Thread Content
高い弾性と低い弾性率という特性のため、ゴムの摩擦摩耗特性はその物理的・力学的性質の影響を大きく受ける。ゴムの硬さは低く、剛性のある物体と接触すると実際の接触面積が大きくなります。そして、実際の接触面積の大きさは摩擦を決定する重要な要因です。したがって、ゴムの硬さはその摩擦特性に大きな影響を与えます。ゴムの粘弾性パラメータであるtanδは摩擦力に直接的な影響を与え、ゴムの架橋度が低下するとtanδが増大し、その結果摩擦力も増加し、摩擦係数や摩耗も同様に増大する。物理化学的な観点から見ると、架橋が弱いほど摩耗率は高くなる。これは、程度の低い架橋は機械的応力によって容易に破壊されるためである。研究によると、電子ビーム照射によってエチレンプロピレンゴムの架橋度が上昇し、摩擦が低下することがわかった。ゴム表面の自由エネルギーの高低は、ゴムと対偶間の相互作用力の大きさを決定し、それがゴムの粘着摩擦に影響を与える。一般的に、摩擦係数は表面自由エネルギーの増加に伴って増大する。ゴムに充填改質を施すと、ゴムの力学的特性が変化すると同時に、その摩擦特性も変化する。単軸配向ポリアミド繊維強化クロロプレンゴム（SFRR）およびアラミド短繊維強化天然ゴムについて研究した結果、材料の摩擦挙動は滑り方向と密接に関連しており、繊維配向方向に垂直な方向で摩擦させた場合に摩耗率が最も低く、繊維配向方向に沿って摩擦させた場合に摩耗が最も大きくなることがわかった。耐油性のあるニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴムに潤滑剤（例えばシリコーンオイル、MoS2など）を添加すると、MoS2がゴム表面に潤滑層を形成し、表面エネルギーやヒステリシス効果を低減させることで、摩擦係数を大幅に下げることができる。自己イオンを利用したイオンプレーティングにより、ゴム表面に銅、チタン、タングステン、ジルコニウムなどの金属層を堆積させることで、ゴムと対向物との実際の接触面積を効果的に減少させ、摩擦力を大幅に低減することができる。塩素化によって、ゴムの摩擦係数や、滑り速度および温度への依存性も低下する。ゴムの摩擦は粘弾性パラメータであるtanδと弾性率と直接関係しており、弾性率は温度が上昇するにつれて低下する。一方、tanδは温度が上昇するにつれてまず上昇し、その後低下する（極値点の温度は0°未満）。温度が上昇するにつれて、ゴムの弾性率は低下し、摩耗パターンの間隔は広がる。高温条件下では、ゴムの老化が進行し裂断強度が低下するため、摩耗率が著しく増加し、さらに摩耗率は周期的に大幅に変動する。潤滑剤の存在により、ゴムと対向面の直接接触が防がれ、粘着摩擦が大幅に低下し、ゴム粒子による摩耗の模様間隔も縮小し、摩耗率も著しく減少する。しかし、潤滑剤を選定する際には、ゴムへの膨潤作用や、高温の油による潤滑が引き起こすゴムの化学的劣化や熱的劣化を考慮しなければならず、そうでないと摩耗が悪化する可能性があります。水（または水溶液）潤滑条件下において、対偶の違いにより、水がゴムおよび対偶の摩擦摩耗特性に与える影響も異なる。対偶が不活性な物質（例えばガラス）の場合、水層は非常に優れた潤滑作用を果たし、摩擦係数は潤滑膜の厚さが増すにつれて低下する。対偶が活発な場合（例えば鋼の場合）、ゴムの摩耗はほとんどないが、対偶の摩耗は乾燥摩擦の場合よりもはるかに大きくなる。ゴムは有機溶剤や潤滑剤による膨潤作用に対して比較的敏感である。一般的に、膨潤はゴムの架橋構造を破壊し、ゴムの硬度や引き裂き強度などの力学的性質を低下させるため、摩耗が増大する。Thavamaniらは走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて、異なる条件下における硫黄加硫天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムの摩耗メカニズムを研究し、垂直荷重が小さい場合には典型的な摩耗痕が現れないが、ゴムがトルエンまたはジメチルホルムアミド中で膨潤した後の摩耗面では、明確な摩耗痕が観察されることを発見した。これは、ゴムが膨潤すると引き裂き強度が**低下し、弾性率も著しく減少するため、膨潤前と比べて摩耗パターンの間隔が広がるからである。NBRやHNBRなど、活発な官能基を持つゴムの場合、その高い化学的反応性を利用して特定の溶剤と反応させ、ゴム表面に化学反応膜を形成することでゴムの摩擦特性を向上させることができる。ヨウ素溶液の膨潤作用を利用してブタジエンナイトリルゴムを改質し、改質後のNBRおよびHNBRの摩擦係数は著しく低下した。ヨウ素はゴム表面のシアノ基と結合して、薄くて硬い改質層を形成し、この改質層は摩擦を低減する作用を持つ。しかし、過度な膨潤によってゴムに厚い改質層が形成されると、弾性体本体との結合性が悪くなり、かえって摩擦が増大して摩耗が激しくなる。速度や負荷などの要因は、ゴムの摩擦摩耗に影響を与えます。一般的に、ゴムの摩擦係数は荷重と滑り速度が増加するにつれて減少し、過度な荷重や滑り速度は試験片の発熱や表面の損傷を引き起こす。