GF TPU分野におけるLGF TPU素材の紹介
ガラス繊維-強化熱可塑性ポリウレタン (GF TPU) は、熱可塑性ポリウレタン (TPU) の優れた弾性、耐摩耗性、柔軟性とガラス繊維 (GF) の高い強度、剛性、寸法安定性を巧みに組み合わせた高性能複合材料です。-この材料の登場により、特に「剛性と柔軟性」が要求される厳しい条件において、エンジニアリングプラスチックの応用範囲が大幅に拡大しました。 GF TPU 複合材料は現在、従来の金属、ゴム、その他のエンジニアリング プラスチックに代わる重要なソリューションになりつつあります。
ガラス短繊維 (SGF) とガラス長繊維 (LGF)
これは業界における重要な差別化ポイントです。
SGF TPU (ガラス短繊維):繊維の長さは通常 1 mm 未満です。加工が容易で表面仕上げも良好ですが、性能の向上には限界があります。主に剛性の向上です。
LGF TPU (ガラス長繊維):ファイバーの長さは 5 mm、または (最終コンポーネントでは) 25 mm 以上に維持することもできます。 LGF はコンポーネント内部に三次元骨格構造を形成し、衝撃強度 (Impact Strength)、耐クリープ性 (Creep Resistance)、疲労耐久性 (Fatigue Durability) を大幅に向上させます。 LGF TPU素材は「金属代替」を実現する主力素材です。
GF TPU は何に適していますか?
優れた耐衝撃性: コンポーネントが衝撃を受けたとき、この 3 次元繊維フレームワークが衝撃エネルギーをより大きな体積に分散して伝達および吸収し、微小亀裂の拡大を効果的に防止します。{0}}
優れた防錆性能:-長期にわたる連続荷重（ボルトの予荷重や連続荷重負荷など）下で、LGF の繊維マトリックスが構造全体を効果的に「サポート」し、ポリマー マトリックスの流れを大幅に抑制して、コンポーネントの形状と予荷重力を長期間維持できるようにします。-
優れた耐疲労性と耐久性：数百万サイクルの負荷（振動、曲げなど）を受けた場合、LGF の繊維ネットワークは疲労亀裂の発生と伝播を効果的に抑制し、SGF 複合材料の寿命を超える耐用年数を実現します。動的伝達コンポーネントや振動環境に非常に適しています。
反りの低減と寸法安定性の向上: すべてのガラス繊維は熱膨張係数 (CLTE) を低減しますが、LGF の長い繊維は金型キャビティ内でより三次元的かつランダムな方法で絡み合い、その結果、FD 方向と TD 方向で同様の収縮率が得られます。これにより、部品の歪みが大幅に軽減され、大型で精密な構造部品の製造に特に適しています。
さまざまな業界で輝くために
自動車産業:
NVH およびシャーシ: エンジン マウント (エンジン ブラケット)、サスペンション システムのブッシュ、ショックアブソーバー カバー、スプリング振動アイソレーター。
パワートレインと流体: トランスミッション ケーブル コネクタ、センサー ハウジング、燃料システム クリップ、高圧燃料パイプ ジョイント。-
構造と内装/外装: ドア ロック アクチュエーター、エア サスペンション システム コンポーネント、大型トラック用の空気圧パイプ ジョイント。-
産業製造とオートメーション:
-頑丈なコンポーネント:-頑丈なキャスター（産業用/医療用）、工業用ローラー、コンベヤ ベルト スクレーパー。
動力伝達：カップリング、産業用歯車、空圧グリッパー（グリッパー）。
過酷な環境: 採掘スクリーンネット、農業機械部品、油圧シールおよびジョイント。
エレクトロニクスと電気:
電動工具: ハイエンド電動工具のケーシング（特に LGF TPU）。{0}}
ケーブルとコネクタ: ロボットやオートメーションのコンベヤ ケーブルのシース、および高耐久性のコネクタ ケーシング。{0}}
スポーツ&レジャー:
スキー用具: アルペン スキー ブーツのバックル、ソール プレート、リア サポート。
無人航空機および機器: 無人航空機フレームのアーム、着陸装置、スポーツ カメラの構造コンポーネント。
LGF TPU: 処理技術の課題と制御
絶対に重要: 乾燥
TPUは吸湿性が強いのが特徴です。加工前に水分が十分に除去されていない場合、高温での溶融プロセス中に水分が TPU ポリマー鎖を加水分解し、次のような結果が生じます。-
加水分解：分子量が減少し、機械的特性が著しく損なわれます。
コンポーネントの欠陥: 気泡が発生し、(LGF TPU の場合でも) 繊維が露出する場合があります。したがって、効率的な除湿乾燥機を使用して数時間の予備乾燥を行うことが必須のプロセスステップです。-
摩耗とせん断
ネジの摩耗: ガラス繊維は非常に摩耗性の高い素材です。 GF TPU複合樹脂を加工する場合は、焼入れネジと逆バルブ（バイメタルネジなど）を使用する必要があります。そうしないと、生産ラインの寿命が極端に短くなります。
せん断の制御: スクリューの回転速度と背圧が過剰になると、強いせん断力が発生する可能性があります。これは、LGF TPU 複合加工では致命的です。-長繊維が過度に切断され、LGF の性能上の利点が失われます。したがって、「低せん断、低背圧」の処理ウィンドウを採用する必要があります。
金型の設計と射出
ゲート設計: ゲートの位置とサイズは、溶融物の充填パターンを直接決定し、それによってコンポーネント内の繊維の最終的な配向が決まります (前述したように、これが異方性です)。閉じ込められたガス (材料内の残留水分を含む) による焼けや不十分な充填を防ぐために、金型の適切な通気を実行する必要があります。
表面の外観: GF TPU プラスチック ペレットは「浮遊繊維」現象を示し、表面が粗くなります。これにより、A グレードの外観コンポーネントへの直接適用が制限され、通常はスプレー後、または特別な修正（表面潤滑剤の追加など）の使用が必要になります。-
LGF TPU プラスチック ペレットは、単なる「ガラス繊維を添加したプラスチック」とは程遠い、高度に設計された素材です。その価値は、剛性、靭性、減衰性、耐久性の正確なバランスにあります。企業がこの高性能材料を金属の代替品としてうまく利用し、コストを削減し、製品イノベーションを達成するには、ポリエステルとポリエーテルの化学的違い、LGF/SGF の微細構造、異方性によってもたらされる設計上の制約、および厳しい加工条件を徹底的に理解することが重要です。-
