熱可塑性ポリアミドエラストマー

項目	内容
材料名	熱可塑性ポリアミドエラストマー
略記号	TPAE、PAE、PEBA、PEA、PEEAなど
IUPAC	特定の単一高分子名ではなく、ポリアミドハードセグメントとポリエーテルまたはポリエステルソフトセグメントからなるブロック共重合体の総称である。
英語名	Thermoplastic Polyamide Elastomer、Polyamide Elastomer、Polyether Block Amide
日本語名	熱可塑性ポリアミドエラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエーテルブロックアミド、ポリアミドエラストマー
分類	熱可塑性エラストマー
プラスチック分類	エラストマー、エンジニアリング系熱可塑性エラストマー
化学式または代表構造	一般式：-[PA]-[PE]- のブロック共重合体である。PAはポリアミドセグメント、PEはポリエーテルまたはポリエステルセグメントを示す。
CAS No.	単一のCAS No.で特定される材料ではない。代表的なポリエーテルブロックアミドはグレードや組成により異なる。
構造・主成分	PA11、PA12、PA6などのポリアミドハードセグメントと、PTMG、PEG、ポリエステルジオールなどの柔軟なソフトセグメントからなるブロック共重合体である。
主な用途	自動車チューブ、燃料・エア配管、スポーツ用品、医療用チューブ、電線被覆、靴部材、工業用ホース、フィルム、シール部品など

概要

熱可塑性ポリアミドエラストマーは、ポリアミドの強靭性、耐油性、耐摩耗性と、ゴム状の柔軟性を併せ持つ熱可塑性エラストマーである。一般にポリアミドセグメントが結晶性のハードセグメントとして働き、ポリエーテルまたはポリエステルセグメントが低温柔軟性や弾性回復性を付与する。

代表的なものにポリエーテルブロックアミドがあり、略記号としてPEBAが用いられることが多い。硬度範囲が広く、低温でも柔軟性を保持しやすいため、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーやポリエステル系熱可塑性エラストマーと比較して、耐油性、軽量性、反発弾性、低温特性を重視する用途で選定されることがある。

ただし、吸水による寸法変化や物性変化、酸・アルカリに対する耐性、長期熱老化、加水分解性などはグレードや使用環境により変化する。実使用では、グレード、温度、薬品濃度、荷重、応力、使用時間、吸水状態を確認する必要がある。

特徴

項目	内容
長所	柔軟性、弾性回復性、耐油性、耐摩耗性、低温特性、軽量性、成形加工性に優れる。グレードにより透明性や帯電防止性を付与できる場合がある。
短所	吸水により寸法や機械特性が変化する場合がある。強酸、強アルカリ、一部溶剤、長期高温水環境では劣化や膨潤に注意が必要である。
外観	一般に乳白色から半透明、または淡黄色のペレットである。着色グレード、透明性を高めたグレードもある。
耐熱性	連続使用温度は一般に80〜120℃程度が目安である。ポリアミドセグメントの種類、硬度、添加剤により異なる。
耐薬品性	油、脂肪族炭化水素、一部アルコールに対して比較的安定である。強酸、強アルカリ、フェノール類、塩素系溶剤、一部芳香族溶剤には注意が必要である。
加工性	射出成形、押出成形、チューブ押出、フィルム成形、ブロー成形などに対応する。吸湿しやすいため、成形前乾燥が重要である。
分類上の注意	ポリアミドエラストマーは熱可塑性エラストマーであり、通常のナイロン樹脂とは用途や物性バランスが異なる。また、PEBA、TPAE、PAEは文献やメーカーにより呼称が異なる場合がある。

構造式

代表的な熱可塑性ポリアミドエラストマーは、ポリアミドハードセグメントとポリエーテルまたはポリエステルソフトセグメントが連結したブロック共重合体である。下記はポリエーテルブロックアミドの概念構造である。

項目	構造・内容
代表的な構造単位	HOOC-PA-COOH + HO-PE-OH → -[PA-COO-PE-OOC]-n
ポリアミドセグメント	-NH-(CH₂)x-CO-、またはPA11、PA12、PA6などに由来するアミド結合を含む結晶性セグメント
ソフトセグメント	-O-(CH₂)y-O-、PTMG、PEG、PPG、ポリエステルジオールなどに由来する柔軟セグメント
モノマーまたは構成単位	ラウロラクタム、11-アミノウンデカン酸、ε-カプロラクタム、ジカルボン酸末端ポリアミド、ポリエーテルジオールなど
共重合体・変性グレード	ポリエーテルアミド、ポリエステルアミド、帯電防止グレード、透明グレード、難燃グレード、可塑剤添加グレード、補強グレードなどがある。

種類

種類の名称	主成分または特徴	長所	短所	主な用途
PEBA系	ポリアミドとポリエーテルのブロック共重合体	低温柔軟性、反発弾性、軽量性、耐油性に優れる	吸水や一部溶剤による物性変化に注意が必要である	スポーツ用品、医療チューブ、自動車配管、電線被覆
ポリエステルアミド系	ポリアミドとポリエステル系ソフトセグメントを含む	耐油性、機械強度、成形性のバランスが良い	加水分解や高温水環境ではグレード確認が必要である	工業用ホース、シール、機械部品
PA12系TPAE	PA12を主なハードセグメントとする	吸水率が比較的低く、寸法安定性と耐薬品性が良い	高温剛性はPA6系より低い場合がある	燃料チューブ、空圧チューブ、ケーブル被覆
PA11系TPAE	PA11を主なハードセグメントとする	低温衝撃性、柔軟性、耐油性に優れる	価格が高くなる場合がある	自動車配管、スポーツ用品、医療関連部材
PA6系TPAE	PA6を主なハードセグメントとする	機械強度と耐熱性を高めやすい	吸水率が比較的大きく、寸法変化に注意が必要である	機械部品、押出部材、工業部品
帯電防止グレード	親水性ポリエーテルや導電性添加剤を含む	静電気対策に使用できる	吸湿性や環境湿度により性能が変化する場合がある	電子部品包装、搬送部材、フィルム
補強グレード	ガラス繊維、無機フィラー、炭素繊維などを配合	剛性、寸法安定性、耐熱性を高めやすい	柔軟性や伸びは低下する	構造部品、筐体、機械部品

成形加工

成形加工法	適性	内容
射出成形	◎	複雑形状部品、シール、機械部品に適する。吸湿による発泡やシルバーを防ぐため、成形前乾燥が重要である。
押出成形	◎	チューブ、ホース、フィルム、シート、異形押出に適する。溶融粘度はグレードにより異なる。
ブロー成形	○	柔軟な中空部品やブーツ類に使用される場合がある。メルト強度に適したグレード選定が必要である。
圧縮成形	△	熱可塑性材料であるため、一般には射出成形や押出成形が多い。試作やシート加工で用いられる場合がある。
真空成形	△	シートグレードでは可能な場合があるが、形状保持性や加熱条件の確認が必要である。
カレンダー成形	△	一般的な主要加工法ではないが、フィルム・シート用途ではグレードにより検討される。
切削加工	○	硬質グレードや厚板材では切削加工が可能である。軟質グレードでは変形やバリに注意する。
溶着・接着	○	熱溶着、超音波溶着、熱板溶着などが可能な場合がある。接着は表面処理や接着剤選定が必要である。

代表的な物性値又は機械的性質

項目	単位	軟質TPAE	標準TPAE	高硬度TPAE	補強TPAE	備考
密度	g/cm³	1.00〜1.03	1.01〜1.05	1.03〜1.08	1.15〜1.35	フィラー、繊維、可塑剤により変化する
引張強さ	MPa	20〜35	30〜50	40〜70	60〜120	硬度、配向、含水状態により変化する
伸び	%	400〜800	250〜600	100〜400	10〜150	補強材を含むと大きく低下する
曲げ弾性率	MPa	20〜100	100〜500	500〜1,500	1,500〜5,000	軟質グレードでは曲げ弾性率が非常に低い
アイゾット衝撃強さ	kJ/m²	破壊せず	破壊せず〜80	20〜80	5〜30	低温衝撃性に優れるグレードが多い
荷重たわみ温度	℃	40〜70	50〜100	80〜150	120〜180	荷重条件により値が大きく変化する
融点	℃	130〜170	150〜190	170〜210	170〜220	ポリアミドセグメントの種類に依存する
ガラス転移温度	℃	-70〜-40	-60〜-30	-50〜-20	-50〜-20	ソフトセグメントにより低温柔軟性が変化する
連続使用温度	℃	80〜100	90〜110	100〜120	100〜130	熱老化、荷重、空気中・油中などの環境で確認する
吸水率	%	0.5〜2.5	0.5〜2.0	0.3〜1.5	0.3〜1.5	PA12系は比較的低く、PA6系は高くなりやすい
体積抵抗率	Ω·cm	10¹⁰〜10¹⁴	10¹¹〜10¹⁵	10¹²〜10¹⁵	10⁸〜10¹⁴	帯電防止・導電グレードでは大きく低下する

上記数値は代表値・目安であり、規格値ではない。実使用では、メーカーの技術資料、試験片の成形条件、測定温度、吸水状態、荷重、応力、使用時間を確認する必要がある。

耐薬品性

薬品分類	代表的な薬品	評価	備考
酸類	希塩酸、希硫酸、酢酸	△	低濃度・短時間では使用できる場合があるが、強酸や高温では加水分解・劣化に注意する。
アルカリ類	水酸化ナトリウム、KOH、アンモニア水	△	低濃度では比較的安定な場合があるが、高温・高濃度では劣化に注意する。
低級アルコール類	メタノール、エタノール、IPA	○	短時間接触では比較的安定な場合が多い。吸水や膨潤はグレードにより異なる。
高級アルコール類	グリセリン、ブタノール、MMB	○	比較的良好であるが、温度や長時間接触では膨潤を確認する。
芳香族炭化水素類	トルエン、キシレン、エチルベンゼン	△	膨潤や軟化を生じる場合がある。長時間接触では確認が必要である。
脂肪族炭化水素類	ヘキサン、ヘプタン、ミネラルスピリット	○	一般に比較的良好である。燃料、油類では添加剤の影響も確認する。
ケトン	アセトン、MEK、MIBK	△〜×	軟化、膨潤、割れを生じる場合がある。接触用途では実液試験が必要である。
エステル	酢酸エチル、酢酸ブチル	△〜×	膨潤しやすい場合があり、塗料溶剤や洗浄剤との接触に注意する。
塩素系溶剤	ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン	×	溶解、膨潤、応力割れを生じやすい。一般に長期接触には不向きである。
水・温水	水、温水、湿熱	○〜△	吸水による寸法変化と物性変化に注意する。高温水・蒸気では加水分解を確認する。
油	鉱物油、潤滑油、作動油、植物油	◎〜○	一般に耐油性は良好である。添加剤、温度、長時間浸漬条件を確認する。
燃料	ガソリン、軽油、アルコール混合燃料	○〜△	PA12系や専用グレードが使用される。燃料成分、バイオ燃料、添加剤により評価が変わる。

SP値（溶解度パラメータ）

熱可塑性ポリアミドエラストマーのSP値（δ）は、組成により異なるが、代表値として18〜23 MPa^1/2程度が目安である。ポリアミドセグメントが多い高硬度グレードでは高く、ポリエーテルセグメントが多い軟質グレードではやや低くなる傾向がある。

SP値は溶剤との親和性を推定する指標であるが、結晶性、水素結合、吸水、薬品の酸・アルカリ性、温度、応力、使用時間を反映しない。したがって、SP値だけで耐薬品性を判断することはできない。

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

下表はTPAEの代表SP値を20 MPa^1/2とした場合の目安である。実際の耐溶剤性は、ハードセグメント、ソフトセグメント、結晶化度、吸水状態、温度、応力、接触時間により変化する。

薬品名	SP値 MPa^1/2	SP値差	評価	備考
水	47.9	27.9	○〜△	SP値差は大きいが、吸水と加水分解に注意する。
メタノール	29.7	9.7	○	短時間では比較的安定な場合が多い。
エタノール	26.0	6.0	○	吸水、抽出、長時間接触を確認する。
IPA	23.5	3.5	○〜△	条件により膨潤する場合がある。
アセトン	20.3	0.3	△〜×	SP値が近く、軟化や膨潤に注意する。
MEK	19.0	1.0	△〜×	塗料溶剤、洗浄剤用途では確認が必要である。
酢酸エチル	18.6	1.4	△〜×	膨潤・軟化の可能性がある。
トルエン	18.2	1.8	△	SP値は近いが、結晶性により短時間では耐える場合がある。
キシレン	18.0	2.0	△	高温・長時間では膨潤に注意する。
ヘキサン	14.9	5.1	○	脂肪族炭化水素には比較的安定な場合が多い。
ジクロロメタン	20.2	0.2	×	塩素系溶剤であり、一般に不適である。
鉱物油	15〜17	3〜5	◎〜○	SP値差だけではなく、実際には耐油性が良好なグレードが多い。

評価基準：◎非常に良好、○概ね良好、△注意が必要、×不適。SP値差による評価は概算であり、酸性・アルカリ性、加水分解、抽出、応力割れ、添加剤の影響は別途確認する必要がある。

製法

項目	内容
原料	ポリアミドオリゴマー、ジカルボン酸末端ポリアミド、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ラクタム、アミノ酸、ジカルボン酸、ジアミンなどを用いる。
重合方法	ポリアミドセグメントとソフトセグメントを、エステル化、アミド化、重縮合、溶融重合などによりブロック共重合する。
ペレット化やコンパウンド	重合後、押出機で溶融混練し、ペレット化する。用途により可塑剤、安定剤、滑剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤、フィラーなどを配合する。
添加剤・充填材・強化材	ガラス繊維、炭素繊維、タルク、シリカ、導電性カーボン、難燃剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤などが用いられる場合がある。
代表的な反応式	HOOC-PA-COOH + HO-R-OH → HOOC-PA-COO-R-OOC-PA-COOH + H₂O
工程の概要	ポリアミドオリゴマーの調製、ソフトセグメントとの重縮合、分子量調整、脱揮、押出ペレット化、乾燥、包装の流れが一般的である。

TPAEは、ポリアミドの結晶性をハードドメインとして利用するため、架橋ゴムのような硫黄加硫は通常行わない。熱可塑性であるため、加熱により溶融し、冷却により再び固化する。ただし、成形時の熱履歴、乾燥不足、滞留時間が物性に影響する場合がある。

詳細な利用用途

分野	主な用途	採用理由
自動車	燃料チューブ、エアブレーキチューブ、冷却配管、ワイヤーハーネス被覆、ブーツ、シール	耐油性、低温柔軟性、耐摩耗性、軽量性、耐屈曲性が求められるためである。
電気・電子	ケーブル被覆、コネクタ周辺部材、静電気対策部材、電子部品搬送部材	柔軟性、耐屈曲性、耐摩耗性、成形性を活用できる。
機械部品	ギア周辺部材、ローラー、ホース、チューブ、シール、緩衝部品	耐摩耗性、耐油性、弾性回復性、低騒音性を利用する。
医療	カテーテル、医療用チューブ、バルーン部材、柔軟コネクタ	柔軟性、キンクしにくさ、透明性、押出加工性が求められる用途で使用される場合がある。
食品機械	チューブ、ホース、搬送部材、柔軟部品	耐油性、柔軟性、耐摩耗性を活用できる。食品接触用途では規格適合グレードの確認が必要である。
建築・設備	配管部材、シール材、緩衝材、保護カバー	耐候性、耐薬品性、温度変化、長期圧縮ひずみを確認した上で使用される。
スポーツ用品	ランニングシューズ部材、スキー靴、スポーツギア、グリップ、保護具	軽量性、反発弾性、低温柔軟性、耐屈曲性が求められるためである。
フィルム・シート	透湿フィルム、保護フィルム、包装材料、ラミネート材	柔軟性、耐ピンホール性、接着性、透湿性を調整できる場合がある。

比較材料	特徴	対象材料との違い
熱可塑性ポリウレタン	耐摩耗性、弾性、機械強度に優れる熱可塑性エラストマーである。	TPAEはTPUより低温柔軟性、耐油性、軽量性で有利な場合がある。TPUは耐摩耗性や接着性に優れる場合が多い。
熱可塑性コポリエステル	ポリエステル系の熱可塑性エラストマーで、耐熱性、反発弾性、耐油性に優れる。	TPAEは低温柔軟性や軽量性で有利な場合がある。TPEEは高温機械特性や耐クリープ性で有利な場合がある。
ポリアミド12	低吸水性、耐薬品性、寸法安定性に優れるポリアミドである。	TPAEはPA12より柔軟で弾性が高い。PA12は剛性や耐圧性を確保しやすい。
ポリアミド11	植物由来原料を用いる場合があり、低温衝撃性と耐薬品性に優れるポリアミドである。	TPAEはPA11より柔軟で、ゴム弾性を持つ。PA11は構造部材や配管材としての剛性を持つ。
ポリアミド6	機械強度、耐摩耗性、耐熱性に優れる汎用エンジニアリングプラスチックである。	TPAEはPA6より柔軟で低温特性に優れる。PA6は剛性と耐熱性に優れるが吸水が大きい。
オレフィン系熱可塑性エラストマー	軽量で成形性が良く、耐水性に優れるエラストマーである。	TPAEは耐油性、耐摩耗性、機械強度で有利な場合がある。TPOは低密度、低コスト、耐水性で有利である。
スチレン系熱可塑性エラストマー	柔軟性、成形性、触感に優れる熱可塑性エラストマーである。	TPAEは耐油性、耐熱性、機械強度で有利な場合がある。SBCは柔軟性、透明性、低コストで有利である。
テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体	フッ素系樹脂で、耐薬品性、耐候性、耐熱性に優れる。	TPAEは柔軟性と弾性が高く、成形温度も比較的低い。ETFEは耐薬品性と耐候性で大きく優れる。

代表的なメーカー

メーカー	代表製品・ブランド	概要
Arkema	PEBAX	ポリエーテルブロックアミドの代表的ブランドであり、スポーツ用品、医療、自動車、工業用途などで使用される。
Evonik	VESTAMID E	ポリアミド系エラストマーを展開しており、柔軟性、耐薬品性、低温特性を必要とする用途に用いられる。
UBE	UBESTA XPA	ポリアミド系エラストマーとして、チューブ、ホース、フィルム、工業部材などに用いられる代表例である。
EMS-CHEMIE	GRILFLEX	ポリアミド系熱可塑性エラストマーの代表例であり、柔軟性とポリアミド系材料の特性を併せ持つ。
Foster Corporation	医療用ポリアミドエラストマー系コンパウンド	医療用途向けに、ポリアミドエラストマーを含む各種カスタムコンパウンドを取り扱う代表例である。