～特性と使用用途について～
1.概要2.特徴3.各重合体の量による材料物性の違い4.選択できる加硫系と特徴5.使用用途
エチレンとプロピレンの共重合体をエチレンプロピレンゴム(EPM)といい、1955年に初めて合成されました。プラスチックとしての性質をもつポリエチレンにプロピレンを導入することで結晶化が阻害され、ゴムとしての性質を示します。
その後、硫黄加硫を可能にするために第3成分としてジエンを共重合させたエチレンプロピレンジエンジエンゴム(EPDM)が開発され、工業的に広く使用されることになりました。
第3成分として用いられるジエンにはENB(エチリデンノルボルネン)のほか、DCPD(ジシクロペンタジエン)、HD(1,4-ヘキサジエン)があり、中でもENBを用いたEPDMが加硫速度が速く物性のバランスもとれているため、最も多く用いられています。また、重合時においてDCPDが最も分岐しやすいという特徴を持っています。
EPDMの加硫方法には主に硫黄加硫と過酸化物加硫があり、二つの一番大きな違いは耐熱性です。硫黄加硫での最高使用温度は70℃程度、パーオキサイド(過酸化物)加硫では150℃です。
グレードにはエチレン含量、ジエン含量、分子量と分子量分布が異なるものが存在し、強度、圧縮永久ひずみ、加工性、低温特性などの狙った特性に合わせて使い分けられています。
EPDMのポリマー
※一般的な配合のデータであり、配合によっては異なったデータとなる
耐熱性、耐候性、耐オゾン性に優れる
耐油性に劣る
・ポリマー主鎖に二重結合をもたない飽和結合である為、耐熱性、耐老化性、耐オゾン性、耐候性が良い傾向にあります。 特に耐オゾン性については、耐オゾン性が良好なCRやIIRと比較しても、格段に優れています。・極性基を持たない非極性ポリマーである為、電気絶縁性が高い特徴があります。・非極性ポリマーなので、極性の高いアルコールやエステルといった溶剤に耐性があります。・ポリマー主鎖に二重結合をもたず、安定性が高い為、酸やアルカリに強い傾向があります。
・鉱物油などの非極性油や、非極性の有機溶剤には親和性が高く、他のゴムと比較すると非常に膨潤しやすいです。・二重結合をもつゴムと比較し、加硫速度が遅い傾向がある為、他ゴムと比較すると加硫サイクルが長くなる事があります。・二重結合をもつゴムと比較し、反発弾性が低く、永久伸びしやすい傾向があります。・二重結合が無く、非極性である為、一般的な接着剤では十分な接着力を得られない。
EPDMポリマーは、エチレンとプロピレンの比率と、ジエン成分の組成比を重合時にコントロールすることができ、各モノマーの比率を変えることで、ポリマーの特徴が変化します。
悪い(低温領域で弾性低下)
エチレン成分が多いほど結晶性が高くなるため、このような特性の差が生じます。
ジエン成分量が多くなることにより、架橋点の増加、それに伴うハードセグメントの増加によりこのような差が生じます。
EPDMで選択できる加硫系は、硫黄加硫、過酸化物加硫、樹脂加硫、キノイド加硫などがあり、昨今多く使用されているのは、硫黄加硫と過酸化物加硫になります。その二つの加硫方法にクローズアップして特性の比較をします。
EPDMの硫黄加硫は安価に製造できる反面、過酸化物加硫は機能性が高い傾向があります。
EPDMは比較的安価であり、耐熱性、優れた耐候性、耐オゾン性を持つことから、自動車用部品を中心に様々な製品に利用されています。注意すべき点としては耐油性が良くないので、油に触れる可能性がないか考える必要があります。
EPDMの大きな特徴は、ポリマー主鎖に二重結合をもたない事による、高い耐熱性と耐オゾン性などの耐候性が挙げられます。特に耐候性については、全ゴム中でFKMやシリコーン等と同様に、ゴムの中では一番よいのが特徴で、その中でもコストを抑えられることから、屋外で使用されるゴム部品の多くはEPDMが選ばれています。
参照：
・堤文雄(2000)「エチレン-プロピレン共重合ゴム」奥寺通夫・粷谷信三・西敏夫・山口幸一『ゴムの事典』pp.179-186 朝倉書店
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