TPEフィルムの製造方法を紹介する記事

セグメント化TPE材料では、透過は主にゴム状態、つまり弾性のあるソフトセグメント相で起こり、ハードセグメント相を透過しません。したがって、透過特性はハードセグメント含有量の変化に対応します。一般的に、水蒸気透過性は主にソフトセグメント含有量によって決まります。

ソフトセクション

TPE フィルムに使用される基本的なポリエーテル ソフト セグメントは主に PEO と PEG または PPO/PEO コポリマーですが、PTMG も使用されます。

透湿性TPEでは、PPO鎖セグメントは基本的に使用されません。通常、物理的特性のバランスをとるために、異なるソフトセグメントを混合して使用します。例えば、PEOはより親水性が高く、PTMGは優れた機械特性を持ち、PEOほど膨潤しません。CH2/O2比を高めると、ソフトセグメントとハードセグメントの相溶性が低下します。

親水性鎖セグメントの分子量は、他のポリエーテルベースの TPE と同じ桁数、すなわち (600-4000 g/mol) です。

PEOから合成されたTPEは、セルロースやポリビニルアルコールといったよく知られた親水性材料に近い、最も高い透過性を有します。PEOを使用する場合の欠点は、フィルム表面の粘着性が強すぎることです。

吸収拡散モデルによれば、蒸気透過性は透過量と拡散移動速度の関数です。

吸水性は、ソフトセクション中のPEO含有量とソフトセクションの分子量に高い相関関係があります。吸水性を向上させながらソフトセグメントの分子量を高めることは、ソフトセグメントとハードセグメントの分離度に関係していると考えられています。低分子量のソフトセグメントは通常、強固な物理的特性を持つフィルムをもたらします。高分子量ソフトセグメントはより顕著なPEOミクロ領域を形成しますが、ハードセグメントはより弱く、多量の水を吸収することができます。

吸水量の増加は通常指数関数的に増加しますが、これは物理的な架橋によって説明できます。これらの架橋は親水性ミクロ領域の膨潤限界を決定します。PEO含有量が低い場合、吸収された水はPEO鎖セグメントに結合しますが、PEO含有量が一定量を超えると自由水が増加します。

ハードセクション

透湿性TPEフィルムの融点は、主に硬質部の種類によって決まります。高融点は、ラミネート加工、防水布地、ラミネートフィルムなど、熱安定性を確保するための高温プロセスで見られます。PA12は繰り返し単位に12個の炭素原子を持ち、ほとんどのTPU硬質部の融点は175℃以下ですが、一部のポリエステル系TPEは融点が200℃に達するものもあります。引張強度、耐摩耗性などの重要な物理的特性も、硬質部の種類によって大きく左右されます。例えば、PA12と窒素を含むTPU硬質部を組み合わせたフィルムは、通常、より強度が高くなります。

フィルム製造

現在、通気性フィルムの製造に使用されている最も一般的な技術は、溶液キャスト法と溶融押し出し法です。

TPEフィルムは熱可塑性であるため、適切な溶媒を用いて溶液中にキャストすることができます。TPUはMEKなどの溶液で製造されることが多いですが、PEBAやPEEに適した溶媒を見つけることは依然として課題となっています。

例えば、親水性TPUは粘性溶液のキャスト法で得られます。溶媒を蒸発させると、緻密な膜が得られます。また、制御された相分離によって、非溶媒多孔膜への溶液の析出も可能です。溶液プロセスは通常、押出プロセスよりもコストがかかります。

溶融押し出しは、最も優れたフィルム形成プロセスです。

非常に柔らかいグレードを除いて、ほとんどの親水性 TPE は押し出しに適しています。

乾燥TPE素材材料は周囲の水分を吸収する傾向があり、水分含有量が多いとフィルム表面に凹凸が生じるため、水分含有量は非常に重要です。フィルムは、ダイヘッドを通して溶融物から直接成形するか、丸口金型を通してブロー成形することができます。

ダイヘッドを通過する溶融樹脂の量と速度によって最終的なフィルム厚さが決定され、TPEはトラクションを維持するために十分な溶融強度を示す必要があります。トラクションの終了時に結晶化が起こることで、トラクション配向と物理的特性の不均一性を低減することができます。

ブローフィルム（Blownfilm）は、これまでのところ最も低コストで効率的な方法です。

TPE自体の性質上、特殊な設備が必要となります。特に薄型フィルムの場合、加工を容易にするために、本体樹脂に滑り剤や粘着防止剤が添加されることがよくあります。

添加剤はフィルム表面における最も重要な吸湿界面で作用するため、透湿性に悪影響を及ぼすことがあります。インフレーションフィルムは、通常、押出成形フィルムよりも透湿特性をより適切に制御できるという点で優れています。場合によっては、複数のTPE材料をブレンドすることで、特定の用途のニーズに合わせてフィルム特性を調整できます。