耐寒性シリコーンゴム材料を使って成形品やシートをカスタム対応します

耐寒性シリコーンゴム

一般的なシリコーンゴムの耐寒温度は-50℃前後になります。-50℃以下の冷凍倉庫や航空機関係や宇宙開発の部品として耐寒性シリコーンゴムが使われています。ミラブルタイプのシリコーンゴムを使って金型を用いた成形品やシートなどを提供しております。

耐寒性シリコーンゴムとは?

シリコーンゴムは他のEPDMやCRなどのゴム素材と比較して 耐熱性能に優れた素材であることは認識いただいているようですが、実は一般シリコーンゴムでも低温下の耐寒性も優れた素材です。

一般有機合成ゴムの機能が低下する温度が-20℃~-40℃であるのに対し、一般シリコーンゴムの機能低下温度は-60℃と言われ、連続でも-40℃の低温環境下でもゴムの最大の特徴である弾力性を維持したまま使用が可能な特徴を持っています。

低温環境下にさらされる事により耐寒性を越えると ゴムの弾性は失われて行き、次第に硬く変化する傾向にあります。耐寒性シリコーンゴムとは、一般的なシリコーンゴムよりもさらに低温環境下の-100℃の使用に耐性を持ち特殊なシリコーンゴムグレードになります。

耐寒性シリコーンゴムと一般シリコーンゴムの組成の違い

PVMQ フェニルビニルシリコーンゴム

一般シリコーンゴムを始め、大半のシリコーンゴムと呼ばれる素材はVMQ(ビニルメチルシリコーンゴム)という構造を持ち、側鎖に二重結合をもっているので成形(加硫)が容易というのが特徴です。

耐寒性シリコーンゴムはPVMQ(フェニルビニルメチルシリコンゴム)という構造でフェニル基の効果によってVMQよりも優れた耐寒性を有するのを始め、耐放射線性能も強化されたグレードになります。

しかし、PMQは成形(加硫)が容易ではなく、圧縮永久歪み等が劣るため用途は限られており、Oリング等で使用されることは稀です。

一般シリコーンゴム化学式
一般シリコーンゴム
耐寒性シリコーンゴム
耐寒性シリコーンゴム

耐寒性シリコーンゴムと一般シリコーンゴムの対応温度帯比較、他のゴムとの適用温度帯の違い

耐寒性シリコーンゴムと一般シリコーンゴム・有機合成ゴムとの低温特性の違い

ゴムの耐寒性は、そのゴムが硬化することによりゴムの一番の特徴とも言える弾性が失われてしまう事が、物性変化の代表的なものですが、当該現象は大きく3つに分類して考えることが出来ます。低温環境下では主に②と③が該当します。

①ゴムの劣化硬化による、硬度の変化

主に高温による分子の切断、酸素・オゾンによる参加劣化、放射線等による化学作用等々ゴムの劣化により、硬化が進んでしまいゴムの弾性が失われる変化。

②ガラス転移点(Tg)での、脆化

ゴムはガラス転移点(Tg)以下では、ガラス状に変化しゴムとしての特性を失う事になります。シリコーンゴム(VMQ)やブタジエンゴム(BR)等はこのガラス点移転が低く、耐寒性に優れていると言えます。

逆に分子構造の凝集力が強く、極性が大きいゴムほどゴム分子の運動性が悪くなるため、柔軟性が損なわれ耐寒性の低いゴムと言えます。

ゴムの分子が低温領域でどれだけ自由に動けるかによって、耐寒性のレベルが決まりますので、上記だけでは計れないものもあり、分子に分岐があると、分子が動き難く柔軟性が劣ります。

ブチルゴム(IIR)等がそうであり、SP値(溶解度パラメータ)のわりに、Tgが高く、ブタジエンゴム(BR)は反対に、分子に分岐をもたないため、SP値のわりにTgが低くなっています。

③ゴムの結晶化による硬化

結晶化傾向のあるゴム素材(CR,NR等)は、低温環境下では結晶化による硬化が生じますので、低温領域でのTgが低いにもかかわらず、分子の柔軟性が失われますので耐寒性が劣ることになります。

各種ゴム素材の耐寒限界温度比較表
ゴムの種類 略号 耐寒限界温度 (℃)
シリコーンゴム VMQ -50 ~ -60
耐寒性シリコーンゴム PVMQ -100~
ブタジエンゴム BR -40 ~ -60
クロロプレーンゴム CR -30 ~ -40
ニトリルゴム NBR -20 ~ -30
水素化ニトリルゴム HNBR -10 ~ -30
ブチルゴム IIR -30 ~ -40
エチレンプロピレンゴム EPDM -30 ~ -40
アクリルゴム ACM -10 ~ -20
ウレタンゴム -20 ~ -30
フッ素ゴム FKM -10 ~ -30
天然ゴム NR -30 ~ -50

この表は、あくまで目安としての参考値ですので保証するものではありません。
実際のご使用は、試験片等での実用試験でご確認の上ご使用ください。

耐寒性シリコーンゴム比較

耐寒性シリコーンゴムの採用実績

超低温環境下向けなので、宇宙・航空機関連のゴム部品・製品に採用されていることが多いようです。また、生鮮食料品などを-60℃保存する超低温冷凍庫などで使用しているようです。

耐寒性シリコーンゴム製品 耐寒性シリコーンゴム製品

耐寒性シリコーンゴム採用条件とデメリット

採用条件

  • 硬度は50°、60°の2タイプのみのラインナップとなっております。
  • 試作対応、量産対応 共に、製品化へは金型が必要な材料となります。
  • 製品サイズは当社設備の関係で最大で500mmX500mmX100mm以内になります。
  • 特殊材料のため20kg単位での原材料を償却する必要があります。
  • ご採用にあたって、使用用途等の詳細をお聞きします。ご開示いただけない場合は、当該材料でのご提供ができない可能性がありますのでご了承願います。

デメリット

コスト高

おおよそですが、汎用グレードの一般シリコーンゴムに対して、4~5倍の材料価格となります。本グレードよりも安価な一般シリコーンゴムでも短時間の低温環境下では使用が可能です。まずは、一般シリコーンゴムの試験片等での実用試験で低温条件がクリアできなかった場合の手段としての採用をご検討ください。

加工性(金型からの離型性)が悪い

金型を用いた成形品は必ずバリを除去する仕上げを伴うのですが、耐寒性シリコーンゴムの場合金型への張り付きが著しいため、複雑形状な物・穴が複数あるような形状は離型できず形にならない場合やバリが金型内に詰まってしまう可能性がございます。本材料グレードのご使用を希望される場合、事前に図面やデータ等で当社担当の方で形状の確認をさせていただき、製作可能と判断した上での採用をお願いいたします。

材料入手リードタイム

耐寒性シリコーンゴムは、非常の特殊なグレードのため同等品の代替品が難しく且つ材料入手のリードタイムについて3~6ヶ月程度要してしまいます。メーカー材料在庫がない場合等、お時間がかかりますので予めご了承願います。

着色

基本、着色はできません。耐寒性シリコーンゴムコンパウンドの低温特性が問題なかったとしても、着色用の顔料が凍結点を超えてしまう可能性を否定できないため、耐寒性グレードの着色は行っておりません。

耐寒性シリコーンゴム原材料
原材料色(灰白色)
耐寒性シリコーンゴム色調
成形品色(灰白色)

耐寒性シリコーンゴムと一般シリコーンゴムとの常態物性比較

ラインナップ 耐寒性シリコーンゴム 一般シリコーンゴム

硬度50°

硬度 A 52 51
色調 原色 淡黄色 半透明乳白色
密度 g/cm3 1.16 1.16
引張強度 MPa 10.2 8.7
切断時伸び 620 390
引裂強度(クレセント形) N/mm 32 7
圧縮永久歪み 16 ※1 19 ※2
当社常時在庫 ×
材料価格 倍率 4.5 1

硬度60°

硬度 A 61 61
色調 原色 半透明乳白色 灰白色
密度 g/cm3 1.19 1.24
引張強度 MPa 11 7.3
切断時伸び 690 280
引裂強度(クレセント形) N/mm 34 7
圧縮永久歪み 21 ※2
当社常時在庫 ×
材料価格 倍率 4.5 1
  • 本データは代表値であり、規格値・保証値ではありません。
  • 当社常時在庫「×」の規格に関しては、特注でのご対応となりますので、当該材料20kgを償却いただく必要と材料入手のリードタイムが通常で3~6ヶ月程度要します。
  • ※1.105℃x70h
  • ※2.180℃x22h

【カスタム対応】耐寒性シリコーンゴムシートのオーダーメイド販売

硬度 ゴムシート
サイズ
最小厚mm
(公差)
最大厚mm
(公差)
厚み刻み
(mm)
表面 色調
(原色)
50 300X300 0.5
(±0.1)
10.0
(±0.5)
0.1 通常みがき 淡黄色
300X300 0.5
(±0.1)
10.0
(±0.5)
0.1 ブラスト調
60 300X300 0.5
(±0.1)
10.0
(±0.5)
0.1 通常みがき 半透明・乳白色
300X300 0.5
(±0.1)
10.0
(±0.5)
0.1 ブラスト調

耐寒性シリコーンゴムシートは当社運営の楽天市場では販売してません。全てオーダーメードのカスタム対応となります。サイズとロットをご確認のうえ、メール(推奨)電話・FAXにてお問い合わせください。

耐寒性シリコーンゴムのよくある質問Q&A

硬度は50°60°のラインナップですが、他の硬度はないのでしょうか?

当社で取扱のある硬度は現状2タイプとなっており、他の硬度品はございません。

シリコーンゴムは低温限界温度を超えるとどうなりますか?

低温の限界温度を超えると、ゴム自体がまるでガラスや氷のように硬くなります。さらにガラスや氷と同じように、外的衝撃で割れてしまう(物理的に破壊される)現象が生じますが常温に戻すと、この現象からは脱し元の弾性体に戻ります。

試作で少量の使用でも20kgの材料償却が必要ですか?

あいにく、どの硬度も需要が少なく常備しておりません。使用する場合は最低ロット(20kg)を材料メーカーから購入する必要があります。他への転用もできませんので、20kg分の償却は必ず必要になってしまいます。なお、購入時より半年間は御社専用として保管しておりますが、メーカー保証期間の関係上、半年で廃棄させていただきます。ご了承ください。

PVMQ構造(耐寒性シリコーンゴム)は耐放射線性能にも優れているのですか?

VMQ構造(一般的シリコーンゴム)は他の有機合成ゴムに比べ、特段耐放射線性に優れているわけではありませんが、PVMQ構造(耐寒性シリコーンゴム)は耐放射線性能を備えています。詳細は担当までご相談ください。

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