タルク配合量と物性変化の関係！強度・剛性・衝撃性はどう変わる？

タルクは樹脂コンパウンドにおいて最も広く使用される

無機フィラーの1つです。

しかし【どのくらい入れると何がどう変化するのか？】

を正しく理解していないと、

・剛性は上がったが割れやすくなった

・成型は安定したが衝撃性が低下した

・コストは下がったが品質トラブルが発生した

といった問題に直結します。

本記事では、タルク配合量と物性変化の関係を実務目線で

わかりやすく解説します。

■タルクとは？

●タルクは層状構造を持つ鉱物で、以下の特徴があります。

・低硬度(滑りやすい)

・薄片状(プレート状)

・比重が比較的高い

・安価で安定供給

※この【プレート構造】が物性変化のカギとなります。

■タルク配合量と物性変化

●配合量が増えるとどうなるのか？

　　　物性　　　　　　　変化傾向

・剛性(弾性率)　：　◎大きく向上

・耐熱性(HDT) ：　◎向上

・寸法安定性　 ：　◎向上

・成型収縮率　 ：　◎低下

・衝撃強度　　 ：　×低下

・伸び(延性)　　：　×低下

・比重　　　　 ：　△上昇

・流動性　　　 ：　△条件次第

■配合量別の考え方

●10～20wt%

特徴

・樹脂の特性を大きく壊さない

・剛性が少し向上

・衝撃性の低下は軽微

用途

・バランス型材料

・外観、靭性重視

※初期検討はこの領域が安全

●20～40wt%

特徴

・剛性、耐熱性が大きく向上

・寸法安定性が改善

・衝撃強度は明確に低下

用途

・構造部品

・反り、変形を嫌う製品

※最も実用的なゾーン

●40wt%以上

特徴

・非常に高剛性

・成形収縮が大幅低減

・脆化が顕著(壊れやすい)

注意点

・分散不良リスク増大

・流動性悪化

・ウェルド強度低下

※設計難易度が一気に上がる領域

■なぜこのような変化が起きるのか？

①プレート配向効果

●タルクは薄片状のため、流動方向に配向しやすい

→剛性、寸法安定性アップ

→しかし異方性が発生

②応力集中

●フィラー界面で応力が集中

→クラック発生の起点になる

■現場でよくある失敗

●剛性だけを見て配合量を上げすぎる

●分散が不十分で物性バラつき

●スクリュー設計が適切でない

●表面処理タルクを使っていない

※材料設計＋プロセス設計はセット

■設計のコツ

●最初は20～30wt%で評価

●衝撃改質剤との併用検討

●タルク粒径、アスペクト比の選定

●表面処理(カップリング)の活用

●スクリュー構成で分散最適化

■まとめ

●タルク配合は、【剛性・耐熱性】と【衝撃性】の

　トレードオフ設計です。

　配合量を増やせば性能が上がるわけではなく

　目的に応じた最適点を見つけることが最も重要です。

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