ゴム材料に対する油製品の影響メカニズムと応用選択

 

工事の実践の中で、ゴム材料と油品の適合性は直接部品の性能と寿命に影響している。本質的には、油製品のゴムに対する作用メカニズムは主に3つの方面から分析することができる：

 

まず膨潤効果です。ゴムと油製品が接触すると、油分子がゴム高分子鎖間に徐々に浸透拡散し、ゴムの体積膨張、弾性率の低下を招く。次に抽出作用です。油製品はゴム中の可塑剤及び一部の低分子量助剤を溶解し抽出し、長期作用によりゴムが硬化したり脆くなったりする可能性がある。最後に化学適合性の問題です。特定の極性油または活性添加剤を含む油は、ゴム分子の主鎖または架橋構造と化学反応して、その性能を変えることができる。

 

工程上では通常、油中にゴムを浸漬した後の体積変化率、品質変化率、硬度変化及び引張性能保持率などの指標を測定することにより、その耐油性を総合的に評価する。一般的には、体積膨潤率が10%以内であれば耐油性が良好であり、10%〜20%であれば許容でき、30%を超えると、多くの実際の状況では適用されなくなる。

 

 

以下は異なる油製品システムに対して、ゴム材料の選択について分析と提案を行う。

 

一、鉱物油システム（油圧油、潤滑油、機械油）

伝統的な鉱物油は主に石油留分から構成され、飽和アルカンを主とし、一定の割合の芳香族炭化水素を含み、全体の極性は低い。芳香族炭化水素含有量に顕著な差がある可能性がある、異なる基準または供給源の鉱物油。

 

推奨ゴム材料：

ニトリルゴム（NBR）はこの系で最も一般的なゴム材料であり、その耐油性は主にアクリロニトリル含有量に依存する。アクリロニトリル含有量が18%〜25%の低ニトリルNBRは耐寒性が良いが耐油性が一般的である、アクリロニトリル含有量26%〜34%の中ニトリルNBRは総合性能が比較的に均衡しており、応用が広く、アクリロニトリル含有量35%〜45%の高ニトリルNBRは耐油性に優れているが、低温弾性は低下する。40℃〜100℃の鉱物油圧油では、中高ニトリルNBRの体積膨張率は通常5%〜15%に制御できる。

 

水素化ニトリルゴム（HNBR）はNBRの良好な耐油性を維持すると同時に、耐熱性、耐酸化性と耐疲労性能を著しく向上させ、高温油圧システム或いはエンジンオイル環境に適し、長期使用温度は150℃に達することができる。

 

フッ素ゴム（FKM）は高温、高負荷の鉱物油系において極めて優れており、体積膨潤率は通常5%未満であるが、コストが高く、シール性能に厳しい場合に用いられることが多い。

 

二、燃料油システム（ガソリン、ディーゼル、航空燃料）

燃料油には芳香族炭化水素と軽質成分が多く含まれており、ゴムの膨潤能力が強く、通常は揮発性がある。

 

推奨ゴム材料：

フッ素ゴム（FKM）はガソリン、ディーゼル油などの燃料環境に対応する優先的な選択であり、特に芳香族炭化水素含有ガソリンや高温燃料システムに適しており、その体積変化率は一般的に8%以内に維持でき、力学性能を良好に維持することができる。

 

アクリレートゴム（ACM）は鉱物油とディーゼル油に対して比較的に良い耐性を持ち、耐熱性能はNBRより優れているが、ガソリン及び低分子芳香族炭化水素に対する抵抗能力は一般的であり、ディーゼル及び自動変速機油環境により適している。

 

エポキシクロロプロパンゴム（ECO/CO）は燃料油及びガソリン蒸気に対して比較的に良い安定性を持ち、同時に一定の耐オゾン能力を備え、自動車燃料システムのホースとシールによく使われる。

 

三、合成油システム

 

PAO合成油

ポリα−オレフィン合成油は極性が低く、その膨潤挙動は高純度鉱物油と類似している。中ニトリルNBR、HNBR及びFKMはいずれも適用でき、一般的に中ニトリルNBRは使用要求を満たすことができる。

 

エステルごうせいゆ

ジエステル、ポリエステルなどのエステル系油は極性が高く、ゴムの膨潤作用が明らかに増強されている。NBRはこの種の油中で膨潤が激しく、体積変化が30%を超える可能性があるため、使用を推奨しない。より好適な材料としては、FKM、部分シリコーンゴム（VMQ）、及びエチレン−アクリレートゴム（AEM）が挙げられる。

 

シリコーンオイル

シリコーンオイルはほとんどの有機ゴムに対して明らかな膨潤を生じる。これとの適合性が最も優れている材料はシリコンゴム（VMQ）であり、フッ素ゴム（FKM）も代替可能であるが、実際に検証する必要がある。通常、NBRや三元エチレンプロピレンゴム（EPDM）の使用は推奨されていない。

 

四、生物油と環境保護油システム

生物油は植物油またはその変性生成物から由来することが多く、分子中には大量の極性基が含まれている。NBR、ブタジエンゴム（SBR）などは、このような油においては耐性が劣っている。フッ素ゴム（FKM）、エチレン−アクリレートゴム（AEM）及び部分熱可塑性ポリウレタン（TPU）はより好ましい選択である。特に注意が必要で、生物油系は常に高温と酸化条件を伴い、ゴムの耐老化性能に対してより高い要求がある。

 

五、加工油と高芳香族炭化水素油環境

ゴム部品同士の接触や設備の密封シーンでは、加工油の移動の影響を考慮する必要がある場合がある。高芳香族炭化水素油はNBR、天然ゴム（NR）などの膨潤作用に顕著である、フッ素ゴム（FKM）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（CSM）及びエポキシクロロプロパンゴム（CO）の芳香族炭化水素油に対する耐性は比較的良好である。長期浸漬がある場合は、低膨潤材料系を優先的に選択するか、ゴム架橋密度を高めることにより膨潤抵抗力を改善しなければならない。

 

六、工事の型式選択経験のまとめ

 

型を選ぶ時は具体的な油品の基準と成分を明確にし、「油圧油」「潤滑油」などの一般的な指を根拠としないようにしなければならない。

 

同じ種類のゴムでも、配合による性能の違いは材料の種類自体の違いよりはるかに大きい可能性があります。

 

温度上昇は油製品のゴムに対する膨潤と老化効果を著しく激化させ、型を選ぶ際には動作温度範囲を考慮しなければならない。

 

重要な密封部品については、実際の油製品を使用して実際の動作温度で浸漬検証試験を行い、より信頼性の高い性能データを得ることを提案する。