スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン・ブロック共重合体

概要

項目内容
材料名スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン・ブロック共重合体
略記号SEPS
IUPAC単一の厳密なIUPAC名で表すことは困難である。代表的には poly(styrene)-block-poly(ethylene-co-propylene)-block-poly(styrene) と表記される。
英語名Styrene-Ethylene/Propylene-Styrene Block Copolymer、Hydrogenated Styrene-Isoprene-Styrene Block Copolymer
日本語名スチレン-エチレン/プロピレン-スチレンブロック共重合体、水添SIS、水添スチレン系ブロック共重合体、水添スチレン系熱可塑性エラストマー
分類スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、水添スチレン系ブロック共重合体(HSBC)
プラスチック分類熱可塑性エラストマーであり、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックには通常分類しない。
化学式又は代表構造PS-b-PEP-b-PS。PSはポリスチレン硬質ブロック、PEPはポリ(エチレン-co-プロピレン)軟質ブロックを示す。
CAS No.単一CAS No.で一律に定義できない高分子材料である。製品SDSに記載されたCAS No.を個別に確認する必要がある。
構造・主成分ポリスチレン末端ブロックと、ポリイソプレンを選択的に水素添加して得られるエチレン/プロピレン系中間ブロックからなる。室温ではPSドメインが物理架橋点となり、PEP相がゴム弾性を担う。
主な用途軟質TPEコンパウンド、粘接着剤、シーリング材、オイルゲル、フィルム、日用品、医療用途向け部材、自動車内装・防振部品、電線被覆、樹脂改質剤、相容化剤。

SEPSは、SISのポリイソプレン中間ブロックを選択的に水素添加したスチレン系熱可塑性エラストマーである。末端のポリスチレンブロックが常温で物理架橋点として働き、中央のエチレン/プロピレン系軟質ブロックが柔軟性、低温弾性及び伸びを与える。加熱するとPSドメインが軟化し、一般的な熱可塑性樹脂設備で成形・再加工できる。

未水添SIS又はSBSと比べ、主鎖中の炭素-炭素二重結合が大幅に減少しているため、一般に耐熱老化性、耐候性、耐オゾン性及び色安定性に優れる。一方、芳香族炭化水素、鉱油、燃料油等には膨潤しやすく、耐油シール材としては用途条件を慎重に確認する必要がある。

実用材料はSEPS単体よりも、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロセスオイル、粘着付与樹脂、酸化防止剤、無機充填材等を配合したコンパウンドとして使われることが多い。硬度、強度、圧縮永久ひずみ、表面タック、抽出物、耐薬品性及び法規制適合性は配合に大きく依存する。

特徴

長所
  • 常温でゴム弾性を示し、加硫工程なしで熱可塑成形が可能である。
  • 未水添SIS・SBSより耐熱老化性、耐候性、耐オゾン性及び低温特性に優れる。
  • 軟質化しやすく、オイル配合により低硬度ゲルから硬質TPEまで設計できる。
  • ポリオレフィンとの相容性が比較的良好で、PP・PE改質や多層・複合用途に使いやすい。
  • 酸、アルカリ、水、低級アルコール及び電気絶縁用途で比較的安定なグレードが多い。
短所
  • 芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、鉱油、燃料及び一部塩素系溶剤で膨潤・軟化しやすい。
  • 高温ではPS物理架橋が弱まり、剛性、シール力及び耐クリープ性が低下する。
  • 単体では難燃性が低く、一般にUL 94 HB相当となることが多いが、等級はグレードと厚さに依存する。
  • 低表面エネルギーであり、未処理では接着、塗装、印刷が難しい場合がある。
  • 油展グレードではブリード、曇り、抽出、アウトガス、接点汚染に注意が必要である。
項目内容
外観ベースポリマーは白色~淡色のペレット又はクラム状が一般的である。コンパウンドは透明、半透明又は着色品となる。
耐熱性未水添TPSより良好であるが、連続使用温度は一般に約70~100℃を目安とし、硬度、荷重、寿命基準及び配合により異なる。
耐薬品性水、希薄酸、希薄アルカリ、低級アルコールには比較的良好である。炭化水素油、芳香族溶剤、燃料、塩素系溶剤には膨潤しやすい。
加工性射出、押出、フィルム、ブロー、カレンダー、ホットメルト加工に対応する。高分子量グレードは流動性が低く、加工助剤又はオイル配合が必要な場合がある。
分類上の注意SEPS、SEBS、SEEPS、SEPはいずれも水添スチレン系ブロック共重合体であるが、中間ブロック構造、相容性、オイル保持性、機械特性が異なるため同一材料として扱わない。

構造式

SEPSの代表的構造式

項目構造・内容
代表的な構造単位PS-b-PEP-b-PS。PEP部分は-CH2-CH2-及び-CH2-CH(CH3)-に相当する構成単位を含む。
モノマー又は構成原料スチレン、イソプレン、水素。実製造では炭化水素系溶媒、開始剤、重合停止剤及び水素添加触媒を用いる。
硬質セグメントポリスチレン。室温でガラス状ドメインを形成し、引張強さ、硬度、形状保持及び物理架橋に寄与する。
軟質セグメントポリ(エチレン-co-プロピレン)。柔軟性、伸び、低温弾性、耐候性及びオイルとの親和性に寄与する。
共重合・変性スチレン含有量、ブロック分子量、分子量分布、ジブロック量、残存不飽和度、末端官能基等が調整される。無水マレイン酸、OH基等を導入した官能化品は接着・相容化用途に使われる。

種類・代表グレード

種類・グレード区分主成分又は改質方法長所・物性への影響短所・注意点主な用途
非強化・標準SEPSPS-b-PEP-b-PSベースポリマー低温柔軟性、伸び、耐候性、電気絶縁性高温クリープ、油・炭化水素膨潤TPEコンパウンド、改質剤、フィルム
高流動グレード比較的低分子量又は分子設計調整射出成形、薄肉成形、混練性が良好強度、圧縮永久ひずみ、耐クリープが低下しやすい射出成形品、接着剤、シーラント
高分子量グレード高分子量・高絡み合い設計引張強さ、耐クリープ、オイル保持性が向上しやすい流動性が低く、混練負荷が高い高強度コンパウンド、ゲル、フィルム
低硬度・油展グレードパラフィン系プロセスオイル等を配合低硬度、柔軟性、触感、制振性ブリード、抽出、曇り、耐油性低下グリップ、ゲル、クッション、日用品
PP/PEコンパウンドPP又はPE、SEPS、オイル、安定剤成形性、剛性、耐熱性、コストを調整可能相構造と配合で物性幅が大きい自動車内装、家電、一般軟質部品
難燃グレードリン系、窒素系、無機系等の難燃剤を配合UL 94 V等級を取得可能な製品が存在する機械特性、色、電気特性、ブリードに影響電線、電子部品、筐体周辺
耐候グレードUV吸収剤、HALS、顔料、酸化防止剤屋外色調・強度保持を改善無安定品よりコスト上昇、長期評価が必要屋外グリップ、建材、自動車外装周辺
食品接触用途向け適合原料・添加剤を選定したコンパウンド食品接触規制に適合可能なグレードが存在する材料名だけでは適合を断定できない食品容器部材、パッキン、日用品
医療用途向け低抽出、低臭、滅菌適合性を考慮した配合柔軟性、透明性、PVC代替性滅菌方法、薬液、抽出物、生体適合性の確認が必要チューブ、バッグ、シール、グリップ
接着・粘着グレード粘着付与樹脂、オイル、酸化防止剤を配合ホットメルト加工、柔軟接着、低温タック耐熱保持力、移行、臭気、耐油性に注意粘着剤、接着剤、シーリング材

成形加工

加工方法適性主な理由注意点
射出成形一般射出グレード及びコンパウンドは良好高分子量品は流動不足、過熱滞留、ヒケ、離型変形に注意する。
押出成形チューブ、異形、シート、電線被覆に適するダイスウェル、メルトフラクチャー、冷却変形を管理する。
ブロー成形高溶融張力グレードで適用可能パリソン保持性と肉厚均一性はグレード依存である。
インフレーション成形弾性フィルム用途に適用されるブロッキング、ゲージ変動、巻取り張力に注意する。
Tダイフィルム成形薄膜・弾性フィルムに適するネックイン、ダイライン、熱履歴を管理する。
真空成形シート化できるが弾性回復が大きい形状保持、離型、肉厚分布の確認が必要である。
圧空成形配合・硬度により適用可能深絞り品ではスプリングバックが問題となる。
圧縮成形試験片、厚肉品、少量成形に利用可能サイクルが長く、量産効率は射出に劣る。
発泡成形軽量・緩衝・制振用途に適するセル安定性、収縮、表面品質を配合と条件で調整する。
3Dプリント柔軟フィラメント又はペレット方式で可能送材性、糸引き、層間接着、硬度に注意する。
切削加工硬質グレード・低速加工で可能弾性変形、発熱、バリ、寸法戻りが大きい。
溶着熱板、振動、レーザー等を検討可能配合、油分、硬度、相手材との相容性で強度が変わる。
接着専用プライマー・接着剤で可能低表面エネルギーとオイル移行が接着を阻害する。
塗装・印刷前処理と専用インキで対応可能コロナ、プラズマ、フレーム、プライマー処理を検討する。
めっき×一般的な直接めっきには不向き特殊プライマー又は複合設計が必要である。
二次成形・インサート成形PP等へのオーバーモールドに適する場合が多い相手材、成形温度、表面汚染、収縮差を確認する。

代表的な物性値又は機械的性質

以下は非強化・無充填のSEPSベースポリマー又は代表的なSEPS系コンパウンドの一般的な目安である。SEPSはスチレン含有量、分子量、油展量、ポリオレフィン配合量及び硬度で物性が大きく変わるため、比較機能では材料状態とグレード区分を必ず分離する必要がある。

標準SEPSベースポリマー及び一般コンパウンドの代表値
項目単位代表値代表範囲試験規格・条件材料状態信頼度備考
密度g/cm³0.910.89~0.9323℃、代表値標準状態B油・PP・充填材配合で変化する。
比重0.910.89~0.9323℃標準状態B密度との換算値。
硬度Shore A7030~98ISO 868又はASTM D2240相当標準状態Aベースポリマー銘柄及び配合で極めて広い。
引張強さ・破断MPa125~30ISO 37/ISO 527相当、代表範囲23℃・標準状態B硬度、スチレン量、油展量で変化する。
引張破断伸び%700400~1200ISO 37/ISO 527相当23℃・標準状態BSEPSは一般に高伸びを示す。
引張弾性率GPaデータなし一般化困難硬度依存標準状態0エラストマーでは100%モジュラス等で評価する場合が多い。
100%引張応力MPa2.00.8~5.0ISO 37相当23℃・標準状態C配合依存が大きい。
300%引張応力MPa4.01.5~10ISO 37相当23℃・標準状態C高スチレン、高分子量ほど上昇しやすい。
引裂強さkN/m3520~70ISO 34-1相当標準状態C形状、方向、配合で変化する。
圧縮永久ひずみ%4020~7070℃×22h、25%圧縮の代表例標準状態C高温シール用途ではグレードデータ必須。
アイゾット衝撃強さ・ノッチ付きkJ/m²該当なし一般化困難エラストマーでは適用性が低い0NBを数値化しない。
ガラス転移温度・PEP相-55-65~-45DSC又はDMA、代表範囲ベースポリマーB組成と測定法で変化する。
ガラス転移温度・PS相9590~105DSC又はDMAベースポリマーB物理架橋の耐熱限界に関係する。
融点該当なし一般に非晶性ブロック構造ベースポリマーB明確な結晶融点を示さないことが多い。
荷重たわみ温度・0.45 MPaデータなしグレード依存ISO 75、材料群一般化困難0軟質材料ではHDTが選定指標になりにくい。
連続使用温度8070~100無荷重~低荷重の一般的目安安定化グレードC荷重、寿命、空気、油、薬品で低下する。
低温使用限界-50-60~-40柔軟性保持の目安標準状態C硬度・配合・衝撃条件に依存する。
熱伝導率W/(m・K)0.200.17~0.2523℃、非充填の代表値標準状態C充填材で増加する。
線膨張係数10-5/K1812~2523~80℃の代表範囲標準状態C剛性材より大きい。
吸水率・24時間%0.050.01~0.1023℃水中、代表範囲乾燥成形品B低吸水であるが添加剤により変化する。
体積抵抗率Ω・cm1×10151×1014~1×101623℃、乾燥状態乾燥状態C導電材、湿度、油、汚染で低下する。
絶縁破壊強さkV/mm2015~30代表値、厚さ依存乾燥状態C試験片厚さ・電極・周波数を確認する。
比誘電率・1 kHz2.32.2~2.61 kHz、23℃乾燥状態C配合材により変化する。
誘電正接・1 kHz0.0030.001~0.0101 kHz、23℃乾燥状態C周波数及び温度依存。
UL 94燃焼性等級HB相当が一般的グレード依存厚さ未特定標準コンパウンドC認証値ではない。難燃グレードは個別UL Yellow Cardを確認する。
限界酸素指数・LOI%1817~20代表値、規格不明非難燃D参考値であり確定値として使用しない。
改質グレードの物性傾向
グレード区分強化材・改質材硬度・剛性強度・伸び主な注意点
油展軟質パラフィン系オイル低下強度低下、伸び維持又は増加ブリード、抽出、耐油性、アウトガス
PP強化コンパウンドPP上昇、耐熱向上伸び低下、引張強さ上昇傾向相分散、ウェルド、低温衝撃
無機充填炭酸カルシウム、タルク等上昇、収縮低減伸び・引裂低下比重上昇、表面、摩耗粉
GF強化GF、含有率は製品依存大幅上昇伸びと弾性回復を損ないやすいSEPSの軟質用途では一般的でない。標準値と混在不可。
CF強化CF、含有率は製品依存導電性・剛性向上伸び大幅低下特殊用途。一般化可能な代表値はデータなし。

耐薬品性

以下の評価は、非強化SEPS又は一般的なSEPS系コンパウンドを23℃、無応力、短時間~数日接触させた場合の概略である。油展量、スチレン量、添加剤、温度、濃度、接触時間及び残留応力により結果は変わる。

分類薬品名濃度温度接触条件評価主な劣化形態備考
23℃浸漬影響小添加剤溶出は別途確認する。
温水温水60~80℃長時間軟化、抽出、圧縮永久ひずみ高温シールでは実試験が必要。
熱水・蒸気熱水・水蒸気100℃以上長時間軟化、物理架橋低下、添加剤抽出蒸気滅菌は医療グレードごとに確認する。
無機酸塩酸10%23℃浸漬影響小高濃度・高温は確認する。
無機酸硫酸10%23℃浸漬長期で変色・添加剤影響濃硫酸、酸化性条件は不適。
有機酸酢酸10%23℃浸漬軽微な膨潤の可能性氷酢酸は別評価。
強アルカリ水酸化ナトリウム10%23℃浸漬影響小高温・高濃度では配合材を確認する。
強アルカリ水酸化カリウム10%23℃浸漬影響小長期シールは圧縮永久ひずみも確認。
低級アルコールエタノール99%23℃短時間~浸漬軽微な膨潤、抽出油展品は質量変化を確認する。
低級アルコールIPA99%23℃短時間~浸漬軽微な膨潤応力下・高温では注意。
多価アルコールグリセリン99%23℃浸漬影響小添加剤との相互作用を確認。
グリコールエーテル3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール(MMB)100%23℃浸漬膨潤、軟化配合・時間依存。実液試験推奨。
ケトンアセトン100%23℃浸漬膨潤、軟化、抽出短時間拭取りでも外観確認が必要。
ケトンMEK100%23℃浸漬×著しい膨潤、強度低下非推奨。
エステル酢酸エチル100%23℃浸漬×膨潤、軟化接着剤溶剤との接触に注意。
エーテルTHF100%23℃浸漬×溶解又は著しい膨潤非推奨。
芳香族炭化水素トルエン100%23℃浸漬×溶解又は著しい膨潤SEPSの良溶媒側である。
芳香族炭化水素キシレン100%23℃浸漬×著しい膨潤、軟化非推奨。
脂肪族炭化水素n-ヘキサン100%23℃浸漬×著しい膨潤、抽出PEP相との親和性が高い。
脂肪族炭化水素イソオクタン100%23℃浸漬×膨潤、軟化燃料用途では不適となる場合が多い。
ハロゲン化炭化水素ジクロロメタン100%23℃浸漬×溶解又は著しい膨潤非推奨。
燃料ガソリン市販相当23℃浸漬×著しい膨潤、抽出燃料シールにはNBR、FKM等を検討。
潤滑油鉱物油23℃浸漬膨潤、軟化オイルゲル用途では意図的に吸油させる。
作動油鉱油系作動油40~80℃長時間×膨潤、圧縮永久ひずみ動的シールには一般に不向き。
ブレーキ液グリコール系23℃浸漬添加剤抽出、軟化実液・高温試験が必要。
冷却液エチレングリコール水溶液50%80℃長時間軟化、添加剤抽出圧縮永久ひずみと熱老化を確認。
酸化剤過酸化水素水3%23℃短時間長期で酸化・変色高濃度・高温は実試験必須。
次亜塩素酸塩次亜塩素酸ナトリウム0.1~1%23℃短時間酸化、変色有効塩素濃度、pH、時間で変化。
塩水塩化ナトリウム水溶液3.5%23℃浸漬影響小金属インサートの腐食は別途確認。
食品油植物油23℃浸漬吸油、膨潤、軟化温度上昇で影響が増える。
界面活性剤中性洗剤水溶液1%23℃浸漬添加剤抽出長期・高温洗浄は確認する。
SP値(溶解度パラメータ)

SEPSはPS相とPEP相からなるミクロ相分離材料であり、単一のSP値で完全に表すことはできない。材料全体の見かけのHildebrand SP値は、組成により概ね16.5~18.5 MPa1/2程度を目安とできるが、PS相はより高く、PEP相はより低い。以下では比較用代表値としてδ=17.5 MPa1/2を用いる。

SP値差は溶解・膨潤傾向の一次スクリーニングにすぎない。ブロック相ごとの選択溶解、結晶性、分子量、架橋、温度、混合溶剤、酸化、添加剤抽出及び応力状態を反映しないため、耐薬品性の最終判定には使用できない。

溶解性の目安
SP値差溶解・膨潤の目安判定
0~2膨潤・軟化しやすい×
2~5条件により膨潤する
5~8短時間接触では比較的安定
8以上溶解・膨潤しにくい
SP値から見た耐溶剤性
薬品名SP値 δSEPSとの差評価実務上の補正・注意
n-ヘキサン14.9 MPa1/22.6×差だけなら△域であるが、PEP相を強く膨潤させるため×寄り。
トルエン18.2 MPa1/20.7×PS相・PEP相双方への親和性が高く、著しい膨潤又は溶解。
キシレン18.0 MPa1/20.5×著しい膨潤が予想される。
酢酸エチル18.6 MPa1/21.1×膨潤・軟化に注意。
MEK19.0 MPa1/21.5×PS相への作用と添加剤抽出が起こり得る。
アセトン19.9 MPa1/22.4グレード・時間により膨潤。短時間でも外観確認。
IPA23.5 MPa1/26.0一般に比較的良好だが、油展品は抽出に注意。
エタノール26.0 MPa1/28.5SP差では◎域でも、添加剤抽出等を考慮し○。
47.9 MPa1/230.4ポリマー本体への影響は小さい。高温・抽出物は別評価。

成形条件

項目単位一般的な目安注意点
予備乾燥通常は必須でない低吸水であるが、吸湿、結露、開封保管、添加剤によっては乾燥する。
推奨乾燥温度60~80必要時の目安。高温乾燥によるペレット融着・酸化を避ける。
推奨乾燥時間h2~4除湿乾燥機を使用し、メーカー推奨を優先する。
シリンダー温度・供給部150~180コンパウンド硬度と流動性で調整する。
シリンダー温度・圧縮部170~210局所過熱と長時間滞留を避ける。
シリンダー温度・計量部180~230高スチレン又は高分子量品では高めとなる場合がある。
ノズル温度180~220糸引き、鼻垂れ、コールドスラッグを調整する。
樹脂温度180~230グレードの熱安定性と粘度を確認する。
金型温度20~60外観、流動、離型、サイクル、接着性で最適化する。
射出圧力MPa50~120流路、肉厚、硬度、ゲートで変化する。
背圧MPa2~10混練均一性と発熱のバランスを取る。
射出速度中速~高速焼け、ジェッティング、エア巻込みを防ぐ。
スクリュー回転数rpm30~100せん断発熱と可塑化安定性を確認する。
成形収縮率・流動方向%1.0~2.5PP配合、充填、硬度、保圧で変化する。
成形収縮率・流動直角方向%1.2~3.0異方性と反りを実型で確認する。
推奨肉厚mm1~4薄肉では流動、厚肉ではヒケ・冷却時間に注意する。
アニール通常不要寸法安定、接着、残留応力対策で低温熱処理を検討する場合がある。

成形条件はメーカー、グレード、配合、成形機、製品形状及び金型によって異なる。上記は材料群の一般的な目安であり、実成形では材料メーカーの加工条件を優先する。

製法

SEPSの代表的製造工程

原料

主原料はスチレン、イソプレン及び水素である。重合には高純度の炭化水素系溶媒、有機リチウム系開始剤等が用いられる。水分、酸素及び極性不純物はアニオン重合を停止させるため、原料と設備の厳密な乾燥・精製が必要である。

重合方法

代表的にはリビングアニオン重合により、スチレン、イソプレン、スチレンを逐次重合してSIS前駆体を得る。その後、ポリイソプレン中間ブロックの二重結合を選択的に水素添加し、PS-b-PEP-b-PS構造へ変換する。

代表反応経路:スチレン+イソプレン+スチレン → PS-b-PI-b-PS(SIS) →[H2、水素添加触媒]→ PS-b-PEP-b-PS(SEPS)

ペレット化・コンパウンド

水素添加後に触媒残渣を除去し、脱溶媒、凝固、乾燥してクラム又はペレットとする。用途に応じてPP、PE、プロセスオイル、粘着付与樹脂、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、着色剤、無機充填材等を二軸押出機で混練する。

品質管理

スチレン含有量、分子量、分子量分布、ジブロック量、残存不飽和度、MFR、溶液粘度、硬度、揮発分、灰分、触媒残渣、色調及びゲル分等が管理対象となる。

詳細な利用用途

分野主な用途採用理由注意点
自動車内装表皮、グリップ、防振材、シール、ワイヤーハーネス部材低温柔軟性、触感、耐候性、軽量性、オーバーモールド性高温クリープ、VOC、フォギング、油・燃料接触を確認する。
電気・電子ケーブル被覆、コネクタ周辺シール、グロメット、絶縁部材電気絶縁性、柔軟性、低温性難燃認証、アウトガス、接点汚染、耐熱寿命を確認する。
医療チューブ、バッグ、栓、シール、グリップ柔軟性、透明性、PVC代替、熱可塑加工USP Class VI、ISO 10993、抽出物、滅菌耐久性はグレード別確認。
食品・日用品容器部材、パッキン、歯ブラシグリップ、玩具、衛生用品触感、着色性、低臭、柔軟性食品衛生法、FDA、EU食品接触、移行・抽出を確認する。
粘接着ホットメルト接着剤、粘着剤、シーリング材粘着付与樹脂との配合自由度、低温タック、熱可塑性耐熱保持力、クリープ、移行、臭気、耐溶剤性に注意する。
建築・設備目地材、ガスケット、グリップ、保護部材耐候性、施工性、柔軟性屋外耐久、難燃、可塑剤移行、シーラント汚染を確認する。
スポーツ・履物靴部材、衝撃吸収材、グリップ、保護具低温弾性、反発性、触感、軽量性汗、皮脂、洗剤、摩耗、黄変を評価する。
フィルム・不織布弾性フィルム、衛生材、不織布改質伸縮性、柔軟性、ポリオレフィン相容性ブロッキング、永久伸び、熱シール条件を確認する。
樹脂改質PP・PE・PS系樹脂の耐衝撃改質、相容化柔軟性、相容性、界面接着改善添加量過多による剛性・耐熱低下に注意する。
用途別選定
用途適性理由注意点
ギア・軸受・ブッシュ×剛性、耐摩耗、寸法安定性が不足POM、PA、PBT等を優先する。
ローラー・グリップ柔軟性、摩擦、触感、低温性摩耗、圧縮永久ひずみ、油分移行を確認。
シール・ガスケット柔軟性、成形性、低温弾性高温、油、燃料、長期圧縮には注意。
Oリング低圧・低温・水系で検討可能寸法公差、圧縮永久ひずみ、耐油性で加硫ゴムに劣る場合がある。
チューブ・ホース柔軟性、押出性、透明性、低温性薬液、ガス透過、キンク、抽出物を確認。
配管・タンク×構造強度・クリープ耐性が不足ライニング又は軟質接続部材として限定使用。
フィルム・シート高伸び、弾性回復、熱可塑加工ブロッキング、永久伸び、温度依存。
ボトル・容器軟質容器用途で可能ガス・香気バリア性、クリープ、法規制を確認。
電気絶縁部品低吸水、絶縁性、柔軟性難燃、RTI、CTI、厚さ別認証を確認。
透明カバー・レンズ透明グレードは存在する光学ひずみ、表面傷、剛性、耐溶剤性に制約。
自動車内装触感、低温性、成形性VOC、フォギング、耐熱、耐光を確認。
自動車外装耐候性と柔軟性傷、汚染、熱変形、塗装性を確認。
エンジンルーム・燃料系×高温・油・燃料で膨潤しやすいFKM、HNBR、耐油TPU等を検討。
食品機械部品適合グレードでシール・グリップに使用可能温水、洗剤、食品油、溶出、衛生設計を確認。
医療機器部品柔軟性、透明性、PVC代替性滅菌、生体適合性、抽出物、薬液適合性を個別確認。
半導体・真空装置×一般品はアウトガスと粒子管理が困難専用低アウトガス品以外は不向き。
接着剤・シーラント粘着付与樹脂との配合性と熱可塑性耐熱保持力、耐油、移行、リワーク性を確認。
塗料・コーティング柔軟バインダー・改質剤として利用可能溶剤選定、乾燥、タック、耐汚染性を確認。

寸法精度・設計特性

  • SEPSは弾性体であり、短時間引張強さを設計許容応力として直接用いてはならない。クリープ、応力緩和、繰返し変形、温度及び使用時間を考慮する。
  • 成形収縮は一般に大きく、硬度、PP配合、油展量、保圧、ゲート方向及び肉厚で変化する。実型で流動方向・直角方向を測定する。
  • 高温ではPS物理架橋が弱まり、圧縮永久ひずみ及びクリープが増える。締結、圧入、シールでは高温時の保持力を確認する。
  • インサート周辺や鋭いノッチでは応力集中により裂けが生じる。大きなR、均一肉厚、適切な抜き勾配を設ける。
  • 低吸水で寸法変化は小さいが、油、燃料、溶剤を吸収すると著しく膨潤するため、薬品環境での寸法評価が必要である。

品質・成形不良

不良材料側の要因成形条件側の要因主な対策
シルバーストリーク水分、揮発分、油分過熱、背圧不足、ガス抜き不足原料乾燥、保管改善、温度低減、ベント清掃
ガス焼け・変色酸化劣化、安定剤不足滞留過多、局所過熱、排気不足滞留短縮、温度低減、パージ、ベント改善
フローマーク粘度不適、相分離低金型温度、速度不適温度、速度、ゲート、材料流動性を最適化
ジェッティング高弾性・高流動射出速度過大、ゲート不適初速低減、扇形ゲート、金型温度調整
ウェルドライン低界面融合、充填材樹脂温度不足、排気不良樹脂・金型温度上昇、ベント、ゲート配置見直し
ヒケ・ボイド収縮大、軟質保圧不足、厚肉、冷却不足肉盗み、保圧・ゲート径・冷却最適化
反り収縮差、異方性、相分離冷却不均一、ゲート偏り均一肉厚、冷却均一化、材料・ゲート見直し
離型不良低硬度、表面タック抜き勾配不足、過保圧抜き勾配、表面仕上げ、冷却、離型設計改善
バリ高流動、低弾性率型締不足、圧力過大型締、圧力、温度、金型合わせ面を見直す
プレートアウト油、添加剤、低分子成分ダイ・金型温度不適、長時間運転配合見直し、清掃周期、温度、濾過を最適化
メルトフラクチャー高分子量・高弾性せん断速度過大、ダイ不適押出速度低減、ダイ温度・形状、加工助剤を見直す

注意点・劣化・故障モード

劣化現象主な原因発生しやすい条件外観・性能への影響予防策推奨確認試験
熱酸化劣化残存不飽和、PS相、添加剤の酸化高温、空気、銅等との接触硬化、変色、伸び低下、亀裂酸化防止剤、金属不活性化剤、温度低減70~120℃熱老化後の硬度、引張、伸び
紫外線劣化UVと酸素屋外、淡色、無安定グレード黄変、退色、表面亀裂、強度低下HALS、UV吸収剤、顔料、遮光キセノンアーク、色差、光沢、引張保持率
膨潤・溶解炭化水素・溶剤吸収燃料、油、トルエン、ヘキサン、MEK体積増加、軟化、強度低下バリア層、薬品変更、耐油材料へ変更実液浸漬、質量・体積・硬度・引張変化
環境応力割れ溶剤と残留応力の相乗圧入、曲げ、ウェルド、洗浄剤接触白化、亀裂、破断残留応力低減、R付与、薬品変更定ひずみ又は定荷重下の実薬品ESC試験
クリープ・応力緩和物理架橋の緩和高温、長時間荷重、圧縮永久変形、シール力低下、締結緩み高スチレン・高分子量品、形状・温度見直し温度別圧縮永久ひずみ、クリープ試験
疲労・引裂繰返しひずみ、ノッチ、発熱ベローズ、ローラー、可動シール亀裂成長、破断、摩耗粉R付与、ひずみ低減、硬度・厚さ最適化屈曲疲労、引裂、実部品繰返し試験
オイルブリード油保持力不足、配合過多高温、長期保管、接触材との相溶べたつき、曇り、汚染、硬化高分子量品、油種・量最適化、バリア設計促進保管、質量減少、接触移行、表面分析
添加剤抽出アルコール、洗剤、油、薬液浸漬、温水、繰返し洗浄硬度・色・臭気変化、抽出物増加低抽出配合、添加剤選定、後処理抽出試験、GC-MS、ICP、機械物性保持率
アウトガス油、低分子、残留溶媒真空、高温、密閉、光学・電子機器曇り、接点障害、汚染低揮発グレード、予備加熱、材料変更TML/CVCM、ヘッドスペースGC-MS、フォギング
摩耗摩擦、低硬度、相手材粗さローラー、シール、摺動接触寸法低下、表面荒れ、粉発生硬度、潤滑、相手材、表面粗さ最適化DIN摩耗、Taber摩耗、実機摩耗
滅菌劣化熱、蒸気、放射線、薬剤オートクレーブ、γ線、EtO、過酸化水素変色、硬化、伸び低下、抽出増加滅菌適合グレード、線量・回数制限所定滅菌回数後の外観、引張、抽出物、生体適合性
推奨確認試験
  • 実薬品浸漬試験:実液、実濃度、最低・最高使用温度、想定最大時間で質量、体積、硬度、引張強さ及び伸びを測定する。
  • 環境応力割れ試験:実部品又は試験片に実使用相当の曲げ・引張・圧縮ひずみを与え、薬品接触下で亀裂発生時間を確認する。
  • 熱老化・高温高湿試験:70~120℃及び必要な湿度条件で、硬度、色差、圧縮永久ひずみ、引張保持率を評価する。
  • クリープ・圧縮永久ひずみ試験:使用温度、圧縮率、時間及び回復時間を実部品条件に合わせる。
  • アウトガス・抽出試験:電子、光学、医療、食品用途ではGC-MS、フォギング、溶出、TOC等を用途規格に合わせて実施する。
  • 実成形・実部品耐久試験:成形収縮、ウェルド、接合、表面処理、繰返し変形、温度サイクル及び経時変化を確認する。

法規制・認証

規制・認証一般的な対応状況確認事項
RoHS対応可能なグレードが一般的顔料、難燃剤、安定剤を含む最終コンパウンドの証明書を確認する。
REACH・SVHC登録・適合確認が必要製造者、輸入者、添加剤、最新候補リスト及び用途を確認する。
ELV自動車用途向け適合グレードが存在重金属、添加剤、リサイクル情報をグレード別に確認する。
PFAS関連規制SEPS骨格自体はフッ素を含まない加工助剤、離型剤、難燃剤等にPFASが含まれないことをサプライヤーへ確認する。
FDA食品接触適合可能なグレードが存在21 CFRの適用条項、食品種、温度、接触時間、添加剤及び最終製品適合を確認する。
EU食品接触規則適合可能なグレードが存在EU 10/2011等への適合、SML、総移行量、NIASを確認する。
日本の食品衛生法ポジティブリスト対応グレードが存在最終コンパウンド、着色剤、油、接触条件を含む証明書確認が必要。
USP Class VI・ISO 10993医療用途向け評価品が存在材料名だけでは適合しない。滅菌方法、接触部位、期間、抽出物を含め個別評価する。
UL認証難燃・電気用途グレードで取得例ありグレード、色、厚さ、UL 94、RTI、CTI等をYellow Cardで確認する。
ハロゲンフリー非難燃SEPS骨格は一般にハロゲンを含まない難燃剤、顔料、添加剤を含む最終配合で確認する。

規制適合はメーカー、グレード、色、添加剤、製造拠点、用途、使用温度及び接触条件により異なる。材料名だけで適合を断定せず、最新のSDS、規制証明書、食品接触宣言、医療評価資料及びUL認証情報を確認する必要がある。

環境・リサイクル性、価格・供給性

項目内容
熱可塑性/熱硬化性熱可塑性。物理架橋型であり、再溶融・再成形が可能である。
マテリアルリサイクル清浄な単一材又は工程端材では可能である。熱履歴、汚染、油・添加剤、異材混入により物性が低下する。
ケミカルリサイクル技術的検討は可能であるが、一般的な回収インフラは限定的である。
サーマルリサイクル炭化水素系高分子であり発熱量は高い。適切な燃焼管理と排ガス処理が必要である。
生分解性一般的なSEPSは生分解性ではない。
バイオベース一般品は石油由来である。バイオ由来モノマーを含む水添スチレン系ブロック共重合体は別材料として存在する。
価格区分比較的高価格。PP、PE、SBS等より高く、医療・特殊グレードはさらに高価格となる場合がある。
供給形態クラム、ペレット、コンパウンド、接着剤原料等。板・丸棒等の切削素材より、成形材料・配合原料として流通する。
国内入手性主要メーカー及びコンパウンダー経由で入手可能である。少量購入、特注色、医療・食品グレードは最小購入量を確認する。

関連材料との比較

比較材料特徴SEPSとの違い
SEBS水添SBS由来のPS-b-PEB-b-PSSEPSはPEP中間ブロックを持ち、一般に低温伸びや柔軟性に優れる場合がある。SEBSは市場流通と配合例が広い。
スチレン系熱可塑性エラストマーSBS、SIS、SEBS、SEPS、SEEPS等の総称SEPSは水添TPSの一種であり、総称と個別材料を区別する必要がある。
TPOPP/EP系を中心とするオレフィン系TPETPOは一般に低価格、軽量、耐候性良好。SEPSは軟質化、透明性、触感、粘接着配合に有利な場合がある。
TPU高強度、耐摩耗、耐油性に優れるTPUは耐摩耗・耐油で優れるが、吸湿・加水分解や加工乾燥に注意。SEPSは低吸水、低密度、低温柔軟性で有利。
TPEE耐熱、耐油、疲労、ばね性に優れるTPEEは高温・機械部品向け。SEPSはより低硬度、触感、粘接着、低温柔軟性に向く。
PP低密度、低価格、耐薬品性、剛性PPはゴム弾性を持たない。SEPSを配合して耐衝撃性、柔軟性、触感を付与できる。
PE耐水、耐薬品、低温性、低価格PEは弾性回復と接着配合性でSEPSに劣る。SEPSはPEとの相容性を利用した改質に使われる。
SBR加硫ゴム、耐摩耗、動的特性、低価格SBRは加硫が必要で耐候性に制約。SEPSは熱可塑加工と耐候性に優れるが、高温圧縮永久ひずみでは加硫ゴムが有利な場合がある。

代表的なメーカー

メーカー代表製品・ブランド概要
株式会社クラレセプトン® 2000シリーズSEPSの代表的メーカーであり、スチレン含有量、分子量、流動性及び硬度の異なる複数グレードを展開する。

SEPSはSEBS等に比べメーカー・ブランドの公開情報が限定される。銘柄採用時は、製造継続性、供給地域、最小購入量、SDS、規制証明、加工条件及び技術サポートを確認する。

比較用評価スコア

評価項目スコア評価理由
引張強度3エラストマーとして標準~良好であるが、硬質エンプラより低い。
剛性1軟質材料であり構造剛性用途には不向き。
衝撃強度5高伸び・ゴム弾性により低温衝撃改質に有効。
耐熱性3未水添TPSより良いが、高温でPS物理架橋が弱まる。
低温特性5PEP相の低いTgにより低温柔軟性に優れる。
耐薬品性3水・酸・アルカリ・アルコールに良好だが、油・炭化水素溶剤に弱い。
耐候性4水素添加により未水添SBS・SISより良好。
耐加水分解性5エステル・ウレタン結合を持たず、一般に加水分解しにくい。
寸法安定性2低吸水だが、収縮、熱膨張、クリープ及び溶剤膨潤が大きい。
低吸水性5非極性骨格で吸水率が低い。
摺動性2高摩擦で、摩耗条件により粉発生しやすい。
耐摩耗性2TPU等より劣る場合が多い。
電気絶縁性4低吸水・非極性で絶縁性に優れる。
難燃性1非難燃品は燃焼しやすく、難燃剤が必要。
透明性4配合設計により透明・半透明化が可能。
成形加工性4加硫不要で射出・押出・フィルム成形に対応。
切削加工性1弾性変形と発熱により寸法精度が得にくい。
接着性2低表面エネルギーで、前処理・プライマーが必要。
リサイクル性4熱可塑性で工程端材の再利用が可能。ただし配合・汚染に依存。
価格優位性2PP、PE、SBS等より高価格となることが多い。

関連キーワード

SEBSスチレン系熱可塑性エラストマー熱可塑性エラストマーTPOTPUTPEEポリプロピレンポリエチレンSBRSIS水添SISHSBCリビングアニオン重合水素添加オイルゲル環境応力割れ溶解度パラメータUL 94

本ページの評価は材料群としての一般的傾向である。実使用では、メーカー、グレード、スチレン含有量、分子量、油展量、配合、温度、濃度、荷重、応力、湿度、使用時間、試験片形状、成形条件及び法規制適合性を確認する必要がある。

タイトルとURLをコピーしました