改質プラスチック添加剤の選択のポイント

プラスチックの配合設計は、表面的には単純に見えるが、実際には多くの内部的なつながりを含んでいる。高性能で、加工しやすく、低価格の配合を設計するためには、添加剤を選択する際に考慮しなければならない多くの要素がある。ここでは参考までに以下の要素を提案する：

1.目的に応じて添加剤を選ぶ

達成すべき目的に応じて適切な種類の添加剤を選択し、添加された添加剤が期待される効果を十分に発揮し、指定された指標に達することができなければならない。指定された指標とは、一般的に製品の国家規格や国際規格、あるいは顧客が提示する性能要件である。

添加剤の具体的な選択範囲は以下の通り：

エラストマー、熱可塑性エラストマー、硬質強化材を選ぶ。

補強 - ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー、有機繊維から選択。

難燃剤-臭素（一般臭素、環境臭素）、リン、窒素、窒素・リン複合難燃剤、三酸化アンチモン、水和金 属水酸化物 ▶難燃剤-臭素（一般臭素、環境臭素）、リン、窒素、窒素・リン複合難燃剤、三酸化アンチモン、水和金 属水酸化物

帯電防止剤...各種帯電防止剤。

導電性 - カーボン（カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ）、金属ファイバー、金属粉末、金属酸化物。

磁性--フェライト磁性粉末、サマリウムコバルト（SmCo5またはSm2Co17）、ネオジム鉄ボロン（NdFeB）、サマリウム鉄窒素（SmFeN）、アルミニウムニッケルを含む希土類磁性粉末；

熱伝導-金属繊維、金属粉、金属酸化物、窒化物、炭化物、カーボンブラック、カーボンファイバー、グラファイト、カーボンナノチューブなどの炭素材料、シリコン、ボロンなどの半導体材料。

耐熱性 - ガラス繊維、無機フィラー、置換マレイミドなどの耐熱剤、β結晶核剤。

透明--核剤、PPの場合、α結晶核剤のソルビトールシリーズMillad 3988が最も効果的です。

耐摩耗性--グラファイト、二硫化モリブデン、銅粉などのコバルト系磁性粉。

断熱材 - 焼成カオリン。

バリアマイカ、モンモリロナイト、石英など

2.添加剤は樹脂に対して選択的である。

赤リン系難燃剤はPA、PBT、PETに有効；

窒素系難燃剤は、PA、PBT、PETなどの酸素含有製品に有効である；

核剤は共重合ポリプロピレンに対して良好な効果を示す；

ガラス繊維の耐熱改質は、結晶性プラスチックには効果があるが、非晶性プラスチックには効果がない；

カーボンブラックを充填した導電性プラスチック。

3.添加物の形態によって効果が異なる

同じ組成の添加剤でも形状が異なり、それが改質に大きな影響を与える。

(1) 添加物の形状

繊維状添加物の補強効果は高い。

添加剤の繊維化の程度はアスペクト比で表すことができ、L/Dが大きいほど補強効果が高くなるため、通気孔からガラス繊維を添加する。

アスペクト比を維持し、繊維の破断確率を下げるには、粉末状態よりも溶融状態の方が良い。

球状添加剤は、良好な強靭化効果と高い輝度を有する。

硫酸バリウムは、典型的な球状添加剤であるため、硫酸バリウムは高光沢PPの充填に使用され、硫酸バリウムはまた、小さな剛性と強靭化のために使用することができます。

(2) 添加物の粒子径

A． 機械的性質に及ぼす添加剤の粒径の影響：

粒子径が小さいほど、充填材の引張強度や衝撃強度に有利である。

B． 難燃性に及ぼす添加剤の粒径の影響：

難燃剤の粒径は小さいほど難燃効果が高い。例えば、水和酸化金属と三酸化アンチモンの粒径が小さいほど、同じ難燃効果を得るための添加量が少なくて済む。

C．カラーマッチングに及ぼす添加剤の粒径の影響：

着色剤の粒子径が小さければ小さいほど、着色力が高く、隠蔽力が強く、色が均一になります。しかし、着色剤の粒子径は小さければ良いというものではなく、限界値があり、その限界値は物性によって異なります。着色力では、アゾ系着色剤の限界粒子径は0.1μm、フタロシアニン系着色剤の限界粒子径は0.05μmです。隠蔽力については、着色剤の限界粒子径は0.05μm程度である。

D． 導電率に及ぼす添加剤の粒径の影響：

カーボンブラックを例にとると、粒子径が小さいほど網目状の導電路を形成しやすくなり、同じ導電効果を得るために添加するカーボンブラックの量が少なくて済む。しかし、着色剤と同様、粒子径にも限界値があり、小さすぎると凝集しやすく分散しにくくなり、効果がよくない。

(3) 添加物の表面処理

添加剤と樹脂の相溶性は、添加剤と樹脂が期待される構造に従って分散し、設計指標が完成し、耐用年数内で長期間効果が発揮され、抽出、移行、析出しにくい方が良い。例えば、ほとんどの配合では添加剤と樹脂の均一な分散が要求され、バリア性配合では添加剤が樹脂中に層状に分散していることが望ましい。界面活性剤のような一部の添加剤を除いては、樹脂との相溶性が良好であることがその効果を発揮し、添加量を増加させる鍵となる。従って、相溶化剤や表面活性化処理のためのカップリング剤を使用するなど、相溶性の改善・改良を図る必要がある。

すべての無機添加物の表面を処理した後、改質効果は向上する。特にフィラーが最も顕著で、その他にガラス繊維や無機難燃剤などがある。

表面処理は主にカップリング剤と相溶化剤に基づく。具体的には、カップリング剤

薬剤はシラン、チタネートおよびアルミネートであり、相溶化剤は樹脂に対応する無水マレイン酸グラフトポリマーである。