違いはTPUポリエーテルタイプそしてポリエステルタイプ
TPUはポリエーテル型とポリエステル型の2種類に分けられます。製品用途の異なる要件に応じて、異なるタイプのTPUを選択する必要があります。例えば、耐加水分解性に対する要件が比較的高い場合は、ポリエステル型TPUよりもポリエーテル型TPUの方が適しています。
今日は、ポリエーテル型TPUそしてポリエステル系TPU、そしてどのように見分けるのでしょうか？以下では、原材料の違い、構造の違い、性能の比較、識別方法の4つの側面について詳しく説明します。
1、原材料の違い
熱可塑性エラストマーの概念は多くの人が知っていると思いますが、熱可塑性エラストマーは、それぞれ柔らかい部分と硬い部分の両方を含み、材料に柔軟性と剛性をもたらすという構造的特徴を持っています。
TPUにも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があり、ポリエーテル型TPUとポリエステル型TPUの違いはソフトチェーンセグメントの違いにあります。その違いは原材料から確認できます。
ポリエーテル型 TPU: 4-4'-ジフェニルメタンジイソシアネート (MDI)、ポリテトラヒドロフラン (PTMEG)、1,4-ブタンジオール (BDO)、配合量は MDI が約 40%、PTMEG が約 40%、BDO が約 20%。
ポリエステル系TPU：4-4'-ジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）、1,4-ブタンジオール（BDO）、アジピン酸（AA）で、MDIが約40％、AAが約35％、BDOが約25％を占めます。
ポリエーテル型 TPU ソフトチェーンセグメントの原料はポリテトラヒドロフラン (PTMEG) であることがわかります。ポリエステル型 TPU ソフトチェーンセグメントの原料はアジピン酸 (AA) であり、アジピン酸はブタンジオールと反応して、ソフトチェーンセグメントとしてポリブチレンアジペートエステルを形成します。
2、構造上の違い
TPU の分子鎖は (AB) n 型ブロック線形構造を持ち、A は高分子量 (1000 ～ 6000) のポリエステルまたはポリエーテル、B は一般にブタンジオールであり、AB 鎖セグメント間の化学構造はジイソシアネートです。
TPUは、Aの構造の違いにより、ポリエステル型、ポリエーテル型、ポリカプロラクトン型、ポリカーボネート型などに分類されます。より一般的なタイプは、ポリエーテル型TPUとポリエステル型TPUです。
上図から、ポリエーテル型 TPU とポリエステル型 TPU の全体的な分子鎖はどちらも直線構造であり、主な違いはソフトチェーンセグメントがポリエーテルポリオールであるかポリエステルポリオールであるかであることがわかります。
3、パフォーマンス比較
ポリエーテルポリオールは、分子主鎖構造の末端にエーテル結合と水酸基を有するアルコールポリマーまたはオリゴマーです。エーテル結合の凝集エネルギーが低く、回転しやすいという性質があります。
そのため、ポリエーテルTPUは、低温柔軟性、耐加水分解性、耐カビ性、耐紫外線性などに優れています。製品の手触りは良好ですが、剥離強度と破壊強度は比較的劣っています。
ポリエステルポリオール中の強い共有結合エネルギーを持つエステル基は、硬鎖セグメントと水素結合を形成し、弾性架橋点として機能します。しかし、ポリエステルは水分子の侵入により切断されやすく、加水分解によって発生した酸はポリエステルの加水分解をさらに触媒する可能性があります。
そのため、ポリエステル TPU は、優れた機械的特性、耐摩耗性、耐引裂性、耐化学腐食性、耐高温性、加工の容易さを備えていますが、耐加水分解性は劣っています。
4、識別方法
どのTPUを使用するのが最適かについては、製品の物理的要件に基づいて選択する必要があると言えるでしょう。優れた機械特性を得るにはポリエステルTPUが適しています。コスト、密度、そして水上アミューズメント製品などの製品使用環境を考慮すると、ポリエーテルTPUの方が適しています。
しかし、2種類のTPUを選んだり、誤って混同したりしても、見た目に大きな違いはありません。では、どのように見分ければ良いのでしょうか？
実際には、化学比色分析、ガスクロマトグラフィー質量分析（GCMS）、中赤外線分光法など、多くの方法があります。ただし、これらの方法は高度な技術要件を必要とし、長い時間がかかります。
比較的簡単で迅速な識別方法はありますか？答えは「はい」です。例えば、密度比較法があります。
この方法には密度計が1台だけ必要です。高精度ゴム密度計を例にとると、測定手順は以下のとおりです。
商品を計量台に置き、商品の重量を表示し、Enterキーを押して記憶します。
製品を水に入れると密度の値が表示されます。
測定プロセス全体は約5秒かかり、ポリエステル系TPUの密度はポリエーテル系TPUよりも高いという原理に基づいて判別できます。具体的な密度範囲は、ポリエーテル系TPU：1.13～1.18 g/cm3、ポリエステル系TPU：1.18～1.22 g/cm3です。この方法により、TPUのポリエステル系とポリエーテル系を迅速に判別できます。
投稿日時: 2024年6月3日