TPE|フィルムグレードの TPR 素材は低温条件下で亀裂を生じますか?

フィルムグレードTPR素材優れた柔軟性と加工の容易さにより、包装、日用品、電子保護などに広く使用されています。しかし、これらの素材を冷蔵包装や屋外用途などの低温環境で使用する場合、低温でフィルムが脆くなったり、ひび割れが生じたりするのではないかと心配するユーザーも少なくありません。フィルムグレードの TPR 材料が低温で亀裂を生じやすいかどうかは、明確な答えはありません。材料の配合、低温の程度、動作条件など、多くの要因の影響を受けます。それは単純な「はい」か「いいえ」ではありません。恵州中粛王氏の分析を見てみましょう。

1. フィルムグレード TPR 材料の基本的な低温特性を理解する

熱可塑性エラストマーとしても知られる TPR 材料は、ゴムの弾性とプラスチックの加工性を兼ね備えています。それらの低温性能は主に、一般に Tg で表されるガラス転移温度によって決まります。周囲温度が材料の Tg を下回ると、TPR 材料は柔軟で弾性のある状態から硬くて脆いガラス状の状態に徐々に移行します。これにより、材料の柔軟性が大幅に低下し、外部からの衝撃や曲げを受けたときに亀裂が生じたり、さらには破損したりしやすくなります。温度が Tg を超える場合、材料は良好な弾性と柔軟性を維持します。

フィルムグレード向けTPR素材、業界で最も一般的な製品の Tg は、零下数十度から 0°C の範囲です。これは、冬の室内や標準的な冷蔵保管環境など、温度が一般に 0°C を超える日常的な低温環境において、材料は一般に柔軟性を維持し、脆性亀裂の影響を受けにくいことを意味します。ただし、冷凍庫や中国北部の氷点下などの極度の低温環境では、温度が低いレベルまで下がり、材料の Tg が比較的高いため、ガラス状態になり、脆性亀裂のリスクが高まります。

II.フィルムグレードTPR材料の低温脆性亀裂に影響を与える主な要因

1. 材料配合: 低温性能を決定する基本的な要素

フィルムグレードの TPR 材料の配合におけるソフトセグメント成分の種類と含有量は、低温脆性亀裂に対する耐性に直接影響します。一般的なソフトセグメント成分には、ポリエーテルとポリエステルが含まれます。

ポリエーテルベースのソフトセグメントなど、Tg が低くソフトセグメントの含有量が多いソフトセグメントを使用すると、材料の低温柔軟性が向上し、低温での弾性が維持され、脆性亀裂のリスクが軽減されます。

一部のポリエステルベースのソフトセグメントなど、ソフトセグメントのTgが高い場合、またはハードセグメントの含有量が高すぎる場合（一般的なハードセグメントにはポリスチレンが含まれます）、材料のTgが上昇し、低温での硬化や脆性亀裂が発生しやすくなります。

さらに、配合物に低温強化剤を含めることも影響を与える可能性があります。適切な量​​の強化剤を使用すると、材料の Tg が低下し、低温耐衝撃性が向上し、脆性亀裂のリスクがさらに軽減されます。

2. 低温と暴露期間: 気温が低く、暴露時間が長いほど、リスクは高くなります。

フィルムグレードでもTPR素材優れた低温性能を備えた製品は、許容範囲をはるかに超える極端な温度に長時間さらされると、分子運動の減速と弾性回復の喪失により硬くなり、脆くなる可能性があります。さらに、材料が低温にさらされる時間が長くなるほど、材料内にはより多くの応力が蓄積されます。そのため、引っ張り、曲げ、衝撃などのわずかな外力が加わると脆性亀裂が発生する可能性が高くなります。

3. 膜厚と外力：膜が薄いほど影響を受けやすい

薄膜 TPR 材料の厚さも低温脆性亀裂に影響します。フィルムが薄いと低温での耐衝撃性が弱く、引っ張りや摩擦などの外力が加わった際に厚いフィルムに比べて亀裂が生じやすくなります。しかし、厚いフィルムはより安定した構造を持ち、外力をある程度緩衝して脆性亀裂のリスクを軽減します。

3. 薄膜TPR材料の低温脆性亀裂を防ぐにはどうすればよいですか?低温環境でフィルムグレードの TPR 素材を使用する必要がある場合は、次の 2 つの重要な考慮事項があります。

材料を選択するときは、材料の低温性能パラメータに注意してください。低温脆性亀裂耐性があり、Tg が低いと明確にラベル付けされた製品を優先します。推奨動作温度範囲が意図した用途をカバーしていることを確認してください。たとえば、凍結環境で使用される材料の場合は、Tg の低い材料を選択します。

使用条件を管理し、フィルムが極度の低温に長時間さらされることを最小限に抑えてください。低温での輸送や保管が必要な場合は、外層に絶縁フィルムを追加するなど、低温環境との直接接触を最小限に抑える保護包装を採用できます。低温でフィルムを急激に曲げたり伸ばしたりしないでください。

つまり、フィルムグレードの TPR 材料は低温環境で脆性亀裂を起こす可能性がありますが、これは保証されません。鍵は材料固有の低温性能にあり、これは主に配合、低温環境の特定の温度、および材料が外力を受けるかどうかによって決まります。用途に応じて低温性能に適した製品を選択し、使用条件を適切に管理することで、脆性亀裂のリスクを効果的に低減し、フィルムグレードのTPR材料が低温環境下でも安定した性能を発揮することができます。