[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. シュテルン-フォルマー式 Stern-Volmer equat…
  2. A値(A value)
  3. 光線力学療法 Photo Dynamic Therapy (PD…
  4. フラストレイティド・ルイスペア Frustrated Lewis…
  5. 点群の帰属 100 本ノック!!
  6. 波動-粒子二重性 Wave-Particle Duality: …
  7. クロスカップリング反応 cross coupling react…
  8. キャピラリー電気泳動の基礎知識

注目情報

ピックアップ記事

  1. ホストとゲスト?
  2. 軽くて強いだけじゃないナノマテリアル —セルロースナノファイバーの真価
  3. 【11/20~22】第41回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都
  4. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(3)
  5. 理化学研究所、植物の「硫黄代謝」を調節する転写因子を発見
  6. ミカエリス・アルブゾフ反応 Michaelis-Arbuzov Reaction
  7. 岩村 秀 Hiizu Iwamura
  8. 2007年秋の褒章
  9. 第9回慶應有機化学若手シンポジウム
  10. アルケンでCatellani反応: 長年解決されなかった副反応を制御した

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

CIPイノベーション共創プログラム「有機電解合成の今:最新技術動向と化学品製造への応用の可能性」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「有機電解合…

CIPイノベーション共創プログラム「世界を変えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「世界を変え…

年会特別企画「XAFSと化学:錯体, 触媒からリュウグウまで –放射光ことはじめ」

放射光施設を利用したX線吸収分光法(XAFS)は、物質の電子状態や局所構造を元素選択的に明らかにでき…

超公聴会 2026 で発表します!!【YouTube 配信】

超公聴会は、今年度博士号を取得する大学院生が公聴会の内容を持ち寄ってオンライン上で発表する会です。主…

日本化学会 第104春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part II

さて、Part Iに引き続きPart II!年会をさらに盛り上げる企画として、2011年より…

凍結乾燥の常識を覆す!マイクロ波導入による乾燥時間短縮と効率化

「凍結乾燥は時間がかかるもの」と諦めていませんか?医薬品や食品、新素材開発において、品質を維…

日本化学会 第104春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part I

まだ寒い日が続いておりますが、あっという間に3月になりました。今年も日本化学会春季年会の季節です。…

アムホテリシンBのはなし 70年前に開発された奇跡の抗真菌薬

Tshozoです。以前から自身の体調不良を記事にしているのですが、昨今流行りのAIには産み出せな…

反応操作をしなくても、化合物は変化する【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか温度を測ること…

ジチオカーバメートラジカル触媒のデザイン〜三重項ビラジカルの新たな触媒機能を発見〜

第698回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(大井研究室)博士後期課程1年の川口…

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

PAGE TOP