1958年、グッドリッチ・ケミカル・カンパニー（現ルブリゾール）は、TPUブランド「エスタン」を初めて登録しました。過去40年間で、世界中で20以上のブランド名が生まれ、各ブランドは複数の製品シリーズを展開しています。現在、TPU原料メーカーとしては、BASF、コベストロ、ルブリゾール、ハンツマン・コーポレーション、万華化学グループ、上海恒安、瑞華、徐川化学などが挙げられます。
1．TPUのカテゴリー
軟質セグメントの構造に基づいて、エステル基、エーテル基、またはブテン基をそれぞれ含むポリエステル型、ポリエーテル型、およびブタジエン型に分類できる。
硬質セグメント構造に基づいて、ウレタン型とウレタン尿素型に分類でき、それぞれエチレングリコール鎖延長剤またはジアミン鎖延長剤から得られる。一般的な分類では、ポリエステル型とポリエーテル型に分けられる。
架橋の有無によって、純粋な熱可塑性樹脂と半熱可塑性樹脂に分類できる。
前者は純粋な直線構造を持ち、架橋結合を持たない。後者はアロファン酸エステルなどの少量の架橋結合を含む。
完成品の用途に応じて、成形部品（各種機械部品）、パイプ（シース、棒状形材）、フィルム（シート、薄板）、接着剤、コーティング剤、繊維などに分類できます。
2．TPUの合成
TPUは分子構造上、ポリウレタンに分類されます。では、どのようにして凝集したのでしょうか？
合成プロセスの違いにより、主にバルク重合と溶液重合に分けられる。
バルク重合は、前反応の有無に基づいて、前重合法と一段階法に分類することもできます。
プレポリマー化法では、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、鎖延長剤を添加してTPUを生成する。
この一段階法では、高分子ジオール、ジイソシアネート、および鎖延長剤を同時に混合および反応させてTPUを形成する。
溶液重合では、まずジイソシアネートを溶媒に溶解させ、次に高分子ジオールを加えて一定時間反応させ、最後に鎖延長剤を加えてTPUを生成する。
TPUの密度は、TPUのソフトセグメントの種類、分子量、ハードセグメントまたはソフトセグメントの含有量、およびTPUの凝集状態によって影響を受ける可能性があり、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違いはありません。
同じ硬度の場合、ポリエーテル系TPUの密度はポリエステル系TPUの密度よりも低い。
3．TPUの加工
TPU粒子を最終製品に成形するには様々な工程が必要であり、主に溶融法と溶液法がTPUの加工に用いられる。
溶融加工は、混合、圧延、押出成形、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、粒子を溶媒に溶解させるか、あるいは溶媒中で直接重合させることによって溶液を調製し、その後、コーティング、紡糸などの工程を行うプロセスである。
TPUから作られる最終製品は、一般的に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る。
4．TPUの性能
TPUは、高弾性率、高強度、高伸長率、高弾性、優れた耐摩耗性、耐油性、耐低温性、および耐老化性を備えています。
高い引張強度、高い伸び率、そして低い長期圧縮永久変形率は、いずれもTPUの大きな利点である。
XiaoUは主に、引張強度と伸び、弾性、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、ポリエーテル系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は加工時に添加物をほとんど、あるいは全く加えることなく食品業界の要求を満たすことができ、これはPVCやゴムなどの他の材料では達成が難しい点である。
弾力性は温度に非常に敏感である
TPUの弾性回復性とは、変形応力が解放された後に元の状態にどれだけ速やかに回復するかを示す指標であり、回復エネルギーとして表されます。回復エネルギーとは、変形を戻すために必要な仕事量と、変形を生じさせるために必要な仕事量の比です。弾性体の動的弾性率と内部摩擦に依存し、温度変化に非常に敏感です。
反発力は温度の低下とともに減少し、ある温度に達すると再び急速に増加します。この温度は、高分子ジオールの構造によって決まるソフトセグメントの結晶化温度です。ポリエーテル系TPUは、ポリエステル系TPUよりも結晶化温度が低くなります。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、反発力は硬い金属表面からの反発力に似ています。
硬度範囲はショアA60～D80です。
硬度は、材料が変形、傷、引っかき傷にどれだけ耐えられるかを示す指標である。
TPUの硬度は通常、ショアA硬度計とショアD硬度計を用いて測定され、ショアAは柔らかいTPUに、ショアDは硬いTPUに用いられる。
TPUの硬度は、軟質鎖セグメントと硬質鎖セグメントの比率を調整することで制御できます。そのため、TPUはショアA60～D80という比較的広い硬度範囲を持ち、ゴムとプラスチックの硬度を網羅しており、その全硬度範囲において高い弾性を有しています。
硬度が変化すると、TPUの特性も変化する可能性があります。例えば、TPUの硬度を上げると、引張弾性率や引裂強度、剛性や圧縮応力（耐荷重）が増加し、伸びが減少し、密度や動的発熱が増加し、耐環境性が向上するなど、性能に変化が生じます。
5．TPUの応用
TPUは優れたエラストマーとして、幅広い製品展開が可能であり、日用品、スポーツ用品、玩具、装飾材料など、様々な分野で広く利用されています。
靴の素材
TPUは、その優れた弾性と耐摩耗性から、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、通常の履物よりも履き心地がはるかに優れているため、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で広く使用されています。
ホース
TPUホースは、その柔らかさ、優れた引張強度、耐衝撃性、そして高温・低温に対する耐性から、中国では航空機、タンク、自動車、オートバイ、工作機械などの機械設備用のガスホースやオイルホースとして広く使用されている。
ケーブル
TPUは、耐引裂性、耐摩耗性、耐曲げ性を備えており、ケーブル性能の鍵となるのは耐高温性および耐低温性です。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の被覆材を保護するためにTPUが使用されており、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代替材料であり、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もありません。また、押出成形グレードと射出成形グレードのTPUが特別に開発されています。
膜
TPUフィルムは、TPU顆粒材料を圧延、鋳造、ブロー成形、コーティングなどの特殊な工程を経て製造される薄膜です。高い強度、耐摩耗性、優れた弾性、耐候性を備えているため、TPUフィルムは産業、靴素材、衣料品、自動車、化学、電子機器、医療など、幅広い分野で利用されています。
投稿日時：2020年2月5日