優れた機械的強度、断熱性、難燃性、寸法安定性を備えた高充填エポキシ樹脂システムは、電子封止、パワーデバイスパッケージング、複合材料成形、ハイエンド接着剤、電気鋳造などの世界のハイエンド製造分野の中核材料となっています。高固形分、高熱伝導率、高難燃性配合の要件に応じて、無機充填剤（アルミナ、アルミナなど）を添加します。水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、シリコン微粉末、窒化ホウ素など）は60wt%を超える場合が多い。これにより、システムの高粘度、流動性の低下、湿潤性の不足、気泡の除去の困難、形成欠陥の増加、自動塗布プロセスの適応性の低さなどの問題が発生し、製品の品質と生産効率を制限する主要なボトルネックとなります。
高充填エポキシ システムの粘度の異常な増加は、単一の要因によって引き起こされるのではなく、複数のメカニズムが重なって引き起こされます。
1. フィラー樹脂界面での相溶性の悪さ: 無機フィラーは強い表面極性と緻密なヒドロキシル基を持ち、非極性エポキシマトリックスと強い相互作用を形成し、粒子の凝集を引き起こし、系内の摩擦抵抗を大幅に増加させます。
2. フィラーの比表面積と粒度分布の不合理: ナノフィラーや超微粒子フィラーは比表面積が大きいため、多数の樹脂分子を吸着して「コーティング層」を形成し、有効移動相が減少します。単一粒子サイズのフィラーには大きなギャップがあり、粘度をさらに高めるにはより多くの樹脂を充填する必要があります。
3. 樹脂マトリックスの固有粘度は比較的高く、ビスフェノール A やフェノール樹脂などの高当量エポキシ樹脂は長い分子鎖と強い分子間力を持っています。未充填時の粘度は数千mPa・sに達し、高充填後は粘度が指数関数的に増加します。
4. 分散プロセスが不十分：混合、粉砕、分散効率が低く、フィラーの不完全な分解と凝集、二次凝集の形成、擬塑性の異常な増加、系の不均一な流れ。
5. 添加剤の欠如または不適切な選択: 効果的な湿潤剤および分散剤またはカップリング剤がないと、界面張力を下げることができず、システムのチキソトロピー構造が過剰に構築され、静的粘度および構築粘度が両方とも高くなります。
原因を特定した後、分子レベルの設計、界面の修正、精密なプロセス制御により、フィラーの添加量を減らしたり、硬化後の性能を犠牲にしたりすることなく、30% ～ 80% の制御可能な粘度低下を達成することが可能です。
樹脂マトリックスはシステム粘度の基礎であり、マトリックス配合の最適化は粘度を下げ、世界中のハイエンド材料の環境保護、低揮発性、高信頼性の要件に適応するためのソースソリューションです。
低分子量ビスフェノール A タイプ エポキシ (E51/E44 低粘度グレード)、脂肪族エポキシ、脂環式エポキシ、および希釈変性エポキシを優先してください。粘度は25℃で500～3000mPa・sに制御する必要があり、従来の高粘度エポキシと比較して基本的な減粘効率が40％以上向上します。脂環式エポキシは、低粘度で耐黄変性、耐候性を兼ね備えており、屋外エレクトロニクス、太陽光発電、自動車エレクトロニクスなどの海外のハイエンド用途に適しています。
揮発性の非反応性希釈剤をやめ、単官能・二官能・多官能反応性希釈剤（ブチルグリシジルエーテルBGE、アリルグリシジルエーテルAGE、エチレングリコールジグリシジルエーテルEGDE、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル）を5％～15％の添加量で使用すると、残留や移行なく硬化架橋に関与し、耐熱性の低下を回避できます。そして粘着力。二官能性希釈剤は最高の粘度低下効率を持ち、硬化材料の架橋密度を維持できるため、高充填システムの強度要件に適しています。
変性脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、低粘度無水物、および潜在的低粘度硬化剤を選択して、硬化剤成分の粘度を低下させると同時に、エポキシ マトリックスとの相溶性を向上させ、混合後の粘度の急激な上昇を回避します。ポリエーテル アミン硬化剤は柔軟な鎖セグメントを備えているため、システム内の摩擦を軽減し、粘度の低下と靭性の向上のバランスを保ち、世界の新エネルギーおよび鉄道交通分野の厳しい要件を満たすことができます。
フィラーは高充填システムの中核であり、表面改質と粒子サイズのグレーディングは、フィラーの添加量を減らさずに粘度を下げるための重要な技術的手段であり、ハイエンドのエポキシ配合の中核的な競争力でもあります。
シランカップリング剤（KH550/KH560/KH570）、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ハイパーブランチポリマー改質剤でフィラーを前処理し、フィラー表面に有機コーティング層を形成します。
- 表面極性を減らし、粒子間の水素結合とファンデルワールス力を減少させ、凝集を防ぎます。
- エポキシマトリックスとの適合性を向上させ、界面のボイドを減らし、流動抵抗を低減します。
- 修正後、高充填システム (≥ 70wt%) の粘度を 40% ～ 60% 低下させることができ、同時に硬化材料の熱伝導性、絶縁性、機械的強度を向上させることができます。
密充填理論に従い、大粒子サイズ、中粒子サイズ、小粒子サイズ、およびナノメートルサイズ（50μm+10μm+2μm+50nmなど）からなる4レベルのグレーディングシステムが採用されています。小さな粒子サイズのフィラーは大きな粒子サイズのギャップを埋め、システムの気孔率と樹脂のカプセル化を大幅に削減します。同じ固形分含有量で粘度を 30% 以上下げることができます。グレーディング設計では、過剰な比表面積による粘度のリバウンドを防ぐために、ナノフィラーの過剰な添加を避ける必要があります。
球状シリコン微粉末、球状アルミナ、球状窒化ホウ素を優先して使用する。球状フィラーは、不定形のシート状フィラーや針状フィラーに比べて転がり抵抗が大幅に低く、流動性が大幅に向上します。これは、ハイエンドの電子ポッティングおよびエポキシ プラスチック シーリング材料に推奨されるフィラー形式です。
アディティブは、世界的な環境規制やハイエンドの材料性能要件に沿って、「低添加、高粘度低下」を達成するために正確に選択された、高充填エポキシ システム用の粘度調整剤です。
エポキシ官能化分散剤、ポリアクリル酸エステル分散剤、リン酸エステル分散剤、および超分岐分散剤を 0.5% ～ 3% の添加量で使用すると、フィラーの表面を素早く濡らし、凝集物を破壊し、空間的に安定した層を形成し、粒子間摩擦を低減し、粘度を 30% ～ 50% 低下させます。高固形分システムには、ナノフィラーや高比表面積フィラーシステムに適した強力な粘度低下分散剤を使用することをお勧めします。
気相シリカ、ポリアミド ワックス、硬化ヒマシ油、有機ベントナイトを追加して、制御可能なチキソトロピー構造を構築します。
-静止時: 充填材の沈降を防ぐための高粘度。
・せん断時（撹拌、分注、封止、注入）：粘度が急激に低下し、流動性に優れます。
「低施工粘度＋高い静的安定性」を実現し、自動分注、真空シール、RTM成形など世界の主流プロセスに適応します。
高粘度のシステムは気泡が閉じ込められやすく、排出が困難になります。有機シリコン消泡剤と非シリコンレベリング剤を添加すると、気泡残留物が減少し、システムの均一性が向上し、気泡による実質的な高粘度や成形欠陥が回避されます。
パフォーマンス、プロセス、環境コンプライアンスのバランスを取りながら、さまざまな分野の世界市場の需要に対応する差別化されたソリューションを提供します。
1. 電子封止/パワーデバイスパッケージング：球状フィラーグレーディング+シラン改質+低粘度エポキシ樹脂により、高熱伝導率、低粘度、高絶縁性を実現、車載エレクトロニクス、5G通信、太陽光発電インバーターに最適。
2. 複合材料 RTM/真空注入: 低粘度の活性希釈配合 + 効率的な分散 + せん断減粘レオロジーにより、繊維上での樹脂の濡れ性が向上し、航空宇宙および風力タービンのブレードに適しています。
3. ハイエンド接着剤/シーラント: ポリエーテルアミン硬化剤 + ハイパーブランチ分散剤、低粘度、高接着性、無溶剤を実現し、新エネルギー電池や鉄道輸送に適しています。
4. 電気鋳造/絶縁部品: 高難燃性フィラーグラデーション + カップリング改良 + 低粘度エポキシ、高電圧電気および伝送機器に適しており、世界的な IEC および UL 規格に適合します。
高充填エポキシ樹脂の粘度の問題は、単一の弱点というよりは、配合、充填剤、添加剤、プロセスにおける全体的な問題です。低粘度マトリックスの配合、充填剤の表面改質とグレーディング、特殊な添加剤の正確な選択、効率的な分散プロセスを通じて、高充填の利点を維持しながら、高粘度という業界の問題点を完全に解決し、製品の歩留まり、生産効率、世界市場での競争力を向上させることができます。
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