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ミトクゴム株式会社は自動車部品の精密ゴムを製造販売している会社です。

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ゴムとプラスチックの違い (ガラス転移温度から)

● 身近にある高分子、ゴムとプラスチック(樹脂)の違いについて考えてみます。
両者は共に糸状の分子構造ですので、分子構造的には同じ
仲間(ポリマー:高分子)に分類されます。
日本工業規格(JIS)によると、ゴム・樹脂それぞれ以下のように定義されています



【ゴム】
ベンゼン、メチルエチエルケトン(methyl ethyl ketone、MEK)、
エタノール、トルエン共沸混合物などの沸騰中の溶剤に
本質的には不溶性(しかし、膨潤できる)の状態に改質でき
る原料ゴム、
又は既に改質されているエラストマー材料。


[注記1] 改質後のゴム状態では、加熱及び圧力を加えても
容易に恒久的な形状に再形成できない。

[注記2] ゴムは、改質され、かつ、希釈剤を含有していない
状態では、室温(18℃〜29℃)において その長さを2倍に
伸ばし、かつ、緩める前に1分間そのまま保持しても、
1分以内に元の長さの1.5倍未満に収縮する。 


※JIS K6200 「3 用語及び定義」より抜粋

【樹脂】
不明確でかつ しばしば高い相対分子質量を有し、応力を受けると
流動する傾向を示し、通常は軟化又は溶融範囲を有し、かつ通常は
貝殻状に割れる固体、半固体、又は凝固体の有機材料。

広義にはこの用語はプラスチック用の基盤材料であるいくつかの
重合体を明示するためにも使用される。

※JIS K6900 「2 用語及び定義」より抜粋



●なぜ 同じ高分子であるにも関わらず、ゴムは柔らかく、樹脂は硬いのでしょうか。
主な原因は
「ガラス転移温度」の高低差にあります。

  
ポリマーの温度による状態変化のグラフを示します。


ゴムは常温においてガラス転移温度より高温側にあるため、
ゴム分子が「ゴム状態」となっていますが、プラスチックは
常温においてガラス転移温度より低温側にあるため、分子は
「ガラス状態」となっています。

そのため、プラスチックは常温において硬く、
ゴムは常温でも柔らかい性質を持ちます。

そのため、ゴムも固有性質であるガラス転移温度以下に
放置するとガラス状態になって、ゴム特有の柔らかさはなくなり、
樹脂同様、硬い性質を持つようになります。

   そもそも、「高分子」ってなんだろう?
 高分子(Polymer)とは分子量の大きい分子のことであるが 
普通の分子と明確な境があるわけではない。
 しかし、物質の特性が
著しく変わる分子量約10000以上のものを
 一般に高分子と呼んでいる。
分子量が約1000以下の分子を低分子と呼ぶ。
 

※「入門 高分子科学」著者:大澤善次郎 より抜粋
   そもそも、身の回りにある「高分子」は何? 
衣:布、糸(木綿・麻・絹・合成繊維など) 
食:(肉・米・パン・タンパク質・デンプンなど)、食器(木、プラスチックなど)
   容器(牛乳パック・ペットボトルなど)包装(紙・ラップなど) 
住:木材、カーテン、畳、浴槽、襖など多数
             そもそも、「ガラス転移点」ってなんだろう?
高分子鎖の部分的な動きがはじまる温度はガラス転移点 と呼ばれる。
これは、それぞれの高分子物質に特有な温度である。
ガラス転移点以上では、外見は固体であるが、高分子物質は柔らかくなり、
外力によって容易に変形するようになる。 
ゴムはこの領域の特性を利用したものである。
 また、ガラス転移点は
高分子鎖のミクロブラウン運動のはじまる温度
 とも言える。
高分子の動きは高分子鎖の内部回転によるから、 内部回転ポテンシャルの
大きいものほどが高くなると考えられる。
 

※「高分子化学入門」著者:蒲池幹治より引用
さらに詳しく知りたい方にお勧めサイト  
⇒「 高分子の融点とガラス転移点」                  http://www.ecosci.jp/poly/poly_tmtg.html
                そもそも、ブラウン運動ってなんだろう?
 水に花粉を浮かべたり、石鹸の粉を落としてみると、これらの微粒子が
水の表面を、素早く自由自在に無差別に動き回ります。 
このような現象を、発見者の名前をとってブラウン運動といい、水以外の
液体にも共通して見られます。
液体は固体と違って分子 の運動が自由なため、形を変えられますが、
ブラウン運動は自由な分子運動を表していることになります。 
ゴムの分子は液体と同じようにブラウン運動をしています。

 ゴムは非常に長い分子鎖が、複雑にとぐろを巻いてからみあっているため、
 分子全体としては移動や回転がないので、液体のように流動するわけには
 いかずにあくまで固体です。しかし、1本1本の分子鎖では、
熱運動に よって結合の周りの分子の回転が非常に多くしかも無秩序に
起こって、ブラウン運動 をしています。
分子中の小さな部分での運動なので
ミクロブラウン運動と呼ばれます。

 ※「ゴムのおはなし」著者:小松公栄 より抜粋

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