プラスチックハードウェアは本当に100%プラスチック？ 充填剤の役割を解説

パートI：プラスチックハードウェアにおける無機鉱物充填剤

日常のプラスチック製品 - ハードウェアであれシンプルな櫛であれ - に触れるとき、それらが完全にポリマーで構成されていると想像しがちです。しかし現実はより複雑：多くのプラスチックでは体積の最大70%が有機または無機充填剤で占められます。これらの添加剤は無作為ではなく、特定のエンジニアリング目的を果たします。

充填剤は主に、材料コスト削減と、剛性・硬度等の機械的特性向上のために使用されます。 一般的な無機充填剤には、炭酸カルシウム（石灰石）、水酸化マグネシウム（タルク）、硫酸カルシウム（石膏）、雲母、ケイ酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン（カオリンクレイ）があります。有機充填剤は樹皮粉、ナッツ粉、鶏羽根、米殻等の天然由来。ポリマーファミリー中では、PVCで最も多用され、次いでポリオレフィン、ナイロン、ポリエステルの順です。

以下は、プラスチックハードウェアで最も頻繁に採用されるトップ5充填剤の簡潔な概要です。強化有機充填剤は次回記事で - お楽しみに！

1) 炭酸カルシウム

炭酸カルシウムはプラスチック業界で最も普及した充填剤で、全無機添加剤の半分以上を占めます。卵殻、貝殻、真珠、チョークの主要成分であり、一般的なカルシウムサプリメントでもあります。プラスチック充填剤として、より高価な樹脂を希釈して全体製造コストを下げると同時に、不透明度、表面光沢、衝撃強度、加工性能を改善。PVC、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレンで広く使用。

2) 水酸化マグネシウム（タルク）

モース硬度1（最軟）のタルクは、過去10年で急速に採用拡大。典型的にポリプロピレンへ添加（ポリエチレン、ポリアミドにも）し、剛性、剛さ、潤滑性、耐衝撃性を向上。最大40%タルク含有ポリプロピレン部品が、自動車バンパー、内装ダクト、フェイシアで金属部品を置換成功。ポリエチレンフィルムでは、押出時の隣接面粘着防止のアンチブロッキング剤として機能。

3) 雲母（マイカ）

雲母はポリマー複合材に高剛性、寸法安定性、優れた誘電特性を付与。引張強度をわずかに低下させるが、弾性率と密度を増加。ポリプロピレンでの典型的雲母充填率は20-40%、用途によっては60%到達。40%雲母添加で曲げ弾性率が4,450psiから6,450psiへ向上した例あり。

4) ケイ酸カルシウム（ウォラストナイト）

ウォラストナイトは二酸化ケイ素52%、酸化カルシウム48%で構成、石灰石と珪藻土を微粉砕して製造される白色微粉末。ポリエステル成形化合物では、エクステンダーと強化充填剤として機能、低吸水率の滑らかな成形面を生成。

5) 硫酸カルシウム（石膏）

一般に石膏またはパリプラスターとして知られる硫酸カルシウムは、基材樹脂を希釈してコスト削減に寄与。ドライウォール製造と豆腐製造の凝固剤としても使用されます。

*モース硬度スケールは、1812年ドイツ鉱物学者フリードリヒ・モースが開発、鉱物を相互引っ掻き能力に基づき1（タルク）から10（ダイヤモンド）でランク付け。

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