プラスチック用無機フィラーの紹介

ガラス繊維

中国の押出機メーカー　ガラス繊維はエンジニアリングプラスチックでよく使われるフィラーです。主成分はシリカおよびその他の派生金属酸化物です。現在の国際的な主流の製造プロセスは窯引き法です。アルカリ不含有ガラス繊維、中アルカリガラス繊維、高アルカリガラス繊維に分けられます。エンジニアリングプラスチックで一般的に使用されるガラス繊維は主にアルカリ不含有切断ガラス繊維と撚りをかけない長繊維ガラス繊維です。ガラス繊維を添加すると、エンジニアリングプラスチックは以下のように変化します。 .

メリット

1. 剛性と硬度を向上させます。ガラス繊維の増加により、プラスチックの強度と剛性が向上します。;

2. 耐熱性と熱変形温度を改善します。ナイロンを例にとると、ガラス繊維を添加したナイロンでは熱変形温度が少なくとも30℃以上上昇し、一般的なガラス繊維強化ナイロンの耐熱温度は220℃以上に達します。;

3. 寸法安定性を向上させ、収縮を低減します。;

4. ねじれ変形を低減します。;

5. クリープを低減します。;

6. 吸湿性を低減します。.

短所

製品の弾性率が上がると靭性が低下します。また、炎抑制性能にも悪影響を及ぼします。これは、ろうそく芯効果が炎抑制システムを妨げ、炎抑制効果に影響を与えるためです。露出したガラス繊維はプラスチック製品の表面光沢を低下させます。.

ガラス繊維の長さは材料の脆さに直接影響します。ガラス繊維が適切に処理されていない場合、短繊維は衝撃強度を低下させます。一方、長繊維が適切に処理されれば衝撃強度は向上します。材料の脆さを大きく低下させないためには、一定の長さのガラス繊維を選ぶ必要があります。.

製品の繊維含有量も重要な問題です。業界では一般に15%、25%、30%、50%などの整数値の含有量が採用されています。ガラス繊維の具体的な含有量は製品の用途に応じて決定する必要があります。.

良好な機械的特性と表面効果を得るためには、ガラス繊維の直径や長さ、さらにはその後の改質における表面処理やガラス繊維含有量が非常に重要です！

炭酸カルシウム

中国の押出機メーカーの炭酸カルシウム製品は重質炭酸カルシウムと軽質炭酸カルシウムに分かれます。重質炭酸カルシウムは「重カル」と略され、英語ではGCCと略されます。重質炭酸カルシウムの沈降容積は軽質炭酸カルシウムより小さいため、「重質炭酸カルシウム」と呼ばれます。現在、重質炭酸カルシウムの工業生産には主に二つのプロセスがあり、一つは乾式プロセス、もう一つは湿式プロセスです。乾式プロセスは湿式プロセスよりも低コストで汎用性の高い製品を生産します。.

軽質炭酸カルシウムは「軽カル」と呼ばれ、沈殿炭酸カルシウムとも呼ばれ、英語略称はPCCです。石灰の主成分は焼成石灰石およびその他の原料から石灰を生成し、その後二酸化炭素を導入して石灰乳を炭酸化し、炭酸カルシウムの沈殿を形成し、最終的に脱水、乾燥、粉砕によって得られます。あるいはまず炭酸ナトリウムと塩化カルシウムを用いて複分解反応を行い炭酸カルシウムの沈殿を生成し、その後脱水、乾燥、粉砕します。.

炭酸カルシウムはPPを充填・強化するために最も初期に用いられた無機フィラーの一つであり、微細な炭酸カルシウムの応用は常に優勢な地位を占めてきました。研究によると、炭酸カルシウムの添加はPPの衝撃強度を高めますが、引張強度は低下します。軽質炭酸カルシウムを添加すると、同時に衝撃強度と降伏強度が向上し、ステアリン酸処理されたPCCはさらに良い効果を示します。チタネートカップリング剤で処理された炭酸カルシウムはPPの衝撃強度を大幅に向上させることができます。.

ナノサイズの炭酸カルシウムの登場により、中国の押出機メーカーはナノサイズの炭酸カルシウムが強化と靭性向上を同時に実現でき、その靭性向上効果はミクロンサイズの炭酸カルシウムよりも優れていることを発見しました。研究によると、ナノ炭酸カルシウムの形状は異なり、複合材料の機械的特性も大きく異なります。立方体のナノ炭酸カルシウムは複合材料の衝撃特性を向上させるのに有利ですが、繊維状のナノ炭酸カルシウムは材料の引張特性を大幅に改善します。ナノ炭酸カルシウムはPPの球晶を著しく微細化し、生成の促進を助けます。.

ガラスビーズ

ガラスビーズは新しいタイプのケイ酸塩材料で、固体と中空があります。通常、粒径0.5～5mmのガラスビーズを微細ビーズと呼び、粒径0.4mm以下のものをマイクロビーズと呼びます。マイクロビーズにはさまざまな種類があり、飛灰ガラスビーズは飛灰から抽出された軽量の微小球状材料です。主成分は二酸化ケイ素で、ほかに多種の金属酸化物を含みます。飛灰ガラスビーズは耐高温性と低い熱伝導率という利点を持ちます。耐磨耗性、圧縮抵抗、難燃性などの特性もあり、特殊な球面構造は材料の加工流動性を向上させることもできます。また、表面光沢が良く、製品の表面光沢を高め、表面への汚れ吸着を低減します。.

ガラスビーズはPPの強化と靭性向上に広く用いられています。研究によると、ガラス微粒子の含有量が増加するにつれて、単軸・二軸押出PP/ガラス微粒子複合材料の引張弾性率、曲げ強度および弾性率はすべて直線的に上昇しますが、降伏強度はわずかに低下します。低含有量では破壊ひずみが増加し、その後急速に減少します。単軸・二軸押出材料の衝撃強度は上昇し、一定範囲内でガラスビーズの添加量が増加するにつれてさらに上昇します。単軸押出材料の衝撃強度は二軸押出材料より若干高いです。また、ガラスビーズの粒径はPP/ガラスビーズ複合材料の靭性に大きな影響を与えます。.

ケイ酸塩鉱物

現在、最も広く利用され、研究されているケイ酸塩鉱物はタルク、モンモリロナイト、ウィラストナイトなどです。その中でもアタパルギットとゼオライトは特に注目を集めています。.

タルクとモンモリロナイト（MMT）はいずれも層状ケイ酸塩鉱物です。タルクはマグネシウムケイ酸塩鉱物で、薄片状の構造をしています。一般に、粒径が細かいほど分散効果が良くなり、材料の熱変形温度と表面仕上げを向上させることができます。MMTの層間隔は大きく、挿入法を用いてPP複合材料を調製することが多いです。MMTはPPマトリックスに良好な挿入構造を形成し、PPの衝撃耐性と寸法安定性を向上させます。.

アタパルギット（ATP）は鎖状層状ケイ酸塩です。ATPは天然の一次元ナノ材料であるケイ酸塩鉱物です。基本的な構造単位は針状または短繊維状の単結晶です。ATPはマイクロ充填とナノ強化の二段階でポリプロピレンと複合化し、材料の機械的特性を向上させることができます。この新しいタイプの短い粘土繊維は、一般的なガラス繊維強化樹脂の欠点、例えば流動性の悪さ、粗い外観、加工設備への深刻な摩耗などを克服しているため、高い開発価値を持っています。.

中国の押出機用ウォラストナイトは、単鎖型珪酸塩鉱物であり、通常、薄片状、放射状または繊維状の集合体を形成します。研究によると、ウォラストナイトを充填したプラスチックは機械的特性を向上させるだけでなく、ガラス繊維の代わりとして使用することでコストを削減することも可能です。.

ゼオライトは層状珪酸塩鉱物です。豊富な孔構造を持ち、機能性粒子を吸着または担持することで、強力な機能性を持つポリプロピレン複合材料を製造でき、製品の付加価値を高めることができます。そのため、PP/ゼオライト機能性複合材料の開発には大きな可能性があり、現在の研究と注目の焦点となっています。.

二酸化チタン

二酸化チタンの化学組成は二酸化チタンです。結晶形態の違いにより、ルチル型とアナターゼ型があります。ルチル型は最も安定した結晶形態で、緻密な構造を持ち、硬度、耐候性、粉砕抵抗性がアナターゼ型よりも優れています。大気中のさまざまな化学物質に対して安定しており、水に溶解せず、耐熱性にも優れています。二酸化チタンを添加すると、製品の白度を向上させるだけでなく、紫外線による損傷を軽減し、ポリプロピレンの光老化性能を改善し、製品の剛性、硬度、耐摩耗性を向上させることができます。ただし、PPやPAなどの結晶性材料とは相性が悪いため、適合化・改質を行う必要があります。.