エラストマーとシリコーンの違いは何ですか

エラストマーとシリコーンは機械でよく使用される 2 つの多用途材料ですが、それらの主な違いを本当に理解していますか?

アプリケーションに適さない材料を選択すると、部品の早期故障、計画外のダウンタイム、メンテナンスコストの増大につながる可能性があります。

この記事では、エラストマーとシリコーンの重要な違い、その組成、特性、最適な用途などについて詳しく説明します。

エラストマーとは

エラストマーはゴムのような弾力性を示すポリマー材料です。応力を受けると伸びたり変形したりしますが、応力がなくなると元の形状に戻ります。この可逆的な変形は、エラストマー分子の架橋構造によるものです。

「エラストマー」という用語は「弾性ポリマー」に由来しています。エラストマーは分子間架橋を持つ長いポリマー鎖で構成されています。これらの架橋により、材料は高いひずみまで引き伸ばされ、応力が解放されると元の寸法に戻ります。

シリコーンとは何か

ポリシロキサンとも呼ばれるシリコーンは、シリコン原子に有機基が結合したシロキサン (Si-O) 骨格の繰り返し構造を含む合成ポリマーです。シロキサン骨格により、シリコーンは炭素ベースのポリマーとは異なる独自の特性を備えています。

最も一般的なシリコーンはポリジメチルシロキサン (PDMS) で、各シリコン原子に 2 つのメチル基が結合しています。ただし、他の有機基を使用して、特定の用途に合わせてシリコーンの特性を変更できます。

エラストマーとシリコーンの違い

バックボーンの構成

エラストマーとシリコーンの主な違いは、ポリマー骨格にあります。エラストマーは、他の有機ポリマーと同様に、炭素-炭素骨格に基づいています。対照的に、シリコーンは、シリコン原子に有機基が結合したシロキサン (Si-O) 骨格を持っています。

耐薬品性

シリコーンは一般に、エラストマーに比べて化学薬品に対する耐性が優れています。シリコーンのシロキサン (Si−O) 結合は、油、溶剤、その他の強力な化学薬品にさらされた場合、エラストマーの C−C 結合よりも安定しており、反応性が低くなります。

耐熱性

シリコーンは、ほとんどのエラストマーに比べて優れた耐熱性を備えています。シリコーンゴムは、長期間にわたって 300°C (572°F) までの温度でその特性を維持できます。

ほとんどのエラストマーは耐熱性が低く、最大使用温度は約 150 ～ 200°C (302 ～ 392°F) です。

耐寒性

シリコーンは、-100°C (-148°F) 以下の極低温でも柔軟性と弾力性を維持します。柔軟なシロキサン骨格により、シリコーン分子は冷却されても容易に移動したり曲がったりすることができます。

エラストマーは、低温ではポリマー鎖の動きが減少するため、硬くなり、弾力性を失う傾向があります。エラストマーのガラス転移温度 (Tg) は大きく異なります。シリコーンゴムやフルオロシリコーンゴムなどの一部のエラストマーは、Tg 値が非常に低く、低温でも柔軟性を維持します。

紫外線耐性

シリコーンは紫外線劣化に対して優れた耐性があります。シロキサン結合は紫外線照射下でも安定しており、シリコーンは屋外でも長期間その特性を維持できます。

多くのエラストマーは、UV 安定剤を特別に配合しない限り、UV 劣化の影響を受けやすくなります。UV 光はエラストマー分子の化学結合を破壊し、時間の経過とともにひび割れ、変色、機械的特性の喪失を引き起こします。

耐久性

エラストマーは一般にシリコーンよりも引張強度、耐摩耗性、耐引裂性が高いため、動的シール用途や高い機械的強度が求められる用途に適しています。シリコーンは、 静的シール 極端な温度や薬品への耐性が重要となる用途にも適しています。

圧縮永久歪み

シリコーンは、通常、エラストマーに比べて圧縮永久歪み値が低いため、長時間の圧縮後も回復しやすく、元の形状を維持します。この特性により、シリコーンは長期のストレスがかかるシーリング用途に最適です。エラストマーは、同様の条件下では永久変形がより大きくなる可能性があります。

料金

エラストマーは一般にシリコーンよりも安価です。エラストマーの原材料と加工コストは低いため、多くの用途でよりコスト効率の高い選択肢となります。シリコーンは原材料がより高価で、特殊な製造プロセスが必要なため、コストが高くなります。

リサイクル性

エラストマーはシリコーンに比べてリサイクルが容易です。天然ゴムや熱可塑性エラストマー (TPE) などの多くのエラストマーは、再加工して再利用できます。一方、シリコーンは熱硬化性ポリマーであり、架橋構造のためリサイクルが困難です。シリコーンのリサイクルには、多くの場合、価値の低い製品へのダウンサイクルが含まれます。

アプリケーション

エラストマーは、タイヤ、コンベアベルト、ホース、シール、ガスケット、衝撃吸収部品などに幅広く使用されています。高い機械的強度、耐摩耗性、動的シーリングが求められる用途に適しています。

シリコーンは、医療機器、食品加工機器、電気絶縁材、シーラント、接着剤、高温用途で広く使用されています。生体適合性、化学的不活性、広い温度安定性、耐候性が不可欠な分野で優れた性能を発揮します。