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タルクペレット
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タルクパウダーマスターバッチは、タルクを主成分とし、担体樹脂またはポリマーおよび関連改質剤と混合・造粒して形成されたプラスチック改質充填材です。外観は灰白色の円柱状で、色調が均一です。
滑石粉の加工性能および飛散特性を改善することにより、プラスチック、建築材料、化学工業、ゴム、塗料、製紙など、幅広い分野で広く利用されています。これにより、充填材の靭性、強度、耐熱性、耐老化性、高温抗クリープ性能などが向上し、製品の品質と使用寿命が高まります。
特性と利点
滑石は、水を含み、層状構造を持つ珪酸塩鉱物です。化学式はMg3(Si4O10)(OH)2。その化学組成は、MgOが31.8％、SiO2が63.37％、H2Oが4.7％で、通常、少量のFeやAlなどの元素を含みます。滑石の密度は2.7～2.8g/cm³で、硬度は鉱物充填材の中で最も低く、モース硬度は1であり、柔らかく滑らかな感触があります。色は白、灰緑、乳白色、淡紅色、浅藍色、薄灰色などがあり、真珠光や脂肪光沢を帯びています。また、380～500℃では結合水を失い、800℃以上では結晶水を失います。滑石は水中でわずかにアルカリ性を示し、pH値は9.0～9.5です。
滑石は層状構造を有し、隣り合う二つの層は微弱なファンデルワールス力によって結合しています。外部からの力が加わると、隣り合う二つの層の間に容易にずれや剥離が生じます。そのため、滑石粒子の基本的な形状は、薄片状または鱗片状となっています。
滑石粉の板状構造により、滑石粉をプラスチックに充填することで、いくつかの性能が大きく向上します。そのため、滑石粉は強化用フィラーと見なされることがあります。まず、滑石粉は充填材料の剛性を高め、高温下での耐クリープ性能を改善します。加工時に材料の流れ方向に沿って滑石粉粒子が配列すると、最小抵抗の原理に基づき、その配列は基本的に板状となり、小さな板がつながって大きな板を形成します。このため、特定の方向では材料の剛性が顕著に向上します。次に、滑石粉は充填材料の耐熱性を大幅に向上させることができます。材料の耐熱性能を測定する指標である熱変形温度とは、試験片に荷重がかかった際に一定の曲げが生じるまでの温度を指します。板状の滑石粉は、特定の方向で材料の熱変形温度を向上させる効果があります。
シリコン含有フィラーの中で、タルクが最も価格が安く、コスト削減が可能です。
主な用途： PP、EP、PO、PS、ABSなど関連する業界
1、ポリエチレンのブロー成形フィルムへの応用：
超微細タルク（1250目、2500目）マスターバッチを用いて、射出成形用の高密度ポリエチレン複合材料を充填したところ、上述の性能が顕著に向上したほか、この複合材料の引張強度が増加し、特に添加量10％で最大値に達し、30％まで添加しても依然として元の強度を維持しました。また、衝撃強度もわずかに向上しました。
一方、ポリエチレンのブロー成形フィルムにとって、超微細タルクマスターバッチは他の充填材よりも優れており、成形性が良く、加工性にも優れています。さらに、このフィルムを使用することで酸素透過率を80％低減でき、特にピーナッツやソラマメなど油分を含む食品の包装に最適です。これにより、長期保存中でも油分が出ることなく、品質が劣化しません。また、水蒸気透過率も70％低下させるため、防湿性に非常に優れ、地下の土木防水シートとして広く活用できるほか、ハムやソーセージ、チーズなどの食品包装にも適しています。
2、ABS樹脂への応用：
超微細タルクマスターバッチは、特殊な製法で製造され、プラスチックに添加することで優れた分散性と均一性を発揮します。ABS樹脂は非晶性ポリマーであり、ポリスチレンのような優れた成形加工性を備えています。また、高い耐衝撃強度と優れた低温耐性を持ち、引張強度が高く、クリープ特性にも優れています。さらに、7MPaの荷重下でも寸法変化が生じないため、計器類やテレビ、ラジカセ、携帯電話などの筐体の射出成形に広く使用されています。もちろん、繊維機械、電気部品、自動車部品、航空機部品など、他の分野での応用も非常に広範囲です。しかし、人々は現在のABSの性能に満足しておらず、ABSの改質に関する研究が幅広く進められており、関連する資料も数多く発表されています。例えば、ABSとPVCを共配合して製造した自動車用インパネ用吸着シートや、ABSとPVCを共配合して作られた人工皮革製のバッグ表面材などは、高い強度と靭性を備えるだけでなく、表面の模様の耐久性もしっかりと保つことができます。このような共配合材料に、さらに超微細炭酸カルシウムまたは超微細タルクを充填することで、共配合材料の欠口衝撃強度や耐裂強度を大幅に向上させることができます。たとえば、超大粒径の炭酸カルシウムを5～15％添加すると、欠口衝撃強度が2～4倍に向上します。ABSは非晶性ポリマーであるため、多くのフィラーを効率よく取り込むことが可能です。そのため、超微細タルクマスターバッチを添加すれば、既存のABSの性能を顕著に高めると同時に、コスト削減も実現できます。
3、ポリスチレン樹脂への応用：
改質されていない汎用級ポリスチレンは非晶性ポリマーであり、硬くて脆い特性を持っていますが、優れた電気特性、耐老化性能、高い寸法安定性を備えています。一方で、その欠点として脆さが高く、環境応力割れに対して敏感であることが挙げられます。超微細タルクマスターバッチを添加することで、衝撃靭性が向上し、レオロジー特性が調整され、曲げ弾性率が大幅に高まり、引張り降伏強度も改善されます。例えば、40％の超微細タルクマスターバッチを添加すると、曲げ弾性率は23,800 kg/cm²から58,800 kg/cm²へと増加し、引張強さは336 kg/cm²から385 kg/cm²へと向上します。
4. ポリプロピレンへの応用
ポリプロピレン（PP）は、プロピレンを単量体として触媒存在下で付加重合させたものであり、優れた機械的特性、無毒性、耐熱性、耐化学薬品性に加え、加工しやすいという特長を持っています。また、原料が豊富で価格も低廉なため、さまざまな分野で広く利用され、五大汎用合成樹脂の中で最も急速に成長している品種となっています。しかし、PPは部分結晶性樹脂であるため、一般的な加工条件下では結晶化速度が比較的遅く、大きな球晶が形成されやすいため、光が製品全体を透過しにくくなり、結果として透明性や光沢性が劣り、見た目の美しさに欠けることから、包装材や医療機器、家庭用品などへの応用が制限されてきました。一方、透明性向上改質を行ったPPは、従来の優れた性能を維持しつつ、PC、PS、PETなど典型的な透明材料と匹敵する高い透明性と光沢性を獲得しています。特にPPは高温での変形に強い耐熱性を有しているため、透明性が非常に求められ、かつ高温下での使用や消毒が必要な器具、例えば透明飲料カップや電子レンジ用具、哺乳瓶、医療用注射器などの分野において、透明PPは他の透明材料よりも広範な市場展望を持ち、国内外で急速に発展を遂げています。
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