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エコTPU(熱可塑ウレタンエラストマー)

ECOTPU(Thermoplastic Urethan Elastomer)

Solution, Value & Environment

  1. エコTPU
  2. 推奨用途
  3. エコTPU成形の手引き
  4. エコTPU接着の手引き
  5. エコTPU90A代表的物性値
  6. エコTPU寿命予測
  7. エコTPU-NC着色用MB
  8. エコTPUの燃焼性

  1. エコTPU
    1. 再生原料100%を利用して、ショアーA硬度90度と95度に調整された熱可塑性ポリウレタンエラストマー樹脂
    2. 射出成形可能で、ゴム弾性を発揮する。
    3. 熱可塑性な為、再々利用も可能で且つ焼却時にダイオキシン発生原因のハロゲンを含まない。
    4. 耐久性や耐寒性にも優れ、特に耐磨耗に優れる

  2. エコTPU推奨用途
    1. 加硫ゴムの代替
    2. 軟質塩ビ(PVC)の代替
    3. オレフィン系を含む各種TPE(熱可塑性エラストマー)代替
    4. 成形品表面にソフト感とドライ感が要求される用途
    5. プラスチックスノーチェーン等過酷な使用条件が想定される信頼性が要求される用途


      ソフト肘当て


      スケルトンカラー


      エコTPU製背マット

  3. エコTPU成形の手引き
    1. 対象グレード:エコTPU90A黒及びエコTPU90/95角NC着色品
    2. 成形方法:通常の射出成形。着色品の場合は当社製TPUベース
      • 10〜50倍マスターバッチをエコTPU90/95角NCにキューブブレンドしてご使用下さい。
    3. 予備乾燥:ペレットの水分率は0.04%以下に乾燥してから成形して下さい。
      • 乾燥が不十分だと、加水分解により成形不良を引き起こします。 尚、乾燥は100℃〜110℃で3〜4時間が適当です。正規製品袋の製品は、 水分量0.5%以下に乾燥出荷しております(当社出荷基準)。 お急ぎの場合は除湿型乾燥機のご使用をお奨め致します。
        当社製品開袋後、未乾燥でのご使用はトラブルの原因となります。
    4. 成形収縮率:1.8〜2.2%。但し肉厚によって大きく異なります。
    5. 成形温度:
      • 溶融樹脂の実際の温度を195℃〜220℃の範囲で成形して下さい。
    6. 推奨金型温度:40℃前後
    7. 射出圧力及び射出速度:1,250〜1,500kgf/cm・cmにて低速射出。
      • 成形後のヒケを防止する為に十分な保圧を確保して下さい。その為、 クッション量は10mm程度を推奨致します。
    8. 注意点:エコTPUは成形時のせん断に非常に敏感な傾向を示します。
      • 従って、スクリュー回転数、背圧、等のせん断に関わる項目には特にご注意下さい。 特に小さすぎるゲートや曲がりくねったスプルー/ランナーは充填不足による成形不良を起こさせます。
    9. その他:技術的なご質問や販売価格のお問い合わせも製造販売元のインターテックにお気軽にご相談下さい。

    • 注意
      1. 乾燥不足
        • 軟化温度が比較的低いTPUでは、熱風式乾燥機で100℃以上にて乾燥すると、 ペレット表面が軟化してしまい浅草名物雷おこし状態になってしまう為、 成形メーカーは通常70℃から80℃程度の温度設定で乾燥処理を行いがちです。 しかし、水の沸点は100℃なので、80℃で幾ら加熱しても十分な乾燥状態には到達しません。 この様な相反する条件下で十分な乾燥を行うには、一番お勧めする乾燥方法は、除湿乾燥機の使用です。 除湿乾燥機を使用すれば雷おこし現象を心配しないで、低温で十分な乾燥が短時間で可能になります。 次に、除湿乾燥機が無い、若しくは自社で所有はしているが生産計画の都合上、 どうしても使用できない場合にお勧めする方法としては、先ず成形機の運転が始まるまでは、 雷おこしを防ぐ為に80℃程度の熱風乾燥を行います。
          次に成形前の材料パージが始まる時点で、 熱風式乾燥機の温度を120℃程度まで一気に上げます。 この時点では、ペレットはシリンダーに供給されるため、常時移動を繰り返します。 この移動によって雷おこし現象は防止出来ます。

          水分による成形不良の典型的パターンは成形品表面に発生する三日月型(ナイキ型) の表面不良です。このマークが出たら乾燥が不足しているとご認識下さい。 ご参考までに、実際に乾燥不足によって発生した成形不良(三日月痕)の実例写真を添付致します。 更に乾燥不足が著しい場合には、ウレタンの加水分解が起こり、ガス焼けやガスによる充填不良が発生します。 この実例も参考写真を添付致します。


          三日月痕

          <デザット除湿乾燥機を使用した乾燥状態>
      2. シリコン系離型剤による変色
        • 一方、エコTPUでよく経験する現象として、 比較的離型性が劣るTPUの成形で、金型にシリコン系離型剤の噴霧による成形品表面の色むら、 艶むら現象が挙げられます。

          この現象の原因把握は、 スプレーしたパターンで成形品表面不良が発生するので容易に判断する事が可能です。 基本的にエコTPUの成形に際して、 スプレー式離型剤の使用は、色むらの原因になるのでお勧めしません。 但し、どうしても離型性に問題が有って、 離型剤が必要な場合には、当社で販売しているTPU用内部潤滑剤、 BASF社製ワックスマスターVのご使用をお勧め致します。

          以上

  4. エコTPU接着の手引き
    • エコTPU接着加工の手引き
    1. 対象グレード:エコTPU90A黒及びエコTPU90/95角NC着色品
    2. 目的:エコTPUを成形後、接着加工する際の接着剤の作り方及び接着方法
    3. 接着剤組成:
      1. エコTPU(着色品でも無着色品でも可)8〜10 %
      2. DMF(ヂメチルホルムアミド)    42〜40 %
      3. MEK(メチルエチルケトン)     50 %
    4. 接着剤調整方法:
      1. エコTPUペレットを16〜20%濃度になるように、DMFに溶解させる。 より粘性が高い接着剤が欲しい場合はエコTPUの濃度を上げても可。
      2. DMF単独では、中々気化乾燥し難い為、共沸成分としてMEKにて半分に薄める。
      3. エコTPU同士ならば、接着面の両方にこの接着剤を塗布して接着する。
      4. エコTPUと金属若しくは木材と接着するには、エコTPUの接着面にこの接着剤を塗布して接着して下さい。
    5. 安全上の注意:
      1. DMF、MEK共に有機溶剤ですので、取り扱いはドラフト内若しくは局所排気を行いながら作業して下さい。
      2. 接着剤の乾燥で、加熱促進する事は、火災の危険が有りますのでお止め下さい。
      3. 取り扱い作業は、安全メガネかゴーグルを着用して行って下さい。
    6. 推奨接着温度:室温
    7. 注意点:エコTPUの接着加工では、アクリシアヌレート系を含めて市販の接着剤は殆ど有効では有りません。 当社でエコTPU専用接着剤として配合調合も請け賜りますので、お申しつけ下さい。

  5. エコTPU90代表的物性値
    • グレード 硬度JIS-A 比重 100%モジュラス
      (N/mm2)
      300%モジュラス
      (N/mm2)
      引張強度
      (N/mm2)
      破断伸び
      (%)
      引裂強度
      (N/mm)
      エコTPU90A 90±3 1.2±0.1 8 14 45 550 125

  6. エコTPUの寿命予測について
    1. 寿命予測を説明する前に
      1. アレニウスの式
        • プラスチックの寿命予測を論じる時、広く用いられている化学反応速度と 温度の指数関係を示すアレニウス(Arrhenius)の法則が成立します。 つまり、プラスチックの分解速度はその温度によって指数関数的に早まる傾向を示します。

        • 反応速度=定数 x e (−Q/RTのべき乗)
        • Qは活性化エネルギー(cal/mol)
        • Rは気体定数(1.98cal/mol・°K)
        • Tは絶対温度(°K)
        • 比較的分解が進みやすい高温領域で促進テストを何点か行い、 これらの結果を対数グラフ上にプロットすることにより、 常温領域での分解速度を類推することが可能です。 但し、この数式が成立する絶対条件は、高温領域での 分解のメカニズムが常温でのそれと同じでなければなりません。

          同じ定数や活性化エネルギーの数値を用いている為)

      2. 抗張積
        • これも聞きなれない言葉ですが、破断強度と破断時の伸びを掛けたものを抗張積と呼びます。 エラストマーの性能を評価する際には、一つの目安として使えます。 具体的には、劣化が進むとカチカチに硬くなり破断強度が上昇する場合でも、 極端に伸びが落ちますので抗張積で見る方が、単に破断強度で見るよりは現実的です。

          TPUの場合、この抗張積が絶対値で40,000がTPUとしての性能を保持していると 言う限界の目安になります。 この根拠は 引張破断強度200kgfで引張破断伸び200%レベル を想定しています。 200kgfx200%=40,000m

      3. 加水分解
        • ウレタンと聞いただけですぐ加水分解が頭に浮かぶ方は相当樹脂について精通されていますが、 実際にはTPUのウレタン結合自身が他のポリエステル樹脂のエステル結合同様に加水分解するよりも、 TPUに含まれるソフトセグメントの長鎖ポリオールに含まれるエステル結合が加水分解すると 理解した方が正確と言えます。

          いずれにしても、この加水分解の挙動を確認するには、 水中浸漬高温度下で加水分解を加速促進させ、 そのアレニウスプロットから水中浸漬常温下での加水分解特性を類推します。

      4. 注意
        • 今まで説明してきました内容は、基本的にはアレニウスプロットによる 純粋な熱力学的特性で単純化してあります。 ところが実際にTPUが使われるケースでは、より複雑な諸条件が複合的に影響しております。 具体的な要素としては、カビや微生物、油、薬品や溶剤、紫外線等が挙げられます。

          特に、カビから発生するある種の酵素がTPUの分解触媒として働き、 スキーブーツが破損した事例は当時新聞でも取り上げられ問題となりました。 従って、エコTPUのご使用に際しては、地中内埋設用途、 温水中浸漬用途や浴槽内常時使用用途はお避け下さい。 但し、通常のオフィスや家庭内での使用には何等支障は御座いません。

    2. エコTPU90A水中浸漬テスト
      • 抗張積40,000を基準値として、 水中浸漬100℃と80℃の2点のアレニウスプロットから 類推された値は14.2年に相当します。
    3. エコTPU90Aサンシャイン・ウェザロメーターによる耐候性テスト
    4. 暴露時間 0時間(初期値) 100時間 300時間
      硬度(JIS A) 95 95 94
      100%モジュラス(kgf/cm2) 105 118 115
      300%モジュラス(kgf/cm2) 200 245 220
      引張破断強度(kgf/cm2) 450 420 410
      引張破断伸び(%) 500 390 380
      • JIS A1411
        • ブラックパネル温度 63℃
        • 降雨サイクル 18分/120分
        • 試験片厚み 2mm
      • これらの数値は実測値であり保証値ではありません。

  7. エコTPU-NC着色用MB
    • 再生原料を使用している当社エコプラスチックでは基本的に全て練り込み着色品での販売となって居ります。 例外として再生熱可塑性ポリウレタンエラストマー、エコTPU90/95角NCはナチュラル色のみで販売し、 その着色はマスターバッチブレンド着色となります。

      そのマスターバッチの生産も当社で行っています。

      1. 一般不透明着色用TPUベース10〜50倍希釈マスターバッチ
      2. 半透明スケルトンカラー用TPU(熱可塑性ポリウレタンエラストマー)ベース10倍希釈マスターバッチ

      特に色斑の出やすいスケルトンカラーでのマスターバッチ化は技術的に難しいものが有りました。

      JPEG写真のカラーサンプルは全て当社で作成したマスターバッチで調色されたテストピースです。

      これらのブリード性(表面に顔料成分が浮き出てベタベタする現象)、 ブルーム性(表面に顔料成分が浮き出て粉を吹く現象)、 耐加水分解性(100℃熱水中72時間浸漬後物性測定)、 耐候性促進試験600時間、等全てをクリアーし、販売しております。

  8. エコTPUの燃焼性
    • エコTPUは熱可塑性エラストマーの中では珍しくUL-94、V-2相当の難燃性を示します。 これはポリエステル系エラストマーやその他エラストマーがUL-94、HBであるのに比較して大きな違いです。 この為、タバコの火やライターで着火しようとしても、 そう簡単には燃え上がりません。 ポリエステル系エラストマーにライターの炎を近づけるとメラメラト燃え上がるのとは対照的な素材です。 但し、日本の消防法の規定ではあくまでも指定可燃物(合成樹脂) のカテゴリーに区分されますので、過大な表現や広告はお控え下さい。 更に酸素指数等でも十分に燃え難い素材である事が理解できます。