樹脂フィラー

期待される効果

樹脂フィラーとしての粘土の添加量は数％程度です。一般的には粘土の分散存在下でモノマーを重合させる重合法、あるいはポリマー中へ直接、粘土を分散させる溶融混練法によって行うことができます。その際、粘土と樹脂との相性、および機械のスペックにも依存しており最適化が必要となります。また、ポリマーと粘土の双方に親和性のある分散媒を用いて混合することで比較的容易にポリマー中への粘土の分散は可能となります。

一方、粘土含有量をより多くすることでさらに粘土ならではの特性が強調され、バリア性、耐熱性、寸法安定性などの機能を発揮できます。

※ガスバリア性については、樹脂と粘土を分散させた塗工液を作製し、コーティングすることで迷路効果を発揮し、高いガスバリア性を付与することができます。

一例として以下にガスバリア性と樹脂に対しての粘土配合量の関係を示します。バリア性の変化は樹脂の種類（バリア性など）、および粘土の種類（アスペクト比など）によっても異なりますが、添加量の増加とともに向上し60～80wt%で最大値を示す傾向があります。最大で樹脂単独に比べ105倍向上したケースもあります。

推奨、非推奨の樹脂種

添加する樹脂には粘土（スメクタイト）と相互作用する極性部位がある方が分散しやすいといわれています。分散しやすい樹脂としては高極性のポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン等があります。逆に、低極性であるポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）では分散難易度が高いです。ポリエステル、アクリル、エポキシなどは、ポリアミドとポリオレフィンとの中間程度の分散難易度と想定しています。

水素ガスバリア

水素社会に向けた水素遮蔽技術は、貯蔵、輸送、利用のあらゆる場面で需要が見込まれます。当社では、水系粘土鉱物を用いて高温領域でのバリア性に特徴をもつ水素ガスバリア向け塗工液を開発いたしました。100℃を超える領域に強みがあり、ナイロンの2.5万倍のバリア性を示します。

Heガスバリア性の温度性依存比較

有機化粘土の使用時の注意点

有機化ベントナイトおよび有機合成ヘクトライトでは、低極性樹脂、溶媒への分散性が向上しますが、バリア機能がない有機成分が最大50wt%、70vol%同時に入ります。従って、粘土鉱物複合化によりガスバリア機能が逆に損なわれる例も報告されています。