熱可塑性エラストマー（TPE）とゴムの違いとその製造方法【業界向け】

熱可塑性エラストマー（TPE）とゴムの基礎知識

熱可塑性エラストマーはThermoplastic Elastomerの略称で、加熱すると可塑化して射出成形や押出成形が可能になり、冷却すると弾性体へ戻る特性を持ちます。
一方、一般的にゴムと呼ばれる材料は熱硬化性エラストマーに分類され、加硫反応によって三次元網目構造を形成し、成形後は再び溶融しません。

ゴム（熱硬化性エラストマー）の概要

天然ゴムやNBR、EPDMなどの合成ゴムは、不飽和結合を持つ主鎖同士を硫黄などで架橋し、優れた弾性と耐久性を発現させます。
一度架橋すると分子鎖は固定されるため、再加工が難しく、リサイクルは粉砕して充填材にする程度に限られます。

熱可塑性エラストマー（TPE）の概要

TPEはスチレン系、オレフィン系、エステル系、アミド系など複数の種類があります。
ブロック共重合体や多相構造によって軟質相と硬質相をマイクロレベルで分離させ、常温でゴム様の弾性を示します。
可塑化と冷却を繰り返しても分子鎖が切断されにくいため、リサイクル性が高く、歩留まり向上に貢献します。

物性・性能の違い

伸縮性と弾性回復

ゴムは架橋密度を最適化することで150％以上の高伸びと優れた永久歪み回復を実現します。
TPEも同等以上の伸びを示すグレードがあるものの、弾性回復はブロック長のバランス次第でゴムに劣る場合があります。

耐熱・耐薬品性

硫化ゴムは150℃以上の高温環境や極性溶剤に対して安定性が高い品種が豊富です。
TPEはガラス転移温度付近から軟化が始まり、長期連続使用温度が概ね120℃以下に制限されるケースが多いです。
ただしエステル系やフッ素系TPEは200℃近い耐熱性を示し、特殊ゴムに匹敵するグレードも開発されています。

加工性・生産性

ゴムは加硫工程が必須で射出成形でも5〜10分のサイクルタイムが一般的です。
TPEはプラスチックと同様に数十秒以下で成形が完了し、金型温度も低いためエネルギーコストを削減できます。
金型交換が容易なため多品種少量生産に向き、試作品の立ち上げも迅速です。

製造方法の比較

ゴムの製造フロー（混練、カレンダー、押出、成形、加硫）

まずバンバリーミキサーでポリマー、配合剤、薬品を加熱混練します。
次に2本ロールやカレンダーロールでシート化し、押出機でプロファイル成形を行います。
最後にプレスや射出成形機により加硫加圧し、架橋反応を完結させます。
加硫温度は150〜180℃、時間は数分から数十分で、プロセス制御が品質の鍵になります。

TPEの製造フロー（コンパウンド、射出成形、押出、ブロー成形）

初段階として二軸押出機で硬質ポリマー、軟質ポリマー、相容化剤、添加剤を溶融混合しペレット化します。
成形工程では一般的な射出成形機を用い、樹脂温度180〜230℃で溶融後、常温金型に高圧射出します。
サイクルタイムが短く、インサート成形や二色成形によるハイブリッド化が容易です。

製造設備の違いと投資コスト

ゴム用プレスや加硫缶は高トン数に加えて温調装置が大型化しやすく、工場面積と初期投資が嵩みます。
TPEは汎用射出成形機や押出ラインがそのまま流用できるため、既存プラスチック成形工場での転用が可能です。
加硫臭や粉じん対策が不要で、クリーンルームや医療用途のクラス100,000環境にも対応しやすくなります。

リサイクル性と環境対応

TPEはスクラップを再溶融してバージン材にブレンド可能で、実ラインで5〜20％のリグラインド添加が行われています。
ゴムは脱硫リサイクル技術が研究されていますが、実用化は限定的でCO₂排出量とコストが課題です。
EUのRoHSやREACH規制では、フタル酸エステルやハロゲン含有の削減が求められ、ノンフタル系TPEが採用を拡大しています。

用途事例と材料選定のポイント

自動車分野

ウェザーストリップやダッシュボードソフトパッドは従来EPDMやPVCが主流でしたが、軽量化とリサイクル性でTPO系TPEへ切り替えが進みます。
シール性とNVH性能を両立させるため、硬度ショアA50前後で圧縮永久歪みが低いグレードが選定されます。

医療・ヘルスケア分野

シリンジパッキンや輸液チューブでは、DEHPフリーとガンマ線滅菌対応が不可欠です。
SBC系TPEは透明性と柔軟性を備え、PVC代替として採用例が増加しています。
医薬品適合試験USP Class VIやISO10993を満たすグレードを選ぶことが重要です。

コンシューマー製品

スマートフォンケースや家電グリップ部において、加飾性とノンスリップ性を実現するため二色成形が活躍します。
PCやABS基材と相溶するSBS系やTPUを選択し、接着増進プライマー無しで成形時間を短縮します。

まとめ：材料選択で押さえるべきチェックリスト

1　使用温度と耐薬品性を確認し、ゴムかTPEかをスクリーニングします。
2　成形サイクルと歩留まりを算出し、総製造コストを比較します。
3　リサイクル比率や環境規制適合を事前に評価してサプライチェーンに展開します。
4　複合成形やインサート成形の可能性を検討し、アセンブリ工程を削減します。
5　長期的な物性安定性を加速試験で確認し、保証期間内のクレームリスクを最小化します。

これらの観点を体系的に評価することで、熱可塑性エラストマーとゴムそれぞれの強みを最大限に活かした製品開発が可能になります。
市場要求とサステナビリティを両立させる材料選択が、今後の競争優位を左右すると言えます。