する加硫システムの種類によって異なります。異なる促進剤が加硫プロセスにさまざまな影響を及ぼす可能性があるためです。加硫促進剤は、化学構造と反応メカニズムに基づいて、メルカプタン加硫促進剤 (例: TMTD)、ジスルフィド加硫促進剤 (例: TBBS、MBS、CBS)、アミン加硫促進剤、チアゾール加硫促進剤 (例: MBT、MBTS)、およびその他の特殊なタイプの加硫促進剤など、いくつかのグループに分類できます。
2. 加硫促進剤の分類とスコーチ安全性への影響
2.1 スルフェンアミド促進剤
スルフェンアミド加硫促進剤はゴム業界で最も人気があります。加工安全性が高く、加硫速度が中程度であるため、さまざまな用途のゴム製品に最適です。スルフェンアミド促進剤の主な特徴は、加硫プロセス中の「スコーチ」現象（早期架橋）を効果的に防止できることです。このタイプの促進剤は加硫反応の開始を遅らせ、調整可能な反応中間体を形成することで加工安全性を高めます。
スルフェンアミド加硫促進剤は、その構造に基づいていくつかのタイプに分類できます。
CBS (N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)この促進剤は加硫プロセス中のスコーチ安全性を短くしますが、加硫速度は速くなります。
TBBS (N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)TBBS は CBS よりも加硫速度がわずかに遅く、スコーチ安全性が比較的長くなります。
MBS (N-モルホリニル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)MBS はスコーチ安全性が長く、加硫速度が遅いため、加工時間の長いゴム製品に適しています。
DCBS (N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)DCBS は、スコーチ安全性が最も長く、加硫速度が最も遅いため、より遅い加硫を必要とする高性能ゴム製品に最適です。
2.2 チアゾール促進剤
MBT (2-メルカプトベンゾチアゾール) や MBTS (ジベンゾチアジルジスルフィド) などのチアゾール促進剤も、一般的に使用される加硫促進剤です。これらの促進剤は通常、加硫速度が速いですが、スコーチ安全性は比較的低いです。MBT と MBTS は加硫速度が速いですが、高温または加工中にゴムの架橋が早期に起こる可能性が高く、ゴムの加工性に影響を与える可能性があります。
ＭＢＴ: 加硫速度は速いが、スコーチ安全性が低いため、高速加硫用途に適しています。
ＭＢＴＳMBT と比較すると、MBTS はスコーチ安全性がわずかに向上していますが、依然として比較的「短気な」加硫促進剤と考えられています。
2.3 チウラムおよびジチオカルバメート促進剤
TMTD (テトラメチルチウラムジスルフィド) やその他のジスルフィド加硫促進剤などのチウラムおよびジチオカルバメート促進剤は、ゴム加硫中にスコーチ安全性が低くなります。このタイプの促進剤は加硫速度が速いですが、スコーチ安全性が低いため、加工中にゴムの架橋が早期に起こりやすく、成形やその後の加工に悪影響を与える可能性があります。
3. スコーチ安全性と加硫速度の関係
3.1 焦げ付き防止
スコーチ安全性とは、ゴムが早期加硫を起こさずに一定期間安定した加工状態を維持する能力を指します。加硫促進剤の選択はスコーチ安全性において重要な役割を果たします。実際の生産では、より長いスコーチ安全性を持つ促進剤を選択することで、ゴムが加工中に早期に架橋されることを防ぎ、その後の成形および加硫プロセスに影響を与える可能性のある問題を防止します。一般的に、スルフェンアミド加硫促進剤はより長いスコーチ安全性を提供し、DCBSは最も長い安全性を備えています。これは、加工安定性に対する要求が高いゴム製品に特に適しています。
3.2 加硫速度
加硫速度とは、ゴムが加熱中に架橋反応を起こす速度を指します。加硫速度が速いほど、ゴムの物理的特性（弾性、耐老化性など）は一般的に向上します。ただし、加硫速度が速すぎると、製造時にゴム製品の成形が困難になる可能性があります。したがって、適切な加硫速度を達成することは、製造プロセスと最終製品の性能の両方にとって重要です。加硫促進剤の種類と量は、加硫速度に大きな影響を与える可能性があります。
CBSおよびTBBS加硫促進剤 加硫反応を素早く完了できるため、より速い加硫速度が求められる状況に適しています。
DCBS より遅い加硫速度を必要とする用途に適しています。このタイプの促進剤は、通常、より長い作業時間またはより低い処理温度を必要とするゴム製品に使用されます。
加硫促進剤の選択がゴムの特性に与える影響
加硫促進剤の種類によって、加硫速度やスコーチ安全性が左右されるだけでなく、ゴムの最終的な機械的性質（引張強度、引裂強度、硬度など）や性能特性（耐摩耗性、耐高温性、耐老化性など）にも影響が及ぶ可能性があります。したがって、加硫促進剤を選択する際には、加硫速度やスコーチ安全性だけでなく、ゴム製品の最終的な用途要件も考慮することが重要です。
加硫速度の速い加硫促進剤（TBBS など）は、迅速な試作と大量生産を必要とする生産環境に適しています。ただし、ゴムの機械的特性が若干低下する可能性があります。
加硫速度が遅い加硫促進剤（DCBS など）は、特に高性能ゴム製品の製造において、より高い耐老化性とより優れた機械的性能が求められるゴム製品に適しています。
ゴム加硫促進剤の選択は、ゴムの加工性能、加硫速度、スコーチ安全性、および最終的な物理的特性を決定する上で重要な役割を果たします。異なるタイプの促進剤は、さまざまな生産条件下で異なる特性を示します。加硫促進剤を適切に選択すると、生産効率が向上し、ゴム製品の性能が最適化されます。
実際の用途では、加硫速度とスコーチ安全性のバランスが取れた適切な促進剤を選択することが、ゴム製品の品質と生産効率の両方を確保するための鍵となります。
汎用ゴム製品の場合、スルフェンアミド加硫促進剤は、加工安全性に優れ、加硫速度が中程度であるため人気があります。高性能ゴムや加硫速度が遅いゴムなどの特殊なゴム製品の場合、DCBS のような低速加硫促進剤が適しています。最終的には、加硫促進剤の選択は、生産ニーズとゴム製品の総合的な性能要件の両方を考慮する必要があります。
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