会社のニュース 熱可塑性ポリウレタンが製造業と3Dプリンティングを変革

頑丈な保護と快適なグリップの両方を提供する携帯電話ケースを想像してみてください。耐摩耗性と優れたクッション性を兼ね備えた運動靴のソールを思い浮かべてください。ゴムのような弾性とプラスチックのような成形性を両立した3Dプリント部品を想像してください。これらのすべてのイノベーションは、熱可塑性ポリウレタン（TPU）と呼ばれる驚くべき材料という共通の基盤を共有しています。

TPUは、熱可塑性とゴムのような弾性の両方を示すポリウレタンポリマーのユニークなクラスを表します。簡単に言うと、「シェイプシフター」のように機能し、室温ではゴムのような柔軟性を維持しながら、加熱するとプラスチックのように成形可能になります。この二重の性質により、TPUは数多くの用途で比類のない汎用性を発揮します。

従来の熱硬化性ポリウレタンとは異なり、TPUは可逆的な物理的特性を備えています。つまり、永久的な化学的変化なしに、繰り返し加熱、溶融、冷却サイクルを経ることができます。このような特性により、TPUは射出成形、押出成形、カレンダー加工などの従来のプラスチック製造技術を使用して処理できるため、生産コストとサイクル時間が大幅に削減されます。

分子レベルでは、TPUは硬質セグメントと軟質セグメントが交互に配置された線状ブロック共重合体で構成されています。硬質セグメントは、通常、ジイソシアネートと低分子ジオール（鎖延長剤）から形成され、強度、硬度、耐熱性を提供します。軟質セグメントは、ジイソシアネートと高分子量ジオールから生成され、弾性と柔軟性を提供します。

これらのセグメントの比率、構造、分子量を正確に調整することにより、メーカーは特定の用途の要件に合わせてTPUの最終的な特性を微調整できます。

TPUの硬質セグメントと軟質セグメントは、微視的なスケールで「相分離」を起こします。高度に極性の高い硬質セグメントは互いに引き合い、物理的な架橋として機能する凝集領域を形成します。これらの架橋は優れた弾性回復を提供し、TPUが伸びたり圧縮されたりした後、元の形状にすばやく戻ることを可能にします。一方、軟質セグメントは、TPUに優れた引張特性と低温性能を与える柔軟なマトリックスを形成します。

TPUが広く採用されているのは、その優れた特性によるものです。

• 高い弾性: 変形や破損なしに、繰り返し伸縮や圧縮に耐えます
• 優れた強度: 優れた引張強度、引裂き抵抗、耐衝撃性
• 優れた耐摩耗性: 摩擦や摩耗に対する完全性を維持
• 耐油性: オイル、グリース、溶剤への暴露に耐えます
• 耐候性: 紫外線、酸化、湿気に強い
• 透明性: 特定の配合は優れた透明性を提供します
• 着色性: 顔料や染料で簡単にカスタマイズできます
• 加工性: さまざまな製造方法に対応

TPUは、さまざまな用途を通じて現代生活に不可欠なものとなっています。

• 家電製品: 携帯電話ケース、キーボードカバー、タブレットプロテクター
• 履物: 運動靴のソール、インソール、アッパー
• 自動車: 内装部品、シール、ケーブルシース
• 医療機器: カテーテル、IVチューブ、外科用フィルム
• スポーツ用品: 保護具、インフレータブルボート、運動靴のソール
• 工業用途: ホース、ケーブル、シール、コンベアベルト
• 3Dプリンティング: 弾性、柔軟なプリント部品

軟質セグメントの化学組成に基づいて、TPUは主に2つのカテゴリに分類されます。

• ポリエステル系TPU: 優れた耐油性/耐溶剤性と機械的特性を提供しますが、耐加水分解性/耐微生物性は弱いです
• ポリエーテル系TPU: 優れた耐加水分解性/耐微生物性と低温性能を提供しますが、耐油性/耐溶剤性は劣ります

特殊なTPUバリアントには以下が含まれます。

• 脂肪族TPU: 優れた耐光性と耐候性（非黄変）
• 架橋TPU: 耐熱性と耐薬品性の向上
• バイオベースTPU: 持続可能で環境に優しい配合

TPUは、技術の進歩を通じて進化を続けており、将来の開発は以下に焦点を当てています。

• 環境に優しい配合: バイオベースおよび生分解性材料の組み込み
• スマート機能: インテリジェントな履物やウェアラブルなどの用途向けに、センサーや電子機器との統合
• 性能の向上: 要求の厳しい用途向けに、耐熱性、化学的安定性、機械的強度の向上

イノベーションが進むにつれて、TPUは間違いなく材料科学においてますます重要な役割を果たし、さまざまな業界に革新的なソリューションをもたらすでしょう。