−新製品紹介−●耐熱性、耐油性に優れる新規熱可塑性エラストマー（開発品）
Novel heat and oil/fuel resistant thermo plastic elastomer─────────────────────────────────────────────────────

柴田 晃嗣
Akitsugu Shibata
Key Word : elastomer, thermo plastic elastomer, heat resistant, oil resistant, fuel resistant

１ 緒 言

２ 新規 TPE の物性

車載用エンジン周辺に使用されるエラストマー材料には、開発品の物性を表１に示す。開発品は耐熱性・耐油性に最低でも 150℃ を越える耐熱性・耐油性が求められる。そ優れるとされるポリエステル系 TPE (TPC) と比べ、硬度のため、現在は一般に耐熱性・耐油性に優れるフッ素系、シの値が小さく、柔軟性に富んだエラストマー材料であると言リコン系、アクリル系ゴム等が使用されている1)。しかしなえる。また、フィラー等が添加されていないにも関わらずがら、これらは架橋ゴムであるため、加工性が悪く、射出成10 MPa 以上の高い破断強度と 400％ 以上の破断伸びを有形出来ないという課題がある。

する (市販 TPC にはフィラーが添加されている)。一方で、

一 方 、 熱 可 塑 性 エ ラ ス ト マ ー (TPE (Thermo Plastic

脆化温度は -20℃程度と高く、車載用途においては耐寒性がElastomers) は硬い (Hard) ポリマー鎖と柔らかい (Soft)不足している。だが、耐寒性はモノマーの選択により改善可

ポリマー鎖から成るトリブロック型のポリマーで、硬いポリ能であり、-40℃程度にすることも可能である。

マー鎖のガラス相等が架橋点となる。従って、硬いポリマー開発品 (耐熱グレード、標準グレード) の粘弾性スペクト

鎖のガラス転移温度 (Tg) 以下では、架橋ゴムと同様の性質

ルを示す (図１, 図２)。耐熱グレードは ０℃付近に tanδを示す一方、Tg 以上の温度下においては流動するという性のピークが存在し、ゴム状平坦部を経た後、175℃付近で流質を有する。そのため、射出成形や押出し成形が可能であり、動しはじめ、200℃付近にもう一つの tanδピークを持つ。

加工性に優れたエラストマー材料として使用されている。しこの結果から、新規 TPE (耐熱グレード) は175℃という高かし、既存の TPE は耐熱性が十分とは言えず、車載用エ温まで流動せず形状を維持出来るエラストマー材料であるこンジン周辺用途に使用出来るものは少なかった2), 3)。とが分かる。標準グレードは耐熱グレードには劣るものの、このような背景のなか、我々はこれまで培ってきたラジカ150℃以上でも流動しないことに加え、-10℃付近に tanδ

ル重合技術をベースとし、新規 TPE を開発するに至った。のピークが存在するため、耐熱グレードよりも耐寒性に優れ

新規 TPE は耐熱・耐油性に優れ、かつ射出成形可能な加ることが分かる。

工性を有する新しいエラストマー材料である。

表１

新規 TPE (開発品) と TPC (市販品) の基本物性との比較

開発品
耐熱グレード

開発品
標準グレード市販品 (TPC)
耐熱・耐油グレード

市販品 (TPC)
一般グレード※181869698※149335850

1.16

1.151.25

1.2114134032

2400570690

870

脆化温度 (℃)※3-19-24<-54-50

ショア A 硬度

ショア D 硬度
比重 (g/ml)

破断強度 (MPa)
破断伸び (%)※※2※1 JIS K 6253 (旧版) 準拠, ※2 JIS K 6253 準拠、引張速度 100mm/min, ※3 JIS K 6162 準拠

東亞合成株式会社Ｒ＆Ｄ総合センター 製品研究所
New Products Research Laboratory, General Center of R&D，Toagosei Co., Ltd.

東亞合成グループ研究年報 6‑1 TREND 2018 第21号

開発品の破断強度・破断伸び保持率は共に ８割程度維持しており、耐熱老化性・耐油性に優れるとされる市販 TPCと比べても、さらに高い耐熱性を有している。
さらに一部のサンプルについては175℃にて同様に耐熱老化性を評価し、240 h 後の破断強度保持率、破断伸び保持率を算出した。結果を図４に示す。175℃という厳しい条件下でも開発品は優れた耐熱老化性を示すことが分かる。

図１

動的粘弾性スペクトル (耐熱グレード)

図４

耐熱老化性 (175℃×240h) 評価結果

３．２ 耐油性同様のダンベル試験片を IRM903 (JIS K 6258 および

図２

動的粘弾性スペクトル (標準グレード)

ASTM D471 で規定されたゴムの耐液性試験用潤滑油) ま
たはエンジンオイルに浸漬した後、150℃の環境試験機に投３ 性能評価

入した。1000 h 後と試験前の破断強度、破断伸びと比較し、開発品の耐熱老化性・耐油性・耐湿性および成形性についそれぞれ破断強度保持率、破断伸び保持率を算出した。結果て、市販 TPC と比較した。結果を以下に示す。

を図５および 図６に示す。

３．１ 耐熱老化性
熱プレス成形により １mm 厚シートを作製し、得られたシートからダンベル試験片を打ち抜いた。150℃の環境試験機に投入し、1000 h 後と試験前の破断強度、破断伸びと比較し、それぞれ破断強度保持率、破断伸び保持率を算出した。
結果を図３に示す。

図５

耐油性 (IRM903) 評価結果

IRM903 浸漬においては、開発品 (標準グレード) は市販TPC よりもやや劣る結果となった。しかし一方で、開発品(耐熱グレード) は市販 TPC (耐熱・耐油) と同等、もしくはそれ以上の耐油性を示した。図６に示すエンジンオイル
浸漬では、市販 TPC の破断伸びが激減するのに対し、開図３

耐熱老化性 (150℃×1000h) 評価結果

発品は高い破断伸びを維持する結果となり、エンジンオイル

東亞合成グループ研究年報 6‑2 TREND 2018 第21号

に対しても高い耐性を持つ事が分かる。

図６

耐油性 (エンジンオイル) 評価結果

３．３ 耐湿性
ダンベル試験片を恒温恒湿機 (80℃×95%RH) に投入し、これまでと同様に 1000 h 後の破断強度保持率、破断伸び保持率を算出した。結果を図７に示す。

写真１

成形品の外観(上：射出成形、下：押出し成形 (チューブ))４ おわりに今回紹介した新規 TPE は高い耐熱性と耐油性および成形性の何れをも満足するこれまでに無いエラストマー材料であ

図７

耐湿性 (80℃×95%RH) 評価結果

TPC 一般グレードは耐湿性が悪く、破断強度、伸び共に大幅に低下した。一方で、開発品は市販 TPC 耐熱・耐油グレードと同等以上の優れた耐湿性を示した。

る。このような特長を活かし、従来の TPE では適用が難しかった高い耐熱性と耐油性が求められる車載エンジン用途への展開が期待出来る。
今後、サンプル供給体制を確立し、当社ラジカル重合技術を活かしたポリマー設計により、製品ラインナップの充実を３．４ 成形性図っていく予定である。

開発品の成形性を射出成形および押出し成形 (チューブ状) を行うことで確認した。射出成形は 100℃×３h 予備

引用文献

乾燥したペレットを用い、シリンダ温度 230℃にて 1251)

吉田宏, 日本ゴム協会誌, 58, 141 (1985).

mm×125 mm×２mm 厚のシートを成形した。得られたシ2)

竹村泰彦, 日本ゴム協会誌, 83, 269 (2010).

ートは黄色透明であり、大きな異方性や収縮は見られず、金3)

山下晋三, 小松光栄, 竹村泰彦, 大島昇, 青谷征二,型からの離形性も良好であった。押出し成形はシリンダ温度

寺西丕, 河村祥昭, 荒尾利夫,

230℃にて外径：約 5.8 mm、内径：2.6 mmのチューブを立出版, pp.61〜83.

成形した。成形中、ドローダウン等も見られず、良好な成形性を示した (写真１)。

東亞合成グループ研究年報 6‑3 TREND 2018 第21号

エラストマー, 共