TPR素材とは

熱可塑性ゴム（TPR）は、ゴムとプラスチックの長所を併せ持つ優れた素材である。また、ゴムの特性とプラスチックの加工のしやすさも兼ね備えている。TPRは熱可塑性エラストマーとして知られるグループの一員であり、さまざまな産業で幅広く応用されている。TPRは、柔軟性と強度を兼ね備えているため、一般に好まれている。TPRは射出成形や押出成形などの工程を経て製造することもできる。この汎用性により、自動車から消費者製品まであらゆる分野でTPRが必要とされ、製品のデザインや用途が形作られてきた。

TPR素材とは？簡単な概要

熱可塑性ゴムまたはTPR材料は、ゴムのような強度と弾性、プラスチックのような成形性を特徴とする合成ゴムである。多くの場合、様々な共重合体の混合物であり、共重合体はプラスチックであると同時にゴムのカテゴリーでもある。TPRの特徴は、熱可塑性とエラストマーの両方の特性を持つことである。TPRのもう一つの特徴は、加熱すると軟化し、化学変化を起こすことなく容易に改質できることである。この性質は、射出成形やブロー成形などの生産工程で重要な意味を持つ。

TPRは高い伸縮性と柔軟性を目的としている。TPRは伸縮性、柔軟性に優れており、強く伸ばしたり緩めたりしても劣化せず、容易に元の形状に戻すことができます。TPRはゴムのような弾性を持ち、加工が容易であるため、ほとんどのプラスチック加工設備に適合する。TPRは従来のゴム加工に特徴的な特別な条件を必要としない。TPRは汎用性があり、頑丈であるため、さまざまな環境での使用に適している。例えば、自動車部品や靴底など、強靭性と性能が求められる場面で使用される。

TPR素材の製造工程

熱可塑性ゴム（TPR）は、プラスチックとゴムの両方の特性を持つエラストマーと定義できる。その主な製造工程は熱可塑性加硫（TPV）と呼ばれ、2種類のポリマーの混合を意味する。最初の成分は多くの場合エラストマーで、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（SBR）、ニトリルゴム（NBR）、ポリクロロプレン（CR）、クロロスルホン化ポリエチレン（CSM）などがある。これらのエラストマーがTPRにゴムのような特性を与え、TPRを柔軟で強いものにしている。

製造工程における2つ目の成分も熱可塑性共重合体であり、EVAやポリプロピレンである。このコポリマーによって、TPRは製造工程で成形しやすくなり、多くの用途で汎用性が高まります。製造工程では、押出成形と呼ばれる工程でこれら2つのポリマーを組み合わせ、ポリマーが溶けるまで加熱し、さらに1つの素材にします。混合後、混合物は必要な温度まで冷却され、特定のプロジェクトで使用するために必要な特定の形状に成形される。

TPRの合成プロセスでは、スチレン-ブタジエン-スチレン（SBS）の形成に重要なモノマーの長鎖を発達させるために、リビングアニオン重合を使用する必要がある。このプロセスは、ブタジエンとスチレンの2種類のモノマーを選択することから始まり、重合に必要な触媒を誘発する開始剤とともに反応容器に入れる。触媒は、スチレンとブタジエンが直鎖状につながった、スチレンとブタジエンの長い直鎖の形成を助ける。この鎖形成は、次の工程に必要な材料に必要な分子量に達するまで進行する。

ポリマーが必要な分子量まで合成されたら、水蒸気蒸留やろ過などの抽出方法を用いて反応成分を分離する。この工程でできる製品はSBSで、TPRとして加工できる合成ゴムである。この材料は、柔軟性、硬度、耐摩耗性、耐久性などの優れた特性を持っており、ガスケット、シール、絶縁などの用途に適している。

TPRは一般に、さまざまな溶融加工を施したプラスチックペレットから製造される。これらの方法には、射出成形、押出成形、ブロー成形などがある。射出成形は、溶融したプラスチック材料を高圧で金型に注入し、冷却して必要な形状の固形物を作る方法です。この技法は、特に複雑な部品の迅速な作成に適しており、より複雑な構造の作成が可能です。

一方、押出成形は、溶融したプラスチックを金型に通し、固化する前に連続的な形状を作るもので、長い形状の製造に適している。ブロー成形は、加熱したパリソンを金型に入れて膨らませ、ボトルなどの中空成形品を作る。この方法は、複数の金型を使用する必要があるため時間がかかることがありますが、エネルギー消費は少なくなります。

一般的に、すべての溶融加工技術には、特定の用途に適した利点がある。溶融加工技術は、顧客の要求と期待に応えるTPR製品を開発する上で不可欠であり、製造業者はさまざまな用途に使用できる汎用性と耐久性のある材料を製造することができる。製造工程を適切に選択することで、TPR製品の適切な品質と性能を実現することができる。

熱可塑性ゴムはラテックスを含むか？

熱可塑性ゴム（TPR）は、ゴムのような特性を持つポリマーの組み合わせから合成されるエラストマー材料である。さらに重要なことは、TPRはラテックスを使用していないため、ラテックスアレルギーや不耐性のある患者にも使用できるということである。ラテックスがゴムの木の樹液から作られるのに対し、TPRは完全に合成素材である。

手芸用品やその他の製品を選ぶ際には、ラテックス入りや低刺激性などの表示があるものには十分注意しなければならない。そのため、ラテックスの痕跡がある他の種類のゴムではなく、熱可塑性ゴムであることを確認するために、製品の仕様を常に読む必要がある。不明な点がある場合は、製品の製造元に問い合わせることもできる。

熱可塑性ゴムは撥水性があるか？

熱可塑性ゴムは、非常に丈夫で柔軟性があり、防水性にも優れていることで知られている。そのため、靴やその他のウェア、屋外で使用される製品の製造に最適です。TPRには防水機能があり、この素材から作られた製品は悪影響を受けることなく水に耐えることができる。

ほとんどの靴メーカーは、履き心地がよく、軽量で、防水性に優れた靴を顧客に提供するため、生産にTPRを使用している。さらに、TPRはネオプレンなどの他の合成素材よりもはるかに安価で、同時にリサイクル可能で有害物質を含まないため、環境への影響も比較的少ない。

一般的に、TPRプラスチック素材は、雨天でも十分に機能する高品質の製品を求めるバイヤーにとって、安定した効率的なソリューションと考えられる。

TPRの基本特性

熱可塑性ゴム（TPR）は、弾性と機械的強度の非常に優れた組み合わせが特徴です。多用途に使用でき、圧力下でも強度を維持します。次の表は、材料としての柔軟性を示すTPRの物理的特性を示しています。

化学的性質  

その化学組成により、TPRはさまざまな環境下で耐久性があり、製品の機能性と外観は影響を受けない。主な化学的特性を以下に説明する。

TPR対TPE：特性の違い

TPRはどちらかというとゴムのような素材で、靴底などに使われることが多いが、熱可塑性エラストマー（TPE）は柔軟性が高く、TPRよりも一般的な用途が多い。TPRはこのような条件下でより優れた性能を発揮するように製造されており、そのため産業用途により適している。 TPEは安全か ページを参照されたい、  TPE vs TPUそして TPE射出成形 のページでTPEマテリアルの詳細をご覧ください、

TPRは、特に天候や化学薬品にさらされる用途で高い性能を必要とする用途に適用される。一方、TPEはエンドユーザーの快適性を高めることを目的とした製品に使用されます。

TPR素材の用途

熱可塑性ゴムまたはTPRプラスチック材料は、設計および製造業界のいくつかの用途に適合させる性能と物理的特性を備えた多機能材料です。TPRは柔軟性、強度、さまざまな温度に対する優れた耐性を備えており、これが従来のほとんどの材料に勝る利点となっています。

TPRのもうひとつの利点は、油、グリース、溶剤の影響を受けないため、さまざまな産業で汎用的に使用できることだ。また、その汎用性により、メーカーは特定の消費者の要求に合った特定の形状やスタイルの製品を作ることができる。

さらに、TPRは無重力でありながら、非常に優れた防振特性を持っている。ある製品の製造にTPRを使用すると、耐久性が向上するだけでなく、環境条件の上昇に対する耐性も高まります。

TPRはその優れた耐衝撃性と熱安定性から、以下のようなさまざまな日用品に利用されている：

コンシューマー・エレクトロニクス TPRは、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、オーブンなどの家庭用電化製品の外箱に利用されている。

機械部品： ローラーやグロメットは、この材料から製造できる部品の一部であり、多くの機械産業で広く使用されている。

家庭用品： TPRは、プラスチック製の食器やコップ、バケツ、タオルなど、一目でそれとわかる製品の製造に使われている。

医療機器： TPRは、滅菌ユニットや点滴スタンド、病院のベッドなど、幅広い医療機器に適用される。

TPR素材の有効利用

TPRが組織に最大限の利益をもたらすためには、TPRの様々な使い方を学ぶことが重要である。TPRは、持続的な適応が必要なプロジェクトや、時間の経過とともに起こる変化に耐えられるプロジェクトに最も有効である。

成形： TPRは、自動車部品、玩具、医療器具など、さまざまな製品の金型製作に特化している。射出成形への応用により、複雑な形状や微細な特徴を作り出すことが可能です。

ガスケット： 特にTPRは、HVACシステムや電子ケーシング用のガスケットの開発に採用されることがある。TPRの耐摩耗性は、空気や水、あらゆる流体の浸入を防ぐシール能力を提供する。

シール： この素材は、耐薬品性に優れ、高圧下でも優れた性能を発揮するため、ポンプやバルブのシールに適している。

断熱材： TPRは電気・電子部品の絶縁体として使用されるため、高温での使用に最適である。

靴の生産： また、快適性と耐久性を提供すると同時に、靴の耐久性と柔軟性を提供することから、靴、ブーツ、サンダルの製造にも使用されている。

リスクをコントロールするためにTPRを使用する際の対策

熱可塑性ゴム（TPR）を扱う際には、事故を防ぐためにいくつかの予防措置を講じる必要があります。ここでは、必要不可欠なガイドラインを紹介します：

防護服： TPRを取り扱う際は、TPRに皮膚や目が触れないよう、手袋と安全ゴーグルを必ず着用してください。

直接の接触を避ける： 皮膚かぶれや皮膚アレルギーを引き起こす可能性があるため、TPRが皮膚、目、衣服に接触することは避けてください。

熱に関する注意事項TPR素材が溶けたり燃えたりしないよう、熱や炎にさらさないことも重要です。

煙の安全性： TPRの作業中に発生する可能性のある蒸気を吸い込まないようにし、作業場に新鮮な空気が十分に供給されるようにしてください。

工具のメンテナンス：TPRの切断、成形、穴あけに使用するすべての工具は、事故が発生しないよう、よく研ぎ、よく接地しておくこと。

流出管理： 前述の通り、TPRは滑りやすいので、こぼれたものは転倒の危険があるため、できるだけ早く清掃する必要がある。

適切な廃棄： 従って、TPR廃棄物を処理する際には、現地の規制に従い、環境に配慮した方法を採用する必要がある。

保管条件： TPRの真正性を確保するため、TPRは涼しく乾燥した場所に保管し、熱や火の影響を受けにくいようにしてください。

TPRと従来のゴム：主な違い

熱可塑性ゴム（TPR）と従来のゴムを比較すると、いくつかの重要な違いが浮かび上がってくる：

処理： TPR素材は加硫の必要がなく、射出成形や押出成形などさまざまな技術で簡単に加工できる。一方、天然ゴムと合成ゴムで構成される従来のゴムは、必要な特性を得るためにいくつかの段階と工程が必要です。

弾力性と柔軟性： TPRと従来のゴムを比較すると、両者とも良好な弾性を持つ。しかし、TPRは300-800%の伸びを制御し、従来のゴムの特性に対して20ショアAから80ショアDの硬度を提供します。

耐久性と性能： しかし、引張強度は従来のゴムに比べて15MPa以上高い。TPRの引張強度は通常5～15MPaの範囲である。

熱安定性： 加硫構造を持つため耐熱性が高い通常のゴムとは異なり、TPRは-40℃から135℃の間で使用可能で、通常の使用には十分だが、特別に開発されたゴムには及ばない。

耐摩耗性と耐薬品性： どちらも耐摩耗性だが、従来のゴムの方が耐薬品性に優れ、特に過酷な状況での使用に適している。TPRは油や溶剤に強いので、通常の作業には適している。

環境への影響： TPRは製品の機能を損なうことなく何度でもリサイクルできるため、再利用が可能である。加硫ゴムは通常のゴムに比べてリサイクルが難しい。

全体として、TPRには柔軟性、加工のしやすさ、リサイクル性といった利点があり、さまざまな用途に適している。従来のゴムは、加工コストが高く、リサイクルもできないが、優れた耐性を発揮し、高摩擦でも使用できる。これはすべて、この場合に必要とされる特定の用途に依存する。

TPRとシリコーン：主な違い

熱可塑性エラストマーであるTPRは、組成と性能特性の点でシリコーンとは異なる。TPRは高い弾性、耐摩耗性、比較的容易な加工性でよく知られており、一方シリコーンは高い耐熱性と柔軟性を持っている。TPRとシリコーンはどちらも生分解性で毒性がないが、TPRは特定の用途ではリサイクル性に優れている。このような違いから、消費者製品、自動車、医療分野など、さまざまな分野での用途に適している。

シリコーン素材について詳しくお知りになりたい方は、以下をご覧ください。 TPE vs シリコーン, シリコーンは安全かそして シリコーン射出成形 のページで詳細をご覧ください。

TPRとシリコーンの違い

TPRとPVCの主な違い

PVCは原油に由来する素材で、再生不可能な素材であり、環境に悪影響を与える。PVCは7、8回リサイクルできるが、プラスチック生産の分野ではリサイクルの指標が低いため、かなりの数のPVC製品が埋立地や海洋の汚染源になっていることが分かっている。

TPRは実際、熱可塑性プラスチックであり、理論的にはリサイクルできる。しかし、TPRのリサイクルは、使用頻度の低い素材のリサイクルは商業的に成り立たないため、あまり行われていない。一方、ポリエチレンのように、より頻繁に使用され、リサイクルされるプラスチックは数多くあり、そのため、TPRはリサイクルの実用例が少ない位置を占めている。

TPRとPVCの比較：コスト面の考慮。

コスト要因としては、TPRはPVCよりも比較的高価だが、これは製造量による。データから推定すると、同社の年間生産量はおよそ次の通りである。 4430万ドル メートルトンで、PVCは最も安価なプラスチック材料の一つと考えられており、1トン当たり約$1,389円です。一方、TPRは1トン当たり$1,389円である。 $1,470/トン まで $2,250/トン というのも、TPRは特殊な化学物質であり、生産率はかなり低いからだ。

結論利点が課題を上回る

TPRをベースにした材料は、さまざまな分野で数多くの用途に使われており、経済的であることはよく理解されている。このような背景から、TPRは技術と材料科学がさらに進化しても、現実的な選択肢であり続ける可能性が高いと言える。

将来、TPRは台所用品、自動車部品、医療機器などの製品カテゴリーで、引き続き重要な役割を果たすと予想される。さらに研究が進めば、強度、耐久性、コストパフォーマンスを向上させるTPRの新しい配合が生まれる可能性があり、メーカーにとってさらに魅力的なものになるはずだ。

配合が強化されただけでなく、生産工程が進歩したことで、TPR素材の生産率も上がるかもしれない。これにより、コスト削減だけでなく、顧客への納期も短縮され、顧客の満足度も向上するだろう。

さらに、技術が進歩すれば、TPRの新しい創造的な用途が将来出てくるかもしれない。例えば、TPRは3Dプリンティングに応用されたり、産業機器における金属の軽量代替品として使用されたりするかもしれない。将来の TPR素材柔軟性と経済性は、広範な産業用途における重要な発展であると期待されている。