遼寧鑫達滑石集団有限公司――鄧祥輝

タルクはプラスチック改質分野で広く使用されている無機充填剤である。タルクは親油性・疎水性を備え、ポリマー母材との相溶性が良好であり、またその板状構造によりプラスチックの剛性を著しく向上させることができる。

しかし、プラスチックにどの程度の割合のタルクを添加するのが最適であるかは、材料の性能要求に基づいて最適な配合比を設定する必要がある。参考とすべき要因には、密度、衝撃強度、曲げ弾性率、収縮率などが含まれる。本稿では、タルクの異なる添加割合がプラスチックに与える影響について検討する。

それでは、まず実験データに基づいて検討と分析を行う。

表：タルクの異なる添加割合による実験データ

データから、いくつかの簡単な結論を導き出すことができる。

1. タルクの添加割合が上昇するにつれ、衝撃強度と破断伸び率が次第に低下する。これはタルクの添加割合が高いほど靱性が低下することを示す。

2. タルクの添加割合が上昇するにつれ、曲げ弾性率と曲げ強度が継続的に向上する。これはタルクの添加割合が高いほど剛性が強くなることを示す。

3. 引張強度の変動は非常に小さい。これはタルクの割合が引張強度に与える影響が小さく、引張強度は主にPP自身の性質に依存することを示す。

4. タルクを添加することで、プラスチック製品の収縮率を大幅に低減することができる。

実験データから、タルクの添加割合とプラスチックの主要な性能との間に線形的な傾向が見られ、性能が向上するものもあれば低下するものもある。どの割合が最適であると一概に言うことはできない。

しかし一般的に、プラスチック分野において、PPを例に取ると、添加割合20％が普及している。この割合では各種性能が比較的平均的だからである。

成因分析

タルクの板状構造が樹脂母材中に均一に分布することで、プラスチックの降伏変形を抑制することができ、この効果は添加量の増加に伴って顕著になる。そのため曲げ弾性率と曲げ強度は上昇傾向を示す。

タルクは樹脂中に均一に分布するが、同時にタルクと樹脂という異なる物質間の界面が形成される。タルクとポリプロピレンは一体となった連続相ではなく、この界面面積が大きくなるほど材料は破断しやすくなる。そのため充填割合の上昇に伴い、衝撃強度と伸び率は明らかに低下する。

タルクがプラスチックに与える影響現象は、他の無機充填剤においても生じる可能性があるが、これは無機充填剤の微細構造に依存する。種類の異なる無機充填剤では影響現象が類似する場合もあるが、大きな差異が生じることもある。