ニトリルゴム

ニトリルゴムは、ニトリルブタジエンゴム、NBR、ブナN、アクリロニトリルブタジエンゴムとも呼ばれ、アクリロニトリル（ACN）とブタジエンから誘導される合成ゴムです。^{[ 1 ]}商品名には、ペルブナン、ニポール、クリナック、ユーロプレンなどがあります。このゴムは、油、燃料、その他の化学物質に対する耐性があるという点で特異です。

NBRは、自動車産業や航空宇宙産業において、燃料やオイルを扱うホース、シール、グロメット、自己密閉型燃料タンクの製造に使用されています。また、食品サービス、医療、原子力産業では、保護手袋の製造にも使用されています。NBRは-40～108 ℃（-40～226 °F）の温度範囲で安定しているため、航空用途に最適な素材です。ニトリルブタジエンは、成形品、履物、接着剤、シーラント、スポンジ、発泡体、フロアマットの製造にも使用されています。  

NBRはその弾力性から、使い捨ての実験用手袋、清掃用手袋、検査用手袋として有用な素材である。ニトリルゴムは天然ゴムよりも油や酸に対する耐性が高く、強度も優れているが、柔軟性は劣る。

ニトリルゴムは1931年にBASFとバイエル（当時は化学コングロマリットIGファルベンの一部）で開発されました。最初の商業生産は1935年にドイツで始まりました。^{[ 2 ] [ 3 ]}

ブナ工場は、ナチス・ドイツが占領下のポーランドのアウシュヴィッツで運営していた強制収容所や絶滅収容所の近くに位置する、IGファルベンが出資する奴隷労働工場でした。原料はポーランドの炭田から調達されていました。^{[ 4 ]}ブナゴムはBASF AGによって命名され、1988年までブナはBASFが保有するニトリルゴムの商標名でした。

高温NBRの製造では、乳化剤（石鹸）、アクリロニトリル、ブタジエン、ラジカル発生活性剤、および触媒を 重合槽に添加します。反応槽内では水が反応媒体として用いられます。重合反応を促進し、ポリマーの分岐形成を促すため、反応槽は30～40℃に加熱されます。ニトリルゴムの製造には、反応を進行させる能力を持つ複数のモノマーが関与するため、各ポリマーの組成は（重合槽に添加される各モノマーの濃度と槽内の条件によって）変化する可能性があります。ポリマー全体を通して単一の繰り返し単位が存在しない場合もあります。そのため、この一般的なポリマーにはIUPAC名がありません。

モノマーは通常 5 ～ 12 時間反応させます。 重合は、ジメチルジチオカルバメートやジエチルヒドロキシルアミンなどの「ショートストップ」剤が添加され、残りのフリーラジカルや開始剤と反応（破壊）する前に、約 70% の転化率まで進行させます。得られたラテックスが「ショートストップ」されると、未反応モノマーはスラリーストリッパーで蒸気によって除去されます。未反応モノマーの回収率はほぼ 100% です。モノマー回収後、ラテックスは一連のフィルターに通されて不要な固形物が除去され、その後、混合タンクに送られ、そこで酸化防止剤で安定化されます。得られたポリマーラテックスは、アルミニウムタンク内で硝酸カルシウム、硫酸アルミニウム、およびその他の凝固剤を使用して凝固されます。凝固した物質は洗浄され、乾燥されてクラムラバーになります。^{[ 3 ]}

低温NBRの製造工程は、高温NBRの製造工程と非常によく似ています。重合槽は、周囲温度（ATC）に近い30 ～ 40 ℃まで加熱するのではなく、5 ～ 15  ℃まで冷却されます。低温条件下では、ポリマーの分岐が少なくなります（分岐の程度が低温NBRと高温NBRを区別する特徴です）。 

原料は通常黄色ですが、製造元によってはオレンジ色や赤みを帯びている場合もあります。破断伸度は300%以上、引張強度は10 N/mm²（10 MPa）以上です。NBRは、鉱物油、植物油、ベンゼン／ガソリン、一般的な希酸およびアルカリに対して優れた耐性を持ってい^ます。

NBRの特性における重要な要素は、アクリロニトリル基とブタジエン基の比率、すなわちACN含有量です。ACN含有量が低いほどガラス転移温度は低くなりますが、ACN含有量が高いほど、前述のようにポリマーの非極性溶媒に対する耐性が向上します。^{[ 5 ]}耐溶剤性と低温での柔軟性の両方を必要とするほとんどの用途では、ACN含有量が33%必要です。

ニトリルゴムの用途には、使い捨ての非ラテックス手袋、自動車用トランスミッションベルト、ホース、Oリング、ガスケット、オイルシール、Vベルト、合成皮革、印刷用ローラー、ケーブル被覆などがあります。NBRラテックスは、接着剤の製造や顔料バインダーとしても使用できます。

経口摂取を目的としたポリマーとは異なり、化学組成や構造のわずかな不一致が人体に著しい影響を与える可能性があるのに対し、NBRの一般的な特性は組成の影響を受けにくい。製造工程自体もそれほど複雑ではなく、重合、モノマー回収、凝固の各工程には添加剤や装置が必要となるが、これらはほとんどのゴム製造工程に共通するものである。必要な装置はシンプルで入手も容易である。

2008年1月、欧州委員会は、 EUのカルテルおよび制限的ビジネス慣行の禁止（EC条約第81条およびEEA協定第53条）に違反してニトリルブタジエンゴムの価格を固定したとして、バイエルグループとゼオングループに総額3423万ユーロの罰金を科した。^{[ 6 ]}

水素化ニトリルブタジエンゴム（HNBR）は、NBRを水素化することによって製造されます。この水素化により、様々な化学物質やオゾンによる劣化を受けやすいオレフィン基が除去されます。通常、水素化を促進するためにウィルキンソン触媒が使用されます。ニトリル基は影響を受けません。水素化の程度によって、ポリマーに適用できる加硫の種類が決まります。^{[ 7 ]}

高飽和ニトリル（HSN）としても知られるHNBRは、熱、油、化学薬品に長期間さらされた後も物理的強度と特性が維持されることで広く知られています。商標名には、Zhanber（Lianda Corporation）、Therban（Arlanxeo ^{[ 8 ]}）、Zetpol（Zeon Chemical）などがあります。自動車用エアコンシステムのOリングの製造によく使用されます。^{[ 9 ]}その他の用途としては、タイミングベルト、ダンパー、サーボホース、メンブレン、シールなどがあります。^{[ 10 ]}

充填材の選択と配合量にもよりますが、HNBRコンパウンドは通常、23 ℃ で20～31MPaの引張強度を有します。配合技術により、HNBRは-40 ℃から165 ℃までの幅広い温度範囲で使用でき、長期間にわたって劣化を最小限に抑えることができます。低温性能を求める場合は、低ACNグレードを使用する必要があります。高温性能を求める場合は、白色充填材を含む高飽和HNBRグレードを使用することで得られます。HNBRエラストマーは、一般的に自動車用液体（エンジンオイル、冷却水、燃料など）に対する優れた耐性を備えています。   

HNBRはNBRに比べて独自の特性と高い耐熱性を備えているため、自動車、産業、その他様々な高性能が求められる用途で広く採用されています。量ベースでは、自動車市場が最大の消費市場であり、HNBRは動的シール、静的シール、ホース、ベルトなど多岐にわたる用途に使用されています。また、HNBRは油田探査・処理における工業用シール材や、製鉄所・製紙工場のロール材としても広く利用されています。

NBRの代替品としてカルボキシル化ニトリルブタジエンゴム（XNBR）がある。XNBRはブタジエン、アクリロニトリル、アクリル酸の三元共重合体である。^{[ 11 ]} アクリル酸の存在によりカルボン酸基（RCO2H）が導入される_{。これらの基は亜鉛（Zn2} ⁺ ）添加剤の添加による架橋を可能にする。カルボキシル基は10%以下のレベルで存在する。これらのイオン架橋に加えて、従来の硫黄加硫も適用される。

• アクリロニトリルブタジエンスチレン
• 医療用手袋