月刊機能材料　2026年5月号 | 最先端技術書・専門書のシーエムシー出版

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【特集】熱可塑性エラストマーの研究開発と活用

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熱可塑性エラストマーの分子構造/凝集・分散構造と物性

Thermoplastic Elastomers : Polymer Structure, Molecular Aggregation Structure and Physical Properties

　代表的な熱可塑性エラストマーは異種モノマーのブロック共重合体を形成する製法によるものと,異種ポリマーを混練・混合しながら,一方のポリマー鎖を架橋する動的加硫によるものに大別される。いずれも分子鎖レベルでの凝集状態は熱可塑性樹脂相とエラストマー相との非相溶系アロイ型分散構造を示しており,耐熱性と柔軟性とを同時に確保でき,また,ゴム的な伸長性・変形耐久性を示しながら,加熱溶融による再賦形が可能という特性を実現している。

【目次】
1 はじめに
2 熱可塑性エラストマーの相構造
3 ブロック共重合体型の熱可塑性エラストマー
4 動的加硫ポリマーアロイ型の熱可塑性エラストマー
5 最近の熱可塑性エラストマー開発

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熱可塑性エラストマーにおける動的ネットワークのナノスケール構造・物性解析

Nanoscale Structural and Physical Property Analysis of Dynamic Networks in　Thermoplastic Elastomers

　熱可塑性エラストマー(TPE)の「動的ネットワーク」のナノスケール構造と物性解析について解説した。特にTPE の内部構造を粗視化分子動力学シミュレーションによる結果と比較しながら,ナノ触診原子間力顕微鏡(AFM)を用いて解析し,応力鎖やハードセグメントドメインの変形・分裂・合一などの動的変化を明らかにした。 これにより,よりタフなTPE 材料設計の指針を探ることが可能となった。

【目次】
1 はじめに
2 研究の背景
3 動的ネットワークについて
4 ナノ触診原子間力顕微鏡(AFM)
5 ナノ触診AFMによるTPEの解析
6 おわりに

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熱可塑性ポリウレタンエラストマー

Thermoplastic Polyurethane Elastomer

　熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)は,ゴムのような弾力性と硬質プラスチックのような強度を併せ持つ線状高分子である。機械的強度や耐摩耗性,耐寒性などに優れ,様々な成型方法が利用可能な樹脂で,工業材料として幅広い分野で使用されている。ここでは,TPU の基本構造や製造法,および高機能化について概説する。

【目次】
1 概要
2 TPU の構造
3 TPU の製造
　3.1 原料
　3.2 製造方法
4 TPU の高機能化
　4.1 低硬度タイプ
　4.2 ノンハロゲン難燃タイプ
　4.3 ホットメルト
　4.4 溶解用
　4.5 帯電防止
　4.6 抗菌・防カビ
　4.7 バイオマス原料の使用
5 TPU の将来

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生分解性を有する熱可塑性エラストマーの開発

Development of Biodegradable Thermoplastic Elastomers

　ポリ(L-乳酸)(PLLA)をハードセグメントとし,生分解性脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとする新規熱可塑性エラストマー(TPE)を設計・合成した。ポリ(ε-カプロラクトン-r-D,L-ラクチド)をソフトセグメントとするTPE では,最大2800%に達する高い破断伸びを実現した。海水中での生分解性を示す重縮合型ソフトセグメントを用いたTPE のone-pot 合成に成功した。

【目次】
1 緒言
2 ε-カプロラクトンとD,L-ラクチドの共重合体をソフトセグメントとするTPE
3 重縮合系脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとするTPE
4　おわりに

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熱可塑性エラストマを用いた人工筋肉

Artificial Muscles Using Thermoplastic Elastomers

　人の近くで作業するロボットには安全性が求められ,柔軟なアクチュエータである空気圧ゴム人工筋肉が期待されている。一方で本アクチュエータのゴム部へのダメージは致命的なものであり,修復機能の付与は実用性の向上につながる。本稿では熱可塑性エラストマの空気圧ゴム人工筋肉アクチュエータへの適用例を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ワルシャワ型空気圧ゴム人工筋肉
3 SEPSについて
4 加熱による繰り返し耐久性の回復
　4.1 炭素含有SEPS サンプルの作製
　4.2 炭素含有SEPS サンプルの繰返し引張試験
5 SEPS を用いた人工筋肉の成型手法
　5.1 繊維強化SEPS シート
　5.2 人工筋肉の成型
　5.3 試作人工筋肉の繰り返し駆動試験
6 まとめ

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[Material Report -R&D-]

走査透過型電子顕微鏡による粘土鉱物ナノシートおよびその超分子複合体の原子分解能観察

Atomic-Scale STEM Imaging of Clay Mineral Nanosheets and Their Supramolecular Complexes

　本稿では,走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いた単層粘土鉱物ナノシートおよびその超分子複合体の原子分解能観察について概説する。単層化により飛躍的に向上した耐電子線性を基盤として,粘土骨格構造のみならず,吸着分子やナノ粒子の二次元・三次元空間配置を直接可視化できることを明らかにする。

【目次】
1 はじめに
2 粘土鉱物ナノシート
3 単層粘土鉱物ナノシートの原子分解能観察
4 単層Mt ナノシートの優れた電子線照射耐性
5 粘土鉱物ナノシート上の超分子複合体の原子分解能観察
6 STEM トモグラフィーを用いたナノ粒子集合系の三次元観察
7 まとめ

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高精度な動作分析による生産サステナビリティー

Production Sustainability through High-Precision Motion Analysis

　エンターテインメントやVR/AR 向けの技術として幅広く利用されてきたモーションキャプチャ技術が昨今のAI 技術進化も伴い,ユーザビリティが格段に向上している。少子高齢化が進む日本において,特に製造現場の生産性向上や技術伝承における課題は加速度的に難題化し,生産継続性も将来的には大きなリスクを持ち合わせている。そのような状況において,モーションキャプチャ技術が生産現場における生産性の向上や技術伝承において大きな成果を発揮し始めている。モーションキャプチャのユーザビリティ向上によって製造現場でも動作のデータが容易になってきた事が要因の一つである。本原稿では技術やユースケース,導入効果等の紹介を行う。

【目次】
1　従来のモーションキャプチャ
　1.1　光学式モーションキャプチャ
　1.2　慣性式モーションキャプチャ
2　新モーションキャプチャ　AIモーションキャプチャ
3　製造現場での用途
4　導入効果
　4.1　技術伝承
　4.2　生産性の向上
5　製造業以外においてAI モーションキャプチャが効果を発揮できる分野
　5.1　リハビリテーション・医療
　5.2　スポーツ分析
　5.3　エンターテインメント分野
　5.4　ユーザビリティ評価
6　人だけでなく,物の動きもリアルタイムにAIトラッキング
7　最後に

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[連載講座　　プラスチックの実用物性と物性向上技術(5)]

寸法安定性

　寸法安定性は特定の物性を表す特性値ではなく,成形後または使用過程における寸法変化の程度を表すときに用いる用語である。寸法安定性には種々の特性が関係する。物理特性では吸水率や線膨張係数に基づく寸法変化,機械特性では荷重やクリープに基づく寸法変化,成形特性では2 次結晶化や残留ひずみの解放に基づく寸法変化などがある。実用上では,使用時に寸法変動すると製品不具合が生じるので寸法安定性がよいことが求められる。

【目次】
1 物理的特性
　1.1 吸水寸法変化
　(1) 吸水特性
　(2) 分子構造と吸水率
2 線膨張係数
3 機械的特性
　3.1 弾性率と荷重変形
　3.2 クリープ変形
4 成形特性
　4.1 2次結晶化
　4.2 加熱収縮
5 寸法安定性向上技術
　5.1 吸水率
　5.2 線膨張係数
　5.3 荷重変形,クリープ変形