フィラーの上手な使い方

フィラーはポリマーと複合化し、ポリマーの特性を大きく向上させたり、新たな機能を付与するために用いる無機・有機化合物であり球状、板状、繊維状の多様な形状で、数十μm〜数nmの幅広いサイズで、かつ多様な化合物が利用されています。要求特性を満足するフィラー充塡コンポジットを得るためには、フィラーそのものの十分な理解と選択が必要となるほか、ポリマーの種類に合わせたフィラー分散性の制御や複合界面の設計のためのフィラー表面処理、ポリマーとの混合・混練技術といった多岐にわたる知見が必要となります。これらの一連の技術により要求特性に合致したフィラー充塡コンポジットが実用化されています。フィラー充塡コンポジットが開発され100年以上になりますが、経験に基づき、結果オーライの材料開発の現状から脱皮できていません。この様な現状では、フィラーやポリマーの有効利用による環境負荷低減がなされておらず、SDGsが求めている方向に逆行しています。さらに、理論に基づいた体系的な整理ができておらず、技術伝承ができていません。この様な現状では、資源のない日本では国際競争力が大きく低下することにも否めません。 　本講座では、この分野で40年近く研究開発に携わっている経験に基づいて、上記の技術を俯瞰し系統的に理論づけした内容を解説します。また、実務に活用頂けるよう各技術の実際やノウハウ・ポイントも押さえて解説します。現在開発競争にしのぎを削っているナノコンポジット、カーボンコンポジット、高熱伝導性コンポジットなどの研究開発にはこれら技術の理解がなければ、ブレークスルーが出来ないと考えています。現在、取り組まれている課題解決の一助になればとの思いで講演します。

1. フィラーの基本理解
   1. フィラーの役割
   2. 配合設計のためのコンポジットの
      • 特性改善・機能性付与におけるフィラー作用効果の原理
   3. フィラーの能力を引き出すための要点
2. フィラーの化合物としての分類と性質・機能
   1. 難溶性塩フィラー
   2. 天然複合酸化物
   3. 合成複合酸化物
   4. 酸化物
   5. 水酸化物化物&窒化物
   6. 炭素系&ポリマー系
   7. 機能性フィラーの代表例とその機能
   8. フィラーを化合物として捉えることの重要性
   9. 用途・目的に応じたフィラー選択のポイント
3. フィラーの表面処理と複合界面の制御
   1. フィラーの表面とその形成過程
   2. 表面処理の目的と表面処理剤の役割
   3. 表面処理剤の種類とフィラー表面との反応機構
   4. シランカップリング剤の用法と表面反応およびその解析
   5. 機能性フィラーの表面処理のポイント
   6. 表面処理の方法とノウハウ
   7. 乾式処理
   8. 湿式処理
4. ポリマーとフィラーとの混合・混練技術
   1. ゴム・熱可塑性樹脂の混練のポイント
   2. 熱硬化性樹脂の混合と分散のポイント
   3. ポリマー/フィラー界面状態とフィラーの分散性・組成物の特性との関係
   4. ポリマー/フィラー界面の評価方法
5. ナノコンポジットの現状と可能性
   1. ゴムを先達としたナノフィラーの活用術と分散技術
   2. ナノコンポジットの現状
   3. ナノコンポジットで出来ること・出来ないこと
   4. ナノコンポジットの本質と今後の展開
      - ナノフィラーでなければ実現できない特性とは -