スポンジゴムの発注で指定すること——独立気泡か連続気泡か、密度・圧縮応力・へたりの測り方

この記事は、ウェザーストリップ、ドアや盤の扉のシール、断熱・防振のパッドなど、工業用の部品としてのスポンジゴムを扱う。台所や掃除用のスポンジの話はしない。発注する側が、発注書と仕様書に何を書き、受け取るときに何を確かめるかに絞る。

スポンジゴムとは何か：発泡と加硫の兼ね合いで決まる材料

日本ゴム協会誌の解説（2001 年）は、高分子辞典を引いて、スポンジゴムを「固形ゴム、液状ゴムなどの原料ゴムに発泡剤を配合し、加硫の進行に先立ち発泡剤の熱分解によって生ずるガスにより得られる多孔質を持つ加硫ゴム」と定義している。ゴムラテックスの配合物を泡立てたまま凝固・加硫してつくる軟らかい多孔質ゴムはフォームラバーと呼び、スポンジゴムとは区別される、とも書いている^[1]。

同じ解説は、スポンジゴムの製造では加硫の進行（ゴムの粘度の上昇）と発泡剤の分解のタイミングが最も重要だとしている。加硫より発泡が先行しすぎると表面からガスが抜けて発泡不足になりスキンの表面肌も悪くなり、加硫が先行しすぎると粘度が上がって発泡しにくくなる^[1]。発泡の現象は経験則で判断しなければならないと言われ、配合設計は芸術的とさえ言われる、という書き出しから始まっている^[1]。

購買の立場で読み取るべきことは、スポンジゴムは同じ原料ゴム・同じ配合表でも、加工条件で中身が変わりやすい材料だ、という点である。だから「材質」を書くだけでなく、出来上がった状態の性質（気泡の形、密度、圧縮したときの硬さ、へたり）で決めておく必要がある。

独立気泡か連続気泡か：最初に決めること

気泡には、一つひとつが閉じた独立気泡と、つながった連続気泡がある。発泡の技術動向をまとめた解説（2003 年）は、気泡の成長過程で架橋させると発泡セルの径が小さく独立気泡の割合が高い発泡体が得られ、気泡の固化・安定化の段階へ架橋を遅らせるほどセル径が大きくなり、連続気泡の割合が増えると書いている^[2]。2001 年の解説も、ゴムの粘度が低いときに発泡すると連続気泡ができやすく、粘度が高いときに発泡すると独立気泡の多いスポンジができやすいとしている^[1]。

表の用途は、2001 年と 2003 年の解説の記述から取った^[1][2]。とくに注意したいのは、連続気泡のスポンジを水を止めるシールに使う組合せである。2003 年の解説は、ウェザーストリップのスポンジに求められる性能として、長期シール性に優れること（低圧縮永久ひずみ）と並べて、雨水などの進入を防ぐため独立気泡であること（低吸水率）を挙げている^[2]。止水を目的とする部品なら、図面か仕様書に「独立気泡」と書き、吸水率で確かめる取り決めをしておく。

もう一つ、スポンジゴムは衝撃を受け止める材料としては向かない、という指摘もある。2001 年の解説は、スポンジゴムは振動吸収にはかなり効果的だが、衝撃という急激なショックの吸収にはあまり効果がない、と書いている^[1]。落下や衝突から製品を守る緩衝材を求めているなら、梱包用の発泡材料など別の材料の領域になる。梱包の緩衝材の決め方はポリエチレンフォーム緩衝材の指定で扱った。

原料ゴムは用途で選ぶ

2001 年の解説は、自動車のウェザーストリップには耐候性から EPDM が、建築用のガスケット類にはシリコーンゴムが、ウエットスーツには耐候性と感触から CR（クロロプレンゴム）が多く使われていると書いている^[1]。ウェザーストリップの解説（2021 年）も、ドアのウェザーストリップは過去に NR（天然ゴム）や CR が使われていたが、耐オゾン性や耐候性の要求が高まるにつれて EPDM のスポンジゴムに変わってきた、と書いている^[3]。

スポンジでも、原料ゴムの耐液性・耐候性の性格はそのまま残る。屋外のシールなら EPDM、油に触れるなら NBR、高温ならシリコーンやフッ素ゴム、というように、ソリッドのゴムと同じ考え方で原料ゴムを選ぶ。それぞれの原料ゴムで指定することは、EPDM、NBR、フッ素ゴム（FKM）の記事にまとめた。EPDM のスポンジでは加硫の方式にも制約があり、2001 年の解説は、連続押出熱空気加硫で作るウェザーストリップの EPDM スポンジには過酸化物架橋は不適で、硫黄加硫が一般的だと書いている^[1]。

測り方を決めておかないと数字が比べられない

スポンジゴムの発注でいちばん揉めやすいのは、性質を表す数字の測り方である。ソリッドのゴムの規格と、軟質発泡材料の規格のどちらも、そのままでは当てはまらないことがある。各規格の適用の範囲を確かめると次のようになる。

表は各規格の適用範囲と本文から書き写した^{[4][5][6][7][8]}。ここから分かることは二つある。

一つは、ソリッドのゴムの規格はスポンジを想定していないことである。デュロメータ硬さの JIS K 6253-3 は、異物の混入したもの、気泡のあるもの、きずのあるものを試験に用いてはならないとしている^[7]。圧縮永久ひずみの JIS K 6262 も、試験後に試験片を割って気泡のような内部欠陥が認められたら再試験するとしている^[8]。スポンジの製品にゴム用の硬さ計を当てた「硬度」を合否に使うなら、その方法は規格の外であり、どの計器で、どの条件で測るかを取り決めるしかない。

もう一つは、軟質発泡材料の規格も一部の材料に限られることである。JIS K 6400-2 は、硬さの求め方をウレタンなど三つのフォームにだけ適用し、圧縮応力－ひずみ特性の求め方にはその限定を付けていない^[5]。JIS K 6400-4 の圧縮残留ひずみも、ウレタンとラテックスのフォームにだけ適用するとしている^[6]。EPDM などのスポンジゴムでへたりを確かめたいなら、これらの方法を「準用する」と仕様書に書き、圧縮率・温度・時間を決めておく。

見掛け密度は「スキンを含むか」で値が変わる

押出しや型で作るスポンジは、表面に発泡の少ない層（スキン）ができる。2001 年の解説は、連続押出熱空気加硫発泡では発泡前にゴム表面を加硫させ、スキン層の形成直後に発泡が起こることが好ましいと書いている^[1]。2021 年の解説も、製品表層のゴムが加硫して数十 μm のスキン層ができ、内部から出るガスをせき止めることで製品全体が発泡する、と説明している^[3]。

見掛け密度の JIS K 7222 は、成形スキンを含む試料の単位体積当たりの質量を見掛け全体密度、スキン層を全て取り除いた後の質量を見掛けコア密度と定義している。そのうえで、硬質材料で大きな試料から切り取った試験片を使って見掛け全体密度を測る場合は、全体積に対するスキンの面積比を試料と試験片で同じにしなければならない、としている^[4]。この面積比の規定は硬質材料についてのもので、スポンジゴムには直接は当たらない。それでも、スキン付きで比べるならスキンの割合をそろえて切り出すよう取り決めておくとよい（当方の提案）。仕入先が出した「比重」がスキン付きの製品の値か、スキンを除いた値かで、同じ材料でも数字が違う。どちらで決めるかを仕様書に書く。

圧縮応力は「何 % 圧縮で、何回目か」まで決める

JIS K 6400-2 は、規定の速度で圧縮と回復を繰り返し、4 回目の圧縮で得られる応力を圧縮応力とし、圧縮量 40% のときの値を圧縮応力値 Sv40 として kPa で表すとしている^[5]。シールでは、扉を閉めたときにどれだけの力で押し返すか（反発力）が性能そのものになる。図面の「硬さ」を、この圧縮応力で決め直すと、仕入先と同じ数字で話せる。決めるのは、圧縮率、試験片の形と厚さ、何回目の圧縮の値か、である。これは規格の要求ではなく、発注側の提案である。

寸法は「いつ測るか」も決める

スポンジゴムは加硫の後も縮む。2001 年の解説は、加硫後に形が変わる原因の一つとして、冷却で一時的に固定されたように見えても常温放置で徐々に収縮が進む緩和現象を挙げ、特定の製品では「縮み取り」と称して 70 ℃前後で長時間放置して縮みを完結させる方法がとられている、と書いている。独立気泡が多く伸びの大きい、高温加硫発泡で得たスポンジほど一般に収縮率は大きい、ともある^[1]。

受入で寸法を測ったら公差内だったのに、組み付ける頃には縮んで合わなくなった、ということが起こりうる。寸法の測定時期（製造後何日か、縮み取りの後か）を取り決め、縮み取りの工程の有無を仕入先に確かめておく。

発泡剤の分解ガスへの配慮

2001 年の解説は、化学発泡剤の本質的な問題として、分解発生ガスに含まれる一酸化炭素、アンモニア、ホルムアルデヒドなどの毒性や臭気、昇華性の分解残渣による金型汚染を挙げている^[1]。2003 年の解説も、発泡剤には微量の一酸化炭素やアンモニア、ホルムアルデヒドなどを発生させるものもあり、環境安全衛生上の課題が指摘されている、と書いている^[2]。密閉された機器の中や、においが問題になる製品に使う場合は、発泡剤の種類と、出荷前の残留ガスや臭気の扱いを仕入先に確かめる。含有化学物質の調査の進め方は含有化学物質の調査を仕入先に頼むときで扱った。

発注書と仕様書に書くこと

ここからは規格の要求ではなく、発注する側としての提案である。

1. 原料ゴムと気泡の形
「EPDM スポンジ、独立気泡」のように、原料ゴムと独立・連続の別を書く。

2. 見掛け密度
JIS K 7222 による見掛け全体密度かコア密度かを決め、範囲で書く^[4]。

3. 圧縮したときの硬さ
JIS K 6400-2 の圧縮応力－ひずみ特性を準用するなら、圧縮率と Sv40 などの範囲を書く^[5]。ゴム用の硬さ計を使うなら、計器と測り方を取り決める。

4. へたり
JIS K 6400-4 または JIS K 6262 を準用し、圧縮率・温度・時間を決める^[6][8]。

5. 吸水
止水が目的なら、吸水率の測り方と上限を決める。

6. 寸法の測定時期と縮み取り
製造後いつ測るか、縮み取りの工程があるか。

7. 配合・製法の変更の連絡
発泡剤・加硫系・加硫発泡の方法を変えるときは事前に知らせてもらう。配合の指定の一般論はゴム部品の材質と硬さの指定を参照してほしい。

受け入れるときに確かめること

成績書では、見掛け密度がスキン付きかコアか、圧縮応力の圧縮率と何回目の値か、へたりの試験条件が取り決めどおりかを見る。現品は切って断面を見ると、気泡の大きさのばらつきやスキンの厚さが分かる。止水用なら、断面で連続した気泡がつながっていないか、吸水の試験の結果と合わせて確かめる。寸法は取り決めた測定時期で測る。扉や盤のシールなら、組み付けた状態での止水の確認も考える。製品としての防水の等級の決め方はIP 等級を指定するときで扱った。

注文書の書き方の例

決まった様式はない。発注側として書いておきたい内容を一つの例にまとめる。

「材質：EPDM スポンジゴム（独立気泡）。見掛け全体密度（JIS K 7222）0.5〜0.6 g/cm³。圧縮応力は JIS K 6400-2 の圧縮応力－ひずみ特性を準用し、4 回目の 40% 圧縮時の値を報告すること。圧縮残留ひずみは JIS K 6400-4 の A 法（50% 圧縮・70 ℃・22 時間）を準用して報告すること。寸法は製造後 7 日以降に測定すること。発泡剤・加硫系・製法の変更は事前に連絡し承認を得ること。」

例の数値は書き方を示すためのもので、規格の値ではない。実際の値は設計の要求から決める。

よくある質問

「硬度 20」と図面にあるスポンジは、どう測ればよいですか

ゴムのデュロメータ硬さの JIS は、気泡のある試験片を試験に用いないとしている^[7]。図面の硬度がどの計器と条件で測った値かを設計に確かめ、仕入先と同じ方法で測るよう取り決める。性能で決め直すなら、圧縮応力で表す方法がある^[5]。

スポンジとソリッドを組み合わせた部品はどう指定しますか

ウェザーストリップのように、スポンジとソリッドの複合で作られる部品がある^[3]。部位ごとに材料と性質を分けて書き、どの部位を測った値かを成績書で分けてもらう。

スポンジを衝撃吸収材として使えますか

2001 年の解説は、スポンジゴムは振動吸収にはかなり効果的だが、急激なショックの吸収にはあまり効果がないと書いている^[1]。落下や衝突から守る目的なら、緩衝材として設計された材料を検討する。

まとめ

スポンジゴムは、発泡と加硫のタイミングで中身が変わる材料で、材質名だけでは決まらない。最初に独立気泡か連続気泡かを決め、止水なら独立気泡と吸水率で縛る。性質の測り方は、ソリッドのゴムの規格も軟質発泡材料の規格も、そのままでは当てはまらないことが多いので、見掛け密度（スキンの有無）、圧縮応力（圧縮率と回数）、へたり（圧縮率・温度・時間）を準用の形で取り決める。加硫後の縮みを見込んで寸法の測定時期を決め、発泡剤の分解ガスにも配慮する。原料ゴムの選び方はソリッドのゴムと同じ考え方である。

同じ束では、EPDM、NBR、フッ素ゴム（FKM）、フッ素樹脂の PVDF の発注も扱う。

出典・参考資料

1. 秋葉光雄・小林幸夫「スポンジゴムの配合と加工方法」日本ゴム協会誌 74 巻 10 号（日本ゴム協会／2001 年）
2. 白田孝「ゴム発泡化技術と最新技術動向について」日本ゴム協会誌 76 巻 6 号（日本ゴム協会／2003 年）
3. 黒沢雅和「ウェザーストリップと発泡技術」日本ゴム協会誌 94 巻 10 号（日本ゴム協会／2021 年）
4. JIS K 7222:2026 発泡プラスチック及びゴム－見掛け密度の求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2026 年 8 月 20 日改正）
5. JIS K 6400-2:2012 軟質発泡材料－物理特性－第 2 部：硬さ及び圧縮応力－ひずみ特性の求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2012 年 7 月 20 日改正・2022 年 10 月 20 日確認）
6. JIS K 6400-4:2026 軟質発泡材料－物理特性－第 4 部：圧縮残留ひずみ及び繰返し圧縮残留ひずみの求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2026 年 3 月 23 日改正）
7. JIS K 6253-3:2023 加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－硬さの求め方－第 3 部：デュロメータ硬さ（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2023 年 2 月 20 日改正）
8. JIS K 6262:2013 加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－常温，高温及び低温における圧縮永久ひずみの求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2013 年 9 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）

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