一、圧縮永久変形の概念

圧縮永久変形（Compression Set、CSと略称する）とは、ゴム材料が圧力、温度などの外力によって作用された後、その変形を維持する能力を指す。具体的には、標準加硫条件下でゴムサンプルに圧縮力を加え、一定時間経過後に外力を解除し、ゴムサンプルの永久形変数を測定する。ほとんどの用途では、ゴム材料の圧縮永久変形は、シール性、反発性、耐久性を確保するために、一定の範囲内で厳密に制御する必要があります。特に自動車シール、ガスケット、Oリングなどの要求の高い製品の中で、圧縮永久変形基準超過は製品の品質と使用寿命に深刻な影響を与える。
圧縮永久変形の大きさはゴム反発能力及びその長期使用安定性を測定する重要な指標の一つであり、シールリングのシール効果と緩衝材の性能に直接影響する。

二、ゴム圧縮の永久変形に影響する要素

（一）配合成分と充填剤

ゴムの圧縮永久変形はその配合設計と密接に関連しており、配合中の各成分、ゴム基材、加硫剤、充填剤などは、最終的な変形性能に顕著な影響を与える。
ゴム基材
異なる種類のゴム基材は異なる分子構造と架橋特性を有し、これらの特性は圧縮永久変形に直接影響する：
天然ゴム（NR）：天然ゴムは分子構造が整っており、反発性が高く、圧縮永久変形が小さく、通常20%以内に制御できる。
スチレンブタジエンゴム（SBR）：スチレンブタジエンゴムの反発性は天然ゴムよりやや劣り、圧縮永久変形が大きく、一般的に30〜35%の間にある。
フッ素ゴム（FKM）：フッ素ゴムは高温と耐化学性能に優れているが、架橋ネットワークは剛性、反発性が悪く、圧縮永久変形が大きく、通常25%〜40%の間にある。
充填剤の種類と含有量
フィラーは主にゴムの機械的性質、硬度、耐摩耗性を強化するために用いられるが、その粒子の大きさ、タイプ、分散性はゴムの弾性と変形に直接影響する：
カーボンブラック：カーボンブラックは主要な補強フィラーであり、ゴムの硬度と強度を高めることができるが、過剰になると弾性が制限され、圧縮永久変形が増加する。添加量は30部（phr）を超えないことをお勧めします。
ホワイトカーボンブラック：ホワイトカーボンブラックは一定の補強効果があるが、その微細粒子はより高い圧縮永久変形を引き起こす可能性があり、添加量は通常20部（phr）を超えない。
シリカゲルとタルク粉：これらのフィラーは主にゴムの耐高温と耐老化性能を改善するために用いられるが、多すぎるとゴムの反発性が悪くなり、圧縮永久変形が基準を超えてしまう。

（二）加硫系と加硫条件

加硫過程はゴムの圧縮永久変形にとって重要であり、加硫剤の種類と使用量、加硫温度と時間などの要素は架橋ネットワークの形成に影響し、さらにゴムの変形特性に影響する。
加硫剤の種類と使用量
加硫剤はゴム分子鎖間の架橋反応を促進することにより、3次元網状構造を形成する：
硫黄加硫：天然ゴム、スチレンブタジエンゴムなどに適用し、硫黄の使用量は適切でなければならず、少なすぎると架橋不足を招き、多すぎるとゴムが脆くなり、圧縮永久変形に影響する。
過酸化物加硫：フッ素ゴムなどの特殊なゴムに適用し、架橋密度を高め、永久変形を減らすことができるが、過剰になるとゴムが脆く割れてしまう。
加硫温度と時間
加硫温度と時間は架橋密度にとって重要であり、温度が低すぎると架橋が不完全になり、温度が高すぎると過加硫を引き起こし、ゴムの弾性と耐熱性に影響を与える可能性がある：
天然ゴム：通常160°C-170°Cで加硫し、時間は約10-20分。
フッ素ゴム：加硫温度は180°C-200°Cの間で、加硫時間は比較的に長い。

（三）加工技術

混練や成形プロセスなどのゴムの加工プロセスは、圧縮永久変形にも顕著に影響する：
混練プロセス
混練が適切でないとフィラーの分散が不均一になり、架橋構造に影響を与える。混練温度が高すぎるか、時間が長すぎると一部の架橋反応が早期に発生し、加硫均一性に影響し、永久変形を増加する。
成形プロセス
成形時の圧力と温度はゴム性能に顕著な影響を与える。圧力ムラや過大によりゴム変形が回復せず、圧縮永久変形が増加する可能性がある。そのため、成形時に圧力と温度を厳格に制御し、過度の加熱や圧縮を避けるべきである。

（四）環境要素

ゴムの性能は温度と湿度に大きく影響される：
高温環境
高温ではゴム架橋ネットワークが熱分解しやすく、圧縮永久変形の増加を招く。例えば、フッ素ゴムは200°Cで圧縮永久変形すると40%を超えることができ、使用性能に深刻な影響を与える。
湿度の影響
湿度は圧縮永久変形に与える影響は小さいが、ニトリルゴムなどのゴムは湿熱環境で加水分解反応を起こし、架橋点が損傷し、圧縮永久変形を増加させる。

三、総括と最適化の提案

圧縮永久変形はゴム材料の性能の重要な指標であり、その影響要素は配合成分、加硫条件、充填剤タイプ、加工技術及び外界環境などを含む。圧縮永久変形を低減するためには、フォーミュラを最適化することが重要です。基材を合理的に選択し、充填材の種類と使用量を制御し、加硫条件を調整し、架橋度を高めることにより、ゴム材料の反発性を効果的に向上させ、永久歪みを減少させることができる。