屋外暴露によるゴムの劣化 ―ガラス転移温度の変化―

はじめに

ポリマー製品が屋外で長期間使用される場合には、屋外暴露に伴う紫外線、温度・湿度変化等により機械的・物理的特性が変化することが知られています。

本アプリケーションでは、天然ゴムシートを屋外暴露した場合の、熱的特性であるガラス転移温度の変化についてDSC測定を行った結果を示します。

測定・解析例

測定は、天然ゴムシート（厚み1mm）を、9日間および17日間屋外に暴露したものを、それぞれ直径4mmに打ち抜き（約20mg）、Al製試料容器に入れ、N2雰囲気下、-80℃まで冷却後、昇温速度10℃/minで実施しました。

図 1　DSC測定結果

屋外暴露していない新品の場合は、-65℃～-55℃にガラス転移に伴うベースラインのシフトが現れています。9日間暴露したサンプルでは、ガラス転移温度がわずかに高温側にシフトする傾向が見られ、さらに17日間暴露したサンプルでは新品に比べて約5℃程度高温側にシフトしています。

暴露期間が長くなると、紫外線やオゾンによる酸化、温度・湿度（水分）変化などの影響により分子構造が変化し、劣化が進行します。

実際の製品には酸化防止剤などの添加剤が使用されていますが、代表的な熱的物性であるガラス転移温度の比較は、劣化の進行や添加剤の効果を評価するための有効な指標となります。