ブログ について 熱可塑性ポリウレタンが過酷な条件下でのケーブル耐久性を向上

現代の産業および技術用途において、ケーブルは電力伝送とデータ転送のための重要な導管として機能し、その信頼性が最も重要です。特に、深海での作業、高圧条件、腐食性媒体、極端な温度、高い動的応力などの過酷な環境では、従来のケーブルシース材料では不十分であることが多く、機器の故障や安全上の危険につながります。

熱可塑性ポリウレタン（TPU）は、これらの課題に対処する高性能熱可塑性エラストマーとして登場しました。このレポートでは、TPUの材料特性、ケーブルシース用途での利点、業界固有の実装、およびカスタマイズされたソリューションの重要性について検証します。

TPUは、イソシアネート、ポリオール、および鎖延長剤の反応によって合成され、ゴムのような弾性と熱可塑性加工性を組み合わせています。2つの主要な分類が存在します。

• ポリエステル系TPU： 優れた耐油性、耐摩耗性、耐溶剤性を備えていますが、加水分解安定性は限られています。
• ポリエーテル系TPU： 優れた加水分解耐性、低温での柔軟性、および弾力性を持ち、比較的低い耐油性/耐溶剤性を備えています。

TPUのセグメント化された分子構造（弾性のためのソフト（ポリオール）セグメントと強度のためのハード（イソシアネート/鎖延長剤）セグメントで構成）により、調整可能な材料特性が可能になります。

• 優れた弾性と柔軟性（破断時の伸び500〜1000％）
• 高い引張強度（20〜50 MPa）と耐摩耗性
• 油、溶剤、腐食性物質に対する耐薬品性
• 耐候性/耐UV性（選択された配合）
• 生体適合性（医療グレードのバリアント）
• リサイクル可能性と加工の多様性（押出成形、射出成形）

TPUシースは、100万サイクルを超える疲労抵抗（ISO 6722）により、連続的な曲げ応力に耐えます。その動作温度範囲（-40°C〜+125°C）は、熱的極端環境全体で柔軟性を維持します。これは、ロボットアームや海底ケーブルなどの用途に不可欠です。

比較試験により、過酷な条件下でのTPUの優位性が示されています。

• 耐薬品性： ASTM #3オイル浸漬に耐え、体積膨張率≤15％
• 加水分解安定性： ポリエーテルTPUは、85°C/85％RHで1000時間後も90％以上の引張強度を維持
• 耐候性： UV安定化配合は、ASTM G155に準拠した2000時間のキセノンアーク試験に合格
• 耐摩耗性： Taber摩耗試験での損失10〜40mg（CS-10ホイール、1kg荷重）

TPUシースは、体積抵抗率>1×10⁹Ω・cmおよび絶縁破壊強度>20kV/mmを提供し、産業用ケーブル絶縁のIEC 60502要件を超えています。

TPUシースケーブルは、エンジンコンパートメントのワイヤーハーネスを支配し、150°Cのピーク温度とSAE J2260の耐流体要件に耐えます。最近の開発には、電気自動車のバッテリーシステム用の軽量で高フレキシブルな設計が含まれています。

ドラッグチェーン用途では、TPUケーブルはPVC代替品よりも10倍長い耐用年数を示し、5000万サイクルを超える連続曲げ定格（ISO 18372）を備えています。ロボットシステムは、TPUの柔軟性と耐圧壊性（≥100N/mm²）を同時に活用しています。

深海ケーブル（1500m以上）は、TPUの静水圧抵抗（≥150bar）と海水適合性を利用しています。原子力用途では、100kGy線量で機能を維持する耐放射線配合が採用されています。

効果的なTPUケーブル設計には、以下が必要です。

• 材料の選択（ポリエステル対ポリエーテルベース）
• 添加剤の最適化（難燃剤、可塑剤）
• 幾何学的設計（最小曲げ半径、壁厚）
• コネクタの互換性（湿潤環境用のIP68シーリング）

新しいTPU技術には以下が含まれます。

• 自律的な損傷修復のための自己修復配合
• 統合されたセンシング用の導電性TPU複合材料
• 環境への影響を軽減するバイオベースのポリオール

TPUの独自の材料特性により、極端な環境でのケーブル保護に最適な選択肢となっています。産業界の需要が強まるにつれて、特に再生可能エネルギー、深海探査、高度な自動化において、TPUシースソリューションは、ますます厳格な性能要件を満たすために進化し続けるでしょう。