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ゴムノキの樹液(ラテックス)によって作られるゴムを天然ゴムと呼んでします。人工的に合成されるのは合成ゴム。天然ゴムはクリストファー・コロンブスによって西欧に伝えられ、グッドイヤーやダンロップなどの研究開発がゴム工業を発展させました。
【天然ゴムとは】
天然ゴムはゴムノキの樹液に含まれる cis-ポリイソプレンを主成分とする物質で、生体内での付加重合で生成したものです。樹液中では水溶液に有機成分が分散したラテックスとして存在し、これを集めて精製し凝固乾燥させたものを生ゴムといいます。生ゴムも弾性材料として消しゴムなどに使われますが、チャールズ・グッドイヤーにより1839年に発見された加硫法によって架橋させると、広い温度範囲で軟化しにくい弾性材料となります。硫黄の他に炭素粉末を加えて加硫すると特性が非常に改善され、その含有量によって硬さが変化します。この炭素のため、多くの硬質ゴム製品は黒色をしているのです。
イソプレンを化学的に重合させたポリイソプレンは合成ゴムの一種ですが、天然ゴムのポリイソプレンとは少し構造的な違いがあります。合成ポリイソプレンでは現在のところ100%シス体を得ることはできず、少量のトランス体が含まれています。また天然ゴムはポリイソプレンの他に微量のタンパク質や脂肪酸を含みますが、合成ポリイソプレンにはそのような不純物はありません。天然ゴムは殆どシス型のポリイソプレンから出来ていますが、その一方トランス型のポリイソプレンから出来ているものをガタパーチャ乃至はグッタペルカと言います。ガタパーチャは東南アジアに野生するアカテツ科の常緑高木グッタペルカノキなどのラテックスから作られる天然樹脂の一つで、天然ゴム、ガタパーチャ双方ともポリイソプレンから出来ていますが、天然ゴムは弾性を示し、グッタペルカは弾性を示しません。この弾性の違いは幾何異性体の性質によるものです。即ち、シス型のポリイソプレンは分子鎖が折れ曲がった構造をとって不規則な形を取りやすく、分子鎖と分子鎖の間に多くの隙間を生じ分子間力が比較的小さくなる為、分子同士の結晶化が起こらず軟らかな性質を持つようになりますが、それに対してトランス型のポリイソプレンは分子鎖が直線構造をとりやすく、分子鎖と分子鎖の距離が近くなる為、分子間力が強く作用し分子間で微結晶化を引き起こし、硬い樹脂状の物質となるようです。但し、シス型であることは弾性の獲得の十分条件ではありません。ポリイソプレンにおいては側鎖であるメチル基の影響もあり弾性を持つのはシス型ですが、クロロプレンゴムはトランス型ですが弾性を有します。天然ゴムに含まれる微量のタンパク質や脂肪酸はポリイソプレン鎖の末端に結合していると考えられています。
【天然ゴムとは】
天然ゴムはゴムノキの樹液に含まれる cis-ポリイソプレンを主成分とする物質で、生体内での付加重合で生成したものです。樹液中では水溶液に有機成分が分散したラテックスとして存在し、これを集めて精製し凝固乾燥させたものを生ゴムといいます。生ゴムも弾性材料として消しゴムなどに使われますが、チャールズ・グッドイヤーにより1839年に発見された加硫法によって架橋させると、広い温度範囲で軟化しにくい弾性材料となります。硫黄の他に炭素粉末を加えて加硫すると特性が非常に改善され、その含有量によって硬さが変化します。この炭素のため、多くの硬質ゴム製品は黒色をしているのです。
イソプレンを化学的に重合させたポリイソプレンは合成ゴムの一種ですが、天然ゴムのポリイソプレンとは少し構造的な違いがあります。合成ポリイソプレンでは現在のところ100%シス体を得ることはできず、少量のトランス体が含まれています。また天然ゴムはポリイソプレンの他に微量のタンパク質や脂肪酸を含みますが、合成ポリイソプレンにはそのような不純物はありません。天然ゴムは殆どシス型のポリイソプレンから出来ていますが、その一方トランス型のポリイソプレンから出来ているものをガタパーチャ乃至はグッタペルカと言います。ガタパーチャは東南アジアに野生するアカテツ科の常緑高木グッタペルカノキなどのラテックスから作られる天然樹脂の一つで、天然ゴム、ガタパーチャ双方ともポリイソプレンから出来ていますが、天然ゴムは弾性を示し、グッタペルカは弾性を示しません。この弾性の違いは幾何異性体の性質によるものです。即ち、シス型のポリイソプレンは分子鎖が折れ曲がった構造をとって不規則な形を取りやすく、分子鎖と分子鎖の間に多くの隙間を生じ分子間力が比較的小さくなる為、分子同士の結晶化が起こらず軟らかな性質を持つようになりますが、それに対してトランス型のポリイソプレンは分子鎖が直線構造をとりやすく、分子鎖と分子鎖の距離が近くなる為、分子間力が強く作用し分子間で微結晶化を引き起こし、硬い樹脂状の物質となるようです。但し、シス型であることは弾性の獲得の十分条件ではありません。ポリイソプレンにおいては側鎖であるメチル基の影響もあり弾性を持つのはシス型ですが、クロロプレンゴムはトランス型ですが弾性を有します。天然ゴムに含まれる微量のタンパク質や脂肪酸はポリイソプレン鎖の末端に結合していると考えられています。
【パラゴムノキ】パラゴムノキは、トウダイグサ科パラゴムノキ属の常緑高木です。幹を傷つけて得られる乳液が『ラテックス』で、天然ゴムの原料となります。原産地はアマゾン川流域で、雨季には増水した河川によって水没するバルゼアと呼ばれる浸水林に生育しています。種子は水に浮き、雨季に増水した水の流れに乗って分散するようです。パラゴムノキはもともとアマゾン川流域にのみ生育していましたが、1839年の加硫法の発見によってゴム需要が増加したため、原産地以外でも栽培が行われるようになりました。現在では東南アジアの熱帯地域を中心にプランテーションでの大規模栽培が行われています。
パラゴムノキは樹高30mにも達します。葉は3枚の小葉からなる複葉で、幹には樹皮と篩部の間に乳液管が地面と30度の角度で右まわり螺旋状に上っていて、ここから白または黄色の乳液(ラテックス)が得られます。樹齢が5-6年になると乳液の収集が行われるようになります。年長の木ほど多くの乳液を出すそうです。ゴムを採取できなくなった後の材は、合板に加工したり、家具などの材料として利用されまずが、木材としては意匠性が低く安価に使用されます。
以前は、パラゴムノキは重要な産業資源としてブラジル国外への持ち出しは禁止されていました。しかし、原産地と同様の熱帯雨林地帯に植民地を抱えるイギリスは、何度もひそかに植物学者をアマゾン川流域に派遣して種子を採集させ、自らの持つ植民地において栽培を行うことを試みたのです。1873年にブラジル国外でのゴム栽培が計画され、試行錯誤の結果、12本の苗木がキュー王立植物園で生育し始めました。ですが、これらはすべて枯れてしまったそうです。次の栽培は1875年に行われ、7万個の種子がキューに送られました。このうち4%が発芽、1876年には2000株の苗木がウォード箱に入れられてセイロン島へ、22株がシンガポールの植物園へ送られました。いちど定着するとパラゴムノキは、イギリスの植民地各地へ急速に拡がりました。1898年までに、マレー半島にゴムのプランテーションが作られたそうです。現在ではゴムのプランテーションは多くが東南アジア、一部が熱帯アフリカに存在しており、原産地の南米ではあまり栽培されていません。
【チクル】
チクルは、サポジラの樹皮から採取されるラテックスのこと。サポジラは新世界の熱帯域に分布する常緑高木です。メキシコ原産で、スペインによる植民地化に伴いフィリピンに移入され広まりました。和名はチューインガムノキ。樹高は30-40mまで達し、 耐風性のある樹皮には白く粘り気のあるラテックス(チクル)が多く含まれ、それはチューインガムの原料となります。葉は7~15cm程の卵形で光沢があり、枝に螺旋状に付きます。花は先端部分が6つに分かれた釣鐘型の合弁花。内部には2~10個程の種子があり、果肉は茶色、または浅黄色で石細胞を含みます。味は非常に甘く美味で、キャラメルや綿菓子に近い風味があるそうです。花は季節を選ばず咲き、球形や楕円形の果実は年に2回収穫可能ですが、未熟果にはラテックスとタンニンが多く含まれる為、完熟するまでは収穫できません。
ゴムとは、御存知の通り、植物体を傷つけるなどして得られる無定形かつ軟質の高分子物質のことです。現在では、天然ゴムや合成ゴムのような有機高分子を主成分とする弾性ゴムを指すことが多いようです。知っているようで知らなかったゴムのあれこれをご紹介致します。
まずは、【ゴムの由来】からご説明致します。
古代や中世においては、英語で『gum』フランス語で『gomme』ドイツ語で『Gummi』などと表記される物質は、アルコールには不溶ですが、水を含ませると著しく膨潤してゲル状になり、種類によってはさらに水を加えると粘質のコロイド溶液となる植物由来の物質を指しています。逆に、水には不溶で、アルコールには溶ける植物由来の無定形の樹脂はレジンと呼ばれています。こうしたゴムの代表がアラビアゴムで、似たものにトラガカントゴムやグアーガムがあります。近代の発酵工業によって新たに登場した類似物質として、キサンタンガムが知られています。これらは食品の粘度を調整したり、接着剤、あるいは水彩絵具の基質として用いられてきました。これらは弾性ゴムが一般的となってからは水溶性ゴムと呼ばれています。16世紀に入って、ヨーロッパ人が中南米の文化や自然産物と接触するようになってからは、彼らが古くから知っていたゴムに似ているが、それらにはない新しい性質を持った植物由来の物質がヨーロッパ社会に知られるようになりました。これらは植物体に含まれるラテックスを採取し、凝固させることによって得られるものでした。その中のひとつはチクルの幹から得られ、人間の体温程度の温度で軟化するもので、噛む嗜好品として用いられていました。これがチューインガムのはじまりです。また、パラゴムノキの幹から採取されるラテックスを凝固させたものは著しい弾性を持っていて、後世ヨーロッパで産業用の新素材として近代工業に欠かせない素材として受容され、発展することとなりました。そのため、パラゴムノキ以外の植物からの同様の性質のゴムが探索され、また同様の性質を持つ高分子化合物の化学合成も模索されることとなった。この一群のゴムを弾性ゴムと呼び、イギリスの科学者ジョゼフ・プリーストリーが鉛筆の字をこすって (英: rub) 消すのに適することを報告したことから、英語ではこするものを意味するrubberとも呼ばれるようになったそうです。