熱可塑性エラストマー(TPE)は、その名の通り常温で柔軟性を持ち、プラスチックのように金型の中で溶かして冷やすことができる材料です。そのため、プラスチックとゴムの両方の性質を持っています。従来、ゴム材料は熱硬化性ポリマーであり、常温では生地のような可塑性を持っています。金型内で加熱されると、ゴム材料は加硫反応(または架橋反応)を開始します。特定の加熱温度および成形時間の後、ゴム材料は加硫反応の大部分を完了し、冷却されたゴム製品は柔軟性を維持する(すなわち、曲げ、曲げ、延伸等の後に回復することができる)。ゴムは熱硬化性材料であるため、不良品やリサイクルゴム材料は加熱しても再び流動状態に戻ることができず、リサイクルも困難である。
これに対して、プラスチックは、常温では固体粒子であり、同様に高温で加熱されると液体状態を示す熱可塑性ポリマーである。この過程では分子間の化学反応はありません。材料は熱量を吸収し、分子のKEに変換して材料の流れを提供します。金型内で冷却すると、所望の製品を成形することができる。また、不良品のプラスチック材料やリサイクル材料を液体に再加熱して、冷却した後に新たな製品に成形することもできる。しかし、プラスチック材料の多くは柔軟性に欠けるため、熱可塑性エラストマー材料(TPE)が開発されている。
TPEは、プラスチックとゴムの性質の中間に位置する材料で、ゴムのような弾性を主な要件としていますが、従来のプラスチックと同様に溶融成形が可能です。リサイクル可能であるという利点を持つ、環境を気にするさまざまなOEMからTPEのための需要の増加がありました。適切に言えば、TPEは、熱可塑性材料の一般的な用語であり、プラスチックファミリーの一つに属し、(ゴムは熱硬化性ポリマーであるため)ゴムとはより異なる。TPEは、TPS、TPEE、TPU、TPV、TPO、TPAのような6つの主要なカテゴリに細分化することができます。以下に簡単にご紹介します
- TPS (Thermoplastic Styrene 熱可塑性スチレン)。市場に出回っている主な製品は、水添SBSとSEBSである。Sはスチレン系モノマー、Bはブタジエン系モノマーの略で、重合後に得られる。長所は高伸度で加工がしやすいこと、短所は耐摩耗性が弱く耐油性が悪いことです。
- TPEE (Thermoplastic Polyester Elastomer 熱可塑性ポリエステルエラストマー)。市場に出回っている主な製品はデュポン社のハイトレル®です。主にジアシードとジオールを収縮重合させて得られる。TPEEの特性は、ポリエステルジオールとポリエーテルジオールの割合で調整することができます。TPEEの主な利点は、良好な耐熱性、耐溶剤性、低温曲げです。不利な点は、高い硬度と適切な製品を得るために、より正確な制御を必要とする処理温度です。
- TPU (Thermoplastic Polyurethane Elastomer熱可塑性ポリウレタンエラストマー)。 TPUの主要な原料はジオールおよびジイソシアネートです。使用するタイプのジオールによって、TPU はポリエーテル TPU かポリエステル TPU として利用できます。ポリエステルタイプのTPUはよりよい溶媒および熱抵抗がありますが、より少ない加水分解の抵抗があります。ポリエーテルタイプはその逆です。実際には、TPU は材料を選ぶとき TPEE と最も頻繁に比較されます。TPEEはより高価であるが、雪のスポーツ部品、車のダストカバー(温度およびオイル抵抗力がある)のためにより適している。一方、TPUはTPEの中で最も優れた耐摩耗性のため、スポーツ用品の部品として広く使用されています。
- TPV(Thermoplastic Vulcanizate熱可塑性バルカニザート)。エラストマー製品は、架橋プラスチック、未架橋ゴム、加硫助剤を高温で反応性二軸押出機を介して配合し、架橋反応からのゴム微粒子はプラスチック中に効果的に分散されています。実際には、プラスチックの多くはPPが使用され、ゴムはEPDMが選ばれています。TPVは反応中にポリマーと混合されるため、反応後にTPVの特性が安定するようにプロセスパラメータを制御することが重要です。その優れた耐油性、耐熱性、耐候性、低圧縮変形性、リサイクル可能な溶融再利用と相まって、自動車部品におけるTPV材料の市場シェアは近年徐々に増加している。しかし、価格が高く、耐摩耗性が悪いのが難点です。
- TPO(Thermoplastic Polyolefin Elastomer熱可塑性ポリオレフィンエラストマー)。TPOエラストマーは、より広く定義されており、合成工程でオクテンの長い炭素鎖を導入することにより、エチレンまたはプロピレンと重合させることができる。 また、高温下で溶融した後、二重ねじ押出機でPP、PEプラスチック、EPDMゴムを物理的に混合することも可能である。TPOの主な利点は、小さな比密度、低価格、良好な耐オゾン性、および容易な処理です。でも、欠点は、非極性溶媒に耐性がないこと、耐摩耗性とリバウンドが悪いこと、また、圧縮永久変形率が高いことです。このように、TPOが適用されるかどうかは、最終製品が使用する環境に依存します。
- TPA(Thermoplastic polyamide elastomer熱可塑性ポリアミドエラストマー)。従来、COOH酸官能基とNHアミン官能基の反応をNHCOと呼ぶ。ナイロン6やナイロン66が代表的です。これらは、まずTPAとエステル類やエーテル類のジオールを組み合わせ、カプロラクタムや二酸類で重合させて得られます。 TPA素材の強度、耐熱性、耐油性、耐低温性などのメリットを継承しています。しかし、耐熱性や耐水性が不十分であること、高温加工時に変色すること、熱可塑性エラストマーの中で最も高い価格であることなどの欠点も受けている。そのため、TPAはほとんどの場合、顧客に好まれる場合にのみ使用されています。市場のパイオニアはフランスのアルケマ社。
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