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  • 2025年9月2日
  • 更新日:2025年9月2日
  • 材料選定

  • 熱可塑性エラストマー(TPE)とシリコーンゴムの違い。特性・用途を比較。

熱可塑性エラストマー(Thermoplastic Elastomer, 以下TPE)とシリコーンゴム(以下シリコーン)はいずれも弾性を持つ高分子材料ですが、その構造や性質は大きく異なります。

TPEはゴムの柔軟性とプラスチックの加工性を併せ持つ「熱可塑性」のエラストマーであり、加熱すると軟化・溶融して成形でき、冷却すると再び固まります。

一方、シリコーンゴムはケイ素を主成分とする「熱硬化性」のエラストマーで、加熱により化学架橋して硬化し、一度成形すると再度溶融することはありません。

本記事では、両者の物理的性質(柔軟性・弾性、耐熱・耐候性など)、加工性、耐久性・化学的安定性、コストと経済性、一般的用途(医療、玩具、自動車、電子部品など)、そして安全性・食品適合性の観点から詳しく比較します。

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物理的性質の比較(柔軟性・弾性、耐熱性・耐候性など)

柔軟性・弾性

いずれの素材も高い柔軟性と弾性を示しますが、その硬度範囲と感触には違いがあります。TPEは非常に柔らかくできる素材で、ショアA硬度で0に近いゲル状から約100まで幅広く調整可能です。

シリコーンゴムも柔軟ですが、わずかに剛性を感じる弾性があり、硬度は通常ショアAで30〜70程度の範囲に収まります。例えば引張り伸び(伸長性能)はTPEで約200%〜1400%、シリコーンで約100%〜1100%といずれも高い値ですが、最大ではTPEの方が大きい場合があります。

一方で弾性回復性(繰返し伸縮後に元に戻る特性)を見ると、シリコーンゴムは架橋構造ゆえに圧縮歪みが小さく弾性回復に優れるのに対し、TPEは長時間負荷下ではクリープ変形や歪み残りが生じやすい傾向があります。

総じて、TPEは柔軟でソフトな触感を実現しやすく、シリコーンは弾性保持力で優れると言えます。

耐熱性・耐寒性

耐熱温度の上限はシリコーンゴムが圧倒的に高く、一般的な使用範囲でも約200〜250℃程度まで耐えることができます。シリコーンは高温環境下でも弾性をほとんど損なわず安定した性能を発揮でき、オーブン用マットや工業用シールなど高温下で使用される製品に適しています。

一方、TPEの耐熱性は種類によりますが一般に100℃前後(多くは80℃程度)が上限で、極端な高温環境には適しません。例えばエンジン周辺など高温が避けられない用途ではシリコーンゴムが選ばれます。

耐寒特性については、シリコーンゴムもTPEも低温下で柔軟性を保つ点で優秀です。シリコーンは-40〜-50℃程度の極低温でも性能を維持でき、TPEも多くのグレードで-30℃前後まで実用可能です。寒冷環境下では両者とも硬化や脆化が少なく動作しますが、超低温域ではシリコーンに分があります。

耐候性(耐紫外線・耐候老化)

屋外曝露や紫外線(UV)への耐性はシリコーンゴムが非常に優れています。シリコーンは耐候性・耐オゾン性が極めて高く、長期間屋外に晒しても劣化(ひび割れ、硬化、変色など)が起こりにくい材料です。

一方、TPEの耐候性はベースポリマーに依存し、例えばポリオレフィン系のTPEは比較的耐候性が高いものもありますが、一般にはUV光による劣化(色あせや強度低下)が起こりやすいため、必要に応じて紫外線安定剤の添加など対策が求められます。

耐オゾン性もシリコーンほど卓越はしていません。したがって長期屋外用途(屋外パッキン、建築用シーラント等)ではシリコーンが主に選択され、TPEを用いる場合は耐候グレードを選ぶ必要があります。

耐摩耗性

耐摩耗性(摩耗しにくさ)はTPEの種類次第ですが、一般にシリコーンゴムよりTPEの方が優れているとされています。特にスチレン系やウレタン系のTPEは摩耗に強く、繰返しの摩擦にも耐えられることからスポーツシューズの靴底などにも採用されています。

シリコーンゴムはゴム材料として中程度の耐摩耗性で、工業用ローラーなど摩耗が深刻な用途にはあまり使われません。

耐油性・耐薬品性

耐油性・耐薬品性に関しては、シリコーンゴムは非常に化学的に安定した材料です。不活性であるため多くの薬品や水、アルコール類にほとんど侵されず、耐溶剤性・耐薬品性に優れます。希酸・希アルカリや極性溶媒中でも物性変化が小さく、汚染されにくいことから医療・食品分野でも重用されています。

ただしシリコーンでも弱点がないわけではなく、ガソリンやベンゼンなど非極性の油剤中では膨潤しやすく(ゴムが溶剤を吸って体積が増える)、長時間接すると機械的強度が低下します(※ただし溶剤が揮発すれば元に戻る点で他のゴムより分解はしにくい特徴があります)。

TPEの耐薬品性は系統により様々ですが、例えばオレフィン系TPE(TPO)は耐水性・耐候性・耐オゾン性に優れる一方で高温の油には弱い、ポリウレタン系TPE(TPU)は耐油・耐摩耗に非常に優れるが加水分解に弱い、等それぞれ特性があります。

総じて耐油性はシリコーンよりTPE(特にポリエステル系・スチレン系)の方が優れる場合もあり、自動車のガソリンタンク周りなど油に触れる部位には対応する耐油グレードのTPEが使われることがあります。

一方シリコーンは耐熱油中での安定性は高く100℃を超える温度ではニトリルゴム等より優れるとの報告もあります。耐薬品性全般ではシリコーンが概ね優位ですが、用途に応じた材料選択が重要です。

特性 TPE(熱可塑性エラストマー) シリコーンゴム
成形方法 熱可塑性(加熱で軟化・冷却で硬化)。射出・押出成形などが容易 熱硬化性(加熱で架橋硬化)。液状シリコーン射出成形(LIM)などによる
リサイクル性 可能(再溶融・再成形ができる) 不可(一度硬化すると再加工できない)
柔軟性(硬度) 非常に柔軟(ショアA硬度0〜90程度まで調整可) 柔軟だが若干剛性あり(ショアA硬度30〜70程度)
弾性回復性 良好(長時間荷重時に変形残留する場合あり) 極めて良好(圧縮歪みが小さく回復が速い)
耐熱性 中程度(実用上限は約80〜100℃) 非常に高い(200〜250℃程度まで耐久)
耐寒性 高い(-40〜-50℃前後まで性能維持) 高い(-40〜-50℃でも柔軟性維持)
耐候性(耐UV・耐オゾン) 標準〜良好(UVで劣化するため安定剤など必要) 非常に優れる(紫外線・オゾンでも劣化しにくい)
耐摩耗性 優れる(摩耗しにくく繰返し使用に強い) 良好(一般的なゴム程度。摩耗する用途には不向き)
耐油性 優れる(種々の油への耐性が高い) 中程度(高温下では安定だが、低温で油に浸かると膨潤)
耐薬品性 良好(薬品の種類によっては注意) 非常に優れる(多くの化学物質に対し不活性)
耐久性(老化) 標準(経年劣化がやや速い) 極めて高い(経年劣化が起こりにくい)
安全性 組成に依存:可塑剤など含有次第。食品・医療用途では安全グレードの選定必要 高い:高純度で生体適合性に優れる。食品・医療用途でも広く実績
コスト 低(材料費・成形コストが安い) 高(材料単価・加工費が高価)

表:熱可塑性エラストマー(TPE)とシリコーンゴムの比較表

加工性(成形方法・リサイクル性など)

TPEとシリコーンゴムの加工法の違いは大きなポイントです。

TPEは前述のように熱可塑性であり、熱を加えると軟化して溶融状態になり、金型に射出したり押出成形することで任意の形状に成形できます。冷却すると化学構造は変化せず物理的に固化するだけなので、必要に応じて再加熱で再成形(リサイクル)することも可能です。

このためTPEは射出成形機や押出機など汎用プラスチックと同じ設備で加工でき、生産サイクルが短く大量生産に向いています。

一方、シリコーンゴムは熱硬化性のため、未硬化の原料を加熱するとポリマー同士が架橋反応(加硫)を起こし、ゴム弾性を持った最終製品に化学的に固化します。

代表的な成形法は、加硫型のシリコーン原料を金型に入れて加熱・加圧する圧縮成形や射出成形、液状シリコーンゴム(LSR)を射出して金型内で加熱硬化させる方法(LIM成形)などがあります。

シリコーン成形は一般に硬化時間が必要なためサイクルタイムが長く、また未硬化原料や副資材の管理など工程も複雑になります。一度架橋したシリコーン製品は再び溶かして作り直すことができないため端材の再利用が難しく、不要になった製品も熱可塑性プラのようなリサイクルは基本的にできません。

以上の違いから、加工性の面では TPEは成形が容易で生産効率が高く、廃材も再利用できる 点で有利です。実際、TPEはゴムのような性質を持ちながら加硫工程が不要で、短時間で射出成形できるため製造コストを抑えられます。複雑形状への対応や二色成形・インサート成形のしやすさもTPEの利点です。

対してシリコーンゴムは成形に手間と時間がかかり材料ロスも出ますが、一体成形された製品は高い寸法安定性や信頼性を持ち、過酷な条件に耐える品質が得られるというメリットがあります。

例えばシリコーンは低粘度の液状樹脂を用いることで精密な微細成形が可能であり、微小な隙間も埋めるシール部品などに適しています。

このように、量産性・経済性を重視するならTPE、高性能・高精度を要求される用途ではシリコーンといった使い分けがなされています。

耐久性

耐久性(経年劣化)の観点でも両者には差があります。シリコーンゴムは化学的に安定なシロキサン結合を骨格にもつため、不活性で老化しにくい素材です。紫外線やオゾン、酸素による劣化(クラックや硬化)の進行も極めて遅く、屋外や高熱下でも長期間性能を維持できます。

またシリコーンは耐疲労性(繰返し変形に対する耐久)にも優れ、例えばキーパッドや振動吸収材として百万回と押下・変形される状況でも物性低下が少ないと評価されています。

一方、TPEは物理的にはゴム弾性を示しますが分子的には熱可塑性プラスチックであるため、長期間の荷重や繰返し応力に晒されると徐々に塑性変形が蓄積しやすい傾向があります。例えば圧縮荷重下での永久歪みは架橋ゴムほど低くなく、長時間の使用で若干ヘタリやすい場合があります。

またTPEは環境下での酸化劣化や熱劣化も起こり得ます。特にスチレン系TPEなどは屋外暴露で経年劣化が速いため、耐候安定剤の添加や定期的な交換が必要になることがあります。

総じて、耐久性(長寿命)の点ではシリコーンに軍配が上がり、TPEは必要性能を満たす期間内でコストメリットを活かし使い切るという発想になることが多いです。

コスト

材料コストおよび加工コストの面では、一般的にTPEの方がシリコーンより経済的です。TPE原料は石油由来の汎用樹脂成分(オレフィンやスチレン系ポリマーなど)を主体とするため比較的安価で、1kgあたりの単価はシリコーンゴムより低い傾向があります(シリコーンゴムは精製シリコーンオイルを重合して作られるため価格が高めです)。

また前述したようにTPEは射出成形などで生産サイクルが短く、大量生産時の成形コストやエネルギーコストも低減できます。金型から製品を取り出した後の仕上げ作業(バリ取り等)が少なく済む点や、不良品・端材を再利用できる点もトータルコストに有利です。

対してシリコーンゴムは材料自体が高価であるうえ、成形に時間と手間がかかるため人件費・設備稼働費もかさみます。液体シリコーンの場合でも加熱硬化の工程が必要なため、1ショットあたりの成形時間はTPEより長く、生産効率で劣ります。そのためコスト重視の用途ではシリコーンよりTPEが検討されることが多く、実際「シリコーンではコストが高すぎる場合の代替素材としてTPEが有力候補となる」例も聞かれます。

例えば日用品や雑貨、包装材料などでは、必要な性能を満たす範囲で安価なTPEに置き換えることでコスト削減が図られています。一方で、シリコーンでなければ要求性能を満たせないケース(高温に曝される部品、厳しい医療規格を満たす部品など)では、コストが高くてもシリコーンが選ばれます。

つまり費用対効果を考え、性能に過不足のない安価なTPEか、高性能だが高価なシリコーンかを用途毎に判断する形です。

安全性および食品適合性

人体への安全性および食品との適合性の面でも、両者には違いがあります。

シリコーンゴムはその組成が非常に純粋(主成分はケイ素と酸素の高分子)で、不純物が少ないため一般に安全な素材と見なされています。実際、医療用のシリコーンゴム(例えば医療グレードシリコーン)はISO10993やUSP Class VIといった生物学的安全性試験に適合しており、体内埋め込みにも使用可能なほど高い安全性・安定性を備えています。

シリコーンは重金属や可塑剤を含まず、経年で有害物質が溶出する懸念も極めて低いため、食品に直接触れる用途にも広く用いられています。例えば調理器具ではシリコーン製のヘラや耐熱シリコーンシート、耐冷菓子型などが一般化しており、食品の風味や安全性に影響を与えない素材として家庭から業務用まで支持されています。また哺乳瓶の乳首や幼児用の食器類もシリコーン製が安心とされ、市販品も多いです。

一方、TPEの場合は「安全性はその組成次第」と言われます。TPE自体は基本的に無毒性の高分子ですが、製品によっては可塑剤(柔軟性付与のためのオイルなど)や添加剤(難燃剤、安定剤など)が配合されています。適切なグレードを選定しないと、これら添加剤が食品や皮膚に触れて問題となる可能性があります。

市販のTPE製使い捨て手袋の中には食品衛生法に適合していない製品もあるため注意が必要ですが、近年は食品適合品が多くを占めています。食品包装用途向けのTPEコンパウンドは各社から開発されており、食品容器のパッキンやボトルキャップのシール材として食品衛生法適合のTPEが利用されています。

例えばTPE製のペットボトルキャップのシールは開封時に適度な弾力で密封性を保ちつつ、食品安全性もクリアしています。また塩化ビニル樹脂(PVC)の代替として、玩具や医療チューブに使えるフタル酸エステル不使用のTPEも登場し、安全性が向上しています。

要するに、TPEも食品接触や医療用途に「使える材料」は存在しますが、シリコーンほど一律に安全が保証された素材ではないため、グレード選択と規格適合の確認が重要になります。

なおアレルギーの観点では、シリコーンゴムはラテックスアレルギー(天然ゴムアレルギー)の代替材料として医療用手袋に使われるほど安全で、皮膚感作性が極めて低いです。TPEも基本的にゴム蛋白を含まないためラテックスフリーでアレルギーリスクは低いですが、添加剤由来の皮膚刺激がないか評価する必要があります。

耐熱消毒に関しては、シリコーンは煮沸消毒やオートクレーブに耐えるため繰返し使用の製品に向きますが、TPEは熱で変形・劣化する恐れがあるため高温消毒には不向きであり、使い捨て用途か薬液消毒に限られます。

安全性と食品適合性ではシリコーンが基本的に優位ですが、TPEも適切に選べば安全に使用可能な素材です。ただしTPEを食品・医療用途に使う際は、その製品が該当の法規(食品衛生法・薬機法など)に適合しているかを十分確認することが重要です。

用途の比較

TPEとシリコーンはいずれも多様な分野で使われていますが、それぞれ得意分野が異なります。以下に表で概略を説明します。

分野 シリコーンの主な用途・特徴 TPEの主な用途・特徴 備考
医療分野 生体適合性・耐熱滅菌性が高い長期インプラント(人工心臓・人工関節・乳房インプラント)カテーテル・気管チューブ・注射器ピストンシールなどの柔軟部品 医療機器ハウジング部品・補助具ラテックス代替の使い捨て手袋(アレルギーフリー)輸液バッグチューブ・血圧計カフなど大量生産品 長期体内留置や高圧蒸気滅菌にはシリコーンが依然有利
玩具・ベビー用品 哺乳瓶乳首・おしゃぶり・歯固めなど口に触れる製品煮沸消毒可、無味無臭・有害物質無し 人形の外皮・グリップ・ボール玩具など柔らかな触感部品食品グレード可塑剤無添加が必須 口に触れる製品は、TPEも食品グレードで安全性を確保
自動車分野 ターボホース・ラジエーターホース・点火ケーブル被覆・高温ガスケット−40℃~高温まで耐熱・耐オイル・耐冷却水 ドア・窓シール(ウェザーストリップ)・ヘッドライトシールダッシュボード部品・スイッチノブ表面- ホイールカバー・泥除け軽量リサイクル性のTPOも含む 高温部・油類接触部はシリコーン、それ以外はTPEでコスト・成形性重視の使い分け
電子・電気分野 オーブントースター・アイロン配線被覆・電気接点シールなど高温絶縁用途封止材(ポッティング)・LED封入キーパッドシート(リモコン・キーボード) ケーブル被覆・スマホケース・プラグ根元のストレインリリーフ防水パッキンウェアラブルデバイスのバンド(発汗・皮膚刺激配慮でシリコーン採用例も) 高温・封止にはシリコーン、柔軟・外装にはTPEと静電気特性を配合で調整
その他の用途 製菓用型(チョコ型・焼き菓子型)・ヘラ・耐熱マット建築用シーリング材(窓・外壁目地の防水) 食品包装材(量産向きコスト重視)床材クッション・防振ゴム(建築)ヨガマット・トレーニンググリップなどスポーツ用品 産業全般で「高性能/高信頼=シリコーン」「量産・コスト重視=TPE」という棲み分けが基本形態

表:熱可塑性エラストマー(TPE)とシリコーンゴムの用途比較

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