ニトリルゴム（NBR）徹底解説：建築・土木での特性・選び方・施工管理

2025年12月24日 最終更新日時 : 2025年12月24日 エバープレイ編集部

はじめに

ニトリルゴム（NBR: Nitrile Butadiene Rubber）は、油や溶剤に対する優れた耐性を持つ合成ゴムで、建築・土木分野におけるシール材、ホース、ガスケット、ダイアフラムなど油・燃料・油圧系統が関わる箇所で広く使われています。本コラムでは、化学的特徴や物性、製造・加工方法、建築・土木での代表的な用途、選定ポイント、施工・維持管理、代替材料との比較、環境・安全面まで詳しく解説します。

ニトリルゴムとは：化学的特徴とバリエーション

ニトリルゴムはアクリロニトリル（ACN）とブタジエンの共重合体です。ACN含有率（モル比や質量比）は一般に約15〜50％程度まで調整でき、ACN含有量が高いほど油・燃料・溶剤に対する耐性が向上しますが、低温での柔軟性（低温特性）は悪化します。

  • NBR（標準ニトリル）：一般的な耐油性を持つ。
  • 高ACN NBR：より高い油・溶剤耐性を実現するが低温特性は低下。
  • 水素化ニトリルゴム（HNBR）：NBRを部分的に水素化することで二重結合を減らし、耐熱性・耐オゾン性・耐老化性を向上させたもの。高温や加速劣化環境で優れる。
  • カルボキシレートNBR（XNBR）：カルボキシル基を持たせることで、耐摩耗性や機械的物性を改善したタイプ。

主要な物理・機械的特性

ニトリルゴムの代表的な特性は以下のとおりです。数値はゴム組成、配合（フィラー、可塑剤、架橋方式）によって大きく変わりますが、一般的な指標として参考になります。

  • 耐油性：炭化水素系燃料や潤滑油に対する優れた耐性が最大の特徴。自動車用燃料系や油圧機器での使用に適合。
  • 温度範囲：一般的なNBRは常用温度範囲がおおむね-30℃〜+100℃程度。低温特性強化型で-40℃程度まで、HNBRでは+150℃前後までの高温耐性が期待できる。
  • 機械的性質：引張強度や伸びは配合次第。実務上は硬さ（Shore A）・圧縮永久歪（compression set）・摩耗性が重要。
  • 耐候性・耐オゾン性：未改質のNBRはオゾンや紫外線、長期の屋外曝露に弱い。HNBRや保護被覆、添加剤で改善可能。
  • ガスバリア性：ヘリウムなどの小分子ガスに対する透過性は比較的高いが、用途により評価が必要。

製造と加工（現場で関係するポイント）

ニトリルゴムは乳化（エマルジョン）重合や溶液重合で合成され、原ゴム（ポリマー）が得られます。実際の成形品は以下の工程で作られます。

  • 混練（カレンダー、開断練り）：カーボンブラック等のフィラー、軟化剤、加硫剤を添加して所望の物性に調整。
  • 成形：圧縮成形、射出成形、押出しなど。ホースやチューブは押出しが一般的。
  • 加硫（架橋）：硫黄加硫や過酸化物加硫による架橋。加硫方式で耐熱性や耐油性、圧縮永久歪などの特性が変わる。過酸化物加硫は高温特性や燃料耐性で優位な場合がある。
  • 表面処理・仕上げ：必要に応じて接着処理、コーティング、成形後の後処理を実施。

建築・土木における主な用途と事例

ニトリルゴムは耐油性が求められる箇所、油圧・燃料系統、可動継手などで採用されます。代表的な用途は以下の通りです。

  • 油圧シール・Oリング：油圧シリンダー、ポンプ、バルブなどのシール部材。
  • ホース・チューブ：油圧ホースや燃料ホース、潤滑油配管。
  • ガスケット・パッキン：機器接続部や点検フランジのシール。
  • 振動吸収材・マウント：油やグリースが存在する車両・重機装備の振動絶縁部材。
  • ダイアフラム・バルブシート：化学薬品を扱う場面や燃料系統の弁部材。
  • 配管周りの防振・防油アクセサリ：グロメット、ブッシュなど。

選定ポイント（建築・土木での実務向けアドバイス）

材料を選ぶ際は、想定される環境と要求仕様に沿って以下を確認してください。

  • 接触する液体・気体の種類：燃料、潤滑油、溶剤、アルカリ・酸など。ニトリルは炭化水素系に強いが、酸や強溶剤には弱い場合あり。実際の液体での膨潤試験（ASTM D471等）結果を参照すること。
  • 使用温度：常用温度が-30〜+100℃の範囲なら一般NBRで可能。高温や高耐久が必要ならHNBR等を検討。
  • 耐候性・屋外性：屋外での長期露出・紫外線・オゾンが懸念される場合はNBR単体は不利。被覆や別素材（EPDM等）を検討。
  • 機械的要求：圧縮永久歪、引張強度、摩耗などの性能値を明確にし、材料データシートと照らし合わせる。
  • 加工性・接合性：成形法や接着の必要性、金属との接合方法を確認。
  • 安全・規格適合：耐火性、食品衛生規格（必要な場合）、建築材料の認証要件など。

施工・保守・点検の実務ポイント

適切な施工と定期点検で、寿命を延ばし事故や漏洩を防げます。

  • 保管：直射日光、高温、オゾン発生源（モーター等）を避け、乾燥した暗所で保管する。過度な可塑剤の移行を防ぐため、長期保管は注意。
  • 取り扱い：鋭利な端部やフランジでのキンクや切断を避ける。組付け時は潤滑剤の種類に注意（シリコーン系は一部合成ゴムと相性が悪い場合がある）。
  • 点検項目：ひび割れ、硬化、軟化、膨潤、油漏れ跡、接合部の緩みなどを定期的にチェック。圧縮永久歪や寸法変化も評価対象。
  • 交換基準：目視での割れ・亀裂や機能不全（シール性喪失、著しい膨潤）があれば交換。厳密な交換周期は環境に依存するため、現場実績と試験データで設定する。

限界と代替素材

NBRは万能ではありません。オゾン・紫外線耐性に乏しく、強酸・強アルカリや特定の有機溶媒に弱い場合があります。代替素材の特徴は以下の通りです。

  • EPDM：耐候性・耐オゾン性・耐熱水蒸気性に優れるが、油・燃料には弱い。屋外シールや防水用途で有利。
  • FKM（フッ素ゴム）：耐熱性・耐化学薬品性・耐油性が高いが高価。高要求環境で使用。
  • シリコーンゴム：低温フレキシビリティや高温範囲に優れるが、機械的強度や油耐性は劣る。
  • HNBR：NBRの弱点である耐老化性・高温耐性を改善した素材。油圧機器や高温環境での選択肢。

環境・安全・廃棄について

ニトリルゴム自体は比較的安定な材料ですが、製造・加工工程ではVOCや加硫剤等の化学薬品が関与します。廃棄は地域の産業廃棄物規則に従い、焼却処理やリサイクル（グラニュレーションしてゴム充填材などへ）を行うことが一般的です。廃材の焼却では適切な排ガス処理が必要です。

実務的まとめ（チェックリスト）

現場でニトリルゴム製品を採用する際の実務チェックリスト：

  • 想定される接触媒体の化学特性を確認し、NBRの耐性データ（膨潤率、強度低下）を照合する。
  • 使用温度レンジを確定し、必要ならHNBR等の高温グレードを検討する。
  • 屋外露出がある場合は耐候性対策（被覆、材料替え）を検討する。
  • 加硫方式や配合（フィラー、可塑剤）が特性に与える影響を理解し、メーカーのデータシートと相談する。
  • 保管・施工・点検ルールを文書化し、交換基準を明確にする。

まとめ

ニトリルゴムは耐油性に優れ、建築・土木分野における油圧機器、燃料系統、シール材などで重要な役割を果たします。しかし耐候性や特定化学薬品に対する弱点もあり、用途や環境に応じた材料選定と適切な施工・維持管理が不可欠です。必要に応じてHNBRやFKM、EPDMなどの代替材料を検討し、実使用条件での試験を重ねることを推奨します。

参考文献

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建築・土木
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