[スポンサーリンク]

chemglossary

材料適合性 Material compatibility

[スポンサーリンク]

材料適合性(Material compatibility)とは、取り扱う素材に対して温度や取り扱う液体、気体からの影響を受け、問題があるかないかを示す用語である。

例えば、ガラスの容器に有機溶媒や酸を入れても何も起きないが、塩基を入れるとガラスが溶けてしまう。これはつまり、ガラスの塩基への材料適合性は悪いということになる。

材料適合性は、化学産業ではとても重要であるだけでなく身の回りの物にも考慮されて製品が作られている。

材料が変化する要因

ガラスが溶けるのは化学反応が起きるからで、化学反応性は材料適合性の一つの因子である。樹脂の場合、反応は起きなくても膨潤したり流体が透過したりする。このよう物理的変化も材料適合性の因子である。また、この物理的変化は、液体の種類だけでなく温度などによっても影響を受ける。

実験室での実例

例えば、ロータリーエバポレーターの接続パーツには、Oリングが使われている。通常はバイトン素材のが使われているが、バイトンはエーテル系の溶媒に対して膨潤しやすいので、冷却塔のチラーの温度が高くポンプ手前のトラップで溶媒を回収している場合には、耐食性に強いパーフロのOリングを使用したほうがリークの可能性が低い。Oリングは、金属やガラス同士を漏れなく接続するために多用されている真空部品では重要な材料である。

バイトンOリング

ニトリルやラテックス製の手袋は密着性が高く使いやすいが、多くの有機溶媒に対して耐久性がないため推奨されていない。そのため、溶媒が多く手にかかる作業を行う場合にはポリエチレンの手袋の方が望ましい。もちろんポリエチレンの手袋は滑りやすいという短所もある。

一般的なニトリル手袋

一般的なポリエチレン手袋

材料適合性が原因での事故例

有名な例は、チャレンジャー号爆発事故である。これは1986年1月28日、アメリカ合衆国のスペースシャトルチャレンジャー号が射ち上げから73秒後に分解し7名の乗組員が死亡した事故で、Oリングが低温で硬化して高圧の燃料が漏れだし機体が分解した。Oリングの製造メーカーは、もしリングの温度が12℃以下になった場合、気密性を正常に保つだけの柔軟性を有するかを判断するのに十分なデータを持っていなかった。特に打ち上げの当日はとても寒く、気温が氷点下になっていたにもかかわらず打ち上げを強行したため、Oリングは破断した。この事故を受けてNASAでは、Oリングの周りにヒーターを取り付け、適合温度以下にならないようにした。

Oリングの問題は、自動車でもたびたび起きていてリコールによって自動車会社は改修を行っている。原因が上記のように明らかな場合は少なく、長年使ったことによりエンジンオイルや燃料への耐久性が予想より低いことが判明してリコールを行うことが多い。

様々なサイズと種類のOリング

事故から学ぶ教訓

化学実験室では、上記のような深刻な事故が材料不適合によって起きる可能性は少ないが、空気と反応するような化学物質を使用している場合、材料不適合により材料が破断し空気が流入する可能性があり、内部が真空状態の場合、化学物質が急に空気と反応し、ガラス器具の破裂や火災が起きることはありうる。そのため、Oリングやホースなど化学物質が接触する材料すべてに関して下記の点に注意すべきである。

  1. 真空ラインの真空度は毎回チェックし真空度が悪い場合には、リーク個所を探す。
  2. Oリングやシール材は、正しい型番のものを使用する。
  3. 消耗パーツは、外見に異常があれば即交換し、異常がなくても突然の破断に備えて適宜交換する。
  4. 材料の耐薬品性と耐熱性をチェックし適合する材料を使う。
  5. 冷媒である液体窒素の取り扱いに注意する。多くのポリマーは、低温に弱い。そのため液体窒素がかかると脆くなる。

関連書籍

[amazonjs asin=”4563042722″ locale=”JP” title=”試験管からプラントまで―プロセス開発の魅力 (CREATIVE CHEMICAL ENGINEERING COURSE)”] [amazonjs asin=”4526064254″ locale=”JP” title=”わかりやすい真空技術”]

関連リンク

Avatar photo

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. クリックケミストリー / Click chemistry
  2. キャピラリー電気泳動の基礎知識
  3. 核酸合成試薬(ホスホロアミダイト法)
  4. 酵素触媒反応の生成速度を考えるー阻害剤入りー
  5. メソリティック開裂 mesolytic cleavage
  6. 輸出貿易管理令
  7. シュテルン-フォルマー式 Stern-Volmer equat…
  8. 不斉触媒 Asymmetric Catalysis

注目情報

ピックアップ記事

  1. オープンアクセスジャーナルの光と影
  2. マリウス・クロア G. Marius Clore
  3. 中村栄一 Eiichi Nakamura
  4. 三脚型トリプチセン超分子足場を用いて一重項分裂を促進する配置へとペンタセンクロモフォアを集合化させることに成功
  5. α‐リポ酸の脂肪蓄積抑制作用を高める効果を実証
  6. ノーベル化学賞受賞者が講演 3月1日、徳島文理大学
  7. ノバルティス、後発薬品世界最大手に・米独社を買収
  8. 使い方次第で猛毒、薬に
  9. 二酸化塩素と光でプラスチック表面を機能化
  10. ナノ粒子で疾病の発生を容易に追跡

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年2月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728  

注目情報

最新記事

人工光合成の方法で有機合成反応を実現

第653回のスポットライトリサーチは、名古屋大学 学際統合物質科学研究機構 野依特別研究室 (斎藤研…

乙卯研究所 2025年度下期 研究員募集

乙卯研究所とは乙卯研究所は、1915年の設立以来、広く薬学の研究を行うことを主要事業とし、その研…

次世代の二次元物質 遷移金属ダイカルコゲナイド

ムーアの法則の限界と二次元半導体現代の半導体デバイス産業では、作製時の低コスト化や動作速度向上、…

日本化学連合シンポジウム 「海」- 化学はどこに向かうのか –

日本化学連合では、継続性のあるシリーズ型のシンポジウムの開催を企画していくことに…

【スポットライトリサーチ】汎用金属粉を使ってアンモニアが合成できたはなし

Tshozoです。 今回はおなじみ、東京大学大学院 西林研究室からの研究成果紹介(第652回スポ…

第11回 野依フォーラム若手育成塾

野依フォーラム若手育成塾について野依フォーラム若手育成塾では、国際企業に通用するリーダー…

第12回慶應有機化学若手シンポジウム

概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大学理工学部・…

新たな有用活性天然物はどのように見つけてくるのか~新規抗真菌剤mandimycinの発見~

こんにちは!熊葛です.天然物は複雑な構造と有用な活性を有することから多くの化学者を魅了し,創薬に貢献…

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー