TPEで一歩前へ


熱可塑性エラストマーは現代の生活で必要不可欠の素材となりました。私たちの生活のなかで、この材料はより優れた効率性、快適さ、安全性の基盤となっています。

熱可塑性エラストマー(TPE)とは

熱可塑性エラストマー(TPE)は、成形メーカー、製品開発者およびデザイナーにとって必要不可欠のツールです。これらの材料は熱可塑性プラスチックの動的な加工特性と、エラストマーの弾力性や柔軟性を併せ持っています。

 

様々なTPEのタイプ

TPEは、様々なタイプと変更の自由度により、多くの材料の特性のベースとなり、このため、多くの業界の多様な用途で費用効果の高い加工を実現しています。
TPEは製品の改善と他社との差別化に貢献します。さらに、これまでエラストマーに特有のものだった多くの技術的な機能を引き継いでいます。TPEを使用すると、製品にアドバンテージを与えるだけではなく、成形メーカーへの経済的な便益をももたらします。

TPE材料の加工や挙動は、熱可塑性プラスチックとエラストマーの中間に属するものとして分類されており、独立した材料としてのグループを形成しています。
これらは基本的に、反応型のTPE(TPA、TPU、TPCなど)とTPEコンパウンド(TPS、TPVなど)に分類されます。反応型のTPEの特性は単独のポリマーとして表れます。TPEブレンドの性質は、異なるポリマーの混合により様々に調製が可能で、このためにこれをコンパウンドと総称しています。

TPS

TPSはTPEベースのスチレンブロック共重合体(SBC)です。用途に応じ、KRAIBURG TPEは様々なスチレンブロック共重合体を使用したTPSコンパウンドを開発しています。これらは異なった特性プロファイルを持ち、製品特性を設計するうえで重要な要素となります。SBSはポリマー構造に特徴があり、自動車部門から製薬業界にいたるまで多様な市場の要件を満たす様々なTPSコンパウンドを開発できます。

TPEの加工と挙動

熱可塑性プラスチックと同様、TPEは射出成形または押出成形によって加熱処理されます。溶融・冷却後には再び元の粘弾性を示すため、熱可塑性プラスチックと同様にリサイクルが可能です。TPEと対照的に、架橋ゴムのエラストマーは再溶融して加工することはできません。化学的に架橋するため、リサイクルができません。

TPEが使われる最大の理由

  • 熱可塑性プラスチック同様の加工・処理が可能
  • サイクルタイム(成形時間)が短い
  • エネルギーの消費が低い
  • 複合・多色成形が可能で、組み立てコストの削減に寄与
  • 異素材の組み合わせが可能(硬質・軟質の複合材料など)
  • 100%リサイクル可能
  • 成形条件幅が広い
  • デザイン性をさらに高める色彩効果など、多種多様な着色が可能
  • 自動車部門から製薬業界にいたるまで多くの用途への対応が可能

 

分類

ポリマーは4つのグループに分類されます。熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、エラストマー、熱可塑性エラストマー(TPE)です。

熱可塑性プラスチックは鎖状高分子で形成されており、高度に密集しています。それをつなぎとめているのは、ファンデルワールス力などの分子間の相互作用です。熱的効果とせん断力により、射出成形の手法で加工できます。冷却されると、材料は再度硬化します。これは純粋に物理的な工程であり、何度も繰り返すことができます(例:ポリプロピレン)。

 

エポキシ樹脂のような熱硬化性プラスチックは、化学的結合によって緊密に架橋し、再溶融しないポリマーです。高温でも架橋した構造を維持し、高い強度と剛性を特徴としていますが、応力により脆性破断する可能性があります(エポキシ樹脂など)。

エラストマーは架橋ゴムと呼ばれることも多く、化学的に架橋されたポリマーです。熱硬化性プラスチックよりも架橋密度がかなり低く、架橋間で伸縮するエリアが大きくなっています。このようなエリアは伸縮には不可欠です。エラストマーは再溶融できません。一度架橋されると、その形状を維持します。エラストマーの例としては、天然ゴムや合成ゴム(EPDM、NBRなど)が挙げられます。

 

基本的に、熱可塑性エラストマーは2つのタイプに分類されます。すなわち、反応型のTPE(TPA、TPU、TPCなど)とTPEコンパウンド(TPSやTPVなど)です。反応型のTPEの特性は単独のポリマーとして表れますTPEブレンドの性質は、異なるポリマーの混合により様々に調製が可能で、このためにこれをコンパウンドと総称しています。

応用分野

TPEは、様々な産業特有の要求に応える形で、さまざまな分野で多種多様な用途に使用されています。自動車内装の操作系部品で使用されるだけでなく、外装の窓枠部分やボンネット内部(エンジンルーム)の密閉部分でも使われています。工業製品では、工具のグリップやケーブルグロメットなどに使われます。一般消費者製品では、玩具やスポーツ用品、包装材・梱包材、歯ブラシやカミソリなどの衛生関連用品にも使われています。医療用途では、非常に厳格な規定に合わせたコンパウンドを開発しています。医療用途には、点滴用チューブ(ドリップ・チャンバー)やや密閉装置、医療用チューブなどがあります。

KRAIBURG TPEは、多様な性能の用途別ポートフォリオを取り揃えており、各用途に適したTPEのタイプを活用しています。

用語および定義のリスト

TPEコンパウンド:2種類以上のポリマーを混合したTPE。1種類のポリマーは伸縮性、もう1種類は熱可塑性をコンパウンドに与えます。(このグループにはTPV、TPS、TEHコンパウンドが含まれます)
 

SBC:スチレンブロック共重合体
TPS:熱可塑性スチレンブロック共重合体

 

多様なSBCのタイプ:

  • SBS:スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体
  • SIS:スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体
  • SEBS:スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体
  • SEEPS:スチレン-エチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体
  • SEPS:スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体
  • SEPS-V:スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体、架橋性

TPV:熱可塑性物質の熱可塑性エラストマーと加硫エラストマー(EPDM/ PPなど)
TEH:熱可塑性エラストマーハイブリッド(高効率の熱可塑性プラスチックの成形技術で加工できる、架橋ゴムの代替品)

TPO:熱可塑性エラストマーポリオレフィン(反応型TPEとTPEブレンドの両方)
反応型TPE:TPE材料の性質は単一のポリマーのタイプによって決まります。TPEは重合プロセスで直接生産されます。よく知られている反応型TPEは、ブロック重合された2種類以上のモノマーの共重合によって得られます。

TPU:熱可塑性ポリウレタンエラストマー
TPC:熱可塑性共重合ポリエステルエラストマー
TPA:熱可塑性ポリエーテルブロックアミド
TPO:熱可塑性ポリオレフィン(反応型TPEとTPEブレンドの両方)

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