熱可塑性エラストマー（TPE）の応用とその成形技術【業界向け】

熱可塑性エラストマー（TPE）とは

熱可塑性エラストマー（TPE）は、ゴムのような弾性と熱可塑性樹脂の加工性を兼ね備えた高機能材料です。
ゴムと同様の柔軟性や耐久性を持ちながら、熱を加えることで繰り返し成形できる点が最大の特徴です。
これにより、リサイクル性も高く、製造プロセスの効率化やコスト削減が可能となります。

TPEは従来の熱硬化性エラストマーと異なり、温度変化による物性の変化や成形プロセスの合理化に優れています。
熱可塑性樹脂と似た工程で射出成形や押出成形など幅広い成形技術に対応できるため、多彩な用途への展開が進んでいます。

TPEの主な種類と特徴

TPEはその構造やベースとなる材料によっていくつかのタイプに分類されます。
それぞれ特有の特徴や性能を有しており、用途に合わせて選定可能です。

スチレン系熱可塑性エラストマー（TPS, TPE-S）

スチレンを主成分とし、ブロック共重合体構造を持ちます。
加工性に優れ、コストパフォーマンスも高いことから、自動車部品やスポーツ用品、医療機器のグリップ部品などさまざまな分野に用いられています。

オレフィン系熱可塑性エラストマー（TPO, TPE-O）

主にポリオレフィン樹脂をベースとしたものです。
耐候性・耐薬品性に優れ、大型部品のバンパーや外装パーツ、電線被覆材などに多く採用されています。

ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（TPU）

ポリウレタンの柔軟性・耐摩耗性を活かしたもので、強度や耐油性、柔軟性が高い特徴を有します。
靴底、医療機器、工業用ローラー、ケーブルなど幅広い用途に応用されています。

ポリエステル系熱可塑性エラストマー（TPE-E）

ポリエステルを主成分とし、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性に優れます。
自動車や電気・電子部品、家電部品などの耐環境性が要求される用途で活躍しています。

ポリアミド系熱可塑性エラストマー（TPE-A）

ナイロン系樹脂をベースとしており、耐油性、耐摩耗性、低温特性が求められる分野で重宝されています。

TPEの主な応用分野

TPEはその多機能性を活かし、多様な産業分野で利用されています。

自動車産業での活用

自動車産業では、軽量化やリサイクル性向上の観点からTPEの需要が増しています。
たとえば、バンパー、ダッシュボード、ドアシール、ガスケットなどの内外装部品に組み込まれています。
また、TPEは快適性向上のためのソフトタッチ部品や各種防振材としても用いられています。

医療・ヘルスケア分野

人体に安全で衛生的な材料であることから、TPEは医療分野でも評価されています。
注射器部品、マスクの着用部、カテーテル、歯科器具グリップ、アンプルキャップ、点滴チューブなど、多岐にわたる用途が考えられます。
医療用グレードのTPEは、耐薬品性・柔軟性・滅菌適性を備えています。

産業・家電製品分野

TPEは家電製品のグリップ、カバー、ケーブル被覆部、パッキンなどに幅広く利用されています。
工具のグリップ部や掃除機、調理家電のハンドル部分にも採用されており、滑り止めや手触り向上に貢献します。
さらに密封性や防水性を必要とするパッキンやＯリングの製造にも最適です。

スポーツ・レジャー用品

TPEの柔軟性と耐摩耗性は、スポーツ用品やレジャー製品にも理想的です。
フィットネスチューブ、スイミングゴーグル、スキューバマスク、バドミントングリップなどさまざまな商品で使用されています。
また、環境対応型のマテリアルとして環境配慮の観点から導入が進められています。

TPEの成形技術の基礎

TPEは、熱可塑性樹脂と同じ設備と技術で成形加工が行えるため、製造プロセスが極めて合理的です。
ここでは主な成形技術についてご紹介します。

射出成形

射出成形は、加熱して溶融させたTPEを金型に圧送し、冷却して所定の形状に固める工法です。
大量生産や複雑な形状の部品製作に適しています。
2色成形やインサート成形との相性が良く、プラスチックとTPEの複合製品も生産可能です。
自動車部品や家電のグリップ、複雑なシール部などで多く活用されています。

押出成形

押出成形は、原料を加熱し、口金を通して連続的な断面形状の製品を作る技術です。
ガスケット、パイプ、ホース、シール材、ケーブル被膜など連続長尺の製品製造に用いられます。
配合や機械設定によって物性が微調整できる点も押出成形の利点です。

ブロー成形

ブロー成形は、中空体を成形する工法です。
TPEは柔軟性が高く中空構造の形成にも適しており、ボトルや容器、バルブなどに利用されています。

カレンダー成形

カレンダー成形は、加熱ロールを使ってシート状、フィルム状にTPEを成形する手法です。
ゴムライクなシートやテープ、テーブルトップなどに使われています。

TPE成形技術の最先端トレンド

近年、TPE加工においてはさまざまな最先端技術が導入されています。

多色成形・ソフト＆ハード複合成形

異なる色や硬度の材料を一体成形する注2色成形やソフト＆ハード複合成形は、デザイン性・機能性・生産性の向上に寄与しています。
グリップ部のやわらかさと硬質部の組み合わせや、異素材間の密着工程の短縮が可能です。

微細成形技術・精密成形

微細パターン形成や薄肉成形など、高付加価値製品に向けた微細成形の需要も増えています。
高精度な金型設計技術との組み合わせで、高機能フィルムや医療機器のマイクロ部品などの開発が進んでいます。

リサイクル・サステナビリティ対応技術

TPEのリサイクル性を活かした環境対応設計も進化しています。
生産段階で発生したランナーや不良成形品のリユース、再び原料として利用するクローズドループリサイクルへの取り組みが製造現場で導入されています。

成形不良と対策のポイント

TPE成形にあたっては、材料特性と成形装置・条件の最適化が重要です。

フローマーク・ウェルドライン

TPEは流動性が高い一方、射出速度や金型温度の設定によってはフローマークやウェルドラインが発生しやすいです。
これらを未然に防ぐには、射出速度の最適化や金型の排気強化、温度管理の徹底がポイントとなります。

バリ・ショートショット

過度な射出圧力や金型精度のばらつきにより、バリやショートショットが発生します。
適切な金型合わせ、射出条件、材料粘度の調整が不可欠です。

成形後の物性安定化

TPEは他の樹脂に比べて成形後の収縮や変形リスクが大きくなる場合があります。
冷却工程と成形品の取扱いに注意し、必要に応じて後処理工程を設けることで精度や寸法安定性を確保します。

TPE加工・成形分野における今後の展望

環境対応素材への要請や多様化する製品設計により、TPEの応用範囲は今後さらに拡大していく見通しです。

バイオマスTPEやサステナブル材料への進化

植物由来の原料を用いたバイオマスTPEの研究や、リサイクル材とのハイブリッド化は、持続可能な社会実現への貢献につながっています。
これによって業界の脱炭素化やESG経営の観点からも、TPEの戦略的価値が高く評価されています。

高機能化・高付加価値化への対応

従来の弾性・耐久性に加え、導電性、抗菌性、難燃性などの機能付加の要望も高まっています。
ナノ粒子や新規配合技術による高性能TPEの開発は、医療、エレクトロニクス、自動車各分野の高機能パーツ設計に欠かせない技術となっています。

グローバル市場におけるTPEの拡大

アジアを中心とした新興市場で自動車や家電の生産が増加する中で、TPEの需要は今後も世界的に拡大が見込まれます。
各国の規制対応やローカルニーズに合わせたカスタマイズ材料、現地生産体制の構築も求められています。

まとめ

熱可塑性エラストマー（TPE）は、幅広い応用分野と多彩な成形技術で付加価値の高い製品開発を支えています。
環境配慮・高機能対応を軸としたTPEの活用は、今後もものづくり分野での競争力強化の鍵となるでしょう。
成形技術の進化と最先端の材料開発を取り入れつつ、TPEの可能性を最大限に引き出すことが業界発展への道です。