ブログ について 熱可塑性ポリウレタン（TPU）の用途と選定ガイド

材料科学が急速に進化する中で、熱可塑性ポリウレタン（TPU）は、プラスチックの加工性とゴムの弾性を兼ね備えた画期的なポリマーとして登場しました。このユニークな特性の組み合わせは、自動車からヘルスケアまで、さまざまな業界で革新的な用途を可能にし、エンジニアリングプラスチックとエラストマーの状況を再構築しています。

TPUは、ポリオールとジイソシアネート間の重合反応によって合成され、優れた特性のバランスを示す材料となります。この高分子構造により、TPUは独特の二重性、つまり熱可塑性プラスチックの成形性と加工性の利点を維持しながら、ゴムのような弾性と復元力を実現しています。

材料の硬度は、柔らかいゴムのような配合から硬いプラスチックのような化合物まで、幅広い範囲で正確に調整できます。この調整可能性により、エンジニアは、高い伸びを必要とする柔軟なコンポーネントの設計であれ、優れた強度を必要とする構造部品の設計であれ、特定の用途に合わせてTPUの特性をカスタマイズできます。

TPUが業界全体で採用が拡大しているのは、その印象的な機械的および化学的特性のポートフォリオによるものです。

• 優れた強度と弾性： TPUは、高い伸びと組み合わされた顕著な引張強度を示し、コンポーネントが破損することなく、大きな応力と変形に耐えることができます。
• 優れた耐摩耗性： 材料の優れた耐摩耗性により、頻繁な摩擦や機械的接触を伴う用途に最適です。
• 低温での柔軟性： 低温環境で脆くなる多くのポリマーとは異なり、TPUは氷点下の温度でも弾性と靭性を維持します。
• 機械的性能： TPUは、高い強度と硬度を優れたエネルギー吸収性と組み合わせ、耐衝撃性用途に役立ちます。
• 光学的な透明性： 特定のTPU配合は、視覚検査や美的配慮が必要な用途に高い透明性を提供します。
• 耐薬品性： この材料は、油、グリース、および多くの工業用化学物質による劣化に耐え、過酷な環境下でも性能を維持します。
• UV安定性： 特殊なTPUグレードは、紫外線からの保護を提供し、日光への暴露による劣化を防ぎます。
• 持続可能性： 熱可塑性プラスチックであるTPUは、リサイクルおよび再加工が可能であり、循環型経済の取り組みを支援しています。

TPUの汎用性により、多くの分野で採用されています。

• 工業用コンポーネント： TPUは、耐久性と耐薬品性が最重要となるキャスター、ホース、チューブなどで広く使用されています。
• 消費者向け製品： この材料は、耐衝撃性と人間工学が重要となる電動工具ハウジング、スポーツ用品、保護ケースなどに使用されています。
• フットウェア： TPUの耐摩耗性と柔軟性の組み合わせにより、靴底やコンポーネントに最適な材料となっています。
• 自動車： 内装トリムから外装コンポーネント、耐熱性と耐薬品性を必要とするエンジンルーム内の部品まで、幅広い用途があります。
• 医療機器： TPUの生体適合性と柔軟性は、カテーテル、チューブ、および機器ハウジングに適しています。
• 保護フィルム： TPUコーティングは、繊維、革、金属表面に耐久性があり、柔軟な保護を提供します。

TPUは多くの利点を提供しますが、エンジニアは材料を選択する際に、熱可塑性エラストマー（TPE）の全範囲を考慮する必要があります。

• TPS（スチレン系ブロックコポリマー）： 費用対効果が高く、弾性に優れていますが、耐熱性と耐油性は限られています。
• TPO（熱可塑性ポリオレフィン）： 優れた耐候性がありますが、TPUと比較して弾性が低下しています。
• TPV（熱可塑性加硫物）： 優れた耐熱性と耐油性がありますが、加工がより困難です。
• TPC（熱可塑性コポリエステル）： 高性能特性がありますが、プレミアム価格です。

TPUは通常、耐摩耗性、機械的強度、耐油性においてこれらの代替品よりも優れていますが、その高いコストは、要件がそれほど厳しくない価格重視の用途では、代替のTPEを正当化する可能性があります。

材料の専門家は、TPUを指定する際に、いくつかの要素を評価することを推奨しています。

• 用途の柔軟性のニーズに基づく硬度要件
• 引張強度と伸びの仕様
• 予想される摩耗条件と必要な耐用年数
• 化学的暴露と環境条件
• 加工方法（射出成形、押出成形など）
• コストパフォーマンスの最適化

研究開発の取り組みは、いくつかの有望な方向性を通じてTPUの能力を拡大しています。

• バイオベースの配合： 持続可能性を高めるために、再生可能な資源から派生したTPUを開発しています。
• 機能強化： 抗菌性、導電性、または難燃性のバリアントを作成するために、添加剤を組み込んでいます。
• スマートマテリアル： ウェアラブルテクノロジーやインテリジェントテキスタイルに対応する特性を統合しています。
• 付加製造： 柔軟で耐久性のある出力を必要とする3Dプリンティング用途にTPUを適用しています。

これらのイノベーションが進むにつれて、TPUは、その独自の特性と加工上の利点によって、既存の材料を置き換えながら、新しい用途を可能にする態勢が整っています。