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ニトリルゴム(NBR)

ニトリルゴムは、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体からなっています。アクルロニトリルの含量によってゴムの特性が決まります。ニトリルの量が増加するにしたがって、鉱油系の油、炭化水素系の燃料に対する抵抗は、良くなりますが逆に低温柔軟性は、悪くなります。
シール材として、要求される圧縮永久ひずみ、引張り強さ、耐磨耗性が、比較的に良いため、最も重要な材料のひとつとされています。ただし、ゴムの構造中に不飽和結合を含むため、耐候性は良くありません。したがって、ニトリルゴム製品の保管場所は、オゾンを発生する電気装置の近くや直射日光のあたる場所は避けなければなりません。
ニトリルゴムの用途は、その優れた耐油性を利用した工業用品に幅広く使用されています。最も使用量が多い分野は、自動車部品関連です。Oリングやオイルシール、オイルホースなどに使用されています。そのほか、工業用途では、油圧系統、圧力系統に使用される油、燃料、水、薬品などのシール(漏れ止め密封装置)の材料として使用されます。Oリング、オイルシール、Vリング、各種パッキン、ダイヤフラムとして用いられ、一般に汎用ゴムといえば、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)のことをさしますが、これらシール(密封装置)製品では、ニトリルゴムが、一般汎用として扱われています。


ニトリルゴム(NBR)の商品名、メーカー

商品名

Hycar(ハイカー),Perbunan N(ブナN),Nipol(ニポール),JSR N,Krynac,Chemigum,その他

メーカー


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ニトリルゴム(NBR)について

ニトリルゴム(NBR)は、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体で、耐油性合成ゴムの中では、もっとも広く使用されている。NBRは非常に品種が多く、その個性を決めているのが、アクリロニトリル含有量(結合AN量)である。結合AN量が多ければ耐油性が上がり、少なければ(ブタジエンが多くなれば)耐寒性があがる。

ニトリルゴム(NBR)のポリマー主鎖にあるブタジエンに含まれる残存二重結合を化学的に水素化することによってHNBR(水素化ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム)が得られる。

ブタジエンとアクリロニトリル以外の第三モノマーの導入が容易で、各種の変性が開発されている。メタクリル酸を導入したカルボキシル化NBR(XNBR)や、ブタジエンの一部をイソプレンに置き換えたNBIR、ブタジエンの全部をイソプレンに置き換えたNIRなどがある。

ニトリルゴム(NBR)の耐オゾン性を改良するために、相溶性のよいPVC(塩化ビニル)とブレンドされたものもあり、ブレンド比により様々な製品が得られる。



アクリロニトリル含有量によるニトリルゴム(NBR)の名称と特徴

ニトリルゴム(NBR)は、アクリロニトリル含有量によって特徴と物性が変わります。

名称 アクリロニトリル
含有量
用途
低ニトリル 24%以下 特に耐寒性が要求される耐油ゴム用途に用いられる。例えば航空部品、寒冷地用耐油パッキング、ガスケット、オイルシール、及びベルトなどに用いられる。
中ニトリル 25〜30% 中高ニトリルよりも耐寒性が要求される用途に用いられる。例えば、各種耐油ホース、パッキング及びガスケット、オイルシール、ダイアフラム、ロールなどの工業用品、航空機、自動車、鉄道などの交通機関の部品に用いられる。
中高ニトリル 31〜35% 耐油性が要求されるゴム用途に一般的かつ広範囲に用いられる。例えば、パッキング、オイルシール、Oリングガスケット、オイルホース、燃料ホース、ダイヤフラムなど自動車用品、工業用品などに用いられる。また、耐油ベルト、ゴムライニング、紡績ロール、印刷用ロール、安全靴、接着剤や塩化ビニル、フェノール樹脂などの改質用として多岐に使用されている
高ニトリル 36〜42% 中高ニトリルよりも更に耐油性が要求される用途に用いられる。 例えば、油井・石油化学工業部品、燃料タンクの内張、燃料ホース、オイルホース、フレオンホースやオイルシール、パッキング、ガスケット、ロールなど工業用品、自動車部品に広く用いられている。また塩化ビニル樹脂、あるいはフェノール樹脂とのブレンドも可能である。 接着剤にも適する。
極高ニトリル 43%以上 耐油性、耐溶剤性が特に強く要求される用途に用いられる。例えば自動車用、工業用のホース、パッキング、ガスケット、フロート及び印刷用ロールなどに用いられる。

ニトリルゴム(NBR)の分子構造と物性

*アクリロニトリル含有量が高くなると・・・

物性 特徴
耐油性 良好:体積変化率が小さくなる。
耐寒性 劣る:ガラス転移点が高くなる。
耐熱性 やや良好:物性変化率が小さくなる。
耐薬品性 やや良好:体積変化率が小さくなる。
耐磨耗性 良好:磨耗量が少なくなる。
引張強さ やや良好:高くなる。
引張応力 高くなる。
反発弾性 劣る:弾性が小さくなる。
圧縮永久ひずみ やや良好:ひずみが大きくなる。
ガス透過性 良好:透過量が少なくなる
比重 やや大きくなる。
密度 やや高くなる。
硬さ やや高くなる。
動的発熱性 劣る:発熱温度が高くなる。
流動特性 やや良好:流動量がやや多くなる。
押出ダイスウェル やや良好:やや小さくなる。

*分子量 ムーニー粘度が高くなると・・・

物性 特徴
引張強さ 良好:高くなる
圧縮永久ひずみ 良好:小さくなる
流動特性 劣る:流動が少なくなる。
押出ダイスウェル やや良好:やや小さくなる。

*分子量分布が広くなると・・・

物性 特徴
高充てん性 良好:充てん剤を多く添加できる。
押出ダイスウェル 劣る:やや大きくなる。

*重合温度が高くなると・・・

物性 特徴
凝集力 良好:高くなる
引張強さ 良好:高くなる
押出ダイスウェル 劣る:大きくなる

水素添加ニトリルゴム(HNBR)とニトリルゴムの比較

*同じアクリロニトリル含有量のニトリルゴム(NBR)と比較して・・・

物性 特徴
高温特性 良好:高温における強度、応力が高い。
耐熱性 良好:熱老化後の物性変化が小さい。
耐候性 良好:オゾン亀裂発生時間が長い。
引張強さ 良好:高くなる
耐磨耗性 良好:磨耗量が少なくなる。
耐油性 同等
耐劣化燃料油性 良好:浸漬後の物性変化率が少ない。
耐硫化水素性 良好:浸漬後の物性変化率が少ない。
ぜい化温度 良好:低くなる。
発熱性 やや劣る:発熱温度が少し高くなる。
物理緩和 やや劣る:緩和量がやや大きくなる。

三元共重合体ニトリルゴム(XNBR、NBIR)

カルボキシル化ニトリルゴム(XNBR)

Carboxylated Nitrile Rubber
特殊NBRのひとつでメタクリル酸やアクリル酸を第3モノマーとして共重合し、側鎖にカルボン酸を導入したカルボキシル化ニトリルゴムでXNBRと略称される。

特徴
NBRと比較して、加硫速度が早く、高い引張強度、高耐磨耗性がある。

用途
耐油性、摩耗性、高強度が要求されるパッキング、オイルシール、Oリング、ベルト及び接着剤に用いられる。

アクリロニトリル-ブタジエン-イソプレンゴム(NBIR)

Acrylonitrile-Butadiene-Isoprene Rubber
アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレンのゴム状三元共重合体で、NBIRと略称される。

特徴
NBRと比較して、イソプレンの共重合により、耐磨耗性、機械的強度が向上する。

用途
高硬度、低硬度の各種ロール、印刷用ブランケット、耐油系ゴムなどに用いられる。

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