ゴムが劣化する原因と対策は？劣化防止方法もご紹介

コラム

輪ゴムや長靴、自動車のタイヤなど、丈夫で使い勝手の良いゴム素材の製品は、私たちの生活に欠かせない存在です。

その一方で、「久しぶりに使用したら、ゴムがすぐに切れてしまった」「温かい場所に置いていたらベタベタになってしまった…」という経験がある方も多いのではないでしょうか。

化学製品であるゴムは、使用する環境や方法によってゴムの分子に化学変化やダメージが生じ、次第にその性能が衰えていきます。

ゴムが劣化すると見た目が悪くなるだけでなく、使用途中に破損してしまうなど、思わぬ危険な事態につながることも。

そこで、ゴムをより長く安全に使用するため、ゴムが劣化する原因を理解して対策を取りましょう。

この記事では、ゴムが劣化する原因と対策を中心に、詳しく解説していきます。

ゴムが劣化する原因と対策

ゴムはなぜ劣化するのでしょうか？ゴムは使用している中での疲労だけでなく、オゾンや酸素、暑さ寒さなどの自然環境によっても劣化してしまうものです。

これらの代表的なゴムの劣化原因を7つあげ、それぞれの症状と、その対策方法をご紹介します。

オゾンによる劣化

大気中に存在するオゾンによる劣化は、最も身近な現象といえるでしょう。

オゾンがゴムの分子に化学変化を引き起こすことで、ゴムに亀裂が入りやすくなります。

日光の当たる場所や湿度の高いところ、高圧電流の近くなどではオゾンが発生しやすいため、特にゴムの劣化が早まります。オゾン濃度の高いところを避けて保管しましょう。

また、表面にワックスを塗布することで、ワックスの被膜がゴムを大気中のオゾンから物理的に保護し、オゾンへの耐性を高めることができます。

なお、ゴムにワックスを塗布する際は、ワックスの成分によってゴム表面に白化や茶化が発生するおそれがあります。

白化や茶化を防ぐには、化粧水などに使用される化学物質「イソパラフィン」をワックスに添加してください。

紫外線や放射線による劣化

太陽光に含まれる紫外線や、空気中で発生する放射線がゴムに当たることでも、ゴムの分子に化学変化をもたらします。

紫外線や放射線によって化学変化が起こると、ゴムの表面に亀裂が生じたり、粘着性が高まってゴムがベタつくことが特徴です。

こうした紫外線、放射線を原因とする劣化現象を「光酸化劣化」といいます。

特に、光の影響をより強く受けやすい明色、単色のゴムや、ジエン系ゴムは注意が必要です。

太陽光を浴びることで劣化が進行してしまうため、日当たりの良い場所での使用・保管は避けましょう。耐候性に優れた素材であるEPDMを選ぶことも有効です。

酸素による酸化劣化

オゾン同様大気中に存在し、私たちが呼吸をするのに不可欠な酸素は、ゴムにとって悪影響を及ぼすことがあります。

酸素と触れることでゴムの分子が化学変化を起こし、亀裂が発生してしまうからです。

箱や袋の中に入れて保管したり、表面にワックスを塗ったりして、なるべく大気と触れないようにすることで、酸化劣化を防止できます。

熱や寒さによる劣化

環境の温度によってもゴムの分子に変化が生じ、劣化につながります。

低温環境では分子が硬くなり、弾力性が失われることで、ゴムが脆くなり亀裂が入ることが多くなります。
一方で高温環境では、分子が軟らかくなることで弾力性が失われ、粘着性が高まってゴムがベタついたり、溶けてしまうことが増えます。

分子に影響の出る温度はゴムの素材によって異なりますが、基本的に、「寒い」または「暑い」と感じる場所で長時間ゴムを保存することは避けましょう。

また、フッ素ゴムような耐熱性・シリコーンゴムのような耐寒性に優れた素材のゴムを選ぶことも効果的です。

疲労による劣化

一度の負荷で極端に劣化してしまうことはなくとも、負荷やひずみが一定期間加えられたり、繰り返されることで、ゴムの分子にダメージが蓄積されて機能が徐々に低下していきます。

このような状況が続くと、負荷がかかった部分で局部的に分子が切断され、亀裂が生じたり、ゴムが切れてしまったり、ゴムが変形して「へたり」が生じることも。

こうした現象のほかに、摩擦による劣化も含めて「ゴムの疲労」と呼びます。

ゴムに負荷がかかる保存環境の場合は、たとえ小さな負荷であっても、その負荷がかかり続けたり、繰り返し生じることのないよう保存環境を調整しましょう。

水や蒸気による劣化

ゴムは、腕時計の隙間を塞いで防水性能を高める「耐水パッキン」に使用されるなど、一般的には耐水性が高い素材です。

しかし、ゴム素材の種類によっては水に弱い性質を持つものもあるため、注意が必要です。

耐水性の低いゴム素材は、水分を吸収することで素材の特性が変化し、製品としての品質を満たさなくなってしまいます。

具体的には、ゴムが粘着性を帯びてまわりのものに張り付いたり、剥がれ落ちたゴムによって周囲を汚してしまうことがあるためです。

また、水と反応して分子が生分解されてしまう「加水分解」に弱い素材のゴムもあります。

たとえば、摩耗性に強く、食器を洗うスポンジや、靴底のパーツなどに使用されている「ウレタンゴム」は、加水分解に弱いゴム製品の代表格です。

雨などの水分によって加水分解を起こし、靴底のウレタンゴムが割れてしまうこともあります。

耐アルカリ性、耐酸性によっても生じる影響が異なるため、湿気のある場所での取り扱いには注意が必要です。なるべく湿気の少ない環境で取り扱いましょう。

油や溶剤による劣化

ゴムはその性質上、溶剤への耐性がとても低い素材です。ゴムが油や溶剤を吸収すると、変形してしまったり、分子が引き離されて亀裂が発生する現象が代表的です。

さらに、ゴムの性質が変化して絶縁性などの特性が低下したり、ゴムの分子が引き離されて結合がゆるみ、老化防止剤などが流れ出て耐劣化性が悪くなる可能性があります。

ゴムは比較的強固な素材であり、さまざまな状況に対応する使い勝手の良い素材ですが、なるべく油や溶剤の近くでは適材適所にあったゴムを使用しましょう。

ゴムの劣化を防止する方法

ゴムの劣化には代表的な7つの原因があることをご紹介しましたが、これらへの対策を取ることでゴムの劣化を防ぎ、長期間使用することが可能です。

それでは、ゴムの劣化を事前に防ぐには、どうすれば良いのでしょうか？

この項目では、ゴム全般に焦点を当て、劣化を防止するために有効な手段を解説します。

使用環境に適したゴムを選ぶ

ゴムは素材によってさまざまな特性を持つため、使用環境に適したゴムを使用することで、より耐久性を高めることができます。

たとえば、「クロロスルホン化ポリエチレンゴム」や「エチレンプロピレンゴム」は耐オゾン性が高く、屋外での使用に適した素材です。

高温の環境で使用する場合は、耐熱性の高い「フッ素ゴム」・耐寒性の高い「シリコーンゴム」が適しています。

このように、それぞれのゴムには特性があるため、使用する環境との相性も考慮することでゴムをより長持ちさせることが可能です。

なお、特定の環境への耐性の強い優れた特性を持つ素材のゴムは、少しコストがかさむ傾向にあります。

予算との兼ね合いも考慮しながら、使用を検討しましょう。

老化防止剤や亀裂防止剤の使用

ゴムの分子が変化して硬化・軟化したり、ひび割れなどの異常が発生すると、ゴムの品質が落ちてその役割を十分に果たせなくなります。

そのような現象への対策として、ゴム素材用の「老化防止剤」や「亀裂防止剤」が開発されています。

「ゴムの用途上素材の変更はできないが、使用する環境への耐性がない」という場合には、これらの併用がおすすめです。

原料に混ぜ合わせるほか、ゴムの表面に塗布するだけで簡単に効果を発揮できるものもあります。

求める特性に応じた老化防止剤や亀裂防止剤を探してみてはいかがでしょうか。

カーボンブラックの配合

「カーボンブラック」とは炭素の粒であり、ゴムに配合することで、その強度や摩耗への耐久性を向上させます。

自動車のタイヤが黒いのも、カーボンブラックを配合し、摩耗への耐性を高めているためです。

摩擦が生じやすい場所での使用が想定される場合は、カーボンブラックの配合を検討しましょう。

また、カーボンブラックは紫外光吸収に優れており、材料に配合することで紫外線劣化防止効果を得られます。ゴムの紫外線対策にも有効です。

着色力が高いため、製品の外観向上にも役立ちます。

適正な場所で保管する

どの素材のゴムであっても、油・溶剤の近くに置いたり、極端な高温・低温環境などで保管することは避けてください。

さらに、箱や袋の中に入れることで大気との接触を減らし、日光や蛍光灯に当たらない冷暗所で保管するとより良いでしょう。

定期的な洗浄・乾燥といった処理や、必要に応じた保護剤の使用も劣化の防止につながります。

また、適切な保管方法を取ることも効果的です。曲げたり、吊るしたり、多くの数量を重ねるなどして、ゴムに負荷をかけないように保管しましょう。

まとめ「ゴムは寿命があるもの。適切な環境で安全に使用しましょう」

ゴムは弾性による柔軟性と耐久性が高く、金属のように錆びたり、腐ったりすることも少ない便利な素材です。

しかし、環境や使用条件などのさまざまな影響により劣化してしまう寿命のあるものです。

ゴムが劣化すると、本来の性能を十分に発揮することができません。

使用する環境とゴムの特性を事前に確認して、より適した素材のゴムを選択することで、長く安全に使用することが可能です。