TPUポリエーテルタイプとポリエステルタイプの違い

の違いは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。製品の用途に応じて、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。

それでは今日は、ポリエーテル型TPUそしてポリエステルタイプのTPUでは、それらをどのように区別すればよいのでしょうか？以下では、原材料の違い、構造の違い、性能比較、識別方法という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ご存知だと思いますが、これは柔軟性と剛性を両立させるために、軟質セグメントと硬質セグメントの両方を含む構造的特徴を持っています。

TPUも軟質鎖セグメントと硬質鎖セグメントの両方から構成されており、ポリエーテル系TPUとポリエステル系TPUの違いは、軟質鎖セグメントの違いにある。この違いは原材料から見て取ることができる。

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）を含み、MDIの配合比は約40%、PTMEGは約40%、BDOは約20%である。

ポリエステル型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）からなり、MDIは約40%、AAは約35%、BDOは約25%を占める。

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）であり、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）であることがわかります。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型ブロック線状構造を有し、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は一般的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ある。

Aの構造の違いにより、TPUはポリエステル型、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る。最も一般的なのはポリエーテル型TPUとポリエステル型TPUである。

上記の図から、ポリエーテル型TPUとポリエステル型TPUの分子鎖全体はどちらも直線構造であり、主な違いは軟鎖部分がポリエーテルポリオールかポリエステルポリオールかであることがわかる。

3．性能比較

ポリエーテルポリオールは、分子主鎖構造の末端基にエーテル結合とヒドロキシル基を持つアルコールポリマーまたはオリゴマーです。構造中の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特徴があります。

そのため、ポリエーテルTPUは低温での柔軟性、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ります。

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、硬い鎖状部分と水素結合を形成し、弾性架橋点として機能する。しかし、ポリエステルは水分子の侵入によって分解しやすく、加水分解によって生成された酸はポリエステルの加水分解をさらに促進する可能性がある。

したがって、ポリエステルTPUは、優れた機械的特性、耐摩耗性、耐引裂性、耐薬品性、耐高温性、加工の容易さを備えているが、耐加水分解性は劣る。

4．識別方法

どちらの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べきであると言えるでしょう。優れた機械的特性を求める場合はポリエステルTPUを使用し、コスト、密度、およびウォーターアミューズメント製品などの製品の使用環境を考慮する場合はポリエーテルTPUの方が適しています。

しかし、2種類のTPUを選択する際、あるいは誤って混同してしまった場合、外観上の違いはほとんどありません。では、どのように区別すればよいのでしょうか？

実際には、化学比色法、ガスクロマトグラフィー質量分析法（GC-MS）、中赤外分光法など、多くの方法が存在する。しかし、これらの方法は高度な技術を要し、時間もかかる。

比較的簡単で迅速な識別方法はあるのでしょうか？答えはイエスです。例えば、密度比較法などが挙げられます。

この方法は密度計1台のみで実施可能です。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。

製品を計測テーブルに置き、製品の重量を表示させたら、Enterキーを押して保存してください。
製品を水に入れると、密度値が表示されます。
測定プロセス全体は約5秒で完了し、ポリエステル系TPUの密度がポリエーテル系TPUの密度よりも高いという原理に基づいて区別できます。具体的な密度範囲は、ポリエーテル系TPUが1.13～1.18 g/cm³、ポリエステル系TPUが1.18～1.22 g/cm³です。この方法により、ポリエステル系TPUとポリエーテル系TPUを迅速に区別できます。