ニュース - TPUケーブル材料の革新：マットで耐久性のある民生用電子機器ケーブル向けの超ソフトSi-TPVソリューション

https://www.si-tpv.com/advancements-in-material-science-latest-innovations-for-tpu-solutions-flexible-shower-hoses-product/

TPU 製家電ケーブルはひび割れたり、粘着性があったり、高級感を失っていませんか?

競争の激しい今日のコンシューマーエレクトロニクス市場において、ケーブルはもはや単なるコネクタではなく、製品体験の一部となっています。消費者は滑らかな質感、柔軟性、そして長期的な耐久性を期待し、デザイナーは美観、性能、そして持続可能性のバランスが取れた素材を求めています。

熱可塑性ポリウレタン（TPU）は、その弾力性、強靭性、そしてソフトな手触りの快適さから、高級USBデータケーブル、充電コード、ウェアラブルデバイス用バンド、保護アクセサリーなどに最適な素材となっています。PVCとは異なり、TPUは機械的強度、耐加水分解性、そして低温柔軟性を兼ね備えており、現代のライフスタイルに欠かせない電子機器に最適です。

しかし、デバイスの高速化、薄型化、小型化が進むにつれ、従来のTPU素材は、曲げ疲労、表面のべたつき、黄ばみ、難燃性の限界といった課題に直面しています。これらの問題は、製品の外観、製品寿命、そしてブランドの評判に直接影響を及ぼします。

この記事では、熱可塑性ポリウレタン（TPU）データケーブルコンパウンドに関連する一般的な課題を検討し、TPU改質技術の最新の進歩に焦点を当てています。超ソフトTPU、多機能複合材、熱伝導性TPUなどの革新、加硫熱可塑性シリコーンベースエラストマー（Si-TPV）改質TPUこれらの技術開発により、メーカーはあらゆる面で優れた柔軟性、耐久性、優れた品質を発揮するケーブルを製造できるようになります。

1. TPUデータケーブルコンパウンドにおける一般的な課題

1.1 機械的疲労と曲げ破壊

ケーブルは使用中に何千回もの曲げサイクルに耐えますが、特にコネクタ付近ではその傾向が顕著です。時間の経過とともに、内部応力により微小な亀裂、白化、またはワイヤーの露出が発生し、寿命が短くなり、安全性が低下します。

1.2 表面のべたつきと白化

TPU は極性分子構造のため、水分を吸収したり可塑剤が移行したりすることがあり、その結果、表面がべたついたり、白くなったり、白濁したりして、美観を損ないます。

1.3 黄ばみと耐老化性

押し出し加工中または日常使用中に紫外線、熱、酸素にさらされると、特に明るい色や透明なケーブルでは変色や退色が発生します。

1.4 難燃性と柔軟性のジレンマ

ハロゲンフリー難燃性 (HFFR) TPU は環境要件を満たしていますが、柔らかさや加工性が低下することが多く、メーカーは安全性のコンプライアンスと快適性のどちらかを選択する必要があります。

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2. TPU改質技術の最新動向：課題解決への道

2.1 人間工学に基づいたケーブルのための超ソフトで柔軟なTPU

超柔軟TPUコンパウンド（ショアA50～65）は、機械的強度を維持しながら、肌のような快適性を提供します。ポリエステルまたはポリエーテルポリオールのソフトセグメント比率を微調整し、鎖延長剤を調整することで、エンジニアは柔軟でありながら堅牢な材料を開発できます。

事例：

Jiuyan New Materialsは、長時間の皮膚接触用途向けに超柔軟TPUを開発しました。シルクのような質感、低刺激性、そして高い耐摩耗性を備えています。ケーブル設計においては、超柔軟内層と硬質外殻を組み合わせた二重構造ケーブルを採用し、内部で衝撃を吸収しながら外部強度を維持するため、屈曲寿命と触感が大幅に向上します。

2.2 多機能複合TPU：パフォーマンスのカスタマイズ

機能性フィラーを組み込むことで、多機能 TPU 複合材料を特定のパフォーマンス要件に合わせてカスタマイズできます。

2.2.1 疎水性および防汚性

PDMS (ポリジメチルシロキサン) を TPU コーティングに組み込むと、表面の滑らかさと疎水性が向上します。

浙江理工大学の研究により、ヒドロキシル末端 PDMS により水接触角が 83° から 105° に増加し、汚れの付着が減り、メンテナンスが簡素化されることが実証されました。

2.2.2 熱伝導率の向上

急速充電ケーブルは大きな熱を発生します。山東イノウェポリウレタンは、ポリエステルポリオール、イソシアネート、鎖延長剤、熱伝導性充填剤を使用した熱伝導性TPUを開発しました。この配合は、柔軟性と機械的強度を維持しながら放熱性を向上させ、USB-CおよびPDケーブルに最適です。

2.2.3 CNTによる機械的強化

カーボンナノチューブ（CNT）は、ナノスケールの補強材として機能し、応力を効率的に伝達します。酸処理したCNTをTPUと溶融混合することで、引張強度と伸びが向上し、繰り返し曲げサイクルによる破損を防ぎます。

（注：上記は掲載企業・大学がインターネット上で公開した調査結果より抜粋したものです。）

3. 革新的な動的加硫熱可塑性シリコーンベースエラストマー（Si-TPV）ソリューションによって強化された改質TPU技術

材料科学の進化する分野において、TPUとシリコーン系エラストマー優れた性能と美観を実現するための新たな道を切り開きました。SILIKEのSi-TPV 3100シリーズは、ポリマー改質剤およびプラスチック添加剤TPU 配合物において。

このイノベーションにより、処理効率、機械的弾力性、表面品質が向上し、消費者向け電子機器ケーブル、ウェアラブルアクセサリ、EV充電ケーブルにおけるソフトタッチ、耐久性、持続可能性に優れた素材への高まる需要に応える実用的なソリューションがメーカーに提供されます。

3.1 材料構造とメカニズム

そのSILIKE Si-TPV 3100シリーズは、顕微鏡下で 2 ～ 3 ミクロンの粒子として TPU 内にシリコーンゴムが均一に分散されていることを保証する特殊な適合技術を通じて設計された、動的加硫熱可塑性シリコーンベースのエラストマーです。

この独自の組み合わせは、熱可塑性エラストマーに特有の強度、靭性、耐摩耗性を備えながら、シリコーンの優れた特性（柔らかさ、シルキーな感触、紫外線や化学物質への耐性など）も兼ね備えています。重要なのは、これらの材料はリサイクル可能であり、従来の製造プロセスで再利用できることです。

3.2TPU配合物における機能強化

3.2.1 表面平滑性と耐摩耗性

6%追加Si-TPV 3100シリーズシリコーン系熱可塑性エラストマーTPUの表面平滑性を著しく向上させます。耐傷性や耐摩耗性を高め、埃の付着を軽減し、べたつかず汚れにくい表面を実現します。これは、視認性の高いケーブルやデバイス部品にとって非常に重要です。

3.2.2 弾性と機械的耐久性

変性シリコーンエラストマーSi-TPV含有量が10%を超えると、TPU配合物の弾性回復性、柔軟性、耐疲労性が向上します。この特性向上は、形状と性能を維持しながら頻繁な曲げや巻き取りに耐える必要がある高速データケーブルや急速充電ケーブルに有効です。

3.2.3 ソフトタッチとマットな表面仕上げ

統合マットTPU改質剤としてのSi-TPVは、TPUにシルクのような柔らかな手触りとマットな質感を与えます。この触感と見た目の洗練は、快適性、美しさ、耐久性が重要となるコンシューマーエレクトロニクス、EV充電ケーブル、ウェアラブルエレクトロニクス、ハンドヘルドデバイスなど、あらゆるデバイスにおけるユーザーエクスペリエンスを向上させます。