ポリウレタン vs シリコーン：あなたの設計に最適な材料は？
シリコーンとポリウレタンは、多くの製品・コンポーネント製造に使用される一般的な材料です。両材料で似た製品を作れる場合もありますが、アプリケーションにおける物理特性と環境条件が、最終的に製品設計に適した材料を決めます。本記事では、シリコーンとポリウレタンの違いを明らかにし、材料選定を効率化します。
シリコーンとは
シリコーンはポリシロキサンとも呼ばれ、炭素、水素、酸素、ケイ素からなるゴム状のエラストマー材料です。ポリウレタンと同様、ほとんどのシリコーンは熱硬化性材料で、粘度と製造プロセスに応じて、ほぼあらゆる形状・形態を取れます。シリコーンで設計する際、通常3種類の材料があります：液状シリコーンゴム（LSR）、高濃度ゴム（HCR）、室温硫化（RTV）ゴム。各材料オプションは異なる物理特性と成形技術を備え、多様な設計ニーズに対応します。特定の化学添加剤をシリコーンの原液状態で組み込むことで、耐裂強度、耐熱性、導電性、難燃性など多様な特性を付与できます。シリコーンの硬度は通常、ショアAスケールで10〜90の範囲です。
ポリウレタンとは
ポリウレタンは、ポリオールとジイソシアネートの化学反応によって形成されます。シリコーンとは異なり、ポリウレタンはクッションのように柔らかく柔軟なものから、金属のように硬く剛性の高いものまで幅広く対応可能です。特に熱硬化性ポリウレタンは、固体やフォームに化学的に設計でき、鋳造またはリアクション射出成形（RIM）プロセスを通じて、幅広い物理特性と表面仕上げを実現します。鋳造による熱硬化性ポリウレタンは、特定の設計・性能要件を満たす大幅なカスタマイズが可能で、RIMは熱硬化性ポリウレタンの優れた特性と射出成形技術の適応性を組み合わせます。このため、ほぼ無限の材料オプションと設計柔軟性で、厳密な要件に対応できます。ポリウレタンの硬度は、ショアA、D、00の3スケールで利用可能です。硬度とその測定方法の詳細はこちら。
シリコーンとポリウレタンの違い
似た製品を作れる一方で、シリコーンとポリウレタンは大きく異なります。以下の表でこれらの違いを整理し、二つの人気材料の判断を助けます：
| シリコーン | ポリウレタン |
|---|---|
| 一般的に射出、鋳造、圧縮成形 | 一般的に鋳造またはリアクション射出成形（RIM） |
| フォームは高コスト・加工困難で特殊材料とされる | 多様なタイプの固体・フォーム材料に設計可能 |
| 硬度は通常ショアAスケール範囲 | 硬度はショアA、D、00スケールで対応可能 |
| -65°F〜500°F（-54°C〜260°C）の温度耐性 | -80°F〜300°F（-62°C〜149°C）の温度耐性 |
| 極端な温度に高耐性だが、引張強度、耐摩耗性、耐久性が低い傾向 | 高耐摩耗性、高引張強度、長寿命。物理特性をカスタマイズして特定性能要件に対応可能 |
| 材料コストが著しく高い、特にフォーム | 少量・大量生産ともにより経済的なセットアップ |
どちらの材料を選ぶべきか？
シリコーンとポリウレタンは、アプリケーションと性能要件に応じて幅広い製品・コンポーネントに適合します。しかし、ポリウレタンはほぼ無限の物理特性と小型から大型・複雑形状まで対応し、より強靭で堅牢な製品を生産できます。このため、軍事・防衛、医療機器、紙・メディア搬送などの用途でよく検討されます。一方、シリコーンは極端な温度への高耐性が必要な製品に最適です。例えば、ベビー用品、調理器具、チューブ・ホースなど、シリコーンの種類に応じて消費者向け・医療用製品でよく見られます。シリコーンvsポリウレタンを評価する際は、性能向上に必要な主要物理特性を考慮することが重要です。
製品設計アイデアで材料支援をお求めの場合は、こちらの設計ツールをご利用いただくか、下記のDurethaneデータシートをダウンロードして、利用可能な優れた特性をご検討ください。
産業技術