ゴム

質問

ゴム全般とゴム以外の物の違いとは
何なのでしょうか？
　またそれを判別方法、手段、機器等
教えて頂けないでしょうか。
よろしくお願いします

回答No.3

getty_2 · ベストアンサー

日常生活で接するような材料では、柔らかくて、手で引っ張ればよく伸びて、
手を放せばすぐにもとの形に戻るような物質がゴムであると思えば、ほぼ
間違いはありません。これだけでは、ちょっと回答として面白くないので、
専門的な話を少ししましょう。

ゴムは、高分子と呼ばれる細い鎖状の分子を数ヵ所つなげることで、
高度に発達した網目状の構造を持っています。
一般的には、金属やセラミックに比べて非常に柔らかく、小さな力で
非常に大きく変形し、また、力を除去するとほぼ瞬時にもとの形に戻ります。
このような変形はゴム弾性と呼ばれていて、jellyfish27さんがおっしゃる
ように、エントロピー的な要素が非常に強いです。
実は、ゴムもそれなりの温度に冷やしてしまうと、プラスチックのように
ガチガチになってしまいます。汎用プラスチックは同じく高分子から
できていますが、大きな違いは、分子同士をつなげて網目状にするという
操作をしていないことにあります。汎用プラスチックを加熱すると、
どろどろに溶けてしまいます。これは鎖状の分子が自由に動けるので形を
保つことができなくなることに原因があります。ゴムは、一つ一つの鎖が
互いに繋がっていて自由に動くことができないので、どんなに温度を上げても
どろどろになってしまうことはありません。材料を破壊してしまっても
良いのなら、150℃から180℃ぐらいまでの高温下で何時間か置いておけば、
プラスチックとゴムの区別はつくかと思います。
ゴムと同じようにして作製されるものに熱硬化性樹脂と呼ばれるプラスチックが
あります。これは、ゴムと同じく非常に発達した網目構造を持っていますが、
分子の交叉点（架橋点と呼ばれています）間の距離が非常に短くて、伸びる
ことができない状態になっています。このような材料は、加熱しても焦げて
くるだけで、柔らかくなることはありません。
金属やセラミックは、明らかに手触りや見た感じが違うので、区別がつくかと
思います。
非破壊の情報で区別をつけたいのならば、それ相応の機器を用いる必要があると
思います。例えば、表面の硬度を測ってみるとか、動的粘弾性測定を行うなどが
考えられますが、さらに詳しいことが知りたいのなら、補足お願いします。

補足

詳細にご回答頂き誠にありがとうございます。

「ゴムである」または「ゴム以外である」の非接触で
機器(sensor等)を用いて判定することは可能なのでし
ょうか？

よろしくお願い申し上げます

回答No.4

getty_2

非接触ですか。うーん。
金属とそれ以外を区別するなら、導電性を測定すれば済みます。
セラミックとプラスチックを区別するのなら、表面の粗さを測定すればできます。
プラスチックの方がセラミックよりも表面が滑らかになることが多いです。
ここまでは、非接触でも行える操作です。しかし、プラスチックとゴムを
区別するのはかなり難しいと思います。先ほどの回答にも書いたのですが、
プラスチックとゴムは、本来同じものなのです。処理の仕方に一手間
加えているだけなので、何らかの力学測定を行わないとその差は見えて
こないと思います。もちろん、汎用のゴムは、分子レベルでは汎用プラスチック
とは異なりますが、その差を捕らえるのは難しいのではないかと思います。

以前、どこかの学会で、超音波とレーザー光を用いてプラスチックやゴムの
硬さ（弾性率）を測定する方法が発表されていたのですが、うまく応用すれば
使えるかもしれません。超音波によってできた表面の粗密の動的な変化を、
レーザー光の干渉を用いて可視化するという方法です。その発表では、超音波
発生装置は試料に接触していましたが、原理的には離れていても大丈夫だと
思います。

その他に考えられるのは、汎用のゴムは、網目を作製するときに硫黄を用いて
います。うまく表面の元素分析を行えば、プラスチックとゴムの差は出る
可能性があると思います。表面の元素分析を行う機械は売っていたと思います。
かなりの高値がついていたと記憶してますが。原子間力顕微鏡や、走査型電子
顕微鏡を売っているメーカー等をあたってみてください。

しかし、上記いずれの方法をとっても、微小な試料片を切り出す必要があります。
おそらく、想定しておられる状況は、何らかの装置の中に組み込まれている
物質の同定だと思うのですが、このような状況下では、プラスチックとゴムの
区別をつけるのは非常に困難だと思います。もしこのような状況なのであれば、
製造メーカーに直接聞くことをお勧めします。

お礼

お忙しいところ色々と教えていただきありがとうございます。
参考にさせて頂きます。
誠にありがとうございました。

回答No.2

jellyfish27

mttさんの「延性ならびに復元性」に関してちょっと追加です．
金属などの固体の弾性は「エネルギー弾性」に従います．これは高温より低温で堅くなるという特徴があります．直感的にわかりますね．ところがゴムは高分子ですから事情が異なり，「エントロピー弾性」に従います．これは逆に高温で堅くなる性質があります．ゴムひもにおもりを吊し，ドライヤーなどで加熱するとわずかながら縮むのがわかります．
詳しくは高分子の物理的性質について書かれた書物を見れば良いでしょう．あるいはレオロジーの書物も．

回答No.1

mtt

ゴムとそれ以外の物質との大きな違いは「延性ならびに復元性」です。訊かれてすぐピーンと答えられるようになってください。　判別機器等については不明です。　とりあえずアドバイスまで。