1958年、グッドリッチ・ケミカル社（現ルーブリゾール社）が初めてTPUブランド「エスタン」を登録しました。過去40年間で、世界中で20以上のブランドが展開され、各ブランドには複数の製品シリーズがあります。現在、TPU原料メーカーには、主にBASF、コベストロ、ルーブリゾール、ハンツマン・コーポレーション、万華化学集団、上海恒安、瑞華、許川化学などが含まれます。
1、TPUのカテゴリー
ソフトセグメントの構造により、ポリエステル型、ポリエーテル型、ブタジエン型に分類され、それぞれエステル基、エーテル基、ブテン基を含みます。
ハードセグメント構造により、ウレタン型とウレタンウレア型に分けられ、それぞれエチレングリコール鎖延長剤とジアミン鎖延長剤から得られます。一般的な分類はポリエステル型とポリエーテル型に分けられます。
架橋の有無により、純粋熱可塑性と半熱可塑性に分けられます。
前者は純粋な線状構造で架橋結合がなく、後者にはアロファン酸エステルなどの架橋結合が少量含まれています。
完成品の用途に応じて、プロファイル部品（各種機械要素）、パイプ（シース、バープロファイル）、フィルム（シート、薄板）、接着剤、コーティング、繊維などに分けられます。
2、TPUの合成
TPUは分子構造上、ポリウレタンに属します。では、どのように凝集するのでしょうか？
合成プロセスの違いにより、主に塊状重合と溶液重合に分けられます。
塊状重合では、前反応の有無によって前重合法と一段法に分けられます。
プレ重合法では、ジイソシアネートを高分子ジオールと一定時間反応させた後、鎖延長を加えて TPU を生成します。
ワンステップ法では、高分子ジオール、ジイソシアネート、鎖延長剤を同時に混合して反応させ、TPU を形成します。
溶液重合では、まずジイソシアネートを溶媒に溶解し、次に高分子ジオールを添加して一定時間反応させ、最後に鎖延長剤を添加して TPU を生成します。
TPU ソフトセグメントの種類、分子量、ハードまたはソフトセグメントの含有量、TPU の凝集状態は TPU の密度に影響を及ぼしますが、密度は約 1.10 ～ 1.25 であり、他のゴムやプラスチックと比較して大きな差はありません。
同じ硬度の場合、ポリエーテル型 TPU の密度はポリエステル型 TPU よりも低くなります。
3、TPUの加工
TPU 粒子は、最終製品を形成するためにさまざまなプロセスを必要とし、主に TPU 処理には溶融法と溶解法が使用されます。
溶融加工は、混合、圧延、押し出し、ブロー成形、成形など、プラスチック業界で一般的に使用されているプロセスです。
溶液処理とは、粒子を溶媒に溶解するか、溶媒中で直接重合させて溶液を調製し、その後コーティング、紡糸などを行うプロセスです。
TPU から作られた最終製品は、通常、加硫架橋反応を必要としないため、生産サイクルを短縮し、廃棄物をリサイクルすることができます。
4、TPUの性能
TPU は、高弾性、高強度、高伸度、高弾性、優れた耐摩耗性、耐油性、耐寒性、耐老化性を備えています。
高い引張強度、高い伸び、および低い長期圧縮永久変形率は、すべて TPU の大きな利点です。
XiaoU は主に、引張強度や伸び、弾力性、硬度などの側面から TPU の機械的特性について詳しく説明します。
高い引張強度と高い伸び
TPUは優れた引張強度と伸び率を有しています。下の図のデータから、ポリエーテル型TPUの引張強度と伸び率は、ポリ塩化ビニル樹脂やゴムよりもはるかに優れていることがわかります。
さらに、TPU は加工中に添加物をほとんどまたは全く加えずに食品業界の要件を満たすことができますが、これは PVC やゴムなどの他の材料では実現が困難です。
弾力性は温度に非常に敏感である
TPUの弾力性は、変形応力が緩和された後に元の状態に素早く回復する度合いを指し、回復エネルギーとして表されます。回復エネルギーとは、変形に伴う収縮仕事と変形に必要な仕事の比です。弾性体の動弾性係数と内部摩擦に依存し、温度に非常に敏感です。
反発弾性は温度低下とともに減少し、ある温度に達すると再び急激に増加します。この温度はソフトセグメントの結晶化温度であり、高分子ジオールの構造によって決まります。ポリエーテル型TPUはポリエステル型TPUよりも低温です。結晶化温度以下の温度では、エラストマーは非常に硬くなり、弾性を失います。そのため、反発弾性は硬い金属の表面からの反発に似ています。
硬度範囲はショアA60～D80です
硬度は、材料が変形、傷、引っかき傷に耐える能力を示す指標です。
TPU の硬度は通常、ショア A 硬度計とショア D 硬度計を使用して測定されます。ショア A は柔らかい TPU に使用され、ショア D は硬い TPU に使用されます。
TPUの硬度は、ソフトチェーンセグメントとハードチェーンセグメントの比率を調整することで調整できます。そのため、TPUはショアA60からD80まで、ゴムとプラスチックの硬度を網羅する比較的広い硬度範囲を持ち、全硬度範囲にわたって高い弾性を示します。
硬度が変化すると、TPUの特性が変化する場合があります。例えば、TPUの硬度を上げると、引張弾性率と引裂強度の増加、剛性と圧縮応力（荷重容量）の増加、伸びの減少、密度と動的発熱の増加、耐環境性の向上といった性能変化が起こります。
5、TPUの応用
TPUは優れたエラストマーとして、下流製品の方向性が広く、日用品、スポーツ用品、玩具、装飾材料などの分野で広く使用されています。
靴の素材
TPUは優れた弾力性と耐摩耗性を備えているため、主に靴の素材として使用されています。TPUを使用した履物は、通常の履物よりもはるかに履き心地が良いため、高級靴、特に一部のスポーツシューズやカジュアルシューズに広く使用されています。
ホース
TPU ホースは柔らかく、引張強度、衝撃強度に優れ、高温や低温にも耐えられるため、中国では航空機、戦車、自動車、オートバイ、工作機械などの機械設備用のガスや石油のホースとして広く使用されています。
ケーブル
TPUは耐引裂性、耐摩耗性、屈曲性に優れており、特に高温・低温耐性はケーブル性能の鍵となります。そのため、中国市場では、制御ケーブルや電力ケーブルなどの高度なケーブルにおいて、複雑なケーブル設計における被覆材の保護にTPUが採用されており、その用途はますます広がっています。
医療機器
TPUは安全で安定した高品質のPVC代替素材であり、フタル酸エステルなどの有害な化学物質を含まず、医療用カテーテルや医療用バッグ内の血液やその他の液体に移行して副作用を引き起こすことはありません。また、特別に開発された押出グレードおよび射出グレードのTPUです。
膜
TPUフィルムは、TPU粒状材料を圧延、鋳造、ブロー成形、コーティングなどの特殊工程を経て製造される薄膜フィルムです。高い強度、耐摩耗性、優れた弾性、耐候性を備えているため、工業用途、靴素材、衣服のフィッティング、自動車、化学、電子、医療などの分野で広く使用されています。
投稿日時: 2020年2月5日