TPU発泡プロセスにおいて、水は材料の膨張を最大化するために設計された、不可欠な副発泡剤として機能します。適切な量が添加されると、TPU粒子の端にある未発泡のスキン層を意図的に薄くし、より大きなセル直径、薄いセル壁、そして全体的に大幅に改善された膨張率を可能にします。
水の導入は、粒子の外側のスキンを薄くすることによって材料密度を低減する強力な方法ですが、フォーム構造を不安定にするのを避けるためには厳密な量の制御が要求されます。
膨張のメカニズム
表面抵抗の低減
この文脈における水の主な機能は、TPU粒子の端に見られる未発泡のスキン層を改質することです。
このスキン層を大幅に薄くすることで、水は通常、材料の膨張を制限する機械的抵抗を低減します。
セル容積の増加
スキン層が薄くなるにつれて、内部圧力が材料をより効果的に膨張させることができます。
これにより、フォームマトリックス全体にわたる全体的なセル直径が増加します。
材料密度の低減
より大きなセルと並行して、水の存在はセル壁の厚さの低減を引き起こします。
このより大きなセルとより薄い壁の組み合わせは、高い膨張率に直接寄与し、より軽量で密度の低い最終製品を達成することができます。
トレードオフの理解
不安定化のリスク
水は膨張を促進しますが、適切に管理されない場合、プロセスに不安定性をもたらします。
構造的破損の防止
水の含有量は正確に制御されなければなりません。
水の量が過剰であると、フォームの安定性が損なわれ、構造が自己崩壊するセル崩壊につながります。
合体の回避
さらに、水の過剰摂取は合体を引き起こす可能性があり、個々のセルがより大きく不規則な空洞に融合します。
これはTPUフォームの均一性と機械的特性を低下させます。
目標に合わせた適切な選択
水を副発泡剤として効果的に活用するには、膨張の要望と安定性の必要性のバランスを取る必要があります。
- 主な焦点が体積の最大化である場合：水を使用して未発泡のスキン層を薄くし、セル直径と膨張率を増加させます。
- 主な焦点が構造的均一性である場合：過剰な膨張で発生するセルの融合や崩壊を防ぐために、水の含有量を厳密に制限します。
TPU発泡の成功は、水をバルク添加剤としてではなく、精密ツールとして扱うことに依存します。
概要表：
| 特徴 | 副発泡剤としての水のインパクト | 結果 |
|---|---|---|
| スキン層 | 未発泡の外側のスキンを薄くする | 膨張抵抗の低減 |
| セル構造 | 直径を増加させ、セル壁を薄くする | 高い膨張率 |
| 密度 | 全体の材料質量を低減する | より軽量で柔軟なフォーム |
| 安定性リスク | 過剰な水はセル崩壊につながる | 精密な計量の重要性 |
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参考文献
- Ruichen Yao. Preparation and performance characteristics study of thermoplastic polyurethane elastomer (TPU) for basketball shoe soles. DOI: 10.54254/2755-2721/61/20240941
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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